Đồ án quá trình thiết bị

Chưng là phương pháp dùng để tách hỗn hợp khí lỏng thành các cấu tử riêngbiệt dựa vào nhiệt độ sôi khác nhau của các cấu tử trong hỗn hợp.. phẩm.Riêng đối với phương pháp chưng luyện hai

Trang 1

Lời mởi đầu

Khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển đóng góp to lớn cho nền côngnghiệp nước ta nói riêng và thế giới nói chung Một trong những ngành có đónggóp vô cùng to lớn đó là ngành công nghiệp hoá học, đặc biệt là ngành sản xuấtcác hoá chất cơ bản

Nhận thấy rõ sự phát triển như vũ bão của ngành công nghệ hóa học, vớilối tư duy nhạy bén và sáng tạo, khoa Công nghệ Hóa Trường Đại Học CôngNghiệp Hà Nội đã đào tạo ra những sinh viên chuyên ngành Hóa Điều đó khôngchỉ cung cấp cho đất nước đội ngũ những công nhân lành nghề, thợ kỹ thuật cótay nghề cao mà nó còn mở cơ hội việc làm cho giới trẻ trong lĩnh vực khá mới

mẻ này

Là một sinh viên khoa Công Nghệ Hóa, chúng em được trang bị rất nhiềukiến thức cơ bản về các quá trình thiết bị của công nghệ sản xuất những sảnphẩm hóa học Nhận được bản đồ án này là một cơ hội tốt để chúng em đượctìm hiểu về các quá trình công nghệ, được vận dụng những kiến thức đã đượchọc và mở rộng vốn kiến thức của mình, từ đó giúp chúng em có cái nhìn cụ thểhơn về nghành nghề mình đã lựa chọn

Công nghệ hóa học là một ngành giữ vị trí, vai trò quan trọng trong việcsản xuất phục vụ cho nhiều lĩnh vực, cho mọi nghành kinh tế quốc dân, tạo tiền

đề cho nhiều ngành phát triển theo Với nhiều phương pháp sản xuất khác nhaunhư lắng, lọc, đun nóng, làm nguội, chưng luyện, hấp thụ, hấp phụ, trích ly, sấykhô, đông lạnh…đã tạo ra rất nhiều sản phẩm đa dạng, phong phú đáp ứng nhucầu ngày càng lớn của con người Đặc biệt được ứng dụng nhiều nhất là chưngluyện, nó được ứng dụng trong nhiều ngành, lĩnh vực, đặc biệt là công nghệ lênmen, công nghệ tổng hợp hữu cơ, lọc - hóa dầu, công nghệ sinh học

Chưng là phương pháp dùng để tách hỗn hợp khí lỏng thành các cấu tử riêngbiệt dựa vào nhiệt độ sôi khác nhau của các cấu tử trong hỗn hợp Khi chưng thuđược nhiều sản phẩm và thường có bao nhiêu cấu tử thì có bấy nhiêu sản

Trang 2

phẩm.Riêng đối với phương pháp chưng luyện hai cấu tử thì sản phẩm đỉnh gồmchủ yếu là cấu tử dễ bay hơi còn sản phẩm đáy là cấu tử khó bay hơi.

Hiện nay, các ngành công nghiệp cần sử dụng rất nhiều hoá chất có độtinh khiết cao Nhu cầu này đặt ra cho các nhà sản xuất hoá chất sử dụng nhiềuphương pháp để nâng cao độ tinh khiết của sản phẩm như Tuỳ theo đặc tính yêucầu của sản phẩm mà ta có sự lựa chọn phương pháp cho phù hợp Đối với hệbenzen – toluen là hệ 2 cấu tử tan lẫn vào nhau, ta chọn phương pháp chưng cất

để nâng cao độ tinh khiết cho benzen.vì Chưng luyện là phương pháp thôngdụng dùng để tách hoàn toàn hỗn hợp các cấu tử dễ bay hơi có tính chất hòa tanmột phần hoặc hòa tan hoàn toàn vào nhau

Vì vậy em xin đi sâu vào nghiên cứu về quá trình công nghệ và vận hành quytrình công nghệ của quá trình chưng luyện tháp chóp để phân tách hai hỗn hợpbenzen và toluen

