thiết kế tháp chưng luyện liên tục loại tháp đĩa lỗ không có ống chảy truyền để phân tách hỗn hợp Nước – Axeton

Chưng luyện là một phương pháp chưng cất nhằm để phân tách một hỗn hợp khí đã hóa lỏng dựa trên độ bay hơi tương đối khác nhau giữa các cấu tử thành phần ở cùng một áp suất. Phương pháp chưng luyện này là một quá trình trưng luyện trong đó hỗn hợp được bốc hơi và ngưng tụ nhiều lần, kết quả cuối cùng ở đỉnh tháp thu được một hỗn hợp gồm hầu hết các cấu tử dễ bay hơi và nồng độ đạt yêu cầu, phương pháp chưng luyện cho hiệu suất phân tách cao, vì vậy nó được sử dụng nhiều trong thực tế. Dựa trên các phương pháp chưng luyện liên tục, người ta đưa ra nhiều thiết bị phân tách đa dạng như tháp chóp, tháp đĩa lỗ, tháp đĩa lỗ không có ống chảy truyền, tháp đệm… Trong quá trình sản xuất Axeton thường kèm theo nhiều sản phẩm phụ là nước. Vì vậy, nồng độ cũng như độ tinh khiết của Axeton không được cao. Trong phần đồ án này em sẽ trình bày thiết kế tháp chưng luyện liên tục loại tháp đĩa lỗ không có ống chảy chuyền để phân tách hỗn hợp Axeton – Nước.

KHOA: CÔNG NGHỆ KĨ THUẬT HÓA HỌC

ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ

ĐỀ TÀI

Thiết kế tháp chưng luyện liên tục loại tháp đĩa lỗ không có ống chảy chuyền

để phân tách hỗn hợp Axeton – Nước

Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Văn

Sinh viên: Vũ Thị Thu…

Mã sinh viên: 2018…

Hà Nội, năm 2020

BỘ CÔNG THƯƠNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ

Số :………

Họ và tên HS-SV: Vũ Thị Thu

Lớp : ĐHCN Hóa 1- K13 Khóa : K13

Khoa : Công nghệ hóa

Giáo viên hướng dẫn : Thầy Nguyễn Văn

NỘI DUNG

Thiết kế tháp chưng luyện liên tục loại tháp đĩa lỗ không có ống chảytruyền để phân tách hỗn hợp Nước – Axeton

Các thông số ban đầu :

- Năng suất tính theo hỗn hợp đầu : F = 7,447 tấn/giờ

- Nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong:

+ Hỗn hợp đầu : a = 0,28 phần khối lượng

+ Sản phẩm đỉnh : a = 0,96 phần khối lượng

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

-Tháp làm việc ở áp suất thường

- Hồn hợp đầu được gia nhiệt tới nhiệt độ sôi

Điểm: Chữ ký:

Cán bộ chấm hay Hội đồng bảo vệ nhận xét:

Điểm: Chữ ký:

Điểm tổng kết:

Mục lục

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học kĩ thuật, nền công nghiệp đãmang lại cho con người những lợi ích vô cùng to lớn về cả vật chất lẫn tinhthần Để nâng cao đời sống nhân dân,để hòa nhập chung với sự phát triển chungcủa các nước trong khu vực cũng như trên thế giới Đảng và nhà nước ta đã đề

ra mục tiêu: công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước

Trong tiến trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nuớc những ngành kinh

tế mũi nhọn: công nghệ thông tin, công nghệ sinh học công nghệ điện tử tựđộng hóa,công nghệ vật liệu mới… công nghệ hóa giữ vai trò quan trọng trongviệc sản xuất các sản phẩm phục vụ cho nền kinh tế quốc dân Tạo tiền đề chonhiều ngành khác phát triển

Khi kinh tế phát triển nhu cầu của con người ngày càng tăng Do vậy cácsản phẩm cũng đòi hỏi cao hơn, đa dạng hơn,phong phú hơn theo đó công nghệsản xuất cũng phải nâng cao trong công nghệ hóa học nói chung viêc sử dụnghóa chất có độ tinh khiết cao là yếu tố căn bản tạo ra sản phẩm có chất lượngcao Có nhiều phương pháp khác nhau để làm tăng nồng độ, độ tinh khiết:chưng cất,cô đặc,trích li… tùy vào tính chất của hệ mà ta lựa chọn phương phápthích hợp

