đồ án tháp đệm aceton benzen

Nội dungThiết kế tháp chưng luyện liên tục loại tháp đệm để phân tách hỗn hợp Aceton – Benzen.Các số liệu ban đầu: Năng suất tính theo hỗn hợp đầu GF = 8,35 tấngiờ. Nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong:+ Hỗn hợp đầu: aF = 0,3 phần khối lượng.+ Sản phẩm đỉnh: aP = 0,98 phần khối lượng.+ Sản phẩm đáy: aW = 0,02 phần khối lượng. Tháp làm việc ở áp suất thường Hỗn hợp đầu được gia nhiệt đến nhiệt độ sôi.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA HÓA CÔNG NGHỆ



ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Văn Hoàn

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Thị Canh

Ngành học : Công nghệ hóa

Nội dung đồ án : Thiết kế tháp chưng luyện liên tục

loại tháp đệm để phân tác hỗn hợp Aceton – Benzen

Hà Nội 2016

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ

Số : ………

Họ và tên HS-SV : Nguyễn Thị Canh

Lớp : CĐ ĐH Hoá 1 Khoá: 10

Khoa : Công nghệ Hoá

Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Văn Hoàn

Nội dung

Thiết kế tháp chưng luyện liên tục loại tháp đệm để phân tách hỗn hợp Aceton– Benzen

Các số liệu ban đầu:

- Năng suất tính theo hỗn hợp đầu GF = 8,35 tấn/giờ

- Nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong:

+ Hỗn hợp đầu: aF = 0,3 phần khối lượng

+ Sản phẩm đỉnh: aP = 0,98 phần khối lượng

+ Sản phẩm đáy: aW = 0,02 phần khối lượng

- Tháp làm việc ở áp suất thường

- Hỗn hợp đầu được gia nhiệt đến nhiệt độ sôi

MỤC LỤC

LỜI GIỚI THIỆU

Trong thực tế, chúng ta sử dụng rất nhiều dạng hoáchất khác nhau: hỗn hợp nhiều chất hay đơn chất tinhkhiết Nhu cầu về một loại hoá chất tinh khiết cũng

Đồ án mơn QT&TB 3 Sinh viên : Nguyễn Thị Canh - lớp CĐ-ĐH Hố 1-K10

rất lớn Quá trình có thể đáp ứng phần nào độ tinhkhiết theo yêu cầu là chưng cất: là quá trình tách cáccấu tử trong hỗn hợp lỏng – lỏng, hay hỗn hợp lỏng –khí thành các cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay hơikhác nhau của chúng.

Và đối với hệ Acetone – Benzen, do không có điểmđẳng phí nên có thể đạt được bất kỳ độ tinh khiết theoyêu cầu nhờ quá trình chưng cất

Nhiệm vụ thiết kế: tính toán hệ thống chưng luyệnliên tục để tách hỗn hợp hai cấu tử : Acetone – Benzenvới các số liệu sau đây:

Năng suất tính theo hỗn hợp đầu: GF = 8,35 tấn/ giờNồng độ cấu tử dễ bay hơi trong:

- Hỗn hợp đầu: aF = 0,3 phần khối lượng

- Tính chất vật lí:

Aceton có công thức phân tử: CH3COCH3 Khối lượng phân tử bằng 58đvC Aceton là chất lỏng không màu sôi 56.10C, tỉ trọng 0.791g/cm3, nhiệt độ đôngđặc -950C tan vô hạn trong nước do phân cực, nó là dung môi cho nhiều chất hữucơ… Nó hòa tan tốt tơ axetat, nitroxenlulozo, nhựa phenol focmandehyt, chất béo,dung môi pha sơn, mực in đồng

 Cộng hợp với axit HCN:

4oxy – 4 metyl – 2pentanon

 Không bị oxi hóa bởi toluen, HNO3,đ, KMnO4…chỉ oxi hóa bởi hỗn hợp KMnO4 +H2SO4 , K2Cr2O4 + H2SO4 bị gãy mạch cacbon

 Phản ứng khử hóa:

CH3COCH3 + H2 → CH3CH(OH)CH3

 Phản ứng oxi hóa hoàn toàn

CH3COCH3 + 4CO2 → 3CO2 + 3H2O

 Theo phương pháp piria: nhiệt phân muối của axit cacboxylic(CH3COO)2Ca → CH3COCH3 + CaCO3

