Thiết kế hệ thống chưng luyện liên tục loại tháp đệm để phân tách hỗn hợp axeton – nước

Thiết kế hệ thống chưng luyện liên tục loại tháp đệm để phân tách hỗn hợp axeton – nước

Đồ án Hóa công ĐH Công Nghiệp Hà Nội –Khoa CN Hóa

Đồ án môn học Quá trình thiết bị

Số : ………

Họ và tên HS-SV : Phạm Thị Hồng

Lớp : CĐ-ĐH Hóa 5 Khóa: 4

Khoa : Công nghệ Hóa

Giáo viên hướng dẫn : thầy Nguyễn Tuấn Anh

Phần thuyết minh

LỜI MỞ ĐẦU

MỤC LỤC

Chương I: GIỚI THIỆU CHUNG: 5

1.1: LÝ THUYẾT VỀ CHƯNG LUYỆN: 5

1.1.1: Phương pháp chưng luyện: 5

1.1.2 Thiết bị chưng luyện: 5

1.2.GIỚI THIỆU VỀ HỖN HỢP CHƯNG LUYỆN: 6

1.2.1.Axetone: 6

1.2.2 Nước (H2O): 8

1.3 DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT: 9

1.3.1 Sơ đồ công nghệ: 9

1.3.2 Thuyết minh dây chuyền sản xuất: 10

Chương 2: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH: 11

2.1 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT LIỆU CHO TOÀN THIẾT BỊ: 11

2.1.1 Thông số ban đầu: 11

2.1.2 Cân bằng vật liệu: 12

2.2 XÁC ĐỊNH SỐ ĐĨA LÝ THUYẾT: 14

2.2.1 Phương trình đường nồng độ làm việc của tháp: 14

2.2.2 Xác định số bậc thay đổi nồng độ: 15

2.3 ĐƯỜNG KÍNH THÁP CHƯNG: 27

2.3.1 Lượng hơi trung bình đi trong tháp: 27

2.3.2 Khối lượng riêng trung bình trong tháp: 31

2.3.4 Đường kính tháp chưng luyện: 37

2.4 CHIỀU CAO THÁP CHƯNG LUYỆN: 38

2.4.1 Chiều cao của 1 đơn vị chuyển khối: 38

2.4.2 Số đơn vị chuyển khối: 39

2.4.3 Tính m: 50

2.4.4 Xác định chiều cao tháp: 51

2.4.5 Chiều cao toàn tháp: 51

2.5 TRỞ LỰC CỦA THÁP ĐỆM: 52

2.5.1 Trở lực của đoạn chưng: 53

2.5.2 Trở lực đoạn luyện: 54

2.6 CÂN BẰNG VẬT LIỆU: 55

Chương 3: TÍNH TOÁN CƠ KHÍ VÀ LỰA CHỌN: 62

3.1 TÍNH TOÁN THÂN THÁP: 62

3.1.1 Vật liệu làm tháp: 62

3.1.2 Chiều dày thân tháp: 67

3.2 ĐÁY VÀ NẮP THIẾT BỊ: 68

3.2.1 Chiều dày nắp thiết bị: 66

3.2.2 Chiều dày đáy thiết bị: 67

3.3 ĐƯỜNG KÍNH ỐNG DẪN: 68

3.3.1 Đường kính ống dẫn sản phẩm đỉnh: 68

3.3.2 Đường kính ống dẫn hỗn hợp đầu: 70

3.3.3 Đường kính sản phẩm đáy: 70

3.4 TRA BÍCH GHÉP: 71

3.5 LƯỚI ĐỠ ĐỆM, DẦM ĐỠ ĐỆM: 73

3.5.1 Đĩa phân phối chất lỏng: 73

3.5.2 Lưới đỡ đệm: 73

3.5.3 Dầm đỡ đệm: 73

3.6 GIÁ ĐỠ VÀ TAI TREO: 77

Chương 4: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ: 79

4.1 THIẾT BỊ GIA NHIỆT HỖN HỢP ĐẦU: 79

4.2 THÙNG CAO VỊ: 86

4.3 BƠM: 96

KẾT LUẬN: 99

TÀI LIỆU THAM KHẢO: 100

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, nền công nghiệp

đã mang lại cho con người những lợi ích vô cùng to lớn về vật chất và tinh thần

Để nâng cao đời sống nhân dân, để hòa nhập chung với sự phát triển chung của các nước trong khu vực cũng như trên thế giới Đảng và Nhà nước ta đã đề ra mục tiêu công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước

Trong tiến trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước những ngành mũi nhọn như công nghệ thông tin, công nghệ sinh học, công nghệ điện tử tự động hóa…công nghệ hóa giữ vai trò quan trọng trong việc sản xuất các sản phẩm phục vụ cho nền kinh tế quốc dân, tạo tiền đề cho nhiều ngành khác phát triển

Khi kinh tế phát triển thì nhu cầu của con người ngày càng tăng Do vậy các sản phẩm cũng đòi hỏi cao hơn, đa dạng hơn, phong phú hơn, theo đó công nghệ sản xuất cũng phải nâng cao Trong công nghệ hóa học nói chung việc sử dụng hóa chất có độ tinh khiết cao là yếu tố căn bản tạo ra sản phẩm có chất lượng cao Có nhiều phương pháp khác nhau để làm tăng nồng độ, độ tinh khiết như: chưng cất, cô đặc, trích ly Tùy vào tính chất của hệ mà ta lựa chọn phương pháp thích hợp.Với nhiệm vụ tách hỗn hợp hai cấu tử axeton-nước để có axeton nồng độ cao thì chưng cất là phương pháp hữu hiệu nhất.

Tập đồ án này bao gồm 4 chương:

1: Giới thiệu chung

2: Tính toán thiết bị chính

3: Thiết bị phụ

4: Tính toán cơ khí và lựa chọn

5: Bản vẽ chi tiết tháp chưng luyện loại tháp đệm

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 LÝ THUYẾT VỀ CHƯNG LUYỆN

1.1.1 Phương pháp chưng luyện

Chưng là phương pháp dùng để tách các hỗn hợp khí lỏng thành các cấu

tử riêng biệt dựa vào nhiệt độ sôi khác nhau của các cấu tử trong hỗn hợp Khi chưng ta thu được nhiều sản phẩm và thường có bao nhiêu cấu tử thì có bấy nhiêu sản phẩm

Phương pháp chưng luyện này là một quá trình trong đó hỗn hợp được bốc hơi và ngưng tụ nhiều lần Kết quả cuối cùng ta thu được ở đỉnh tháp là một hỗn hợp gồm các cấu tử dễ bay hơi có nồng độ đạt yêu cầu Phương pháp chưng luyện cho hiệu suất cao nên nó được sử dụng nhiều trong thực tế

Các phương pháp chưng cất bao gồm:

- Chưng đơn giản

- Chưng bằng hơi nước trực tiếp

- Chưng bằng hơi nước gián tiếp

- Chưng chân không

- Chưng ở áp suất thấp

- Chưng ở áp suất cao

Trong trường hợp này với yêu cầu axeton có độ tinh khiết cao khi sử dụng, cùng với hỗn hợp axeton- nước không có điểm đẳng phí nên chọn phương pháp chưng liên tục là hiệu quả nhất.

