Thiết kế hệ thống chưng luyện liên tục loại tháp chóp để phân tách hỗn hợp hai cấu tử rượu izo propylic nước

Thiết kế hệ thống chưng luyện liên tục loại tháp chóp để phân tách hỗn hợp hai cấu tử rượu izo propylic nước

ĐỒ ÁN MÔN QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ

Giáo viên hướng dẫn :NGUYỄN THẾ HỮU

+Năng suất thiết bị tính theo hỗn hợp đầu : F = 6,0 (tấn/giờ)

+Nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong :

-Hỗn hợp đầu : aF = 25 ％ khối lượng

-Hỗn hợp đầu : ap = 83 khối lượng

-Hỗn hợp đầu : aw = 0,5 ％ khối lượng

+Tháp làm việc ở áp suất thường

+Hỗn hợp đầu được gia nhiệt đến nhiệt độ sôi

MỤC LỤC

PHẦN I GIỚI THIỆU CHUNG

I GIỚI THIỆU VỀ HỖN HỢP CHƯNG………7

II SƠ ĐỒ CHƯNG 1 Sơ đồ thiết bị 7

2 Thuyết minh dây chuyền .8

3 Các ký hiệu .8

PHẦN II TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH. I TÍNH CÂN BẰNG VẬT LIỆU TOÀN THIẾT BỊ……… 9

1 Tính toán cân bằng vật liệu……… 9

2 Xác định số bậc thay đổi nồng độ (số đĩa lý thuyết)………11

3 Phương trình đường nồng độ làm việc đoạn luyện……… 23

4 Phương trình đường nồng độ làm việc đoạn chưng……….23

5 Số đĩa lý thuyết……….23

II TÍNH ĐƯỜNG KÍNH THÁP……… 24

1 Tính lưu lượng các dòng pha đi trong tháp……… 24

2 Vận tốc hơi đi trong tháp……… 30

2.1 Tính khối lượng riêng trung bình của pha lỏng xtb………31

2.2 Tính khối lượng trung bình của pha hơi ……… 33

2.3 Sức căng bề mặt ……… 34

2.4 Khoảng cách giữa các đĩa (h)……….35

3 Đường kính đoạn luyện………

4 Đường kính đoạn chưng………

III TÍNH CHIỀU CAO THÁP………

1. Hệ số khuếch tán ………

1.1 Hệ số khuếch tán trong pha lỏng………

1.2 Hệ số khuếch tán trong pha hơi………

1.3 Độ nhớt của hỗn hợp hơi………

1.4 Chuẩn số Reynolt đối với pha hơi………

1.5 Chuẩn số Prand đối với pha lỏng………

1.6 Hệ số cấp khối trong pha hơi………

1.7 Hệ số chuyển khối………

2 Số đơn vị chuyển khối đối với mỗi đĩa trong pha hơi………

3 Đường cong động học………

4 Hiệu suất tháp – Chiều cao tháp………

IV.TÍNH TRỞ LỰC CỦA THÁP………

1. Trở lực của đĩa khô………

2. Trở lực của sức căng bề mặt………

3. Trở lực của chất lỏng trên đĩa (trở lực thủy lực)………

V TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG………

1 Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu………

GVHD: Nguyễn Thế Hữu - 2 -

2 Cân bằng nhiệt lượng của tháp chưng luyện………

3 Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị ngưng tụ………

4 Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị làm lạnh………

PHẦN III TÍNH THIẾT BỊ PHỤ I.THIẾT BỊ GIA NHIỆT HỖN HỢP ĐẦU………

2 Lượng nhiệt trao đổi………

3 Diện tích trao đổi………

II TÍNH BƠM VÀ THÙNG CAO VỊ………

1. Các trở lực của quá trình cấp liệu………

Xác định trở lực đường ống từ thùng chứa đến thùng cao vị………

2. Trở lực trong ống dẫn từ thùng cao vị đến thiết bị gia nhiệt………

2.1 Trở lực ma sát………

2.2 Trở lực cục bộ………

3 Trở lực trong ống dẫn từ thiết bị gia nhiệt đến tháp………

3.1 Trở lực ma sát………

3.2 Trở lực cục bộ………

4 Trở lực trong thiết bị gia nhiệt………

II TÍNH CHIỀU CAO CỦA THÙNG CAO VỊ SO VỚI ĐĨA TIẾP LIỆU III CHIỀU CAO CẦN BƠM H0. IV ÁP SUẤT TOÀN PHẦN CỦA BƠM III TÍNH TOÁN CƠ KHÍ VÀ LỰA CHỌN III.1 Tính toán thân tháp………

