Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất. Tập 1 - Cơ sở lý thuyết, phương pháp tính toán, tra cứu số liệu và thiết bị

Từ điểm ứng với trạng thái của không khí ẩm trên thang À xác định theo nhiệt độ và độ ẩm tương đối đã cho kẻ một đường thẳng nối với giá trị của áp suất trên thang C.. Đường này cắt than

Sổ tay QUA TRINH VA THIET BI CONG NGHE HOA CHAT

Cơ sở lý thuyết, phương pháp tỉnh toán,

tra cứu số liệu và thiết bị

HÀ NỘI

LOI NOI ĐẦU Cuốn "Sé tay qué trink va thiét bị công nghệ hóa chất" bao gồm hai tập Tập 1 có các phần sau:

- Những tính chất hóa lý cơ bản của một số chất

- Thủy động lực học uà các quá trình thủy cơ

Tập 2 có các phần sau:

- Các quó trình nhiệt

- Các quó trình chuyển khối

- Vật liệu chế tạo thiết bị va tính toán cơ khí,

Cuốn sách nay được xuất bản lần dầu uào năm 1978, tái bản lần thú nhất vic nam 1992

Thời gian qua sách đã đáp úng dược một phần như cầu của bạn dọc trong công uiệc thiết kế uờ học tập Tù đó đến nay chúng tôi dã nhận được nhiếu ý biến của bạn dọc góp ý uề nội dụng cần sửa chữa uà bổ sung để cuốn sách phục oụ được tốt hơn Chúng tôi xin chân thành cảm on ban doc vé những ý kiến đóng góp dó Nay do sự phái triển của công nghiệp hóa chất, thực phẩm ngày càng mạnh, dạặc biệt là trong uiệc nâng cao chất lượng sản phẩm uà hiệu quả kinh tế, nhụ cầu sách tham khảo 0ê thiết kế chế tạo ngày cùng tăng, chúng tôi tái bản lần thú hơi cuốn "Sổ tay quá trình uà thiết bị công nghệ hóa chốt", Trong lân xuất bản này, ngoài uiệc sử chữa những sai sót

do ấn loói, chúng tôi có sửa dồi uờ bổ sung một số nội dung trong các chương Cuốn sách này chắc chắn không khôi có thiếu sót uù chưa thỏa mãn mong muốn của bạn dọc Chúng tôi chân thành cảm ơn sự phê bình góp ý của bạn đọc để lần tái bẩn sau được tốt hon Ý hiến xin gửi uề Nhà xuất bản Khoa học

uù Kỹ thuật, số 70 Trần Hung Đạo, Hò Nội hoặc Bộ môn Quá trình uù Thiết

bị Công nghệ Hóa chất uờ Thực phẩm, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội

Các tác giả

Tham gia biên soạn :

PHAN THU NHẤT Chương I NHỮNG TÍNH CHẤT LÝ HÓA CƠ BAN CUA MOT SO CHAT

§ 1 Khối lượng riêng và thể tích riêng

1 Khối lượng riêng của một vật là khối lượng của một đơn vị thể tích vật đó:

trong đơ m - khối lượng của vật, kg; V - thể tích của vật, mổ

Khối lượng riêng của một vật được đo bằng các hệ đơn vị như sau:

hệ MES: [ø]yy = (kgLs2/mf

hé CGS: [legs = g/cm”

Tương quan giữa các hệ đơn vị để tính khối lượng riêng:

10cg/m3) = 0,102(kgLs”)/mf = 1073g/cm',

trong dé chit kgl chi đơn vị kilôgam lực

2 Khéi lugng riéng cia hỗn hợp lỏng:

1 # x

độ phần khối lượng của các cấu tử trong hỗn hợp

3 Khối lượng riêng của một chất khí bất kỳ:

trong dé M - khối lượng moi của khí, kg/kmol; 7 - nhiệt độ tuyệt đối của khi, °K;

Po = M/22,4 - khối lượng riêng của khí ở điều kiện tiêu chudn (0°C va 760 mmHg),

kg/m3; p, p, - áp suất của khí ở điều kiện làm việc và điều kiện tiêu chuẩn, đo bằng

lượng riêng của các cấu tử, kg/m;