 Từ dẫn xuất cơ magie:

 Dược và mỹ phẩm Aceton được dung làm chất khử trong thuốc và trong công nghiệp

mỹ phẩm, sơn và nước rửa móng tay

 Nén khí AcetyleneAceton là một khí công nghiệp quan trọng nhưng không thể nén một cách hiệu quả để bảo quản trong các bình hình trụ mà không có nguy

cơ nổ Aceton có thể hòa tan lượng lớn khí  Acetylene

 Các ứng dụng khác:

Aceton được dung trong các ứng dụng sau:

 Dung môi tẩy rửa và khử nước cho các thành phần điện tử Đồng dung môi cho neoprene, cho acrylic và nitrocellulose có xi măng

 Mực in mau khôDung môi tẩy trong tẩy rửa khô

Benzen

- Tính chất vật lí:

Benzen có công thức phân tử: C6H6 Khối lượng phân tử bằng 78đvC

Benzen là một hợp chất mạch vòng, ở dạng lỏng không màu và có mùi thơmnhẹ sôi 80oC, tỉ trọng (200C): 0,879, nhiệt độ đông đặc 5,50C

Benzen + HNO3 (đặc)—> nitrobenzen  (màu vàng nhạt)+ H2O

Phản ứng oxi hóa không hoàn toàn :

C6H5 –CH3 + 2 KMnO4    C6H5 –COOK + 2 MnO2 + H2O

Phản ứng oxi hóa hoàn toàn :

CnH2n – 6 +    O2    n CO2 + (n – 3)H2O

- Điều chế:

 Đi từ nguồn thiên nhiên

Thông thường các hidrocacbon ít được điều chế trong phòng thí nghiệm, vì

có thể thu được lượng lớn nó bằng phương pháp chưng cất than đá, dầu mỏ…

Đóng vòng và dehiro hóa ankane

Các ankane có thể tham gia đóng vòng và dehidro hóa tạo thành hidro cacbon thơm ở nhiệt độ cao và có mặt xúc tác như Cr2O3, hay các lim loại chuyển tiếp như Pd, Pt

CH3(CH2)4CH3 C6H6

 Dehidro hóa các cycloankane

Các cycloankane có thể bị dehidro hóa ở nhiệt độ cao với sự có mặt của các xúc tác kim loại chuyển tiếp tạo thành benzen hay các dẫn xuất cảu benzen

nước hoa, phẩm nhuộm , keo dán trước đây cịn dùng benzen trong thức

ăn, nhưng vì tính chất độc hại của vịng benzen nên việc này đã bị ngăncấm

 Dùng điều chế nitro benzen, anilin, tổng hợp phẩm nhuộm, dược phẩm ,

 Clobenzen là dung mơi tổng hợp DDT, hexacloaran (thuốc trừ sâu) Stiren(monome để tổng hợp chất dẻo) và nhiều sản phẩm quan trọng khác

 Benzen cịn được dùng làm dung mơi tốt cho nhiều chất như Iơt (I2), lưuhuỳnh (S), chất béo …

 Nguồn cung cấp Benzen cho cơng nghiệp là nhựa chưng cất, than đá, hexan

và toluen của dầu mỏ Khi nung than béo ở nhiệt độ cao để luyện than cốcđược nhựa than đá Trong nhựa than đá cĩ chứa rất nhiều các chất hữu cơkhác nhau khi chưng cất phân đoạn thu được Benzen

 Cả Acetơn và Benzen đều đĩng vai trị quan trọng trong cơng nghiệp hĩahọc

2 Công nghệ chưng cất hỗn hợp Acetone –Benzen :

Ta có Acetone là một chất lỏng tan vô hạn trongnước và nhiệt độ sôi của Acetone ( 56,1C ở 760 mmHg)và Benzen ( 80,1C ở 760 mmHg) : là khá cách xa nhau nênphương pháp hiệu quả nhất để thu được Acetone tinhkhiết là chưng cất phân đoạn dựa vào độ bay hơi khácnhau của các cấu tử trong hỗn hợp

