thiết kế tháp chưng luyện làm việc liên ở áp suất thường để tách hai cấu tử axit axetic va benzen

I. TÄØNG QUAN VÃÖ SAÍN PHÁØM BENZEN VAÌ AXIT AXÃTIC ì Benzen (C6H6) vaì Axit axãtic (CH3COOH) laì häùn håüp hoìa tan hoaìn toaìn vaìo nhau theo báút kç tè lãû naìo. Trong âoï : 1. Axit axãtic :  Axit Axetic nguyãn cháút laì cháút loíng khäng maìu, coï muìi xäúc, coï vë chua, tan nhiãöu trong næåïc, coï tyí troüng = 1,049, nhiãût âäü säi tS =117,9; nhiãût âäü noïng chaíy tnc = 16,7 oC khi kãút tinh thaình nhæîng tinh thãø tæång tæû næåïc âaï, coï cäng thæïc phán tæí CH3COOH, M= 60. - Hoìa tan vä haûn trong næåïc, ngoaìi ra coï thãø tan trong ræåüu, este - Hoìa tan täút caïc håüp cháút S, P, halogen... - Bãön nhiãût, ngay caí khi åí nhiãût âäü 4000C thç håi cuía acid acetic cuîng khäng bë phán huíy - Âäüc, dãù laìm hoíng niãm maûc màõt, åí näöng âäü âàûc dãù laìm boíng da. Axit Axetic âæåüc biãút âãún tæì ráút láu dæåïi daûng dáúm. Noï phäø biãún trong thæûc váût åí traûng thaïi tæû do hoàûc este. Coï nhiãöu phæång phaïp âiãöu chãú Axit Axetic: • Ngaìy xæa ngæåìi ta âiãöu chãú Axit Axetic bàòng caïch cho dung dëch ræåüu loaîng (hoàûc dung dëch næåïc âæåìng ) lãn men giáúm hay chæng cáút khan gäù. • Trong cäng nghiãûp hiãûn nay, phæång phaïp quan troüng âãø âiãöu chãú Axit Axetic laì cho oxy hoïa Axetan âehit hoàûc oxay hoïa butan. • Täøng håüp tæì aceton qua Keten • Täøng håüp tæì C2H2, C2H4. • Täøng håüp tæì phán âoaûn xàng nheû hay n-butan • Täøng håüp tæì CO vaì ræåüu metylic CH3OH: laì phæång phaïp hiãûu quaí nháút Axit Axetic coï nhiãöu æïng duûng trong cäng nghiãûp cuîng nhæ âåìi säúng : laìm giáúm àn , täøng håüp mäüt säú cháút thåm, âiãöu chãú cao su nhán taûo, axeton, vaì caïc muäúi Axetat Mäüt säú saín pháøm tæì Axit Axetic: - Natri axetat laì cháút haïo næåïc, duìng laìm taïc nhán ngæng tuû vaì âiãöu chãú andãhit axetic - Nhäm axetat duìng trong cäng nghiãûp nhuäüm vaì cháút cáöm maïu . - Dung dëch muäúi chç axetat (buric) âæåüc laìm giáúm chç duìng trong y hoüc âãø chæîa caïc bãûnh vãö da, caïc vãút boíng, bong gán. 2. BENZEN: Benzen laì håüp cháút voìng thåm, âoï laì mäüt cháút loíng khäng maìu, coï muìi thåm âàûc træng, nheû hån næåïc, tan nhiãöu trong caïc dung mäi hæîu cå âäöng thåìi laì mäüt dung mäi täút cho nhiãöu cháút nhæ Iät (I2), læu huyình (S), cháút beïo...., t0s= 80,10C åí 1 at, âäng âàûc åí t0â=5,50C, tyí khäúi d204 = 0,879. Vãö màût hoïa hoüc, Benzen laì mäüt håüp cháút voìng bãön væîng, tæång âäúi dãù tham gia phaín æïng thãú, khoï tham gia caïc phaín æïng cäüng, OXH. Âàûc tênh hoïa hoüc naìy goüi laì tênh thåm. Vãö æïng duûng : duìng âiãöu chãú nitro benzen, anilin, täøng håüp pháøm nhuäüm, dæåüc pháøm..., Clobenzen laì dung mäi täøng håüp DDT, hexacloaran (thuäúc træì sáu) Stiren (monome âãø täøng håüp cháút deío) vaì nhiãöu saín pháøm quan troüng khaïc... Benzen coìn âæåüc duìng laìm dung mäi... Nguäön cung cáúp Benzen cho cäng nghiãûp laì nhæûa chæng cáút, than âaï, hexan vaì toluen cuía dáöu moí. Khi nung than beïo åí nhiãût âäü cao âãø luyãûn than cäúc âæåüc nhæûa than âaï. Trong nhæûa than âaï coï chæïa ráút nhiãöu caïc cháút hæîu cå khaïc nhau khi chæng cáút phán âoaûn thu âæåüc Benzen. Nhçn chung caí Axit axãtic vaì Benzen âãöu âoïng vai troì quan troüng trong cäng nghiãûp hoïa hoüc, æïng duûng räüng raîi trong âåìi säúng haìng ngaìy, nãn viãûc chæng cáút, taïch riãng thu Benzen, Axit axãtic laì mäüt váún âãö âæåüc nhiãöu ngæåìi, nhiãöu ngaình nghãö quan tám. II. GIÅÏI THIÃÛU VÃÖ PHÆÅNG PHAÏP CHÆNG _CHÆNG LIÃN TUÛC & VIÃÛC LÆÛA CHOÜN THIÃÚT BË THAÏP ÂÃÛM : Chæng luyãûn häùn håüp Axit axãtic - Benzen bàòng phæång phaïp Chæng luyãûn liãn tuûc båíi thaïp âãûm laìm viãûc åí aïp xuáút thæåìng. Trong cäng nghãû hoïa hoüc coï nhiãöu phæång phaïp âãø phán riãng häùn håüp hai hay nhiãöu cáúu tæí tan mäüt pháön hay hoaìn toaìn vaìo nhau nhæ : háúp thuû, háúp phuû, li tám, trêch li, chæng...Mäùi phæång phaïp âãöu coï nhæîng âaûc thuì riãng vaì nhæîng æu nhæåüc âiãøm nháút âënh. Viãûc læûa choün phæång phaïp vaì thiãút bë cho phuì håüp tuyì thuäüc vaìo häùn håüp ban âáöu, yãu cáöu saín pháøm vaì âiãöu kiãûn kinh tãú. Âäúi våïi häùn håüp Benzen vaì Axit axãtic laì häùn håüp hai cáúu tæí tan hoaìn toaìn vaìo nhau theo báút kyì tyí lãû naìo coï nhiãût âäü säi khaïc biãût nhau thç phæång aïn täúi æu âãø taïch häùn håüp trãn laì chæng cáút. Chæng cáút laì phæång phaïp taïch cáúu tæí ra khoíi häùn håüp dæûa vaìo âäü bay håi khaïc nhau giæîa caïc cáúu tæí (nghéa laì åí cuìng mäüt nhiãût âäü aïp suáút håi cuía caïc cáúu tæí seî khaïc nhau) bàòng caïch thæûc hiãûn quaï trçnh chuyãøn pha vaì trao âäøi nhiãût giæîa hai pha loíng khê. Saín âènh thu âæåüc gäöm cáúu tæí coï âäü bay håi låïn mäüt pháön cáúu tæí coï âäü bay håi tháúp hån. Coìn saín pháøm âaïy thu âæåüc chuí yãúu laì cáúu tæí khoï bay håi vaì mäüt pháön cáúu tæí dãù bay håi.ÅÍ âáy dung mäi vaì cháút tan âãöu bay håi. Trong saín xuáút chuïng ta thæåìng gàûp nhæîng phæång phaïp chæng cáút sau âáy : - Chæng âån giaín : duìng âãø taïch så bäü vaì laìm saûch caïc cáúu tæí khoíi taûp cháút (yãu cáöu caïc cáúu tæí coï âäü bay håi khaïc xa nhau). - Chæng bàòng håi næåïc træûc tiãúp : taïch caïc häùn håüp gäöm caïc cháút khoï bay håi vaì taûp cháút khäng bay håi (Cháút âæåüc taïch khäng tan trong næåïc). - Chæng chán khäng : trong træåìng håüp cáön haû tháúp nhiãût âäü säi cuía cáúu tæí.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I Cơ sở các quá trình và thiết bị trong công nghệ hoá học, tập 1

