nghiên cứu về quy trình công nghệ sản xuất BTX từ khí cốc và thiết bị thu hồi benzen thô

Ngày nay, sản lượng tiêu thụ BTX được sản xuất từ than đá trên thế giới ngày càng tăng. Trong quá trình cốc hóa than, không những thu được than cốc cung cấp cho quá trình luyện kim, mà còn thu được nguồn khí cốc chứa: benzen, toluen, xylen (BTX), NH3, khí than sạch,… có giá trị kinh tế cao. Với xu hướng công nghiệp hóa – hiện đại hóa ngày càng phát triển, ngành luyện kim càng đóng vai trò quan trọng đòi hỏi nguồn nguyên liệu cung cấp cho luyện kim càng cao, chính vì thế nên nguồn khí cốc thu được càng nhiều sẽ là điều kiện thuận lợi cho ngành công nghiệp sản xuất BTX. Trong đồ án này, chúng tôi nghiên cứu về quy trình công nghệ sản xuất BTX từ khí cốc và thiết bị thu hồi benzen thô (BTX) nhằm cho nâng cao năng suất và giá trị kinh tế cao.

LỜI CẢM ƠN

Xin cảm ơn thầy PGS.TS Nguyễn Văn Thông đã luôn tận tình hướng dẫn

và giúp đỡ nhóm chúng em trong thời gian làm đồ án, để có thể hoàn thành đồ ánchuyên ngành này

Xin được gửi lời cảm ơn đến tất cả thầy cô trong khoa Hóa học và Côngnghệ thực phẩm đã hỗ trợ và tạo điều kiện thuận lợi cho nhóm hoàn thành đồ ánnày

Xin chân thành cảm ơn!

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, sản lượng tiêu thụ BTX được sản xuất từ than đá trên thế giớingày càng tăng Trong quá trình cốc hóa than, không những thu được than cốccung cấp cho quá trình luyện kim, mà còn thu được nguồn khí cốc chứa: benzen,toluen, xylen (BTX), NH3, khí than sạch,… có giá trị kinh tế cao

Với xu hướng công nghiệp hóa – hiện đại hóa ngày càng phát triển, ngànhluyện kim càng đóng vai trò quan trọng đòi hỏi nguồn nguyên liệu cung cấp choluyện kim càng cao, chính vì thế nên nguồn khí cốc thu được càng nhiều sẽ làđiều kiện thuận lợi cho ngành công nghiệp sản xuất BTX

Trong đồ án này, chúng tôi nghiên cứu về quy trình công nghệ sản xuấtBTX từ khí cốc và thiết bị thu hồi benzen thô (BTX) nhằm cho nâng cao năngsuất và giá trị kinh tế cao

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Ý nghĩa kinh tế kỹ thuật của đồ án

Các quy trình công nghệ thu hồi benzen thô từ khí cốc đóng vai trò quantrọng trong việc phát triển nền kinh tế và đang ngày càng được cải tiến, tối ưuhóa các thiết bị trong quá trình sản xuất Benzen, toluen, xylen (BTX) thu được

từ khí cốc là nguồn nguyên liệu tốt đáp ứng cho các lĩnh vực: sản xuất nôngnghiệp, công nghiệp, quốc phòng,…

Chính vì vậy, việc thu hồi BTX từ khí cốc (sản phẩm từ quá trình cốc hóa)khá quan trọng và có ý nghĩa kinh tế rất lớn

Khí cốc sau khi tách khỏi nhựa than đá, benzen thô và nước có nhiệt cháycao (khoảng 4000 kcal/m3), có thể được dùng làm khí đốt lò

1.2.2 Dầu hấp thụ

Các chất hấp thụ thường là dầu than đá (phân đoạn chưng cất nhựa than đásôi ở 230 – 300oC) hoặc từ dầu thô (phân đoạn sôi 300 – 350oC)

1.3 Sản phẩm benzen thô (BTX)

Benzen thô là một hợp chất phức tạp, phần lớn bay hơi ở 180oC

Hàm lượng trung bình các cấu tử chính (%):