Phương pháp chưng luyện này là một quá trình trưng luyện trong đó hỗn hợpđược bốc hơi và ngưng tụ nhiều lần, kết quả cuối cùng ở đỉnh tháp thu được mộthỗn hợp gồm hầu hết các cấu tử dễ bay hơi và nồng độ đạt yêu cầu, phươngpháp chưng luyện cho hiệu suất phân tách cao, vì vậy nó được sử dụng nhiềutrong thực tế.

Dựa trên các phương pháp chưng luyện liên tục, người ta đưa ra nhiều thiết

bị phân tách đa dạng như tháp chóp, tháp đĩa lỗ, tháp đĩa lỗ không có ống chảytruyền, tháp đệm… Trong quá trình sản xuất Axeton thường kèm theo nhiều sảnphẩm phụ là nước Vì vậy, nồng độ cũng như độ tinh khiết của Axeton khôngđược cao Trong phần đồ án này em sẽ trình bày thiết kế tháp chưng luyện liêntục loại tháp đĩa lỗ không có ống chảy chuyền để phân tách hỗn hợp Axeton –Nước Hỗn hợp đầu gồm 2 cấu tử là Axeton và nước nên được gọi là chưngluyện hỗn hợp 2 cấu tử Axeton – Nước được phân tách thành hai cấu tử riêngbiệt nhờ phương pháp chưng luyện liên tục với tháp chưng luyện là loại tháp đĩa

lỗ có ống chảy chuyền, làm việc với áp suất thường với hỗn hợp đầu vào đượcgia nhiệt đến nhiệt độ sôi

Sau quá trình chưng luyện, ta thu được sản phẩn đỉnh là cấu tử có độ bay hơi lớnhơn (Axeton) và một phần rất nhỏ cấu tử khó bay hơi hơn (Nước) Sản phẩmđáy gồm chủ yếu cấu tử bay hơi (Nước) và một phần rất ít cấu tử dễ bay hơi(Axeton)

1.2 Các phương pháp chưng cất

+) Áp suất làm việc:

Chưng cất áp suất thấp

Chưng cất áp suất thường

Chưng cất áp suất cao

- Nguyên tắc của phương pháp này là dựa trên nhiệt độ sôi của các cấu tử nếunhiệt độ sôi của các cấu tử quá cao thì giảm áp suất làm việc để giảm nhiệt độsôi của các cấu tử

+) Nguyên lý làm việc : liên tục ,gián đoạn

* Chưng gián đoạn : phương pháp này sử dụng trong các trừong hợp :

+ 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

+ Tách sơ bộ hỗn hợp nhiều cấu tử

* Chưng liên tục : là quá trình được thực hiện liên tục nghịch dòng và nhiềuđoạn

1.3 Thiết bị chưng cất

Trong sản xuất thường sử dụng rất nhiều loại tháp khác nhau nhưng chúngđều có một yêu cầu cơ bản là diện tích tiếp xúc bề mắt pha lớn ,điều này phụthuộc độ phân tán lưu chất vào

Tháp chưng cất rất phong phú về kích cỡ và ứng dụng các tháp lớn thườngđược sủ dụng trong công nghệ lọc hóa dầu đường kính tháp phụ thuộc luơng

pha lỏng và luợng pha khí ,độ tinh khiết của sản phẩm theo khảo sát thường có

2 loại tháp chưng:tháp đĩa và tháp đệm

Tháp đĩa ; thân tháp hình trụ thẳng đứng bên trong có gắn các đĩa phânchia thân tháp thành những đoạn bằng nhau trên đĩa pha lỏng và pha khí tiếpxúc với nhau tùy thuộc vào loại đĩa ta có

+ Tháp đĩa chóp :