5 Thể tích riêng của một chất là thể tích của một đơn vị khối lượng:

6 Khối lượng riêng tương đối là tỉ số giữa khối lượng riêng của một chất nào đó và khối lượng riêng của chất lấy làm tiêu chuẩn (thường chọn nước) Đây là một đại lượng không thứ nguyên:

Trong các bảng dưới đây nồng độ của dung dịch được biểu diễn bằng một trong những hệ đơn vị sau đây: phần trăm khối lượng x-%; g/l; g/100g

Khối lượng riêng của dung dịch được biểu diễn bởi những hệ đơn vị sau: kg/m3, đ' - gỉ; ở - g/cm3,

Cách dàng Vạch một đường thẳng

đi qua điểm có tọa độ X và Y của chất

tri can tim

19 -50

*-100 Hình 1.1 Toán đồ đề xác định khối lượng riêng của một số chất lỏng trên đường bão hòa [49.14]

Axit axetic 406 935 Metl ciorua 323 629 Axit butirie 313 T87 Metyl fomiat 464 746 Benzen 327 63,0 Mety! propionat 365 683 Cacbon dioxit 78,6 454 | Metyt sunfua 319 574 Clobenzen 417 1050 Nonađccin 49 47

Decan 160 38,2 Nonan 162 305 Diety! amin 78 335 Octadecan 162 465

Etilen 7 35 Propyl axctat 33 655

Etyl clorua 427 624 Propyl fomiat 338 667

Fenol 35,7 1035 Rugu propilic 238 508

Hexan BS 27 Xiclohexan 196 44

Bang 1.1 Khối lượng riêng của

một số vật liệu rắn [28.550]

Ten ht in wore ome | rene ben | tn

Béténg xi - 1500 Muối mỏ 2350 1020

Caosu 930 - Photphorit - 1600 Caosu đã lưu hóa 1500 - Quang pirit 3000 3300 Chat déo vinyl 1380 “Thạch anh 2650 500 Chất dẻo xốp - 30 Thạch cao tinh thé 2240 lãng

Da khô 860 - “Than củi 1450 200

BA vôi 2650 Ig00 Tro 2200 680 Đất khô I800 15300 Vôi vữa 1600 * Đất sét khô 1380 Xi măng 2350 -

dinat 1900 - cacbonat) 1450 800 magiézit 2900 - Chì 11400 - Samôt 900 - Đồng dát 8800 -

Bang L2 Khối lượng riêng của một số chất lỏng và dung địch (với nước)

thay đồi theo nhiệt độ [32.804]

-20°%C 09C 20°C 40°C 60°C 80°C 1009C | 120°C Amoniac lỏng 665 639 610 580 545 510 462 390 Amoniac nước 25% - O18 907 897 887 876 866 856 Aniin - 1039 1022 1004 987 969 952 933 Axeton 835 8B 791 768 746 719 693 665 Axil axctic 100% - 1072 1948 1027 1004 981 958 922 50% - 1074 1058 42 1026 loo 994 978 Axit clohidric 30% 1173 161 149 138 1126 1S 1103 1090 Axit nitric 100% 82 1547 151 M7§ 43 M08 873 36

" 50% - 134 BIO 1287 263 238 22 1186 Axit fomic ˆ 244 220 195 11 117 M21 1096 Axit sunfuric 98% - 1857 1837 1817 1798 1779 T761 1742

‘ 92% 1866 1845 1824 1803 1783 1765 144 123 75% 1709 1689 1669 1650 1632 l614 B97 1880