 Sunfocacbon và các hợp chất cacbon dễ sôi: 1,6 – 3,4

 Benzen: 59,5 – 78,3

 Đồng đẳng của benzen: 12 – 21

 Solven (hỗn hợp metylbenzen, etylbenzen,…): 1,6 – 3,4

Muốn tách riêng biệt các cấu tử của benzen thô phải dựa vào nhiệt độ sôikhác nhau của chúng là dùng phương pháp chưng cất

Bảng 1.1 Một số thông số tính chất kỹ thuật đặc trưng của BTX

Thông số Đơn vị Benzen Toluen o-Xylen m-Xylen p-Xylen

Khối lượng

phân tử đvC 78,11 92,13 106,16 106,16 106,16

Tỷ trọng ở

20oC 0,879 0,867 0,876 0,86 0,857 0,867Nhiệt độ nóng

chảy

Nhiệt độ sôi o C 80,1 110,6 144,4 139 138,4Giới hạn nổ

 Toluen có ứng dụng quan trọng nhất là nâng cấp chất lượng xăng dokhả năng làm tăng chỉ số octan của nó.

 Xylen được sử dụng làm chất cải thiện chỉ số octan của xăng; sảnxuất terephtalic và dimethyl trephtalat, sản xuất sợi và màng polyester, sản xuấtnhựa, sợi; tổng hợp chất dẻo

1.4 Quá trình hấp thụ

1.4.1 Khái niệm

Hấp thụ là quá trình xảy ra khi một cấu tử của pha khí khuếch tán vào phalỏng hoặc rắn do sự tiếp xúc giữa hai pha khí và lỏng (rắn)

Mục đích: hòa tan một hay nhiều cấu tử của hỗn hợp khí để tạo nên một

dung dịch (hỗn hợp) các cấu tử trong chất lỏng (chất rắn)

Trong công nghiệp hóa chất – thực phẩm, quá trình hấp thụ dùng để:

 Thu hồi các cấu tử quý trong pha khí;

 Làm sạch, tách hỗn hợp;

Hấp thụ bao gồm quá trình hấp thụ vật lý và hấp thụ hóa học:

 Hấp thụ vật lý: có sự chuyển đổi trạng thái

 Hấp thụ hóa học: có xảy ra phản ứng hóa học.

Quá trình lựa chọn dung môi thích hợp để hấp thụ đạt hiệu quả cao phụthuộc các yếu tố:

 Độ hòa tan tốt: có tính chọn lọc

 Độ nhớt: độ nhớt bé để giảm trở lực

 Nhiệt dung riêng bé sẽ tốn ít nhiệt cho quá trình hoàn nguyên

 Nhiệt độ sôi khác xa nhiệt độ sôi chất hòa tan

 Ít bay hơi để tránh tổn thất

 Giá thành thấp, dễ kiếm, không gây ăn mòn thiết bị và không độchại đối với con người và môi trường

Tuy nhiên, thực tế không có dung môi nào đặt được tất cả các tiêu chuẩn

đã nêu, vì vậy khi chọn dung môi ta phải dựa vào điều kiện cụ thể của quá trìnhsản xuất

1.4.2 Cơ sở vật lý của quá trình hấp thụ

Hấp thụ dựa trên cở sở của quá trình truyền khối, nghĩa là phân chia haipha Phụ thuộc vào sự tương tác giữa chất hấp thụ và chất bị hấp thụ trong phakhí

1.4.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả hấp thụ

Nhiệt độ: khi nhiệt độ tăng làm động lực trung bình giảm, số đĩa lý thuyếttăng và chiều cao tháp sẽ tăng; tiêu tốn năng lượng

Áp suất: việc tăng áp suất sẽ kéo theo sự tăng nhiệt độ; tăng áp suất còngây khó khăn trong việc chế tạo và vận hành thiết bị

Các yếu tố khác: dung môi, dụng cụ đo, chế độ vận hành,…

1.4.4 Ưu – nhược điểm của quá trình hấp thụ

Các chất hấp phụ thường được sử dụng trong công nghiệp:

 Silicagen: dùng làm khô khí và hấp phụ các hydrocacbon nặng từ khíthiên nhiên

 Các Zeolite: dùng làm khô khí, tách khí, xúc tác cho các phản ứng,…

1.5.3 Ưu – nhược điểm của quá trình hấp phụ

số không thể tái sinh;