III.2 Tính chóp và kích thước cơ bản của chóp………

2.1 Chiều cao của chop phía trên ống dẫn hơi………

2.2 Đường kính của chóp………

2.3 Chiều cao khe chóp………

2.4 Số lượng khe hở của mỗi chóp………

2.5 Đường kính ống chảy chuyền………

2.6 Khoảng cách từ đĩa đến chân ống chảy chuyền………

2.7 Chiều cao ống chảy chuyền nhô trên đĩa………

III.3 Tính đáy và nắp thiết bị………

Chiều dày của nắp………

Chiều dày của đáy………

III.4 Chọn mặt bích………

III.5 Tính đường kính các ống dẫn………

5.1 Đường kính ống dẫn sản phẩm đỉnh………

5.2 Đường kính ống hồi lưu sản phẩm đỉnh………

5.3 Đường kính ống tháo sản phẩm đáy………

5.4 Đường kính ống dẫn nguyên liệu đầu………

5.5 Đường kính ống hồi lưu sản phẩm đáy………

III.6 Khối lượng tháp………

6.8 Tính tai treo……… 6.9 Tính chân đế……….

PHẦN IV : KẾT LUẬN

Tài liệu tham khảo

GVHD: Nguyễn Thế Hữu - 4 -

LỜI MỞ ĐẦU

Kỹ thuật hóa học hiện đại có nhiệm vụ nghiên cứu các quá trình sản xuất sản phẩm hóa học mới, cải tiến quá trình cũ nhằm tăng năng suất chất lượng trong cácngành hóa học rất khác nhau Nhưng nhìn chung các quá trình chế biến hóa học đều trải qua một số quá trình vật lý, hóa học nói chung như lắng, lọc, đun nóng, làm nguội, chưng luyện…

Chưng là phương pháp tách hỗn hợp hai hay nhiều cấu tử thành các cấu tử riêng biệt dựa trên độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong hỗn hợp Khi chưng ta thu được nhiều sản phẩm , thường có bao nhiêu cấu tử sẽ có bấy nhiêu sản phẩm Với trường hợp hỗn hợp gồm 2 cấu tử ta sẽ thu được sản phẩm đỉnh gồm cấu tử

dễ bay hơi và một phần cấu tử khó bay hơi, sản phẩm đáy chứa đa số là sản phẩm khó bay hơi và một phần cấu tử dễ bay hơi

Trong sản xuất có rất nhiều phương pháp chưng như : chưng đơn giản, chưng bằng hơi nước trực tiếp, chưng liên tục, gián đoạn, chưng, trích ly, chưng luyện…Chưng luyện là phương pháp chưng phổ biến nhất dùng để tách gần như hoàn toàn cấu tử dễ bay hơi, hòa tan một phần hoặc hòa tan hoàn toàn vào các cấu tử khác

Trong đồ án này em xin trình bày về chưng luyện liên tục làm việc ở áp suất thường để tách hỗn hợp hai cấu tử rượu izo propylic và nước bằng tháp chóp

Bản đồ án này giúp em củng cố thêm kiến thức đã được học, cũng như pháthuy trình độ độc lập sáng tạo Bản đồ án này không chỉ để làm sáng tỏ thêm lýthuyết, nắm vững phương pháp tính toán và nguyên lý vận hành thiết bị, và đâychính là cơ hội tốt để chúng em tập dượt giải quyết những vấn đề cụ thể trongthực tế sản xuất

Để hoàn thành bản đồ án này, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến cácthầy cô khoa Công Nghệ Hóa Em xin cảm ơn thầy Vũ Minh Khôi là thầy dạy bộmôn Các Quá Trình Thiết Bị Đặc biệt em xin cảm ơn thầy Nguyễn Thế Hữu đãgiành cho chúng em sự ưu đãi đặc biệt, tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, tạo điều kiệnthuận lợi cho chúng em làm đồ án

Do thời gian và kiến thức bản thân em còn hạn chế nên bản đồ án khôngtránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được sự góp ý chân thành, nhữnglời nhận xét và sửa chữa từ thầy cô để bản đồ án của em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn !

Hà nội, ngày 10 tháng 01 năm 2015

PHẦN I GIỚI THIỆU CHUNG

I GIỚI THIỆU VỀ HỖN HỢP CHƯNG

1 Rượu Izo propylic

3

45

Chú thích các ký hiệu trong quy trình:

1- Thùng chứa hỗn hợp đầu 2- Bơm

3- Thùng cao vị 4- Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu

GVHD: Nguyễn Thế Hữu - 6 -

12

5- Tháp chưng luyện 6- Thiết bị ngưng tụ hồi lưu

7- Thiết bị làm lạnh sản phẩm đỉnh 8- Thùng chứa sản phẩm đỉnh

9- Thiết bị gia nhiệt đáy tháp 10- Thùng chứa sản phẩm đáy

11- Thiết bị tháo nước ngưng 12-Lưu lượng kế

2 Thuyết minh dây chuyền sản xuất

Tháp chưng luyện liên tục là tháp đĩa chóp làm việc ở áp suất thường

Sơ đồ nguyên lý của dây chuyền được trình bày như hình vẽ

Nguyên tắc làm việc:

Nguyên liệu đầu được chứa ở thùng chứa (1) được bơm (2) bơm liên tục lên thùng cao vị (3) Mức chất lỏng ở trong thùng cao vị được khống chế nhờ gờ chảytràn Từ thùng cao vị dung dịch được đưa vào tháp thiết bị đun nóng (4) qua lưu lượng kế (12), ở đây dung dịch được đun nóng đến nhiệt độ sôi bằng hơi nước bão hòa, rồi qua đĩa tiếp liệu vào tháp chưng luyện (5)

Tháp chưng luyện gồm 2 phần: Phần từ đĩa tiếp liệu trở lên gọi là đoạn luyện, phần còn lại từ đĩa tiếp liệu trở xuống gọi là đoạn chưng

Trong tháp hơi đi từ dưới lên gặp chất lỏng đi từ trên xuống, tại mỗi đĩa xảy ra quá trình bốc hơi và ngưng tụ, quá trình tiếp xúc hơi lỏng xảy ra liên tục và làm cho pha hơi ngày càng giàu thêm cấu tử dễ bay hơi và càng lên cao nhiệt độ càng giảm, cấu tử ở nhiệt độ sôi cao(nước) sẽ ngưng tụ lại, cấu tử dễ bay hơi càng giàu thêm Cuối cung trên đỉnh tháp ta thu được gần như hoàn toàn cấu tử rượu bay hơi( C3H7OH) và ở đáy là thiết bị khó bay hơi

Hơi ở đỉnh được đưa qua thiết bị ngưng tụ hồi lưu (6) (hơi đi ngoài ống, nước lạnh đi trong ống) hơi được ngưng tụ lại, qua thiết bị phân dòng , một phần chất lỏng được hồi lưu về tháp ở đĩa trên cùng, một phần khác đi qua thiết bị làm lạnh (7) để làm lạnh đến nhiệt độ cần thiết rồi đi vào thùng chứa sản phẩm đỉnh (8).Chất lỏng đi từ trên xuống gặp hơi có nhiệt độ sôi cao hơn, một phần cấu tử có nhiệt độ sôi thấp (cấu tử dễ bay hơi) được bay hơi và do đó nồng độ cấu tử khó bay hơi trong chất lỏng ngày càng tăng Cuối cùng ở đáy tháp ta thu được hỗn hợp lỏng gồm hầu hết cấu tử khó bay hơi là nước.Chất lỏng tháo ra ở đáy tháp một phần được cung cấp vào phần dưới của tháp, một phần khác được tháo ra liêntục đưa vào thùng chứa sản phẩm đáy (10) và một phần được đưa vào thiết bị gianhiệt đáy tháp (9) đun sôi tuần hoàn bốc hơi đáy tháp Lượng chất lỏng tháo ra được khống chế bởi các van.Nước ngưng của các thiết bị gia nhiệt được tháo qua thiết bị tháo nước ngưng (11)