_ Nhà xuất bản đại học và trung học chuyên nghiệp 1978 _

II Cơ sở các quá trình và thiết bị trong công nghệ hoá học, tập 2

_ Nhà xuất bản đại học và trung học chuyên nghiệp 1978 _

III Sổ tay các quá trình và thiết bị trong công nghệ hoá học, tập 1

_ Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật Hà Nội 1978 _

IV Sổ tay các quá trình và thiết bị trong công nghệ hoá học, tập 2

_ Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật Hà Nội 1978 _

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM - DÂY CHUYỀN CÔNG

NGHỆ

I TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM BENZEN VÀ AXIT AXÊTIC

ì Benzen (C6H6) và Axit axêtic (CH3COOH) là hỗn hợp hòa tan hoàn toàn vào nhau theo bất kì tỉ lệ nào Trong đó :

- Hòa tan vô hạn trong nước, ngoài ra có thể tan trong rượu, este

- Hòa tan tốt các hợp chất S, P, halogen

- Bền nhiệt, ngay cả khi ở nhiệt độ 4000C thì hơi của acid acetic cũng không bị phân hủy

- Độc, dễ làm hỏng niêm mạc mắt, ở nồng độ đặc dễ làm bỏng da

Axit Axetic được biết đến từ rất lâu dưới dạng dấm Nó phổ biến trong thực vật ở trạng thái tự do hoặc este

Có nhiều phương pháp điều chế Axit Axetic:

• Ngày xưa người ta điều chế Axit Axetic bằng cách cho dung dịch rượu loãng (hoặc dung dịch nước đường ) lên men giấm hay chưng cất khan gỗ

• Trong công nghiệp hiện nay, phương pháp quan trọng để điều chế Axit Axetic là cho oxy hóa Axetan đehit hoặc oxay hóa butan

CH ≡CH +H OHg →+ CH −CHOO →Mn+ CH −COOH

3

, 3

2

2 2 2

CH CH CH CH O O atm CH COOH

3 70

, 180 , 3 2

2

3 − − − 2 →2

• Tổng hợp từ aceton qua Keten

• Tổng hợp từ C2H2, C2H4

• Tổng hợp từ phân đoạn xăng nhẹ hay n-butan

• Tổng hợp từ CO và rượu metylic CH3OH: là phương pháp hiệu quả nhất

Axit Axetic có nhiều ứng dụng trong công nghiệp cũng như đời sống : làm giấm ăn , tổng hợp một số chất thơm, điều chế cao su nhân tạo, axeton, và các muối Axetat

Một số sản phẩm từ Axit Axetic:

- Natri axetat là chất háo nước, dùng làm tác nhân ngưng tụ và điều chế andêhit axetic

- Nhôm axetat dùng trong công nghiệp nhuộm và chất cầm máu

- Dung dịch muối chì axetat (buric) được làm giấm chì dùng trong y học để chữa các bệnh về da, các vết bỏng, bong gân

