Thiết kế tháp chưng cất hỗn hợp Axeton - Metanol

Thiết kế tháp chưng cất hỗn hợp Axeton - Metanol

2.Một số tính chất của Axeton III

-TỔNG QUAN VỀ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

3 Phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn chưng và đoạn luyện

4 Xác định số đĩa của tháp chưng luyện

II - CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG

1 Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị đun nóng

2 Cân bằng nhiệt lượng cho toàn tháp

3 Cân bằng nhiệt lượng cho thiết bị ngưng tụ

4 Cân bằng nhiệt lượng cho thiết bị làm lạnh

B - THÔNG SỐ CHÍNH CỦA THÁP:

I - ĐƯỜNG KÍNH THÁP

1 Đường kính đoạn luyện

2 Đường kính đoạn chưng

II - CHIỀU CAO THÁP

1 Chiều cao đoạn luyện

2 Chiều cao đoạn chưng III - TÍNH TRỞ LỰC

4 Đường kính ống hồi lưu

V - KÍCH THƯỚC ĐĨA PHÂN PHỐI VÀ LƯỚI ĐỠ ĐỆM

VI - MẶT BÍCH

1 Bích để nối thiết bị

2 Bích để nối thiết bị với ống VII – CỬA NỐI THIẾT BỊ

VIII- CHÂN ĐỠ VÀ TAI TREO THIẾT BỊ

1 Khối lượng toàn tháp

2 Chân đỡ và tai treo

Đối với hỗn hợp Axeton - Metanol là hỗn hợp 2 cấu tử tan hoàn toàn vào nhau theo bất kỳ tỷ lệ nào (hỗn hơp đẳng phí) và có nhiệt độ sôi khác biệt nhau ở cùng điệu kiện áp suất Do đó phương pháp tối ưu để tách hỗn hợp trên là chưng cất Phương pháp này dựa vào độ bay hơi khác nhau giữa các cấu tử bằng cách thực hiện quá trình chuyển pha và trao đổi nhiệt giữa 2 pha lỏng- khí Sản phẩm đỉnh thu được gồm cấu tử có độ bay hơi lớn và một phần cấu tử có độ bay hơi thấp hơn Còn sản phẩm đáy thu được chủ yếu là cấu khó bay hơi và một phần cấu tử dễ bay hơi

Quá trình chưng cất cũng có nhiều phương pháp khác nhau như : chưng đơn giản : dùng để tách các cấu tử có độ bay hơi khác biệt nhau Nó dùng để tách sơ bộ và làm sạch cấu tử khỏi tạp chất ; chưng chân không : dùng trong trường hợp cần hạ thấp nhiệt độ sôi của cấu tử do cấu tử dễ phá hủy

nhiệt hay có nhiệt độ sôi quá cao ; chưng bằng hơi nước trực tiếp : dùng để tách các hổn hợp gồm các chất khó bay hơi và tạp chất khong bay hơi ; chưng luyện :là phương pháp phổ biến nhất để tách hoàn toàn hổn hợp các cấu tử dẽ bay hơi có tính chất hòa tan một phần hay hoàn toàn vào nhau theo bất kỳ tỉ lệ nào bằng các thiết bị khác nhau như : tháp đĩa , tháp đệm, tháp chóp Đối với hổn hợp trên , ta nên dùng thiết bị chưng tháp đệm

Hiện nay tháp đệm được sử dụng rộng rãi bới có nhiều ưu điểm : hiệu suất cao vì bề mặt tiếp xúc lớn, giới hạn làm việc tương đối rộng, thiết bị đơn giản gọn nhẹ dễ tháo rời dễ sửa chữa ,trở lực không cao nhưng làm việc ổn định và chưng được sản phẩm đòi hỏi có độ tinh khiết cao Tháp đệm

có thể làm việc ở áp suất thường và áp suất chân không , làm việc liên tục hoặc gián đoạn Cấu tạo , kích thước và loại đệm tùy thuộc vào chế độ làm việc ,yêu cầu độ tinh khiết sản phẩm

