dung tính toán và thiết kế tháp chưng luyện liên tục loại tháp đệm để phân tách hỗn hợp Axeton – Nước

nhưng đặc biệt trong đó chưng làmột trong những phương pháp được ứng dung nhiều nhất trong nhiều ngànhđặc biệt là trong công nghệ lên men Chưng là phương pháp dùng để tách các hỗn hợp ch

phÇn I MỞ ĐẦU

• Giới thiệu chung về dây chuyền sản xuất.

Trong quá trình chế biến một sản phẩm từ sản phẩm thô ban đầuđến khi

nó trở thành một sản phẩm có Ých đựơc ứng dụng trong đời sống thườngngày thì công nghiệp hoá thực phẩm đóng một vai trò hết sưc quan trọng.Quátrình sản suất này có liên quan đến nhiều thể loại ,phương pháp hoá học khácnhau như:lắng , lọc ,hấp thụ, kết tinh … nhưng đặc biệt trong đó chưng làmột trong những phương pháp được ứng dung nhiều nhất trong nhiều ngànhđặc biệt là trong công nghệ lên men

Chưng là phương pháp dùng để tách các hỗn hợp chất lỏng cũng như cáchỗn hợp khí lỏng thành các cấu tử riêng biệt dùa vào độ bay hơi khác nhaucủa các cấu tử trong hỗn hợp (nghĩa là ở cùng một nhiệt độ,áp suất hơi củacác cấu tử khác nhau).Trong trường hợp đơn giản nhất thì chưng và cô đặchầu như không khác gì nhau Tuy nhiên ,giữa chúng có ranh giới căn bản:trong trường hợp chưng thì dung môi và chất tan đều bay hơi , trường hợp côđặc thì chỉ có dung môi bay hơi

Khi chưng ta thu đươc nhiều sản phẩm và thường bao nhiêu cấu tử ta sẽđược bấy nhiêu sản phẩm Đối với trường hợp hai cấu tử ta có :

Sản phẩm đỉnh gồm cấu tử có độ bay hơi lớn và một phần rất Ýt cấu tử

có độ bay hơi bé còn sản phẩm đáy gồm cấu tử có độ bay hơi bé và một phầnrất Ýt cấu tử có độ bay hơi lớn

Trong sản suất ta hay gặp những phương pháp chưng sau:

bay hơi rất khác nhau Phương pháp này thường dùng để tách sơ

bộ và làm sạch các cấu tử khỏi tạp chất

2 Chưng bằng hơi nước trực tiếp: dung để tách các hỗn hợp gồm

các chất khó bay hơi , thường được ứng dụng trong trường hợpchất được tách không tan vào nước

sôi của cấu tử Ví dô nh trường hợp các cấu tử trong hỗn hợp dễ

bị phân huỷ ở nhiệt độ cao hay trường hợp các cấu tử có nhiệt độsôI quá cao

toàn hỗn hợp các cấu tử dễ bay hơi có tính chất hoà tan một phầnhoặc hoàn toàn vào nhau

.Chưng luyện ở áp suất thấp dùng cho các hỗn hợp dễ bị phânhuỷ ở nhiệt độ cao và hỗn hợp có nhiệt độ sôI quá cao

.Chưng luyện ở áp suất cao dùng cho các hỗn hợp không hoálỏng ở áp suất thường

PHẦN II SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

I SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT (HÌNH 1)

II THUYẾT MINH SƠ ĐỒ.

Nguyên liệu đầu được chứa trong thùng chứa (1) và được bơm (2) bơmlên thùng cao vị (3) Mức chất lỏng cao nhất và thấp nhất ở thùng cao vị đượckhống chế bởi của chảy tràn Hỗn hợp đầu từ thùng cao vị (3) tự chảy xuốngthiết bị đun nóng hỗn hợp đầu (4), quá trình tự chảy này được theo dõi bằngđồng hồ lưu lượng Tại thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu (4) (dùng hơi nước bãohoà), hỗn hợp đầu được gia nhiệt tới nhiệt độ sôi, sau khi đạt tới nhiệt độ sôi,hỗn hợp này được đưa vào đĩa tiếp liệu của tháp chưng luyện loại tháp đệm(5) Trong tháp, hơi đi từ dưới lên tiếp xúc trực tiếp với lỏng chảy từ trênxuống, tại đây xảy ra quá trình bốc hơi và ngưng tụ nhiều lần Theo chiều caocủa tháp, càng lên cao thì nhiệt độ càng thấp nên khi hơi đi qua các tầng đệm

