CHƯNG CẤT HỖN HỢP AXIT AXETIC VÀ NƯỚC

Mục lụcCHƯƠNG I : TỔNG QUAN4I. LÝ THUYẾT VỀ CHƯNG CẤT41.Khái niệm42.Thiết bị chưng cất5II.GIỚI THIỆU SƠ BỘ VỀ TÍNH CHẤT NGUYÊN LIỆU71.Axit axetic72.Nước73. Hỗn hợp Acid acetic – Nước7III.CÔNG NGHỆ CHƯNG CẤT NƯỚC – ACID ACETIC101.Sơ đồ quy trình công nghệ chưng cất hệ hai cấu tử nước – acid acetic102.thuyết minh quy trình công nghệ11CHƯƠNG II: CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG13I.CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU13II.XÁC ĐỊNH SUẤT LƯỢNG SẢN PHẨM ĐỈNH VÀ SẢN PHẨM ĐÁY THU ĐƯỢC14III.XÁC ĐỊNH CHỈ SỐ HỒI LƯU LÀM VIỆC161.tỉ số hồi lưu tối thiểu162.tỉ số hồi lưu thích hợp16IV.XÁC ĐỊNH SỐ MÂN CỦA THÁP251.xác định số mân lý thuyết252.xác định số mâm thực tế25V.CÂN BẰNG NHIỆT CHO TOÀN THÁP27VI.NHIỆT DUNG RIÊNG VÀ ENTHALPY28CHƯƠNG III : TÍNH THIẾT BỊ CHÍNH30I. CHIỀU CAO THÁP30II.TÍNH ĐƯỜNG KÍNH THÁP301.đường kính đoạn cất30Tra bảng 1.2, trang 9, 1312.Đường kính đoạn chưng:33III. Trở lực của tháp371.Tính toán chóp372. Tính cho ống chảy chuyền:403.tính tổn thất áp suất qua toàn tháp423.3 Tính chi tiết ống dẫn45CHƯƠNG IV : TÍNH TOÁN CƠ KHÍ47I.TÍNH BỀ DÀY THÂN TRỤ CỦA THÁP48II.TÍNH CHỌN BỀ DÀY ĐÁY VÀ NẮP THIẾT BỊ51III.CHỌN BÍCH VÀ VÒNG ĐỆM521.Bích và vòng đệm để nối và bít kín thiết bị522.Bích để nối các ống dẫn54IV.CHÂN ĐỠ VÀ TAI TREO THIẾT BỊ551.Chọn tai treo572.Chọn chân đỡ :58CHƯƠNG V: TÍNH THIẾT BỊ PHỤ58I.THIẾT BỊ GIA NHIỆT HỖN HỢP ĐẦU HAY LÀM NGUỘI SẢN PHẨM ĐÁY:581.điều kiện nhiệt độ của quá trình:582.nhiệt tải :593.chọn thiết bị :60II.THIẾT BỊ LÀM NGUỘI SẢN PHẨM ĐỈNH641. Điều kiện nhiệt độ của quá trình :642.nhiệt tải :653.chọn thiết bị65III.THIẾT BỊ NGƯNG TỤ HỒI LƯU711. Điều kiện nhiệt độ của quá trình712.Tải nhiệt713.Chọn thiết bị714. Xác định hệ số cấp nhiêt từ dòng sản phẩm đỉnh đến thành ống.725. xác định hệ số cấp nhiệt từ thành ống đến nước:726.Nhiệt tải riêng.737.Hệ số truyền nhiệt75→ K = 16560,54 + 0,387.103 + 0,00393 + 0,464.103 + 13731 = 269,06 (m2.độW)758.Bề mặt truyền nhiệt.759.Chiều dài ống.76IV.THIẾT BỊ ĐUN761.Điều kiện nhiệt độ.762.Nhiệt tải.763.Chọn thiết bị.774.Xác định hệ số cấp nhiệt từ dòng sản phẩm đỉnh đến thành ống.775.Tính hệ số cấp nhiệt của sản phẩm đáy nồi.777.Bề mặt truyền nhiêt.79Tài Liệu Tham Khảo81

Đồ án chuyên nghành

Đề tài: CHƯNG CẤT HỖN HỢP AXIT AXETIC VÀ NƯỚC

Mục lục

Thay vì đưa vào trong hỗn hợp một pha mới để tạo nên sự tiếp xúc giữahai pha như trong quá trình hấp thu hoặc nhả khí, trong quá trình chưng cấtpha mới được tạo nên bằng sự bốc hơi hoặc ngưng tụ.