Tuy nhiên tháp đệm cũng có những mặt hạn chế sau : khó làm ướt đều đệm Nếu tháp quá cao thì phân phối chất lỏng không đều

Để khắc phục nhược điểm trên , người ta chia đệm ra nhiều tầng và có đặt thêm đĩa phân phối chất lỏng đối với mỗi một tầng đệm nếu tháp quá cao

II-TÍNH CHẤT HÓA LÝ CỦA AXETON - METANOL

1-METANOL:

Metanol hay co tên gọi khác la rượu metylic

Công thức cấu tạo : CH3OH

Khối lượng phân tử : M = 32

Ưng dụng :chủ yếu để sản xuấtandehitfomic nguyên liệu cho công nghiệp chất dẻo

Điều chế : Có 2 phương pháp chính là :hydrat hoá các anken ,lên men va thuỷ phân các hydrat cacbon

Trong phòng thi nghiệm rượu được tổng hợp bằng phương pháp Grinha

2- AXETON:

Axeton là chất lỏng không màu, nhẹ hơn nước ,có tỷ trọng d20 = 0,792 , tan nhiều trong nước do phân tử phân cực, có nhiệt độ sôi ts =56,1 oC, đông đặc ở nhiệt độ -95,5 oC

Axeton có công thức phân tử CH3COCH3 , M=58

Phương pháp quan trọng để điều chế Axeton là: oxy hóa rượu iso propanol

CH3CH(OH)CH3 CH3COCH3 + H2O

Về mặt hóa học : có cấu tạo tương tự anđêhít , axeton tham gia phản ứng cộng H2 và natrihyđro sun fit (NaHSO3) nhưng không tham gia tráng gương với AgNO3 và Cu(OH)2 ,tuy nhiên có thể bị oxy hóa và cắt sát nhóm CO để tạo thành 2 axít khi nó phản ứng vói chất oxay hóa mạnh

Ưïng dụng : Axeton hòa tan tốt trong axetat, nitro xenlulo, nhựa fenol focmanđehit, chất béo , dung môi pha sơn , mực ống đồng Nó là nguyên liệu để tổng hợp thủy tinh hữu cơ , từ Axeton có thể điều chế xêten sunphuanat (thuốc ngũ) và các halophom

Nhìn chung Axeton và axit axetc có nhiều ứng dụng trong công nghiệp cũng như trong đời sống hằng ngày nên cần thiết phải tách riêng được chúng

III- TỔNG QUAN VỀ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ:

Dung dịch đầu được bơm từ thùng chứa 8 lên thùng cao vị 5 nhờ bơm thủy lực rồi chảy vào thiết

bị đun nóng 6 Ở đây dung dịch được đun đến nhiệt độ sôi bằng hơi nước bão hòa Thiết bị đun sôi 6

là thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống chùm, dung dịch sau khi đun sôi sẽ đi vào tháp chưng luyện ở đĩa tiếp liệu

Trong tháp chưng luyện , hơi đi từ dưới lên và gặp chất lỏng đi từ trên xuống Vì nhiệt độ càng lên cao càng thấp nên khi hơi đi từ dưới lên trên qua các đĩa sẽ làm cấu tử có nhiệt độ sôi cao sẽ bị ngưng tụ lại và cuối cùng trên đỉnh tháp thu được hổn hợp hầu hết cấu tử dễ bay hơi (cấu tử nhẹ ) Hơi ra khỏi tháp sẽ qua thiết bị ngưng tụ hoàn toàn 4, lượng lỏng ngưng tụ một phần sẽ được hồi lưu

về tháp , phần còn lại sẽ vào thiết bị làm lạnh 3 đễ giảm nhiệt độ rồi chuyển xuống thùng chưá sản phẩm đỉnh 1

Chất lỏng đi từ trên xuống gặp hơi từ dưới lên có nhiệt độ cao nên một phần cấu tử nhẹ sẽ bay hơi Do đó càng xuống thấp nồng độ cấu tử khó bay hơi càng cao, cuối cùng sản phẩm đáy thu được hầu hết là câú tử nặng Hổn hợp này thu được ở đáy tháp sau đó cho vào thùng chứa sản phẩm 9.Như vậy tháp đã thực hiện một quá trình chưng tách liên tục hổn hợp 2 cấu tử Axeton -Metanol thành 2 sản phẩm riêng biệt Axeton có nhiệt độ sôi thấp hơn nên thu hồi ở đỉnh còn Metanol thu hòi