2 BENZEN:

Benzen là hợp chất vòng thơm, đó là một chất lỏng không màu, có mùi thơm đặc trưng, nhẹ hơn nước, tan nhiều trong các dung môi hữu cơ đồng thời là một dung môi tốt cho nhiều chất như Iôt (I2), lưu huỳnh (S), chất béo , t0

s= 80,10C ở 1 at, đông đặc ở

Nguồn cung cấp Benzen cho công nghiệp là nhựa chưng cất, than đá, hexan và toluen của dầu mỏ Khi nung than béo ở nhiệt độ cao để luyện than cốc được nhựa than đá Trong nhựa than đá có chứa rất nhiều các chất hữu cơ khác nhau khi chưng cất phân đoạn thu được Benzen

Nhìn chung cả Axit axêtic và Benzen đều đóng vai trò quan trọng trong công nghiệp hóa học, ứng dụng rộng rãi trong đời sống hàng ngày, nên việc chưng cất, tách riêng thu Benzen, Axit axêtic là một vấn đề được nhiều người, nhiều ngành nghề quan tâm

II GIỚI THIỆU VỀ PHƯƠNG PHÁP CHƯNG _CHƯNG LIÊN TỤC &

VIỆC LỰA CHỌN THIẾT BỊ THÁP ĐỆM :

Chưng luyện hỗn hợp Axit axêtic - Benzen bằngphương pháp Chưng luyện liên tục bởi tháp đệm làm việc ở áp xuất

thường

Trong công nghệ hóa học có nhiều phương pháp để phân riêng hỗn hợp hai hay nhiều cấu tử tan một phần hay hoàn toàn vào nhau như : hấp thụ, hấp phụ, li tâm, trích li, chưng Mỗi phương pháp đều có những đạc thù riêng và những ưu nhược điểm nhất định Việc lựa chọn phương pháp và thiết bị cho phù hợp tuỳ thuộc vào hỗn hợp ban đầu, yêu cầu sản phẩm và điều kiện kinh tế

Đối với hỗn hợp Benzen và Axit axêtic là hỗn hợp hai cấu tử tan hoàn toàn vào nhau theo bất kỳ tỷ lệ nào có nhiệt độ sôi khác biệt nhau thì phương án tối ưu để tách hỗn hợp trên là chưng cất

Chưng cất là phương pháp tách cấu tử ra khỏi hỗn hợp dựa vào độ bay hơi khác nhau giữa các cấu tử (nghĩa là ở cùng một nhiệt độ áp suất hơi của các cấu tử sẽ khác nhau) bằng cách thực hiện quá trình chuyển pha và trao đổi nhiệt giữa hai pha lỏng khí Sản đỉnh thu được gồm cấu tử có độ bay hơi lớn một phần cấu tử có độ bay hơi thấp hơn Còn sản phẩm đáy thu được chủ yếu là cấu tử khó bay hơi và một phần cấu tử dễ bay hơi.Ở đây dung môi và chất tan đều 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 chất (yêu cầu các cấu tử có độ bay hơi khác xa nhau).

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

- Chưng chân không : trong trường hợp cần hạ thấp nhiệt độ sôi của cấu tử

- Chưng luyện : là phương pháp phổ biến nhất dùng để tách hoàn toàn hỗn hợp các cấu tử dễ bay hơi có tính chất hòa tan một phần hay hòa tan hoàn toàn vào nhau Về thực chất đây là quá trình chưng nhiều lần để thu được sản phẩm tinh khiết

Người ta đơn giản hệ thống bằng cách thay cả hệ thống sơ đồ thiết bị phải chế tạo phức tạp và cồng kềnh bởi một tháp gọi là tháp chưng luyện Trong đó các dòng pha chuyển động ngược chiều nhau

Chưng luyện ở áp suất thấp dùng cho hỗn hợp dễ bị phân hủy ở nhiệt độ cao và các hỗn hợp có nhiệt độ sôi quá cao

Chưng luyện ở áp suất cao dùng cho các hỗn hợp không hóa lỏng ở áp suất thường Quá trình chưng luyện được thực hiện trong thiết bị loại tháp làm việc liên tục hay gián đoạn Có hai loại thiết bị tháp là tháp đệm và tháp đĩa Trong đó :

♦ Tháp đệm

Tháp đệm là một tháp hình trụ gồm nhiều đoạn nối với nhau bằng mặt bích hay hàn Trong tháp người ta đổ đầy đệm, tháp đệm được ứng dụng rộng rãi trong kỹ nghệ hóa học để hấp thụ, chưng luyện, làm lạnh Ở đây sử dụng tháp đệm để chưng cất hỗn hợp Benzen Axit axêtic do nó có những ưu điểm sau :

- 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 làm việc ổn định và chưng được sản phẩm đòi hỏi độ tinh khiết cao

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

Nhưng nó cũng có hạn chế là khó làm ướt đều đệm Nếu tháp quá cao thì phân phối chất lỏng không đồng đều Để khắc phục, chia đệm thành nhiều tầng có đặt thêm đĩa phân phối chất lỏng đối với mỗi tầng

♦ Tháp đĩa :

Trong thực tế hay gặp các loại đĩa lỗ, đĩa chóp có ống chảy chuyền hoặc không có ống chảy chuyền Trong tháp đĩa khí hay hơi phân tán qua các lớp chất lỏng chuyển động chậm từ trên xuống dưới Hai pha lỏng và hơi trong tháp đĩa thực hiện tiếp xúc nhau ở trên mỗi bậc riêng biệt So với tháp đệm, tháp đĩa vừa phức tạp (khó làm) vừa tốn kim loại hơn Cụ thể la ì: Đối với tháp loại đĩa có khó khăn trong việc chọn kết cấu tối ưu của đĩa Việc chọn loại đĩa ngoài các yêu cầu về chưng (như cường độ chuyển khối cao, giá thành chế tạo đĩa nhỏ ) còn phải chú ý tới một loạt các yêu cầu khác do đặc thù công nghệ đặt ra như : khoảng làm việc ổn định của đĩa, khả năng chịu ăn mòn của đĩa cao, khả năng làm việc với chất lỏng có lẫn cặn bẩn cơ học Có khoảng 20 loại đĩa : đĩa chóp tròn, đĩa chóp chữ nhật, đĩa lỗ có ống chảy chuyền, đĩa ventuyri Thông thường người ta chia

ra tháp đĩa có ống chảy chuyền, tháp đĩa không có ống chảy chuyền

Trong tháp đĩa có ống chảy chuyền khí và lỏng chuyển động riêng biệt đối với nhau từ đĩa này qua đĩa khác