1.1.2 Thiết bị chưng luyện

Trong sản xuất thường sử dụng rất nhiều loại tháp khác nhau nhưng chúng thường có một yêu cầu cơ bản là bề mặt tiếp xúc pha lớn

Tháp chưng cất phong phú về kích cỡ và ứng dụng, các tháp lớn thường được sử dụng trong công nghệ hóa lọc dầu Đường kính tháp phụ thuộc vào lượng pha lỏng và pha khí, độ tinh khiết của sản phẩm

Các loại tháp thường sử dụng như:

- Tháp đệm

- Tháp đĩa lỗ có ống chảy truyền

- Tháp đĩa lỗ không có ống chảy truyền

- Tháp chóp

Mỗi loại tháp chưng lại có cấu tạo riêng, ưu nhược điểm khác nhau vì vậy

ta phải chọn loại tháp nào phù hợp với hỗn hợp cấu tử cần chưng và tính toán thiết bị phù hợp với yêu cầu

1.2 GIỚI THIỆU VỀ HỖN HỢP CHƯNG LUYỆN

CH3COCH3 + 4[O] CH3COOH + CO2 + H2O

Phản ứng cộng tạo rượu bậc 2

c Điều chế

Oxi hóa rượu bậc 2:

Theo phương pháp Piria:nhiệt phân muối canxi của axit cacboxilic(CH3COO)2Ca CH3COCH3 + CaCO3

Thủy phân 2,2-điclo propan:

Đi từ hợp chất cơ Magiê:

CH3MgCl + CH3COCl CH3COCH3 + MgCl

d Ứng dụng

Sản xuất sơn và nhựa resin

Aceton là dung môi hoà tan tốt nitrocellulose, cellulose acetate, cellulose ether, được dùng để làm giảm độ nhớt của sơn cóchứa nhựa này Đặc biệt, nóthích hợp để sản xuất sơn mau khô vì có tốc độ bay hơi cao Ngoài ra cũng dựng Acetone trong sản xuất sơn có hàm lượng chất rắn cao

Dược và mỹ phẩm

Axeton dùng làm chất khử nước trong sản xuất thuốc và trong công nghiệp

mỹ phẩm, sơn và rửa móng tay

Nén khí axetilen

Axetilen là một chất khí công nghiệp quan trọng nhưng không thể nén một cách hiệu quả để đảm bảo trong có bình hình trụ mà không có nguy cơ bị nổ Axeton có thể hòa tan lượng lớn khí Axetilen (khoảng 300 lần so với thể tích thực của nó) do đó axetilen được chứa trong bình kín cùng với axeton.

Ngoài ra axeton còn được sử dụng làm chất tẩy rửa và khử nước cho các thành phần điện tử, dung môi trong ngành sản xuất cao su…

Trong điều kiện bình thường nước là chất lỏng không màu, không mùi, không vị, nhưng khối nước dày sẽ có màu xanh nhạt

Khi hóa rắn nó có thể tồn tại ở 5 dạng tinh thể khác nhau

Khối lượng phân tử: 18g/mol

Khối lượng riêng d4oC: 1g/cm3

1.3 DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT

1.3.1 Sơ đồ công nghệ sản xuất

Chú t hí ch:

Hình 1.1: Sơ đồ công nghệ chưng luyện

1: Thùng cao vị 5: Tháp chưng luyện 9: Bể chứa sản phẩm đáy 2: Bể chứa dung dịch đầu 6: Thiết bị ngưng tụ 10: Thiết bị gia nhiệt đáy 3: Thiết bị gia nhiệt đầu 7: Thiết bị làm lạnh 11: Thiết bị tháo nước 4: Lưu lượng kế 8: Bể chứa sản phẩm đỉnh 12: Bơm

1.3.2 Thuyết minh sơ đồ

Nguyên liệu đầu được chứa trong thùng chứa (2) và được bơm (12) bơm lên thùng cao vị (1) Mức chất lỏng cao nhất được khống chế bởi ống chảy tràn trở lại bể chứa dung dịch đầu (2) Hỗn hợp đầu từ thùng cao vị tự chảy xuống thiết