ở đáy

SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ (BẢN VẼ KHỔ A3)

PHẦN II TÍNH TOÁN THIẾT BỊ A-CÂN BẰNG VẬT LIỆU VÀ NHIỆT LƯỢNG:

I- CÂN BẰNG VẬT LIỆU:

1-THÔNG SỐ BAN ĐẦU:

GỌI: F:lưu lượng hổn hợp đầu kg/h- kmol/h

P: lưu lượng sản phẩm đỉnh kg/h- kmol/h W: lưu lượng sản phẩm đáy kg/h- kmol/h

aF : nồng độ cấu tử dễ bay hơi hỗn hợp đầu % khối lượng

aP :nồng đô cấu tử dễ bay hơi sản phẩm đỉnh % khối lượng

aW: nồng độ cấu tử dễ bay hơi sản phẩm đáy % khối lượng

xF :nồng độ cấu tử dễ bay hơi hổn hợp đầu % mol

xP :nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong sản phẩm đỉnh % mol

xW :nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong sản phẩm đáy % mol

ký hiệu: Axeton :A, MA = 58

Hay

F P

W W

F

P W

P

F

a a

G a

a

G a

232

a a

a a G G

W P

W F F

M a M

a x

32,0158

32,

32,0

−+

=

−+

=

B

F A

F A F F

M

a M

a M

a

Thành phần mol trong sản phẩm đỉnh:

648,032

77,0158

77,

77,0

+

=

−+

=

B

P A

p A P P

M

a M

a M

a

Thành phần mol trong sản phẩm đáy:

011,032

02,0158

02,

02,0

+

=

−+

=

B

W A

W A W W

M

a M

a M

MP = xP MA + (1- xP )MB = 0,648*58 + (1-0,648)*32 = 48,848 kg/kmol Trong sản phẩm đáy:

MW = xW MA + (1- xW )MB = 0,011*58 + (1-0,011)*32 = 32,286 kg/kmolLưu lượng tính theo kmol/h:

F

F M

G

15000/37,356 = 401,54 kmol/h

W P W F W

W x

x

p x

P = =

P

P M

Như vậy ta có bảng tổng kết thành phần sản phẩm như sau:

Phần khối lượng Phần mol Lưu lượng kg/h Lưu lượng kmol/h

Để đơn giản tính toán ta thừa nhận những giả thiết sau:

- Số mol của pha hơi đi từ dưới lên bằng nhau trong tất cả mọi tiết diện của tháp

- Hỗn hợp đầu đi vào tháp ở nhiệt đọ sôi

- Chất lỏng ngưng trong thiết bị ngưng tụ có thành phần bằng thành phần hơi đi ra khỏi đỉnh tháp

- Đun sôi ở đáy tháp bằng hơi đốt gián tiếp

- Số mol chất lỏng không thay đổi theo chiều cao trong đoạn chưng và đoạn luyện

Ta có phương trình cân bằng vật liệu đối với đọan luyện :

Gy = Gx + P

Với: Gy : lưu lượng pha hơi đi từ dưới lên ( kmol/h)

Gy : lưu lượng lỏng hồi lưu từ trên xuống ( kmol /h)

x x P

G y

x n

S

x x S

x

R

x B R

R A

b/Đoạn chưng:

Phương trình cân bằng vật liệu đoạn chưng:

G,

x = Gy + Wvới G,

x = Gx + P lượng lỏng trong đoạn chưng từ trên xuống

W : lưu lượng sản phẩm đáy (kmol/h)

F : lưu lượng hổn hợp đầu (kmol/h) Phương trình cân bằng vật viết cho cấu tử Axeton :

W n

y n

x

R

L x R

L R y

1

11

1

1'