từ dưới lên, cấu tử có nhiệt độ sôi cao sẽ ngưng tụ Quá trình tiếp xúc lỏng –hơi trong tháp diễn ra liên tục làm cho pha hơi ngày càng giầu cấu tử dễ bayhơi, pha lỏng ngày càng giầu cấu tử khó bay hơi Cuối cùng trên đỉnh tháp ta

sẽ thu được hầu hết là cấu tử dễ bay hơi (Axeton) và một phần rất Ýt cấu tửkhó bay hơi (Nước) Hỗn hợp hơi này được đi vào thiết bị ngưng tụ (6) và tạiđây nó được ngưng tụ hoàn toàn (tác nhân là nước lạnh) Một phần chất lỏngsau ngưng tụ chưa đạt yêu cầu được đi qua thiết bị phân dòng (7) để hồi lưutrở về đỉnh tháp, phần còn lại được đưa vào thiết bị làm lạnh (8) để làm lạnhđến nhiệt độ cần thiết sau đó đi vào thùng chứa sản phẩm đỉnh (10)

Chất lỏng hồi lưu đi từ trên xuống dưới, gặp hơi có nhiệt độ cao đi từdưới lên, một phần cấu tử có nhiệt độ sôi thấp lại bốc hơi đi lên, một phần cấu

tử khó bay hơi trong pha hơi sẽ ngưng tụ đi xuống Do đó nồng độ cấu tử khóbay hơi trong pha lỏng ngày càng tăng, cuối cùng ở đáy tháp ta thu được hỗnhợp lỏng gồm hầu hết là cấu tử khó bay hơi (Nước) và một phần rất Ýt cấu tử

dễ bay hơi (Axeton), hỗn hợp lỏng này được đưa ra khỏi đáy tháp, qua thiết bịphân dòng, một phần được đưa ra thùng chứa sản phẩm đáy (11), một phầnđược tận dụng đưa vào nồi đun sôi đáy tháp (9) dùng hơi nước bão hoà Thiết

bị (9) này có tác dụng đun sôi tuần hoàn và bốc hơi hỗn hợp đáy (tạo dòng hơi

đi từ dưới lên trong tháp) Nước ngưng của thiết bị gia nhiệt được tháo quathiết bị tháo nước ngưng (12)

Tháp chưng luyện làm việc ở chế độ liên tục, hỗn hợp đầu vào và sảnphẩm được lấy ra liện tục

III CHẾ ĐỘ THUỶ ĐỘNG CỦA THÁP ĐỆM.

Trong tháp đệm có 3 chế độ thuỷ động là chế độ chảy dòng, chế độ quá

độ và chế độ xoáy

Khi vận tốc khí bé, lực hót phân tử lớn hơn và vượt lực lỳ Lúc này quátrình chuyển khối được xác định bằng dòng khuyếch tán phân tử Tăng vậntốc lên lực lỳ trở nên cân bằng với lực hót phân tử Quá trình chuyển khối lúcnày không chỉ được quyết định bằng khuyếch tán phân tử mà cả bằngkhuyếch tán đối lưu Chế độ thuỷ động này gọi là chế độ quá độ Nếu ta tiếptục tăng vận tốc khí lên nữa thì chế độ quá độ sẽ chuyển sang chế độ xoáy.Trong giai đoạn này quá trình khuyếch tán sẽ được quyết định bằng khuyếchtán đối lưu

