THỰC HÀNH TÍNH TOÁN hệ THỐNG và THIẾT kế THIẾT bị CÔNG NGHỆ HOÁ học THIẾT kế hệ THỐNG CHƯNG cất mâm CHÓP hệ ETHAOL nước

Giới thiệu về chưng cất Chưng cất là quá trình dùng để tiến hành phân tách các hỗn hợp lỏng- lỏng, lỏng- khí và khí- khí thành các cấu tử riêng biệt dựa vào sự khác nhau về độ bay hơi củ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

TRƯỜNG ĐHCN TP HỒ CHÍ MINH Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

TÍNH TOÁN HỆ THỐNG VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ

CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

KHOA: CÔNG NGHỆ HOÁ HỌC

BỘ MÔN: MÁY & THIẾT BỊ

HỌ VÀ TÊN: NGUYỄN LÊ NGỌC MINH THÙY MSSV:18029881 LỚP HP:

420300324806

1 Tên nhiệm vụ:

Tính toán hệ thống và thiết kế thiết bị tháp mâm chóp chưng cất hỗn hợp Aceton – Clorofomvới năng suất nhập liệu là 1800 kg/h

2 Nhiệm vụ (yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu)

a Số liệu ban đầu:

- Nồng độ nhập liệu 28 % phần mol aceton

- Nồng độ sản phẩm đỉnh 85 % phần mol aceton

- Nồng độ sản phẩm đáy 6 % phần mol aceton

- Các thống số khác tự chọn

b Yêu cầu:

- Tổng quan và quy trình công nghệ PFD

- Cân bằng vật chất và cân bằng năng lượng cho toàn bộ hệ thống công nghệ PFD

- Tính toán chi tiết cho thiết bị chính

c Bản vẽ:

- Bản vẽ qui trình công nghệ PFD (1 bản A1)

- Bản vẽ chi tiết thiết bị chính (1 bản A1)

3 Ngày giao nhiệm vụ bài tập lớn

4 Ngày hoàn thành nhiệm vụ:

5 Họ và tên người hướng dẫn: ThS Nguyễn Minh Tiến

Tp Hồ Chí Minh, ngày 19 tháng 08 năm 2021.

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN(Ký và ghi rõ họ tên)

Nguyễn Minh Tiến

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến trường Đại học Công

nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh đã đưa bộ môn “Thực hành tính toán hệ thống và thiết kếthiết bị công nghệ hoá học ” vào chương trình giảng dạy

Với tình cảm sâu sắc và chân thành nhất, em xin gửi đến quý Thầy Cô ở Khoa Côngnghệ Hóa học đã truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho em trong suốt thời gian học tập tạitrường Nhờ có những lời hướng dẫn, dạy bảo tận tình của các thầy cô giúp em có thêmnhiều kiến thức và bài học quý giá trong cuộc sống

Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi đến giảng viên bộ môn- Ks.Nguyễn MinhTiến, người đã dày công truyền đạt kiến thức và hướng dẫn em Trong suốt quá trình họctập và tìm hiểu em đã nhận được sự giúp đỡ, hướng dẫn rất tận tình từ thầy Những kiếnthức em được học hỏi từ thầy là nền tảng cho em hoàn thành bài báo cáo này

Tuy nhiên, do kiến thức và thời gian nghiên cứu có hạn nên bài báo cáo của em khótránh khỏi những sai sót Do đó, em rất mong nhận được sự nhận xét, ý kiến, phê bình từphía thầy để kiến thức của em trong lĩnh vực này được hoàn thiện hơn.Một lần nữa em xinchân thành cảm ơn và xin kính chúc thầy dồi dào sức khoẻ, hạnh phúc và thành công trêncon đường sự nghiệp giảng dạy

Em xin chân thành cảm ơn!

TP Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2021

Sinh viên thực hiện

(Ghi họ và tên)

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Phần đánh giá: (thang điểm 10)

 Thái độ thực hiện:

 Nội dung thực hiện:

 Kỹ năng trình bày:

 Tổng hợp kết quả:

Điểm bằng số: …… … Điểm bằng chữ:

TP Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 20.…

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

TP Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 20…

Giảng viên phản biện

(Ký ghi họ và tên)

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 12

1.1 Tổng quan về chưng cất 12

1.1.2 Giới thiệu về chưng cất 12

1.2 Các phương pháp và thiết bị chưng cất 12

1.2.1 Các phương pháp chưng cất 12

1.2.2 Các thiết bị chưng cất 12

1.3 Nguyên liệu 14

1.3.1 Acetone 14

1.3.2 Etanol 14

CHƯƠNG 2 SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 16

2.1 Thuyết minh quy trình 16

CHƯƠNG 3 CÂN BẰNG VẬT CHẤT 18

3.1 Cân bằng vật chất toàn bộ hệ thống 18

3.1.1 Các thông số ban đầu 18

3.1.2 Nồng độ phần khối lượng aceton trong tháp 18

3.1.3 Suất lượng mol của các dòng 19

3.1.4 Xác định chỉ số hồi lưu: 19

3.1.5 Phương trình đường làm việc: 24

3.2 Cân bằng vật chất cho từng thiết bị: 28

3.2.1 Cân bằng vật chất cho thiết bị gia nhiệt E-101 28

3.2.2 Cân bằng vật chất thiết bị ngưng tụ E-102 29

3.2.3 Cân bằng vật chất cho thiết bị làm lạnh sản phẩm đỉnh E- 103 31

3.2.4 Cân bằng vật chất cho thiết bị làm lạnh sản phẩm đáy E-105 32

3.2.5 Lượng hơi ra khỏi đỉnh tháp 33

3.2.6 Lượng hơi ra khỏi đáy tháp: 35

3.2.7 Cân bằng vật chất cho thiết bị nồi đun Kettle E-104 36

CHƯƠNG 4 CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG 39

4.1 Cân bằng nhiệt lượng cho thiết bị gia nhiệt dòng nhập liệu E-101 39

4.2 Cân bằng nhiệt lượng cho thiết bị ngưng tụ E-102 40

4.3 Cân bằng nhiệt lượng cho thiết bị làm lạnh sản phẩm đỉnh E-103 41

4.4 Cân bằng nhiệt lượng cho thiết bị làm lạnh sản phẩm đáy E-105 42

4.5 Cân bằng nhiệt lượng cho toàn bộ tháp chưng cất 43

4.5.1 Nhiệt lượng do dòng nhập liệu mang vào 44

4.5.2 Nhiệt lượng dòng sản phẩm đỉnh mang ra 44

4.5.3 Nhiệt lượng dòng sản phẩm đáy mang ra 44

4.5.4 Nhiệt lượng dòng hoàn lưu mang vào 44

CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHƯNG CẤT 45

5.1 Đường kính tháp 45

5.2 Đường kính đoạn cất: 45

5.2.1 Tốc độ hơi trung bình đi trong tháp tại đoạn cất: 45

5.3 Đường kính đoạn chưng: 47

5.3.1 Tốc độ hơi trung bình trong tháp tại đoạn chưng 47

5.4 Chiều cao tháp 49

5.5 Tính toán chóp và ống chảy chuyền 49

5.6 Tổng trở lực phần cất 54

5.6.1 Trở lực đĩa khô Pk 54

5.6.2 Trở lực do sức căng bề mặt 54

5.6.3 Trở lực của lớp chất lỏng trên đĩa (trở lực thủy tĩnh Pt) 55

5.7 Tổng trở lực phần chưng: 55

5.7.1 Trở lực đĩa khô Pk 55

5.7.2.Trở lực do sức căng bề mặt 56

5.7.3 Trở lực của lớp chất lỏng trên đĩa (trở lực thủy tĩnh Pt) 56

CHƯƠNG 6 TÍNH TOÁN CƠ KHÍ 57

6.1 Bề dày thân tháp: 57

6.2 Đáy và nắp thiết bị 58

6.3 Mặt bích: 59

6.4 Bích ghép ống dẫn 60

6.4.1 Ống dẫn dòng nhập liệu: 60

6.4.2 Ống hơi ở đỉnh tháp: 61

6.4.3 Ống dẫn dòng hoàn lưu: 62

6.4.4 Ống dẫn hơi từ nồi đun qua tháp: 63

6.4.5 Ống dẫn lỏng đáy tháp: 63

6.5 Tai treo, chân đỡ: 64

CHƯƠNG 7 KẾT LUẬN 69

CHƯƠNG 8 TÀI LIỆU THAM KHẢO 70

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Ưu nhược điểm của các loại tháp 13

Bảng 3.1: Số liệu cân bằng lỏng hơi của hệ acentone và Etanol 19

Bảng 3.2: Mối quan hệ giữa chỉ số hồi lưu và số đĩa lý thuyết 24

Bảng 5.1Tính toán đường kính thực tế của đoạn cất 46

Bảng 5.2 Tính toán đường kính thực tế đoạn chưng 48

Bảng 6.1 Kích thước bích nối của tháp 60

Bảng 6.2 Bảng kích thước bích ghép ống nhập liệu 61

Bảng 6.3 Bảng kích thước bích ghép ống hơi 62

Bảng 6.4 Bảng kích thước bích ghép ống dẫn dòng hoàn lưu 62

Bảng 6.5 Bảng kích thước bích ghép ống dẫn hơi từ nồi đun qua tháp 63

Bảng 6.6 Bảng kích thước bích ghép ống dẫn sản phẩm đáy 64

Bảng 6.7 Bảng kích thước chân đỡ tháp 67

Bảng 6.8 Bảng kích thước tai treo tháp 68

DANH MỤC ĐỒ THỊ

Đồ thị 3.1: Đồ thị cân bằng x-y hệ Acetone-Etanol 20

Đồ thị 3.2: Đồ thị thể hiện số mâm lí thuyết tại b=1,2 21

Đồ thị 3.3: Đồ thị thể hiện số mâm lí thuyết tại b=1.4 22

Đồ thị 3.4: Đồ thị thể hiện số mâm lí thuyết tại b=1.6 22

Đồ thị 3.5: Đồ thị thể hiện số mâm lí thuyết tại b=1.8 23

Đồ thị 3.6: Đồ thị thể hiện số mâm lí thuyết tại b=2 23

Đồ thị 3.7: Đồ thi biểu diễn mối quan hệ giứa N và N.(R+1) 24

Đồ thị 3.8: Đồ thị biểu diễn số mâm lý thuyết của hệ Acetone- Etanol 25

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 3.1: Thiết bị gia nhiệt dòng nhập liệu 28

Hình 3.2: Thiết bị ngưng tụ dòng sản phẩm đỉnh 29

Hình 3.3: Thiết bị làm lạnh dòng sản phẩm đỉnh 31

Hình 3.4: Thiết bị làm lạnh dòng sản phẩm đáy 32

Hình 3.5: Nồi đun Kettle 37

Hình 4.1: Thiết bị gia nhiệt dòng nhập liệu 39

Hình 4.2: Thiết bị ngưng tụ dòng sản phẩm đỉnh 40

Hình 4.3: Thiết bị làm lạnh sản phẩm đỉnh 41

Hình 4.4: Thiết bị làm lạnh sản phẩm đáy 42

Hình 6.1 Đáy, nắp elip 58

Hình 6.2 Bích nối thân 59

Hình 6.3 Bích ghép ống dẫn 60

Hình 6.4 Chân đỡ tháp 67

Hình 6.5 Tai treo tháp 67

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan về chưng cất

1.1.2 Giới thiệu về chưng cất

Chưng cất là quá trình dùng để tiến hành phân tách các hỗn hợp lỏng- lỏng, lỏng- khí

và khí- khí thành các cấu tử riêng biệt dựa vào sự khác nhau về độ bay hơi của các cấu tửtrong hỗn hợp

Số lượng sản phẩm chưng cất phụ thuộc vào số cấu tử có trong hỗn hợp Đối vớitrường hợp hỗn hợp hai cấu tử ta có: sản phẩm đỉnh gồm các cấu tử có độ bay hơi lớn vàmột phần rất ít các cấu tử có độ bay hơi thấp, sản phẩm đáy gồm cấu tử có độ bay hơi thấp

và một phần rất ít cấu tử có độ bay hơi lớn

Trong quá trình chưng cất, pha hơi đi từ dưới lên, pha lỏng chảy di chuyển từ trênxuống Nồng độ các cấu tử thay đổi theo chiều cao của tháp, nhiệt độ làm việc cũng thayđổi tương úng với sự thay đổi nồng độ Trên mỗi đĩa xảy ra quá trình chuyển khối giữa haipha lỏng và hơi, một phần pha lỏng (phần lớn cấu tử dễ bay hơi) bốc hơi di chuyển từ phalỏng vào pha hơi; một phần pha hơi (phần lớn cấu tử khó bay hơi) ngưng tụ di chuyển từpha hơi vào pha lỏng, quá trình lặp lại với nhiều lần bốc hơi và ngưng tụ như vậy ở đỉnhtháp ta thu được phần lớn cấu tử dễ bay hơi và ở đáy tháp ta thu được phần lớn cấu tử khóbay hơi

1.2 Các phương pháp và thiết bị chưng cất

1.2.1 Các phương pháp chưng cất

Chưng cất đơn giản (dùng thiết bị hoạt động theo chu kỳ):

- Khi nhiệt độ sôi của các cấu tử khác xa nhau

- Khi không đòi hỏi sản phẩm có độ tinh khiết cao

- Tách hỗn hợp lỏng ra khỏi tạp chất không bay hơi

- Tách sơ bộ hỗn hợp nhiều cấu tử

Chưng cất liên tục hỗn hợp hai cấu tử (dùng thiết bị hoạt động liên tục): là quá

trình được thực hiện liên tục, nghịch dòng, nhiều đoạn

Ngoài ra còn có thiết bị hoạt động bán liên tục

Trong trường hợp này, do sản phẩm là Acetone – với yêu cầu có độ tinh khiết

cao khi sử dụng, cộng với hỗn hợp Acetone – Etanol là hỗn hợp không có điểm đẳng phí nên chọn phương pháp chưng cất liên tục là hiệu quả nhất

1.2.2 Các thiết bị chưng cất

Trong sản xuất thường dùng nhiều loại thiết bị khác nhau để tiến hành chưng cất.Tuynhiên yêu cầu cơ bản chung của các thiết bị vẫn giống nhau nghĩa là diện tích bề mặt tiếpxúc pha phải lớn, điều này phụ thuộc vào mức độ phân tán của một lưu chất này vào lưuchất kia Nếu pha khí phân tán vào pha lỏng ta có các loại tháp mâm, nếu pha lỏng phântán vào pha khí ta có tháp chêm, tháp phun,… Ở đây ta khảo sát 2 loại thường dùng là thápmâm và tháp chêm

 Tháp mâm: thân tháp hình trụ, thẳng đứng phía trong có gắn các mâm có cấu tạo khácnhau, trên đó pha lỏng và pha hơi được cho tiếp xúc với nhau Tùy theo cấu tạo của đĩa, tacó:

 Tháp mâm chóp: trên mâm bố trí có chóp dạng tròn, xupap, chữ s…

 Tháp mâm xuyên lỗ: trên mâm có nhiều lỗ hay rãnh

 Tháp chêm (tháp đệm): tháp hình trụ, gồm nhiều bậc nối với nhau bằng mặt bích hay hàn.Vật chêm được cho vào tháp theo một trong hai phương pháp: xếp ngẫu nhiên hay xếp thứtự

Bảng 1.1 Ưu nhược điểm của các loại tháp

-Khá ổn định

- Hiệu suất cao

Trở lực tương đốithấp

- Hiệu suất khácao

Nhược điểm Do có hiệu ứng

thành  hiệusuất truyền khốithấp

- Độ ổn địnhkhông cao, khó vận hành

- Do có hiệu ứngthành  khi tăng năng suất thìhiệu ứng thànhtăng  khó tăngnăng suất

- Thiết bị khá

Có trở lực lớn

- Tiêu tốn nhiềuvật tư, kết cấuphức tạp

Không làm việcđược với chấtlỏng bẩn

- Kết cấu kháphức tạp

Vậy: ta sử dụng tháp mâm chóp để chưng cất hệ Aceton – Etanol

1.3 Nguyên liệu

1.3.1 Acetone

Acetone hay axeton còn được gọi là Dimethyl Formadehyde, là một hợp chất hữu cơ,

có công thức là (CH3)2CO Axeton là một chất lỏng dễ cháy, không màu, bay hơi nhanh và

có mùi đặc trưng

Aceton tan trong nước và là dung môi chủ yếu dùng để làm sạch trong phòng thínghiệm, đồng thời là một chất dùng để tổng hợp các chất hữu cơ và được sử dụng trongcác thành phần hoạt chất của sơn móng tay

Acetone được tổng hợp trong phòng thí nghiệm nhưng cũng có ở thiên nhiên nhưtrong không khí, nước uống, ruộng đất

Trong cơ thể con người acetone được sản xuất và thải ra thông qua quá trình trao đổichất và thường có trong máu và nước tiểu Nó được tạo ra từ các cơ quan và quá trìnhchuyển hóa thực phẩm và được nước tiểu thải ra ngoài Nếu aceton không được đào thải vìmột lý do nào đó thì có thể gây choáng do lúc này, axit trong máu lên cao

 Axeton được sản xuất trực tiếp hoặc gián tiếp từ propen

 Sản xuất trực tiếp bằng cách oxy hóa hay hidro hóa propen, sinh ra 2 – propanol(isopropanol) và khi oxi hóa isoprropanol sẽ được axeton

 Đôi khi được sản xuất dưới dạng sản phẩm phụ của công nghiệp chưng cất.Ứng dụng của acetone:

 Dùng làm dung môi công nghiệp để sản xuất chất dẻo, nhựa, plastic, sản xuấtsơn,…

 Dùng để pha loãng nhựa polyester và được dung trong một số chất tẩy rửa

 Dùng làm hoá chất trung gian để tổng hợp metyl metacrilat và bisphenol A

 Dùng trong phòng thí nghiệm

 Dùng trong y dược và kỹ thuật làm đẹp

1.3.2 Etanol

Etanol, còn được biết đến như là rượu etylic, alcohol etylic, rượu ngũ cốc hay cồn, làmột hợp chất hữu cơ nằm trong dãy đồng đẳng của alcohol, dễ cháy, không màu, là mộttrong các rượu thông thường có trong thành phần của đồ uống chứa cồn Etanol là mộtalcohol mạch hở, công thức hóa học của nó là C H O hay C H OH.₂ ₆ ₂ ₅

CHƯƠNG 2 SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

Sơ đồ 2.1: Sơ đồ hệ thống tháp chưng cất mâm chóp hỗn hợp Acetone- Etanol 2.1 Thuyết minh quy trình

Hỗn hợp Acetone- Etanol có năng suất nhập liệu là 1800kg/h và có nồng độ acetoneban đầu là 28% phần mol, nhiệt độ dòng nhập liệu ban đầu tại bể chứa là 25 oC Hỗn hợpđược bơm từ bể chứa lên dòng số 1- dòng nhập liệu, sau đó hỗn hợp đi qua thiết bịgia nhiêt E-101 và được gia nhiệt bằng dòng hơi nước có nhiệt độ khoảng 120oCđến nhiệt độ sôi, rồi được đưa vào tháp chưng cất ở đĩa nhập liệu

Trên đĩa nhập liệu, phần lỏng của hỗn hợp chứa phần lớn cấu tử có bay hơi vàmột phần nhỏ cấu tử dễ bay hơi sẽ chảy xuống đáy tháp và pha hơi của hỗn hợp-chứa phần lớn cấu tử dễ bay hơi và một phần nhỏ cấu tử khó bay hơi sẽ bay lên đỉnhtháp Tại đây pha hơi di chuyển theo hướng từ dưới lên sẽ gặp pha lỏng đi theochiều từ trên xuống, lúc này 2 pha sẽ có sự tiếp xúc và trao đổi giữa 2 pha Pha lỏngchuyển động trong phần chưng càng xuống dưới thì nồng độ cấu tử dễ bay hơi cànggiảm Dòng lỏng khi di chuyển xuống dưới đáy tháp sẽ đi theo ống số 10 và vào nồiđun Kettle E-104 Từ nồi đun, dòng hỗn hợp sẽ được gia nhiệt đến nhiệt độ bay hơi

77,3 oC, hỗn hợp tại nồi đun sau khi được gia nhiệt sẽ chuyển hoá thành dòng hơi và

đi theo ống số 9 vào tháp Phần còn lại sẽ di chuyển từ nồi đun Kettle ra dòng số 12

và qua thiết bị làm nguội dòng sản phẩm đáy E-105 và ra bể chứa sản phẩm đáy

V-104 Bể chứa sản phẩm đáy V-104 có nồng độ cấu tử Etanol 94% Pha hơi được tạo

từ nồi đun sẽ lôi cuốn các cấu tử dễ bay hơi di chuyển lên đỉnh tháp Nhiệt đô khicàng lên cao thì càng thấp, nên pha hơi khi di chuyển từ dưới lên thì cấu tử Etanol

có nhiệt độ sôi cao hơn sẽ ngưng tụ lại và rơi xuống, phần còn lại của pha hơi sẽ dichuyển lên đỉnh tháp qua ống số 4 và đến thiết bị ngưng tụ E-102 Ở đây dòng hơi

sẽ được ngưng tụ thành dòng lỏng tiếp đến hỗn hợp ở đỉnh tháp sẽ được đưa vào bểchứa hỗn hợp hoàn lưu dòng sản phẩm đỉnh V-102 Từ bể chứa thì một phần hỗnhợp sẽ được hoàn lưu về tháp, phần còn lại sẽ di chuyển theo dòng số 7 đến thiết bịlàm nguội dòng sản phẩm đỉnh E-103 để hạn nhiệt độ dòng đỉnh xuống 30 oC Dòngsản phẩm đỉnh sẽ được đi chuyển về bể chứa V-103 Tại bể chứa thì nồng độAcetone chiếm 90% trong hỗn hợp đỉnh

F_Suất lượng nhập liệu kmol h

xF_ phần mol nhập liệu kmolhh kmol

P_ Suất lượng sản phẩm đỉnh kmol h

W_Suất lượng sản phẩm đáy kmol h

xD_ phần mol sản phẩm đỉnh kmolhh kmol

xW_ phần mol sản phẩm đáy kmolhh kmol

3.1.2 Nồng độ phần khối lượng aceton trong tháp

Khối lượng phân tử trung bình dòng sản phẩm đáy:

{

h P=3099,538 kg h

x F= x F M E

x F M E+

(

)

= 0,1.460,1.46+(1−0,1).18=0, kg kghh

x W= x W M E

x W M E+

(

)

= 0,05.460,05.46+(1−0,05).18=0,12 kg kghh

x D= x D M E

x D M E+

(

)

0,7.46+(1−0,7).18=0,86 kg kghh

3.1.4 Xác định chỉ số hồi lưu:

a Đồ thị cân bằng Acetone – Etanol:

Thành phần cân bằng lỏng (x), hơi (y) tính bằng %mol và nhiệt độ sôi của hỗn hợp haicấu tử ở 760 mmHg (Acetone – Etanol):

Bảng 3.2: Số liệu cân bằng lỏng hơi của hệ acentone và Etanol

y 0 33,2 44,2 53,1 57,6 61,4 65,4 69,9 75,3 81,8 89,8 100

t 100 90,5 86,5 83,2 81,7 80,8 80 79,4 79 78,6 78,4 78,4

0 20 40 60 80 100 120 0

Đường cân bằng Đường phân giác

Đồ thị 3.1: Đồ thị cân bằng x-y hệ Ethanol-Nước

b Xác định chỉ số hồi lưu thích hợp:

 Chỉ số hồi lưu tối thiểu

Do nhập liệu ở trạng thái lỏng bão hòa, nên Rmin được xác định như sau:

Rmin = x D − y F

¿

công thức IX.24 trang 158 [2]

Theo bảng cân bằng lỏng – hơi của hệ Acetone – Etanol:

Rmin = x D−¿ F¿

y F¿−x F= 0.7−0.4420.442−0,1=¿¿1,34

xD _nồng độ phần mol của Acetone trong pha lỏng ở sản phẩm đỉnh

xF_ nồng độ phần mol của Acetone trong pha lỏng ở hỗn hợp đầu

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0

10 20 30 40 50 60 70 80 90

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0

Đồ thị 3.6: Đồ thị thể hiện số mâm lí thuyết tại b=2

Bảng 3.3: Mối quan hệ giữa chỉ số hồi lưu và số đĩa lý thuyết

Đồ thị 3.7: Đồ thi biểu diễn mối quan hệ giứa N và N.(R+1)

Từ Đồ thị 3 7 ta thấy được giá trị nhỏ nhất được thể hiện là 11,05, tương ứng vớichỉ số hồi lưu tối ưu R= 1,21 và số mâm lý thuyết Nlt= 5

3.1.5 Phương trình đường làm việc:

 Phương trình đường làm việc phần cất:

y= R

R+1 × x+

x D R+1 (XI.20 trang 144 [2])

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Đường cân bằng Đường phân giác đường cất đường nhập liệu đường chưng mâm lý thuyết

3.2 Cân bằng vật chất cho từng thiết bị:

3.2.1 Cân bằng vật chất cho thiết bị gia nhiệt E-101

Hình 3.1: Thiết bị gia nhiệt dòng nhập liệu

∑

∑

Dòng 3 + dòng nước lạnh vào = dòng 4 + dòng nước lạnh ra + tổn thất

 Tại dòng 3: x P E =0,7 kmol kmolhh x P N =0,3 kmol kmolhh

Dòng 6 + dòng nước lạnh vào = dòng 7 + dòng nước lạnh ra + tổn thất

 Tại dòng 6: x P E= 0,7 kmolhh kmol  x P E= 0,3 kmolhh kmol

Tại vị trí hỗn hợp mâm nhập liệu

Nhiệt hoá hơi của Ethanol và Nước ta có:

{

y1=0,176 kg kghh

G1=71,57 kg h

Trong đó G1:l ượ ngl ỏng ở đĩ athứ nhấ t củađ oạnc ấ t

r1:ẩ nnhiệ t ho áh ơ ic ủa hố nhợ phơ i đ i v ào đĩ athứ nhấ t củ a đ oạnc ấ t

r đỉ nh :ẩ nnhiệ t hoáhơ i củahỗnhợ phơ iđ irakh ỏiđỉ nhth á p

g đỉnh: lượng hơi ra khỏi đĩa trên cùng của thápkg h

g1: lượng hơi đi vào đĩa dưới cùng của đoạn cất kg

46 +1−0,17618

=0,077 kmol kmolhh

 g tb=g đỉnh +g1

2 = 1270,73+646,572 =958,65 kg h

3.2.6 Lượng hơi ra khỏi đáy tháp:

Ẩn nhiệt hoá hơi của hỗn hợp hơi đi vào đĩa thứ nhất của đoạn chưng