,1

+

=

x x

x

R

L B

R

L R A

Hai đường làm việc này cắt nhau tại điểm có hoành độ x = xF

Bảng thành phần cân bằng lỏng hơi và nhiệt độ sôi của hổn hợp 2 cẩu tử ở áp suất 760 mmHg

(theo Perry’s Chemical Handbook)

Từ bảng số liệu trên ta vẽ đường cân bằng trên đồ thị x-y và vẽ đồ thị t- x,y (hình 1- trang 10)

Gọi yF ,yP , yW là nồng độ phần mol của pha hơi cân bằng với pha lỏng trong hổn hợp đầu , sản

phẩm đỉnh, sản phẩm đáy

tF , tP , tW : nhiệt độ sôi của hổn hợp đầu , sản phẩm đỉnh, sản phẩm đáy

dựa vào đồ thị ta có kết quả sau:

Sản phẩm x (%mol) y*(%mol) t sôi

3283 , 0 648 , 0

F p X

x y

y x R

Với xP nồng độ phần mol của Axeton ở sản phẩm đỉnh

xF nồng độ phần mol của Axeton ở hổn hợp đầu

y*

F nồng độ phần mol trong pha hơi nằm cân bằng pha lỏng ở hổn hợp đầu

c-Xác định chỉ số hồi lưu thích hợp :

RX = b RXmin với b là hệ số b = 1,2 2,5

Xác định RX thích hợp theo số bậc thay đổi nồng độ được tiến hành như sau : cho nhiều giá trị

RX lớn hơn giá trị RXmin Với mỗi giá trị trên , ta xác định được tung độ của đường làm việc với trục tung B,với:

= x +1

P R

x B

Ta vẽ đường làm việc của đoạn luyện và đoạn chưng theo cac điểm đặc biệt sau:

+Đường làm việc đoạn luyện:

Theo giả thiết thì thành phần cấu tử dễ bay hơi trong chất lỏng ngưng tụ đi vào tháp bằng thành phần cấu tử dễ bay hơi từ đỉnh tháp đi ra.Do đó đĩa trên cùng thì y=x và phương trình đường làm việc đĩa trên cùng là :

Y=Ax+B

Thay giá trị A và B giải ra ta có y=xp

Điều đó chứng tỏ rằng điếm M(x,y) trên cùng của đưòng làm việc đoạn luyện có toạ độ y=x=xp

Và điểm thứ hai có toạ độ B(0,

1

+

x

p R

x

) đã xác định ở trên

+Đường làm việc đoạn chưng:

Ta có thể coi nồng độ ở đĩa cuối cùng của đoạn chưng bằng nồng độ đáy xw

Tương tự thay A và B vào phương trình x=Ay+B của đoạn chưng ta tìm ra điểm cuối cùng của đưòng nồng độ làm việc của đoạn luyện tại điểm có hoành độ xf, tung độ phụ thuộc chỉ số hồi lưu Rx Cách xác định số đĩa lý thuyết theo phưong pháp số bậc thay đổi nồng độ bằng đồ thị x-y như sau:

Trên đồ thị x-y vẽ đường cân bằng theo số liệu đã cho

-Vẽ đường x-y

-Vẽ đường làm việc theo các điểm trên

-Từ M vẽ đường thẳng song song với trục tung nó cắt đường làm việc tại một điểm,cứ tiếp tục như vậy cho đến điểm N

- Đếm số bậc thay đổi nồng độ Nlt trên đồ thị.Với mỗi bậc thay đổi nồng độ ứng với một ngăn thiết bị gọi là số ngăn lý thuyết do điều kiện chuyển khối chưa được tốt

Dựa vào đồ thị ta có kết qủa sau:

Số ngăn lý thuyết đoạn luyện là : 6

Số ngăn lý thuyết đoạn chưng là: 4

ĐỒ THỊ XÁC ĐỊNH SỐ BẬC THAY ĐỔI NỒNG ĐỘ :

d-Xác định số ngăn thực tế :