Nếu ta tăng vận tốc khí lên đến một giới hạn nào đó thì sẽ xảy ra hiệntượng đảo pha Lúc này chất lỏng sẽ chiếm toàn bộ tháp và trở thành pha liêntục, còn pha khí phân tán vào trong chất lỏng và trở thành pha phân tán Vậntốc khí ứng với thời điểm này gọi là vận tốc đảo pha Khí sục vào lỏng và tạothành bọt vì thế trong giai đoạn này chế độ làm việc trong tháp gọi là chế độsủi bọt Ở chế độ này vận tốc chuyển khối tăng nhanh, đồng thời trở lực cũngtăng nhanh

Trong thực tế, ta thường cho tháp đệm làm việc ở chế độ màng có vậntốc nhỏ hơn vận tốc đảo pha mét Ýt vì quá trình chuyển khối trong giai đoạnsủi bọt là mạnh nhất, nhưng vì trong giai đoạn đó ta sẽ khó khống chế quátrình làm việc

Ưu điểm của tháp đệm:

+ Hiệu suất cao vì bề mặt tiếp xúc pha lớn.

+ Cấu tạo tháp đơn giản

+ Trở lực trong tháp không lớn lắm

+ Giới hạn làm việc tương đối rộng

Nhược điểm

+ Khó làm ướt đều đệm

+ Tháp cao quá thì phân phối chất lỏng không đều

IV BẢNG KÊ CÁC KÝ HIỆU THƯỜNG DÙNG TRONG BẢN ĐỒ ÁN.

- 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 phảm đáy, kg/h (hoặc kg/s, kmol/h)

- Các chỉ sè F, P, W, A, B : tương ứng chỉ đại lượng đó thuộc về hỗn hợp đầu, sảnphẩm đỉnh, sản phẩm đáy của Axeton vàNước

- a: nồng độ phần khối lượng, kg axeton/kg hỗn hợp

- x: nồng độ phần mol, kmol axeton/kmol hỗn hợp

- M: Khối lượng mol phân tử, kg/kmol

- µ: độ nhít, Ns/m2

- ρ: khối lượng riêng, kg/m3

- Các chỉ sè A, B, x, y, hh: tương ứng chỉ đại lượng thuộc về cấu tử Axeton,Nước, thành phần lỏng, thành phần hơi và hỗn hợp

- Ngoài ra các ký hiệu cụ thể khác được định nghĩa tại chỗ

Phần IIi Tính toán thiết bị chính

I TÍNH CÂN BẰNG VẬT LIỆU.

I.1 Tính toán cân bằng vật liệu.

I.1.1 Hệ phương trình cân bằng vật liệu.

- Phương trình cân bằng vật liệu chung cho toàn tháp

F: năng suất tính theo hỗn hợp đầu, kg/s hoặc kg/h

aF, ap, aw: lần lượt là nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong hỗn hợp đầu, sản phẩm

đỉnh, sản phẩm đáy, phần khối lượng

Đầu bài cho F = 5 T/h=5.10

I.1.2 Đổi nồng độ phần khối lượng sang nồng độ phần mol của aF, ap, aw

Áp dụng công thức

[II – 126]

Trong đó:

aA, aB: nồng độ phần khối lượng của axeton và Nuóc

Ma, MB: khối lượng mol phân tử của axeton và Nước

M: khối lượng phân tử trung bình, kg/kmol

x: nồng độ phần mol của axêtôn

- Khối lượng phân tử trung bình của sản phẩm đỉnh

I.1.5 Lượng hỗn hợp đầu trên một đơn vị sản phẩm đỉnh:

I.2 Xác định số bậc thay đổi nồng độ.

I.2.1 Xác định Rmin dùa trên đồ thị y – x.

