Tính toán và thiết kế hệ thống thiết bị chưng luyện liên tục để phân riêng hỗn hợp axeton axit axetic

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM, PHƯƠNG PHÁP, SƠ ĐỒ LƯU TRÌNH CÔNG NGHỆ 1.Sơ lược về lý thuyết Chưng Luyện Trong công nghệ hóa học, để phân riêng nhỗn hợp 2 hay nhiều cấu tử hòa tan một phần hay hoàn toàn vào nhau, ta có thể sử dụng nhiều phương pháp khác nhau như: hấp thụ, hấp phụ, trích ly, chưng cất…Mỗi phương pháp đều có những đặc thù riêng và có những ưu nhược điểm nhất định. Việc lựa chon phương pháp và thiết bị cho phù hợp tùy thuộc vào hỗn hợp ban đầu, yêu cầu sản phẩm và điều kiện kinh tế. 2. Tổng quan về sản phẩm Axeton Axeton là chất lỏng không màu, có mùi đặc trưng, tan nhiều trong nước do phân tử phân cực, là dung môi tốt cho rất nhiều chất hữu cơ, có tỷ trọng d=0.7908, có nhiệt độ sôi t=56,24, nóng chảy ở nhiệt độ 95,35 Axeton có công thức phân tử CH3COCH3, M=58 Phương pháp quan trọng để điều chỉnh Axeton là: oxy hóa rượu isopropanol CH3CH(OH)CH3 Về mặt hóa học: Có cấu tạo tương tự andehyt, xeton tham gia phản ứng cộng H2 và natrihydrsunfat (NaHSO3) nhưng không tham gia phản ứng tráng gương với AgNO3, Và Cu(OH)2 tuy nhiên có thể bị oxy hóa và cắt sát nhóm –CO để tạo thành 2 axit khi nó phản ứng với chất oxy hóa mạnh Ứng dụng: Axeton hòa tan tôt trong axetat, nitro xenlulo, nhựa fenol focmandehyt, 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 xeten sunphunat (thuốc ngủ) và các halophom. AXIT AXETIC: (A. acetic acid; cg. axit etanoic, axit metacacboxylic), CH3COOH. Chất lỏng không màu, mùi nồng, vị chua. AA khan nước được gọi là AA băng, tnc = 16,75 oC, ts = 118,1 oC, khối lượng riêng (ở 15 oC) 1,0550 gcm3, chiết suất với tia D (ở 20 oC) 1,3730, hằng số phân li K = 1,75.10–5. AA giảm thể tích khi pha loãng bằng nước. Tan nhiều trong nước, etanol, ete, benzen; không tan trong cacbon đisunfua (CS2). Trong công nghiệp, AA chủ yếu được điều chế bằng cách oxi hoá axetanđehit bởi không khí hoặc oxi ở 60 oC với chất xúc tác (CH3COO)2Mn. Cũng có thể điều chế bằng cách oxi hoá etilen, ancol etylic, vv. Dùng làm tác nhân axetyl hoá: dùng để điều chế dược phẩm (aspirin, phenaxetin), sản xuất axeton, axetyl xenlulozơ, phẩm nhuộm tổng hợp; dùng trong công nghiệp thực phẩm, nhuộm màu và in hoa lên vải. Nồng độ giới hạn của hơi axit trong không khí là 0,005 mgl. Dung dịch AA nồng độ trên 30% gây bỏng. Nhìn chung Axeton và axit axetic có nhiều ứng dụng trong công nghiệp cũng như trong đời sống hằng ngày nên cần thiết phải tách riêng được chúng.

Trường ĐH Nông lâm

Khoa Cơ khí-Công nghệ

BÀI TẬP LỚNQuá Trình và Thiết Bị Công Nghệ Hóa Học 1.Đầu đề:

Tính toán và thiết kế hệ thống thiết bị chưng luyện liên tục để phân riêng hỗn hợp Axit axetic

Axeton-2.Số liệu ban đầu:

 Năng suất theo hỗn hợp đầu:4.25 tấn/h

 aF=0.55 phần khối lượng, aP=0.99 phần khối lượng, aw=0.11 phần khối lượng

 Hỗn hợp đầu được gia nhiệt đến nhiệt độ sôi

3 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

-Chương 1:Tổng quan về sản phẩm, phương pháp, sơ đồ lưu trình công nghệ

-Chương 2: Tính công nghệ và thiết bị chính:

 Cân bằng vật liệu, cân bằng nhiệt lượng

 Kích thước thiết bị (đường kính của từng đoạn, chiều cao, trở lực)

4 Các bản vẽ: 1 bản vẽ dây chuyền công nghệ khổ A3, đóng vào bản thuyết minh

5 Thời gian thực hiện:

-Ngày bắt đầu giao bài tập:

-Ngày nộp bài tập:

CHƯƠNG I

TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM, PHƯƠNG PHÁP, SƠ ĐỒ LƯU TRÌNH

CÔNG NGHỆ

1.Sơ lược về lý thuyết Chưng Luyện

Trong công nghệ hóa học, để phân riêng nhỗn hợp 2 hay nhiều cấu tử hòa tan một phần hay hoàn toàn vào nhau, ta có thể sử dụng nhiều phương pháp khác nhau như: hấp thụ, hấp phụ, trích ly, chưng cất…Mỗi phương pháp đều có những đặc thù riêng và có những ưu nhược điểm nhất định Việc lựa chon phương pháp và thiết bị cho phù hợp tùy thuộc vào hỗn hợp ban đầu, yêu cầu sản phẩm và điều kiện kinh tế

2 Tổng quan về sản phẩm

Axeton

Axeton là chất lỏng không màu, có mùi đặc trưng, tan nhiều trong nước do phân tử phân cực, là dung môi tốt cho rất nhiều chất hữu cơ, có tỷ trọng d=0.7908, có nhiệt độ sôi t=56,24, nóng chảy ở nhiệt độ -95,35

Axeton có công thức phân tử CH3COCH3, M=58

Phương pháp quan trọng để điều chỉnh Axeton là: oxy hóa rượu isopropanol

CH3CH(OH)CH3

Về mặt hóa học: Có cấu tạo tương tự andehyt, xeton tham gia phản ứng cộng H2 và

natrihydrsunfat (NaHSO3) nhưng không tham gia phản ứng tráng gương với AgNO3, Và Cu(OH)2 tuy nhiên có thể bị oxy hóa và cắt sát nhóm –CO để tạo thành 2 axit khi nó phản ứng với chất oxy hóa mạnh

-Ứng dụng: Axeton hòa tan tôt trong axetat, nitro xenlulo, nhựa fenol focmandehyt, 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 xeten sunphunat (thuốc ngủ) và các halophom

AXIT AXETIC:

(A acetic acid; cg axit etanoic, axit metacacboxylic), CH3COOH Chất lỏng không màu, mùinồng, vị chua AA khan nước được gọi là AA "băng", tnc = 16,75 oC, ts = 118,1 oC, khối lượng riêng (ở 15 oC) 1,0550 g/cm3, chiết suất với tia D (ở 20 oC) 1,3730, hằng số phân li K

= 1,75.10–5 AA giảm thể tích khi pha loãng bằng nước Tan nhiều trong nước, etanol, ete, benzen; không tan trong cacbon đisunfua (CS2) Trong công nghiệp, AA chủ yếu được điều chế bằng cách oxi hoá axetanđehit bởi không khí hoặc oxi ở 60 oC với chất xúc tác

(CH3COO)2Mn Cũng có thể điều chế bằng cách oxi hoá etilen, ancol etylic, vv Dùng làm tác nhân axetyl hoá: dùng để điều chế dược phẩm (aspirin, phenaxetin), sản xuất axeton, axetyl xenlulozơ, phẩm nhuộm tổng hợp; dùng trong công nghiệp thực phẩm, nhuộm màu và

in hoa lên vải Nồng độ giới hạn của hơi axit trong không khí là 0,005 mg/l Dung dịch AA nồng độ trên 30% gây bỏng

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

3 Phương pháp

Đối với hỗn hợp axeton và Axit axetic là hỗn hợp 2 cấu tử hoàn toàn tan vào nhau theo bất kỳ tỷ lệ nào và có nhiệt độ sôi khác biệt nhau ở cùng điều kiện áp suất Do đo phươngpháp 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 trinhg 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 bayhơi thấp hơn Còn sản phẩm đáy thu được chủ yếu là cấu tử khó bay hơi và một phần cấu tử

dễ bay hơi

Trong sản xuất chúng ta thường gặp những phương pháp chưng cất sau đây:

Chưng đơn giản: Dùng để tách sơ bộ và làm sạch các cấu tử khỏi tạp chât (yêu cầu cáccấu tử có độ bay hơi khác xa nhau)

Chưng bằng hơi nước trực tiếp: Tách hỗn hợp gồm các chất khó bay hơi và tạp chất không bay hơi (chất được tách không tan trong nước)

Chưng chõn khụng: Trong trường hợp cần hạ thấp nhiệt độ sụi của cấu tử

Chưng luyện: Là phương phỏp phổ biến nhõt dựng để tỏch hoàn toàn hỗn hợp cỏc cấu

tử dễ bay hơi cú tớnh chất hũa tan một phần hay hũa tan hoàn toàn vào nhau Về thực chất đõy

là quỏ trỡnh chưng nhiều lần để thu được sản phẩm tinh khiết

Người ta đơn giản hệ thống bằng cỏch thay cả hệ thống sơ đồ thiết bị phải chế tạo phức tạp cồng kềnh bởi một thỏp gọi là thỏp chưng luyện Trong đú cỏc dũng pha chuyển động ngược chiều nhau

Chưng luyện ở ỏp suất thấp dựng cho hỗn hợp dễ bị phõn hủy ở nhiệt độ cao và cỏc hỗn hợp nhiệt độ sụi quỏ cao

Chưng luyện ở ỏp suất cao dựng cho cỏc hỗn hợp khụng húa lỏng ở ỏp suất thường Quỏ trỡnh chưng luyện được thực hiện trong thiết bị loại thỏp làm việc liờn tục hay giỏn đoạn

Cú hai loại thiết bị thỏp là thỏp đờm và thỏp đĩa

Thỏp đờm;

Thỏp đệm là một thỏp hỡnh trụ gồm nhiều đoạn nối với nhau bằng mặt bớch hay hàn.Trong thỏp người ta đổ đầy đệm, thỏp đệm được ứng dụng rộng rói trong kỹ nghệ húa học

để hấp thụ, chưng luyện, làm lạnh

Thỏp đệm cú những ưu điểm sau;

Hiệu suất cao vỡ bề mặt tiếp xỳc lớn

Giới hạn làm việc tương đối rộng

Thiết bị tương đối gọn nhẹ dễ thỏp rời dễ sửa chữa

Trở lực khụng cao làm việc ổn định và chưng được sản phẩm đũi hỏi độ tinh khiết cao

Thỏp đệm cú thể làm việc ở ỏp suất thường, ỏp suất chõn khụng, làm việc liờn tục hoặc giỏn đoạn Cấu tạo kớch thước đệm tựy thuộc chế độ làm việc và yờu cầu độ tinh khiết của sản phẩm

Nhưng nú cũng cú hạn chế là khú làm ướt đều đệm Nếu thỏp cao quỏ thỡ phõn phối chất lỏng khụng đồng đều Để khắc phục, chia đệm thành nhiều tầng cú đặt thờm đĩa phõn phối chất lỏng đối với mỗi tầng

CHƯƠNG II

Sơ đồ dây chuyền công nghệ

và chế độ thuỷ động của tháp

I Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất (hình 1):

Nguyên liệu đầu đợc chứa trong thùng chứa (1) và đợc bơm (2) bơm lên thùng cao vị(3) Mức chất lỏng cao nhất và thấp nhất ở thùng cao vị đợc khống chế bởi của chảy tràn Hỗnhợp đầu từ thùng cao vị (3) tự chảy xuống thiết bị đun nóng hỗn hợp đầu (4), quá trình tự chảynày đợc theo dõi bằng đồng hồ lu lợng Tại thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu (4) (dùng hơi nớcbão hoà), hỗn hợp đầu đợc gia nhiệt tới nhiệt độ sôi, sau khi đạt tới nhiệt độ sôi, hỗn hợp này