NTT =

tb L N

η với 3

3 2

1 η ηη

ηtb = + +

ηtb : là hàm phụ thuộc vào độ bay hơi tương đối α và độ nhớt µ của hổn hợp

α : được xác định theo công thức IX 61 trang 171 sổ tay QT & TBHC tập II:

= −y y 1−x x

*

α

với y,x : nồng độ phần mol của Axeton trong pha hơi và pha lỏng

Như vậy xác định độ bay hơi trong các hổn hợp như sau :

Trong hổn hợp đầu :

88,1

F

x

x y

y

α ; với xF =0,206; y*

F = 0,3283 Trong sản phẩm đỉnh :

51,1

P

x

x y

y

α , với xW = 0.952 ; y*

P = 0.997

Trong sản phẩm đáy :

965,1

W

x

x y

y

W = 0,02139 Xác định độ nhớt của hổn hợp theo nhiệt độ :

Trước hết ta xác định độ nhớt của Axeton và Metanol theo nhiệt độ dựa vào bảng I 101 trang 91

sổ tay QT & TBCNHH tập I

Nhiệt độ oC Độ nhớt C3H6O Độ nhớt CH3COOH

331 0,011)lg0, -

(1 21 0,011lg0,2 lg

) 1 ( lg

%52842

,051,1557,

, 1 965 , 1

* 617 ,

3 2

III-CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG :

Mục đích của việc tính toán cân bằng nhiệt lượng là để xác định lượng hơi đốt cần thiết khi đun

nóng hổn hợp đầu , đun bốc hơi ở đáy tháp cũng như xác định lượng nước làm lạnh cần thiết cho quá trình ngưng tụ làm lạnh

Chọn nước làm chất tải nhiệt vì nó là nguồn nguyên liệu rẽ tiền ,phổ biến trong thiên nhiên và có

khả năng đáp ứng yêu cầu công nghệ

QD1 :lượng nhiệt do hơi nước cung cấp để đun nóng hổn hợp đầu J/h

Qf : lượng nhiệt hổn hợp đầu mang vào J/h

Q f′:lượng nhiệt do hơi mang ra khỏi thiết bị đun nóng hổn hợp đầu J/h

Qm1 :lượng nhiệt mất mát trong quá trình đun sôi J/h

Qy ;lượng nhiệt hơi mang ra khỏi tháp J/h

QRx lượng nhiệt do lượng lỏng hồi lưu mang vào J/h

Qp : nhiệt lượng do sản phẩm đỉnh mang ra J/h

QD2 :nhiệt lượng cần đun nóng sản phẩm đáy J/h

QW : nhiệt lượng do sản phẩm đáy mang ra J/h

Qm2 : nhiệt lượng mất mát trong tháp chưng luyện J/h

Qng1, Qng2 :nhiệt do nước ngưng mang ra J/h

1-CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG CỦA THIẾT BỊ ĐUN NÓNG:

Phương trình cân bằng nhiệt lượng cho quá trình đun nóng:

λ : hàm nhiệt của hơi nước J/kg

r1 : ẩn nhiệt hóa hơi của hơi nước 1

θ : nhiệt độ nước ngưng oC

C1 : nhiệt dung riêng của nước ngưng J/kg độ

95 , 0

) ,

, (

r

C t C t F

D f f − f f

= kg/h Tính nhiệt dung riêng của hổn hợp đầu :

*95.0

25

*246736

,59

*7,2611

* 36 , 59

* 7 ,

G t C

Q′f = ′f ′f F = =

b/Nhiệt lượng do hơi nước mang vào đáy tháp:

( 2 2 22

2 2

θ : nhiệt độ và nhiệt dung riêng của nước ngưng

c/ Nhiệt lượng lỏng hồi lưu mang vào :

d/ Nhiệt lượng do hơi mang ra :

hh x

P hh y

λ : hàm nhiệt của Metanol ở 55,54oC

CP :nhiệt dung riêng của hổn hợp ra khỏi tháp ở nhiệt độ 55,54oC

*38,65910

*2,1116

*)77,01(77,0

*10

*93,

W A

Vậy

)/(48,1109010

*2264

*95,0

10)7493,345,232538

,160423

,24578(95

,

6 2

r

Q Q Q

Q

3- CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG CHO THIẾT BỊ NGƯNG TỤ :