 Phải kiểm soát chặt chẽ điềukiện vận hành

1.6 Ưu – nhược điểm của các tháp chưng cất

Tháp mâm xuyên lỗ

 Trở lực tương đốithấp;

 Hiệu suất khá cao;

CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 2.1 Sơ đồ công nghệ làm lạnh cuối khí cốc

2.1.1 Sơ đồ công nghệ làm lạnh cuối khí cốc (xem hình 2.1)

Khí cốc sau thùng bão hòa có nhiệt độ 60 – 70oC được đưa vào máy làmlạnh cuối tác dụng trực tiếp

Từ giàn làm lạnh 3, nước kỹ thuật được đưa vào từ đỉnh của tháp làm lạnh(kiểu đệm khung gỗ) Khí qua máy làm lạnh cuối được giảm nhiệt độ xuống còn

25 – 30oC

Hình 2.1 Sơ đồ làm lạnh cuối khí cốc sau thùng bão hòa

1 Tháp làm lạnh khí lần cuối; 2 Thùng lắng cơ học tách naphtalen; 3 Giàn làm lạnh; 4 Bơm ly tâm; 5 Thùng chứa naphtalen; 6 Ống dẫn vào xitec; 7 Xitec; 8 Tháp benzen; 9 Khí cốc đã làm lạnh; 10 Naphtalen; 11 Dầu hấp thụ; 12 Dầu

đã hấp thụ bão hòa benzen thô.

Khí cốc vào tháp làm lạnh cuối từ giữa tháp và tiếp xúc trực tiếp với nướclàm lạnh từ trên xuống Lúc này trong máy sẽ tách ra một lượng đáng kểnaphtalen có ở trong khí cốc dưới dạng tinh thể ra cùng với nước kỹ thuật sangthùng lắng cơ học 2 để tách naphtalen Phần naphtalen này được đưa về chứatrong các xitec cho các mục đích sản xuất khác

Nước kỹ thuật từ thùng lắng cơ học 2 sẽ tự chảy về giàn làm lạnh 3 và cứnhư thế tiếp tục chu trình làm lạnh.

2.1.2 Máy làm lạnh lần cuối (hình 2.2)

Máy làm lạnh lần cuối dùng để làm lạnh khí sau thùng bão hòa sunfatamon Nó là tháp hình trụ bằng thép (d = 4 – 4,5 m; hchưng = 35 m) Phần khí củamáy làm lạnh cuối được nâng cao 8 – 10 m nhằm đảm bảo sự tự chảy của nước

từ máy làm lạnh về thùng lắng tách naphtalen

Hình 2.2 Máy làm lạnh lần cuối Chú thích:

Máy làm lạnh lần cuối thường là loại đệm; để tránh tắc đệm do lắng đọngnaphtalen thì khoảng cách giữa các thanh đệm là 100 mm.

2.1.3 Thùng lắng tách naphtalen (hình 2.3)Mục đích của thiết bị là để tách liên tục naphtalen từ nước kỹ thuật saumáy làm lạnh cuối cùng

Máy có dạng hình trụ, đáy hình nón (d = 12200 mm; h = 3500 mm) dungtích của máy lắng naphtalen là 50 m3, trọng lượng bằng 37 tấn

Chu vi của thân máy 1, có một máng hình tròn 2 Trên máng 2 có mộtvành ngăn 3, qua đó nước kỹ thuật lắng naphtalen được đưa vào đó và đi ra ởống 12 Naphtalen được dao gạt 6 gạt vào ống xoắn 8 Phần nước kỹ thuật trongthiết bị được tháo ra định kỳ

Hình 2.3 Máy lắng cơ học tách naphtalen

Chú thích:

1 Thân máy; 8 Ống xoắn;

2 Máng hình tròn; 9 Động cơ điện;

3 Vách ngăn; 10 Bộ tạo chuyển động;

4 Trụ quay; 11 Ống dẫn naphtalen vào;

5 Cầu quan sát; 12 Ống dẫn naphtalen ra;

6 Dao gạt; 13 Hơi nóng thoát ra;

7 Vách ngăn; 14 Ống ruột gà.

Naphtalen tích dưới đáy, nhờ vào ống ruột gà 14, có hơi nước làm nóngchảy, thoát ra ngoài qua cửa 13 Động cơ điện 9 và bộ chuyển động 10 tạochuyển động quay vòng.

