Công nghệ quá trình xử lý nước amoniac trên nhựa

Luyện cốc là một trong những quá trình quan trọng của công nghiệp hóa học. Từ quá trình đó ta có thể thu được nhiều sản phẩm khác nhau như cốc, khí cốc, nhựa than đá, nước trên nhựa, ... Các sản phẩm đó có thành phần phức tạp và chứa nhiều cấu tử quý. Việc chế biến chúng để sử dụng tối đa giá trị hiện có trong một thế giới mà nguồn năng lượng đang cạn kiệt dần là một nhiệm vụ bức thiết đặt ra cho nghành công nghệ kỹ thuật hóa học. Trong khuôn khổ đồ án này chúng tôi thiết kế: Hệ thống xử lý nước amoniac trên nhựa thông qua việc tính toán cột sữa vôi, máy hồi lưu, tháp khử phenol. Để giả quyết tốt vấn đề trên thì đồ án này là sự tổng hợp nhiều kiến thức về chưng cất, trích ly, ngưng tụ, làm lạnh, ... Qua tính toán cột sữa vôi ta thu amoniac được dùng để sản xuất phân bón và một số hóa chất cơ bản, sử dụng trong công nghiệp đông lạnh, tổng hợp hữu cơ và hóa dược, y tế và các mục đích dân dụng, ... Còn ở tháp khử phenol ta thu hồi được phenol dưới dạng phenollat. Điều này có ý nghĩa quan trọng vì phenol là một cấu tử quý của hóa học. Hơn nữa về mặt hóa học phenol được xếp vào nhóm chất gây ô nhiễm trong các chất thải. với những ý nghĩa về kinh tế và môi trường trên nhóm chúng tôi đã được nhận đề tài đồ án công nghệ “Thiết kế hệ thống xử lý nước amoniac trên nhựa”.

MỤC LỤC

Lời Cảm Ơn……… 3

Lời Mở Đầu……… 4

Chương I: Tổng Quan I.1 Nước trên nhựa……… 5

I.1.1 Khái niệm nước trên nhựa……… 5

I.1.2 Nguồn gốc và thành phần nước trên nhựa… 5

I.2 Mục đích công nghệ……… 6

I.3 Amoniac………6

I.4 Phenol………7

I.5 Nước sữa vôi……… 9

Chương II: Công Nghệ Quá Trình Xử Lý Nước Amoniac Trên Nhựa II.1 Dây chuyền công nghệ……… 11

II.1.1 Sơ đồ công nghệ………11

II.1.2 Thuyết minh sơ đồ……….13

II.2 Cột sữa vôi………14

II.2.1 Cấu tạo……… 14

II.2.2 Nguyên lý làm việc………14

II.3 Máy hồi lưu………15

II.3.1 Cấu tạo……… 15

II.3.2 Nguyên lý làm việc………15

II.4 Tháp trích ly Phenol……… 15

II.4.1 Cấu tạo……… 15

II.4.2 Nguyên lý làm việc………16

Chương III: Nội Dung Tính Toán III.1 Thông số ban đầu……….17

III.2 Tính toán thiết bị chính………17

III.2.1 Cột sữa vôi………17

III.2.1.1 Tính toán vật chất……… 17

III.2.1.2 Tính số đĩa………24

III.2.1.2.1 Tính toán số đĩa cột bốc hơi…… 24

III.2.1.2.2 Tính toán số đĩa ở cột phụ……….27

III.2.1.3 Cân bằng nhiệt của cột……… 29

III.2.2 Máy hồi lưu……… 33

III.2.2.1 Mục đích……… 33

III.2.2.2 Tính toán cho máy hồi lưu………33

III.2.3 Tháp trích ly Phenol……….40

III.2.3.1 Tính toán ngăn trên của tháp………….40

III.2.3.2 Tính toán ngăn dưới của tháp…………45

III.2.4 Tính toán cơ khí cho tháp trích ly phenol….48 III.2.4.1 Tính bề dày thân………48