bị đun sôi hỗn hợp đầu (3) Lưu lượng được khống chế bằng cách điều chỉnh hệ thống van và lưu lượng kế (4) hơi nước bão hòa từ nồi hơi vào đun sôi hỗn hợp đầu đến nhiệt độ sôi sau khi đạt tới nhiệt độ sôi hỗn hợp này được đưa vào đĩa tiếp liệu của tháp chưng luyện (5) loại đệm.Trong tháp hơi đi từ dưới lên tiếp xúc trực tiếp với lỏng chảy từ trên xuống, tại đáy xảy ra quá trình bốc hơi và ngưng tụ nhiều lần.Theo chiều cao của tháp, càng lên cao thì nhiệt độ càng thấp nên khi hơi đi qua các tầng đệm từ dưới lên, cấu tử có nhiệt độ sôi cao sẽ ngưng

tụ Quá trình tiếp xúc lỏng hơi trong tháp diễn ra liên tục làm cho trong pha hơi càng giầu cấu tử dễ bay hơi.Cuối cùng trên đỉnh tháp ta sẽ thu được hầu hết là cấu tử dễ bay hơi (cụ thể ở đây là Axeton) và một phần cấu tử khó bay hơi (Nước) Hỗn hợp hơi này được đưa vào thiết bị ngưng tụ (6) và tại đây nó được ngưng tụ hoàn toàn (tác nhân là nước lạnh) Một phần chất lỏng sau khi ngưng

tụ được đưa hồi lưu trở về tháp chưng luyện và cũng được khống chế bằng lưu lượng kế , phần còn lại đạt yêu cầu sẽ được đưa vào thiết bị làm lạnh (7) để làm lạnh đến nhiệt độ cần thiết sau đó được đưa vào thùng chứa sản phẩm đỉnh (8).Chất lỏng hồi lưu đi từ trên xuống dưới, gặp hơi có nhiệt độ cao đi từ dưới lên , một phần cấu tử có nhiệt độ cao tiếp tục ngưng tụ thành lỏng đi xuống Do

đó nồng độ cấu tử khó bay hơi trong pha lỏng ngày càng nhiều, cuối cùng ở đáy tháp ta thu được hỗn hợp lỏng gồm hầu hết là cấu tử khó bay hơi và một phần rất ít cấu tử dễ bay hơi,hỗn hợp lỏng được đưa ra khỏi đáy tháp qua thiết bị phân dòng, một phần được đưa ra thùng chứa sản phẩm đáy (9), một phần được đưa vào thiết bị đun sôi đáy tháp (10) và một phần được hồi lưu trở lại đáy tháp Thiết bị này có tác dụng đun sôi tuần hoàn và bốc hơi sản phẩm đáy (tạo dòng hơi đi từ dưới lên trong tháp) Nước ngưng của thiết bị gia nhiệt được tháo qua thiết bị tháo nước ngưng ( 11),

Tháp chưng luyện làm việc ở chế độ liên tục, hỗn hợp đầu được đưa vàoliên tục và sản phẩm được lấy ra liên tục

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH2.1 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT LIỆU CHO TOÀN THIẾT BỊ

2.1.1.Thông số ban đầu

a Giả thiết

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

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

- Hỗn hợp đầu đi vào tháp ở nhiệt độ sôi

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

- Cấp nhiệt ở đáy tháp bằng hơi đốt gián tiếp

b Ký hiệu các đại lượng

- F: Lượng nguyên liệu đầu (kmol/h)

- P: Lượng sản phẩm đỉnh (kmol/h)

- W: Lượng sản phẩm đáy (kmol/h)

- GF: Lượng nguyên liệu đầu (kg/h)

- GP: Lượng sản phẩm đỉnh (kg/h)

- GW: Lượng sản phẩm đáy (kg/h)

- xF: Nồng độ phần mol cấu tử dễ bay hơi trong hỗn hợp đầu

- xP: Nồng độ phần mol cấu tử dễ bay hơi trong sản phẩm đỉnh

- xW: Nồng độ phần mol cấu tử dễ bay hơi trong sản phẩm đáy

- aF : nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong hỗn hợp đầu (phần khối lượng)

- aP : nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong sản phẩm đỉnh (phần khối lượng)

- aw: nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong sản phẩm đáy (phần khối lượng)

- Axeton: kí hiệu là A có MA = 58(kg/kmol)