đợc đa vào đĩa tiếp liệu của tháp chng luyện loại tháp đệm (5) Trong tháp, hơi đi từ dới lêntiếp xúc trực tiếp với lỏng chảy từ trên xuống, tại đây xảy ra quá trình bốc hơi và ng ng tụnhiều lần Theo chiều cao của tháp, càng lên cao thì nhiệt độ càng thấp nên khi hơi đi qua cáctầng đệm từ dới lên, cấu tử có nhiệt độ sôi cao sẽ ngng tụ Quá trình tiếp xúc lỏng – hơi trongtháp diễn ra liên tục làm cho pha hơi ngày càng giầu cấu tử dễ bay hơi, pha lỏng ngày cànggiầu cấu tử khó bay hơi Cuối cùng trên đỉnh tháp ta sẽ thu đợc hầu hết là cấu tử dễ bay hơi(Benzen) và một phần rất ít cấu tử khó bay hơi (Toluen) Hỗn hợp hơi này đợc đi vào thiết bịngng tụ (6) và tại đây nó đợc ngng tụ hoàn toàn (tác nhân là nớc lạnh) Một phần chất lỏng saungng tụ cha đạt yêu cầu đợc đi qua thiết bị phân dòng (7) để hồi lu trở về đỉnh tháp, phần cònlại đợc đa vào thiết bị làm lạnh (8) để làm lạnh đến nhiệt độ cần thiết sau đó đi vào thùng chứasản phẩm đỉnh (10)

CHƯƠNG III

TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT

I-Thông số ban đầu:

Gọi:

F: Lưu lượng hỗn 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 hỗn hợp đầu (phần khối lượng)

ap: Nồng độ sản phẩm đỉnh (phần khối lượng)

aw: Nồng độ sản phẩm đáy (phần khối lượng)

W aw

aF

P aw

aw ap

aw aF

55 0 1 58

55 0 : 58

55 0 1

99 0 1 58

99 0 : 58

99 0 1

01 0 1 58

01 0 : 58

01 0 1

xi: Phần mol của cấu tử i

Mi: Khối lượng mol của cấu tử i

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

(kg/h)

Lưu lượng (kmol/h)

3-Thành phần pha của hỗn hợp 2 cấu tử Axeton-Axit axetic

Dựa vào bảng IV 2a/145 sổ tay QTTB&CNHH Tập II, thành phần cân bằng lỏng (x), hơi (y) và nhiệt độ sôi của hỗn hợp 2 cấu tử ở 760mmHg

Gọi yF, yP,yw là nồng độ phần mol của pha hơi cân bằng với pha lỏng trong hỗn hợp đầu, sản phẩm đỉnh, sản phẩm đáy

TF, tP, tw: là nhiệt độ sôi của hỗn hợp đầu, sản phẩm đỉnh, sản phẩm đáy

Bằng phương pháp nội suy và dựa vào đồ thị ta có kết quả sau:

TÍNH TOÁN ĐỂ TÌM CHỈ SỐ HỒI LƯU THÍCH HỢP

I- PHƯƠNG TRÌNH ĐƯỜNG NỒNG ĐỘ LÀM VIÊC CỦA ĐOẠN CHƯNG VÀ ĐOẠN

LUYỆN

1- Đoạn luyện

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

Gy = Gx + P

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

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

P: Lưu lượng sản phẩm đỉnh (kmol/h)

Phương trình cân bằng vật liệu viết cho cấu tử dễ bay hơi:

GyYn+1 = GxXn + Xp

P

Gx Yn

2/ Đoạn chưng:

Phương trình cân bằng vật liệu đoạn chưng:

G’x = Gy + W

Với G’x = Gx +F lượng lỏng trong đoạn chưng từ trên xuống

W: Lưu lượng sản phẩm đáy (kmol/h)

F: Lưu lượng hỗn hợp đầu (kmol/h)

Phương trình cân bằng vật liệu viết cho cấu tử Axeton:

G’xx’n=Gyy’n+1 +Wxw

Rx

L n x Rx

L Rx

1

1 '

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

II- XÁC ĐỊNH SỐ BẬC THAY ĐỔI NỒNG ĐỘ:

1-XÁC ĐỊNH CHỈ SỐ HỒI LƯU:

558 0 93 0

93 0 9903 0

yF

xp

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

XF: nồng độ phần mol của Axeton ở hỗn hợp đầu

Y*F nồng độ phần mol trong pha hơi nàm cân bằng pha lỏng ở hỗn hợp đầu

2-XÁC ĐỊNH CHỈ SỐ HỒI LƯU THÍCH HỢP

Rx =bRxmin với b là hệ số (1.22.5)

Xác định Rx thích hợp theo số bậc thay đổi nồng độ được tiến hành như sau: cho nhiềugiá 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:

Vẽ đường làm việc của đoạn luyện và đoạn chưng Đường làm việc của đoạn luyện qua điểm M(x,y) với x=y=xp và điểm B trên trục tung đã được xác định Đường làm việc của đoạn chưng qua điểm N(x,y) với x=y=xw và cắt đường làm việc của đoạn luyện tại điểm có hoành độ xF Với mỗi đường làm việc, ta xác định được số bậc thay đổi nồng độ NL bằng đồ thi x-y như sau:

Trên đồ thị x-y vẽ dường cân bằng,từ điểm M vẽ đường thẳng song song với trục hoành cắt đường cân bằng tại một điểm, từ giao điểm này vẽ đường thẳng song song trục tung nó cắt đường làm việc tại một điểm, cứ tiếp tục như vậy cho khi tới điểm N Đếm số bậc thay đổi nồng độ NL trên đồ thị Với mỗi bậc thay đổi nồng độ ứng với một ngăn của thiết bị gọi là số ngăn lý thuyết

Trong thực tế số ngăn của thiết bị lớn hơn số ngăn lý thuyết do điều kiện chuyển khối chưa được tốt Vì vậy số thực tế phải được hiệu chỉnh

Dựa vào đồ tị ta xác định số bậc thay đổi nồng độ ta có kết quả sau:

Từ đồ thị xác định số bậc thay đổi nồng độ tương ứng với Rx=0.405 ta xác định được:

Số đĩa lý thuyết là Nl=8.58 đĩa Trong đó, vị trí đĩa trên cùng (vị trí hồi lưu) được đánh

số 1 thì Đĩa Nạp liệu là đĩa số 2 Số đĩa của phần đoạn luyện kể cả đĩa nạp liệu là 2 đĩa Số đĩa của phần đoạn chưng là 6 đĩa

2- XÁC ĐỊNH SỐ ĐĨA THỰC TẾ THEO HIỆU SUẤT TRUNG BÌNH

Trong đó x.y-nồng độ phần mol của cấu tử dễ bay hơi trong pha hơi và pha lỏng:-

-độ bay hơi tương đối của hỗn hợp;µ- -độ nhớt của hỗn hợp lỏng N.s/m2

Tính µ,α tại 3 vị trí: đĩa nạp liệu, đỉnh và đáy tháp

558 0

* ) 93 0 1 (

) 558 0 1 ( 93 0 1

yf f

Tra bảng 1.101/trang 91-STQTTB Tập 1 và dùng phương pháp nội suy ta tìm được độ nhớt của Axeton và Axit axetic tương ứng tại nhiệt độ tf=72.050C

µA,F=0.2113.103

µB,F=0.6125.103

 lg µF=aF lgµA,F + (1-aF)lg µB,F=0.55*lg(0.2113*103) +

(1-0.55)*lg(0.6125*103)=2.533

yp 1

9903 0

* ) 99 0 1 (

) 9903 0 1 (

* 99 0

) 01 0 1 (

032 0 )

1 (

) 1 (

xw yw

Vậy số đĩa thực tế Ntt =NLt/tb=8.58/0.39=22 đĩa

 ta lấy số đĩa thực tế Ntt=22 đĩa

Trong đó:

Số đĩa thực tế đoạn luyện: Nl= 3/0.39=7.69 đĩa, chọn NL=8 đĩa

Số đĩa thực tế đoạn chưng: Nc=5.58/0.39=15.3 đĩa, chọn Nc=14 đĩa

CHƯƠNG V

TÍNH 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 hỗn hợp đầu, đun bốc hơi ở đáy tháp cũng như xác định lượng nướclàm lạnh cần thiết cho quá trình ngưng tụ làm lạnh

Chon nước làm chất tải nhiệt vì nó là nguồn nguyên liệu rẻ tiền, phổ biến trong thiên nhiên và có khả năng đáp ứng nhu cầu công nghệ

Sơ đồ

Các ký hiệu:

QD1: Nhiệt lượng do hơi đốt mang vào thiết bị đun nóng, J/h

Qf: Nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang vào thiết bị đun nóng, J/h

QF: Nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang ra khỏi thiết bị đun nóng hay mang vào tháp chưng luyện, J/h