‘ 60% 1532 BB 1498 M82 M66 4s0 1434 Mis Benzen - 900 879 858 836 81S 793 769 Cacbon disunfua CS2 23 1293 263 1233 200 165 125 1082, Cachon tetraclorua 1670 1633 694 Bã6 117 471 1434 90 Canxi clorua 25% 1248 1239 230 220 210 1200 190 1180 Clobenzen 150 128 1107 1085 1065 1041 1021 995 Clorofom 1563 1526 189 450 Mt 880 B26 1280 Dicloetan B10 1282 1254 224 1194 1163 183 102 Ete etylic 758 736 714 689 666 640 611 576 Etyl axetat 947 924 90L 876 851 825 797 768 Glxerin 50% - 136 126 116 1106 1006 966 986 Fenol - - 1075 1058 1040 1022 1003 987 Hexan 693 OTT 660 641 622 602 381 559 Lưu huỳnh đioxit lỏng SO; 1484 1434 1383 27 264 1193 Wt w10 Natri clorua 20% - 1157 1148 1389 130 1120 Ilo 1100 Nitrobenzen ˆ 1223 1203 1183 1163 143 123 1103 Nước + 1000 998 992 983 972 958 943 Oleum : 1922 1896 1870 144 1818 1792 1766 Octan 734 718 702 686 669 653 635 &ữ

“Tiếp bảng L4

Bang L5 Khối lượng riêng và thề tích riêng của nước ở nhiệt độ từ -10 đến 250°C [30.32]

Nhiệt độ Khối The uch Nhật độ Khối Tre teh Nhiệt độ Khối Tat teh

“yn [tượng riêng| riêng v.10 a, lượng riêng | riêng v.10° 3 lượng riêng | riêng 10°

Tiếp bảng 15

Nhật độ Khối THe teh NHệt độ Khối Thề te Nhiệt độ Khối The teh

-10 86198 73,4225 21 5434 73,8367 160 82090 75,7064 -9 B6173 4358 22 B540,9 8501 170 B1853 8422 -8 B6148 4492 23 135385 8635 180 13.1617 9784 -7 86124 4626 24 135360 8768 190 BB8I 76,1149

=6 12609, 4759 25 335336 73,8902 200 8145 2516 -5 186074 73,4893 26 135341 9036 210 10910 3886 -4 6050 3026 27 15287 9170 220 13067,7 5260 -3 6025 3160 28 B5262 9304 230 0444 6637 -2 6000 5293 29 2335238 9437 240 0206 768017 -1 B5976 5427 30 135213 73,9572 250 129972 9402

g 13595, 73,5560 3h 5189 9705 200 9738 770900

1 15926 3694 32 B5l64 9839 270 129504 2182

12

Tiếp bảng L6

Bảng J.7 Khối lượng riêng của một số chất khí ở điền kiện tiêu chuần OC, 1 at

kg/kmol | ø.102, kg kgkmoL | 1.103, ke/l

Anhidri sunfurơ | SO; 6406 29268 || Hidro florua HF 2001 (09218 Axetilen CH; 2602 11708 Hidro selenua H;5ẽ 8122 3,6134 Brom Bry 15983 | 7,388 | Hidro telurua | H,Te 12952 | 58034

Cacbon oxisunfua | COS 60,06 27201 | Meian CH, 16,03 07167 Cacbon oxit co 28,00 12501 || Metyl clorua CHạ | 5048 23044

Dihidro sunfua ILS 34/08 15392 |] Nitrozil clorua | NOCI 65,47 20864 18

Tiếp bang 1.7

hối lượng riêng của không khí [3.89]

a) thối lượng riêng của không khí khô tính theo công thức sau đây:

1,293p

p=, BA,

(1 + 0,003672) 760 trong đó p - áp suất tinh bang mmHg; t - nhiệt độ không khí tính bang °C,

Dưới đây là các trị số của ø trong khoảng 0 ~ 359C,

Bảng 1.8 Khối lượng riêng của không khí khô ở Ø8 — 35°C (g/)

b) Khối lượng riêng của không khí ẩm có thể tính theo công thức sau:

trong đó 3,48 - trị số của 0,3783 E tra ở

phòng, với độ ẩm tương đối 50%, (trị số trung

bang mmHg tra 6 bang 1.10 trén đây

Cúch dùng Từ điểm ứng với trạng thái của không khí ẩm trên thang À (xác định theo nhiệt độ và độ ẩm tương đối đã cho) kẻ một đường thẳng nối với giá trị của áp suất trên thang C Đường này cắt thang B ứng với giá trị tương ứng của độ ẩm tương đối tại một điểm - đơ là giá trị của khối lượng riêng cần tìm (h 1.2)