Trong tháp đĩa không có ống chảy chuyền khí và lỏng chuyển từ đĩa này sang đĩa khác theo cùng một lỗ hay rãnh

Đối với tháp đĩa có ống chảy chuyền : Tháp đĩa có ống chảy chuyền được chia thành nhiều kiểu khác nhau Thông thường hay gặp là tháp chóp, tháp lưới, tháp đĩa hình chữ S

♦Tháp chóp :

Cấu tạo :

Gồm nhiều đĩa lắp trong một thân hình trụ, trên đĩa có lắp chóp, ở mỗi đĩa có một sốï ống chảy chuyền phụ thuộc vào kích thước chóp và lưu lượng lỏng, có thể là một ống hoặc nhiều hơn, có thể là hai bên hay chính giữa đĩa Chóp có thể tròn hay có dạng khác

Ở chóp có rãnh để khí đi qua.rãnh có thể là hình chữ nhật, tam giác hay là tròn (Hình dáng của rãnh không ảnh hưởng mấy đến quá trình) Chóp được lắp vào đĩa bằng nhiều kiểu khác nhau

Nguyên tắc hoạt động :

Chất lỏng chảy từ đĩa này sang đĩa khác nhờ ống chảy chuyền Khí đi từ dưới lên qua các ống khí rồi xuyên qua các rãnh của chóp và sục vào trong lớp chất lỏng ở trên đĩa Hiệu quả của quá trình sục khí vào lỏng phụ thuộc rất nhiều vào vận tốc Nếu vận tốc khí bé thì phạm vi sục khí bé, nhưng nếu vận tốc lớn thì quá trình sục khí cũng không tốt vì lúc đó có thể xảy ra hiện tượng chất lỏng bị bắn theo khí, hoặc là chất lỏng bị dạt riêng ra một vùng Hiện tượng bắn chất lỏng là do : Khoảng cách giữa các đĩa, vận tốc khí qua rãnh, khoảng cách giữa các chóp, khối lượng riêng của khí và lỏng, cấu tạo kích thước của chóp và ống chảy chuyền

III THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

1 Sơ đồ công nghệ:

Hệ thống thiết bị công nghệ chưng luyện liên tục tổng quát gồm có :

- (1) : Tháp chưng luyện gồm có 2 phần : phần trên gồm từ trên đĩa tiếp liệu trở lên đỉnh gọi là đoạn luyện, phần dưới gồm từ đĩa tiếp liệu trở xuống gọi là đoạn chưng.

- (2) : Thiết bị đun nóng dùng để đun nóng hỗn hợp đầu Sử dụng thiết bị loại ống chùm, dùng hơi nước bão hoà để đun nóng vì nó có hệ số cấp nhiệt lớn, ẩn nhiệt ngưng tụ cao Hơi nước bão hoà đi ngoài ống, lỏng đi trong ống

- (3) : Thùng cao vị

- (4) : Bộ phận đun bốc hơi đáy tháp, có thể đạt trong hay ngoài tháp Ở đây ta cũng sử dụng hơi nước bão hoà để đun với hơi đi trong ống lỏng đi ngoài ống

- (5) : Thiết bị ngưng tụ hoàn toàn, nước lạnh đi trong ống

- (6) : Thiết bị làm lạnh sản phẩm đỉnh

- (7) : Thùng chứa sản phẩm đỉnh

- (8) : Thùng chứa sản phẩm đáy

- (9) : Thùng chứa hỗn hợp đầu

2 Quá trình làm việc:

Hỗn hợp Axit axêtic, Benzen là một hỗn hợp lỏng hòa tan hoàn toàn vào nhau theo mọi tỷ lệ

Ta có t S

Axit axêtic = 1180C > tS

Benzen = 80,1oC nên độ bay hơi của Axit axêtic bé hơn độ bay hơi của Benzen Vậy suy ra sản phẩm đỉnh chủ yếu là Benzzen và một phần rất ít Axit axêtic, ngược lại sản phẩm đáy lại chủ yếu là Axit axêtic và một phần rất ít là Benzen

Tiến hành cụ thể : Trước hết hỗn hợp Axit axêtic, Benzen từ thùng chứa (9) được bơm vào thùng cao vị (3) rồi dẫn xuống thiết bị đun nóng (2) Sự có mặt của thùng cao vị đảm bảo cho lượng hỗn hợp đầu vào tháp không dao động, trong trường hợp công suất bơm quá lớn hỗn hợp đầu sẽ theo ống tuần hoàn tràn về bể chứa hỗn hợp đầu Ở (2) dung dịch được đun nóng đến nhiệt độ sôi bằng hơi nước bão hoà Ra khỏi thiết bị đun nóng, dung dịch đi vào tháp chưng luyện (1) ở vị trí đĩa tiếp liệu Do đã dược đun nóng đến nhiệt độ sôi nên tại đây Benzen thực hiện quá trình chuyển khối từ pha lỏng sang pha hơi và tiến về đỉnh tháp Axit axêtic là cấu tử khó bay hơi ở nhiệt độ này nó vẫn đang ở thể lỏng và phân phối xuống dưới Như vậy trong tháp hơi Benzen đi từ dưới lên gặp lỏng Axit axêtic