+ Tháp đĩa lỗ :trên đĩa có các lỗ có đường kính (2-12 mm) có 2 loại tháp đĩa lỗ

- Tháp đĩa lỗ có ống chảy truyền

- Tháp đĩa lỗ không có ống chảy truyền

Tháp đệm :tháp hình trụ gồm nhiều đoạn nối với nhau bằng mặt bích hay hàn

* Tháp đĩa lỗ có ống chảy truyền hoạt động với hiệu suất cao ổn định Khắcphục được nhược điểm của các loại tháp khác ; làm việc được với chất lỏng bẩn

…

Vậy : chọn tháp đĩa lỗ không có ống chảy chuyền để chưng hệ Nước – Axeton

2 Giới thiệt về hỗn hợp chưng

2.1 Nước

Trong điều kiện bình 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 dạng 5 tinh thể khác nhau

• Khối lượng phân tử : 18g/mol

• Khối lượng riêng d4oc : 1g/ml

Nước là dung môi phân cực mạnh, có khả năng hòa tan nhiều chất và là dungmôi rất quan trọng trong kỹ thuật hóa học.

Nước là một hợp chất hóa học của oxy và hidro, có công thức hóa học là

H2O Với các tính chất lý hóa đặc biệt (ví dụ như tính lưỡng cực, liên kết hiđrô

và tính bất thường của khối lượng riêng) nước là một chất rất quan trọng trongnhiều ngành khoa học và trong đời sống; 70% diện tích của Trái Đất đượcnước che phủ nhưng chỉ 0,3% tổng lượng nước trên Trái Đất nằm trong cácnguồn có thể khai thác dùng làm nước uống Cấu tạo: Phân tử nước bao gồmhai nguyên tử hidro và một nguyên tử oxy Về mặt hình học thì phân tử nước

có góc liên kết là 104,45° Do các cặp điện tử tự do chiếm nhiều chỗ nên gócnày sai lệch đi so với góc lý tưởng của hình tứ diện Chiều dài của liên kết O-H

là 96,84 picomet

• Tính lưỡng cực: Oxy có độ âm điện cao hơn hidro Việc cấu tạo thànhhình ba góc và việc tích điện từng phần khác nhau của các nguyên tử đã dẫn đếncực tính dương ở các nguyên tử hiđrô và cực tính âm ở nguyên tử oxy, gây ra sựlưỡng cực Dựa trên hai cặp điện tử đơn độc của nguyên tử ôxy, lý thuyếtVSEPR đã giải thích sự sắp xếp thành góc của hai nguyên tử hiđrô, việc tạothành mô men lưỡng cực và vì vậy mà nước có các tính chất đặc biệt Vì phân tửnước có tích điện từng phần khác nhau nên một số sóng điện từ nhất định nhưsóng cực ngắn có khả năng làm cho các phân tử nước dao động, dẫn đến việcnước được đun nóng Hiện tượng này được áp dụng để chế tạo lò vi sóng

• Liên kết hiđrô: Các phân tử nước tương tác lẫn nhau thông qua liên kếthiđrô và nhờ vậy có lực hút phân tử lớn Đây không phải là một liên kết bềnvững Liên kết của các phân tử nước thông qua liên kết hidro chỉ tồn tại trongmột phần nhỏ của một giây, sau đó các phân tử nước tách ra khỏi liên kết này vàliên kết với các phân tử nước khác Đường kính nhỏ của nguyên tử hidro đóngvai trò quan trọng cho việc tạo thành các liên kết hidro, bởi vì chỉ có như vậy

nguyên tử hidro mới có thể đến gần nguyên tử oxy một chừng mực đầy đủ Cácchất tương đương của nước, thí dụ như dihidro sulfua (H2S), không tạo thànhcác liên kết tương tự vì hiệu số điện tích quá nhỏ giữa các phần liên kết Việc tạochuỗi của các phân tử nước thông qua liên kết cầu nối hidro là nguyên nhân chonhiều tính chất đặc biệt của nước, thí dụ như nước mặc dù có khối lượng molnhỏ vào khoảng 18 g/mol vẫn ở thể lỏng trong điều kiện tiêu chuẩn Ngược lại,H2S tồn tại ở dạng khí cùng ở trong những điều kiện này Nước có khối lượngriêng nhỏ nhất ở 4 độ Celcius và nhờ vào đó mà băng đá có thể nổi lên trên mặtnước; hiện tượng này được giải thích nhờ vào liên kết cầu nối hiđrô