Ưu điểm của máy này là tách naphtalen từ nước kỹ thuật tốt hơn, chi phíthao tác không lớn

2.2 Sơ đồ công nghệ hấp thụ benzen thô từ khí cốc

Sử dụng dầu than đá để thu hồi benzen thô

Để thu benzen thô thành sản phẩm tinh khiết, người ta dùng sơ đồ côngnghệ mới để tách hai loại benzen nhẹ và nặng Do đó, người ta lắp thêm vào sơ

đồ tháp chưng cất phân đoạn

 Tháp hấp thụ benzen (hình 2.4)

Khí cốc được làm lạnh trong máy làm lạnh cuối cùng đến 25 – 30oC đượcđưa vào những tháp hấp thụ benzen lần lượt đi từ tháp này sang tháp khác, khícốc được thổi từ dưới lên và dầu hấp thụ được dội từ trên xuống

Dầu hấp thụ có nhiệt độ 27 – 30oC được bơm ly tâm số 6 đưa lên đỉnh củatháp hấp thụ, khi dòng dầu tiếp xúc với dòng khí thì quá trình hấp thụ xảy ra, sau

đó qua van thủy lực về bể chứa tiếp theo và từ đây được bơm bơm vào tháp hấpthụ kế tiếp

Dầu đã hấp thụ bão hòa benzen (đi đến tháp cuối) sẽ được bơm ly tâm đưavào tháp chưng cất benzen Để tránh nước ngưng tụ vào trong dầu hấp thụ ởtrong tháp (đặc biệt là vào mùa đông), do đó việc ngưng tụ hơi nước từ khí cốccần thiết phải giữ cho nhiệt độ dầu trong tháp cao hơn 2 – 3oC.

Hình 2.4 Sơ đồ công nghệ thu hồi benzen thô từ khí cốc

1 Thùng chứa dầu; 2, 3, 4, 5 Thùng chứa trung gian; 6, 7, 8, 9, 10 Bơm ly tâm;

I, II, III, IV Tháp hấp thụ benzen

Hàm lượng benzen trong khí cốc sau tháp thu hồi benzen không vượt quá

2 g/m3 tiêu chuẩn khí, dầu đi ra từ tháp hấp thụ có chứa 1,5 – 2,5 % hydro carbonbenzen và trong dầu đi vào tháp chứa 0,2 – 0,4 % benzen

Trang 13 Khí cốc chứa Benzen thô

2.3 Sơ đồ công nghệ thu hồi benzen thô sau hấp thụ (hình 2.5)

Hình 2.5 Sơ đồ công nghệ thu hồi benzen thô

1 Dầu hấp thụ bão hòa benzen thô; 2 Dầu bão hòa nóng qua thiết bị gia nhiệt 1; 3 Dầu bão hào nóng qua thiết bị gia nhiệt 3; 4 Dầu tái sinh; 5 Hơi nước áp suất cao; 6 Nước; 7 Dầu hấp thụ; 8 Hơi nước áp suất cao;

9 Polyme; 10 Benzen thô; 11 Nước; 12 Benzen thô sau quá trình trao đổi nhiệt; 13,15 Nước; 14 Hơi nước; 16 Benzen thô tinh khiết dạng lỏng; 17 Khí thải; 18 Nước ngưng; 19 Dầu nhả hấp thụ; 20 Dầu hấp

thụ tinh khiết.

I Hệ thống trao đổi nhiệt với sản phẩm đỉnh; II Hệ thống trao đổi nhiệt với sản phẩm đáy; III Hệ thống trao đổi nhiệt; IV Tháp chưng cất benzen thô; V Máy tái sinh; VI Thiết bị ngưng tụ - làm lạnh; VII Thiết bị phân ly; VIII Bồn chứa sản phẩm đáy (dầu hấp thụ); IX Bơm; X Hệ thống làm

mát dầu hấp thụ.

