THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÁP ĐỆM CHƯNG CẤT HỆ ACID ACETIC – NƯỚC VỚI NĂNG SUẤT NHẬP LIỆU 3500 KGH

Acid acetic (CH3OOH) là một trong những hợp phần không thể thiếu trông công nghệ thực phẩm cũng như trong một số ngành công nghiệp khác, CH3COOH cũng chiếm một vai trò quan trọng trong cuộc sống.Để sản xuất axit CH3COOH thì có nhiều phương pháp khác nhau nhưng trong công nghiệp thực phẩm thì nó được sản xuất bằng phương pháp lên men bởi tác nhân vi sinh vật. Để thu được CH3COOH tinh khiết có thể thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau nhưng như các phương pháp hoá học, hoá lý…trong công nghiệp để thu được lượng lớn CH3COOH với độ tinh khiết theo yêu cầu thì người ta thường sử dụng phương pháp chưng cất.Có nhiều phương pháp chưng cất khác nhau nhưng trong công nghiệp thực phẩm thường sử dụng phương pháp chưng cất liên tục.Nguyên tắc phương pháp là dựa vào nhiệt độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong hổn hợp.Về thiết bị thì có nhiều loại khác nhau, tuỳ thuộc vào yêu cầu công nghệ mà người ta chọn loại thiết bị phù hợp.Trông công nghệ thực phẩm thiết bị chưng cất thường dùng là thiết bị loại tháp. Nội dung của đồ án này là tính toán thiết kế hệ thống tháp đệm chưng cất hệ hỗn hợp hai cấu tử là CH3COOH và H2O.Nhiệm vụ của Đồ án này là Thiết kế hệ thống tháp đệm chưng cất hệ acid acetic –nước với năng suất nhập liệu 3500 kgh Hệ acid acetic – nước có nồng độ nhập liệu 8% ( tính theo acid acetic) Nồng độ sản phẩm đáy: 45% tính theo acid acetic Nhập liệu lỏng sôi Trao đổi nhiệt với sản phẩm đá

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

……

ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨM

THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÁP ĐỆM CHƯNG CẤT HỆ ACID ACETIC – NƯỚC VỚI NĂNG SUẤT NHẬP LIỆU

em, hướng dẫn nhiệt tình để đồ án của chúng em được hoàn thiện hơn Chúng em xin trận trọng gửi tới Thầy lời cảm ơn sâu sắc nhất!

Đây là lần đầu tiên chúng em làm đồ án Dù đã rất cố gắng để hoàn thành một cách tốt nhất, nhưng sai sót là điều không thể tránh khỏi Chúng em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của thầy cô

Một lần nữa chúng em xin chân thành cảm ơn công lao dạy dỗ của thầy cô dưới mái trường mến yêu này Kính chúc quý thầy, cô giáo nhiều sức khỏe và đạt được nhiều thắng lợi trong nghiên cứu và trong sự nghiệp trồng người

Chúng em xin chân thành cảm ơn

TP.HCM, tháng 12 năm 2020 Sinh viên thực hiện Phan Thị Thùy Dương Nguyễn Thị Hồng Ngọc

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

LỜI MỞ ĐẦU iv

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1

1.1 Khái niệm về chưng cất 1

1.1.1 Khái niệm 1

1.1.2 Các phương pháp chưng cất 1

1.1.3 Thiết bị chưng cất 1

1.2 Giới thiệu sơ bộ nguyên liệu 2

1.2.1 Acid acetic 2

1.2.2 Nước 4

1.3 Đồ thị cân bằng acid acetic – nước 4

CHƯƠNG 2 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 6

CHƯƠNG 3 CÂN BẰNG VẬT CHẤT 7

3.1 Các thông số ban đầu: 7

3.2 Xác định suất lượng sản phẩm đỉnh và sản phẩm đáy thu được 7

3.3 Xác định chỉ số hoàn lưu làm việc 8

3.3.1 .Nồng độ phần mol 8

3.3.2 Suất lượng mol tương đối của dòng nhập liệu 8

3.3.3 Tỉ số hoàn lưu làm việc 9

3.3.4 Đường làm việc 9

3.4 Xác định suất 9

3.4.1 Tại đỉnh tháp: 9

3.4.2 Tại mâm nhập liệu: 10

3.4.3 Tại đáy tháp: 10

CHƯƠNG 4 CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG 12

4.1 Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị đun sôi hỗn hợp đầu 12