Dựng đường cân bằng theo số liệu đường cân bằng sau: [II – 145]

84,2

85,5

86,9

88,2

90,4

94,3

100

9

69,6

64,5

62,6

61,6

60,7

59,8

2

57,5

56,9

- Trongđó thành phần cân bằng láng (x) , hơi (y) được tinh bằng %mol

- Từ số liệu trong bảng trên ta vẽ đồ thị đường cân bằng lỏng (x) –hơi (y) và đường chéo góc y=x

- Đường nồng độ làm việc của đoạn luyện có dạng chung : y =A.x+ B

nó đúng với tất cả mọi thiết diện của đoạn luyện Như ta đã biết,thoe giả thuyết thì thành phần cấu tử dễ bay hơi trong chất lỏngngưng tụ ở thiết bị ngưng tụ đi vào tháp bằng thành phần cấu tử dễbay hơi từ đỉnh tháp đi ra Do đó ở đĩa trên cùng thì :y=x và phươngtrình làm việc của đĩa trên cùng là: y =Ax+B … Thay các giá trịAvà Bvào và giải ra ta được:y=x

Điều đó chứng tỏ rằng điểm trên cùng của đường làm việc củađoạn

luyện ở toạ độ y=x=x phương trình đường làm việc của đoạnchưng có

dạng chung là: y’=A’x’+ B’, ta có thể coi nồng độ ở đĩa cuối cùngcủa đoạn chưng bằng nồng độ đáy x Thay giá trị của A’,B’ vàophương trình nồng độ làm việc của đoạn chưng ta có : y’= xw

của đoạn chưng có toạ độ: y’= x’=xw

y=Ax+B

y’=A’x+B’

⇒x=xF

đoạn luyện và đoạn chưng nằm trên một đường thẳng song song vớitrục tung và có hoành độ xF Tung độ phụ thuộc vào chỉ số hồi lưu R

• Xác định chỉ số hồi lưu nhỏ nhất( Rmin)

_ Như ta đã biết, giao điểm của hai đường làm việc không thể nằm phía trênđường cân bằng y=f(x) hay phía dưới đường y=x vì khi hai đường này cắtnhau ở điểm d2→ nồng độ làm việc lớn hơn nồng độ cân bằng, về ý nghĩa vật

nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong pha hơi bé hơn trong pha lỏng, điều này

không thể nằm ngoài đường cân bằng và đường chéo góc Giới hạn hai điểm

đó là hai điểm d2 và d’2

_ứng với giao điểm d0 ta có tung độ B lớn nhất là B0, trong trường hợp nàynồng độ làm việc bằng nồng độ cân bằng, theo lý thuyết thì có thể đạt đượcđiều đó khi số bậc thay đổi nồng độ vô cùng lớn và chỉ số hồi lưu lớn nhất.Thật vậy ta có:

- Rmin: lượng hồi lưu tối thiểu được tính theo công thức

⇒

⇒

I.2.2 Tính chỉ số hồi lưu thích hợp.

Đại lượng R th ( chỉ số hồi lưu thích hợp) có ảnh hưởng rất lớn đến điều kiện kỹ thuật và kinh tế của quá trình, cho nên vấn đề xác định chỉ số hồi lưu thích hợp của tháp là rất quan trọng Chỉ số hồi lưu là một đại lượng ở trong các phương trình đường làm việc của tháp vì thế muốn xác định chỉ

số hồi lưu thích hợp ta cần phải khảo xác vấn đề đó trên đồ thị y_x

_ Cách xác định chỉ số hồi lưu thích hợp: chọn 6 giá trị B( B<B0) khác nhau

Từ đó tính được R theo công thức :

Với mỗi giá trị của Rx ta dung được một đường làm việc của tháp và bằngphương pháp dung các bậc thay đổi nồng độ giữa đường làm việc và đườngcân bằng ta sẽ xác định được số bậc thay đổi lý thuyết N

I.2.3 Phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn luyện.

II TÍNH ĐƯỜNG KÍNH THÁP CHƯNG LUYỆN.

Đường kính tháp được xác định theo công thức

, m [II - 181]

[II - 181]

Trong đó:

gtb: lượng hơi trung bình đi trong tháp, kg/h

(ρy.ϖy)tb: tốc độ hơi trung bình đi trong tháp, kg/m2.s

Vì lượng hơi và lượng lỏng thay đổi theo chiều cao của tháp và khác nhautrong mỗi đoạn nên ta phải tính lượng hơi trung bình cho từng đoạn

II.1 Đường kính đoạn luyện.