Trong trường hợp đơn giản nhất, chưng cất và cô đặc không khác gì nhau,tuy nhiên giữa hai quá trình này có một ranh giới cơ bản là trong quá trìnhchưng cất dung môi và chất tan đều bay hơi (nghĩa là các cấu tử đều hiện diệntrong cả hai pha nhưng với tỷ lệ khác nhau), còn trong quá trình cô đặc thì chỉ

có dung môi bay hơi còn chất tan không bay hơi

Khi chưng cất ta thu được nhiều cấu tử và thường thì bao nhiêu cấu tử sẽthu được bấy nhiêu sản phẩm Nếu xét hệ đơn giản chỉ có 2 cấu tử thì ta thuđược 2 sản phẩm:

-Sản phẩm đỉnh chủ yếu gồm cấu tử có độ bay hơi lớn và một phần rất ít cáccấu tử có độ bay hơi bé

- Sản phẩm đáy chủ yếu gồm cấu tử có độ bay hơi bé và một phần rất ít cấu tử

có độ bay hơi lớn

Các phương pháp chưng cất được phân loại theo:

- Áp suất làm việc: chưng cất áp suất thấp, áp suất thường và áp suất cao.Nguyên tắc của phương pháp này là dựa vào nhiệt độ sôi của các cấu tử,nếu nhiệt độ sôi của các cấu tử quá cao thì ta giảm áp suất làm việc đểgiảm nhiệt độ sôi của các cấu tử.

- Nguyên lý làm việc: liên tục, gián đoạn(chưng đơn giản)

- Chưng cất đơn giản(gián đoạn): phương pháp này được sử dụng trongcác trường hợp sau:

+ Khi nhiệt độ sôi của các cấu tử khác xa nhau

+ Không đòi hỏi sản phẩm có độ tinh khiết cao

+ Tách hỗn hợp lỏng ra khỏi tạp chất không bay hơi

+ tách sơ bộ hỗn hợp nhiều cấu tử

- chưng cất hỗn hợp hai cấu tử (dùng thiết bị hoạt động liên tục) là quátrình được thực hiện liên tục, nghịch dòng , nhiều đoạn

- phương pháp cấp nhiệt ở đáy tháp: cấp nhiệt trực tiếp bằng hoi nước ,thươ ng2 được áp dụng cho trường hợp chất được tách không tan trongnước

Vậy: đối với hệ Nước – Axit axetic, ta chọn phương pháp chưng cất liên tục

cấp nhiệt gián tiếp bằng nồi đun ở áp suất thường

2.Thiết bị chưng cất

Trong sản xuất thường dùng nhiều loại thiết bị khác nhau để tiến hành chưngcất Tuy nhiên yêu cầu cơ bản chung của các thiết bị vẫn giống nhau nghĩa làdiện tích bề mặt tiếp xúc pha phải lớn, điều này phụ thuộc vào mức độ phântán của một lưu chất này vào lưu chất kia Nếu pha khí phân tán vào pha lỏng

ta có các loại tháp mâm, nếu pha lỏng phân tán vào pha khí ta có tháp chêm,tháp phun,… Ở đây ta khảo sát 2 loại thường dùng là tháp mâm và tháp chêm

-Tháp mâm: thân tháp hình trụ, thẳng đứng phía trong có gắn các mâm cócấu tạo khác nhau, trên đó pha lỏng và pha hơi được cho tiếp xúc với nhau.Tùy theo cấu tạo của đĩa, ta có:

Tháp mâm chóp : trên mâm bố trí có chóp dạng tròn, xupap, chữ s…, có rãnhxung quanh để pha khí đi qua và ống chảy chuyền có hình tròn

-Tháp mâm xuyên lỗ: trên mâm có nhiều lỗ hay rãnh

-Tháp chêm (tháp đệm): tháp hình trụ, gồm nhiều bậc nối với nhau bằngmặt bích hay hàn Vật chêm được cho vào tháp theo một trong hai phươngpháp: xếp ngẫu nhiên hay xếp thứ tự

So sánh ưu nhược điểm của các loại tháp:

Tháp chêm Tháp mâm xuyên lỗ Tháp mâm

- Hiệu suất khá cao

- Làm việc được vớichất lỏng bẩn

- Có trở lựclớn

- Tiêu tốn nhiềuvật tư, kết cấuphức tạp

tăng năng suất thì hiệu ứngthành tăng → khó tăng năngsuất.

Axit axetic là một loại axit quan trọng trong các loại axit hữu cơ, nó rẻ nên được

sử dụng rộng rãi và là hóa chất cơ bản để điều chế nhiều hợp chất quan trọng Axitaxetic được ứng dụng rỗng trong các ngành:

 Làm dấm ăn (dấm ăn chứa 4,5% axit axetic)

 Làm đông đặc nhựa mủ cao su

 Làm chất dẻo tơ sợi xenluloza axetat – làm phim ảnh không nhạy lửa

 Làm chất nhựa kết dính polyvinyl axetat

 Làm các phẩm màu, dược phẩm, nước hoa tổng hợp

 Axetat nhôm dùng làm chất cắn màu (mordant trong nghề nhuộm)

 Phần lớn các ester axetat đều là các dung môi, thí dụ: izoamyl axetathòa tan được nhiều loại nhựa xenluloza

2.Nước

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

Nước là hợp chất chiếm phần lớn trên trái đất (3/4 diện tích trái đất là nướcbiển) và rất cần thiết cho sự sống.

Nước là dung môi phân cực mạnh, có khả năng hoà tan nhiều chất và làdung môi rất quan trọng trong kỹ thuật hóa học

3 Hỗn hợp Acid acetic – Nước

Ta có bảng thành phần lỏng (x) – hơi (y) và nhiệt độ sôi của hỗn hợp Acidacetic -

Nước ở 760 mmHg:

Hình12: Giản đồ x - y của hệ Axit axetic - Nước

Hình 2: Giản đồ T – x,y của hệ Axit axetic–Nước

III.CÔNG NGHỆ CHƯNG CẤT NƯỚC – ACID ACETIC

1.Sơ đồ quy trình công nghệ chưng cất hệ hai cấu tử nước – acid acetic

9 Thiết bị đun sôi đáy tháp.

2.thuyết minh quy trình công nghệ

Hỗn hợp Nước – Axit axetic có nồng độ nước 35% (theo phần khốilượng), nhiệt độ khoảng 270C tại bình chứa nguyên liệu (1) được bơm (2)bơm vào thiết bị gia nhiệt(3) Tại đây dòng nhập liệu được gia nhiệt đến nhiệt

độ sôi trong thiết bị truyền nhiệt ống chùm Sau đó hỗn hợp được đưa vàotháp chưng cất (5) ở đĩa nhập liệu và bắt đầu quá trình chưng cất Lưu lượngdòng nhập liệu được kiểm soát qua lưu lượng kế (4) Trên đĩa nhập liệu, chấtlỏng được trộn với phần lỏng từ đoạn luyện của tháp chảy xuống Trong tháp,hơi đi từ dưới lên gặp chất lỏng từ trên xuống Ở đây, có sự tiếp xúc và traođổi giữa hai pha với nhau Pha lỏng chuyển động trong phần chưng càngxuống dưới càng giảm nồng độ các cấu tử dễ bay hơi vì đã bị pha hơi tạo nên

từ nồi đun (9) lôi cuốn cấu tử dễ bay hơi Nhiệt độ càng lên trên càng thấp,nên khi hơi đi qua các đĩa từ dưới lên thì cấu tử có nhiệt độ sôi cao là axitaxetic sẽ ngưng tụ lại, cuối cùng trên đỉnh tháp ta thu được hỗn hợp có cấu tửnước chiếm nhiều nhất (có nồng độ 90% phần khối lượng) Hơi này đi vàothiết bị ngưng tụ (6) và được ngưng tụ hoàn toàn Một phần của chất lỏngngưng tụ đi qua thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh (7), được làm nguội bằngthiết bị trao đổi nhiệt ống lồng ống (7) rồi đưa qua bồn chứa sản phẩm đỉnh(8) Phần còn lại của chất lỏng ngưng tụ được hoàn lưu về tháp ở đĩa trêncùng với tỉ số hồi lưu thích hợp và được kiểm soát bằng lưu lượng kế (4).Cuối cùng ở đáy tháp ta thu được hỗn hợp lỏng hầu hết là cấu tử khó bay hơi

(axit acetic) Hỗn hợp ở đáy có nồng độ Axit acetic 96% phần khối lượng, cònlại là nước Dung dịch lỏng ở đáy đi ra khỏi tháp vào nồi đun (9) Trong nồiđun dung dịch lỏng một phần sẽ bốc hơi cung cấp lại cho tháp để tiếp tục làmviệc, phần còn lại ra khỏi nồi đun được cho qua thiết bị làm nguội sản phẩmđáy (11) rồi sau đó vào bồn chứa sản phẩm đáy Hệ thống làm việc liên tụccho ra sản phẩm đỉnh là nước, sản phẩm đáy là Axit acetic.

CHƯƠNG II: CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG

I.CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU

) / ( 60 :

2

3

mol g M

O H Nuoc

mol g M

COOH CH

axetic Axit

 Nhiệt độ sản phẩm đáy sau khi trao đổi nhiệt: tW = 111.87oC

 Trạng thái nhập liệu: lỏng, sôi

 Các ký hiệu:

• GF, F: suất lượng nhập liệu tính theo kg/h, kmol/h

• GD, D: suất lượng sản phẩm đỉnh tính theo kg/h, kmol/h

• GW, W: suất lượng sản phẩm đáy tính theo kg/h, kmol/h

• xi, xi : nồng độ phần mol, phần khối lượng của cấu tử i

II.XÁC ĐỊNH SUẤT LƯỢNG SẢN PHẨM ĐỈNH VÀ SẢN PHẨM ĐÁY THU ĐƯỢC

Ta có, phương trình cân bằng vật liệu:

=

− +

=

60

35 , 0 1 18

35 ,

0 18

35 , 0 1

A

F N

04 , 0 1 18

04 ,

0 18

04 , 0

+

=

− +

=

A

W N

W

N W

W

M

x M

x

M

x x

968 , 0 60

9 , 0 1 18

9 ,

0 18

9 , 0

− +

=

− +

=

A

D N

D

N D

D

M

x M

x

M

x x

Phân tử lượng trung bình của các dòng:

M tbF = xF MN + (1 – xF) MA = 0.642.18+(1-0.642)=33,036

MtbD = xD MN + (1 – xD) MA =0.968.18+(1-0.968).60=19,344

MtbW = xW MN + (1 – xW) MA =0,122.18 +(1-0,122).60=54,876

Suất lượng mol của dòng nhập liệu:

5 , 155 036 , 33

98 , 5136

122 , 0 968 ,

Năng suất sản phẩm đáy: GD =1849,3(kg/h)

Năng suất sản phẩm đáy :GW =3292,6 (kg/h)

Suất lượng mol nhập liệu :F=155,5(kmol/h)

Suất lượng mol sản phẩm đỉnh:D=95,6 (kmol/h)

Suất lượng mol sản phẩm đáy : W=60 (kmol/h)

III.XÁC ĐỊNH CHỈ SỐ HỒI LƯU LÀM VIỆC

1.tỉ số hồi lưu tối thiểu

tỉ số hồi lưu tối thiểu là chế độ làm việc mà tại đó ứng với số mâm lýthuyết là vô cực.Do đó,chi phí cố định là vô cực nhưng chi phí điềuhành (nhiên liệu,nước,bơm,…) là tối thiểu

Do nhập liệu ở trạng thái bão hòa, nên Rmin được xác định như sau:

F x F y

F y D

x R

−

−

* min

Trong đó:

xD :phần mol cấu tử dễ bay hơi ở sản phẩm đỉnh

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

Ri=b.Rmin , trong đó:hệ số dư b=1,3÷2,5

Với các giá trị Ri > Rmin ta tìm được các giá trị tung độ Bi tương ứng:

Bi =

) / ( 496 , 1 122 , 0 642 , 0

122 , 0 9 , 0

h kg x

x

x x f

W F

Từ sơ đồ ta chọn chỉ số hồi lưu thích hợp nhất là:Rth =3,029

Vậy: phương trình làm việc đoạn cất: y=0,752x + 0,240

Phương trình làm việc đoạn chưng: y=1,155x – 0,019

IV.XÁC ĐỊNH SỐ MÂN CỦA THÁP

ƞTB:hiệu suất trung bình của đĩa,là một hàm số của độ bay hơi tương đối và

lg(0,4)=- µW=0,38(cp)

αW µW=1,799 0,38=0,68

tra hình IX trang 171,[2]

V.CÂN BẰNG NHIỆT CHO TOÀN THÁP

Chọn hơi đốt là hơi nước ở 2,5at

 Trước khi vào nồi đun (lỏng): tS1 = 111,87 (oC)

 Sau khi được đun sôi (hơi): tS2 = 112 (oC)

Cân bằng nhiệt cho toàn tháp:

]tFS

• hWS = cW.tWS = [ W N W A

c ) x 1 ( c

]tWS

• hDS = cD.tDS = [ D N D A

c ) x 1 ( c

]tDS

• rD = D N D A

r x 1 ( r

Nhiệt dung riêng của nước ở 101,55oC = 4,2201 (kJ/kg.K)

Nhiệt dung riêng của nước ở 101,02oC = 4,2220 (kJ/kg.K)

Nhiệt dung riêng của nước ở 111,87oC = 4,2365 (kJ/kg.K)

Tra bảng 1.154, trang 172, [1]

Nhiệt dung riêng của axit axetic ở 101,55oC = 2,4300 (kJ/kg.K)

Nhiệt dung riêng của axit axetic ở 101,02oC = 2,4384 (kJ/kg.K)

Nhiệt dung riêng của axit axetic ở 111,87oC = 2,4935 (kJ/kg.K)

Nhiệt hóa hơi của nước ở 101,02oC = rN = 2257,65 (kJ/kg)

Nhiệt lượng cần cung cấp:

Qđ = 0,95

) (

) (

)

1

(R+ G D r D +Gw h ws −h FS +G D h DS −h FS

= 16350637,55(kJ/h)

CHƯƠNG III : TÍNH THIẾT BỊ CHÍNH

I CHIỀU CAO THÁP

H = NTT * ( Hđ + δ ) + ( 0.8 ÷ 1.0 ) ( m )

Với NTT : số đĩa thực tế = 44

δ : chiều dày của mâm, chọn δ = 4 ( mm ) = 0.004 ( m )

Hđ : khoảng cách giữa các mâm ( m )

g

) ω ( 0188 , 0 ω 3600.

π

4V D

:tốc độ hơi trung bình đi trong tháp (kg/m2s)

gtb : lượng hơi trung bình đi trong tháp (Kg/h)

Lượng hơi trung bình đi trong đoạn chưng và đoạn cất khác nhau.Do đó,đường kính đoạn chưng và đoạn cất cũng khác nhau

1.đường kính đoạn cất

a khối lượng riêng trung bình của pha hơi trong phần cất

2

642 , 0 968 , 0 2

x

= 0,805 (mol nước/ mol hỗn hợp)

⇒ Khối lượng riêng của axit axetic ở 101,02oC: ρA = 958 (kg/m3)

Áp dụng trong công thức (1.2), trang 5, [1]:

958

625 , 0 1 178 , 958

625 , 0 1

A

C N

C

LL

x x

ρ ρ

ρ

⇒ρLL = 958 (kg/m3)b.khối lượng trung bình của pha hơi trong phần cất

Nồng độ trung bình của pha hơi trong phần luyện:

yL = 0,76xL + 0,23 = 0,76 0,805 + 0,23 = 0,842

⇒ Nhiệt độ trung bình của pha hơi trong phần luyện: TH = 101,08 (oC)

Khối lượng riêng trung bình của pha hơi trong phần luyện:

958.05,

8 ,

gD: lượng hơi ra khỏi đĩa trên cùng của tháp (Kg/h)

g1 : lượng hơi đi vào đĩa dưới cùng của đoạn cất (Kg/h)

D x G y g

D G g

.

.