4.2 Cân bằng nhiệt lượng của tháp chưng luyện 14

4.3 Cân bằng nhiệt lượng cho thiết bị ngưng tụ 15

4.4 Cân bằng nhiệt lượng tại thiết bị làm lạnh 16

CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH 17

5.1 Đường kính tháp chưng cất 17

5.1.1 Lượng hơi trung bình đi trong tháp 17

5.1.2 Khối lượng riêng trung bình: 20

5.1.3 Tốc độ của khí (hơi) đi trong tháp: 23

5.1.4 Đường kính tháp chưng cất 25

5.2 Chiều cao tháp chưng cất 26

5.2.1 Chiều cao của một đơn vị chuyển khối 27

5.2.2 Số đơn vị chuyển khối 35

5.2.3 Tính m 37

5.2.4 Xác định chiều cao tháp 38

5.2.5 Chiều cao toàn tháp 38

5.3 Trở lực của tháp đệm 39

5.3.1 Trở lực đoạn chưng 40

5.3.2 Trở lực đoạn cất 41

CHƯƠNG 6 TÍNH TOÁN CƠ KHÍ VÀ LỰA CHỌN 42

6.1 Tính toán thân tháp 42

6.1.1 Chọn vật liệu làm thân tháp 42

6.1.2 Tính chiều dày thân tháp 43

6.2 Tính chiều dày đáy tháp và nắp thiết bị 45

6.2.1 Chiều dày nắp 46

6.2.2 Chiều dày đáy thiết bị 47

6.3 Tính đường kính ống dẫn 47

6.3.1 Đường kính ống dẫn sản phẩm đỉnh 47

6.3.2 Đường kính ống dẫn hỗn hợp đầu 49

6.3.3 Đường kính ống dẫn sản phẩm đáy 50

6.4 Tra bích 51

6.4.1 Kích thước chiều dài ồng nối 51

6.5 Lưới đỡ đệm, dầm đỡ đệm 51

6.5.1 Đĩa phân phối 51

6.5.2 Lưới đỡ đệm 52

6.5.3 Dầm đỡ đệm 52

6.6 Giá đỡ và tai treo 56

6.6.1 Tai treo 56

6.6.2 Giá đỡ 57

CHƯƠNG 7 TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHỤ 58

7.1 Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu 58

7.1.1 Tính hiệu số nhiệt độ trung bình 58

7.1.2 Tính nhiệt lượng trao đổi 58

7.1.3 Tính hệ số cấp nhiệt 59

7.2 Tính thùng cao vị 65

7.2.1 Các trở lực trong quá trình tiếp liệu 65

7.2.2 Tính chiều cao của thùng cao vị so với đĩa tiếp liệu 72

7.3 Tính toán bơm 73

TÀI LIỆU THAM KHẢO 76

DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Cấu tạo phân tử acid acetic 3

Hình 1.2 Cấu tạo phân tử nước 4

Hình 1.3 Đồ thị cân bằng Acid acetic-nước 5

Hình 1.4 Đồ thị T - xy 5

LỜI MỞ ĐẦU

Acid acetic (CH3OOH) là một trong những hợp phần không thể thiếu trông công nghệ thực phẩm cũng như trong một số ngành công nghiệp khác, CH3COOH cũng chiếm một vai trò quan trọng trong cuộc sống

Để sản xuất axit CH3COOH thì có nhiều phương pháp khác nhau nhưng trong công nghiệp thực phẩm thì nó được sản xuất bằng phương pháp lên men bởi tác nhân vi sinh vật Để thu được CH3COOH tinh khiết có thể thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau nhưng như các phương pháp hoá học, hoá lý…trong công nghiệp để thu được lượng lớn CH3COOH với độ tinh khiết theo yêu cầu thì người ta thường sử dụng phương pháp chưng cất

Có nhiều phương pháp chưng cất khác nhau nhưng trong công nghiệp thực phẩm thường sử dụng phương pháp chưng cất liên tục

Nguyên tắc phương pháp là dựa vào nhiệt độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong hổn hợp.Về thiết bị thì có nhiều loại khác nhau, tuỳ thuộc vào yêu cầu công nghệ mà người ta chọn loại thiết bị phù hợp.Trông công nghệ thực phẩm thiết bị chưng cất thường dùng là thiết bị loại tháp

Nội dung của đồ án này là tính toán thiết kế hệ thống tháp đệm chưng cất hệ hỗn hợp hai cấu tử là CH3COOH và H2O

Nhiệm vụ của Đồ án này là Thiết kế hệ thống tháp đệm chưng cất hệ acid acetic – nước với năng suất nhập liệu 3500 kg/h

- Hệ acid acetic – nước có nồng độ nhập liệu 8% ( tính theo acid acetic)

- Nồng độ sản phẩm đáy: 45% tính theo acid acetic

- Nhập liệu lỏng sôi

- Trao đổi nhiệt với sản phẩm đáy

Quá trình chưng cất là quá trình trong đó cả dung môi và chất tan đều bay hơi Khi chưng cất ta thu được nhiều cấu tử và thường thì bao nhiêu sẽ thu được bấy nhiêu sản phẩm Nếu xét hệ đơn giản chỉ có hai cấu tử thì ta thu được hai sản phẩm:

- Sản phẩm đỉnh chủ yếu gồm cấu tử có độ bay hơi lớn và một phần rất ít cấu tử có độ bay hơi bé

- Sản phẩm đáy chủ yếu gồm cấu tử có độ bay hơi bé và một phần rất ít cấu tử có độ bay hơi lớn

Đối với hệ Acid acetic – Nước thì:

- Sản phẩm đỉnh chủ yếu là nước

- Sản phẩm đáy chủ yếu là acid acetic

1.1.2 Các phương pháp chưng cất

Phân loại theo áp suất làm việc: áp suất thấp, áp suất thường và áp suất cao

Nguyên tắc của phương pháp này là dựa vào nhiệt độ sôi của các cấu tử, nếu nhiệt độ sôi của các cấu tử quá cao thì ta giảm áp suất làm việc để giảm nhiệt độ sôi của các cấu tử

- Phân loại theo nguyên lý làm việc: chưng cất đơn giản, chưng cất bằng hơi nước trực tiếp và chưng cất chân không

- Phân loại theo phương pháp cấp nhiệt ở đáy tháp: cấp nhiệt trực tiếp, cấp nhiệt gián tiếp Trong đó cấp nhiệt trực tiếp bằng hơi nước thường được áp dụng trường hợp chất được tách không tan trong nước

1.1.3 Thiết bị chưng cất

Trong sản xuất thường sử dụng rất nhiều loại tháp, chúng đều có một yêu cầu cơ bản là diện tích bề mặt tiếp xúc pha phải lớn, điều này phụ thuộc vào độ phân tán của lưu chất này vào lưu chất kia

Tháp chưng cất rất phong phú về kích cỡ và ứng dụng, các tháp lớn nhất thường được áp dụng trong công nghiệp lọc hóa dầu Kích thướt của tháp: đường kính tháp và chiều cao tháp tùy thuộc suất lượng pha lỏng, pha khí của tháp và độ tinh khiết của sản phẩm Ở đây ta khảo sát hai loại tháp chưng thường dùng là tháp mâm và tháp chêm

-Tháp mâm: thân tháp hình trụ, thẳng đứng phía trong có gắn các mâm có ctạo khác nhau để chia thân tháp thành các đoạn bằng nhau, trên đó pha lỏng và pha hơi được tiếp xúc với nhau Tùy theo cấu tạo của đĩa, ta có:

• Tháp mâm chóp: trên mâm bố trí có chóp dạng tròn, xupap, chữ s…

• Tháp mâm xuyên lỗ: trên mâm bố trí các lỗ có đường kính ( 3-12mm)

-Tháp chêm ( tháp đệm): tháp hình trụ, gồm nhiều đoạn nối với nhau bằng mặt bích hay hàn Vật chêm được cho vào tháp theo một trong hai phương pháp: xếp ngẫu nhiên hay xếp thứ tự