- Nước: kí hiệu là B có MB = 18(kg/kmol)

c Yêu cầu thiết bị

- Thiết bị chưng luyện loại liên tục loại tháp đệm làm việc ở áp suất thường phân tách hỗn hợp Axeton - Nước

- Năng suất thiết bị tính theo hỗn hợp đầu: GF=4200kg/h

- aF: 40% khối lượng

- aP: 98% khối lượng

- aW: 3% khối lượng

0

a

a G

2.1.2 Cân bằng vật liệu

Hỗn hợp đầu vào F (axeton – nước) được phân tách thành sảnphẩm đỉnh P (axeton), và sản phẩm đáy W (nước) Ở đĩa trên cùngcó 1 lượng lỏng hồi lưu, ở đáy tháp có thiết bị đun sôi Lượng hơi đi ra đỉnhtháp Do

a Phương trình cân bằng vật liệu

Phương trình cân bằng vật liệu cho toàn tháp

0 0

1 1

0 1 1

0 0

1 1

2564 ,21 18,38

68,973 (kmol/h)

9,457 (kmol/h)

39,511 (kmol/h)

Bảng tổng kết thành phần như sau:

p p

Thành phần Nồng độ

phần khối lượng

Nồng độphần mol

Lưu lượng khối lượng (kg/h)

Lưu lượng mol (kmol/h)

2.2.1 Phương trình đường nồng độ làm việc của tháp

a Phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn luyện

Gọi V0 là lượng hơi đi trong đoạn luyện

Gọi L0 là lượng lỏng đi trong đoạn luyện

Gọi P là lượng sản phẩm đỉnh thu được

Phương trình cân bằng vật liệu

V0 = L0 + P

Viết cho cấu tử dễ bay hơi:

V0y = L0x + Pxp

Trong đó:

y: Nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong pha hơi

x: Nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong pha lỏng

L0 P

Chia cả tử và mẫu cho P y L 0 P x

P

L0 P

P

P x p

L 0 P

P

1

1 1

b Phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn chưng

- Gọi V’ là lượng hơi đi trong đoạn chưng

- Gọi L’là lượng lỏng đi trong đoạn chưng

- Gọi W là lượng sản phẩm đáy thu được

Phương trình cân bằng vật liệu:

0

0 20 40 60 80 100

Thành phần pha lỏng

Gọi y* F P W, y* , y* là nồng độ phần mol của pha hơi cân bằng với pha lỏngtrong hỗn hợp đầu, sản phẩm đỉnh, sản phẩm đáy

Gọi tF, tP, tW : nhiệt độ sơi của hỗn hợp đầu, sản phẩm đỉnh, sản phẩm đáy Dựa vào đồ thị ta cĩ bảng kết quả sau:

0 1 1

1

y

y x

0,7881 0,171 4

0,2435

Chỉ số hồi lưu thích hợp: Rth

Rth = Rmin (Trong đó là hệ số: 1,1 – 2,5)

Xác định Rth theo số bậc thay đổi nồng độ được tiến hành như sau :

Cho nhiều giá trị Rth lớn hơn Rmin với mỗi giá trị trên, ta xác định được tung độ của đường làm việc với trục tung là B.

Trên đồ thị y-x vẽ đường chéo y=x

Vẽ đường cân bằng theo bảng 2.1

Vẽ đường làm việc của đoạn chưng, đoạn luyện

Từ M kẻ đường thẳng song song với trục hoành cắt đường cân bằng ở đâu thì dừng lại tại đó Từ điểm cắt kẻ đường thẳng song song với trục tung cắt đường làm việc ở đâu thì dừng lại ở đó Tương tự như vậy kẻ song song với trục hoành cắt đường cân bằng ở đâu rồi dừng lại ở đó, sau đó kẻ song song với trục tung cắt đường làm việc ở đâu lại dừng ở đó Làm như vậy cho đến khi điểm cuối cùng có nồng độ nhỏ hơn hoặc bằng xw