III.2.4.2 Tính toán nắp và đáy thiết bị………….51

III.2.4.3 Tính bích……… 52

III.2.4.4 Khoang chứa đệm khung gỗ………….53

III.2.4.5 Lưới đỡ đệm……….53

III.2.4.6 Tính tai treo và đỡ đệm……….53

Kết Luận………56

Tài Liệu Tham Khảo……… 59

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện đồ án công nghệ "Xử lý nước amoniac trên nhựa", do hạn chế về mặt kiến thức và năng lực chủ quan nên chúng tôi không tránh khỏi những thiếu sót, vì vậy nhóm chúng tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ chỉ dạy tận tình của các thầy cô khoa Hóa và công nghệ thực phẩm, đặc biệt là thầy PGS.TS Nguyễn Văn Thông đã tạo mọi điều kiện tốt nhất cho nhóm chúng tôi hoàn thành tốt đồ án này.

Vũng Tàu, ngày 2 tháng 10 năm 2013 Nhóm sinh viên thực hiện

LỜI MỞ ĐẦU

Luyện cốc là một trong những quá trình quan trọng của công nghiệp hóa học Từ quá trình đó ta có thể thu được nhiều sản phẩm khác nhau như cốc, khí cốc, nhựa than đá, nước trên nhựa, Các sản phẩm đó có thành phần phức tạp và chứa nhiều cấu tử quý Việc chế biến chúng để sử dụng tối

đa giá trị hiện có trong một thế giới mà nguồn năng lượng đang cạn kiệt dần là một nhiệm vụ bức thiết đặt ra cho nghành công nghệ kỹ thuật hóa học.

Trong khuôn khổ đồ án này chúng tôi thiết kế: "Hệ thống xử lý nước amoniac trên nhựa" thông qua việc tính toán cột sữa vôi, máy hồi lưu, tháp khử phenol Để giả quyết tốt vấn đề trên thì đồ án này là sự tổng hợp nhiều kiến thức về chưng cất, trích ly, ngưng tụ, làm lạnh,

Qua tính toán cột sữa vôi ta thu amoniac được dùng để sản xuất phân bón và một số hóa chất cơ bản, sử dụng trong công nghiệp đông lạnh, tổng hợp hữu cơ và hóa dược, y tế và các mục đích dân dụng, Còn ở tháp khử phenol ta thu hồi được phenol dưới dạng phenollat Điều này có ý nghĩa quan trọng vì phenol là một cấu tử quý của hóa học Hơn nữa về mặt hóa học phenol được xếp vào nhóm chất gây ô nhiễm trong các chất thải với những ý nghĩa về kinh tế và môi trường trên nhóm chúng tôi đã được nhận

đề tài đồ án công nghệ “Thiết kế hệ thống xử lý nước amoniac trên nhựa”.

Chương I: TỔNG QUAN

I.1 Nước trên nhựa

I.1.1 Khái niệm nước trên nhựa

Nước trên nhựa là hợp chất hữu cơ có mùi khai, chứa amoniac hòa tan

và các muối amon (NH 4 ) 2 CO 3 , (NH 4 ) 2 S, (NH 4 ) 2 CN, (NH 4 ) 2 Cl, (NH 4 ) 2 SO 4 ,

NH 4 CNS là những chất được tạo thành do kết quả tác dụng amoniac với những cấu tử khác của khí cốc làm lạnh.

Nước trên nhựa chứa rất nhiều amoniac hòa tan, 1 lít nước ở 20 o C hòa tan được khoản 800 lít khí amoniac Nó là một bazo yếu chứa đầy đủ tất cả

tính chất như tính khử, tác dụng với axit,

I.1.2 Nguồn gốc và thành phần nước trên nhựa Sau khi cốc hóa than sẽ cho sản phẩm phụ là 1 hỗn hợp hơi và khí với thành phần như sau: Cấu tử chính (% thể tích)

• Hydrogen (H 2 ) 48 – 55

• Methane (CH 4 ) 28 – 30

• Carbon monoxide (CO) 5.0 – 7.5

• Carbon dioxide (CO 2 ) 1.5 – 2.5

• Nitrogen (N 2 ) 1.0 – 3.0

• Paraffin nặng và các Hydrocarbon không bão hòa 2.5 – 4.0

• Oxygen 0.0 – 0.5 Cấu tử phụ

• Ammonia (NH 3 ) • Hydrogen sulphide (H 2 S) • Hydrogen cyanide (HCN) • Ammonium chloride (NH 4 Cl) • Benzene, toluene, xylene, naphthalene,