Dầu hấp thụ bão hòa benzen đi ra từ đáy tháp hấp thụ sẽ được bơm đếnthiết bị trao đổi nhiệt I Thiết bị trao đổi nhiệt này được cấu tạo gồm các hệ

thống trao đổi nhiệt dạng ống chùm, tại đây nguồn nhiệt được sử dụng là sảnphẩm đỉnh của tháp chưng cất bao gồm hơi benzen (là chủ yếu), hơi nước và một

ít dầu hấp thụ bị lôi cuốn theo để tận dụng nhiệt của sản phẩm đỉnh – dầu bãohòa benzen được trao đổi nhiệt đạt 70oC

Từ thiết bị trao đổi nhiệt I, dầu bão hòa benzen đã được làm nóng theođường ống 2 vào máy trao đổi nhiệt ống chùm II để tận dụng nhiệt của phần sảnphẩm đáy là dầu hấp thụ đã khử benzen – lúc này dầu bão hòa benzen được gianhiệt đến 90oC

Từ thiết bị trao đổi nhiệt dầu bão hòa sẽ đi vào hệ thống gia nhiệt III, tạiđây dầu bão hòa một lần nữa được đun nóng đến 135oC Khi đó, hơihydrocacbon benzene được chia làm 2 pha, pha hơi được đưa vào phần cất củatháp chưng cất và phần lỏng được đưa vào phần chưng của tháp chưng cấtbenzene IV

Dầu bão hòa chảy trong các đĩa từ trên xuống và dòng hơi đi ngược từdưới lên sẽ thổi các hydrocacbon benzen ra khỏi dầu và lôi cuốn nó lên phần trêncủa tháp

Theo đường ống 4, dầu hấp thụ từ tháp benzen với lượng từ 1 – 1,5% liêntục được lấy ra đưa vào máy tái sinh bằng hơi V Đây là thiết bị hình trụ đứng, ởphần dưới của máy, người ta đặt một máy gia nhiệt bằng hơi nằm ngang có bềmặt nung nóng tổng cộng 36 – 50 m2 Hơi nước trực tiếp liên tục được đưa vào,

đi qua dầu cần tái sinh Ngoài ra, người ta còn đưa thêm hơi nước gián tiếp ápsuất 10 atm vào máy gia nhiệt sao cho nhiệt độ gia nhiệt của dầu hấp thụ đem táisinh đạt 170 – 180oC

Khi đưa hơi trực tiếp vào máy tái sinh sẽ bốc hơi khoảng 80 – 90% lượngdầu Hỗn hợp hơi nước và dầu sẽ đi theo ống 7 vào tháp chưng cất benzen ởphần chưng Một phần hơi có thể vào tháp chưng cất benzen qua ống dẫn hơi 8cần thiết để điều chỉnh tốc độ chưng của benzen khỏi dầu ở trong tháp.

Polyme (nhựa) ở trong máy tái sinh hỗn hợp với một ít dầu và antrasen, kể

cả hydrocacbon vòng cao phân tử khác theo ống số 9 ra khỏi máy tái sinh bằnghơi một các liên tục hoặc gián đoạn

Hơi hydrocacbon benzen hỗn hợp với hơi nước từ phần hồi lưu phía trêncủa tháp chưng cất benzen theo ống 10 đi vào thiết bị gia nhiệt I Tại bộ phậntrên cùng là hệ thống ngưng tụ, hơi benzen sẽ được ngưng tụ phân đoạn đi từdưới lên trên vào khoảng không gian giữa các ống của các ngăn ống chùm trongthiết bị gia nhiệt Trong ngăn ống chùm trên cùng của thiết bị hồi lưu, hơi đượclàm lạnh bằng nước kỹ thuật đưa vào bằng ống 11 Nước ngưng từ máy hồi lưu

là hỗn hợp của dầu và nước đưa vào máy phân ly đặt dưới máy hồi lưu Trongmáy phân ly sẽ phân thành 2 lớp theo khối lượng riêng Dầu sau khi lắng sẽ đưa

ra khỏi máy phân ly theo ống 19, một lần nữa được đưa vào chu trình để tái sửdụng cùng với dầu hấp thụ sau tháp, còn lại nước sẽ theo ống 18 sang thùng chứakhác