Đếm số tam giác thu được ta tìm được số đĩa lý thuyết hay số bậc thay đổinồng độ

0 1 1

Chọn =1,5 B x p

R th

0,9383

0 1 1

0 1 1

0 1 1

Chọn =1,8 B R x p

th

0,9383

0 1 1

Chọn =2,0 B x p

R th

0,9383

0 1 1

0 1 1

Chọn =2,3 B x p

R th

0,9383

0 1 1

Chọn =2,4 B x p

R th

0,9383

1 1

2.3 ĐƯỜNG KÍNH THÁP CHƯNG LUYỆN

Đường kính tháp được xác định theo công thức:

G

2.3.1 Lượng hơi trung bình đi trong tháp

Vì lượng hơi và lượng lỏng thay đổi theo chiều cao của tháp và khác nhau trong mỗi đoạn nên ta phải tính lượng trung bình cho từng đoạn.

a Lượng hơi trung bình đi trong đoạn luyện

Lượng hơi trung bình đi trong đoạn luyện tính gần đúng bằng trung bình cộng của lượng hơi đi ra khỏi đĩa trên cùng của tháp và lượng hơi đi vào đĩadưới cùng của đoạn luyện:

g tb g đ 1

2 (kg/h) [IX.91 STQTTB-II tr 181]

Trong đó gtb: lượng hơi trung bình đi trong đoạn luyện (kg/h)

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

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

Lượng hơi ra khỏi đỉnh tháp:

gđ = GP + GR = GP ( Rth+1) = 1635,79 ( 0,56 +1) = 2551,8324 (kg/h)

Trong đó: GP là lượng sản phẩm đỉnh (kg/h) GP=1635,79 (kg/h)

GR: là lượng chất lỏng hồi lưu (kg/h) GR=GP*Rth

5 1

6 (

6

1 1 1

6

5 5

5

1 2

1 2

Lượng hơi đi vào đoạn luyện g1:

Lượng hơi g1, hàm lượng hơi y1 và lượng lỏng G1 đối với đĩa thứ nhất của đoạn luyện được xác định theo hệ phương trình sau:

Trong các phương trình trên ta coi x1=xF (phần khối lượng)

G1: lượng lỏng đi vào đĩa thứ nhất của đoạn luyện (kg/h)

r1: ẩn nhiệt hoá hơi đi của hỗn hợp vào đĩa thứ nhất của đoạn luyện (kJ/kg)

rđ: ẩn nhiệt hoá hơi của hỗn hợp đi ra khỏi đỉnh tháp (kJ/kg)

- Xác định ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp vào đĩa thứ nhất của đoạn luyện:

r 1 = r A y 1 + ( 1- y 1 ) r B

rA: ẩn nhiệt hóa hơi của axeton ở tF=65,41oC

rB: ẩn nhiệt hóa hơi của nước ở tF=65,41oC

Từ bảng số liệu [I.212 STQTTB-I tr.254]

Dựa theo công thức nội suy:

r A 1

t2 t F ) 24

24 13

100 0 65,41 0) 22,512(kcal / kg ) 12,933(kJ / kg )Tương tự như trên ta có

r B 79 100 079 39 65,41 0) 73,59(kcal / kg

)

2401,507 (kJ / kg )

r1 = rA y1 + ( 1- y1) rB=512,933y1+(1-y1)2401,507=2401,507-1888,574y1

- Xác định ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp đi ra từ đỉnh tháp:

r đ = r a y đ + ( 1- y đ ) r b

ra: ẩn nhiệt hóa hơi của axeton ở tP=57,26oC

rb: ẩn nhiệt hóa hơi của nước ở tP=57,26oC

Từ bảng số liệu [I.212 STQTTB-I tr.254]

Dựa theo công thức nội suy:

5 1

2 (

g g

5 2 (

2

5 5

g

2 1

Tương tự như trên ta có

r b 84 584

60

79 57,26 0)

