BÁO CÁO THỰC HÀNH QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ VÀ HÓA HỌC

Theile xem gần đúng đường làm việc phần chưng và phần cất là đường thẳng và chấp nhận một số giả thuyết sau:  Suất lượng mol của pha hơi đi từ dưới lên bằng nhau trong tất cả tiết diệ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

BÁO CÁO THỰC HÀNH QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ VÀ HÓA HỌC



Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Minh Tiến Lớp học phần: DHHO15ATT

Mã học phần: 422000420801 Tên: Nguyễn Thị Phương Thanh - 19501801 Nguyễn Văn Bảo - 19433981

Nguyễn Minh Cường - 19475571 Huỳnh Kim Bôi - 19444671

MSSV: 19501801 Nhóm: 2

TP Hồ Chí Minh, ngày 31 tháng 03 năm 2022

Theile xem gần đúng đường làm việc phần chưng và phần cất là đường thẳng và chấp

nhận một số giả thuyết sau:

 Suất lượng mol của pha hơi đi từ dưới lên bằng nhau trong tất cả tiết diện của tháp

 Nồng độ pha lỏng sau khi ngưng tụ có thành phần bằng thành phần hơi ra khỏi đỉnh tháp

 Dòng hơi vào và ra khỏi tháp ở trạng thái hơi bão hòa

 Dòng hồi lưu vào tháp ở trạng thái lỏng sôi

 Suất lượng mol pha lỏng không đổi theo chiều cao của đoạn cất và đoạn chưng

3.1.1 Phương trình cân bằng vật chất

F=P+W

x F F=x P P+ x W W

Trong đó: F, P, W: suất lượng nhập liệu, sản phẩm đáy và sản phẩm đỉnh, kmol/h

x F ,x P , x W: thành phần mol của cấu tử dễ bay hơi trong nhập liệu, sản phẩm đỉnh

và sản phẩm đáy, mol/mol

3.1.2 Chỉ số hồi lưuChỉ số hồi lưu là tỉ số giữa lưu lượng dòng hoàn lưu (L0¿ và lưu lượng dòng sản phẩm

đỉnh (D)

R= L0

P

Chỉ số hồi lưu thích hợp ( R) được xác định thông qua chỉ số hồi lưu tối thiểu (R min¿ và

xác định theo phương trình sau: R=b.R min

3.1.3 Phương trình đường làm việcPhương trình đường nồng độ làm việc của đoạn cất

3.2.1 Cân bằng nhiệt lượng cho thiết bị gia nhiệt nhập liệu

Q nl =F C P F .(t F r −t F v)+Q m nl

Trong đó: Q nl: nhiệt lượng cần cung cấp để gia nhiệt nhập liệu, kW

F: lưu lượng khối lượng hỗn hợp nhập liệu, kg/s

C P F: là nhieetk dung riêng hỗn hợp nhập liệu, kJ/kg.℃

t F r ,t F v: nhiệt độ nhập liệu vào và ra khỏi thiết bị, ℃

Q m nl: nhiệt mất mát ở thiết bị gia nhiệt nhập liệu, kW3.2.2 Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị ngưng tụ

Nếu quá trình ngưng tụ không làm lanh

Q ng =P (R+1).r P =G C (t r −t v )+Q m ng

Nếu quá trình ngưng tụ có làm lạnh

Q ng =P (R+1).r P +P (R+1).C Pp .(t Sp −t P )=G C (t r −t v )+Q m ng

Trong đó: P: lưu lượng khối lượng hỗn hợp sản phẩm đỉnh, kg/s

r P: nhiệt hóa hơi của sản phẩm đỉnh, kJ/kg

C Pp: nhiệt dung riêng hỗn hợp sản phẩm đỉnh, kJ/kg.℃

t r ,t v: nhiệt độ vào và ra của nước,℃

G: lưu lượng dòng giải nhiệt, kg/sC: nhiệt dung riêng của dòng giải nhiệt, kJ/kg.℃

t Sp: nhiệt độ sôi hỗn hợp sản phẩm đỉnh, ℃

t P: nhiệt độ của sản phẩm đỉnh sau làm lạnh, kJ/kg

Q m ng: nhiệt mất mát ở thiết bị ngưng tụ

3.2.3 Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị làm lạnhLàm lạnh sản phẩm đỉnh

Q¿P =P C P P .(t P r −t P v)=G1.C1.(t 1 r −t 1 v)=Q m¿P

Làm lạnh sản phẩm đáy

Q¿W =W C P W .(t W r −t W v)=G2.C2.(t 2 r −t 2v)=Q m¿

W

Trong đó: P ,W: lưu lượng khối lượng sản phẩm đỉnh, sản phẩm đáy, kg/s.

C P P ,C P W: nhiệt dung riêng của dòng sản phẩm đỉnh, sản phẩm đáy, kJ/kg.℃

t P v ,t P r: nhiệt độ của sản phẩm đỉnh vào và ra khỏi sản phẩm thiết bị,℃

t W v ,t W r: nhiệt độ của sản phẩm đáy vào và ra khỏi sản phẩm thiết bị,℃

G1: lưu lượng dòng giải nhiệt ở thiết bị làm lạnh sản phẩm đỉnh, kg/s

G2: lưu lượng dòng giải nhiệt ở thiết bị làm lạnh sản phẩm đáy, kg/s

C1: nhiệt dung riêng dòng giải nhiệt ở thiết bị làm lạnh sản phẩm đỉnh, kJ/kg.℃

C2: nhiệt dung riêng dòng giải nhiệt ở thiết bị làm lạnh sản phẩm đáy, kJ/kg.℃

t 1r ,t 1 v: nhiệt độ vào và ra ở thiết bị làm lạnh sản phẩm đỉnh,℃

t 2r ,t 2 v: nhiệt độ vào và ra ở thiết bị làm lạnh sản phẩm đáy,℃

Trong đó: Q K: nhiệt lượng cung cấp cho nồi đun, kW

Q m: nhiệt lượng mất mát ra môi trường xung quanh và thường được lấy gần bằng khoảng 5% đến 10% lượng nhiệt cần cung cấp

Q F: nhiệt lượng do dòng nhập liệu mang vào, kW

Q ng: nhiệt lượng trao đổi trong thiết bị ngưng tụ, kW

Q ng =P r P

Q L0: nhiệt lượng do dòng hoàn lưu mang vào, kW

Q L0=L0.C PP .t P

4 Tiến hành thí nghiệm

Cài đặt chế độ làm việc “Auto” và giá trị nhiệt độ sôi của nhập liệu trên bộ điều khiển của

thiết bị gia nhiệt nhập liệu

Khi nhiệt độ nhập liệu gần bằng nhiệt độ sôi của nhập liệu, tiến hành mở van nhập liệu và

điều chỉnh bơm nhập liệu với tốc độ (10-15) lit/h

Cài đặt đọ giẳm áp của tháp chưng cất ở giá trị 20mBar trên bộ điều khiển độ chênh áp

Mở van thu sản phẩm đỉnh và sản phẩm đáy

Điều chỉnh công tắc chia dòng ở vị trí “ Cycle” (hồi lưu một phần)

Cài đặt giá trị tỉ số hồi lưu giá trị thấp nhất bằng 1.5 lần giá trị chỉ số hồi lưu tối thiểu

bằng cách cài đặt chế độ làm việc “Manu”, chu kỳ lấy mẫu và giá trị phần trăm hồi lưu

Sau 10p, tháo hết dung dịch có trong bình chứa sản phẩm đỉnh

Đo lưu lượng sản phẩm đỉnh bằng phương pháp thể tích và nồng độ sản phẩm đỉnh

Ghi các thông số nồng độ, nhiệt độ vào trong bảng số liệu

Lần lượt tiến hành thí nghiệm với cấc giá trị tỉ số hồi lưu, vị trí mâm nhập liệu và nhiệt