Nhiệt độ của hơi hydrocacbon benzen đi ra từ thiết bị hồi lưu được khốngchế bằng cách điều chỉnh lượng nước kỹ thuật ở ngăn trên của thiết bị hồi lưu

Từ thiết bị hồi lưu hỗn hợp của hydrocacbon benzen và nước ở nhiệt độ 92– 95oC theo đường ống 12 đi vào tháp ngưng tụ VI, tại đây diễn ra quá trình làmlạnh hơi benzen thô, dầu và nước, nhiệt độ tỏa ra được nước kỹ thuật lấy đi

Tách benzen ra khỏi nước ngưng tụ được tiến hành ở trong thùng phân ly

ở dưới thiết bị hồi lưu Nước ngưng tụ từ đây liên tục được đưa đi theo đườngống 15 Còn benzen thô theo đường ống 16 đưa vào các thùng đong, từ đó đượcbơm đưa vào kho Khí không ngưng tụ theo đường ống 17 thải ra ngoài Dầuthan đá sau khi được nhả hấp thụ hơi benzen thô từ tháp chưng cất IV đi qua vanthủy lực đưa vào thiết bị trao đổi nhiệt 2, tại đây nó được làm mát bằng dòng dầubão hòa đi ngược lại từ thiết bị hồi lưu và đi ra khỏi thiết bị trao đổi nhiệt cónhiệt độ từ 18 – 115oC (tùy theo sơ đồ trao đổi nhiệt mà ta sử dụng) Sau đó dầuhấp thụ qua thùng chứa VIII, ở đây nó được tách nước ra khỏi thùng hấp thụ Từthùng chứa VIII, dầu hấp thụ được bơm IX đưa vào thiết bị làm lạnh kiểu lưới X

để làm lạnh dầu đến 30oC Dầu hấp thụ sẽ được đưa vào các ống ở phía dưới củathiết bị rồi đi theo ống chùm đi lên và làm lạnh bằng nước kỹ thuật ở bên ngoàiống, theo đường ống 20 dầu hấp thụ sẽ được đưa về lại tháp hấp thụ benzen

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ CHÍNH

3.1 Tính toán máy làm lạnh khí cốc lần cuối

Dựa vào máy cân bằng vật chất của khí cốc ở nhiệt độ 65oC và áp suất là

860 mmHg nhiệt độ điểm sương của khí cốc là 45oC

Bảng 3.1 Lượng khí vào máy lạnh

2 2

Gnt = 2325 – 1209 = 1116 (kg/h)

Bảng 3.2 Lượng khí ra khỏi máy

Lượng khí ra khỏi máy làm lạnh kg/h m 3 /h

3.1.1 Tính toán nhiệt độ mang vào

Nhiệt mang vào bởi hơi nước:

1 H O.( H O)

q G r CTrong đó, G H O2 : khối lượng nước đưa vào, kg/h

R: ẩn nhiệt hóa hơi của nước ở 65oC

Trong đó, Gi: khối lượng vật chất mang vào, kg/h

Ci: nhiệt dung riêng của chất mang vào tại nhiệt độ 65oC

t: nhiệt độ của dòng vật chất vào (t = 65oC)

Nhiệt mang vào của khí cốc khô:

Nhiệt mang vào bởi hydrosunfua

Qv = 2316112 + 25 W

3.1.2 Tính toán nhiệt mang ra, lượng tiêu hao nước, cân bằng vật chất

 Tổng nhiệt mang ra bởi khí cốc:

Vậy tổng nhiệt mang ra bởi khí cốc là:

Q3 = 1184444 (kcal/h)

 Lượng tiêu hao nước:

Nhiệt ra bởi nước làm lạnh và nước ngưng tụ ở 40oC:

2

4 ( nt) H O 40.( 1116)

Q W G C t  W  (kcal/h)Tổng nhiệt lượng ra là:

Tiết diện chung:

2 0

Trong đó, C: hệ số phụ thuộc mật độ tưới

Đường kính tương đương của đệm: d e 2.b2.0,1 0, 2 ( ). m

Khối lượng riêng trung bình của khí:

 



119884.10

Hlàm mát = 6.9.0,12 + 5.0,5 = 9 m0,12: chiều cao thanh đỡ

0,5: khoảng cách giữa các ngăn.