Tháp đệm hình trụ, bên trong có đổ đầy đệm Trong tháp đệm chất lỏng chảy từ trên xuống theo bề mặt đệm và khí đi từ dưới lên phân tán đều trong chất lỏng

-So sánh ưu nhược điểm của các loại tháp:

Tháp đệm Tháp mâm xuyên lỗ Tháp mâm chóp

Ưu điểm - Cấu tạo khá đơn

giản

- Trở lực thấp

- Làm việc được với chất lỏng bẩn nếu dùng đệm cầu có  

 của chất lỏng

- Hiệu suất tương đối cao

- Hoạt động khá ổn định

- Làm việc với chất lỏng bẩn

- Hiệu suất cao

- Hoạt động ổn định

Nhược điểm - Do có hiệu ứng

thành → hiệu suất truyền khối thấp

- Độ ổn định không cao, khó vận hành

- do có hiệu ứng thành → tăng năng suất thì hiệu ứng thành tăng → khó tăng năng suẩt

- Thiết bị nặng

- Trở lực khá cao

- Yêu cầu lắp đặt khắc khe → lắp đĩa thật phẳng

- Cấu tạo phức tạp

- Trở lực lớn

- Không làm việc với chất lỏng bẩn

Vậy: ta sử dụng tháp đệm để chưng cất hệ Acid acetic – Nước

1.2 Giới thiệu sơ bộ nguyên liệu

Nguyên liệu là hỗn hợp acid acetic – nước

1.2.1 Acid acetic

1.2.1.1 Tính chất

Acid acetic là một hệ thống có tên là acid ethanoic là một hợp chất hữu cơ với công thức hóa học là CH3COOH

Hình 1.1 Cấu tạo phân tử acid acetic

Là chất lỏng không màu, có mùi sốc đặc trưng, trọng lượng riêng 1,0497 (ở 20C) Khi nhiệt độ hạ xuống một ít thì đông đặc thành một khối tinh thể có Tnc = 16,635 ± 0,002C; TSôi = 118C

Tan trong nước, rượu và ete theo bất kì tỷ lệ nào

Là một acid yếu, hằng số phân ly nhiệt động của nó ở 25C và K = 1,75.10-5

Tính ăn mòn kim loại:

Acid acetic ăn mòn sắt

Nhôm bị ăn mòn bởi acid loãng, nó đề kháng tốt với acid acetic đặt và

thuần khiết Đồng và chì bị ăn mòn bởi acid acetic với sự hiện diện của

không khí

Thiếc và một số loại thép nikel – crom đề kháng tốt với acid acetic

1.2.1.2 Điều chế

Acid acetic được điều chế bằng cách:

a) Oxy hóa có xúc tác đối với cồn etylic để biến thành andehit acetic, là một giai đoạn trung gian Sự oxy hóa kéo dài sẽ tiếp tục oxy hóa andehit acetic thành acid acetic

CH3CHO +1

2O2 → CH3COOH

C2H5OH + O2→ CH3COOH + H2O b) Oxy hóa andehit acetic được tạo thành bằng cách tổng hợp từ acetylen

Sự oxy hóa andehit được tiến hành bằng khí trời với sự hiện diện của coban acetat Người ta thao tác trong andehit acetic ở nhiệt độ gần 80C để ngăn chặn sự hình thành peroxit Hiệu suất đạt 95 – 98% so với lý thuyết Người ta đạt được như thế rất dễ dàng sau khi chế acid acetic kết tinh được:

CH3CHO +1

2O2

Coban acetic 80℃

→ CH3COOH c) Tổng hợp đi từ cồn metylic và cacbon oxit

Hiệu suất có thể đạt 50 – 60% so với tỷ lệ lý thuyết bằng cách cố định cacbon oxit trên cồn metylic qua xúc tác

Nhiệt độ từ 200 – 500C, áp suất 100 – 200atm:

CH3OH + CO → CH3COOH Với sự hiện diện của metaphotphit hoặc photpho – vonframat kim loại 2 và 3 hóa trị (chẳng hạn sắt, coban)

1.2.1.3 Ứng dụng

Acid acetic là một loại acid quan trọng nhất trong các loại acid hữu cơ Nó rẽ nên được ứng dụng rộng rãi và là hóa chất cơ bản để điều chế nhiều hợp chất quan trọng Acid acetic ứng dụng trong các ngành:

+ Làm dấm ăn (dấm ăn chứa 4.5% acid acetic)

+ Làm đông đặc nhựa mủ cao su

+ Làm chất dẻo tơ lụa xenluloza axetat – làm phim ảnh không nhạy lửa

+ Làm chất kết dính polyvinyl acetat

+ Làm phẩm màu, dược phẩm, nước hoa tổng hợp

1.2.2 Nước

Hình 1.2 Cấu tạo phân tử nước

Trong điều kiện thường nước là chất lỏng không màu, không mùi, không vị, nhưng khối nước dày sẽ có màu xanh nhạt Khi hóa rắn nó có thể tồn tại ở 5 dạng tinh thể khác nhau

Tính chất vật lý:

+ Khối lượng phân tử : 18g/ mol

+ Khối lượng riêng :1g/ml

+ Nhiệt độ nóng chảy : 0C

+ Nhiệt độ sôi :100C

Nước là hợp chất chiếm phần lớn trên trái đất (3/4 diện tích trái đất là nước biển) và rất cần thiết cho sự sống Nước là dung môi phân cực mạnh có khả năng hòa tan nhiều chất và là dung môi rất quan trọng trong kỹ thuật hóa học

1.3 Đồ thị cân bằng acid acetic – nước

Ta có bảng thành phần lỏng (x) – hơi (y) và nhiệt độ sôi của hỗn hợp Nước –

acid acetic ở 760 mmHg (% mol)