Trang 3

Chương 1 tổng quan

1,Tổng quan về Phuong pháp trung cất

Khái niệm: Chưng là phương pháp dùng để tách hỗn hợp khí lỏng thành các cấu

tử riêng biệt dựa vào nhiệt độ sôi khác nhau của các cấu tử trong hỗn hợp Khichưng thu được nhiều sản phẩm và thường có bao nhiêu cấu tử thì có bấy nhiêusản phẩm

- Khi chưng cất ta thu được nhiều cấu tử và thường thì bao nhiêu

cấu tử sẽ thu được bấy nhiêu sản phẩm Nếu xét hệ đơn giản chỉ có 2 cấu tử thì

 Sản phẩm đỉnh chủ yếu gồm benzen và một ít toluen

 Sản phẩm đáy chủ yếu là toluen và một ít benzen

• Điều kiện để tiến hành chưng luyện là nồng độ của hơi phải lớn hơn nồng độ củalỏng ở trạng thái cân bằng nhiệt động (nghĩa là trong pha hơi

∆

y=y*-y hoặc trong pha lỏng ∆x=x*-x)

Khả năng bay hơi của từng cấu tử trong hỗn hợp được biểu diễn qua độ bay hơitương đối α là đại lượng tỷ lệ với động lực của quá trình Vì vậy, đường cânbằng càng cong (càng xa đường chéo) thì động lực quá trình càng lớn và độ bayhơi α càng lớn nên khả năng tách cấu tử càng tốt Trong trường hợp α=1 quátrình tách không thực hiện được vì các cấu tử trong hỗn hợp có cùng nhiệt độ sôi

và áp suất bão hòa nên động lực bằng 0

• Để thực hiện khả năng bay hơi của các cấu tử trong hỗn hợp người ta dùng α là

độ bay hơi tương đối :

α=PbhB

PbhA

≥1

Trang 4

α càng lớn thì khả năng tách A ra khỏi B càng dễ Khi α=1, theo phương pháptrưng bình thường không thể tách A và B Trong trường hợp này, cấu tử A và B

có cùng 1 áp suất, ở cùng 1 nhiệt độ Hỗn hợp 2 cấu tử, ví dụ benzen-toluen,etanol-butanol, thì cấu tử đứng trước luôn có nhiệt độ sôi bé hơn và thành phầncủa nước được dùng để biểu thị tính toán, thành phần của cấu tử kia (cấu tử khíbay hơi) được biểu thị qua (1-x) hoặc (1-y)

• Phương pháp chưng cất :Các phương pháp chưng cất được phân loại theo :

 Cấp nhiệt gián tiếp

Vậy : Đối với hệ Benzen – Toluen, ta chọn phương pháp chưng cất liên tục ở áp

suất thường

Trong sản xuất, người ta thường dùng nhiều loại thiết bị khác nhau để tiến hành chưng cất Tuy nhiên, yêu cầu cơ bản chung của các thiết bị vẫn giống nhau nghĩa là diện tích tiếp xúc pha phải lớn Điều này phụ thuộc vào mức độ phân tán vào pha lỏng có các loại tháp mâm, nếu phalỏng phân tán vào pha khí ta có tháp đệm, tháp phun, Ở đây ta khảo sát 2 loại thường dùng là tháp đĩa và tháp đệm:

Trang 5

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

o Tháp đĩa chóp: trên đĩa bố trí có chóp dạng tròn, xupap, …

o Tháp đĩa lỗ: trê đĩa có nhiều rãnh và lỗ

• Tháp đệm: tháp hình trụ, gồm nhiều bậc nối với nhau bằng mặt bích hay hàn Vật chêm được cho vào thapstheo một trong hai phương pháp sau: xếp ngẫu nhiên và xếp thứ tự

2,So sánh ưu nhược điểm của các loại tháp

Trang 6

Ưu điểm - Cấu tạo đơn giản.

- Trở lực thấp

- Làm việc với chấtlỏng bẩn nếu dùngđệm cầu có ρ ~ ρ củachất lỏng

Giới hạn làm việcrộng

- Trở lực tương đối thấp

- Hiệu suấtkhá cao

- Khá ổn định

- Hiệu suất cao

Bề mặt tiếp xúcpha lớn

Giới hạn làm việcrộng

Nhược điểm - Do có hiệu ứng

thành Hiệu suất truyền khốithấp

- Độ ổn định không cao, khó vận hành

- Do có hiệu ứng thành nên khi tăng năng suất thì hiệu ứng thành tăng làm cho năng suất khó tăng

- Thiết bị khá nặngnề

- Không làm việc được với chất lỏng bẩn

- Kết cấu kháphức tạp

Khó vận hành

- Có trở lực lớn

- Tiêu tốn nhiềuvật tư, kết cấuphức tạp

Sơ đồ dây truyền sản xuất

Trang 7

7 6

4- Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu 9- Thiết bị gia nhiệt đáy tháp

5- Tháp chưng luyện 10 - Thùng chứa sản phẩm đá 11- Lưu lượng kế

Nguyên lý hoạt động của dây truyền sản xuất

Trang 8

Dung dịch đầu ở thùng (1) được bơm (2) bơm liên tục lên thùng cao vị (3),mức chất lỏng cao nhất ở thùng cao vị được khống chế nhờ ống chảy tràn, từthùng cao vị dung dịch được đưa vào thiết bị đun nóng (4) qua lưu lượng kế(11), ở đây dung dịch được đun nóng đến nhiệt độ sôi bằng hơi nước bão hoà,

từ thiết bị gia nhiệt (4) dung dịch được đưa vào tháp chưng luyện (5) nhờ đĩatiếp liệu, trong tháp hơi đi từ dưới lên gặp chất lỏng đi từ trên xuống, nhiệt độ

và nồng độ các cấu tử thay đổi theo chiều cao của tháp Vì vậy hơi từ đĩa phíadưới lên đĩa phía trên, các cấu tử có nhiệt độ sôi cao (C7H8) sẽ được ngưng tụlại và cuối cùng trên đỉnh ta thu được hỗn hợp gồm hầu hết các cấu tử dễ bayhơi (C6H6) Hơi đó đi vào thiết bị ngưng tụ hồi lưu (6), ở đây nó được ngưng tụlại

Một phần chất lỏng đi qua thiết bị làm lạnh (7) để làm lạnh đến nhiệt độcần thiết rồi đi vào thùng chứa sản phẩm đỉnh (8), một phần khác hồi lưu vềtháp ở đĩa trên cùng

Chất lỏng đi từ trên xuống gặp hơi có nhiệt độ cao hơn, một phần cấu tử cónhiệt độ sôi thấp được bốc hơi và do đó nồng độ cấu tử khó bay hơi trong chấtlỏng ngày càng tăng và cuối cùng ở đáy tháp ta thu được hỗn hợp lỏng gồm hầuhết là cấu tử khó bay hơi Chất lỏng đi ra khỏi tháp được làm lạnh rồi đi vàothùng chứa sản phẩm đáy (10) Như vậy với thiết bị làm việc liên tục thì hỗnhợp đầu được đưa vào liên tục và sản phẩm cũng được tháo ra liên tục

Tổng quan về hỗn hợp tách:

I,Benzen:

Trang 9

là một hợp chất mạch vòng, ở dạng lỏng không màu và có mùi thơm nhẹ.Công thức phận tử là C6H6 Benzen không phân cực,vì vậy tan tốt trong các dung môi hữu cơ không phân cực và tan rất ít trong nước Trước đây người ta thường sử dụng benzen làm dung môi Tuy nhiên sau đó người ta phát hiện ra rằng nồng độbenzen trong không khí chỉ cần thấp khoảng 1ppm cũng có

khả năng gây ra bệnh bạch cầu, nên ngày nay benzen được sử dụng hạn chế hơn

Trang 10

Benzen không tác dụng với KMnO4.