đi từ trên xuống Vì nhiệt độ càng lên càng thấp nên khi hơi Benzen đi từ dưới lên có mang theo một phần cấu tử Axit axêtic, cấu tử có nhiệt độ sôi cao sẽ ngưng tụ lại và cuối cùng ở trên đỉnh ta thu được hỗn hợp gồm hầu hết cấu tử Benzen dễ bay hơi Hơi đó đi vào thiết bị ngưng tụ (5) được ngưng tụ lại Một phần chất lỏng ngưng đi qua thiết bị làm lạnh (6) đến nhiệt độ cần thiết rồi đi vào thùng chứa sản phẩm đỉnh (7) Một phần khác hồi lưu về tháp ở đĩa trên cùng để tăng mức độ tách

Tương tự quá trình dịch chuyển của Axit axêtic sẽ kéo theo 1 phần cấu tử Benzen và càng xuống thấp t0 của tháp càng tăng khi chất lỏng Axit axêtic đi từ trên xuống gặp hơi Benzen có nhiệt độ cao hơn, một phần cấu tử có nhiệt độ sôi thấp được bốc hơi và do đó nồng độ Axit axêtic khó bay hơi trong chất lỏng ngày càng tăng Cuối cùng ở đáy tháp ta

thu được hỗn hợp lỏng gồm hầu hết là chất lỏng Axit axêtic khó bay hơi Chất lỏng ở đáy tháp khi ra khỏi tháp được làm lạnh rồi đưa vào thùng chứa sản phẩm (8) Để tiết kiệm hơi đốt người ta có thể dùng hơi ở đỉnh tháp để đun nóng hỗn hợp ban đầu Do đòi hỏi sản phẩm có độ tinh khiết cao là : Nồng độ Benzen trong sản phẩm đỉnh đạt 96,5% khối lượng, trong sản phẩm đáy 4% khối lượng, với năng suất theo hỗn hợp đầu : 52000 kg/ngày, nồng độ Benzen trong hỗn hợp đầu 41% khối lượng, nên đòi hỏi việc tính toán số bậc thay đổi nồng độ cho phù hợp dẫn đến chiều cao tháp, công suất làm việc

CHƯƠNG II : TÍNH CÔNG NGHỆ THIẾT BỊ CHÍNH

A CÂN BẰNG VẬT LIỆU VÀ NHIỆT LƯỢNG :

I CÂN BẰNG VẬT LIỆU :

1 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, % khối lượng

aP : nồng độ sản phẩm đỉnh, % khối lượng

aW : nồng độ sản phẩm đáy % lượng

xP : nồng độ hỗn hợp đầu % mol

xF : nồng độ hỗn hợp đầu % mol

xW : nồng độ hỗn hợp đầu % mol Để thuận tiện trong quá trình tính toán ta ký hiệu : Benzen : A, MA = 78

Axit axêtic : B, MB = 60Theo yêu cầu ban đầu F = 52000(kg/ngày) = 2166,67(kg/h)

2 Tính cân bằng vật liệu:

Phương trình cân bằng vật viết cho toàn tháp:

F = P + W (1)Phương trình cân bằng vật liệu viết cho cấu tử nhẹ:

F aF = P a P + WaW (2)Từ (1) và (2) suy ra:

W P W F W

W a

a

p a

44167,

a a

a a F P

W P

Tính nồng độ phần mol dựa vào nồng độ phần khối lượng:

♦ Thành phần mol trong hỗn hợp đầu:

35,060

41,0178

41,

0 78

41,0

+

=

−+

=

B

F A

F A F

F

M

a M

a M

a

♦ Thành phần mol trong sản phẩm đỉnh:

955,060

965,0178

965,

0 78

965,0

+

=

−+

=

B

P A

p A P

P

M

a M

a M

a

♦ Thành phần mol trong sản phẩm đáy:

031,060

04,0178

04,

0 78

04,0

+

=

−+

=

B

W A

W A W

W

M

a M

a M

Nồng độ phần mol

Lưu lượng (kg/h)

Lưu lượng (kmol/h)

Hỗn hợp đầu 0,41 0,35 2166,67 32,68

Sản phẩm đỉnh 0,965 0,955 866,67 11,23

Sản phẩm đáy 0,04 0,031 1300 21,47

3 Thành phần pha của hỗn hợp 2 cấu tử axit axêtic - benzen

Bảng thành phần cân bằng lỏng hơi và nhiệt độ sôi của hỗn hợp 2 cẩu tử ở áp suất 760 mmHg (%mol) (dựa vào bảng IX.2a/146.II)

_ tF , tP , tW : 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 :

Sản phẩm x (%mol) Phần mol y (%mol) Phần mol t sôi

A B A A

x x

y y x x y

y

−

−

−+

= ( ) ;

A B

s A

s B A

s A

x x

t t x x t

t

−

−

−+

Liquid Composition, Mole Fraction BENZENE

Composition, Mole Fraction BENZENE, (P = 1.0000 KG/CM2)

II - XÁC ĐỊNH SỐ BẬC THAY ĐỔI NỒNG ĐỘ :

1 Xác định chỉ số hồi lưu Rxmin :

69,035,0708,0

708,0955,0

F p X

x y

y x R

Với xP _nồng độ phần mol của Benzen trong pha lỏng ở sản phẩm đỉnh

xF_ nồng độ phần mol của Benzen trong pha lỏng ở hỗn hợp đầu

y*

F _nồng độ phần mol của Benzen trong pha hơi nằm cân bằng pha lỏng ở hỗn hợp đầu

2 Xác định chỉ số hồi lưu thích hợp :

Xác định chỉ số hồi lưu thích hợp dựa vào điều kiện thể tích tháp nhỏ nhất tức là tương đương với Nl(Rx+1) nhỏ nhất (Nl : Số bậc thay đổi nồng độ lý thuyết)