Toán đồ xây dựng từ các số liệu thực nghiệm

những điểm tương ứng

với giá trị đã cho của

nhiệt độ và áp suất của oxi lỏng kế một đường thẳng Giao điểm của đường thẳng này với thang chia khối lượng riêng sẽ cho giá trị cần tìm (h L3)

điểm ứng với giá trị cho

trước của nhiệt độ và áp

suất của khí HCI vạch một

đường thẳng Giao điểm

của đường thẳng này và

thang chia khối lượng riêng

Bảng LÍ1 Khối lượng riêng của dung dịch axit clohiđric — nước ở 20°C [3.107]

Khối lượng Nồng đô của dung dịch HCI Khối lượng Nồng độ của dung dịch HCI

Bang 1.12 Khéi lượng riêng của dụng địch axit clohidric — nước [30.35]

Khối lượng riêng tương đối dĩ tại các nhiệt độ khác nhau

17

Khối lượng | Khối lượng | Hàm lượng HCI| Cách dùng Qua hai điểm

120

đó, kẻ một đường thẳng và kéo đài cho đến khi cất thang chia khối lượng riêng ở nhiệt

độ 15°C Các đặc trưng kỹ thuật khác của dung dịch ở 15°C x4e định bằng cách kế dường nằm ngang từ giao điểm nhận được đến các thang tương ứng Toán đồ xây dựng từ các số liệu thực

Khối lượng | Khối lượng L_ Hàm lượng

lượng riêng của dung dịch

axit nitric ở nhiệt độ đó, kẻ

một đường thẳng và kéo dài

cho đến khi cắt thang khối

lượng riêng ở 159C -đó chính

là giá trị phải tÌm Các đặc

trưng kỹ thuật khác của

dung dịch ở 159C xác định

theo các giao điểm của đường

nằm ngang với các thang

khối lượng riêng và thành phần

ca dung dich axit nitric ~ nước

18

Bảng L13 Khối lượng riêng của dung địch axit flosilic (IL,SiF,,) —nước [30.40|

i

Bang 1.14 Khối lượng riêng của dung dịch axit nitric —narée & 20°C [3.10]

Tiếp bảng 1.14

20

|+——Hàm lượng HNO,trong nước,

Cách dàng Qua hai điểm ứng

với giá trị của nhiệt độ và khối

lượng riêng dung dịch ở nhiệt độ

đó, kẻ một đường thẳng và kéo

đài đến khi cát thang chia khối

lượng riêng ở 159C, ta được kết

quả cần xác định Các thông số

khác của dung dịch ở 15°C xác

định bằng cách kẻ đường nằm

ngang từ giao điểm trên đến các

thang tương ứng Ngược lại, nếu

Vạch đường nằm ngang đi qua

giá trị nồng độ dung dịch đến khi

cát thang chia khối lượng riêng ở

159C, rồi kẻ đường thẳng nối với

giá trị nhiệt độ đã cho, đường

này cất thang chia khối lượng

riêng dung dịch ở £°C, đó là giá

trị phải tìm (hình L8)

những điểm trên trục tung và trục hoành ứng với các giá trị đã cho của nhiệt độ và hàm lượng các chất trong dung dịch kế hai đường thẳng góc với các trục Đường cong đi qua giao

thẳng góc đó sẽ cho giá trị cần tìm (hỉnh 1.7)

của hai

Hình 17 Toán đồ đề xác định khối lượng riêng của dung dịch axit nitric -

% khéble Hem luong N, ont lượng trong HNO, , $6kh61 trong xit hitric 100%: £ - » ait hitek 24

lượng nhiệt đi fa - mÍ

Bảng 1.18 Khối lượng riêng của dụng dịch axit sunfurie — nước ở 20°C [3.106]