độ nhập liệu khác nhau Sau mỗi lần điều chỉnh chế độ làm việc phải đợi 10p để hệ thống

ổn định mới tháo hết dung dịch trong bình chứa sản phẩm đỉnh và xác định các thông số

Bảng kết quả thí nghiệm: khảo sát mâm nhập liệu (mâm 1,2,3)

Nồng độ sản phẩm đỉnh:

Phương trình đường làm việc phần chưng:

x F= x F × M rượu

x F × M rượu +(1−x F )× M nước=0,093× 46+(1−0,093)×18 0,093× 46 =0,207

Phân tử trung bình nhập liệu:

x D R+1= 1.381.38+1x+ 0.691.38+1=0.579 x+0.289

Ta có: xF = 0.093 thế vào phương trình (1)

 yF = 0.343

Vẽ số mâm lý thuyết:

Số mâm lý thuyết của mân 2: 8 mâm

F = Q F x ρ hh

M hh = 10x 10−320.604x985.11869 = 0.478𝐹̅ = F × Mhh = 0,478 × 20,604 = 9.848 (kg/h)

Phương trình đường làm việc:

x D R+1= 1.381.38+1x+ 0.691.38+1=0.579 x+0.289

Ta có: xF = 0.093 thế vào phương trình (1)

Khối lượng mol hỗn hợp:

Mhh = Mr × xF + Mn × (1 - xF) = 46 × 0.093 + 18 × (1 – 0.093) = 20.604 (kg/kmol)

Lưu lượng nhập liệu:

F = Q F M x ρ hh

hh = 10x 10−320.604x985.11869 = 0.478𝐹̅ = F × Mhh = 0,478 × 20,604 = 9.848 (kg/h)

Nồng độ phần khối lượng sản phẩm đáy:

y= R+f R+1 x− f −1 R+1 x W=1.77+8.391.77+1 x− 8.39−11 77+1.0,0 122=3,667 x−0.0325 (1)

Phương trình đường làm việc phần cất:

y= R R+1 x+

x D R+1= 1.771.77+1x+ 0.691.77+1=0.638 x+0.24 9

Ta có: xF = 0.093 thế vào phương trình (1)

 yF = 0.308

Vẽ số mâm lý thuyết:

Số mâm lý thuyết của mân 1: 8 mâm

Khối lượng mol hỗn hợp:

y= R+f

R+1 x− f −1 R+1 x W=1.77+8.6 9

1.77 +1 x− 8 69−11.77+1 .0,0 153=3,776 x−0.0424 (1)Phương trình đường làm việc phần cất:

y= R R+1 x+ x D

R+1= 1.771.77+1x+ 0.691.77+1=0.638 x+0.249

Ta có: xF = 0.093 thế vào phương trình (1)

 yF = 0.3087

Khối lượng mol hỗn hợp:

Mhh = Mr × xF + Mn × (1 - xF) = 46 × 0.093 + 18 × (1 – 0.093) = 20.604 (kg/kmol)

Lưu lượng nhập liệu:

F = Q F M x ρ hh

hh = 10x 10−320.604x985.11869 = 0.478𝐹̅ = F × Mhh = 0,478 × 20,604 = 9.848 (kg/h)

Nồng độ phần khối lượng sản phẩm đáy:

y= R+f R+1 x− f −1 R+1 x W=1.77+14.481.77+1 x− 14.48−11.77+1 .0,0487=5.866 x−0 2369 (1)

Phương trình đường làm việc phần cất:

y= R R+1 x+

x D R+1= 1.771.77+1x+ 0.691.77+1=0.638 x+0.249

Ta có: xF = 0.093 thế vào phương trình (1)

 yF = 0.3086

Vẽ số mâm lý thuyết:

Số mâm lý thuyết của mân 13: 14 mâm