RX = b RXminVới b là hệ số b = 1,2  2,5

Vấn đề chọn chỉ số hồi lưu thích hợp rất quan trọng, nếu lượng hồi lưu quá bé thì tháp sẽ vô cùng cao, điều này rất khó thực hiện, nếu lượng hồi lưu lớn thì tháp có thấp đi nhưng đường kính lại lớn, sản phẩm đỉnh thu được chẳng bao nhiêu

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 đoạn luyện với trục tung B, với:

x B

Vẽ đường làm việc của đoạn luyện và đoạn chưng Đường làm việc của đoạn luyện có dạng y = Ax + B, đi qua điểm M (x,y) với x = y = xP và điểm B trên trục tung đã được xác định Đường làm việc đoạn chưng có dạnh x = A’y + B’ đi 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 lý thuyết Nl bằng đồ thị x - y như sau :Trên đồ thị x - y vẽ đường cân bằng, đường làm việc của đoạn chưng và đoạn luyện Từ điểm M trên đường làm việc của đoạn luyện vẽ đường thẳng song song với trục hoành cắt đường cân bằng tại một điểm, từ giao điểm này vẽ đường thẳng song song với 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

Đồ thị xác định số bậc thay đổi nồng độ lý thuyết

Dựa vào đồ thị ta có kết qủa sau:

Từ bảng trên giá trị Nl(Rx + 1) nhỏ nhất tại Rx = 1,38 ứng với b = 2 Để tăng độ chính xác ta thử tại các giá trị b = 1,9 ; b = 1,95 ; b = 2,05 ; b = 2,1 Tương tự như trên ta thu được bảng sau :

Như vậy ta tính được chỉ số hồi lưu thích hợp Rx = 1,38

Số ngăn lý thuyết của tháp chưng là : 7

Số ngăn lý thuyết đoạn luyện là : 4,3

Số ngăn lý thuyết đoạn chưng là: 2,7

3 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 hỗn hợp

α : được xác định theo công thức IX 61/171.II :

35,01708,01

708,01

F x

x y

y

- Trong sản phẩm đỉnh :

443,3955,0

955,019865,01

9865,01

P x

x y

y

- Trong sản phẩm đáy :

6031,0

031,011612,01

1612,01

W x

x y

y

α

Xác định độ nhớt của hỗn hợp theo nhiệt độ :

Trước hết ta xác định độ nhớt của Axeton và Benzen theo nhiệt độ dựa vào bảng I.101/91.I

Nhiệt độ oC Độ nhớt C6H6 (Ns/m2) Độ nhớt C2H4O2

tF =92,2 µA = 0,2825.10-3 µB = 0,499.10-3

tP =80,6 µA = 0,234.10-3 µB= 0,557.10-3

tW =114,2 µA = 0,203.10-3 µ B= 0,37.10-3 Độ nhớt của hỗn hợp được xác định theo công thức I.12/84.I

1,842*10-3 1 43%

1α1 = →η =

µ

%4810

*112,

2

2α 1 = − →η =µ

%4110

*19,

3

3α = − →η =µ

3 2 ,

12η ,η

η xác định bằng đồ thị trang 171.II.

Suy ra hiệu suất làm việc của đĩa : 44%

3

4148433

3 2

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 :

Gy yn+1 = Gx xn + P xP

x n p

n y

x x P

G y

y

p n y

x n

S

x x S

955,01,

58,0138,1

38,1

+

=+

=

=+

=+

R A

Vậy phương trình đoạn luyện :

x = Gx + P : 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 viết cho cấu tử Benzen

G x′x n′ =G y y n′+1+Wx W

W

x

n x

x

R

L x R

L R y

1

11

−

−

′+

15,21

1

;63,1138,1

5,238,1

+

−

=+

−

−

=

=+

+

=+

+

=

X X

X

R

L B R

L R A

Vậy phương trình làm việc đoạn chưng :

y = 1,63x - 0,63

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

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 hỗn 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

Các kí hiệu:

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

Qf : lượng nhiệt hỗn hợp đầu mang vào, J/h

Q F : lượng nhiệt do hỗn hợp đầu mang ra khỏi thiết bị đun nóng, 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 hỗn hợp đầu :

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

QD1 =D1 1λ = D1(r1 + θ1C1)

Với : D1 : lượng hơi đốt mang vào (Kg/h)

1

λ : hàm nhiệt của hơi nước (J/kg)

r1 : ẩn nhiệt hóa hơi của hơi nước (J/kg) 1

aF : Nồng độ phần khối lượng của hỗn hợp đầu

CA, CB : Nhiệt dung dung riêng của Benzen và Axit axêtic ở 25oC

Với CF : Nhiệt dung riêng của hỗn hợp khi ra khỏi thiết bị đun nóng, J/kg.độ

tF : Nhiệt độ của hỗn hợp khi ra khỏi thiết bị đun nóng, oC

d) Nhiệt lượng do nước ngưng mang ra Qng1

Qng1 = G ng1.C1.θ1 = D1 1θ C1

Gng1 : Lượng nước ngưng (lấy bằng lượng hơi đốt), kg/h

e) Nhiệt lượng mất mát ra môi trường xung quanh Qm1 (thường lấy bằng 5% nhiệt tiêu tốn)

Qm1 = 5%(QD1 - Qng1 ) = 5% D1r1

Như vậy lượng hơi nước bão hoà cần thiết để đun nóng dung dịch đầu đến nhiệt độ sôi:

1 1

95,0

)(

r

C t C t F

♦ Tương tự ta có nhiệt dung riêng của hỗn hợp đầu khi đi ra thiết bị đun nóng ở nhiệt độ sôi tF = 92,2 oC