Tiếp bảng LI8

Khối lượng trong đụng ph | NHệt độ

Hình 1.9 Toán đồ đề xác định khối lượng riêng, thành phần ở 15C và nhiệt độ sôi

của dung dịch axit sunfuric — nước [49.20]

31

Cích dùng Qua hai điểm ứng với nhiệt độ và khối lượng riêng của dung dịch axit sunfurie ở nhiệt độ đó, kẻ một đường thẳng và kéo đài cho đến khi cát thang chia khối lượng riêng ở 1ð9 - đơ chính là giá trị phải tìm Các đặc trưng khác của dung dịch ở 15°C xac định bằng cách kẻ một đường nằm ngang từ giao điểm nhận được đến các thang tuong ting (h.1.9)

Toán đồ được xây dựng từ các số liệu thực nghiệm

Bảng L19, Khối lượng riêng của oleum (axit sunfuric bốc hơi) & 20°C [3.107]

“Tiếp bảng 120

đường thẳng và kéo dài đến

giá trị phải tìm Các đặc trưng

kỹ thuật khác của dung dịch xác định bằng cách kẻ đường nằm ngang từ giao điểm nhận được đến các thang tương ứng

Bảng 1.23 Khối lượng riêng của đụng dịch natri hidroxit = nước ở các nhiệt độ khác nhau (30.43|

Khối lượng riêng tương đối dl tai cde nhiệt độ khác nhau

Hình E11 Toán đồ đề định khối lượng riêng và thành phần dung địch amonlac ~ nước (49.25)

ác

35

Bảng 1.24 Khối lượng riêng của dung địch amoniac NII; — nước [30.34]

20 - 9353 | 09335 | 09316 | 09296 09275 | 09229 - 70 9755

24 ~ 09249 | 09226 | 09202 | 09179 09155 | 09101 - s0 8711

28 - 69150 | 09122 | 09094 | 09067 09040 | 08980 ¬ 90 0665

30 > 09101 | 09070 | 09040 | 09012 08983 | 08920 - 100 0,618 Bảng 125 Khối lượng riêng của dung địch amoni axetat €CH;COONH, — nước [30.34]

Bang L27 Khối lượng riêng của dụng dịch amoni clorua NHCI — nước {30.34}

% Khối lượng riêng tương đối đ tại các nhiệt độ khác nhau

Bảng 1.28 Khối lượng riêng của dung dịch amoni cromat (NH4),CrO, ~ nước [30.34]

3,80 20 1020 19,75 l7 11169

1052 B 10627 ¡| 2804 196 11707

Bang Ï.29 Khối lượng riêng của dung dịch amoni nítrat NH,NO, — nước 30.34]

Bảng 1.30 Khối lượng riêng của dung dịch amoni sunfat (NH,);SO, — nước (30.34

Khối lượng riêng tương đối đ‡ tại các nhiệt độ khác nhau

Bảng 31 Khối lượng riêng của dụng dịch bari clorua BaCL, — nước [30.35]

Khối lượng riêng tương đối đi tại các nhiệt độ khác nhau

Bang 1.32 Khối lượng riêng của dung dịch canxi clorua CaCl; ~ nước [3037|

38

Bang 1.33 Khối lượng riêng của đung địch canxi hiđroxit Ca(OH); ~ nước [30.37]

005 099979 099773 0,10 100044 (099838

86 100110 099904

Bảng 1.34 Khối lượng riêng của dụng dịch canxi nirat (Ca(NÓ¿) — nước [30.37]

Chit thích: 1) tctrahidrat quá lạnh (nhiệt độ nóng chảy 4 14C)

Bang 1.35 Khối lượng riêng của dung dịch vôi clorua(Ù — nước [30.36]

Chi thich: 1) thành phần CaOCl, 89,15% ; CaCl, 731% ; Ca(CIOs)) 0.26% ; Ca(OM), 292%

Bang 1.36, Khối lượng riêng của dung dich đồng (11) nitrat Cu(NOa); — nước [30.43]

Bang 1.38 Khối lượng riêng của dung dịch hiđro bromua HBr - nước [30.35]