o Sử dụng nồi đun để cấp nhiệt cho tháp chưng cất: nồi đun cho tháp chưng cất là thiết bị trao đổi nhiệt được đặt ở đáy tháp, để cung cấp nhiệt cho hệ thống Có các loại nồi đun cho tháp [r]
Tổng Quan
Tổng quan về sản phẩm
Nguyên liệu đầu vào là hỗn hợp Nước-Etilenglicol với số liệu cho ở trên.
Hình 1: Cấu trúc không gian của H2O
Nước, với công thức hóa học H2O, là hợp chất quan trọng được cấu thành từ Hydro và Oxy Nó chiếm tới 70% bề mặt trái đất và đóng vai trò thiết yếu trong cả công nghiệp lẫn đời sống hàng ngày.
Nước nặng và nước siêu nặng là những loại nước đặc biệt, trong đó các nguyên tử hydro thông thường được thay thế bằng các đồng vị đơteri và triti Những loại nước này có tính chất vật lý khác biệt, bao gồm điểm nóng chảy và nhiệt độ sôi cao hơn, cùng với khối lượng riêng lớn hơn so với nước thông thường.
1.1.2 Cấu tạo và tính chất của phân tử nước
1.1.2.1 Hình học của phân tử nước
Phân tử nước được cấu thành từ hai nguyên tử hydro và một nguyên tử oxy, với góc liên kết là 104,45 độ Sự hiện diện của các cặp điện tử tự do làm cho góc này lệch so với góc lý tưởng của hình tứ diện Chiều dài liên kết O-H trong phân tử nước là 86,84 picomet.
Các phân tử nước tương tác lẫn nhau thông qua liên kết hydro và nhờ vậy lực hút phân tử lớn.
Hình 2: Các phân tử nước tạo liên kết hydro liên phân tử
- Nước có tính lưỡng cực
- Nhiệt độ sôi của nước: 100 o C (ở 760 mmHg)
- Nhiệt độ nóng chảy của nước: 0 o C (ở 760 mmhg)
Hình 3: Cấu trúc không gian Etilenglicol
Etilenglicol, 1,2-ethanediol, có công thức cấu tạo: HOCH2CH2OH, khối lượng phân tử
MEG (Monoethylene Glycol) có khối lượng phân tử là 62 g/mol, thường được gọi là Glycol, là loại rượu hai nhóm chức đơn giản nhất Glycol được sản xuất lần đầu bởi WUZT thông qua phản ứng giữa 1,2-dibromoethan và CH3COOAg, tạo ra dietilen acetat ester Sau đó, ester này được phân hủy bằng H2 để thu được etilenglicol.
1.2.2 Tính chất vật lý của etilenglicol
Etilenglicol là một chất lỏng không màu, không mùi, có vị ngọt và tính háo nước, dễ dàng hòa tan trong nhiều dung môi phân cực như nước, rượu và aceton Tuy nhiên, khả năng hòa tan của Etilenglicol trong các dung môi không phân cực như benzen, toluen và cloroform là khá hạn chế.
Một số thông số vật lý:
- Nhiệt độ điểm sôi (tại 101325 Pa): 197,60 o C
- Khối lượng riêng tại 20 o C : 1,1135 g/ml
Etilenglicol (EG) có tính nhớt cao, khiến việc kết tinh trở nên khó khăn, nhưng khi làm lạnh, dung dịch có thể chuyển sang trạng thái rắn giống như thủy tinh Ứng dụng chính của EG là làm chất chống đông, nhờ khả năng hạ nhiệt độ đông đặc xuống dưới 0°C khi hòa trộn với nước.
Etilen glicol là một rượu hai chức có tính chất hóa học đặc trưng, cho phép xảy ra phản ứng đóng vòng ete và phản ứng trùng ngưng tạo ra polyeste với các acid đa chức, đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp.
- Phản ứng tạo ete và ester hóa
1.2.4 Sản xuât etilenglicol trong công nghiệp
Trong công nghiệp người ta sản xuất Etilenglicol qua một số quá trình sau:
- Sản xuất EG qua quá trình Clohydrin
- Oxy hóa trực tiếp Etilen
1.3 Phương pháp và thiết bị chưng cất
Chưng cất là quá trình phân tách hỗn hợp lỏng hoặc khí lỏng thành các thành phần riêng biệt dựa trên sự khác biệt về độ bay hơi hoặc nhiệt độ sôi ở cùng áp suất Quá trình này bao gồm nhiều lần lặp lại giữa bay hơi và ngưng tụ, cho phép vật chất chuyển đổi giữa pha lỏng và pha hơi Khác với cô đặc, trong chưng cất, cả dung môi và chất tan đều bay hơi, trong khi cô đặc chỉ cho phép dung môi bay hơi.
Khi chưng cất, quá trình thu được nhiều cấu tử tương ứng với số lượng sản phẩm Trong hệ đơn giản có hai cấu tử, sẽ có hai sản phẩm: sản phẩm đỉnh chủ yếu chứa cấu tử có độ bay hơi lớn (nhiệt độ sôi thấp) và sản phẩm đáy chủ yếu chứa cấu tử có độ bay hơi nhỏ (nhiệt độ sôi cao) Đặc biệt, trong hệ hai cấu tử nước và etilenglicol, quá trình này diễn ra tương tự.
- Sản phẩm đỉnh là: Chủ yếu là Nước và một ít là Etilenglicol
- Sản phẩm đáy là: Chủ yếu là Etilenglicol và một ít là Nước.
Các phương pháp chưng cất được phân loại theo:
Chưng cất có thể được thực hiện ở ba mức áp suất khác nhau: áp suất thấp, áp suất thường và áp suất cao Nguyên tắc cơ bản của phương pháp này dựa vào nhiệt độ sôi của các cấu tử Khi nhiệt độ sôi của các cấu tử quá cao, việc giảm áp suất làm việc sẽ giúp hạ nhiệt độ sôi, từ đó tối ưu hóa quá trình chưng cất.
Nguyên lý làm việc: liên tục, gián đoạn(chưng đơn giản) o Chưng cất gián đoạn(chưng đơn giản): phương pháp này được sử dụng trong các trường hợp sau:
- Khi nhiệt độ sôi của các cấu tử khác xa nhau
- Không đòi hỏi sản phẩm có độ tinh khiết cao
- Tách hỗn hợp lỏng ra khỏi tạp chất không bay hơi
Chưng cất hỗn hợp nhiều cấu tử là một quá trình tách sơ bộ, diễn ra liên tục và nghịch dòng, thường áp dụng cho hỗn hợp hai cấu tử Quá trình này sử dụng thiết bị hoạt động liên tục và được thực hiện qua nhiều đoạn để đạt hiệu quả tối ưu trong việc tách các thành phần.
Phương pháp cấp nhiệt ở đáy tháp chưng cất bao gồm hai cách chính Đầu tiên, có thể sử dụng hơi nước để cấp nhiệt trực tiếp cho đáy tháp, đặc biệt khi chưng cất hỗn hợp nhập liệu và thu được nước ở đáy tháp, giúp dễ dàng bay hơi cấu tử còn lại Thứ hai, nồi đun được sử dụng như một thiết bị trao đổi nhiệt, đặt ở đáy tháp, nhằm cung cấp nhiệt cho hệ thống chưng cất.
Có các loại nồi đun cho tháp chưng cất:
- Thiết bị trao đổi nhiệt loại hai vỏ: dùng cho tháp chưng cất năng suất nhỏ
- Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm
Nồi đun đặt ngoài là thiết bị quan trọng trong quá trình chưng cất, nơi chất tải nhiệt nóng được truyền qua ống, tạo ra hơi để cân bằng với dòng sản phẩm ở đáy tháp Do đó, nồi đun được coi là một phần lý thuyết thiết yếu, giúp nâng cao năng suất cho tháp chưng cất.
Thiết bị trao đổi nhiệt đứng cho phép chất tải nhiệt di chuyển bên ngoài ống, giúp bốc hơi hoàn toàn phần lỏng trước khi vào nồi đun Nhờ đó, hơi được tạo ra có thành phần tương đồng với dòng sản phẩm ở đáy.
Thiết bị trao đổi nhiệt cho hệ Nước-Etilenglicol sử dụng phương pháp chưng cất liên tục với nguồn nhiệt gián tiếp từ nồi đun ở áp suất thường, cho phép chỉ một phần chất lỏng bốc hơi từ mâm đáy.
Sơ đồ quy trình công nghệ
Chú thích các kí hiệu trong quy trình:
4 Thiết bị đung sôi dòng nhập liệu
9 Thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh
11 Thiết bị đung sôi đáy tháp
12 Thiết bị làm nguội sản phẩm đáy
13 Bồn chứa sản phẩm đáy
15 Bồn chứa sản phẩm đỉnh
SVTH GVHD CNBM Chức năng
Nguyễn Đức Trung Traàn Taỏn Vieọt Leõ Thũ Kim Phuùng Họ tên Chữ ký
Thiết kế tháp chưng cất hỗn hợp nước - etilenglicol loại mâm chóp có năng suất 1500 kg/h được thực hiện trong đồ án môn học "Quá trình và Thiết bị" Bản vẽ số và các thông tin liên quan được ghi rõ trong ngày HT và ngày BV.
Trường Đại học Bách Khoa Tp.Hồ Chí Minh Khoa Kỹ Thuật Hóa Học BỘ MÔN Quá Trình và Thiết Bị
STT TÊN GỌI ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT SL VẬT LIỆU
Bồn chứa nguyên liệu Bôm Boàn cao vò Thiết bị đun sôi dòng nhập liệu
Baãy hôi là một quá trình quan trọng trong công nghiệp, bao gồm các thiết bị như lưu lượng kế, nhiệt kế và áp kế để theo dõi và điều chỉnh các thông số Tháp chưng cất và thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh là những thành phần chính trong quá trình tách và tinh chế Thiết bị đun sôi đáy tháp và thiết bị làm nguội sản phẩm đáy giúp duy trì nhiệt độ và áp suất cần thiết Cuối cùng, bồn chứa sản phẩm đáy và bồn chứa sản phẩm đỉnh cùng bộ phận chia dòng đảm bảo việc lưu trữ và phân phối sản phẩm hiệu quả.
(Hình 4: Bản vẽ quy trình công nghệ)
Hỗn hợp Nước-Etilenglicol với năng suất nhập liệu 1500kg/h và nồng độ nước 15% phân mol, được bơm từ bình chứa nguyên liệu lên bồn cao vị Sau đó, hỗn hợp này được gia nhiệt đến nhiệt độ sôi trong thiết bị đun sôi dòng nhập liệu trước khi được đưa vào tháp chưng ở đĩa nhập liệu.
Trong quá trình chưng cất, chất lỏng trên đĩa nhập liệu được trộn với phần lỏng từ đoạn luyện của tháp Hơi từ dưới lên gặp chất lỏng từ trên xuống, tạo ra sự tiếp xúc và trao đổi giữa hai pha Pha lỏng di chuyển xuống dưới, giảm nồng độ các cấu tử dễ bay hơi, trong khi pha hơi từ nồi đun lôi cuốn các cấu tử này Khi nhiệt độ tăng, các cấu tử có nhiệt độ sôi cao như Etilenglicol sẽ ngưng tụ lại ở đỉnh tháp, nơi thu được hỗn hợp nước với nồng độ 99% theo phân mol Hơi nước sau đó được ngưng tụ hoàn toàn và một phần chất lỏng ngưng tụ được hoàn lưu về tháp Phần cấu tử có nhiệt độ sôi thấp sẽ bốc hơi, trong khi cấu tử có nhiệt độ sôi cao tăng lên Cuối cùng, ở đáy tháp, hỗn hợp lỏng chủ yếu là Etilenglicol với nồng độ nước chỉ 1% theo phân mol sẽ được đưa ra khỏi tháp vào nồi đun Trong nồi đun, một phần dung dịch lỏng sẽ bốc hơi cung cấp lại cho tháp, trong khi phần còn lại được làm nguội xuống 40°C trước khi chuyển đến bồn chứa sản phẩm đáy.
Hệ thống làm việc liên tục cho ra sản phẩm đỉnh là nước được thải bỏ, sản phẩm đáy làEtilenglicol được giữ lại.
Cân Bằng Vật Chất Năng Lượng
Những thông số và quy ước ban đầu
Chọn loại tháp là tháp mâm chóp
- Etilenglycol: HOCH2CH2OH:, MEGb (g/mol)
- Năng suất nhập liệu: GF = 1500 (kg/h)
- Nồng độ nhập liệu: xF = 0,15 (mol nước/ mol hỗn hợp)
- Nồng độ sản phẩm đỉnh chọn: xD = 0,99 (mol nước/ mol hỗn hợp)
- Nồng độ sản phẩm đáy: xW = 0,01 (mol nước/ mol hỗn hợp)
- Chọn: o Nhiệt độ dòng nhập liệu: tf = 27 o C. o Trạng thái nhập liệu là trạng thái lỏng sôi. o Chọn hơi đốt là hơi nước ở Ph = 20 at
Thiết bị làm nguội sản phẩm đáy có khả năng hạ nhiệt độ sản phẩm xuống 40 độ C Dòng nước lạnh đi vào thiết bị có nhiệt độ 27 độ C và sau khi làm nguội, nhiệt độ dòng nước lạnh đi ra đạt 40 độ C.
Trong đồ án này, chúng ta quy ước các ký hiệu như sau: GF và F đại diện cho suất lượng nhập liệu tính theo kg/h và kmol/h; GD và D là suất lượng sản phẩm đỉnh cũng tính theo kg/h và kmol/h; GW và W biểu thị suất lượng sản phẩm đáy theo kg/h và kmol/h Ngoài ra, xi và xi’ là nồng độ phần mol và phần khối lượng của cấu tử i, trong khi Mi là khối lượng mol trung bình ở dòng thứ i.
Cân bằng vật chất
MF = xF.MN + (1-xF).MEG = 0,15.18 + (1 – 0,15).62 = 55,4(kg/kmol)
0,15.18+(1−0,15).62=0,0487 (Khối lượng nước/khối lượng hỗn hợp)
Bảng 3.1: Tính toán tương tự ta có bảng số liệu sau: kg/h kmol/h phần mol phần KL M i (g/mol)
3.3 Xác định tỉ số hoàn lưu làm việc, mâm lý thuyết, mâm thực tế
Tỉ số hoàn lưu làm việc tối thiểu: R min = x D−y
F ¿ y F ¿ −x F Ơ đây y * F được xác định từ đồ thị đường cân bằng X-Y từ xF. xF = 0,15 ta tìm được y * F = 0,77
Phương trình đường làm việc phần luyện: y= R
Phương trình làm việc phần chưng: y= R R + +1 f x− f R+1 −1 x W
Vậy phương trình đường chưng là: y= 0,762 0,762 +7 +1 x− 0,762+1 7− 1 0,01
Bảng 3.2: Bảng số liệu ta dựng đường cân bằng x-y x y t
Để xác định số đĩa lý thuyết và thực tế, từ điểm xD, ta dựng một đường thẳng song song với trục Oy, cắt đường 45 độ tại điểm a Tiếp theo, để xác định đường làm việc phần chưng, ta xác định điểm b trên trục Oy với tọa độ bằng xD.
Để xác định số đĩa lý thuyết trong quá trình chưng cất, đầu tiên, nối điểm a với điểm b để tạo đường làm việc phần luyện Tiếp theo, vẽ đường nhập liệu song song với trục Oy từ điểm xF, cắt đường làm việc tại điểm c Sau đó, từ điểm xW, vẽ đường thẳng qua điểm c để xác định đường làm việc phần cất Để xác định số đĩa lý thuyết, từ điểm a, vẽ đường song song với trục Ox cắt đường cân bằng, rồi tiếp tục vẽ các đường song song cho đến khi đạt được tọa độ x≤xW Kết quả là một đường gấp khúc, và số tam giác giữa đường gấp khúc và đường nồng độ làm việc chính là số đĩa lý thuyết, trong đó xác định được 6 đĩa lý thuyết và nhập liệu ở đĩa số 3.
Để xác định mâm thực tế trong quá trình phân tách, cần tính toán độ bay hơi tương đối tại các đĩa 1, 3 và 6, được ký hiệu là i tương ứng với từng đĩa.
0,01 =7,612 o Xác định độ nhớt – xác định hiệu suất mâm
Bảng 3.3: bảng số liệu tính toán à i μ tb i à tb i i
EG 0.15 μtb tính theo công thức: công thức (I.12), trang 84, [5]) logμ tb =x i logμ N +(1− x i )log μ EG
i xác định dựa trên tích μtb.i và dựa vào đồ thị H.5.24 trang 125 [2] xác định hiệu suất mâm.
- Số mâm thực tế phần luyện là ¿ 0,523 2 =3,82 chọn số mâm thực tế là 4
- Số mâm thực tế phần chưng là 0,482 4 = 8,307 chọn số mâm thực tế là 9 Kết luận: Tháp chưng cất có 12 mâm thực tế với 1 nồi đun.
Chọn hơi đốt nồi đun đáy thápở 20 at
- Nhiệt hóa hơi: rH2O = rN = 280200 (J/kg)
- Nhiệt độ sôi: tH2O = tN = 211,4 o C
Dòng sản phẩm đáy có nhiệt độ:
- Trước khi vào nồi đun (lỏng): tS1 = 193, 6 o C
- Sau khi được đun sôi (hơi): tS2 = 196 o C.
Cân bằng nhiệt cho toàn tháp:
Qđ + GFHFS = (R+1)GDrD + GDHDS + GWHWS + Qm
HFS = HF = CF.tF =( x’FCN + (1-x’F)CEG)tF tF là dòng nhập liệu vào tháp, ở đây ta chọn nhập liệu là lỏng sôi.
HWS = CW.tWS = (x’WCN + (1-x’W)CEG)tWS
HDS = CD.tDS = x’DCN + (1-x’D)CEG)tDS rD = x’DrN + (1-x’D)rEG
Tra bảng 1.249, trang 310[5] ta được nhiệt dung riêng của nước
Tra toán đồ 1.52, trang 166[5] ta được nhiệt dung riêng của Etilenglicol
Cấu tử Dòng Ci(kJ/kg.độ) C i (tb)(kJ/kg.độ) Enthalpy(kJ/kg)
Nhiệt hóa hơi của nước ở 101,8 o C: rN = 2242,96 (kJ/kg)
Nhiệt hóa hơi của Etilenglycol ở 101,8 o C: rEG = 984,70 (kJ/kg) rD = 2242,96.0,9664 + (1-0,9664).984,70 = 2200,68(kJ/kg)
Nhiệt lượng cần cung cấp:
Chọn cấp nhiệt bằng hơi nước bão hòa để cấp nhiệt thì: Qđ = GN.rN
Lượng hơi nước cần dùng là: GN = Q r d
2802 1,287 (kg/h) Thiết bị làm nguội sản phẩm đáy:
- Nhiệt độ nước lạnh vào tV = 27 o C và nhiệt độ ra tR = 37 o C.
- Sản phẩm đáy ra có nhiệt độ tWS = 193,6 o C và nhiệt độ ra tWR = 40 o C.
Phương trình cân bằng nhiệt:
Tra bảng 1.250, trang 310[5] để tìm nhiệt dung riêng của nước
Nhiệt dung riêng của nước ở 40 o C = 4,178 (kJ/kg.độ)
Nhiệt dung riêng của Etilenglycol ở 40 o C = 2,512(kJ/kg.độ)
- Enthalpy của nước ở 27 o C: HV = 113,13 (kJ/kg)
- Enthalpy của nước ở 37 o C: HR = 155,03 (kJ/kg)
Lượng nhiệt trao đổi: Q = GW(HWS-HWR) = 1428,7(624,869-101,04) = 748,4.10 3 (kJ/h)
Suất lượng nước lạnh cần dùng là: G n = Q
155,03−113,13862 (kg/h) Thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh
- Nước lạnh đi trong ống có nhiệt độ vào tV = 27 o C và nhiệt độ ra tR = 37 o C
- Dòng hơi tại đỉnh đi ngoài ống với nhiệt độ ngưng tụ 101,8 o C
Enthalpy của nước ở 27 o C : Hv = 113,13 (kJ/kg)
Enthalpy của nước ở 37 o C: HR = 153,05 (kJ/kg)
Lượng nước cần dùng: G n = Q nt
H R −H V = 153,05 276569,689 −113,13 i28,098 (kg/h) Thiết bị đun sôi dòng nhập liệu:
- Dòng nhập liệu đi trong ống với nhiệt độ vào tf = 27 o C và nhiệt độ ra ở trạng thái lỏng sôi có nhiệt độ tF = 157,1 o C.
- Hơi ngưng tụ đi trong ống ngoài có áp suất 20 at o Nhiệt hóa hơi: rN = 280200 (J/kg) o Nhiệt độ sôi: tN = 211,4 o C
- Nhiệt dung riêng của nước 27 o C = 4,178(kJ/kg.độ)
- Tra toán đồ nhiệt dung riêng của Etilenglicol 27 o C = 2,47(kJ/kg.độ)
Hf = Cf.tf =( (x’F.CN + (1-x’F).CEG).tf = (0,0487.4,178+(1-0,0487).2,47).27 = 63,83 (kJ/kg)
Nên: Q = GF(HF-Hf) = 1500.(486,714-63,83) = 634326 (kJ/h)
CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG
Tính Toán Thiết Bị Chưng Cất
Đường kính tháp
Áp dụng công thức (IX.89), (IX.90), trang 181 [6]
Vtb: lượng hơi trung bình đi trong tháp (m 3 /h).
tb: tốc độ hơi trung bình đi trong tháp (m/s). gtb: lượng hơi trung bình đi trong tháp (kg/h).
Lượng hơi trung bình trong đoạn chưng và đoạn cất không giống nhau, dẫn đến việc đường kính của hai đoạn này cũng khác nhau Vì vậy, cần tính toán đường kính cho từng đoạn và so sánh để lựa chọn kích thước phù hợp.
4.1.1.2 Lượng hơi trung bình đi trong tháp: g tb =g d +g 1
2 (kg/h) (4.2) gd: lượng hơi 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 gd: gd = GR + GD = GD(R+1) (4.3)
- Xác định g1: từ hệ phương trình can bằng vật liệu và can bằng nhiệt sau:
Trong quá trình luyện, lượng hơi ở đĩa thứ nhất đóng vai trò quan trọng Ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp hơi khi vào đĩa thứ nhất và ẩn nhiệt hóa hơi khi ra ở đỉnh tháp là những yếu tố cần thiết để đảm bảo hiệu suất tối ưu của quá trình.
Xác định r1 với t1 = tF = 157,1 °C, dựa vào dữ liệu DIPPR, ẩn nhiệt hóa hơi của nước là rN1 = 2097,96 kJ/kg và ẩn nhiệt hóa hơi của Ethylen glycol là rEG1 = 914,08 kJ/kg.
- Xác định rd: tD = 101,8 o C. xD = 0,99yD = 0,998 y D ' M N y ' D
18.0,998+(1−0,998).62 ¿0,993 (khối lượng hơi nước/khối lượng hơi hỗn hợp) r D =r ND y ' D +( 1− y D
Giải hệ phương trình trên ta được:
{ y 1 ' =0,362 G g 1 1 ( 9,197 7,872 phân kh i ố ( ( l ư ợ kg kg h h ) ) ng n ư ớ) c
= 0,662 (phân mol nước/mol hỗn hợp hơi).