Thiết bị chưng luyện liên tục vì vậy hỗn hợp đầu được đưa vào liên tục và các sảnphẩm đỉnh và sản phẩm đáy cũng được lấy ra liên tục

3 Các kí hiệu :

- F : Lượng hỗn hợp đầu , Kg/ h (hoặc Kg/s ,Kmol/h )

- P : Lượng sản phẩm đỉnh ,Kg/h (hoặc Kg/s ,Kmol/h )

- W: Lượng sản phẩm đáy ,Kg/h (hoặc Kg/s ,Kmol/h )

Các chỉ số F, P W, R, N : tương ứng chỉ đại lượng thuộc về hỗn hợp đầu ,sảnphẩm đỉnh , sản phẩm đáy , rượu izo propylic- nước

- a : nồng độ phần khối lượng Kg izo propylic/Kg hỗn hợp

- x : nồng độ phần mol : Kmol izo propylic /Kmol hỗn hợp

-  : độ nhớt Ns/m

-  : khối lượng riêng Kg/m

PHẦN II TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH

I TÍNH CÂN BẰNG VẬT LIỆU TOÀN THIẾT BỊ

1 Tính toán cân bằng vật liệu

Phương trình cân bằng vật liệu chung cho toàn tháp:

W F

x x

x x



_

Lượng sản phẩm đáy:

GW = GF - GP

Ký hiệu các đại lượng như sau:

GF: lượng nguyên liệu đầu [ kmol/ h]

GP: lượng sản phẩm đỉnh [kmol/ h]

GW: lượng sản phẩm đáy [kmol/ h]

xF: nồng độ phần mol của cấu tử dễ bay hơi trong hỗn hợp đầu [phần mol]

xP: nồng độ phần mol của cấu tử dễ bay hơi trong sản phẩm đỉnh [phần mol]

xW: nồng độ phần mol của cấu tử dễ bay hơi trong sản phẩn đáy [phần mol]

GVHD: Nguyễn Thế Hữu - 8 -

Người ta dùng các đại lượng bằng mol vì rằng nhiệt hóa hơi của chất lỏng

tính theo mol không khác nhau mấy

Đổi nồng độ phần khối lượng sang phần mol

Áp dụng công thức:

x =

N

N R R R R

M

a M a M a



Trong đó: aR, aN là nồng độ phần khối lượng rượu izo propylic- nước

MR, MN là khối lượng mol phân tử của rượu izo propylic- nước

Giả thiết cho F = 6,0 tấn/ h

F R F

M

a M

a M a



 1 =

18

25 , 0 1 60

25 ,

0 60

25 , 0

83 ,

83 , 0

P R P

M

a M

a

M a

= 0,5943 (phần mol)

xW =

N W R

W

R W

M

a M

a

M a



18 005 , 0 1 60

005 ,

005 , 0

F

M

a M

W F

x x

x x





) = 275 ( 00,5943,09100,,00150015 ) = 41,52 ( Kmol/ h)

GW = GF - GP = 275 – 41,52 = 233,48 ( kmol / h )

2) Xác định số bậc thay đổi nồng độ (số đĩa lý thuyết)

a) Xác định chỉ số hồi lưu tối thiểu

Dựng đường cân bằng theo số liệu đường cân bằng tra ở đường cân bằng hơi và nhiệt độ sôi của 2 cấu tử ở 760 mmHg ( tính theo % số mol ) của rượu izopropylic- nước ( Bảng IX 2a_ 148_STQTTB tập II )

1 2

x x

y y

Cách 2 : Vẽ đồ thị đường cân bằng lỏng hơi x _ y

Với giá trị xF = 0,091 ta dóng lên đường cân bằng → yF* = 0,522

 Chỉ số hồi lưu tối thiểu của tháp chưng luyện Rmin

Được tính theo công thức

Rmin =

P F

F P

x y

y x

GVHD: Nguyễn Thế Hữu - 10 -

 Tính chỉ số hồi lưu thích hợp

Vấn đề chọn chỉ số hồi lưu thích hợp rất quan trọng, vì khi chỉ số hồi lưu bé thì sốbậc của tháp lớn hơn nhưng tiêu tốn lượng hơi đốt ít, ngược lại khi chỉ số hồi lưulớn thì số bậc tháp ít hơn nhưng tiêu tốn hơi đốt lớn