Chọn loại tháp chưng cất và phương pháp chưng cất :

Chưng cất là quá trình phân tách các hỗn hợplỏng thành các cấu tử riêng biệt dựa vào sự khácnhau về độ bay hơi của chúng ( hay nhiệt độ sôi ), bằngcách lặp đi lặp lại nhiều lần quá trình bay hơi – ngưng tụ,trong đó vật chất đi từ pha lỏng vào pha hơi hoặc ngượclại

Đối với chưng cất ta có hai phương pháp thực hiện :

Chưng cất liên tục hỗn hợp hai cấu tử (dùng thiết

bị hoạt động liên tục): là quá trình được thực hiện liêntục, nghịch dòng, nhiều đoạn

Ngoài ra còn có thiết bị hoạt động bán liên tục Trong trường hợp này, do sản phẩm là Acetone – vớiyêu cầu có độ tinh khiết cao khi sử dụng , cộng vớihỗn hợp Acetone – Benzen là hỗn hợp không có điểmđẳng phí nên chọn phương pháp chưng cất liên tục làhiệu quả nhất

Chọn loại tháp chưng cất :

Có rất nhiều loại tháp được sử dụng, nhưng đều cóchung một yêu cầu cơ bản là diện tích bề mặt tiếpxúc pha phải lớn, điều này phụ thuộc vào độ phântán của một lưu chất này vào lưu chất kia

Ta khảo sát hai loại tháp chưng cất thường dùng làtháp đĩa và tháp đệm:

Tháp đĩa gồm thân tháp hình trụ, thẳng đứng, phíatrong có gắn các đĩa có cấu tạo khác nhau, trên đópha lỏng và pha hơi được cho tiếp xúc với nhau

Gồm có: đĩa chóp, đĩa lỗ (có ống chảy chuyềnhoặc không có ống chảy chuyền) Thường sử dụng đĩachóp

Tháp đệm là một tháp hình trụ, gồm nhiều đoạnnối với nhau bằng mặt bích hay hàn Vật đệm được đổđầy trong tháp theo một hay hai phương pháp : xếp ngẫunhiên hay xếp thứ tự

Ưu nhược điểm của các loại tháp:

- Hiệu suất khá cao

- Cĩ trở lựclớn

- Tiêu tốn nhiều

Đồ án mơn QT&TB 9 Sinh viên : Nguyễn Thị Canh - lớp CĐ-ĐH Hố 1-K10

khĩ vận hành.

- Do cĩ hiệu ứng thành khi tăng năng suất thì hiệuứng thành tăng  khĩ tăngnăng suất

- Thiết bị khá nặng nề

- Kết cấu khá phứctạp vật tư, kết cấuphức tạp

Chọn loại tháp đệm để thực hiện quá trình chưng cất vì những ưu điểm sau:

Cấu tạo đơn giản Trở lực thấp

Tuy nhiên tháp đệm cũng có nhược điểm là:

Hiệu suất thấp

Độ ổn định kém

45

1- Thùng chứa hỗn hợp đầu 2- Bơm

3- Thùng cao vị 4- Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu5- 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

Thuyeát minh quy trình coâng ngheä:

Đồ án môn QT&TB 11 Sinh viên : Nguyễn Thị Canh - lớp CĐ-ĐH Hoá 1-K10

Nguyên liệu đầu được chứa trong thùng chứa (1) và được bơm (2) bơm lênthùng cao vị (3) Mức chất lỏng cao nhất ở thùng cao vị được khống chế bởi cửachảy tràn Hỗn hợp đầu từ thùng cao vị (3) tự chảy xuống thiết bị đun nóng hỗnhợp đầu (4), quá trình tự chảy này được theo dõi bằng van và đồng hồ đo lưulượng Tại thiết bị đun nóng hỗn hợp đầu (4) (dùng hơi nước bão hoà), hỗn hợpđầu được gia nhiệt đến nhiệt độ sôi Sau khi đạt đến nhiệt độ sôi, hỗn hợp nàyđược đưa vào đĩa tiếp liệu của tháp chưng luyện loại tháp đệm (5) Trong tháp,pha lỏng đi từ trên xuống tiếp xúc với hơi được tạo thành ở thiết bị đun sôi đáytháp (9) đi từ dưới lên, tại đây xảy ra quá trình bốc hơi và ngưng tụ nhiều lần.Theo chiều cao của tháp, càng lên cao thì nhiệt độ càng thấp nên khi hơi đi quacác tầng đệm từ dưới lên, cấu tử có nhiệt độ sôi cao sẽ ngưng tụ Quá trình tiếpxúc lỏng – hơi trong tháp diễn ra liên tục làm cho pha hơi ngày càng giàu cấu tử