559,5407

Thay y1=0,885 vào r1 ta được r1=730,119 (kJ/kg)

Vậy lượng hơi trung bình trong đoạn luyện :

253,894 (kg/h)

b Lượng hơi trung bình đi trong đoạn chưng

Lượng hơi trung bình đi trong đoạn chưng được xác định gần đúng bằng trung bình cộng của lượng hơi đi ra khỏi đoạn chưng và lượng hơi đi vào đoạn chưng

Trong đó:

gtb ' 'n '1

2 (kg/h) [IX.96 STQTTB-II tr.192]

g’n: lượng hơi đi ra khỏi đĩa trên cùng của đoạn chưng

g’1: lượng hơi đi vào đĩa thứ nhất của đoạn luyện

Vì lượng hơi đi ra khỏi đoạn chưng bằng lượng hơi đi vào đĩa thứ nhất của đoạnluyện g’n=g1 nên ta có thể viết:

4 1

6 (

6

1 1 1

6 (

6

5 5 5

( 5

y’1=yw tìm theo đường cân bằng ứng với xw=0,0095(phần mol) ta được

yw=0,3822(phần mol) Đổi yw từ phần mol sang phần khối lượng

Từ bảng số liệu [I.212 STQTTB-I tr.254]

Dựa theo công thức nội suy ta có:

rA: ẩn nhiệt hóa hơi của axeton ở tF=93,79oC

rB: ẩn nhiệt hóa hơi của nước ở tF=93,79oC

1 1

637,738( kg / h )

1 0

( 5

y

(

yt

0 0

(

2.3.2 Khối lượng riêng trung bình

Khối lượng riêng trung bình của pha hơi:

a Khối lượng riêng trung bình của đoạn luyện

Khối lượng riêng trung bình của đoạn luyện đối với pha hơi

Trong đó MA, MB : khối lượng phần mol của cấu tử Axeton và nước

T : nhiệt độ làm việc trung bình của tháp ( oK)

ytbL: nồng độ phần mol của cấu tử Atrong đoạn luyện lấy theo giá trị trung bình

y tbL y đA

2

y cA y1 y * P

2 [STQTTB-II tr.183]

yđA, ycA: nồng độ làm việc tại hai đầu đoạn luyện ( phần mol)

y1 = 0,885 phần khối lượng , đổi sang nồng độ phần mol ta được

8

.273 ,8685(kg / m3 )

x x

xt

xt

31

011

x x

Trong đó : khối lượng riêng trung bình đối với pha lỏng (kg/m3)

xA , xB: khối lượng riêng của cấu tử A và B của pha lỏng lấy theo totb, (kg/m3)

atbL: phần khối lượng trung bình của cấu tử A trong pha lỏng

a tbL a F a P

2

0,4 2

,98 ,69 (phần khối lượng)

0,69745,72

,69

bL =806,01 (kg/m3)

b Khối lượng riêng trung bình của đoạn chưng

Khối lượng riêng trung bình của đoạn chưng đối với pha hơi:

MA, MB : khối lượng phần mol của cấu tử Axeton và nước

T : nhiệt độ làm việc trung bình của tháp ( oK)

ytbAC: nồng độ phần mol của cấu tử Atrong đoạn chưng lấy theo giá trịtrung bình

1 3

1 0

0 0

xt

xt

31

01

xt xt

xA , xB: khối lượng riêng của cấu tử A và B của pha lỏng lấy theo totb, (kg/m3)

atbC: phần khối lượng trung bình của cấu tử A trong pha lỏng ở đoạn chưng

a tbC a F a w

2

0,4 2

,03 ,215 (phần khối lượng)

2.3.3 Tốc độ của khí (hơi) đi trong tháp

yt d

2

1

xt yt

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

: độ nhớt của pha lỏng theo nhiệt độ trung bình

= 1,005.10-3độ nhớt của nước ở 20oC (N.s/m2), tra bảng I.102 trong [STQTTB-

0 Thay số liệu ta có: