Thiết kế chưng cất hệ benzen - aceton

Thiết kế chưng cất hệ benzen - aceton.

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM

VÀ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

1 Axítôn :

Axeton (CH3COCH3) la t n gọi th ng th ng cu a propanon y là ê ô ườ í Đâ ì loại h üp ch tơ ấ

Cacboxyl,vì v ûy la h üp ch t ph n c ûc.Nó la ch t lo ng s i tâ ì ơ ấ â ư ì ấ í ô ở s0=56,10

C,nhi ût đ ü na y cao h n ch t kh ng ph n c ûc có cu ng trọng l üngê ô ì ơ ấ ô â ư ì ươ

nh ng lại th p h n ancol va axit t ng ïng Axeton tan v hạn trongư ấ ơ ì ươ ư ô

n ïc ,la dung m i cho nhi u ch t h îu c ươ ì ô ề ấ ư ơ

V mặt hóa học t ng t û nh andehit ,axeton tham gia pha n ïngề ươ ư ư í ư

c üng hidro (Hô 2) va natrihidro_sunphit (NaHSOì 3) nh ng khác ch ùư ở ô

kh ng bị OXH b i dung dịch AgNOô ở 3 (kh ng tráng g ng) vaô ươ ì Cu(OH)2,nh ng có th bị OXH va că t sát nhóm “-CO” đ chuy nư ể ì õ ể ể tha nh hai axit khi tác dụng v ïi ch t OXH mạnh.ì ơ ấ

Về ư ïng dụng: Ax t n la dung m i hoa tan nhi u h üp ch t h îu cê ô ì ô ì ề ơ ấ ư ơ

nh : t ax tat, nitro xenlul , nh ûa focmandehit, ch t béo, dung m i phaư ơ ê ô ư ấ ô

s n, m ûc in ng đ ng Nó la nguy n li ûu đ sa n xu t thuy tinh h îuơ ư ố ồ ì ê ê ể í ấ í ư

c va có th t ng h üp x ten sunfonat.ơ ì ể ổ ơ ê

2 Benzen:

Benzen la h üp ch t vo ng th m, đó la m üt ch t lo ng kh ng ma u,ì ơ ấ ì ơ ì ô ấ í ô ì có mu i th m đặc tr ng, nhẹ h n n ïc, tan nhi u trong các dung m iì ơ ư ơ ươ ề ô

h îu c đ ng th i la m üt dung m i t t cho nhi u ch t nh I t (Iư ơ ồ ờ ì ô ô ố ề ấ ư ô 2), l uư huy nh (S), ch t béo ,tì ấ 0

s= 80,10C 1 at, đ ng đặc tở ô ở 0

đ=5,50C, ty kh ií ố

d20

4 = 0,879

V mặt hóa học, Benzen la m üt h üp ch t vo ng b n v îng, t ngề ì ô ơ ấ ì ề ư ươ

đ i d ù tham gia pha n ïng th , khó tham gia các pha n ïng c üng,ố ê í ư ế í ư ôOXH ặc tính hóa học na y gọi la tính th m.Đ ì ì ơ

V ïng dụng : du ng đi u ch nitro benzen, anilin, t ng h üpề ư ì ề ế ổ ơ

ph m nhu üm, d üc ph m , Clobenzen la dung m i t ng h üp DDT,ẩ ô ươ ẩ ì ô ổ ơhexacloaran (thu c tr s u) Stiren (monome đ t ng h üp ch t de o) vaố ừ â ể ổ ơ ấ í ì nhi u sa n ph m quan trọng khác Benzen co n đ üc du ng la mề í ẩ ì ươ ì ì dung m i ô

Ngu n cung c p Benzen cho c ng nghi ûp la nh ûa ch ng c t, thanồ ấ ô ê ì ư ư ấđá, hexan va toluen cu a d u mo Khi nung than béo nhi ût đ ü caò í ầ í ở ê ô

đ luy ûn than c c đ üc nh ûa than đá Trong nh ûa than đá có ch ïaể ê ố ươ ư ư ư

r t nhi u các ch t h îu c khác nhau khi ch ng c t ph n đoạn thuấ ề ấ ư ơ ư ấ â

II GIỚI THIỆU VỀ PHƯƠNG PHÁP CHƯNG, CHƯNG LIÊN

TỤC & VIỆC LỰA CHỌN THÁP ĐỆM

Chưng luyện liên tục bởi tháp đệm làm việc ở áp xuất thường.

Trong c ng ngh û hóa học có nhi u ph ng pháp đ ph n ri ng h ùnô ê ề ươ ể â ê ô

h üp hai hay nhi u c u t tan m üt ph n hay hoa n toa n va o nhauơ ề ấ ử ô ầ ì ì ì

nh : h p thụ, h p phụ, li t m, trích li, ch ng M ùi ph ng phápư ấ ấ â ư ô ươ

đ u có nh îng đặc thu ri ng va nh îng u nh üc đi m nh t định.ề ư ì ê ì ư ư ươ ể ấ

Vi ûc l ûa chọn ph ng pháp va thi t bị cho phu h üp tuy thu ücê ư ươ ì ế ì ơ ì ô

va o h ùn h üp ban đ u, y u c u sa n ph m va đi u ki ûn kinh t ì ô ơ ầ ê ầ í ẩ ì ề ê ế Đố ơi v ïi h ùn h üp Benzen va Ax t n la h ùn h üp hai c u t tanô ơ ì ê ô ì ô ơ ấ ửhoa n toa n va o nhau theo b t ky ty l û na o có nhi ût đ ü s i khác bi ûtì ì ì ấ ì í ê ì ê ô ô ê nhau thì ph ng án t i u đ tách h ùn h üp tr n la ch ng c t.ươ ố ư ể ô ơ ê ì ư ấ

Ch ng c t la ph ng pháp tách c u t ra kho i h ùn h üp d ûa va oư ấ ì ươ ấ ử í ô ơ ư ì

đ ü bay h i khác nhau gi îa các c u t (nghĩa la cu ng m üt nhi ûtô ơ ư ấ ử ì ở ì ô ê

đ ü áp su t h i cu a các c u t sẽ khác nhau) bă ng cách th ûc hi ûnô ấ ơ í ấ ử ò ư ê quá trình chuy n pha va trao đ i nhi ût gi îa hai pha lo ng, khí Sa nể ì ổ ê ư í í đỉnh thu đ üc g m c u t có đ ü bay h i l ïn, m üt ph n c u t cóươ ồ ấ ử ô ơ ơ ô ầ ấ ử

đ ü bay h i th p h n Co n sa n ph m đáy thu đ üc chu y u la c u tô ơ ấ ơ ì í ẩ ươ í ế ì ấ ử khó bay h i va m üt ph n c u t d ù bay h i đ y dung m i va ch tơ ì ô ầ ấ ử ê ơ Ở â ô ì ấ tan đ u bay h i.ề ơ

Trong sa n xu t chúng ta th ng gặp nh îng ph ng pháp ch ng c tí ấ ườ ư ươ ư ấ sau đ y :â

- Chưng đơn giản : du ng đ tách s b ü va la m sạch các c u tì ể ơ ô ì ì ấ ử kho i tạp ch t (y u c u các c u t có đ ü bay h i khác xa nhau).í ấ ê ầ ấ ử ô ơ

- Chưng bằng hơi nước trực tiếp : tách các h ùn h üp g m các ch t khóô ơ ồ ấbay h i va tạp ch t kh ng bay h i (Ch t đ üc tách kh ng tan trongơ ì ấ ô ơ ấ ươ ô

Ng i ta đ n gia n h û th ng bă ng cách thay ca h û th ng s đườ ơ í ê ố ò í ê ố ơ ồ thi t bị pha i ch tạo ph ïc tạp va c ng k nh b i m üt tháp gọi laế í ế ư ì ồ ề ở ô ì tháp ch ng luy ûn Trong đó các do ng pha chuy n đ üng ng ücư ê ì ể ô ươ chi u nhau.ề

Ch ng luy ûn áp su t th p du ng cho h ùn h üp d ù bị ph n hu yư ê ở ấ ấ ì ô ơ ê â í nhi ût đ ü cao va các h ùn h üp có nhi ût đ ü s i quá cao

Ch ng luy ûn áp su t cao du ng cho các h ùn h üp kh ng hóaư ê ở ấ ì ô ơ ô

lo ng áp su t th ng.í ở ấ ườ

Quá trình ch ng luy ûn đ üc th ûc hi ûn trong thi t bị loại thápư ê ươ ư ê ế

la m vi ûc li n tục hay gián đoạn Có hai loại thi t bị tháp la thápì ê ê ế ì

đ ûm va tháp đĩa Trong đó :ê ì

Tháp đệm

Tháp đ ûm la m üt tháp hình trụ g m nhi u đoạn n i v ïi nhauê ì ô ồ ề ố ơ

bă ng mặt bích hay ha n Trong tháp ng i ta đ đ y đ ûm, tháp đ ûmò ì ườ ổ ầ ê ê

đ üc ïng dụng r üng rãi trong c ng ngh û hóa học đ h p thụ,ươ ư ô ô ê ể ấ

ch ng luy ûn, la m lạnh đ y s dụng tháp đ ûm đ ch ng c t h ùnư ê ì Ở â ử ê ể ư ấ ô

h üp Benzen ,Ax t n.ơ ê ô

Tháp đ ûm có th la m vi ûc áp su t th ng, áp su t ch n kh ng,ê ể ì ê ở ấ ườ ấ â ô

la m vi ûc li n tục hoặc gián đoạn C u tạo kích th ïc đ ûm tuỳ ê ê ấ ươ ê ì thu üc ch đ ü la m vi ûc va y u c u đ ü tinh khi t cu a sa n ph m.ô ế ô ì ê ì ê ầ ô ế í í ẩ

Nh ng nó cũng có hạn ch la khó la m ït đ u đ ûm N u thápư ế ì ì ươ ề ê ếquá cao thì ph n ph i ch t lo ng kh ng đ ng đ u â ố ấ í ô ồ ề Để khă c phục,õchia đ ûm tha nh nhi u t ng có đặt th m đĩa ph n ph i ch t lo ng đ iê ì ề ầ ê â ố ấ í ố

v ïi m ùi t ng ơ ô ầ

SVTH: Phan Thanh Hải GVHD : ThS Lê Thị Như Ý

III THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

1 Sơ đồ công nghệ:

H û th ng thi t bị c ng ngh û ch ng luy ûn li n tục t ng quát g mê ố ế ô ê ư ê ê ổ ồ có :

- (1) : Tháp ch ng luy ûn g m có 2 ph n : ph n tr n g m t tr n đĩaư ê ồ ầ ầ ê ồ ừ ê

ti p li ûu tr l n đỉnh gọi la đoạn luy ûn, ph n d ïi g m t đĩaế ê ở ê ì ê ầ ươ ồ ừ

ti p li ûu tr xu ng gọi la đoạn ch ng.ế ê ở ố ì ư

- (2) : Thi t bị đun nóng du ng đ đun nóng h ùn h üp đ u S dụngế ì ể ô ơ ầ ửthi t bị loại ng chu m, du ng h i n ïc bão hoa đ đun nóng vìế ố ì ì ơ ươ ì ểnó có h û s c p nhi ût l ïn, n nhi ût ng ng tụ cao H i n ïc bãoê ố ấ ê ơ ẩ ê ư ơ ươhoa đi ngoa i ng, lo ng đi trong ng.ì ì ố í ố

- (3) : Thu ng cao vị ì

- (4) : B ü ph ûn đun b c h i đáy tháp, có th đạt trong hay ngoa iô â ố ơ ể ì tháp đ y ta cũng s dụng h i n ïc bão hoa đ đun v ïi h i điỞ â ử ơ ươ ì ể ơ ơtrong ng lo ng đi ngoa i ng ố í ì ố

- (5) : Thi t bị ng ng tụ hoa n toa n, n ïc lạnh đi trong ng ế ư ì ì ươ ố

- (6) : Thi t bị la m lạnh sa n ph m đỉnh ế ì í ẩ

- (7) : Thu ng ch ïa sa n ph m đỉnh ì ư í ẩ

- (8) : Thu ng ch ïa sa n ph m đáy.ì ư í ẩ

- (9) : Thu ng ch ïa h ùn h üp đ u ì ư ô ơ ầ

2 Quá trình làm việc:

H ùn h üp Ax t n_ Benzen la m üt h ùn h üp lo ng ho a tan hoa n toa nô ơ ê ô ì ô ô ơ í ì ì ì

va o nhau theo mọi ty l û ì í ê

Ti n ha nh cụ th : Tr ïc h t h ùn h üp Ax t n, Benzen t thu ngế ì ể ươ ế ô ơ ê ô ừ ì

ch ïa (9) đ üc b m va o thu ng cao vị (3) r i d ùn xu ng thi t bị đunư ươ ơ ì ì ồ â ố ếnóng (2) S û có mặt cu a thu ng cao vị đa m ba o cho l üng h ùn h üpư í ì í í ươ ô ơ

đ u va o tháp kh ng dao đ üng, trong tr ng h üp c ng su t b m quáầ ì ô ô ườ ơ ô ấ ơ

l ïn h ùn h üp đ u sẽ theo ng tu n hoa n tra n v b ch ïa h ùn h üpơ ô ơ ầ ố ầ ì ì ề ể ư ô ơ

đ u (2) dung dịch đ üc đun nóng đ n nhi ût đ ü s i bă ng h i n ïcầ Ở ươ ế ê ô ô ò ơ ươ bão hoa Ra kho i thi t bị đun nóng, dung dịch đi va o tháp ch ngì í ế ì ư luy ûn (1) vị trí đĩa ti p li ûu Do đã d üc đun nóng đ n nhi ût đ üê ở ế ê ươ ế ê ô

s i n n tại đ y Axet n th ûc hi ûn quá trình chuy n kh i t pha lo ngô ê â ô ư ê ể ố ừ í sang pha h i va ti n v đỉnh tháp Benzen la c u t khó bay h i ơ ì ế ề ì ấ ử ơ ở nhi ût đ ü na y nó v ùn đang th lo ng va ph n ph i xu ng d ïi Nhê ô ì â ở ể í ì â ố ố ươ ư

v ûy trong tháp, h i Axet n đi t d ïi l n gặp lo ng Benzen đi t tr nâ ơ ô ừ ươ ê í ừ ê

xu ng Vì nhi ût đ ü ca ng l n ca ng th p n n khi h i Axet n đi t d ïiố ê ô ì ê ì ấ ê ơ ô ừ ươ

l n có mang theo m üt ph n c u t Benzen, c u t có nhi ût đ ü s iê ô ầ ấ ử ấ ử ê ô ô cao sẽ ng ng tụ lại va cu i cu ng tr n đỉnh ta thu đ üc h ùn h üpư ì ố ì ở ê ươ ô ơ

g m h u h t c u t Axet n d ù bay h i H i Axet n va o thi t bị ng ngồ ầ ế ấ ử ô ê ơ ơ ô ì ế ư tụ (5) đ üc ng ng tụ lại M üt ph n ch t lo ng ng ng đi qua thi t bịươ ư ô ầ ấ í ư ế

la m lạnh (6) đ n nhi ût đ ü c n thi t r i đi va o thu ng ch ïa sa nì ế ê ô ầ ế ồ ì ì ư í

ph m đỉnh (7) M üt ph n khác h i l u v tháp đĩa tr n cu ng đẩ ô ầ ồ ư ề ở ê ì ể tăng m ïc đ ü tách.ư ô

T ng t û quá trình dịch chuy n cu a Benzen sẽ kéo theo 1 ph nươ ư ể í ầ

c u t Axeton va ca ng xu ng th p nhi ût đ ü cu a tháp ca ng tăng khiấ ử ì ì ố ấ ê ô í ì

ch t lo ng Benzen đi t tr n xu ng gặp h i Axeton có nhi ût đ ü caoấ í ừ ê ố ơ ê ô

h n, m üt ph n c u t có nhi ût đ ü s i th p đ üc b c h i va do đóơ ô ầ ấ ử ê ô ô ấ ươ ố ơ ì

n ng đ ü Benzen khó bay h i trong ch t lo ng nga y ca ng tăng Cu iồ ô ơ ấ í ì ì ố

cu ng đáy tháp ta thu đ üc h ùn h üp lo ng g m h u h t la ch tì ở ươ ô ơ í ồ ầ ế ì ấ

lo ng Benzen khó bay h i Ch t lo ng đáy tháp khi ra kho i tháp đ ücí ơ ấ í ở í ươ

la m lạnh r i đ a va o thu ng ch ïa sa n ph m (8) ì ồ ư ì ì ư í ẩ Để ế ti t ki ûm h iê ơ

đ t ng i ta có th du ng h i đỉnh tháp đ đun nóng h ùn h üp banố ườ ể ì ơ ở ể ô ơ

đ u ầ

SVTH: Phan Thanh Hải GVHD : ThS Lê Thị Như Ý

CHƯƠNG II : TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ THIẾT BỊ

hi ûu : ê

Ax t n : A, Mê ô A = 58 Benzen : B, MB = 78Theo y u c u ban đ u F = 79000(kg/nga y) = 3291,67 (kg/h)ê ầ ầ ì

2 Tính cân bằng vật liệu:

Ph ng trình c n bă ng v ût vi t cho toa n tháp:ươ â ò â ế ì

F = P + W (1)

Ph ng trình c n bă ng v ût li ûu vi t cho c u t nhẹ:ươ â ò â ê ế ấ ử

F aF = P a P + WaW (2)

T (1) va (2) suy ra:ừ ì

)/(74,13082

,45,95

2,45,40.67,

a a

a a F P

W P

Tính nồng độ phần mol của cấu tử Axêtôn:

♦ Tha nh ph n mol trong h ùn h üp đ u:ì ầ ô ơ ầ

478,078

405,0158

405,

405,0

−+

=

−+

=

B

F A

F A F F

M

a M

955,0158

955,

955,0

+

=

−+

=

B

P A

p A P P

M

a M

042,0158

042,

042,0

−+

=

−+

=

B

W A

W A W W

M

a M

Nh v ûy ta có ba ng t ng k t tha nh ph n sa n ph m nh sau:ư â í ổ ế ì ầ í ẩ ư

SVTH: Phan Thanh Hải GVHD : ThS Lê Thị Như

Ý

W P W F W

W a

a

P a

L u l üng ỉ ỉå (kmol/h)

93, 2

100

8

69, 6

66,7 64,

3

62, 4

60, 7

59, 6

58, 8

56, 1

Bà ng ph ng phạp n üi suy ta tênh â üc yị ỉå ä ỉå F, yP, yW, t0

A B A A

x x

y y x x y

y

−

−

−+

= ( ) ;

A B

s A

s B A

s A

x x

t t x x t

t

−

−

−+

II - XÁC ĐỊNH SỐ BẬC THAY ĐỔI NỒNG ĐỘ :

1 Xác định chỉ số hồi lưu Rx min :

976,1478,0642,0

642,0966,0

F P X

x y

y x R

V ïi xơ P _n ng đ ü ph n mol cu a Ax t n trong pha lo ng sa n ph mồ ô ầ í ê ô í ở í ẩ đỉnh

xF_ n ng đ ü ph n mol cu a Ax t n trong pha lo ng h ùn h üpồ ô ầ í ê ô í ở ô ơ

đ u.ầ

y*

F _n ng đ ü ph n mol cu a Ax t n trong pha h i nă m c n bă ngồ ô ầ í ê ô ơ ò â ò pha lo ng h ùn h üp đ u.í ở ô ơ ầ

2 Xác định chỉ số hồi lưu thích hợp :

Xác định chỉ s h i l u thích h üp d ûa va o đi u ki ûn th tíchố ồ ư ơ ư ì ề ê ểtháp nho nh t t ïc la t ng đ ng v ïi Ní ấ ư ì ươ ươ ơ l(Rx+1) nho nh t (Ní ấ l : S b ûcố â thay đ i n ng đ ü lý thuy t) ổ ồ ô ế

RX = b RXmin

V ïi b la h û s b = 1,2 ơ ì ê ố ú 2,5

V n đ chọn chỉ s h i l u thích h üp r t quan trọng, n uấ ề ố ồ ư ơ ấ ế

l üng h i l u quá bé thì tháp sẽ v cu ng cao, đi u na y r t khóươ ồ ư ô ì ề ì ấ

th ûc hi ûn, n u l üng h i l u l ïn thì tháp có th p đi nh ng đ ngư ê ế ươ ồ ư ơ ấ ư ườ kính lại l ïn, sa n ph m đỉnh thu đ üc chă ng bao nhi u ơ í ẩ ươ ó ê

Xác định RX thích h üp theo s b ûc thay đ i n ng đ ü đ üc ti nơ ố â ổ ồ ô ươ ế

ha nh nh sau : cho nhi u giá trị Rì ư ề X l ïn h n giá trị Rơ ơ Xmin V ïi m ùi giáơ ôtrị tr n, ta xác định đ üc tung đ ü cu a đ ng la m vi ûc đoạn luy ûnê ươ ô í ườ ì ê ê

v ïi trục tung B, v ïi:ơ ơ

1+

=

X

P R

x B

SVTH: Phan Thanh Hải GVHD : ThS Lê Thị Như Ý

Đồ thị xác định số bậc thay đổi nồng độ lý thuyết

D ûa va o đ thị ta có k t qu a sau:ư ì ồ ế í

Rx 2,37

12

2,7664

3,1616

3,458 3,556

8

3,6556

23,2 21,67 21,2 20,75 20,1 18,06

Nt 23,2 19,8 17,4 15,8 15,5 15,2 14,6 13,6Nt(Rx+

1)

78,2 74,6 72,4

170,44 70,63 71,2 72,44 72,72

T ba ng b n tìm đ üc giá trị Nừ í ê ươ l(Rx + 1) nho nh t tại Rí ấ x = 3,458 ïng v ïi b= 1,75

V ûy ta tính đ üc chỉ s h i l u thích h üp Rx = 3,458.â ươ ố ồ ư ơ

S ngăn lý thuy t cu a tháp ch ng la : 15,8ố ế í ư ì

S ngăn lý thuy t đoạn luy ûn la : 11,8ố ế ê ì

S ngăn lý thuy t đoạn ch ng la : 4ố ế ư ì

III - CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG :

Mục đích cu a vi ûc tính toán c n bă ng nhi ût l üng la đ xácí ê â ò ê ươ ì ểđịnh l üng h i đ t c n thi t khi đun nóng h ùn h üp đ u, đun b c h iươ ơ ố ầ ế ô ơ ầ ố ơ đáy tháp cũng nh xác định l üng n ïc la m lạnh c n thi t cho

quá trình ng ng tụ va la m lạnh ư ì ì

Chọn n ïc la m ch t ta i nhi ût vì nó la ngu n nguy n li ûu reươ ì ấ í ê ì ồ ê ê í

ti n, ph bi n trong thi n nhi n va có kha năng đáp ïng y u c u c ngề ổ ế ê ê ì í ư ê ầ ô ngh û.ê

Các kí hi ûu: ê

QD1 : l üng nhi ût do h i n ïc cung c p đ đun nóng h ùn h üpươ ê ơ ươ ấ ể ô ơ

đ u, J/hầ

Qf : l üng nhi ût h ùn h üp đ u mang va o, J/hươ ê ô ơ ầ ì

QF : l üng nhi ût do h ùn h üp đ u mang ra kho i thi t bị đunươ ê ô ơ ầ í ếnóng, J/h

Qxq1 : l üng nhi ût m t mát trong quá trình đun s i, J/hươ ê ấ ô

Qy : l üng nhi ût h i mang ra kho i tháp, J/hươ ê ơ í

QR : l üng nhi ût do l üng lo ng h i l u mang va o, J/hươ ê ươ í ồ ư ì

QP : nhi ût l üng do sa n ph m đỉnh mang ra, J/hê ươ í ẩ

QD2 : nhi ût l üng c n đun nóng sa n ph m đáy, J/hê ươ ầ í ẩ

QW : nhi ût l üng do sa n ph m đáy mang ra, J/hê ươ í ẩ

Qxq2 : nhi ût l üng m t mát trong tháp ch ng luy ûn, J/hê ươ ấ ư ê

Qng1 : nhi ût do n ïc ng ng mang ra thi t bị đun s i h ùn h üpê ươ ư ở ế ô ô ơ

đ u, J/hầ

Qng2 : nhi ût do n ïc ng ng mang ra thi t bị đun s i sa n ph mê ươ ư ở ế ô í ẩ đáy, J/h

1 Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị đun nóng hỗn hợp đầu :

Ph ng trình c n bă ng nhi ût l üng cho quá trình đun nóng:ươ â ò ê ươ

Qf = F.Cf tf (J/h)

V ïi : F : L üng h ùn h üp đ u, kg/hơ ươ ô ơ ầ

Cf : Nhi ût dung ri ng cu a h ùn h üp đ u, J/kg.đ ü ê ê í ô ơ ầ ô

95,0

)(

r

C t C t F

CA64,8 = 2320,6 (J/kg.đ ü)üô

CB64,8 = 1955,2 (J/kg.đ ü)ô

=> CF 64,8 = 2320,6× 0,405 + 1955,2× (1- 0,405) = 2103 (J/kg.đ ü)ô

♦ Ta chọn h i n ïc bão ho a đun s i áp su t p = 1 atm, tơ ươ ì ô ở ấ o

=99,1oC, ta có r1=2264 103 (J/kg) (ba ng I-121/314.I)í

10.226495

,0

2519308

,64210367

R = 2295,25 0,955 + 1914,25.(1- 0,955) = 2278 (J/kg.đ ü)ô

Do đó QR = 4525,62× 57× 2278 = 590.106 (J/h)

d) Nhiệt lượng do hơi mang ra ở đỉnh tháp Q y :

d x d

977,

977,01

+

=

−+

=

A B

B P

M

y M

y M

e) Nhiệt lượng do sản phẩm đáy mang ra:

W A

đ đun s i dung dịch đáy thápể ô

C2, t2 : Nhi ût dung ri ng (J/kg.đ ü) va nhi ût đ ü cu a n ïc ng ng (ê ê ô ì ê ô í ươ ư oC)

g) Nhiệt lượng do tổn thất ra môi trường xung quanh :

Qxq2 = 0,05D2r2 , J/h

V ûy l üng h i đ t c n thi t đ đun s i dung dịch đáy tháp la :â ươ ơ ố ầ ế ể ô ì

55,142210

.226495

,0

10)

59057,44833,31587,3782(95

,

6 2

×

−

−+

=

−

−+

=

r

Q Q Q

3 Cân bằng nhiệt lượng cho thiết bị ngưng tụ :

S dụng thi t bị ng ng tụ hoa n toa n :ử ế ư ì ì

r Rx P G

n

)(

)1(

1 2

45252

V ûy l üng n ïc la m lạnh : â ươ ươ ì

14,36166)

2545(4180

10.22,518)458,31(74,1308)

(

)1

1 2

−

×

×+

r Rx P G

)2557(227874

,1308)

(

)(

1 2

2 1

C t t P G

B - THÔNG SỐ CHÍNH CỦA THÁP

Đường kính tháp đ üc tính theo c ng th ïc:ươ ô ư

tb tb V D

Vtb : l üng h i trung bình đi trong tháp (mươ ơ 3/h)

ωtb : v ûn t c h i trung bình đi trong tháp (m/s)â ố ơ

SVTH: Phan Thanh Hải GVHD : ThS Lê Thị Như Ý

n'

2 1

1 2

Vì l üng h i va l üng lo ng thay đ i theo chi u cao tháp vaươ ơ ì ươ í ổ ề ì

khác nhau trong m ùi đoạn n n l üng h i trung bình trong t ng đoạnô ê ươ ơ ừkhác nhau va do đó đ ng kính đoạn ch ng va đoạn luy ûn cu a thápì ườ ư ì ê ícó th khác nhau.ể

1 - Đường kính đoạn luyện :

a/ Lưu lượng hơi trung bình trong đoạn luyện : có th xem g n đúng bă ng trungể ầ òbình c üng l üng h i đi ra kho i đĩa tr n cu ng cu a tháp gô ươ ơ í ê ì í đ va l üng h iì ươ ơ

đi va o d ïi cu ng gì ươ ì 1 cu a đoạn luy ûn :í ê

Được tính theo c ng th ïc sau : ô ư

g1 : l üng h i đi va o đĩa d ïi cu ng cu a đoạn luy ûn (kg/h)ươ ơ ì ươ ì í ê

gđ : l üng h i ra kho i tháp đĩa tr n cu ng (kg/h)ươ ơ í ở ê ì

3 1

3 1

1

1 1 1

1 1

10.7,404

10.94,108

10.309049322

,51867,5963

992405,0

74,1308

y r

r g

G y g

G g

)/(68,6790

)/(10.225,456)/(97,108

)_(

547,0)_(473,0

1 1

3 1

1

h kg G

h kg g

kg J kg

kcal r

mol phan kl

phan y

Suy ra l u l üng h i trung bçnh:æ æå å

)/(75,1)/(52,63122

36,583468

,67902

273)

ytb

−+

=

SVTH: Phan Thanh Haíi GVHD : ThS Lã Thë Nhæ YÏ

− MA = 58 (kg/kmol) , MB = 78 (kg/kmol)

− ytb1: n ng d ü ph n mol cu a Ax t n trong pha h i đoạnồ ô ầ í ê ô ơ ởluy ûn.ê

762,02

977,0547,02

1

tb

y y

− T: nhi t đ ü la m vi ûc trung bình cu a đoạn luy ûn ê ô ì ê í ê

K t

t

2

578,64273

273.78)762,01(58762,

m kg

×

×

−+

×

=ρ

V ûy â 2755,36( / )

291,2

52,

h m

g V

1

x

tb x

tb xtb

a a

ρρ

ρ

−+

= (IX-104a/183.II)

− ρxtb : kh i l üng ri ng trung bình cu a h ùn h üp lo ngố ươ ê í ô ơ í trong đoạn luy ûnê

− ρx1,ρx2 : kh i l üng ri ng trung bình cu a Ax t n vaố ươ ê í ê ô ì

Benzene trong pha lo ng l y theo nhi ût đ ü TB (kg/mí ấ ê ô 3), ttb = 60,9 0C

)/(785,

9 , 60 1

tb

a a

a (ph n kh i l üng )ầ ố ươ472

,771

=

⇒ ρxtb (kg/m3)

d/ Tìm vận tốc hơi trung bình đi trong đoạn luyện:

V ûn t c la m vi ûc cu a do ng khí nho h n v ûn t c đa o pha t 10 â ố ì ê í ì í ơ â ố í ừ ÷ 20%

8

1 4

1 16

, 0 3

2

75,1

'lg

x n

x xtb d

ytb d S

G

G A

ρµ

µρ

ρσϖ

µ

• µx: ü nh ït cu a h ùn h üp lo ng trong đoạn luy ûn 60,9Đô ơ í ô ơ í ê ở oC,

đ üc tính theo c ng th ïc sau:ươ ô ư

B tb A

966,0478,0

0 3 Ns m2

µ

)/(10.38667,

0 3 Ns m2

µ

)/(10.2646,

)/(257,1)/(62,4525458

,374,

R G

G1 = 5481,94 (kg/h)

SVTH: Phan Thanh Hải GVHD : ThS Lê Thị Như Ý

62,452594

1

'lg

ytb d xtb

ytb y

x S

gV G

G A

µ

µρ

ρσρ

ρω

16 , 0 3

8

1 4

1

005,1

2646,0.472,771)92,0(81,9

291,2220lg

472,771

291,275,1

39,175,1125,0'

36,27554

.3600

.4

π tb tb

l

V

2 - Đường kính đoạn chưng

a/ Lưu lượng hơi trung bình đoạn chưng : đ üc tính g n đúng bă ng trung bìnhươ ầ ò

c üng cu a l üng h i ra kho i đoạn ch ng va l üng h i đi va o đoạnô í ươ ơ í ư ì ươ ơ ì

ch ng :ư

22

1 1

g g

tb

′+

=

′+

G1′ = 1′+ (1) (IX-98/182.II)

W

W x G y g x

G1′ 1′ = 1′ '1+ (2) (IX-99/182.II)

1 1 1

g′ ′= n′ n′ = (3) (IX-100/182.II)Trong đó :

− y’1 = yW = 0,152 (ph n mol) = 0,118 (ph n kh i l üng)ầ ầ ố ươ

− r’1 : n nhi ût hoá h i cu a h ùn h üp h i đi va o đĩa th ï nh t cu aẩ ê ơ í ô ơ ơ ì ư ấ í đoạn ch ng, đ üc xác định theo c ng th ïc trang 182.II :ư ươ ô ư