dễ bay hơi, pha lỏng ngày càng giàu cấu tử khó bay hơi Cuối cùng trên đỉnh tháp

ta sẽ thu được hầu hết là cấu tử dễ bay hơi (Aceton) Hỗn hợp hơi này được đi vàothiết bị ngưng tụ hồi lưu (6) và tại đây nó được ngưng tụ hoàn toàn (tác nhân lànước lạnh) Một phần chất lỏng sau ngưng tụ chưa đạt yêu cầu được đi qua thiết bịphân dòng để hồi lưu trở về đỉnh tháp; phần còn lại được đưa vào thiết bị làm lạnh(7) để làm lạnh đến nhiệt độ cần thiết sau đó đi vào thùng chứa sản phẩm đỉnh (8).Chất lỏng hồi lưu đi từ trên xuống dưới, gặp hơi có nhiệt độ cao đi từ dưới lên,một phần cấu tử có nhiệt độ sôi thấp (Aceton) lại bốc hơi đi lên, một phần cấu tửkhó bay hơi (nước) 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 hỗn hợplỏng gồm hầu hết là cấu tử khó bay hơi (Benzen), một phần rất ít cấu tử dễ bay hơi(Aceton) Hỗn hợp lỏng này được đưa ra khỏi đáy tháp, qua thiết bị phân dòng,một phần được đưa ra thùng chứa sản phẩm đáy (10), một phần được tận dụng đưavào thiết bị gia nhiệt đáy tháp (9) dùng hơi nước bão hòa Thiết bị gia nhiệt (9)này có tác dụng đun sôi tuần hoàn và bốc hơi hỗn hợp đáy (tạo dòng hơi đi từ dướilên trong tháp) Nước ngưng của các thiết bị gia nhiệt được tháo qua thiết bị tháonước ngưng (11) đi xử lý

Tháp chưng luyện làm việc ở chế độ liên tục, hỗn hợp đầu vào và sản phẩmđược cung cấp và lấy ra liên tục

- aF: Nồng độ phần khối lượng của Aceton trong hỗn hợp đầu

- aP: Nồng độ phần khối lượng của Aceton trong sản phẩm đỉnh

- aw: Nồng độ phần khối lượng của Aceton trong sản phẩm đáy

- xF: Nồng độ phần mol của Aceton trong hỗn hợp đầu

- xP: Nồng độ phần mol của Aceton trong sản phẩm đỉnh

- xw: Nồng độ phần mol của Aceton trong sản phẩm đáy

- MA: Khối lượng phân tử của Aceton

- MB: Khối lượng phân tử của Benzen

- : Độ nhớt, Ns/m2

- : Khối lượng riêng

- Ngồi ra cịn cĩ các kí hiệu khác được định nghĩa tại chỗ

II TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT LIỆU TOÀN THIẾT BỊ

Số liệu ban đầu: Năng suất 8,35 tấn/h = 8350 kg/h

Nồng độ dung dịch đầu: aF = 0,3 phần khối lượng Nồng độ đỉnh: aP = 0,98 phần khối lượng Nồng độ dung dịch đáy: aW = 0,02 phần khối lượng

Khi chưng luyện hỗn hợp Aceton và Benzen thì cấu tử dễ bay hơi làAceton

Hỗn hợp:

Giả thiết:

- Số mol pha hơi đi từ dưới lên là bằng nhau trong tất cả mọi tiết diện của

tháp

- Số mol chất lỏng khơng thay đổi theo chiều cao đoạn chưng và đoạn luyện.

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

- Chất lỏng ngưng tụ trong thiết bị ngưng tụ cĩ thành phần bằng thành phần

của hơi đi ra ở đỉnh tháp

Đồ án mơn QT&TB 13 Sinh viên : Nguyễn Thị Canh - lớp CĐ-ĐH Hố 1-K10

- Cấp nhiệt ở đáy tháp bằng hơi đốt gián tiếp.

1 Phương trình cân bằng vật liệu

Công thức liên hệ nồng độ phần mol và nồng độ phần khối lượng:

Trong đó: aB, 1- aB - nồng độ phần khối lượng của Aceton và Benzen

MA, MB - khối lượng mol phân tử của Aceton và BenzenThay số liệu vào ta có :

aF = 0,3 (phần khối lượng)

= 0,366 phần mol - hỗn hợp đầu

aP = 0,98 phần khối lượng = 0,985 phần mol - sản phẩm đỉnh

aw = 0,02 phần khối lượng = 0,027 phần mol - sản phẩm đáy

- Phương trình cân bằng vật liệu cho toàn tháp

a Chỉ số hồi lưu tối thiểu

Theo bảng IX.2a – 145 – II , ta có bảng đường cân bằng lỏng hơi của CH3COCH3

Hình 2 - Đồ thị t-x,y hệ Axeton - Benzen

* Xác định chỉ số hồi lưu thích hợp Rth:

Từ xF = 0,366 (phần mol) trên biểu đồ ta kẻ đường thẳng song song với trục y,

cắt đường cân bằng tại F, từ F kẻ song song với trục x, ta tìm được yF* = 0,57

(phần mol) với yF* là nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong pha hơi cân bằng với nồng

độ cấu tử trong pha lỏng xF của hỗn hợp

Vì nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong pha hơi cân bằng với nồng độ cấu tử trongpha lỏng xF của hỗn hợp đầu nên ta xác định chỉ số hồi lưu tối thiểu theo côngthức:

Vấn đề chọn chỉ số hồi lưu thích hợp Rx rất quan trọng vì chỉ số hồi lưu thíchhợp nhỏ thì số bậc của tháp lớn (chiều cao tháp tăng), lượng hơi đốt tiêu tốn ít,

Ta tính Rx dựa trên phương pháp: biết giá trị Rmin ta cho các giá trị bất kỳ ta sẽtính được R tương ứng (R > Rmin), với mỗi Rx ta xác định được số đĩa lý thuyết Nlt

Phương trình làm việc:

- Phương trình làm việc đoạn luyện:

- Phương trình làm việc đoạn chưng:

Hình 4 : Số đĩa lý thuyết tương ứng với β = 1,4 ; B = 0,256 và Nlt =32

Đồ án môn QT&TB 19 Sinh viên : Nguyễn Thị Canh - lớp CĐ-ĐH Hoá 1-K10

Hình 5 : Số đĩa lý thuyết tương ứng với β =1,5 ; B = 0,243 và Nlt = 29

Hình 6 : Số đĩa lý thuyết tương ứng với β =1,6 ; B = 0,232 và Nlt = 27

Đồ án môn QT&TB 21 Sinh viên : Nguyễn Thị Canh - lớp CĐ-ĐH Hoá 1-K10

Hình 8 : Số đĩa lý thuyết tương ứng với β =1,8 ; B = 0,211 và Nlt = 24

Đồ án môn QT&TB 23 Sinh viên : Nguyễn Thị Canh - lớp CĐ-ĐH Hoá 1-K10

Hình 9 : Số đĩa lý thuyết tương ứng với β =1,9 ; B = 0,202 và Nlt = 23

Hình 10: Số đĩa lý thuyết tương ứng với β =2,0 ; B = 0,194 và Nlt = 22

Đồ án môn QT&TB 25 Sinh viên : Nguyễn Thị Canh - lớp CĐ-ĐH Hoá 1-K10

Hình 11: Số đĩa lý thuyết tương ứng với β =2,1 ; B = 0,187 và Nlt = 21

Hình 12: Số đĩa lý thuyết tương ứng với β =2,2 ; B = 0,18 và Nlt = 21

Đồ án môn QT&TB 27 Sinh viên : Nguyễn Thị Canh - lớp CĐ-ĐH Hoá 1-K10

Hình 13: Số đĩa lý thuyết tương ứng với β =2,3; B = 0,173 và Nlt = 20

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

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

: tốc độ hơi trung bình đi trong tháp, m/sLợng hơi trung bình đi trong tháp, m3/h

Vì lợng hơi và lợng lỏng thay đổi theo chiều cao của tháp vàkhác nhau trong mỗi đoạn nên ta phải tính lợng hơi trung bìnhcho từng đoạn

2.3.1 Đ ờng kính đoạn luyện :

a Xác định lợng hơi trung bình đi trong đoạn luyện:

Lợng hơi trung bình đi trong đoạn luyện tính gần

đúng bằng trung bình cộng của lợng hơi đi ra khỏi đĩa trên cùng của tháp và lợng hơi đi vào đĩa dới cùng của

đoạn luyện.

Trong đó:

gtb: lợng hơi trung bình đi trong đoạn luyện, kg/h

gđ: lợng hơi đi ra khỏi đĩa trên cùng của tháp, kg/h

gl: lợng hơi đi vào đĩa dới cùng của đoạn luyện, kg/h

* Lợng hơi đi vào đoạn luyện:

Lợng hơi g1, hàm lợng hơi y1 và lợng lỏng G1 đối với đĩa thứnhất của đoạn luyện đợc xác định theo hệ phơng trình cânbằng vật liệuvà cân bằng nhiệt lợng sau :

g1 = G1 + Gp (1)

g1.y1 = G1.x1 + Gp.xp (2) [II - 182]

Đồ ỏn mụn QT&TB 29 Sinh viờn : Nguyễn Thị Canh - lớp CĐ-ĐH Hoỏ 1-K10

g1.r1 = gđ.rđ (3)Trong đó:

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

l-G1: lợng lỏng đối với đĩa thứ nhất của đoạn luyện(kg/h)

r1: ẩn nhiệt hoá hơi của hỗn hợp hơi đi vào đĩa(kJ/kg)

rđ: ẩn nhiệt hoá hơi của hỗn hợp hơi đi ra khỏi đỉnhtháp(kJ/kg)

1 = 67,69 0C nội suy theo bảng I.212 trong [I – 254] ta

đợc;

kcal/kg = 510,31 kJ/kg kcal/kg = 402,58 kJ/kg

 r1 = 510,31.y1 + (1 - y1).402,58

 r1 = 402,58 + 107,73.y1 kJ/kg

- rđ = ra.yđ + (1 – yđ).rb [II - 182]Với:

ra, rb: ẩn nhiệt hoá hơi của các cấu tử nguyên chất là Aceton

yđ: hàm lợng hơi đi ra khỏi đỉnh tháp, phần khối lợng

yđ = yp = xp = 0,985 phần mol = 0,98 phần khối lượng

Với t0

2 = tP = 56,51 0C nội suy theo bảng I.212 trong [I – 254]

ta đợc:

g1(402,58 + 107,73.y1) = 12706,85.519,86 =6605783,04

Giải hệ phơng trình ta đợc:

g1 = 14783,16 kg/h

G1 = 12372,45 kg/h

y1 = 0,41 phần khối lợng = 0,483 phần mol Thay y1 = 0,41 phần khối lợng vào r1 ta đợc:

b Tính khối lợng riêng trung bình :

* Khối lợng riêng trung bình đối với pha hơi đợc tính theo

, kg/m3 [II - 183]

Trong đó:

MA MB: khối lợng phần mol của cấu tử Aceton và Benzen

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

ytb1: nồng độ phần mol của Aceton lấy theo giá trị trungbình trong pha hơi ở đoạn luyện

trong bảng IX.2a [II-145] ta đợc

: khối lợng riêng trung bình của lỏng, kg/m3.: khối lợng riêng trung bình của cấu tử 1 (Aceton) và 2(Benzen) của pha lỏng lấy theo nhiệt độ trung bình, kg/m3.