• Chưng cất nhựa than đá trong công nghiệp

• Phương pháp dehidro hóa

Dehidro hóa xicloankan

CnH2n

C do 300 , 2 3

Pd H

− →

CnH2n-6 (n≥6)Dehidro hóa n-ankan đồng thời khép vòng, nhờ xúc tác và nhiệt độ thích hợp

CnH2n+2

2 4 300 ,

H doC Pd

−

→

CnH2n-6 (n≥6)Phương pháp tổng hợp (ký hiệu gốc hidrocacbon thơm là Ar-)

Tổng hợp Wurtz-Fittig

Ar-X+2Na+X-R→Ar-R+2NaXThí dụ : C6H5Br+2Na+Br-NH3→C6H5CH3+2NaBr

Tổng hợp Fridel-Craft

Ar-H+X-R

3

AlCl nhietdo→

Ar-R+HX

3C2H2

dd thuoctim→

C6H5COOK

KOH nhietdo CaO

+

→ ,

C6H6

Benzen là một trong những nguyên liệu quan trọng nhất của ngành công nghiệphóa hữu cơ Nó được dung nhiều nhất để tổng hợp các monome trong sản xuấtpolime làm chất dẻo, cao su, tơ sợi (chẳng hạn polistiren, tơ capron Từ benzenengười ta điều chế ra nitrobenzene, aniline, phenol dung để tổng hợp phẩmnhuộm, dược phẩm, thuốc trừ dịch hại,… Benzen còn được dùng nhiều làmdung môi

• Toluen là một hợp chất mạch vòng, ở dạng lỏng và có tính thơm, công thức phân

tử tương tự Benzen, có gắn them –CH3 Không phân cực, do đó tan tốt trongbenzene

Tính chất hóa học

Trang 11

Toluen có tính chất hóa học tương tự Benzen,

ngoài ra Toluen còn làm mất màu dung dịch KMnO4:

• Sản phẩm đỉnh chủ yếu là benzen và 1 chút toluene

Gồm các cấu tử có độ bay hơi lớn (nhiệt độ sôi nhỏ)

• Sản phẩm đáy chủ yếu là toluene và 1 chút benzen

Gồm các cấu tử có độ bay hơi nhỏ (nhiệt độ sôi lớn)

=> Hỗn hợp Benzen-Toluen ta chọn phương pháp chưng cất ở áp suất thườngvới loại tháp chưng cất là tháp đĩa chóp

Trang 12

- Hỗn hợp đầu đi vào tháp ở nhiệt độ sôi.

- Chất lỏng ngưng tụ trong thiết bị ngưng tụ có thành phần bằng thành phần của hơi đi ra ở đỉnh tháp

- Cấp nhiệt ở đáy tháp băng hơi đốt gián tiếp

+ Yêu cầu thiết bị:

- Thiết bị làm việc ở áp suất thường P = 1 atm

- Loại tháp: Đĩa chóp tròn+ Các thông số ban đầu

- Hỗn hợp ban đầu:

+ Benzen: C6H6, ts = 81,1oC+ Toluen: C6H5CH3, ts = 110oC

- Năng suất thiết bị tính theo hỗn hợp đầu: 4000 kg/h

Trang 13

.cân bằng vật liệu toàn thiết bị

Hỗn hợp đầu vào F(C6H6 – C6H5CH3) được tách thành sản phẩm đỉnh P(C6H6) vàsản phẩm đáy W(C6H5CH3) ở đĩa trên cùng có một lượng ỏng hồi lưu, ở đáy tháp có thiết bị đun sôi, lượng hơi đi ra ở đỉnh tháp là D

Theo phương trình cân bằng vật liệu cho toàn tháp:

F = P + WPhương trình cân bằng vật liệu cho cấu tử dễ bay hơi:

F.aF = P.aP + W.aW

=> lượng sản phâm đỉnh là:

=> lượng sản phẩm đáy là:

W = F – P = 4000 –1596,57 =2403,43 (kg/h)

* đổi từ phần khối lượng sang phần mol:

Khối lượng trung bình của hỗ hợp đầu vào, sản phẩm đinh, sản phẩm đáy là:

Công thức tính: M = x.MA + ( 1- x).MB

M: khối lượng phân tử trung bình cua hỗn hợp (kg/kmol)

x: nồng độ phần mol của cấu tử dễ bay hơi trong hỗn hợp

Trang 14

MA, MB: lần lượt là khối lượng phân tử của C6H6 và C6H5CH3

Khối lượng phân tử trunh bình của hỗn hợp vào tháp là:

MF = 0,45.78 + (1-0,45).92 = 85,7(kg/kmol)Khối lượng phân tử trung bình của sản phẩm đỉnh là:

MP = 0,9744.78 + (1-0,9744).92 = 78,36(kg/kmol) Khối lượng phân tử trung bình của sản phẩm đáy là:

2.1.1.đường cân bằng lỏng hơi.