100101102103104105106107108109110111112113114115116117118

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

xy

CHƯƠNG 2 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

Hỗn hợp Acid acetic- nước có nồng độ acid acetic 8% ( theo số mol), nhiệt độ khoảng 25ºC tại bồn chứa nguyên liệu (1), được bơm(2) lên bồn cao vị (3) qua thiết bị gia nhiệt ( trao đổi nhiệt với sản phẩm đáy) Lưu lượng được khống chế bằng cách điều chỉnh hệ thống van và lưu lượng kế (6) sau đó đưa thiết bị đun nóng dòng nhập liệu (4) bằng hơi nước bão hòa từ nồi hơi vào đun sôi hỗn hợp đầu đến nhiệt độ sôi sau khi đạt tới nhiệt độ sôi hỗn hợp này được đưa vào đĩa tiếp liệu của tháp chưng cất loại đệm (8) Trong tháp, hơi đi từ dưới lên gặp chất lỏng từ trên xuống Ở đây có

sự tiếp xúc và trao đổi nhiệt giữa 2 pha với nha Pha lỏng chuyển động trong phần chưng càng xuống dưới càng giảm nồng độ cấu tử dễ bay hơi vì đã bị nồi đun lôi cuốn các cấu tử Nhiệt độ càng lên trên càng thấp, nên khi hơi đi từ dưới lên thì cấu tử có nhiệt độ sôi cao là nước sẽ ngưng tụ lại, cuối cùng trên đỉnh tháp ta thu được hỗn hợp

có cấu tử Acid acetic chiếm nhiều nhất (45% theo phần mol) Hơi này đi vào thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh (9) một phần lỏng ngưng được thu hồi về tháp, một phần chất lỏng ngưng đi qua thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh (16) Một phần cấu tử có nhiệt độ sôi thấp được bốc hơi, còn lại cấu tử có nhiệt độ sôi cao 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 (nước) Hỗn hợp lỏng ở đáy có hỗn hợp Acid acetic là 5% theo phần mol (13), còn lại

là nước Dung dịch lỏng ở đáy tháp được đun tại nồi đun (11), bốc hơi cung cấp lại cho tháp để tiếp tục làm việc, phần còn lại trao đổi nhiệt với nhập liệu

Hệ thống làm việc liên tục cho ra sản phẩm đỉnh là nước được thải bỏ, sản phẩm đáy là Acid acetic được giữ lại

CHƯƠNG 3 CÂN BẰNG VẬT CHẤT

3.1 Các thông số ban đầu:

- Chọn loại tháp là tháp đệm

- Khi chưng cất dung dịch hệ Acid acetic – nước thì cấu tử dễ bay hơi là nước

Hỗn hợp: + Acid acetic - CH3COOH → MA = 60 g/mol

+ Nước – H2O → MH2O = 18 g/mol Năng suất nhấp liệu: GF= 3500 kg/h

✓ Trạng thái nhập liệu là trạng thái lỏng sôi

Đối với thiết bị đun sôi đáy tháp :

✓ Áp suất hơi đốt : Ph = 2at

Đối với thiết bị làm nguội sản phẩm đáy :

✓ Nhiệt độ sản phẩm đáy sau khi làm nguội: tWR = 40oC

✓ Nhiệt độ dòng nước lạnh đi vào: tV = 25oC

✓ Nhiệt độ dòng nước lạnh đi ra: tR = 35oC

Đối với thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh :

✓ Nhiệt độ dòng nước lạnh đi vào: tV = 25oC

✓ Nhiệt độ dòng nước lạnh đi ra: tR = 40oC

- Các kí hiệu:

F, GF: lượng nhập liệu ban đầu (kmol/h), (kg/h)

D, GD: suất lượng sản phẩm đỉnh (kmol/h), (kg/h)

W, GW: suất lượng sản phẩm đáy (kmol/h), (kg/h)

xF: nồng độ phần mol của nước trong nhập liệu

xD: nồng độ phần mol của nước trong sản phẩm đỉnh

xW: nồng độ phần mol của nước trong sản phẩm đáy

3.2 Xác định suất lượng sản phẩm đỉnh và sản phẩm đáy thu được

Ta có, năng suất nhập liệu GF = 3500 kg/h

Phương trình cân bằng vật chất:

{ G GF = GD+ GW

F aF = GD aD+ GW.aW

GD =aF− aW.GF

aD− aW =

92 − 5599.5 − 55 3500 = 2910,11 kg/h

18 +

(1 − 0,92)60

18 +

(1 − 0,994)60

18 +

(1 − 0,55)60

3.3.3 Tỉ số hoàn lưu làm việc

Với giá trị x = 97,46 → Ta kẻ đường song song với trục y và cắt đường cân bằng

Từ đó, ta kẻ đường song song với trục x cắt trục y tại B ta xác định được giá trị

y*=0,9819

Tỉ số hoàn lưu tối thiểu:

9746,09819,0

9819,09985,0

F D x y

y x

R

2346,0765,012562,3

9985,01

2562,3

2562,

+

++

+

=

R

f x R

f R y

02626,00327,112562,13

11392,11

2562,3

1392,12562

,

++

−+

+

+

R x

3.4 Xác định suất

Coi lưu lượng mol của các dòng pha đi trong mỗi đoạn tháp (chưng và luyện) là

không đổi

3.4.1 Tại đỉnh tháp:

Vì tại đỉnh tháp nồng độ phần mol của nước trong pha lỏng và pha hơi bằng nhau

→ Khối lượng của pha hơi và pha lỏng tại đỉnh tháp là bằng nhau:

MHD = MLD = xD MN + (1 – xD) MA

= 0,9985 18 + (1 – 0,9985) 60 = 18,063 (kg/mol) Suất lượng khối lượng của dòng hơi tại đỉnh tháp:

GHD = (R +1)GD = (3,2562 + 1) 2910,11 = 12386,01 (kg/h)

Suất lượng mol của dòng hơi tại đỉnh tháp:

063,18

01,

=

HD

HD M

G

(kmol/h) Suất lượng khối lượng của dòng hoàn lưu:

GL = RGD = 3,2562 2910,11 = 94759 (kg/h)

Suất lượng mol của dòng hoàn lưu:

L =

063,18

9,9475

=

LD

L M

G

= 524,6 (kmol/h)

3.4.2 Tại mâm nhập liệu:

Khối lượng mol của dòng nhập liệu:

3500

=

F

F M

G

= 183,5632 (kmol/h) Và: nLF = L = 524,6 (kmol/h)

Vì tại đáy tháp nồng độ phần mol của nước trong pha lỏng và pha hơi bằng nhau

 Khối lượng của pha hơi và pha lỏng tại đáy tháp là bằng nhau:

MHW = MLW = xW MN + (1 – xW) MA

= 0,8029 18 + (1 – 0,8029) 60 = 26,2782 (kg/mol) Suất lượng mol của dòng sản phẩm đáy:

W =

2782,26

89,589

=

LW

W M

G

= 22,4479(kmol/h) Và: nLW = n’LF = 708,1632 (kmol/h)

nHW = nHF = nHD = 685,71 (kmol/h)

n LW

W

n HW

CHƯƠNG 4 CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG

4.1 Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị đun sôi hỗn hợp đầu

Mục đích của việc tính toán cân bằng nhiệt lượng là để xác định lượng hơi đốt cần thiết khi đun nóng hỗn hợp đầu, đun bốc hơi ở đáy tháp cũng như xác định lượng nước lạnh cần thiết cho quá trình ngưng tụ làm lạnh

Chọn nước làm chất tải nhiệt vì nó là nguồn nguyên liệu rẻ tiền phổ biến trong thí nghiệm và có khả năng đáp ứng yêu cầu công nghệ

Phương trình cân bằng nhiệt lượng của thiết bị đun nóng hỗn hợp đầu:

QD1 + Qf = QF + Qng1 + Qxq1 (J/h) [ IX.149 STQTTB-II tr.196]

Trong đó:

QD : Nhiệt lượng do hơi đốt mang vào, J/h;

Qf : Nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang vào, J/h;

QF : Nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang ra, J/h;

Qng1:Nhiệt lượng do nước ngưng mang ra, J/h;

Qxq1: Nhiệt lượng mất mát ra môi trường xung quanh, J/h

Chọn hơi đốt là hơi nước bão hoà ở áp suất 2 at, có to sôi = 119,62oC (Bảng [I.148 STQTTBII-164]

a Nhiệt lượng do hơi đốt mang vào

QD1 = D1.λ1 = D1(r1 +θ.C1) ,(J/h) [ IX.150(STQTTB-II-196)]

Trong đó:

D1: Lượng hơi đốt, kg/h;

r1: ẩn nhiệt hóa hơi, J/h;

λ1: hàm nhiệt của hơi đốt, J/kg (nhiệt lượng riêng của hơi đốt (J.kg);

1: nhiệtđộ nước ngưng, J/kg.độ

b Nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang vào

Qf =F Cf.tf ,(J/h) [IX.151(STQTTB-II-196)]

Trong đó:

F: lượng hỗn hợp đầu, kg/h (= 3500 kg/h)

tf: Nhiệt độ của hỗn hợp đầu, (ºC)

Hỗn hợp vào ở nhiệt độ thường: tf = 250C

Cf : nhiệt dung riêng của hỗn hợp đầu, J/kg.độ

Lấy tf = 25oC và nội suy từ bảng [I.154 STQTTB-I tr.172], ta được :

CA = 2020,5 (J/kg.độ)

CN = 4182,28 (J/kg.độ)

Cf = CA.aF + (1- aF).CN = 0,92.4182,28+(1 – 0,92).2020,5 = 4009,3376(J/kg.độ) Vậy: Qf = F.Cf.tf = 3500.4009,3376.25=350817040 (J/h)

c Nhiệt lượng do hỗn hợp mang ra

CA = 2236,4845 (J/kg độ)

CN = 4189,762 (J/kg độ)

CF = CA.aF + (1-aF)CN = 4189,762.0,92+(1-0,92).2236,4845 = 4033,4998 (J/kg.độ) Vậy: QF = F.CF.tF = 3500.4033,4998.65,41 = 923409276,7 (J/h)

d Nhiệt lượng do nước ngưng mang ra

Qngl = Qngl.C1.θ1 = D1.C1 θ1 (J/h) [IX.153 STQTTB-II tr.197]

Trong đó:

Gngl: Lượng nước ngưng, bằng lượng nước hơi đốt, kg/h

Do G = D1 (kg/h)

e Nhiệt lượng mất mát ra môi trường xung quanh

Nhiệt lượng mất mát ra môi trường lấy bằng 5% nhiệt tiêu tốn

F (CF tF− Cf tf)0,95 r1 (kg h)⁄

Chọn p = 2 at tra bảng [I.212 STQTTB-I tr.254] ta được tsº = 119,6ºC

Với ts = 119,62 ºC tra bảng [I.212 STQTTB-1tr.254] ta được:

→ r1 = 96,811 (kcal/kg) = 405328,2948 J/kg

D1 =QF+ Qng1+ Qxq1 − Qf

QF− Qf0,95 r1 =

3500 (4003,5.65,41 − 4009,376) 25

0,95.405328,2948

= 1469,1686 kg h⁄

4.2 Cân bằng nhiệt lượng của tháp chưng luyện

Phương trình cân bằng nhiệt lượng của tháp chưng luyện:

Tổng nhiệt lượng mang vào tháp bằng tổng lượng nhiệt mang ra:

QF + QD2 + QR = Qy + QW + Qxq + Qngt [IX.156 STQTTB-II tr.197]

Trong đó:

QF: Nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang vào đầu tháp (J/h)

QD2: Nhiệt lượng do hơi đốt mang vào tháp, (J/h)

Qxq2: Nhiệt lượng mất mát ra môi trường xung quanh

Lấy bằng 5% nhiệt tiêu tốn ở đáy tháp

Qxq2 = 0,05.D2.r2 (J/h) [IX.162 STQTTB-II tr.198]

Chọn hơi đốt là hơi nước bão hòa ở áp suất 2at, có tº sôi = 119,62ºC

Vậy lượng hơi đốt cần thiết để đun sôi sản phẩm đáy

λN = rN + tP.CN = 2425580,72 + 57,26.4185,9878 = 2665270,381 (J/kg)

 λđ = ap λN + (1 – ap) λA = 0,995.2665270,381 + (1 – 0,995).217710,5817 = 2652582,582(J/kg)

4.3 Cân bằng nhiệt lượng cho thiết bị ngưng tụ

Phương trình cân bằng nhiệt lượng cho thiết bị ngưng tụ( ngưng tụ hoàn toàn)

P( Rx + 1)r = Gnl.Cn (t2 – t1) [STQTTB-II-198]

Trong đó:

r: Ẩn nhiệt ngưng tụ, (J/kg)