Sử dụng thiết bị ngưng tụ hoàn toàn :

Phương trình cân bầng nhiệt lượng :

P ( Rx + 1 ) r = Gn1Cn(t2 - t1 ) công thức 13-62 trang 111 sổ tay

* 4180

10

* 38 , 659 ) 7 , 4 1 (

2540(4180

86,2393

*)2554,55(6000)

(

)(

1 2

2 1

t t

C

C t

V D

*3600

*

4

π

= (m) công thức (IX-89)

Vtb : lượng hơi trung bình đi trong tháp (m3/h)

Wtb : vận tốc hơi trung bình đi trong tháp (m/s)

1-ĐƯỜNG KÍNH DOẠN LUYỆN :

a/ Lưu lượng hơi trung bình trong đoạn luyện :

Được tính theo công thức sau :

g 2g1

tb

+

= (IX - 91) sổ tay QT&TBCNHH tập II

gđ : lượng hơi ra khỏi tháp ở đĩa trên cùng (kg/h)

g1 : lượng hơi đi vào đĩa dưới cùng của đoạn luyện kg/h

Áp dụng phương trình cân bằng vật liệu , nhiệt lượng cho đĩa thứ nhất của đoạn luyện:

g1 = G1 + GP (IX -93)

g1y1 = G1x1 + GPxP (IX -94)

g1r1 = gđrđ (IX -95) Với : y1 : hàm lượng hơi của đĩa thứ nhất đoạn luyện

x1 : hàm lượng lỏng ở đĩa thứ nhất đoạn luyện

Ta có : GP = 6000 kg/h

GF = 15000 kg/h

x1 = xF = 0.206 (phần mol) = 0.32 (phần khối lượng )

gđ = GX + GP = GP(RX + 1) = 6000(4,7+1) = 34200(kg/h )

r1 : Ẩn hiệt hóa hơicủa hổn hợp đi vào đĩa thứ nhất của đoạn luyện

rđ : Ẩn nhiệt hóa hơi của hổn hợp đi ra khỏi đỉnh tháp

r1 = ra ya + rb (1- ya )

rđ = ra yđ + rb (1 - yđ ) ( công thức trang số 182 sổ tay QT&TBCNHH tập II)

ra ,rb : Ẩn nhiệt hóa hơi của cấu tử Axeton và Metanol nguyên chất

Ở nhiệt độ tF = 59,36oC,ta tra bảng I-212 trang 254 sổ tay QT&TBCNHH tập I

Từ phương trình cân bằng vật liệu và nhiệt lượng ta có:

g1= G1 + 6000

g1y1=0,206G1+6000*0,648

g1[519707y1+(1-y1)1110506]=733458*34200 Giải hệ 3 phương trình trên ta có:

3420083

,262472

273)

ytb

−+

679,0307,02

1

tb

y y

T: nhiêt độ làm việc trung bình của đoạn luyện :

K t

t

2

36,5954,55273

* 4 , 22

273 32

* ) 493 , 0 1 ( 58

* 493 ,

m kg

ρ

18284 , 27 ( / )

653 , 1

9 ,

g V

ytb

tb

ρ

c/ Tìm vận tốc hơi trung bình trong đoạn luyện:

Chế độ chuyển động của pha lỏng từ trên xuống và chất khí tè dưới lên trong tháp đnệm được mô

tả bằng đồ thị sau

OA: ứng với chế độ chảy dòng

AB: ứng với chế độ chảy quá độ

BC: ứng với chế độ chảy xóay

1 16

0 3

2

75 , 1 lg

x y

x xtb d

ytb d S

G

G A

gV

W

ρ

ρ µ

µ ρ

ρ σ

ρ , : khối lượng riêng trung bình của pha lỏng và pha hơi (kg/m3)

n

x µ

µ , : độ nhớt của pha lỏng ở nhiệt độ trung bình và của nước ở 20oC

Gx , Gy : lưu lượng lỏng và hơi trung bình kg/sVấn đề cần phải được giải quyết là việc chọn sử dụng loại đệm thích hợp Vì yêu cầu của quá trình này ü phân tách hỗn hợp với 77% khối lượng sản phẩm đỉnh và 2% sản phẩm đáy cho nên cần phải chọn đệm có kích thước tương đối nhỏ nhưng vấn đề trở lực lại nảy sinh khi kích thước đệm nhỏ.Ở đây chọn đệm Risiga,đổ lộn xộn bằng xứ có kích thước 120*120*12 (mm) ,bề mặt riêng σd