*95,0

25

*153,19112

,92

*2,226367,

θ : nhiệt độ và nhiệt dung riêng của nước ngưng.

c) Nhiệt lượng lỏng hồi lưu mang vào :

QR = GR tR CR = P.Rx.CRtR (với

P

G

Rx = R )

GR : Lượng lỏng hồi lưu, kg/h

tR , CR : Nhiệt độ và nhiệt dung dung riêng của lỏng hồi lưu

R = 2037,55 *0,965 + 2319,42*(1- 0,965) = 2047,42 (J/kg.độ)

Do đó QR = 866,67*1,38*80,6*2047,42= 197,4*106 (J/h)

d) Nhiệt lượng do hơi mang ra ở đỉnh tháp Qy :

d x hh

λ1, λ2 : hàm nhiệt của Benzen và Axit Axetic, J/kg

CP : nhiệt dung riêng của hỗn hợp hơi ra khỏi tháp ở nhiệt độ 80,6oC

CP = CR = 2047,42 (J/kg.độ)

rP : ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp ở đỉnh tháp tại nhiệt dộ 80,6oC

rP = rAaP + rB(1- aP)

rA, rB : Nhiệt hoá hơi của Benzen, Axit axêtic ở 80,6 oC Tra bảng

I-213/254.I và bằng phương pháp nội suy ta có :

tW : nhiệt độ sản phẩm đáy, tW = 114,2oC

CW : nhiệt dung riêng sản phẩm đáy được xác định theo công thức :

114 , 2 114 , 2 114 , 2(1 )

W B

W A

C2, 2 : Nhiệt dung riêng (J/kg.độ) và nhiệt độ của nước ngưng (oC)

g) Nhiệt lượng do tổn thất ra môi trường xung quanh :

Qm2 = 0,05D2r2 , J/h

Vậy lượng hơi đốt cần thiết để đun sôi dung dịch đáy tháp là :

)/(8,42610

*2179

*95,0

10)4,1971,452,83692,1163(95

,

6 2

r

Q Q Q

Q

Vậy tổng lượng hơi nước bão hòa cần:

D = D1 + D2 = 168,4 + 426,8 = 595,2 (kg/h)

3 Cân bằng nhiệt lượng cho thiết bị ngưng tụ :

Sử dụng thiết bị ngưng tụ hoàn toàn :

Phương trình cân bằng nhiệt lượng :

P ( Rx + 1 ) r = Gn1Cn(t2 - t1 )

r : ẩn nhiệt ngưng tụ, J/kg

Cn : Nhiệt dung riêng của nước ở nhiệt độ trung bình (t1 + t2)/2, J/kg.độ

t1 , t2 : Nhiệt độ vào, ra của nước làm lạnh, oC

Gn1 : Lượng nước lạnh tiêu tốn cần thiết

t t C

r Rx P G

n

)(

)1(1 2

+

=

Chọn nhiêt độ vào của nước làm lạnh t1 =25oC và nhiệt độ ra t2 = 40oC

Do đó nhiệt độ trung bình :

C t

Cn : nhiệt dung riêng của nước ở nhiệt độ 32,5oC Tra bảng I-147/165.I

Cn = 0,99861 (Kcal/kg độ) = 4181 (J/kgđộ)

Vậy lượng nước làm lạnh :

)/(7,13119)

2540(

*4181

10

*9,398)38,11(67,866)(

)1

1 2

t t C

r Rx P G

t' ' )/2 (80,6 30)/2 55,3o

( 1+ 2 = + =

C’P = C55A, 3a P +(1−a p)C B55 , 3

3 , 55 3 ,

,

C A = , C B55 , 3 =2181,855(J/kg.do)

)./(1915855

,2181)

965,01(965,0.325,1905

1915)306,80(67,866)

(

')(

1 2

2 1

t t C

C t t P G

B - THÔNG SỐ CHÍNH CỦA THÁP

I ĐƯỜNG KÍNH THÁP :

Đường kính tháp được tính theo công thức:

tb tb V D

ω

π*3600*

4

= (m) công thức (IX-89)

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

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

Vì lượng hơi và lượng lỏng thay đổi theo chiều cao tháp và khác nhau trong mỗi đoạn nên lượng hơi trung bình trong từng đoạn khác nhau và do đó đường kính đoạn chưng và đoạn luyện của tháp có thể khác nhau

1 - Đường kính đoạn luyện :

a/ Lưu lượng hơi trung bình trong đoạn luyện : có thể xem gần đúng bằng trung bình cộng lượng hơi đi ra khỏi đĩa trên cùng của tháp gđ và lượng hơi đi vào dưới cùng g1 của đoạn luyện :

Được tính theo công thức sau :

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.93/182.II)

g1y1 = G1x1 + GPxP (IX.94/182.II)

g1r1 = gđrđ (IX.95/182.II) Với :

- y1 : nồng độ của cấu tử nhẹ trong pha hơi của đĩa thứ nhất đoạn luyện

- x1 : hàm lượng lỏng ở đĩa thứ nhất đoạn luyện

x1 = xF = 0,35 (phần mol) = 0,41 (phần khối lượng )

- GP = 866,67(kg/h) = 11,23(kmol/h)

- r1 : Ẩn hiệt hóa hơi của hỗn hợp đi vào đĩa thứ nhất của đoạn luyện

r1 = ra y1 + rb (1 - y1 )

ra , rb : ẩn nhiệt hóa hơi của Benzen và Axit axêtic nguyên chất

ở nhiệt độ tF = 92,2oC, tra bảng I-212/254.I và bằng phương pháp nội suy :