)1(

tra ba ng I-212/254.I ta có:í

rA = 119,05 (kcal/kg) = 498,44 103 (J/kg)

rB = 94,35 (kcal/kg) = 395,024 103 (J/kg)

3 3

10.225,456)

3

3 1

042,083,1982118,074,7607'

74,760768

,67902

1

g

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

Kh i l üng ri ng đoạn ch ng đ üc tính theo c ng th ïc sau:ố ươ ê ư ươ ô ư

'.4,22

273)

'1('

T

M y M

ytb

−+

+

= T’ = ttb + 273 = 340,5 oK

57547,02

tb

y y

5,340.4,22

273.78.3495,0158.3495,0

V y â 2832,49( / )

542,2

21,7199'

c/ Khối lượng riêng trung bình đối với pha lỏng đoạn luyện

2

1 1

''

1

x

tb x

tb xtb

a a

ρρ

ρ

−+

=

2

042,0405,02

' 1= F + W = + =

tb

a a

trung bình cu a đoạn ch ng 67,5 í ư oC Tra ba ng I-2/9/Ií

SVTH: Phan Thanh Hải GVHD : ThS Lê Thị Như Ý

)/(88,725

3 2

3 1

m kg

m kg x

x

=

=ρ

ρ

Suy ra : ρ'xtb=802,83 (kg/m3)

d/ Tính vận tốc hơi trung bình trong đoạn chưng:

T ng t û trong đoạn luy ûn ta có : ươ ư ê ω’tb = 0,85.ω,

S

8

1 4

1 16

, 0 3

2

'

''

'75,1

''

''

x n

x xtb d

ytb d S

G

G A

ρµ

µρ

ρσω

* Tính đ ü nh ït ô ơ µn,µ'x:

T ng t û trong đoạn luy ûn ta có :ươ ư ê

)/(10.005,1)(005,

µ

B tb A

478,0056,0

)/(10.21875,0

2 3

2 3

m Ns

m Ns B

)/(10.3166,0'x= −3 Ns m2

⇒µChọn đ ûm Rasiga bă ng thép có kích th ïc 35ê ò ươ ×35×1,0 ,b mặt ri ngề ê

la 160 (mì 2/m3),th tích t û do la 0,93 (mể ư ì 3/m3) (chọn đ ûm khác ê ở đoạn luy ûn đ tháp t i u)ê ể ố ư

* Tính l üng lo ng, h i trung bình G’ươ í ơ X, G’Y :

)/(0934,2)/(305,75362

67,959094

,54812

)/(2)/(21,

7199 kg h kg s g

Do đó :

3 8

1 4

1

'

'lg'

''

'75,1'

ytb d xtb

ytb y

x S

gV G

G A

µ

µρ

ρσρ

ρω

8

1 4

1

005,1

3166,083,802)93,0(81,9

542,2160lg

83,802

542,22

0934,275,1125

,

0

)/(388

,

1

'S = m s

⇒ω

)/(11.1'.8,0'tb= S = m s

Nh v ûy đ ng kính đoạn ch ng sẽ la :ư â ườ ư ì

)(949,011,13600

49,28324

'.3600

4 '

m

V D

π

Do đ ng kính đoạn ch ng va đoạn luy ûn ch nh l ûch nhau kh ngườ ư ì ê ê ê ô quá 10% n n đ ng nh t hai giá trị đ ng kính v giá trị đ ng kínhê ồ ấ ườ ề ườchu n.ẩ

V ûy chọn đ ng kính tháp la D= 1,0 m (theo ba ng qui chu n choâ ườ ì í ẩ

đ ng kinh tháp, 359.II).ườ

Chi u cao tháp ch ng luy ûn đ üc tính theo c ng th ïc IX-50/168.IIề ư ê ươ ô ư

H = Nl htđ + ∆H (m)

∆H : chi u cao cu a nă p va đáy tháp đ y tháp la mề í õ ì Ở â ì

vi ûc áp su t ê ở ấ

th ng n n ườ ê ∆H = (0,4 ÷ 0,8) D = 0,6 × 1,0 = 0,6 m(Nă p va đáy tháp có dạng hình elip)õ ì

Nl : S b ûc thay đ i n ng đ ü lý thuy t ố â ổ ồ ô ế

htđ : chi u cao t ng đ ng cu a b ûc thay đ i n ng đ ü,ề ươ ươ í â ổ ồ ô

đ üc tính theo c ng th ïc sau: (Trang 168/II) ươ ô ư

x y y

x f

x y e

y x d x

y c d

b d a

y

tb y td

G

G m mG G G

G V

W K h

µρ

ρσ

µρ

Hoặc có th tính theo c ng th ïc (10-41/26.IV) :ể ô ư

( )

x y y x

x

y y

x x

y td

td

G

G m mG G G

G d

R4,8

038 , 0 19 , 0 342 , 0 2 , 0

µ

µρ