1 1

1 1 1 1

1 1

(I)Với : G1 : lượng lỏng ở đĩa thứ nhất của đoạn cất

r1 : ẩn nhiệt hoá hơi của hỗn hợp hơi đi vào đĩa thứ nhất củađoạn cất

rd : ẩn nhiệt hoá hơi của hỗn hợp hơi đi ra ở đỉnh tháp

Ta có:

* Tính r1 :

tF = 101,55oC , Tra bảng 1.251, trang 314, [1] và trang256,[1] ta có:

Ẩn nhiệt hoá hơi của nước : rFN = 40617,05 (KJ/kg)

Ẩn nhiệt hoá hơi của axit : rFA = 24855,65 (KJ/kmol)

Suy ra : r1 = rFN.y1 + (1-y1).rFA = 24855,65 + 15716,4 y1 (KJ/mol)

* Tính rd :

tD = 101.02oC , Tra bảng 1.251, trang 314 [1]và trang 256,[1] ta có:

Ẩn nhiệt hoá hơi của nước : rDnước = 40698,62(KJ/kmol)

Ẩn nhiệt hoá hơi của axit : rDacid=24898,54(KJ/kmol)

2.Đường kính đoạn chưng:

2.1 khối lượng riêng trung bình của pha lỏng trong phần chưng

- Nồng độ mol trung bình của pha lỏng trong phần chưng:

Xc== 0,382 (molacid/mol hỗn hợp)

- Nhiệt độ trung bình của pha lỏng trong phần chưng: TLC= 106,1 (o C )

- Nồng độ phần khối lượng trung bình của pha lỏng trong phần chưng:

= + =

Tra bảng (I.249), trang 311, [1]

Khối lượng riêng của nước ở 106,1 (oC ): N=955,3 (kg/m3)

Tra bảng (I 2), trang 9,[1]

Khối lượng riêng của acid ở 106,1(oC): =942 (kg/m3 )

Áp dụng trong công thức (1.2), trang 5, [1]:

942

195 , 0 1 3 , 955

195 , 0 1

A

C N

C

LC

x x

ρ ρ

ρ

=1,06.10-3

LC =944,56(kg/m3)

2.2 khối lượng riêng trung bình của pha hơi trong phần chưng

Tốc độ giới hạn của hơi đi trong tháp với mâm chóp có ống chảy chuyền :

Nhiệt độ chung bình của đoạn chưng:

t΄tb= = (OC)Vậy ta có:

= =

=1,285 (kg/m3 ) :

Nồng độ phần mol trung bình:

xxtb= = =0,545

⇒xx΄tb == = 0,26

= 106,7(oC), tra bảng trang 9,[1]

Khối lượng riêng của nước ở 106.7(oC) = 946,41(kg/m3 )

Khối lượng riêng của acid ở 106.7(oC) = 930,15(kg/m3 )

⇒ = + =1,07.103

= 934,58 (kg/m3 )

Suy ra :

) / ( 35 , 1 285 , 1

58 , 934 05

2.3 Lượng hơi trung bình đi trong tháp.

2

1 , ,

g tb = n +

(Kg/h)g’n : lượng hơi ra khỏi đoạn chưng (Kg/h)

g’1 : lượng hơi đi vào đoạn chưng (Kg/h)

1

1

' 1 1 ' 1 ' 1 '

' ' ' '

.

'

r g r g r g

x W y g x G

W g G

n n

W W

(II)Với :

G’

1 : lượng lỏng ở đĩa thứ nhất của đoạn chưng

r’1 : ẩn nhiệt hoá hơi của hỗn hợp hơi đi vào đĩa thứ nhất của đoạnchưng

* Tính r’1 : xW =0,122 tra đồ thị cân bằng của hệ ta có : yW =0,2

Suy ra :M2tb =51,6(Kg/kmol)t’1 = tW = 111,87oC Tra bảng 1.251, trang 314[1] và trang 256,[1]

Ẩn nhiệt hoá hơi của nước : r’N1 = 40131,23(KJ/kmol)

Ẩn nhiệt hoá hơi của axit : r’a1 = 24549,16 (KJ/kmol)

* Suy ra : r’1 = r’n1.yW + (1-yW).r’a1

) / ( 46 , 13039 1

'