II.1.1 Xác định lượng hơi trung bình đi trong đoạn luyện.

Lượng hơi trung bình đi trong đoạn luyện tính

gần đúng bằng trung bình cộng của lượng hơi

đi ra khỏi đĩa trên cùng của tháp và lượng hơi

đi vào đĩa dưới cùng của đoạn luyện

Trong đó:

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

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

gl: lượng hơi đi vào đĩa dưới cùng của tháp, kmol/h

• Lượng hơi ra khỏi đỉnh tháp.

g gđ = GR + P = P(Rx+1)[II – 181]

[II – 181]

gđ = 15,87(1,2+1)

⇒gđ = 34,9 (kmol/h)

• Lượng hơi đi vào đoạn luyện: Lượng hơi g1, hàm lượng hơi y1 và lượng

y1: hàm lượng hơi đi vào đĩa 1 của đoạn luyện, phần khối lượng

G1: lượng lỏng đối với đĩa thứ nhất của đoạn luyện

r1: Èn nhiệt hoá hơi của hỗn hợp hơi đi vào đĩa đầu tiên của đoạn luyện

rđ: Èn nhiệt hoá hơi của hỗn hợp hơi đi ra khỏi đỉnh tháp

F=82,96oC tađược

∗rA= 117,69 (kcal/kg) = 117,69.4,1868.58

∗rB=556,04 (kcal/kmol) = 556,04.4,1868.18

Thay các giá trị đã tính được vào hệ phương trình trên ta được

II.1.2 Tính khối lượng riêng trung bình

• Khối lượng riêng trung bình đối với pha hơi được tính theo

, kg/m3 [II - 183]

[II - 183]

Trong đó:

MA MB: khối lượng phần mol của cấu tử axeton và nước

T: nhiệt độ làm việc trung bình của tháp, 0K

ytb1: nồng độ phần mol của cấu tử 1 lấy theo giá trị trung bình

• Khối lượng riêng trung bình đối với pha láng

, kg/m3 [II - 183]

[II - 183]

Trong đó:

: khối lượng riêng trung bình của lỏng, kg/m3

: khối lượng riêng trung bình của cấu tử 1 và 2 của pha lỏng lấy theonhiệt

độ trung bình to,l

tb ,kg/m3.: phần khối lượng trung bình của cấu tử 1 trong pha láng

•Vậy khối lượng riêng trung bình của lỏng trong đoạn luyện là:

⇒

⇒ ρxtb =829,56 (kg/m3 )

II.1.3 Tính tốc độ hơi đi trong tháp

Tốc độ hơi đi trong tháp đệm

Với ωs là tốc độ sặc, m/s được tính theo công thức

Gx, Gy: lượng lỏng và lượng hơi trung bình, kg/h

:khối lượng riêng trung bình của pha lỏng và pha hơi, kg/m3

µx, µn: độ nhít của pha láng theo nhiệt độ trung bình và độ nhít của nước ở

20oC, Ns/m2

• Tính Gxtb, Gytb:

_Ta có lượng hơi trung bình đi trong đoạn luyện là :

Gytb = gytb.Mytb

Khối lượngriêng xốp, ρđ,kg/m3

⇒ DL = 0,44 (m )

Quy chuẩn đường kính đoạn luyện là DL = 0,5

• Thử lại điều kiện làm việc thực tế.

- Tốc độ hơi thực tế đi trong đoạn luyện là:

II 2 Đường kính đoạn chưng

II.2.1 Lượng hơi trung bình đi trong đoạn chưng của tháp :

1: lượng hơi đi vào đoạn chưng, kmol/h

Vì lượng hơi đi ra khỏi đoạn chưng bằng lượng hơi đi vào đoạn luyện (g’

n=

g1) nên ta có thể viết:

1: Èn nhiệt hoá 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: Èn nhiệt hoá hơi của hỗn hợp hơi đi vào đĩa trên cùng của đoạn chưng

Với ra, rb: Èn nhiệt hoá hơi của các cấu tử nguyên chất ở t0 = tw = 98,670C Nộisuy theo bảng I.212 trong [I – 254] ta được.