Qml: Nhiệt lượng do nước ngưng mang ra khỏi thiết bị đun nóng, J/h

Qxql: Nhiệt lượng mất mát ra môi trường xung quanh, J/h

QD2: Nhiệt lượng do hơi đốt mang vào cần đun nóng sản phẩm đáy, J/h

QR: Nhiệt lượng do lượng lỏng hồi lưu mang vào, J/h

Qy: Nhiệt lượng do hơi mang ra ở đỉnh tháp, J/h

Qw: Nhiệt lượng do sản phẩm đáy mang ra khỏi tháp, J/h

Qm2: Nhiệt lượng do nước ngưng mang ra khỏi tháp, J/h

Qxq2: Nhiệt lượng do mất mát ra môi trường xung quanh, J/h

I- CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG CỦA THIẾT BỊ ĐUN NÓNG

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

QD1 + Qf = QF + Qm1 + Qxq1

Trong đó:

QD1=D11 D1 (r1 1C1 ) (J/h)

Với:

D1: Lượng hơi đốt mang vào, kg/h

1:Hàm nhiệt của hơi nước, J/kg

r1: Ẩn nhiệt hoa hơi của hơi nước, J/kg

 1: Nhiệt độ của nước ngưng, 0C

C1: Nhiệt dung riêng của nước ngưng, J/kg độ

Tf: Nhiệt độ hỗn hợp đầu 0C, chọn tf = 250C

Suy ra:

D1 =

195

0

),

,

(

r

tfCf Cf

tf

kg/hTính nhiệt dung riêng của hỗn hợp đầu:

Ta chọn hơi nước bão hòa đun sôi ở áp suất khí quyển, t0=1000C, suy ra r1=2264*103

(bảng I-125 trang 314 sổ tay QTTB&CNHC tập 1)

10

*2264

*95.0

25

*2116505

.2312872

D2: lượng hơi nước cần thiết để đun sôi dung dịch đáy tháp, kg/h

2: hàm nhiệt của hơi nước bão hòa, J/kg

Rr2: ẩn nhiệt hóa hơi của hơi nước, J/kg

 2: nhiệt độ của nước ngưng, 0C

C2: nhiệt dung riêng của nnước ngưng, J/kgđộ

3/ Nhiệt lượng lỏng hồi lưu mang vào:

4/ Nhiệt lượng do hơi mang ra:

Qy = Gyhh = P(Rx +1)hh - Công thức IX.159 trang 197 STQTTB tập 2

Nhiệt độ hơi tại đỉnh tháp = 56.4

hh : nhiệt lượng riêng của hỗn hợp hơi ở đỉnh tháp

hh = 1ap + (1-ap)2= rp+C56.4

ptp

1: hàm nhiệt của Axeton ở 56.40C

2: hàm nhiệt của Axit axetic ở 56.40C

5/ Nhiệt lượng do sản phẩm đáy mang ra:

* 95 0

10

* 617 122 10

* 963 707 10

* 99 536 10

* 12 2 2

6 12

h kg r

Qrx f Q Qw

Ta chọn hơi nước bão hòa đun sôi ở áp suất khí quyển, t0=1000C, suy ra r2=2264*103

J/kg (bảng I-125 trang 314 STQTTB&CNHC)

Lượng nhiệt tiêu tốn ra môi trường xung quanh: Qm2 = 0.05*985.54*103*2264*103 J/kg

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

Sử dụng thiết bị ngưng tụ hồi lưu:

PRxr = Gnl1Cn(t2-t1)

Với: r:ẩn nhiệt ngưng tụ ở đỉnh tháp, r=rp=521.345*103 (J/kg)

T1,t2; nhiệt độ vào và ra của nước làm lạnh, 0C

Chọn nhiệt độ t1=400C,t2=600C

2

60 40 2

2 1

10

* 3458 521

* 405 0

* 836 2341 )

1 2

2 ' 1

'

t t

Cn

t t

p C P r

40 60 ( 409 4183

) 40 4 56 (

* 42 2265

* 836 2341 10

* 345 521

* 836 2341

*

4



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

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

1-Đường kính đoạn luyện:

a/Lưu lượng hơi trung bình trong đoạn luyện:

được tính theo công thức:

gd: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=gdrd (IX-95)

Với y1: hàm lượng hơi của đĩa thứ nhất đoạn luyện

x1: hàm lượng lỏng ở đĩa thứ nhất đoạn luyện

trong các phương trình trên ta xem x1,xF

r1, rd= ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp đi vào đĩa thứ nhất và đi ra khỉ tháp

Sơ đồ xác định lượng hơi trung bình đi trong tháp chưng luyện