Ta có : ra92,2 = 93,06 (kcal/kg) = 389,6.103 (kcal /kmol)

rb92,2 = 92,554 (kcal/kg) = 387,5 103 (kcal/kmol)Vậy r1 = ra.y1 +(1 - y1).rb = 92,554 + 0,506.y1 (kcal/kg)

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

rđ = ra yđ + rb (1 - yđ )

yđ = xP = 0,955 (phần mol) = 0,965 (phần khối lượng)

ra , rb : ẩn nhiệt hóa hơi của Benzen và Axit axêtic nguyên chất

ở nhiệt độ tF = 80,6oC, tra bảng I-212/254.I và bằng phương pháp nội suy :

Ta có:

ra80,6 = 95,38 (kcal/kg) = 399,34 103 (kcal/kmol)

rb80,6 = 91,648 (kcal /kg) = 383,7 103 (kcal/kmol) Suy ra rđ = 0,965*95,38 + (1 - 0,965)*91,648 = 95,25 (kcal/kg)

= 398,8 103(J/kg)

1 1

1 1 1

1 1

.506,0554,92

2,19647225

,95.7,2062

7,82735,0

67,866

y r

r g

G y g

G g

)/(9,2115

)/(10.95,388)/(9,92

)_

_(

66,0)_(

598,0

1 1

3 1

1

h kg G

h kg g

kg J kg

kcal r

luong khoi

phan mol

phan y

Suy ra lưu lượng hơi trung bình:

)/(58,0)/(3,20892

9,21157

,20622

273)

ytb

−+

9865,0598,02

1

tb

y y

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

K t

t

2

2,926,80273

*4,22

273.60

*)8,01(78

*8,

m kg

ρ

Vậy 828,1( / )

523,2

3,

h m

g V

1 11

x

tb x

tb xtb

a a

ρρ

ρ

−+

= (IX-104a/183.II).

− ρxtb : khối lượng riêng trung bình của hỗn hợp lỏng trong đoạn luyện

− ρx1,ρx2 : khối lượng riêng của Benzen và Axit Axetic của pha lỏng ở nhiệt độ trung bình là 86,4oC, được tra bảng I-2/9.I :

)/(96,

x =ρ

973,64( / 3)

x =ρ

− atb1 : phần khối lượng trung bình của cấu tử A trong pha lỏng

0,6875

2

965,041,02

1 = F + P = + =

tb

a a

)/(34,

853 kg m3

tbx =

d/ Tìm vận tốc hơi trung bình đi trong đoạn luyện:

Vận tốc làm việc của dòng khí nhỏ hơn vận tốc đảo pha từ 10 ÷ 20%

1 16

, 0 3

2

75,1

'lg

x xtb d

ytb d S

G

G A

ρµ

µρ

ρσϖ

Trong đó

− A = - 0,125

− σd :Bề mặt riêng của đệm, (m2/m3)

− Vđ : Thể tích tự do của đệm m3/m3

Ở đây ta chọn đệm Risiga, bằng sứ đổ lộn xộn có kích thước 30*30*3,5 (mm), bề mặt riêng σd = 165 (m2/m3), thể tích tự do Vđ = 0,76 (m3/m3), số đệm trong 1m3 : 25.103, khối lượng riêng xốp ρd =570(kg/m3)

− g : Gia tốc trọng trường, g = 9,81(m/s2)

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

− µx,µn : 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/s

* Xác định độ nhớt µx,µn :

•µn: độ nhớt của nước ở 20oC tra trong bảng I-102/94.I ta có :

)/(10

*005,1)(005,

lgµx = x tb µ + −x tb µ

6525,02

955,035,0

2

1,µ

µ : Độ nhớt của Benzen và Axit Axetic ở 86,4oC, được tra bảng

I-101/91.I và bằng phương pháp nội suy ta có :

)/(10

*2984,

µ

)/(10

*528,

µ

)/(10

*363,

G G

,1

*67,

R G

G1 = 1249,23 (kg/h) = 0,347 (kg/s)

)/(3396,02

347,03322,0

s kg

⇒

)/(58,0)/(3,20892

g g

Như vậy :

16 , 0 3

8

1 4

1

'lg

ytb d

xtb

ytb

y

x S

gV G

G A

µ

µρ

ρσρ

ρω

15237,0005

,1

363,034,853

*)76,0(

*81,9

523,2

*165lg

34,853

523,258

,0

3396,075,1125,0'

lg

2

16 , 0 3

8

1 4

,

1

'S = m s

Vậy tốc độ làm việc : ωtb =0,8*ω'S =0,9534(m/s)

Vậy đường kính đoạn luyện :

)(554,09534,0

*3600

*

1,828

*4

3600

.4

m

V D

tb

=

πω

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

1 g g g

g

tb

′+

=

′+

g

g n′ = =

Lượng hơi đi vào đoạn chưng g’1, lượng lỏng G’1, và hàm lượng lỏng x’1 trong đoạn

chưng được xác định bằng hệ phương trình sau :

W G g

G1′ = 1′+ (1) (IX-98/182.II)

W

W x G y g x

G1′ 1′ = 1′ '1+ (2) (IX-99/182.II)

1 1 1

1r g r g r

g′ ′= n′ n′ = (3) (IX-100/182.II)

Trong đó :

− y’1 = yW = 0,1612 (phần mol) = 0,2 (phần khối lượng)

− r’1 : ẩn nhiệt hoá hơi của hỗn hợp hơi đi vào đĩa thứ nhất của đoạn chưng, được xác

định theo công thức trang 182.II :

)1(1

1 r y r y

r′= a ′ + b − ′

ra , rb : ẩn nhiệt hoá hơi của Benzen và axit axêtic ở nhiệt độ tW = 114,2oC

tra bảng I-212/254.I ta có:

ra = 88,66 (kcal/kg) = 371,2*103 (J/kg)

r = 93,316 (kcal/kg) = 390,7*103 (J/kg)