• Các thành phần nhựa

Lượng ammoniac trong nước trên nhựa khá lớn nên trong công nghiệp người ta tận thu nó để sản xuất các sản phẩm từ ammoniac như ammonium sulphate dùng làm phân bón, và các sản phẩm phụ có giá trị kinh tế như phenol.

amoniac có tính bazơ và có thể xảy ra phản ứng hóa học :

C 6 H 5 OH + NaOH → C 6 H 5 ONa + H 2 O

(Natri phenolat) Tuy nhiên, tính axit của phenol rất yếu K a =10 -9,75 nên không

làm đổi màu quỳ tím Vì vậy, muối phenolat bị axit cacbonic tác dụng tạo lại phenol:

• Phenol có vòng thơm nên gây hiệu ứng không gian cản trở.

• Tính chất của nhân thơm (Phản ứng thế H ở vòng Benzen)

• Phenol phản ứng với dung dịch brom tạo kết tủa trắng, nếu

Br 2 dư cũng tạo kết tủa trắng

• Phenol phản ứng với HNO 3 tạo kết tủa vàng

polyamide

• Nông dược: Từ phenol điều chế được chất diệt cỏ dại và kích thích tố thực vật 2,4 - D ( là muối natri của axit 2,4

điclophenoxiaxetic).

• Phenol cũng là nguyên liệu để điều chế một số phẩm nhuộm,

thuốc nổ (axit picric).

• Do có tính diệt khuẩn nên phenol được dùng để trực tiếp làm chất sát trùng , tẩy uế, hoặc để điều chế các chất diệt nấm mốc (ortho - và para - nitrophenol…)

I.5 Nước sữa vôi

Oxit canxi (công thức CaO, còn được biết đến với tên gọi canxia, các tên gọi thông thường khác là vôi sống, vôi nung) là một oxit của canxi, được sử dụng rộng rãi Nó có phân tử gam bằng 56,1 g/mol, hệ số giản nở nhiệt 0,148, nhiệt độ nóng chảy 2572 0 C.

Oxit canxi là chất rắn có dạng tinh thể màu trắng, là một chất ăn da và

có tính kiềm Như là một sản phẩm thương mại thì vôi sống có chứa lẫn cả oxit magie (MgO), oxit silic (SiO 2 ), một lượng nhỏ oxit nhôm (Al 2 O 3 ) và các oxit sắt.

Sữa vôi là huyền phù của vôi tôi [Ca(OH) 2 ] trong nước.

Nước vôi trong: thu được khi cho vôi sống tác dụng với nước (gọi là tôi vôi) Nó cũng có thể kết tủa xuống khi trộn dung dịch chứa clorua canxi (CaCl 2 ) với dung dịch chứa hydroxyt natri (NaOH).

Nếu bị nung nóng tới 512 0 C thì hydroxyt canxi bị phân hủy thành oxit canxi và hơi nước Dung dịch chứa hydroxyt canxi gọi chung là vôi nước và

có tính bazo mạnh, phản ứng mạnh với các axit và ăn mòn nhiều kim loại khi có mặt nước Nó trở thành dạng sữa khi có dioxit cacbon đi qua, do sự kết tủa của canbonat canxi mới tạo ra.

 Công dụng:

• Sữa vôi được sử dụng trong xử lý nước và nước thải để làm giảm độ chua, làm mềm (như là chất kết bông), để loại bỏ các tạp chất phophat và các tạp chất khác; trong sản xuất giấy, làm chất đông trong tẩy rửa; trong nông nghiệp để cải thiện độ chua của đất; và trong kiểm soát ô nhiểm (trong các máy lọc hơi để khử các khí thải gốc lưu huỳnh và xử lý nhiều chất lỏng) Nó cũng được sử dụng trong công nghiệp sản xuất kim loại, thủy tinh, đồ gốm, xi măng, sơn và công nghiệp thực phẩm, trong đó nó đôi khi được sử dụng (kết hợp với nước) để làm nóng các mặt hàng như đồ ăn nhanh và cà phê.