4.1.1.3 Tốc độ hơi trung bình đi trong tháp: Áp dụng công thức (IX.105), trang 184 [6]
ytb: khối lượng riêng trung bình pha hơi.
22,4.(t tb +273) (4.6) Với nồng độ phân mol trung bình pha hơi: y tb =y 1 +y D
Nhiệt độ trung bình đoạn luyện: t tb =t F +t D
xtb: khối lượng riêng trung bình của pha lỏng
Nồng độ phân khối lượng trung bình pha lỏng: x tb ' =x F '
2 =0,5076Nhiệt độ trung bình đoạn luyện ttb = 129,45 o C.
Khối lượng riêng của nước: N = 935,39(kg/m 3 )
Khối lượng riêng của Ethylen glycol: EG = 1030,9 (kg/m 3 )
- []: hệ số tính đến sức căng bề mặt o Khi 20 dyn/cm thì [] = 1
được tính theo công thức I.76 trang 299,[5]
EG, N:sức căng bề mặt của Ethylen glycol và nước tại nhiệt độ làm việc.
- ttb = 129,45 o C, tra bảng tính theo DIPPR o sức căng bề mặt của nước: N = 52,487 (dyn/cm) o sức căng bề mặt của Ethylen glycol: EG = 38,689 (dyn/cm)
4.1.2 Đường kính đoạn chưng: g tb ' =g n ' +g 1 '
2 (kg/h) g’n: lượng hơi ra khỏi đoạn chưng (kg/h)
- g’1: lượng hơi đi vào đoạn chưng (kg/h)
- xác định g’n: vì lượng hơi đi ra khỏi đoạn chưng bằng lượng hơi đi vào đoạn luyện nên : g’n = g1 = 209,197 (kg/h).
- xác định g’1: từ hệ phương trình cân bằng vật liệu và cân bằng nhiệt lượng sau:
G’1: lượng hơi ở đĩa thứ nhất của đoạn chưng. r’1: ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp hơi đi vào đĩa thứ nhất của đoạn chưng.
0,00714.18+ (1−0,00714).62=¿ 0,021(kg hơi nước/kg hỗn hợp hơi)
- Tính r’1: t’1 = tw = 193,6 o C, tra bảng 1.1250, trang 312[5] o ẩn nhiệt hóa hơi của nước: r’N1 = 1989,96 (kJ/kg) o ẩn nhiệt hóa hơi của Ethylen glycol; r’EG1 = 863,123(kJ/kg).
{ x 1 ' = 0,0062( G g 1 ' 1 ' 45,436 16,736( phân kh i ố ( l kg ư ợ h kg h ) ) ng n ư ớ) c x1 x 1 '
=0,021 (phân mol nước/mol hỗn hợp) g tb ' =g n ' +g 1 '
4.1.2.1 Tốc độ hơi trung bình trong tháp
’xtb: khối lượng riêng trung bình của pha lỏng (kg/m 3 )
’ytb: khối lượng riêng trung bình của pha hơi(kg/m 3 ).
+ Nồng độ phân mol trung bình: y tb ' = y 1 +y w
+ Nhiệt độ trung bình đoạn chưng: t tb ' =t F +t W
+ nồng độ phân khối lượng trung bình pha lỏng: x tb ' =x F ' +x w '
+ Nhiệt độ trung bình đoạn chưng: t’tb = 175,35 o C.
Tra tài liệu tham khảo o Khối lượng riêng của nước: ’N = 893,92 (kg/m 3 ) o Khối lượng riêng của Ethylen glycol: ’EG = 991,65(kg/m 3 )
[]: hệ số tính đến sức căng bề mặt
: tính theo công thức sau:
- t’tb = 175,35, tra bảng và dữ liệu DIPPR ta có o Sức căng bề mặt của nước: N = 43,054 (dyn/cm) o Sức căng bề mặt của Ethylen glycol: EG = 34,599 (dyn/cm)
= 19,2 (dyn/cm)