Khoảng cách từ đệm trên cùng đến nắp là 3 m khoảng cách từ đáy tới đệm

là 3 m vậy tổng cộng của tháp là 15 m nếu không kể chân đế

Cấu tạo của tháp là hình trụ bên trong có gắn các thanh đỡ để đặt các vòngđệm lên trên nó

3.2 Tính toán tháp hấp thụ thu hồi benzen

Nhiệt độ khí vào là 30oC, áp suất là 860 mmHg.

Mất mát hydrobenzen theo khí đi ra là 2 g/m3 khí khô

Hàm lượng benzene trong khí cốc khô đi vào là:

3 1199.1000

31, 2 /

38386  g mMức độ thu hồi hydrobenzen là:

Lượng hydrobenzen còn lại trong khí tính theo thể tích là 20 m3, theo khối

P M



α2: hàm lượng hydrobenzen mất mát, g/m3 P2: áp suất của khí ra khỏi tháp (mmHg).

Mdht: khối lượng phân tử của dầu hấp thụ

Ph: áp suất hơi của hydrobenzen ở dầu đưa vào

Áp suất khi ra khỏi tháp thừa nhận là 860 mmHg.

Dầu hấp thụ là dầu than đá có khối lượng phân tử Mdht =170

Xác định áp suất hơi của hydrobenzen trên dầu thừa nhận thành phần nhưsau:

Benzen: 73%, toluen: 21%, xylen: 4%, solven: 2%

Áp suất hơi của những cấu tử đó ở 300C

Benzen……… 118,4 Toluen………39,5 Xylen………23,5 Solven……… 5

Khối lượng phân tử trung bình của benzen thô là:

tử benzen, toluen, xylen, solven

Phần cấu tử ở trong trọng lượng phân tử trung bình của benzen thô nhưsau:

Phần mol của benzen là:

0, 76778.100

Hàm lượng cực đại của hydrobenzen đưa vào:

C C

V: thể tích của khí cho vào m3/h (ở đktc không tính thể tích củahydrobenzen).

η : mức độ thu hồi thực tế của hydrobenzen

η∞: Mức mức độ thu hồi hydrobenzen thô từ khí cốc ở điều kiện cânbằng trên đỉnh tháp hoặc khi bề mặt hấp thụ vô cùng lớn

2 1

1 1,1.

a a

   2

m hệ số dư, xác định trong khoảng từ 1,4 – 1,5 ta thừa nhận m = 1,45.Vậy:

7, 683600.1, 43

Tiết diện tổng của tháp S0

2 0

2 2

.P 2.860 0,0224 0, 0224 0, 47

0, 21.170.99

82

dht h bh

Δpp1 = pr1 – pbh1

pr1 là áp suất riêng phần của hydrobenzen trong khí vào tháp:

1 1

2,05.170.99

82

dht h bh

1 2

2,86 0, 04

2,86lnln

0, 04

p p

0, 0445.Re Pr

d Nu

24,5.10

 : khối lượng riêng trung bình của khí kg/m3

Khối lượng riêng trung bình của khí lúc vào:

3 1

0,52 /2

Độ nhớt động học của khí ở điều kiện trung bình

0,52 0,53 / 303.760

6 6

c

 

 Chỉ số Reynol với dầu hấp thụ:

vl: độ nhớt động học, m2/hql: xác định theo:

.

tt l

l

L q

 khối lượng riêng của chất hấp thụ, kg/m3

Chu vi chuyển động trong một vòng đệm tính theo:

15, 6.10 /

1000 1000.1055

l l

Dl: Hệ số khuếch tán của hydrobenzen

Hệ số khuếch tán khuếch tán của chất lỏng tính theo:

T D

Để chuyển sang động lực tính bằng mmHg cần chia giá trị krp cho hằng sốHenry.

0, 0095

l k

P’BTX = H.x1x1: hàm lượng hydrobenzen thô trong dầu đưa vào, kg/m3.Nên ta có:

,

3 1

1

/ /

BTX p

x

Phù hợp với vật chất của tháp:

3 1

127.1055

2, 2 /60780

Khi đó:

3 1

3 2

1248.1055

21, 7 / 60780

Khi đó:

3 2

4, 27

21, 7