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

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

THỰC HÀNH TÍNH TOÁN HỆ THỐNG VÀ THIẾT

KẾ THIẾT BỊ CÔNG NGHỆ HOÁ HỌC

THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHƯNG CẤT

MÂM CHÓP HỆ ACETONE- ETANOL

Giảng viên hướng dẫn: ThS.NGUYỄN MINH TIẾN Sinh viên thực hiện: NGUYỄN LÊ NGỌC MINH THUỲ MSSV: 18029881

Lớp: DHVC14 Khoá: 2020 – 2021

Tp Hồ Chí Minh, tháng 6 năm 2021

NAM

1

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

420300324806

1 Tên nhiệm vụ:

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

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

- Nồng độ sản phẩm đỉnh 85 % phần mol aceton

- 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

- 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

2

LỜI CẢM ƠN

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

3

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.…

4

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

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

Giảng viên phản biện

(Ký ghi họ và tên)

5

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

6

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

7

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

8

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

9

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

10

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

11

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 quátrình 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

12

1.2.2 Các thiết bị chưng cất

Trong sản xuất thường dùng nhiều loại thiết bị khác nhau để tiến hành chưng cất.Tuy

nhiên yêu cầu cơ bản chung của các thiết bị vẫn giống nhau nghĩa là diện tích bề mặt tiếp

xúc pha phải lớn, điều này phụ thuộc vào mức độ phân tán của một lưu chất này vào lưu

chất kia Nếu pha khí phân tán vào pha lỏng ta có các loại tháp mâm, nếu pha lỏng phân

tán vào pha khí ta có tháp chêm, tháp phun,… Ở đây ta khảo sát 2 loại thường dùng là tháp

mâm và tháp chêm

Tháp mâm: thân tháp hình trụ, thẳng đứng phía trong có gắn các mâm có cấu tạo khác

nhau, trên đó pha lỏng và pha hơi được cho tiếp xúc với nhau Tùy theo cấu tạo của đĩa, ta

có:

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 thứ

tự

Bảng 1.1 Ưu nhược điểm của các loại tháp

suất truyền khối vật tư, kết cấu lỏng bẩn

thấp

không cao, khóvận hành

tăng năng suất thìhiệu ứng thành

tăng khó tăngnăng suất 13

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

Dùng trong y dược và kỹ thuật làm đẹp

14

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 C₂H₆O hay C₂H₅OH

Các phương pháp sản xuất:

Hydrat hoá etylen Lên menLàm tinh khiết

Ứng dụng của etanol:

Dùng làm xăng E5Các chất hoá học dẫn xuất từ EtanolCác tính chất vật lý của Acetone:

Khối lượng phân tử: 46,07 g/mol

Nhiệt độ sôi: 78,37 °C

Nhiệt độ nóng chảy: -114,1 °C

15

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

16

77,3oC, hỗn hợp tại nồi đun sau khi được gia nhiệt sẽ chuyển hoá thành dòng hơi và đitheo ống số 9 vào tháp Phần còn lại sẽ di chuyển từ nồi đun Kettle ra dòng số 12 vàqua 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 khi cànglên cao thì càng thấp, nên pha hơi khi di chuyển từ dưới lên thì cấu tử Etanol có nhiệt độsôi cao hơn sẽ ngưng tụ lại và rơi xuống, phần còn lại của pha hơi sẽ di chuyển lên đỉnhtháp qua ống số 4 và đến thiết bị ngưng tụ E-102 Ở đây dòng hơi sẽ được ngưng tụ thànhdòng lỏng tiếp đến hỗn hợp ở đỉnh tháp sẽ được đưa vào bể chứa hỗn hợp hoàn lưu dòngsản phẩm đỉnh V-102 Từ bể chứa thì một phần hỗn hợp sẽ được hoàn lưu về tháp, phầncòn lại sẽ di chuyển theo dòng số 7 đến thiết bị làm nguội dòng sản phẩm đỉnh E-103 đểhạn nhiệt độ dòng đỉnh xuống 30 oC Dòng sản phẩm đỉnh sẽ được đi chuyển về bể chứaV-103 Tại bể chứa thì nồng độ Acetone chiếm 90% trong hỗn hợp đỉnh

17

 Chọn: Nhiệt độ nhập liệu: 25 C Ký hiệu:

h

xF_ phần mol nhập liệu

kmol kmolhh

h

h kmol

Khối lượng phân tử trung bình dòng sản phẩm đáy:

h

=1529,056 kg

W

h kg

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

19

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

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

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 =

xD − y F¿

tra

y¿F −x F

công thức IX.24 trang 158 [2]

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

Rmin = x

F¿

=

−

0.5054

= ¿¿ 1,75

yF ¿−x F 0.5054−0.28

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

y*F _nồng độ phần mol của Acetone trong pha hơi nằm cân bằng pha lỏng ở hỗn hợp

đầu

Chỉ số hồi lưu R:

Xác định chỉ số hồi lưu thích hợp dựa vào điều kiện thể tích tháp nhỏ nhất tức là tương

đương với Ni (Rx+1) nhỏ nhất (Nl: Số bậc thay đổi nồng độ lý thuyết)

RX = bi RXmin

Với bi là hệ số bi = 1,2 2

Để chọn được chỉ số hồi lưu thích hợp là vô cùng cần thiết, nếu lượng hồi lưu quá bé thì

tháp sẽ vô cùng cao, điều này rất khó thực hiện, nếu lượng hồi lưu lớn thì tháp có thấp đi

nhưng đường kính lại lớn, sản phẩm đỉnh có hiệu suất không cao Xác định RX thích hợp

theo số bậc thay đổi nồng độ được tiến hành như sau: Cho lần lượt các giá trị bi tương ứng

với bi [1,2 ÷ 2] ta được R tương ứng theo công thức RX = bi RXmin, sau đó ta thu được các

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

21

Đường phân giác 50

22

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

b R N N(R+1)

23

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 46,54, tương ứng với chỉ

số hồi lưu tối ưu R= 2,58 và số mâm lý thuyết Nlt= 13

3.1.5 Phương trình đường làm việc:

 Phương trình đường làm việc phần cất:

0,28 0,28

Tra độ nhớt của Acetone và Etanol tại sổ tay thiết bị tập 1 bảng I.101 ta có

25

Ta có α μ hh=0,37 tra giản đồ IX.11 trang 171 [2] ta có: η D≈75%

 Xét vị trí mâm chưng

26

xW =0,06 kmol y

¿

w=0,1764(kkmolhh ) t s W=74,92 ℃

{

Độ bay hơi tương đối:

W α=

27

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 1 + dòng 2 = dòng 3 + dòng nước ngưng ra + tổn thấtChọn dòng nước gia nhiệt có áp suất 2 bar ta có:

r D=2208 kJ Tra sổ thay thiết bị tập 1 bảng I.149

∑

∑

Dòng 4 + dòng nước lạnh vào = dòng 5 + dòng nước lạnh ra + tổn thất

 Tại dòng 4: x P A=0,9

kmolhh kmol

kmolhh kmol

 Tại dòng 5: x P=0,9 kmolhh kmol x E =0,1 kmolhh kmol x P =0,92 kghh kg x E =0,08 kghh kg t s P=57 ℃

Nhiệt dung riêng của Acetone và Etanol ta có:

=4186

30

{

tnr =45 ℃Cho tổn thất ra môi trường bằng 5% nhiệt lượng dòng cung cấp

Dòng 7 + dòng nước lạnh vào = dòng 8 + dòng nước lạnh ra + tổn thất

 Tại dòng 7: x P A= 0,9

kmolhh kmol

kmolhh kmol