kJ/kmol

⇒ rA =27529,1 kj/kmol

kJ/kmol ⇒ rB =40720,57 kj/kmol

Trong đó lượng lỏng đi vào đĩa trên cùng của đoạn chưng chính bằng tổnglượng lỏng chảy từ đĩa cuối cùng của đoạn luyện và lượng hỗn hơp ban đầu: ⇒ G’n = G1 + F = 14,5 +243,29 = 257,79 kmol/h

•Vậy ta có lượng lỏng trung bình đi trong đoạn chưng là :

II.2.3 Tính khối lượng riêng trung bình

• Khối lượng riêng trung bình đối với pha hơi được tính theo

, kg/m3 [II - 183] [II - 183]

Trong đó:

MA MB: khối lượng phần mol của cấu tử Axeton và Nước

T: nhiệt độ làm việc trung bình của tháp, 0K

y’tb1 :Nồng độ phần mol của cấu tử 1 lấy theo giá trị trung bình

Với y’tb1 = 0,234 phần mol Nội suy từ số liệu trong bảng IX.2a [II-145] tađược nhiệt độ làm việc của đoạn chưng là : t’h

tb =91,42oC

 T = 91,42 + 273 = 364,42 0K

Vậy khối lượng riêng trung bình của pha hơi đối với đoạn chưng là:

⇒ ρ’ytb =0,92 (kg/m3)

• Khối lượng riêng trung bình đối với pha láng

, kg/m3 [II - 183]

[II - 183]

Trong đó:

: khối lượng riêng trung bình của lỏng, kg/m3

: khối lượng riêng trung bình của cấu tử 1 và 2 của pha lỏng lấy theonhiệt

độ trung bình, kg/m3

: phần khối lượng trung bình của cấu tử 1 trong pha láng

Với a’1,a’n : nồng độ phần khối lượng của pha lỏng ở đĩa dưới cùng và ở đĩatrên cùng của đoạn chưng

Ta có: a’1 = aw = 0,01 phần khối lượng

a’n = aF = 0,18 phần khối lượng

⇒

⇒ a’tb1 = 0,095 phần khối lượng

-Mặt khác ta có nồng độ phần mol trung bình của cấu tử 1 trong pha láng :

II.2.3 Tính tốc độ hơi đi trong đoạn chưng

- Các công thức còng nh ý nghĩa các ký hiệu có trong các công thức tính tốc

độ hơi đi trong đoạn chưng tương tù nh trong đoạn luyện, chỉ khác về trị sốnên trong phần này không giải thích lai

• Tính G’xtb , G’ytb.

-Ta có lượng hơi trung bình đi trong đoạn chưng là :

G’ytb = g’ytb.M’ytb

Trong đó :

M’ytb = y’tb1.MA + (1- y’tb1).MB

⇒ M’ytb = 0,234.58 + (1- 0,234).18

⇒ M’ytb =27,36 kg/kmol

Vậy ta có lượng hơi trung bình đi trong đoạn chưng là:

Chọn loại đệm vòng Rasiga bằng sứ đổ lộn xén nh đã chọn ở trên.

Từ công thức:

[II – 187][II – 187]

Quy chuẩn đường kính đoạn luyện là DC = 0,5m

• Thử lại điều kiện làm việc thực tế.

- Tốc độ hơi thực tế đi trong đoạn chưng là:

III TÍNH CHIỀU CAO THÁP.

- Đối với tháp đệm, chiều cao làm việc của tháp hay chiều cao líp đệm được xác định theo công thức:

H = hđv.my (m)[II – 175]

[II – 175]

Trong đó:

hđv: chiều cao của một đơn vị chuyển khối, m

my: sè đơn vị chuyển khối xác định theo nồng độ pha hơi

III.1 Tính chiều cao đoạn luyện.