) / ( 9 , 9746 1

'

y

h kg G

h kg g

Vậy : = = =8549,54 (kg/h)

Đường kính đoạn chưng :

DCH = 0,0188 = 1,48 (m)

Kết luận : Đường kính của đoạn chưng và cất có chênh lệch, để thuận tiện

trong thiết kế ta chọn đường kính tháp là : D = 1,5 (m)

h

d D

= 0.1 *

2

2

075 0

5 , 1

= 40 ( chóp )Chọn số chóp phân bố trên đĩa : n = 40 chóp

( D : đường kính trong của tháp )

- Chiều cao chóp phía trên ống dẫn hơi :

, 0

ωy = ( 4Vy )/ ( 3600π d2

h.n ) = (4.7471,2)/(3600π.0,0752.40) = 11,7(m/s)

- Tiết diện ống hơi:

Srj = S1= π*

2 ,

- Tổng diện tích các khe chóp :

S3 = i.a.b = 77*0.002*0.031 =4,774.10-3 (m2)

- Tiết diện lỗ mở trên ống hơi :

S4 = π dh.h2 = 3.14 * 0,075*0,01875 = 4,41.10-3( m2 )

- Lỗ tháo lỏng :

Tiết diện cắt ngang của tháp F = 1,766(m2 )

Cứ 1 m2 chọn 4 cm2 lỗ tháo lỏng Do đó tổng diện tích lỗ tháo lỏng trênmột mâm là:

2 Tính cho ống chảy chuyền:

- Lượng lỏng trung bình đi trong tháp :

GL= (G’

1 MtbG’ + G1 MtbG)/2 = ( 96,676.21,363 + 67,934.21,0643)/2 =1748,13 (kg/h)

- Khối lượng riêng trung bình của lỏng đi trong tháp : =(ρLL + ρLC )/2 = 946,29 (kg/m3)

- Khoảng cách từ mâm đến ống chảy chuyền :

h3 =0,25dc=0,25.0,15=0,0375(m)

- Bề dày của ống chảy chuyền :δc = 0,002 (m)

- Khoảng cách từ tâm ống chảy chuyền đến tâm chóp gần nhất :

QL = VL = GL /ρLtb = 9251/946,29 = 9,7 (m3/h)

- Chiều cao lớp chất lỏng trên mâm :

hm = h1 + ( S + hsr + b ) = 30 + 12.5 + 5 + 20

3.tính tổn thất áp suất qua toàn tháp

3.1Gradient chiều cao mực chất lỏng trên mâm ∆ :

∆ = Cg * ∆' *nh

- Diện tích của ống chảy chuyền Sd = 10%.F =0,1 1,766 = 0,1766(m2)

- Khoảng cách giữa hai gờ chảy tràn L = 1117(mm)

- Diện tích giữa hai gờ chảy tràn :

Với v=

) / ( 166 , 1 3,14.1,5

06 , 2 4 D

= 62,5 – 20 – 0,5.5,865 = 40 (mm)Chọn hw = 40 (mm)

- Kiểm tra sự ổn định của mâm :

Saj/Srj =1 , nên theo hình 5.16 trang 83 Tập 3 được E= 0.65

Sr = n.Srj = 40.4,41.10-3 = 0,1764 (m2)

Nên hfv = 274.0,65

0,5(hfv + hs ) = 0,5.(26,59+ 37,6 ) = 32,095 >∆ ( = 5,865 )

Vậy mâm ổn định

2 Độ giảm áp của pha khí qua một mâm ht :

- Chiều cao thủy tĩnh lớp chất lỏng trên lỗ chóp đến gờ chảy tràn hss :

hss = hw - (hsc + hsr + Hs )

= 12,5 (mm)

- Độ giảm áp của pha khí qua một mâm :

ht = hfv + hs + hss + how + 0,5∆= 22,8 + 29 + 12,5 + 11,6 + 0,5.7,1 = 79(mm)

- Chiều cao lớp chất lỏng không bọt trên ống chảy chuyền :

hd = hw + how + ∆ + h'

d +ht

Tổn thất thủy lực do dòng lỏng chảy từ ống chảy chuyền vào mâm h'

d đượcxác định theo biểu thức sau :

h'd = 0.128

2

100 *

L d

Q S