Nhiệt độ của hơi đỉnh tháp là: tºd = 57,26 ºC

Tra bảng [I.212 STQTTB-I tr.254] nội suy ở nhiệt độ : tºP = 57,26 ºC được:

rA=2177,136 (J/kg)

rN=2425580,72 (J/kg)

→rng = rN aP+ (1 – aP) rA

=2425580,72.0,995 + (1 – 0,995).2177,136 = 2413463,702 (J/kg)

Gnl: Lượng nước lạnh tiêu tốn cần thiết, (Kg/h)

Cn: Nhiệt dung riêng của nước ở nhiệt độ trung bình ,(J/kg độ)

t1, t2: Nhiệt độ vào và ra của nước lạnh, (ºC)

Nhiệt độ vào của nước lạnh lấy là nhiệt độ thường: t1 = 25 ºC

Nhiệt độ ra của nước lạnh chọn là: t2 = 45 ºC

ttb=25 + 45

2 = 35CTra từ bảng [I.153 STQTTB-I tr.172] ta có Cn = 2073,5 (J/kg độ)

Vậy lượng nước lạnh cần thiết để ngưng tụ hoàn toàn sản phẩm đỉnh :

Gnl =P (1 + RX)

Cn(t2− t1)=

2910,11 (1 + 3.2562) 2413463,702

2073,5(45 − 25) = 720838,8229(kg h)⁄

4.4 Cân bằng nhiệt lượng tại thiết bị làm lạnh

Coi làm lạnh sau khi đã ngưng tụ hoàn toàn thì ta có phương trình cân bằng nhiệt lượng của thiết bị làm lạnh:

 P.CP (t1 – t2) = Gn4 Cn.(t2 – t1 ) [IX.167 STQTTB-II tr.198]

Trong đó:

Gn4 : Lượng nước lạnh tiêu tốn, (kg/h)

T1,t2: Nhiệt độ đầu vào và cuối của sản phẩm đỉnh đã ngưng tụ, ºC

CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH

Vtb : lượng hơi ( khí) trung bình đi trong tháp, m3/h;

ytb: tốc độ hơi ( khí) trung bình đi trong tháp, m/s;

gtb: lượng hơi ( khí) trung bình đi trong tháp, kg/h;

yy: tốc độ hơi ( khí) trung bình đi trong tháp, kg/m2.s

5.1.1 Lượng hơi trung bình đi trong tháp

Vì lượng hơi và lượng lỏng thay đổi theo chiều cao tháp và khác nhau trong mỗi đoạn nên ta phải tính đường kính trung bình riêng cho từng đoạn: chưng và cất

a.Lượng hơi trung bình đi trong đoạn cất

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

gtb = gd+ g1

2 , (kg h) ⁄ [IX 91 STQTTB − II tr 181]

Trong đó

gtb: lượng hơi trung bình đi trong đoạn luyện (kg/h)

gđ: lượng hơi đi ra khỏi đĩa trên cùng của tháp (kg/h)

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

Lượng hơi ra khỏi đỉnh tháp:

Gđ = GD + GR = GD ( R+1) = 2910,11 ( 3,2562 +1) = 12386,01 (kg/h) Trong đó: GD: là lượng sản phẩm đỉnh (kg/h) GD= 2910,11(kg/h)

GR: là lượng chất lỏng hồi lưu (kg/h)

GR=GD.R Lượng hơi đi vào đoạn luyện g1:

Lượng hơi g1, hàm lượng y1 và lượng lỏng G1 đối với đĩa thứ nhất của đoạn luyện được xác định theo hệ phương trình sau:

G1: lượng lỏng đi vào đĩa thứ nhất của đoạn luyện (kg/h)

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

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

Xác định ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp vào đĩa thứ nhất của đoạn luyện:

r 1 = r N y 1 + ( 1- y 1 ) r A

rN: ẩn nhiệt hóa hơi của nước ở tF=100,48oC

rA: ẩn nhiệt hóa hơi của acid acetic ở tF=100.48oC

Từ bảng số liệu [I.212 STQTTB-I tr.254]

Dựa theo công thức nội suy: → { rA = 289,851 kj/kg

rN = 2255,378 kj/kg

r1= rN y1 + ( 1- y1) rA = 2255,379.y1+(1-y1)389,851 = 389,851 – 1865,582.y1 Xác định ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp đi ra từ đỉnh tháp:

r = r N y d + ( 1- y d ) r A

rN: ẩn nhiệt hóa hơi của nước ở tD= 100,03oC

rA: ẩn nhiệt hóa hơi của acid acetic ở tD=100,03oC

Từ bảng số liệu [I.212 STQTTB-I tr.254]

Dựa theo công thức nội suy: →{rA = 391,051 kJ/kg

rN = 2256,604 kJ/kg →rd=2256,604yd + (1 – yd)391,051= 391,051 + 1865,553yd

Thay y1=0,92 vào r1 ta được r1=389,851 + 1865,528.0,92=2106,1368 (kJ/kg)

Vậy lượng hơi trung bình trong đoạn luyện :

gtb= gd + g1

12386,01 + 13217,4826

2 = 12801,7463 (kg h) ⁄

b.Lượng hơi trung bình đi trong đoạn chưng

Lượng hơi trung bình đi trong đoạn chưng được xác định gần đúng bằng trung bình cộng của lượng hơi đi ra khỏi đoạn chưng và lượng hơi đi vào đoạn chưng

g′tb = g′d + g′1

2 [IX 96 STQTTB − II tr 182]

Trong đó:

g’n: lượng hơi đi ra khỏi đĩa trên cùng của đoạn chưng

g’1: lượng hơi đi vào đĩa thứ nhất của đoạn luyện

Vì lượng hơi đi ra khỏi đoạn chưng bằng lượng hơi đi vào đĩa thứ nhất của đoạn luyện g’n=g1 nên ta có thể viết:

y’1=yw tìm theo đường cân bằng ứng với xw= 0,8029 (phần mol)ta được

yw= 0,866 (phần mol) Đổi yw từ phần mol sang phần khối lượng:

0,866.18 + (1 − 0.866) 60 = 0,66 ( phần khối lượng) r’1: ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp đi vào trong đĩa thứ nhất của đoạn chưng

r′1 = rNy′1+ (1 − y′

1) rA = rNyW+ (1 − yW) rA

r’n: ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp đi vào đĩa trên cùng của đoạn chưng

r′n = rNy′n + (1 − y′

n) rA

Từ bảng số liệu [I.212 STQTTB-I tr.254]

rN: ẩn nhiệt hóa hơi của nước ở tF=101,82oC

rA: ẩn nhiệt hóa hơi của nước ở tF=101,82oC

Dựa theo công thức nội suy ta có: → {rN = 956,6532 kJ/kg

➔ {

G′1 = 29668,896g′1 = 29079,006x′1 = 0,658Vậy lượng hơi trung bình trong đoạn chưng là :

g′tb = g1+ g′1

13217,4826 + 29079,006

2 = 21148,2443 (kg h)⁄

5.1.2 Khối lượng riêng trung bình:

Khối lượng riêng trung bình của pha hơi:

ρytb =[ytb1 M1+ (1 − ytb1) M2] 273

22,4 T , (kg m

3)

⁄ [IX 102 STQTTB − II tr 183] Khối lượng riêng trung bình của pha lỏng:

a.Khối lượng riêng trung bình của đoạn cất

Khối lượng riêng trug bình của đoạn cất đối với pha hơi:

MN, MA: khối lượng phần mol của cấu tử nước và Acid acetic

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

ytbc: nồng độ phần mol của cấu tử nước trong đoạn cất lấy theo giá trị trung bình

y1 = 0,92 phần khối lượng, đổi sang nồng độ phần mol ta được:

y1 =

0,92180,92

18 +

(1 − 0,92)60

= 0,9745 (phần mol)

ytbc =y1+ y

∗ D

xtbc: khối lượng riêng trung bình đối với pha lỏng (kg/m3)

xN, xA: khối lượng riêng của cấu tử nước và acid acid acetic của pha lỏng lấy theo ttb, (kg/m3)

atbc: phần khối lượng trung bình của cấu tử nước trong pha lỏng ở đoạn cất

Với txtb = 100,12oC nội suy theo bảng I.2 trong [STQTTB- I tr.9] ta được:

1 − 0,9575957,784 = 1,044 10

−3 (kg m⁄ 3)

→xtbc = 957,854 kg/m3

b.Khối lượng riêng trung bình của đoạn chưng

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

MN, MA: khối lượng phần mol của cấu tử nước và Acid acetic

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

ytbC: nồng độ phần mol của cấu tử nước trong đoạn chưng lấy theo giá trị trung bình

ytbC =y1+ y

∗ W

0,9745 + 0,866

2 = 0,9202 (phần mol) Với ytbC = 0,9202 phần mol

Nội suy từ số liệu trong bảng IX.2a trong [STQTTB-II tr 148] ta được:

xtbC: khối lượng riêng trung bình đối với pha lỏng (kg/m3)

xN, xA: khối lượng riêng của cấu tử nước và acid acid acetic của pha lỏng lấy theo ttb, (kg/m3)

atbC: phần khối lượng trung bình của cấu tử nước trong pha lỏng ở đoạn chưng

1 − 0,735956,78 = 1,0446 10

−3 (kg m⁄ 3)

→xtbC = 957,3 kg/m3

5.1.3 Tốc độ của khí (hơi) đi trong tháp:

Tốc độ của khí (hơi) đi trong tháp được xác định theo công thức:

ω = (0,8 ÷ 0,9)ωsVới s là tốc độ sặc (m/s), được tính theo công thức:

Y = 1,2e−4X , [IX 144 STQTTB − II, tr 187]

(ρytb

ρxtb)

1 8

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

xtb, ytb: khối lượng riêng trung bình của pha lỏng và hơi, kg/m3;

x: độ nhớt của pha lỏng theo nhiệt độ trung bình

n = 1,005.10-3, độ nhớ của nước ở 20C, N.s/m2 (tra bảng I.102 trong [STQTTB-I tr.94])

a.Tốc độ hơi đi trong đoạn cất

(ρytb

ρxtb)

1 8

= (9891,636412801,7463)

1 4

(0,6058957,854)

1 8

= 0,3734

Y = 1,2e−4X = 1,2e−4.0,373 = 0,2699 Chọn đệm vòng loại Rasiga loại đổ lộn xộn kích thước: 25 x 25 x 30 tra từ bảng IX.8 [STQTTB-II tr.193]

Kích thước

đệm (mm)

Bề mặt riêng, , m2/m3

Thể tích tự do,

Vd, m3/m3

Số đệm trong 1m3

Khối lượng riêng xốp, , kg/m3

Với loại đệm vòng ta đã chọn như trên nên:

Y = 0,2699 = ωs

2 195.0,60589,81 0,753 957,854 (

μN ; μA; lần lượt là độ nhớt của 2 cấu tử Nước và Acid acetic ở txtbC =100,679C

Từ bảng I.101[STQTTB-I tr.91] nội suy với txtbC =100,679C

N = 0,2822.10-3 N.s/m2

(ρytb

ρxtb)

1 8

= (19988,134321148,2443)

1 4

(0,6975957,3 )

1 8

= 0,3997

Y = 1,2e−4X = 1,2e−4.0,3997 = 0,2426 Chọn đệm vòng loại Rasiga loại đổ lộn xộn kích thước: 25 x 25 x 30 tra từ bảng IX.8 [STQTTB-II tr.193]

Kích thước

đệm (mm)

Bề mặt riêng, , m2/m3

Thể tích tự do, Vd,0 m3/m3

Số đệm trong 1m3

Khối lượng riêng xốp, , kg/m3

Với loại đệm vòng ta đã chọn như trên nên:

Y = 0,2426 = ωs

2 195.0,69759,81 0,753 957,3 (

Suất lượng mol của pha hơi trong phần cất: nHc = nHD = 685,71 kmol/h

Suất lượng thể tích của pha hơi trong phần cất:

Dc = √4 QHc

π ωc = √

4.2,3325

π 2,8294 = 1,62 m Quy chuẩn ta lấy đường kính là: Dc = 1,7 m

Thử lại điều kiện làm việc thực tế:

❖ Tốc độ hơi thực tế đi trong đoạn cất:

b Đường kính đoạn chưng

Suất lượng mol của pha hơi trong phần cất: nHC = nHD = 685,71 kmol/h

Suất lượng thể tích của pha hơi trong phần cất:

Dc = √4 QHc

π ωc = √

4.5,8306

π 2,4946 = 1,72 m Quy chuẩn ta lấy đường kính là: DC = 1,7 m

Thử lại điều kiện làm việc thực tế:

❖ Tốc độ hơi thực tế đi trong đoạn chưng:

Quy chuẩn ta lấy đường kính tháp chưng là D C = D c = D = 1,7m

5.2 Chiều cao tháp chưng cất

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

H = hđ.v my′ , m [IX 68 STQTTB − II tr 175]

Hay:

H = hđ.v mx′ , m [IX 69 STQTTB − II tr 175]

Trong đó:

hđ.v: chiều cao của một đơn vị chuyển khối,m;

my’, mx’: số đơn vị chuyển khối xác định theo nồng độ trong pha hơi (khí) và pha lỏng;

5.2.1 Chiều cao của một đơn vị chuyển khối

Chiều cao của một đơn vị chuyển khối được xác định theo công thức:

hđ.v = h1+m Gy

GX h2 [IX 75 STQTTB − II tr 177]

Trong đó:

h1: chiều cao của 1 đơn vị chuyển khối đối với pha hơi, m;

h2: chiều cao của 1 đơn vị chuyển khối đối với pha lỏng, m;

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

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

Rex0,25 Prx0,5 , m [IX 77 STQTTB − II tr 177]

a: hệ số phụ thuộc vào dạng đệm, với đệm vòng a = 0,123;

x: độ nhớt của pha lỏng, N.s/m2;

Vd: thể tích tự do của đệm m3/m3;

x: khối lượng riêng của lỏng, kg/m3;

: hệ số thấm ướt của đệm, nó phụ thuộc vào tỉ số giữa mật độ tưới thực tế lên tiết diện ngnag của tháp và mật độ tưới thích hợp, xác định bằng đồ thị (hình IX.16

Trong cùng điều kiện nhiệt độ và áp suất tỉ lệ mol bằng tỉ lệ thể tích nên ta có:

Chuẩn số Re của pha lỏng trong đoạn chưng

Ta có:

Rex = 0,04 Gx

Ft σd μxTrong đó:

= 1,72

Chuẩn số Re pha hơi của đoạn cất

Rey =0,4 ρyc ωs

μyc σd Trong đó:

Chuẩn số Re pha lỏng trong đoạn cất

Ta có:

Rex = 0,04 Gx

Ft σd μxTrong đó:

DyC = 0,0043 10

−4 TC

3 2

DyC : hệ số khuếch tán của pha hơi, m2/s;

PC : áp suất của hệ 2 cấu tử Nước và Acid acetic ( = 2,5 at);

VN, VA: lần lượt là thể tích mol của hơi Nước và Acid acetic, cm3/mol;

TC: nhiệt độ của đoạn chưng, K;

MN, MA: khối lượng phần mol của 2 cấu tử Nước và Acid acetic, đvC;

Tra bảng [VIII.2 STQTTB-II tr.127] ta có thể tính nguyên tử của C = 14,8; H = 3,7;

O = 11 ( trong các acid); O = 7,4 ( trong andehit và xetone)

DxC20: hệ số khuếch tán của pha lỏng ở 20C, m2/s;

MA, MB: là thể tích mol của Nước – Acid acetic, cm3/mol;

N20: độ nhớt của dung môi nước ở 20C

Từ bảng [I.102 STQTTB-I tr.94], ta được: N20 = 1,005 Cp

2

= 1,348.10−9 m2⁄ s

Hệ số khuếch tán của hỗn hợp lỏng ở đoạn chưng

DxC = D20[1 + b(ttbC− 20)] [VIII 15 STQTTB − II tr 134] b: là hệ số hiệu chỉnh:

Dyc : hệ số khuếch tán của pha hơi, m2/s;

Pc : áp suất của hệ 2 cấu tử Nước và Acid acetic ( = 2,5 at);

VN, VA: lần lượt là thể tích mol của hơi Nước và Acid acetic, cm3/mol;

Tc: nhiệt độ của đoạn chưng, K;

MN, MA: khối lượng phần mol của 2 cấu tử Nước và Acid acetic, đvC;

Ta có, T = 100,11 + 273 = 373,11K

Thay vào ta được:

Dyc = 0,0043 10

−4 Tc

3 2

= 1,9684 10−6 m2⁄ s

Hệ số khuếch tán của hỗn hợp lỏng ở đoạn cất

Dxc = D20[1 + b(ttbc − 20)] [VIII 15 STQTTB − II tr 134] b: là hệ số hiệu chỉnh:

Chuẩn số Prand trong pha lỏng đoạn chưng

PrxC = μyC

ρyC DyC =

2,915 10−4957,3 3,53.10−5 = 86,26

Chuẩn số Prand trong pha lỏng đoạn chưng

B = 0,065 m3/m.h Hệ số này được cho trong bảng [IX.6 STQTTB-II tr.177]

VxC: lưu lượng thể tích của pha lỏng trong đoạn chưng, m3/s;

Ft: tiết diện ngang của tháp ( đoạn chưng)

3⁄ h

UttC =VxC

Ft =

20,87972,2687 = 9,2034 m

Từ hình [IX.6 STQTTB-II tr.178] nội suy được: C = 0,78

Chiều cao của một đơn vị chuyển khối đối với pha hơi đoạn chưng:

RexC0,25 PrxC0,5 = 265 (2,915 10

−4

957,3 )

2 3

1,720,25 86, 260,5

= 0,123 m

• Đoạn cất

VxC: lưu lượng thể tích của pha lỏng trong đoạn chưng, m3/s;

Ft: tiết diện ngang của tháp ( đoạn chưng)

3⁄ h

UttC =VxC

Ft =

10,32692,2687 = 4,552 m

Từ hình [IX.6 STQTTB-II tr.178] nội suy được: C = 0,38

Chiều cao của một đơn vị chuyển khối đối với pha hơi đoạn chưng:

Rexc0,25 Prxc0,5 = 265 (2,85 10

−4

957,854 )

2 3

0,8720,25 84, 660,5