III.1.1 Tính chiều cao của một đơn vị chuyển khối

- Chiều cao của một đơn vị chuyển khối của tháp đệm phụ thuộc vào đặc trưng của đệm và trạng thái pha, được xác định theo công thức

[II – 177]Trong đó:

h1: chiều cao của một đơn vị chuyển khối đối với pha hơi

h2: chiều cao của một đơn vị chuyển khối đối với pha láng

m: hệ sè phân bố trung bình ở điều kiện cân bằng pha

Gy, Gx: lưu lượng hơi và lỏng trung bình đi trong tháp,

• Tính chiều cao của một đơn vị chuyển khối h1, h2.

, m[II – 177]

[II – 177]

ρx: khối lượng riêng của lỏng, kg/m3

ψ: hệ số thấm ướt của đệm, nó phụ thuộc vào tỷ số giữa mật độ tưới thực tếlên tiết diện ngang của tháp và mật độ tưới thích hợp, xác định theo đồ thịIX.16 [II – 178]

B: hằng số, B = 0,065 m3/m.h Bảng IX.6 trong [II – 177]

- Chọn đệm loại vòng Rasiga có các thông sè :

Mhh, MA, MB: khối lượng phân tử của hỗn hợp và cấu tử Axeton và Nước

µhh, µA, µB: độ nhít của hỗn hợp và cấu tử Axeton và Nước

m1, m2: nồng độ của Axeton và Nước tính theo phần thể tích

Đối với hỗn hợp khí thì nồng độ phần thể tích bằng nồng độ phần mol, nên m1

= y1, m2 = y2 = 1 – y1

Thay vào ta có:

a1, a2: nồng độ phần khối lượng của Axeton và Nước.

Gxtb: lưu lượng lỏng trung bình đi trong tháp, phần trước đã tính được Gx =637,26 kg/h =637,26/3600 kg/s

Ft: diện tích mặt cắt của tháp, Ft = 0,2 m2

σđ = 165 m2/m3

µx = 0,32636.10-3Ns/m2

Vậy chuẩn số Reynon của pha lỏng là:

T: nhiệt độ trung bình của hơi, 0K

P: áp suất chung của hơi, P = 1at

MA = 58: khối lượng phân tử của cấu tử Axeton

MB = 18: khối lượng phân tử của cấu tử Nước

vA, vB: thể tích mol của hơi Axeton và Nước , cm3/nguyên tử

cm3/nguyên tử

cm3/nguyên tửPhần trước ta đã tìm được nhiệt độ trung bình của pha hơi trong đoạn luyện là

, vậy T = 68,37 +273 =341,37oK

Vậy ta có:

Thay các giá trị tính được vào ta có:

- Chuẩn sè Pran của pha láng:

•Vậy chiều cao của một đơn vị chuyển khối đối trong đoạn luyện là :

III.1.3 Tính số đơn vị chuyển khối my.

- Sè đơn vị chuyển khối tính theo pha hơi

[II – 176]

y*: thành phần mol cân bằng của pha hơi, %mol

y: thành phần mol làm việc của pha hơi, %mol

- Ứng với mỗi giá trị của x∈ {0,064; 0,938} ta tìm được một giá trị của y*

tương ứng và theo đường làm việc của đoạn luyện y = 0,55x + 0,43 ta xácđịnh được y

- Từ bảng số liệu trên ta vẽ đồ thị Từ đồ thị ta tính được diện tíchphần gạch chéo được giới hạn bởi hai đường : y=yF =46,52 và y=yP

=94,59(Xem đồ thị ) là :

•Vậy chiều cao của đoạn luyện là :

HL = hđv my = 1,577.6,7975 = 10,7m

⇒ Ta chọn chiều cao đoạn luyện là : HL = 11 m

III.2 Chiều cao của đoạn chưng.

- Các công thức cũng như ý nghĩa các ký hiệu có trong các công thức tínhchiều cao đoạn chưng tương tự như đối với đoạn luyện, chỉ khác về trị số nêntrong phần này không giải thích lại

III.2.1 Tính chiều cao của một đơn vị chuyển khối h1, h2:

• Tính ψ

[II – 177]

- Chuẩn sè Reynon của pha láng:

là :

t’h

tb =91,24oC ⇒T’ =91,24 +273 =364,24oK