• Các tính chất hóa lý của nước:

Cấu tạo của phân tử nước tạo nên các liên kết hiđrô giữa các phân tử là cơ

sở cho nhiều tính chất của nước Cho đến nay một số tính chất của nước vẫn còn

là câu đố cho các nhà nghiên cứu mặc dù nước đã được nghiên cứu từ lâu Nhiệt

độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của nước đã được Anders Celsius dùng làm haiđiểm mốc cho độ bách phân Celcius Cụ thể, nhiệt độ nóng chảy của nước là 0

độ Celcius, còn nhiệt độ sôi (760 mm Hg) bằng 100 độ Celcius Nước đóngbăng được gọi là nước đá Nước đã hóa hơi được gọi là hơi nước Nước có nhiệt

độ sôi tương đối cao nhờ liên kết hiđrô Dưới áp suất bình thường nước có khốilượng riêng (tỷ trọng) cao nhất là ở 4 °C: 1 g/cm³ đó là vì nước vẫn tiếp tục giãn

nở khi nhiệt độ giảm xuống dưới 4 °C Điều này không được quan sát ở bất kỳmột chất nào khác Điều này có nghĩa là: Với nhiệt độ trên 4 °C, nước có đặctính giống mọi vật khác là nóng nở, lạnh co; nhưng với nhiệt độ dưới 4 °C, nướclại lạnh nở, nóng co Do hình thể đặc biệt của phân tử nước (với góc liên kết104,45°), khi bị làm lạnh các phân tử phải dời xa ra để tạo liên kết tinh thể lụcgiác mở Vì vậy mà tỉ trọng của nước đá nhẹ hơn nước thể lỏng Khi đông lạnhdưới 4 °C, các phân tử nước phải dời xa ra để tạo liên kết tinh thể lục giác mở.Nước là một dung môi tốt nhờ vào tính lưỡng cực Các hợp chất phân cực hoặc

có tính ion như axít, rượu và muối đều dễ tan trong nước Tính hòa tan của nướcđóng vai trò rất quan trọng trong sinh học vì nhiều phản ứng hóa sinh chỉ xẩy ratrong dung dịch nước Nước tinh khiết không dẫn điện Mặc dù vậy, do có tínhhòa tan tốt, nước hay có tạp chất pha lẫn, thường là các muối, tạo ra các ion tự

do trong dung dịch nước cho phép dòng điện chạy qua Về mặt hóa học, nước làmột chất lưỡng tính, có thể phản ứng như một axit hay bazơ Ở 7 pH (trung tính)hàm lượng các ion hydroxyt (OH-) cân bằng với hàm lượng của hydronium(H3O+) Khi phản ứng với một axit mạnh hơn thí dụ như HCl, nước phản ứngnhư một chất kiềm: HCl + H2O ↔ H3O+ + Cl- Với ammoniac nước lại phảnứng như một axit: NH3 + H2O ↔ NH4+ + OH-

 Tính chất hóa học đặc trưng của axeton

• Phản ứng chính của axeton chủ yếu vào nhóm cacbonyl (-CO-), ngoài

ra còn có phản ứng thế vào nhóm –CH3 Dưới đây là một số ví dụ cụ thể:

CH3-CO-CH3 + H2  CH3-CH(OH)-CH3

Xeton khó bị oxi hóa vì các gốc hidrocacbon đã cản trở không gian.Tuy nhiên nó có thể bị oxi hóa bởi dung dịch thuốc tím đun nóng với axit sunfuric tạo ra hỗn hợp các axit cacboxylic

CH3-CO-CH3 + Br2  CH3-CO-CH2Br + HBrLưu ý: phản ứng trên xảy ra khi dùng brom khan và có xúc tác axit axetic đun nóng

• Axeton còn dùng làm chất đầu để tổng hợp nhiều chất hữu cơ quan trọng khác như clorofom, idofom, bisphenol- A…