Tra bảng IX.2b (146) sổ tay tập II, ta có

Trang 15

Rx = β.Rmin , với β là hệ số dư

Vấn đề chọn chỉ số hồi lưu thích hợp là rất quan trọng, vì khi chỉ số hồi lưu béthì số bậc của tháp lớn nhưng tiêu tốn hơi đốt ít, ngược lại nếu chỉ số hồi lưu lớnthì số bậc của tháp ít nhưng tiêu tốn hơi đốt lại rất lớn

Trong công nghiệp người ta tính gần đúng trong khoảng sau:

Rx = (1,2 ÷2,5).RminPhương trình làm việc đoạn luyện:

w x x

R

f x

R

R f

1

− + +

+

=

Phương trình làm việc đoạn luyện:

1

.

1 + + +

=

x

P x

x

R

x x R R y

Trang 16

benzen_ tuloeny

x

xp Xf

đồ thị cân bằng lỏng hoi benzen-toluen

f=2,29

rx=1,62

pt đoạn chưng :y=1,49x-0,022

pt đoạn luyện :y=0,618x+0,372

số đĩa lý thuyết :17 đĩa

Trang 17

x

xp Xf

Đồ thị cân bằng lỏng hơi benzene-toluen

R =1,76

Pt đoạn chưng:y=1,47x-0,021

Pt đoạn luyện: y=0,68x+0,353

Số điawx lý thuyết : 15 đĩa

Trang 18

x

xpXf

Đồ thị cân bằng lỏng hơi benzen-toluen

R=1,89

Pt đoạn chưng:y=1,45x-0,0199

Pt đoạn luyện : y=0 0,654+0,337

Số đĩa: 14 đĩa

Trang 19

x

xpXf

Đồ thị cân bằng lỏng hơi benzene-toluen rx=2,03

Trang 20

x

xpXf

rx=2,16

Trang 21

x

xpXf

rx=2,3

Trang 22

x

xpXf

rx=2,43

Trang 23

x

xpXf

rx=2,57

Trang 24

x

xpXf

rx=2,7

Trang 25

x

xpXf

rx=2,84

Trang 26

x

xpXf

rx=2,97

Trang 27

x

xpXf

rx=3,11

Trang 28

x

xpXf

rx=3,24

Trang 29

x

xp Xf

rx=3,38

Trang 30

đĩa lý thuyết tìm được ta tính được các giá trị tương ứng Ni.(Ri+1) Ta cóbảng kết quả sau:

x

R

x x R R

9744 , 0 1 16 , 2

16 , 2

R

f x R

f R

1

− + +

+

=

0445 , 0 1 16 , 2

29 , 2 1 1 16 , 2

29 , 2 16 , 2

+

− + +

 Y=1,408x + 0,0182

II TÍNH ĐƯỜNG KÍNH THÁP CHƯNG LUYỆN:

Đường kính tháp được xác định theo công thức:

( y y)tb

tb

g D

ω

ρ 0188.0

Trang 31

1. Tính đường kính đoạn luyện.

Có thể tính gần đúng bằng trung bình cộng của lượng hơi đi ra khỏi đĩa trên cùng của tháp (gđ) và lượng hơi đi vào đĩa dưới cùng của đoạn luyện (g1)

2 1

g g

+ gtb :lượng hơi trung bình của đoạn luyện, kmol/h

+ gđ : lượng hơi đi ra khỏi đĩa trên cùng của đoạn luyện, kmol/h

+ g1 : lượng hơi đi vào đĩa dưới cùng của đoạn luyện, (kmol/h)

* Lượng hơi đi ra khỏi đỉnh tháp :g đ

* Lượng hơi đi vào đĩa dưới cùng của đoạn Luyện:

Lượng hơi g1, hàm lượng hơi y1, lượng lỏng của đĩa thứ nhất của đoạnluyện G1 được xác định theo hệ phương trình cân bằng vật liệu và nhiệt lượngcho đoạn luyện :

P P P

r g

r

g

x G x G

y

G G

1

1 1 1

Trang 32

rđ : ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp hơi ra khỏi đỉnh tháp, kcal/kmol

r1 = ray1 + (1- y1)rb [II-182]

rđ = rayđ + (1- yđ)rb [II-182]

Trong đó:

yđ : hàm lượng hơi sản phẩm đỉnh = xP = 0,9744 phần mol

ra; rb : lần lượt là ẩn nhiệt hóa hơi của C6H6 và C6H5CH3, kcal/kmol.