: phần khối lợng trung bình của cấu tử 1 trong pha lỏng

phần khối lợng: nhiệt độ trung bình của đoạn luyện theo pha lỏng

trong bảng IX.2a, [II-145] ta đợc

ứng với t0 = 61,11 0C Nội suy theo bảng I.2 trong [I-9] ta đợc:

kg/m3.kg/m3.Vậy khối lợng riêng trung bình của lỏng trong đoạn luyện là:

kg/m3

c Tính tốc độ hơi đi trong tháp:

Đối với tháp đệm khi chất lỏng chảy từ trên xuống và pha hơi

đi từ dới lên chuyển động ngợc chiều có thể xảy ra bốn chế độthuỷ động; Chế độ chảy màng, chế độ quá độ, chế độ xoáy

và chế độ sủi bọt ở chế độ sủi bọt thì pha lỏng chiếm toàn bộthể tích tự do và nh vậy pha lỏng là pha liên tục Nếu tăng tốc

độ lên thì tháp bị sặc Trong phần tính toán này ta tính tốc

độ hơi của tháp dựa vào tốc độ sặc của tháp

Tốc độ hơi đi trong tháp đệm

Với s là tốc độ sặc, m/s đợc tính theo công thức

riªng xèp, ®,kg/m3

Lấy  = 0,8.s

y = 0,8.1,29 = 1,03 m/sVậy đờng kính của đoạn luyện là:

m

Quy chuẩn đờng kính đoạn luyện là DL = 1,6 m

* Thử lại điều kiện làm việc thực tế.

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

m/s

- Tỷ số giữa tốc độ thực tế và tốc độ sặc là:

< 0,9Vậy:Với đờng kính DL = 1,6 m là đó thỏa món

1: lợng hơi đi vào đoạn chng, kg/h

Vì lợng hơi đi ra khỏi đoạn chng bằng lợng hơi đi vào đoạnluyện (g’

=> r’

1 = 497,14.0,061 + (1- 0,061).394,2

r’

1 = 400,48 kJ/kgThay vào hệ phơng trình trên ta đợc:

kg/h Lợng lỏng trung bình trong đoạn chng:

G’= G1+ Gw : lợng lỏng đi vào đĩa trên cùng của đoạn chng bằnglợng lỏng ở đĩa cuối cùng của đoạn luyện và lợng lỏng sản phẩmđỏy

kg/h

b Tính khối lợng riêng trung bình:

Đồ ỏn mụn QT&TB 35 Sinh viờn : Nguyễn Thị Canh - lớp CĐ-ĐH Hoỏ 1-K10

* Khối lợng riêng trung bình đối với pha hơi đợc tính theo:

(kg/m3) [II - 183]Trong đó:

MA MB: khối lợng phần mol của cấu tử Aceton và Benzen

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

Với phần mol Nội suy từ số liệutrong bảng IX.2a [II-145] ta đợc

: khối lợng riêng của Aceton và Benzen ở pha lỏng lấytheo to

tb, (kg/m3)

atb: phần khối lợng trung bình của cấu tử 1 trong phalỏng

trong bảng IX.2a [II-145] ta đợc

ứng với t0 = 72,29 0C Nội suy theo bảng I.2 trong [I-9] ta đợc:

 = (0,8  0,9)s [II – 187]Với s là tốc độ sặc, m/s đợc tính theo công thức

Quy chuẩn đờng kính đoạn chng là DC = 1,6 m

* Thử lại điều kiện làm việc thực tế:

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

[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 lỏngm: hệ số phân bố trung bình ở điều kiện cân bằng pha

Gy, Gx: lu lợng hơi và lỏng trung bình đi trong tháp, kg/s

* Tính chiều cao của một đơn vị chuyển khối h 1 , h 2 :

x: khối lợng riêng của lỏng, kg/m3

: hệ số thấm ớt của đệm, nó phụ thuộc vào tỷ số giữa mật

độ tới thực tế lên tiết diện ngang của tháp và mật độ tới thích hợp,

xác định theo đồ thị IX.16 [II - 178]

Với : mật độ tới thực tế, m3/m2.h

Utt = B.đ : mật độ tới thích hợp, m3/m2.hTrong đó:

Mhh, MA, MB: khối lợng phân tử của hỗn hợp và cấu tử Aceton

và Benzen

hh, A, B: độ nhớt của hỗn hợp và cấu tử Aceton và Benzen

m1, m2: nồng độ của Aceton và Benzen tính theo phần thểtích

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

m1 = ytb= 0,734 phần mol

Thay vào ta có:

a1, a2: nồng độ phần khối lợng của Aceton và Benzen

Ta có :