Rth : chỉ số hồi lưu thích hợp được tính theo tính chất thể tích tháp nhỏ nhất

Nlt : số bậc thay đổi nồng độ ( số đĩa lý thuyết )

→ Chỉ số hồi lưu thích hợp Rx = β Rmin

β : hệ số hiệu chỉnh ( 1,2 → 2,5 )

Ứng với mỗi giá trị R > Rmin, ta dựng một đường làm việc tương ứng và tìmđược một giá trị Nlt.

- Phương trình đường nồng độ làm việc đoạn luyện :

+ β =1,4→ Rx = 0,235

Phương trình đường nồng độ làm việc đoạn luyện :y = 0,190x + 0,481

Có đồ thị sau :

Nlt = 5

+ β =1,8→ Rx = 0,302

Phương trình đường nồng độ làm việc đoạn luyện :y = 0,232x + 0,456

Có đồ thị sau :

Nlt = 5

+ β =2,2→ Rx = 0,37

Phương trình đường nồng độ làm việc đoạn luyện :y = 0,270x + 0,434

Có đồ thị sau :

Nlt = 4

+ β =2,4→ Rx = 0,403

Phương trình đường nồng độ làm việc đoạn luyện :y = 0,287x + 0,424

Có đồ thị sau :

Nlt = 4

3) Phương trình làm việc của đoạn luyện

y : nồng độ phần mol cấu tử dễ bay hơi trong pha hơi đi từ dưới lên

x : nồng độ phần mol cấu tử dễ bay hơi trong pha lỏng chảy từ đĩa xuống

Rx : chỉ số hồi lưu

Thay số liệu :

yL = . 00,338,59431

1 338

1 6235 , 6 1 338 , 0

6235 , 6 338 , 0

Trong đó Số đĩa đoạn chưng = 3

Số đĩa đoạn luyện = 1

GVHD: Nguyễn Thế Hữu - 22 -

Kmol h2 đầuKmol sp đỉnh

3600

.

4

 = 0,0188  y ytb

tb

w p

g

. (II-181)

gtb : lượng hơi ( khí ) trung bình đi trong tháp [kg/h]

( py.wy )tb : tốc độ hơi ( khí ) trung bình đi trong tháp [kg/m2.s]

Vì lượng hơi và lỏng thay đổi theo chiều cao tháp và khác nhau trong mỗi giaiđoạn cho nên ta tính lượng hơi trung bình riêng cho từng đoạn

 Xác định nhiệt độ đầu vào, nhiệt độ sản phẩm đỉnh và đáy

Từ bảng cân bằng lỏng hơi, nội suy ta xác định được tF = 84,34 oC ; tP = 80,41

oC ; tW = 95,32 oC

1) Tính lưu lượng các dòng pha đi trong tháp

a) Xác định lưu lượng hơi trung bình đi trong đoạn luyện

Lượng hơi trung bình đi trong tháp chưng luyện có thể tính gần đúng bằng trungbình cộng của lượng hơi đi ra khỏi đĩa trên cùng của tháp và đĩa dưới cùng củađoạn luyện

gtb: lượng hơi trung bình đi trong đoạn luyện [ kmol/ h ]

gđ: lượng hơi đi ra khỏi đĩa trên cùng của tháp [kmol/ h]

g1: lượng hơi đi vào đĩa dưới cùng của đoạn luyện [ kmol/ h]