*) Từ xF= 0,45 tra bảng IX.2a [II-145] suy ra nhiệt độ tF = 93,65 Tra

bảng I.212 [I-254] với nhiệt độ hỗn hợp đầu

Rb =88,762( Kcal/kg) = 88,762 Mb = 88,762 92 =8166,104(kcal/kmol)

- Ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp đầu đi vào đĩa luyện thứ nhất :

Trang 33

P P P

r g r

g

x G x G y

G G

1 1

1 1 1 1

1 1

8166,104.(

9744,0.37,2045,0

g

37,20g

1 1

1 1 1

1 1

g

G y G

⇒ 0,62

)/(

4,42

)/(

77,62

h kmol g

57,632

37,6477,622

* ,Tính khối lượng riêng trung bình

Trang 34

• Đối với pha khí:

Ρytb =

) / ( 273

4 , 22

) 1 (

T

M y M

M1, M2: khối lượng mol của C6H6 và `C6H5CH3

T: nhiệt độ làm việc trung bình của tháp

yđ1: nồng độ pha hơi đầu của đoạn luyện (kmol/kmol)

yc1: nồng độ pha hơi cuối của đoạn luyện (kmol/kmol)

yđ1=y1=0,62(kmol/kmol)

yc1=xp= 0,9744(kmol/kmol)

Suy ra: 0,7972phần mol

Nội suy từ bảng IX.2a với y tbl =0,7972=>t ytb =88,095 oC

=> 273=2,728 (kg/m 3 )

• Đối với pha lỏng:

) / ( 1

2

1 1

a

xtb

tb xtb

tb

ρ

− +

=

[II.182-IX.104a]

ρxtb: khối lượng riêng của pha lỏng (kg/m3)

ρxtb1, ρxtb2: khối lượng riêng của C6H6 và C6H5CH3 taị nhiệt độ trung bình ( kg/m3)

atb1: phần khối lượng của C6H6 trong pha lỏng (kg/kg)

- Nồng độ mol trung bình trong pha lỏng của đoạn luyện:

= 0,7122 phần mol

Nội suy từ bảng IX.2a với x tbl =0,6595=> t xtb =86,5 oC

Trang 35

- Tra [I.2 – tập I], ta có:

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

h: khoảng cách giữa các đĩa (m)

Trang 36

5 , 21 4 , 19

cm dyc

= +

1 4 , 20

1 1 1 1

2 1

+

= +

=

σ σ

Ta có: gtbL= 63,57( kmol/h) = 63,57.[ytbL.MC6H6 +(1-ytbL).MC6H5CH3 =63,57.[0,7972 78 +(1-0,7972).92] = 5138,95(kg/h)

Đường kính đoạn luyện là:

D= 0,0188

) ( 03 , 1 724 , 1

95 , 5138 0188 , 0 )

g

tb y y

ρ ω

Quy chuẩn: đường kính đoạn luyện là: DL= 1,1(m)

Với DL =1,1 (m) và h = 0,5m là không phù hợp

Chọn h= 0,4 (m)

(ρy.ωy)tb= 0,065.0,8.