• Do phản ứng mạnh mẽ của vôi sống với nước, gây kích ứng nặng khi hít vào Hít phải có thể gây ho, hắt hơi, khó thở, đau bụng, buồn nôn,

ói mửa, …

Chương II: CÔNG NGHỆ QUÁ TRÌNH XỬ LÝ

NƯỚC AMONIAC TRÊN NHỰA

II.1 Dây chuyền công nghệ

II.1.1 Sơ đồ công nghệ (xem bản vẽ)

II.1.2 Thuyết minh sơ đồ

Nước chứa ammoniac được đựng trong thùng chứa (1) nhờ bơm (2) đưa lên thùng cao vị (3) Khi nước ammoniac trong thùng quá đầy sẽ tràn

về thùng chứa (1) Phần còn lại sẽ được đưa vào cột sữa vôi (4), tại đây nước ammoniac được chưng cất bằng hơi nước để tách ammoniac nhẹ ra khỏi hỗn hợp, sau đó được đưa tới thùng chứa trung gian (6) Theo đường ống (a), nước ammoniac được bơm (7) đưa vào tháp khử phenol (8) để tiến hành thổi phenol bằng hơi nước Nước ammoniac sau khi được khử hết phenol, theo đường ống (b) chảy về phần khuấy trộn phía dưới cột (4), tại đây nước ammoniac sẽ phản ứng với sữa vôi để phân hủy muối amoni, giải phóng ammoniac.

Chuẩn bị sữa vôi: vôi chưa tôi và nước được đưa vào thùng tôi vôi (10), nhờ quá trình khuấy trộn mạnh mẽ nên diễn ra quá trình tôi vôi tạo thành sữa vôi, sau đó được đưa vào thiết bị lọc cát (11) để loại cát khỏi sữa vôi, cát loại ra được xe goòng (12) đổ bỏ đi Sữa vôi sau khi lọc cát được đưa vào thùng khuấy (13) nhờ bơm (14) theo đường (c) đưa lên phần khuấy trộn phía dưới thùng (4), phần thừa sẽ theo đường (g) quay trở lại thùng chứa (13).

Trong phần khuấy trộn phía dưới cột (4), nước ammoniac khó phân hủy cùng sữa vôi sẽ được đưa vào cột phụ (5) Tại đây diễn ra quá trình tách hơi ammoniac ra khỏi hỗn hợp, hơi ammoniac sau khi tách được đưa vào phần bốc hơi của cột (4), tiếp tục bốc hơi và đi vào thiết bị hồi lưu ống chùm (22) Trong thiết bị (22), hơi này sẽ chuyển động trong không gian giữa các ống, nước làm lạnh sẽ đi trong ống và làm lạnh ammoniac đến 95-

96 o C Khi hàm lượng ammoniac trong nước đạt 8-10% thể tích thì hơi đó được đem đi xử lí bằng phương pháp trung hòa để sản xuất phân đạm hoặc đưa sang bộ phận trung hòa để thu hồi bazơpyridin Một phần hơi sẽ được hồi lưu lại cột (4) Phần nước thải đã tách ammoniac ở phần dưới cột phụ

(5) đưa qua bộ phận điều chỉnh cửa thoát và đưa vào thùng lắng để tách mùn vôi trước khi đưa ra ngoài cống.

Trong quá trình làm việc, các muối canxi sẽ làm tắc đĩa chóp, tắc cả đường ống dẫn của cột phụ gây mất mát ammoniac thao nước thải Khi đó người ta sẽ dừng cột phụ đang hoạt động và chuyển sang cột dự phòng, cột vừa hoạt động sau khi được tháo rửa sẽ trở thành cột dự phòng Như vậy, hai cột phụ này sẽ luân phiện nhau làm việc.

Nước ammoniac sau khi đưa ra khỏi quá trình chưng cất từ cột (4)

có chứa phenol, sẽ được chảy trong phần đệm khung gỗ của tháp (8), phenol được thổi bằng hơi nước ra khỏi tháp Hỗn hợp hơi nước-phenol được tuần hoàn lại nhờ quạt (9) để tách phenol ra khỏi hỗn hợp bằng dung dịch xút nồng độ 8-10% được tưới vào phần trên của ngăn dưới tháp (8).

Xút được chuẩn bị chứa trong thùng (16) ở dạng rắn, dưới tác dụng của dòng hơi nước xút bị hòa tan tạo thành dung dịch xút đặc 40-45% Dung dịch này được đưa vào thùng (17) và được pha loãng bằng nước trong thùng (18), từ đây xút nhờ bơm (19) đưa vào phần trên ngăn dưới của tháp (8).

Phenolat được tạo thành ở ngăn dưới tháp (8) sẽ qua van thủy lực vào thùng chứa (20), qua bơm (21) được đưa vào kho hoặc đưa đi xử lý tiếp tùy mục đích sử dụng.

II.2 Cột sữa vôi

II.2.1 Cấu tạo

Cột chưng cất sữa vôi là thiết bị làm việc liên tục, tách NH 3 ra khỏi nước trên nhựa.

Quá trình đó trải qua hai giai đoạn:

• NH 3 dễ bay hơi (nghĩa là NH 3 trong muối (NH 4 ) 2 CO 3 , NH 4 HCO 3 , (NH 4 ) 2 S…) sẽ bị phân hủy khi đun nóng Nó sẽ được tách ra khi đun nóng bằng hơi nước.

• NH 3 liên kết (nghĩa là NH 3 trong muối NH 4 Cl, (NH 4 ) 2 SO 4 …)không bị phân hủy bằng cách gia nhiệt mà phải chế biến sơ bộ bằng sữa vôi Tháp gồm nhiều đĩa gang đúc, đặt cái nọ lên cái kia và được giữ bằng bu lông Ngoài cột chính còn có hai cột phụ, chúng nối với nhau bằng đường ống

II.2.2 Nguyên lý làm việc

Nước trên nhựa từ thùng cao vị trực tiếp đưa vào một trong các đĩa trên của cột bốc hơi (1).

Cột bốc hơi ngoài khoang nạp liệu, trong cột chưng còn 6 khoang nữa xếp thành từng cặp 2 đĩa một trong mỗi khoang Chất lỏng đi qua tất

cả các đĩa rồi đưa vào phần dưới của máy trộn (2) theo ống chảy chuyền dài là một thùng hình trụ, người ta đưa sữa vôi và hơi nước trực tiếp vào hỗn hợp đó Hơi đưa vào một cái vòng sục Chất lỏng đã phản ứng theo ống chảy chuyền đưa vào phần dưới của cột chưng, còn hơi thoát ra đi lên đĩa trên của cột gặp chất lỏng mới đưa vào theo chiều ngược lại Dưới áp suất chảy tràn chất lỏng sẽ đi theo ống nạp (3) vào đĩa trên của cột (4) Cột phụ gồm 8 khoang, mỗi khoang có 2 đĩa Người ta đưa hơi nước trực tiếp vào khoang dưới của cột phụ.

Bình thường cột này làm việc với hơi sản xuất ở tuabin, còn hơi mới để

dự trữ Hơi NH 3 trong cột phụ cùng hơi nước vào phần dưới cột (5), rồi đi qua tất cả các đĩa trong cột lên phía trên rồi vào thùng bão hòa hay thùng trung hòa và thiết bị bazơ pyridine.

Những thông số làm việc của tháp:

- Khả năng chế biến: 25 m 3 /NH 3 trên nhựa

- Số đĩa cột sữa vôi: 14 đĩa

- Số đĩa cột phụ: 15 đĩa

II.3 Máy hồi lưu

II.3.1 Cấu tạo

Máy hồi lưu được làm từ thép không gỉ Khi làm lạnh hơi ammoniac xuống còn 95-96 o C, hàm lượng NH 3 trong hỗn hợp đó chiếm 8-10% thể tích được đưa vào thùng bão hòa và thiết bị bazơ pyridine.

II.3.2 Nguyên lý làm việc

Hỗn hợp hơi ammoniac từ cột (4) đưa vào phần ống chùm (22), nước

kỹ thuật làm lạnh hơi ở trong máy hồi lưu đi trong ống tho chiều ngược lại.

Ở đó có sự ngưng tụ tạo thành sản phẩm lỏng Một phần được lấy ra ngoài

là sản phẩm chính, phần còn lại dùng làm hồi lưu cho cột sữa vôi.

II.4 Tháp trích ly phenol

II.4.1 Cấu tạo

Tháp khử phenol có đường kính 3,3-5m, chiều cao 28-30m được chế tạo từ thép tấm, gồm 2 ngăn: ngăn trên dùng để thổi phenol ra khỏi dung dịch nước ammoniac bằng hơi nước, ngăn này có đệm khung gỗ xếp thành từng khoang cao 300mm, khoảng cách giữa các khoang 400-500mm Phần trên có nắp đậy, có thể tháo rời và lắp lại nhờ có bulông Phần dưới là đáy tháo nước ammoniac đã khử phenol ra ngoài.

Ngăn dưới có đệm dây xoắn kim loại, chiều cao mỗi khoang là 3800mm, khoảng cách các khoang là 400-500mm dùng để thu hồi phenol Dung dịch kiềm tưới được đưa vào ngăn dưới mỗi 15 phút nhờ có bộ phận điều chỉnh đặc biệt vì khi tập trung tưới như vậy thì sẽ đảm bảo tưới hoàn toàn lên đệm hơi sau khi khử.

3500-Phenolat (hơi tuần hoàn) được đưa vào bồn chứa với lượng khoảng 1500-2000m 3 tính cho 1m 3 nước đem đi khử phenol Giữa hai ngăn trên và dưới có ống dẫn hơi để ngăn không cho NH 3 chảy vào phần dưới tháp.

II.4.2 Nguyên lý làm việc

Nước ammoniac có chứa phenol được đưa vào đỉnh tháp sẽ bị hơi nước

ở đáy tháp đi lên thổi phenol ra ngoài đỉnh tháp và được đưa quay trở lại

đáy tháp Nước ammoniac đã khử phenol được đưa ra ngoài để tiếp tục chế biến.

Hơi phenol sau khi quay trở lại đáy tháp đi qua các đệm xoắn kim loại

sẽ gặp dung dịch xút được đưa vào phần trên của ngăn dưới, tại đó diễn ra quá trình khử phenol bằng dung dịch xút Phenolat được tạo thành sẽ lắng xuống đáy và được đưa ra ngoài để xử lý.

Hơi mất phenol tiếp tục đi lên trên qua các đệm khung gỗ gặp nước ammoniac có chứa phenol, hơi này sẽ thổi phenol ra ngoài Quá trình sẽ diễn ra liên tục như vậy

Chương III: NỘI DUNG TÍNH TOÁN

III.1 Thông số ban đầu

• Lượng nước thải cần xử lí: 21000l/h.

• Lưu lượng phenol đi vào tháp trích ly: 2,6 g/l.

III.2 Tính toán thiết bị chính

III.2.1 Cột sữa vôi

III.2.1.1 Tính toán vật chất

Đưa vào cột sữa vôi có chất lỏng ngưng tụ từ khí (nước trên nhựa)

từ vốn khói lò với lượng 21000l/h.

Thừa nhận thành phần nước trên nhựa: NH 3 8g/l, H 2 S 2g/l, CO 2

Do mức độ tách NH 3 trong cột bốc hơi là 98%, nên còn lại 2% NH 3

trong nước sau bay hơi Có nghĩa là trong cột bốc hơi sẽ tách được một lượng NH 3 tương ứng: 0,98 95,55 = 93,64kg, còn lại 1,91kg NH 3 nhẹ trong nước.

Trong nước còn có 72,45kg NH 3 liên kết, nên tổng lượng NH 3 đưa vào máy khuấy trộn là 72,45 + 1,91 = 74,36kg.

Do mức độ tách NH 3 liên kết trong cột phụ là 95%, nên sẽ thu được:

0,95 74,36 = 70,64kg

NH 3 liên kết, còn lại 3,72kg NH 3 trong nước thải.

Vậy tổng lượng NH 3 thu được từ nước trên nhựa sẽ là:

93,64 + 70,64 = 164,28kg

Ta xem hàm lượng NH 3 trong nước chưng (hơi đến từ máy hồi lưu) là 10% so với hơi nước thì tổng lượng NH 3 và hơi nước ngưng tụ sẽ là:

Trong đó NH 3 ngưng tụ 164,28kg, hơi nước ngưng tụ 1478,52kg.

Và xem như tất cả H 2 S và CO 2 thoát ra theo hơi chưng.

Như vậy tổng lượng chất lỏng ngưng tụ (kg/h) là:

− Nước: 1478,52.