=36 (m2/m3), thể tích tự do Vđ = 0,82 (m3/m3), Số đệm trong 1m3 : 450 , khối lượng riêng xốp

) /

(

d =

ρ

- Tính khối lượng trung bình pha lỏng và pha hơi :

- Đối với pha hơi :

) / ( 653 ,

A O

B

C D

W y

khối lượng riêng trung bình pha lỏng tính theo công thức IX-104a trang 183 sổ tay

QT&TBCNHH tập II

2

1 1

1 11

x

tb x

tb xtb

a a

ρρ

ρ

−+

ρ : khối lượng riêng của Axeton và Metanol ở nhiệt độ trung bình (ì ttb=

57,45oC, được tra bảng I-2 trang 9 sổ tay QT&TBCNHH tập I:

) / ( 8 ,

77,032,02

tb

a a

) / ( 09 ,

* 005 , 1 ) ( 005 ,

µ:

x

µ Độ nhớt của hổn hợp lỏng trung bình trong đoạn luyện , được tính theo công thức sau:

2

1 ( 1 ) lg lg

427,02

648,0206,0

+

= F P tb

x x

2

1 ,µ

µ : Độ nhớt của Axeton và Metanol ở 57,45 được tra bảng I-101 trang 91 sổ tay

QT&TBCNHH tập I bằng phương pháp nội suy:

)/(10

*234,

µ

)/(10

*375,

µ

) / ( 10

* 3069 ,

G G

G = +

) / ( 83 , 7 ) / ( 28200 7

, 4

*

R G

GF =15000(kg/h) =4,167 (kg/s)

) / ( 99 , 5 2

83 , 7 167 , 4

s kg

G xtb = + =

)/(39,8)/(9,302232

g g

Như vậy :

16 0 3

8

1 4

ytb d xtb

ytb y

x S

gV G

G A

W

µ

µρ

ρσρ

ρ

044 , 1 005

, 1 3069 , 0 09 , 753

* ) 82 , 0 (

* 81 , 9

653 , 1

* 36 lg

09 , 753 653 , 1 39 , 8 99 , 5 75 , 1 125 , 0 lg

2

16 , 0 3

8 1 4

lg ′ =

)/(326,

3 m s

W S′=

⇒

)/(3

*9,

*3600

*14,3

27,18284

*43600

4

m W

V D

tb

=

π

2-ĐƯỜNG KÍNH ĐOẠN CHƯNG:

a/ Lưu lượng hơi trung bình đoạn chưng : được tính gần đúng bằng trung bình cộng của lượng hơi ra khỏi đoạn chưng và lượng hơi đi vào đoạn chưng :

22

1 1

g g

tb

′+

=

′+

1 g G W

G′= ′+ (IX-98)

)2(1

1

1x g y W G W x W

G′ ′ = ′ + (IX-99)

)3(1 1 1

1 1)3

r

r g

r′= a ′+ b − ′

02139,0

*)02139,01(02139,0

*514208

⇒

)/(38,22443262

,1086630

707,92913083

,262471

38,22443)

1

( ⇒G1′ =g1′+G W = + = kg h

0184,038

,31443

011,0

*900002139

,0

*38,22443)

(phần mol)Vậy lượng hơi trung bình trong đoạn chưng:

)/(605,243452

38,2244383

,262472

1

g

b/ Khối lượng riêng đoạn chưng:

Giống như trong đoạn luyện , khối lượng riêng đoạn chưng được tính theo công thức sau:

T

M y M

y tb A tb B ytb

4,22

273)