 Lượng hơi ra khỏi đỉnh tháp

 Lượng hơi đi vào đoạn luyện

Lượng hơi g1, hàm lượng hơi y1 và lượng lỏng G1 đối với đĩa thứ nhất của đoạnluyện được xác định theo phương trình cân bằng vật liệu:

g1.y1 = G1.x1 + GP.xP

g1.r1 = gđ.rđ

Trong đó r1: ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp đi vào đĩa thứ nhất (kcal/kmol)

rđ: ẩn nhiệt hóa hơi của cấu tử hỗn hợp hơi ra đỉnh tháp (kcal/kmol)

x1 = xF = 0,091 ( phần mol)

r1 = ra y1 + (1 – y1 ) rb ( 4 )

rđ = ra yđ + (1 – yđ ) rb ( 5 )

ra : ẩn nhiệt hóa hơi của C3H7OH

rb : ẩn nhiệt hóa hơi của H2O

Từ tF = 84,340C tra bảng I.212- STQTQB T1-254, nội suy theo công thức:

167 152

yđ: hàm lượng hơi đi ra khỏi đỉnh tháp (yđ = xp)[ phần mol ]

Từ tP = 80,41oC tra bảng I.212- STQTTB Tập I- 254, nội suy ta có

579 539









= 159,346 ( kcal/ kg ) = 159,346.MR( kcal/ kmol) = 9560,76 ( kcal/ kmol)

Tương tự rb = 558,59 ( kcal/ kg ) = 10054,62 ( kcal/ kmol)

G’1 x’1 = g’1 yW + GW xW

g’1 r’1 = g1 r1

Trong đó :

r’1: ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp hơi đi vào đĩa thứ nhất của đoạn chưng

xW: thành phần cấu tử dễ bay hơi trong sản phẩm đáy

r1: ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp đi vào đĩa trên cùng của đoạn chưng

Ta có : GW = 233,44 kmol/ h

xW = 0,0015 phần mol

ra, rb : ẩn nhiệt hóa hơi của cấu tử nguyên chất ở to = tW

r’1 : ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp ra khỏi đoạn chưng

◘ y’1 = yW xác định theo đường cân bằng ứng với xW = 0,0015

Hoặc dùng công thức nội suy :

Với xW = 0,0015 phần mol, theo đồ thị ta xác định được tW = 95,32 oC

Từ tW = 95,32 oC ta ngoại suy theo số liệu bảng I.212- STQTTB T1-254, nội suytheo công thức:

Tương tự rb = .95 , 32 60  579

60 100

579 539

r1 = ra y’1 + ( 1 – y’1 ) rb

= 9225,3 0,0975 + (1 – 0,0975) 9786,24

GVHD: Nguyễn Thế Hữu - 28 -

Gxc = Gc =

2

) (G1G F G1 

= 14,1212752 298,153 = 289,137 ( kmol/ h )

2 Vận tốc hơi đi trong tháp

Tốc độ hơi ( khí ) trung bình đi trong tháp

 : khối lượng riêng của hơi ( kg/ m3 )

h: khoảng cách giữa các đĩa ( m )

  

 :hệ số tính đến sức căng bề mặt.

2.1 Tính khối lượng riêng trung bình của pha lỏng xtb

1 1

tb

tb xtb

tb a a







 [ kg/ m3 ]Trong đó

1 1

tb

tb xtb

tb a a

b) Khối lượng riêng trung bình của pha lỏng trong đoạn chưng

1 1

tb

tb xtb

tb a a

 : Khối lượng riêng trung bình của pha lỏng ở đoạn chưng [kg/ m3 ]

xtb1,xtb2: Khối lượng riêng trung bình của izo propylic và nước trong phalỏng lấy theo nhiệt độ trung bình [ kg/ m3 ]

atb1: Phần khối lượng trung bình của cấu tử izo propylic trong pha lỏng

= 0,1275 phần molNồng độ trung bình của pha lỏng trong đoạn chưng

xtb = 85,554oCỨng với to

xtb = 85,554oC, nội suy số liệu ở bảng I.2_STQTTB Tập I_9 ta được

1 1

xtb

tb xtb

2.2 Tính khối lượng riêng trung bình của pha hơi

2.2.1 Khối lượng riêng trung bình pha hơi ở đoạn luyện

ADCT STQTTB II – 183

tbL

4 , 22

1

.

T

M y M

y tbL A   tbL B

[ kg/ m3 ]

Trong đó

MA, MB : khối lượng phân tử của izo propylic và nước

T : nhiệt độ làm việc trung bình của tháp ( oK )

ytbL: Nồng độ trung bình pha hơi trong đoạn luyện

yđL : Nồng độ pha hơi đầu đoạn luyện

ycL : Nồng độ pha hơi cuối đoạn luyện

 Nồng độ pha hơi đầu đoạn luyện

Khối lượng riêng trung bình của pha hơi đối với đoạn luyện là:

ytbL

4 , 22

1

.