− NH 3 : 164,28.

− CO 2 : 69,30.

Trong nước thải có chứa 1.91kg NH 3 liên kết, chiếm khoảng 0,009% lượng nước thải, tức 0,09g/l.

Xác định lượng nước trên nhựa đi vào cột phụ.

Tỉ lệ hồi lưu tối thiểu :

R min =

Trong đó :

x D là hàm lượng NH 3 trong nước ngưng, bằng 10%.

x F là hàm lượng NH 3 bay hơi ở trong nước trên nhựa đưa vào cột, bằng 0,5%.

Tương ứng hơi nước là 95,96%.

Khối lượng NH 3 trong lượng hơi ra là:

= 185,17 kg.

Còn lại 4398,24 kg là nước.

NH 3 chứa trong hồi lưu là: 185,17 - 164,28 = 20,89 kg.

Nước chứa trong hồi lưu là: 4398,24 – 1478,52 = 2919,72 kg.

Tổng số hồi lưu: 2919,72 + 20,89 = 2940,61 kg.

Hàm lượng NH 3 trong hồi lưu :

≈ 7 g/l hay 0,7%

III.2.1.2 Tính số đĩa

III.2.1.2.1 Tính toán số đĩa cột bốc hơi

Trong cột bốc hơi có phần chưng phần luyện, ta sẽ tính riêng biệt số đĩa từng phần.

Tính toán số đĩa phần luyện

Vì rằng pha hơi đi ra từ cột có hàm lượng NH 3 là 4,04% nên thành phần pha lỏng cân bằng với nó ở đĩa thứ nhất từ trên xuống là 0,458%.

Vì hàm lương NH 3 bay hơi ở nước đưa vào là 0,5% cho nên ở phần luyện cần có một đĩa lý thuyết Thừa nhận hệ số tác dụng hữu ích của đĩa lý thuyết là 0,5% nên số đĩa thực tế là:

2 5 , 0

Tính toán số đĩa phần chưng cất

Số đĩa dược tính xuất phát từ điều kiện làm giảm lượng NH 3 nhẹ từ 0,5% đến đại lượng bằng NH 3 nhẹ ở trong nước đưa vào máy khuấy trộn sữa vôi.

Đại lượng phù hợp voio71 tính toán trên là:

l

g /

094 , 0 1000 3 , 21279

1

v

u x v

u v X

+

−

− +

Khi đó:

0094 , 0 1 79 , 1

1 873 , 12 1

79 , 1

873 , 12 79 , 1

+

−

− +

X 1 =5,256.0,5 - 0,04 = 2,588%

Thành phần pha lỏng ở đĩa thứ nhất là:

III.2.1.2.2 Tính toán số đĩa ở cột phụ

Số đĩa ở cột phụ được tính toán sao cho giảm hàm lượng NH 3 từ 1,79 g/l đến 0,1 g/l hoặc từ 0,179% đến 0,01%.

Phương trình đường làm việc:

w x R

f x R

f R X

=

Trong đó: x w = 0,01%

R= 1,79

93 , 14 1642,80

Khi đó:

01 , 0 79 , 2

1 93 , 14 79

, 2

93 , 14 79 , 1 1

1 1

+

R

f x R

f R

Khi đó:

X =5,993x - 0,05 Thành phần pha hơi của đĩa thứ nhất:

Thừa nhận hệ số tác dụng hữu ích là 0,4 (có kể đến lỗ đĩa chóp bị bít tắc), số đĩa thực tế sẽ là:

15 4 , 0

III.2.1.3 Cân bằng nhiệt của cột

Nhiệt vào

1 Nhiệt do nước NH3 mang vào cột bay hơi:

Q 1 = 21279,30.60 =1276758 kcal/h Trong đó: 60 o C là nhiệt độ nước trên nhựa khi đưa vào cột.

2 Nhiệt do nước sữa vôi mang vào:

Q 2 = 2672,17.0,95.60 = 152313,69 kcal/h Trong đó:

0,95 là tỷ nhiệt sữa vôi kcal/kg.

60 o C là nhiệt của sữa vôi.

3 Nhiệt do hồi lưu mang vào:

Q 3 = 2940,61.1.90 = 264654,9 kcal/h