2.3 Hỗn hợp Axeton và nước

Dựng đường cân bằng theo số liệu đường cân bằng tra ở đường cân bằng lỏng- hơi và nhiệt độ sôi của 2 cấu tử ở 760mmHg (tính theo % số mol) của axeton – nước ( Bảng IX.2a_145_STQTTB tập II)

T 100 77,9 69,6 64,5 62,6 61,6 60,7 59,8 59 58,2 57,5 56,9

3 Sơ đồ công nghệ

* Dây chuyền sản xuất

Hệ thống thiết bị công nghệ chưng luyện liên tục tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền tổng quát gồm có :

(1) : Bơm ly tâm

(2) : Thùng cao vị

(3) : Thiết bị đun nóng hỗn hợp đầu dùng để đưa hỗn hợp đầu tới nhiệt độ làm việc Sử dụng thiết bị loại ống chùm, dùng hơi nước bão hoà để đun nóng vì nó có hệ số cấp nhiệt lớn, ẩn nhiệt ngưng tụ cao Hơi nước bão hoà đi ngoài ống, lỏng đi trong ống

(4) : Lưu lượng kế

(5): Tháp chưng luyện: gồm có 2 phần : phần trên gồm từ trên đĩa tiếp liệutrở lên đỉnh gọi là đoạn luyện, phần dưới gồm từ đĩa tiếp liệu trở xuống gọi là đoạn chưng

(6): Thiết bị ngưng tụ hoàn toàn sản phẩm đỉnh, nước lạnh đi trong ống (7) : Thiết bị làm lạnh sản phẩm đỉnh

(13) : Van xả khí không ngưng.

(14) : Thùng chứa sản phẩm đáy

3.1 Thuyết minh sơ đồ

T

7 6

NƯỚ C

NƯỚ C HƠI NƯỚ C

Sơ đồ dây chuyền cơng nghệ tháp đĩa lỗ khơng cĩ ống chảy truyền

Hỗn hợp được chứa trong thùng chứa(11),được bơm ly tâm (1)bơm lên thùng cao vị cĩ cửa chảy tràn dùng để khống chế mức chất lỏng thùng, hỗn hợp đầu từ thùng cao vị tự chảy xuống thiết bị gia nhiệt(3) và quá trình này được theo dõi bằng đồng hồ lưu lượng (4) dùng hơi nước bão hịa Sau đĩ hỗn hợp đầu được gia nhiệt tới nhiệt độ sơi rồi được đưa vào đĩa tiếp liệu của tháp chưng luyện(5) Trong tháp hơi đi từ dưới lên tiếp xúc trực tiếp với lỏng từ trên xuống tại đây xảy ra quá trình bốc hơi và ngưng tụ nhiều lần, nồng độ các cấu tử thay đổi theo chiều cao của tháp và nhiệt độ của hỗn hợp cũng thay đổi theo Khi bay hơi lên

Nước Hơi đốt

Nước ngưng Nước ngưng

Nước ngưng

Hơi nước

đĩa 1 có thành phần cấu tử dễ bay hơi là y1 sục trực tiếp vào lớp lỏng trên đĩa có thành phần cấu tử dễ bay hơi là x1 ( x1<y1), hơi đi lên từ đĩa 1 sục vào đĩa 2, do hơi đĩa 1 sục vào lỏng ở đĩa 2 có nhiệt độ thấp hơn nên hơi đó sẽ bị ngưng tụ 1 phần cấu tử khó bay hơi, quá trình ngưng tụ lại là quá trình tỏa nhiệt và nhiệt này sẽ làm bay hơi 1 phần cấu tử khó bay hơi ở đĩa 2 do đó x2>x1; y2>y1 dẫn đến hơi ở đĩa 2 sục vào đĩa Quá trình này được xảy ra tương tự nhiều lần cuối cùng trên đỉnh tháp thu được hầu hết cấu tử dễ bay hơi và một phần cấu tử khó bay hơi.