) / ( 54 , 1 728 , 2 8 , 805 4 ,

Trang 37

D= 0,0188

) ( 08 , 1 54 , 1

95 , 5138 0188

, 0 )

g

tb y y

ρ ω

D= 0,0188

) ( 16 , 1 34 , 1

95 , 5138 0188 , 0 )

g

tb y y

ρ ω

Quy chuẩn DL=1,2 (m)

Với DL=1,2 (m) và h=0,3 là phù hợp

Tốc độ hơi đi trong đoạn luyện:

) / ( 46 , 0 728 , 2

95 , 5138 2 , 1

0188 , 0

0188

,

s m

2 Đường kính đoạn chưng.

a. lượng hơi trung bình đi trong tháp ở đoạn chưng

gtbC’=

) / ( 2

' 1

'

h kg g

g n +

gn’: lượng hơi đi vào đoạn chưng(kg/h)

g’ 1; lượng hơi đi ra đoạn chưng (kg/h)

Vì lượng hơi đi ra khỏi đoạn chưng bằng lượng hơi đi vào đoạn luyện, ta có:

gn’ = g1 = 62,77(kmol/h)

Trang 38

- Lượng hơi đi vào đoạn chưng g’1, lượng lỏng G’1, hàm lượng lỏng x1

' 1

.

r g r g r g

x G y g x G

G g G

n n

w w w w

[II.182- IX98,99,100]r’1: ẩn nhiệt hóa hơi đi vào đĩa thư nhất đoạn chưng

xw: thành phần cấu tử dễ bay hơi ơ san phẩm đáy

r1: ẩn nhiệt hóa hơi đi ra đĩa trên cùng đoạn chưng

r’1 được xác định bởi: r’1= ra.y’1+(1-y’1)rb

ta có: Nội suy theo bảng r-to [I-254] với to=108,6 0C, ta có:

ra=88,8kcal/kg = 6926,4 (kcal/kmol)rb=86,73kcal/kg = 7979,16 (kcal/kmol)

,

7886

.

0445 , 0 37 , 22 105

) / ( 0886 , 0

) / ( 32 , 82

' 1

' 1 1

h kmol g

kmol kmol x

h kmol G

 lượng hơi trung bình đi trong đoạn chưng:

gtbC=

) / ( 37 , 61 2

96 , 59 77 , 62 2

' 1

'

h kmol g

g n

=

+

= +

 lượng lỏng trung bình đi trong đoạn chưng là:

) / ( 515 , 74 2

96 , 59 67 , 46 4 , 42 2

b. Tính khối lượng riêng trung bình

Trang 39

• nồng độ trung bình trong pha lỏng:

Nồng độ trung bình trong pha lỏng tính theo phần mol là:

xtb=

) / ( 2473 , 0 2

45 , 0 0445 , 0

 ttb= 109,46oC ( nội suy từ IX.2a-II 145)

Tra [I.9 bảng I.2] và áp dụng công thức nội suy, ta có:

ρC6H6(109,46)=

) 3 / ( 648 , 781 793 ) 100 46 , 109 ( 100 120

793 769

m kg

= +

41 , 0 038 , 0

Tương tự như ở đoạn luyện, ta có:

594 , 777

224 , 0 1 468 , 781

224 , 0

xtbC

ρ

=>ρxtb=778,458 (kg/m3)

* Khối lượng riêng trong pha hơi:

Khối lượng riêng trong pha hơi của đoạn chưng được tính theo công thức sau:

ρytb=

273

4 , 22

) 1 (

T

M y M

yđC, ycC : nồng độ của hơi ở đầu và cuối đoạn chưng (kmol/kmol)

yđC = y’1 = yw = 0,0445( kmol/kmol)

ycC = y1 = 0,62 ( kmol/kmol)

 ytb = 0,33225(kmol/kmol)

 ttb = 103,322(oC) => T= 376,322(oK)

 Tra [I.300-I242] , ta có:

Trang 40

4 , 19 3 , 17

cm dyc

= +

1 1 1 1

2 1

+

= +

=

σ σ

, 376 4 , 22

92 ).

33225 , 0 1 ( 78 33225

,

m kg

=

− +

với ttb= 103,322

 Vận tốc hơi đi trong tháp ở đoạn chưng:

(ρy ⋅w y)tb =0,065⋅ϕ[ ]σ ⋅ h⋅ρxtb⋅ρytb =0,065.0,8 0,3.778,458.2,8289 =1,337kg/m2Lượng hơi trung bình đi trong tháp của đoạn chưng tính theo phần khôi

58 , 5360

58 , 5360 2 , 1

0188 , 0

0188

,

s m

Định dạng
Số trang	119
Dung lượng	1,16 MB