T

M y M

273 1

[ kg/ m3 ]Trong đó:

GVHD: Nguyễn Thế Hữu - 32 -

MA, MB : Khối lượng phân tử của izo propylic và nước.

T : Nhiệt độ làm việc trung bình của tháp ( oK )

ytbC : Nồng độ trung bình pha hơi trong đoạn chưng

yđC : Nồng độ pha đầu đoạn chưng

ycC : Nồng độ pha cuối đoạn chưng

 Nồng độ pha đầu đoạn chưng

273 1

= 0,2427.5822,4.1379 0,,52542427.60.273 = 1,01 [ kg/ m3 ]

2.3 Khoảng cách giữa các đĩa ( h )

Giá trị h được chọn theo đường kính tháp như sau:

Sức căng bề mặt của nước  2= 62,447

Thay vào công thức trên ta được

Sức căng bề mặt của nước  2= 61,573

Thay vào công thức trên ta được

= 55,588 kmol/ hKhối lượng mol trung bình của pha hơi đoạn luyện

4 Đường kính đoạn chưng

Tốc độ hơi của đoạn chưng

Trong kỹ thuật người ta tính chiều cao theo 3 phương pháp sau đây :

 Theo phương trình chuyển khối

 Theo số bậc thay đổi nồng dộ

 Theo số đơn vị chuyển khối

Trong bản đồ án này em xin trình bày cách tính chiều cao theo số bậc thay đổinồng độ, xác định số đĩa thực tế bằng cách vẽ đường cong động học

Chiều cao tháp theo công thức IX 54 STQTTB II _ 169

H = Nt ( Hđ +  ) + ( 0,8  1 ) [ m ]

Trong đó:

Nt : số đĩa thực tế

 : chiều dày của đĩa [ m ]

0,8  1 : khoảng cách cho phép ở đỉnh và đáy thiết bị

Hđ : khoảng cách giữa các đĩa [ m ]

6

11.10.1

B A

v v B

A

M M

vA, vB : Thể tích mol của izo propylic và nước ( cm3/mol )

6

11.10.1

B A

v v

B A

M M

6

9 , 18 4

, 81 0 , 1 36 , 1 16 , 1

18

1 60

1 10 1





 : Độ nhớt của dung môi ở 20oC = 1,0[ cp ]

 : Khối lượng riêng của dung môi ở 20oC = 998 [ kg/ m3 ]

Thay vào công thức b = 3

2 , 0

p



b = 3 998

0 , 1 2 , 0

= 1,52 10-10 [ 1 + 0,0197 ( 80,829 – 20 ) ]

= 3,34 10-10 ( m2/s )

1.2 Hệ số khuếch tán trong pha hơi

Hệ số khuếch tán của khí trong khí, theo STQTTB II _ 127

1 60

1

10 0043

,

0

2 3 1 3

1

5 , 1 4

T

[ m2/s ]

Trong đó :

MA, MB : Khối lượng mol của izo propylic và nước [ kg/ kmol ]

vA, vB : Thể tích mol của izo propylic và nước ( cm3/mol )

p : Áp suất tuyệt đối của hỗn hợp p = po = 1 ( atm )

T : Nhiệt độ tuyệt đối của hỗn hợp ( oK )

 Hệ số khuếch tán trong pha hơi đoạn chưng

t = ttbC = 85,554 oC T = 273 + 85,554 = 358,554 oK

DyC =

160

1

.10.0043

,

0

2 3 3

5 , 1 4

1 9

, 18 4

, 81

1

554 , 358 10 0043

,

0

2 3 3

5 , 1 4

1

.10.0043

,

0

2 3 1 3

1

5 , 1 4

1 9

, 18 4

, 81

.

1

829 , 353 10 0043

,

0

2 3 3

5 , 1 4

.





M y M

.





M y M

y

M hh

1 5

7 1 , 21

18 2818 , 0 1 10

53 , 93

60 2818 ,