Hơi đi từ đỉnh tháp vào thiết bị hồi lưu ngưng tụ, ở đây 1 phần hơi được ngưng

tụ và quay trở lại tháp Phần còn lại được đưa vào thiết bị làm nguội rồi cho vào thùng chứa sản phẩm đỉnh

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 cao tiếp tục ngưng tụ thành lỏng đi xuống Do đó nồng độ cấu tử khó bay hơi trong pha lỏng ngày càng nhiều, cuối cùng ở đáy tháp ta thu được hỗn hợp lỏng gồm hầu hết là cấu rử khó bay hơi và một phần cấu tử dễ bay hơi, hỗn hợp lỏng được đưa ra khỏi đáy tháp qua thiết bị phân dòng, một phând đươcj đưa ra thùng chứa sản phẩm đáy và một phần được hồi lưu tại đáy tháp Thiết bị này có tác dụng đun sôi tuần hoàn bà bốc hơi sản phẩmđáy( tạo dòng hơi đi từ dưới lên trong tháp) Nước ngưng của thiết bị gia nhiệt được tháo qua thiết bị nước ngưng Tháp chưng luyện làm việc ở chế độ liên tục,hỗn hợp đầu và sản phẩm được lấy ra liên tục

PHẦN II: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH

W : Lượng sản phẩm đáy, (Kmol/h)

a : Nồng độ phần khối lượng, (Kg nước/Kg hỗn hợp)

x : nồng độ phần mol, ( Kmol nước/ Kmol hỗn hợp)

M : Khối lượng phân tử, (Kg/Kmol)

: Khối lượng riêng, (Kg/Kmol)

1 Tính toán cân bằng vật liệu toàn thiết bị

1.1 Phương trình cân bằng vật liệu của toàn tháp

+ Nhiệt hóa hơimol của các cấu tử bằng nhau theo công thức kinh nghiệm của Trouton

+ Không có nhiệt hòa tan + Không có nhiệt mất mát ra môi trường xung quanh+Sự sai khác về nhiệt lượng riêng của chất lỏng sôi trên các tiết diện khác nhau của tháp được bỏ qua

- Hỗn hợp đầu vào tháp ở nhiệt độ sôi

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

- Hơi bốc lên từ đáy tháp có nồng độ bằng nồng độ sản phẩm đỉnh

- Đun sôi tháp bằng hơi đốt trực tiếp

a Phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn luyện

- Phương trình cân bằng vật liệu

D0 = L0 + P

Trong đó : D0 : lượng hơi đi từ dưới lên

L0 : lượng lỏng hồi lưu đi từ trên xuống

- Phương trình cân bằng vật liệu cho cấu tử dễ bay hơi là:

D0.y = L0.x+ P.xP

( L0 + P).y = L0.x+ P.xP

b Phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn chưng

- Phương trình cân bằng vật liệu:

Dựa vào bảng số liệu trên

- Từ xF kẻ đường thẳng song song với trục y và cắt đường cân bằng tại A từ A

kẻ đường song song với trục x cắt trục y tại B Xác định trên đồ thị có

Đồ thị xác định số đĩa lý thuyết với β= 1,8, Nlt = 4

Từ các đồ thị trên ta có bảng sau

Với

Lập được bảng kết quả sau

Phương trình đường nồng độ làm việc

- Lượng hỗn hợp đầu trên 1 đơn vị sản phẩm đỉnh là

2 Tính đường kính tháp

Đường kính tháp được xác định theo công thức

gtb: lượng hơi đi trong tháp( lượng trung bình) Kg/h

y: khối lượng riêng trung bình Kg/m3

wy: tốc độ hơi đi trung bình trong tháp Kg/m2.s

Vì lượng hơi và lượng lỏng thay đổi theo chiều cao mỗi đoạn nên ta phải tínhlượng hơi trung bình cho từng đoạn

2.1 Đường kính đoạn luyện

2.1.1 Lượng hơi trung bình trong đoạn luyện

Lượng hơi trung bình trong đoạn luyện gtb có thể xem gần đúng bằng trung bình cộng lượng hơi đi ra khỏi đĩa trên cùng của tháp gd và lượng hơi đi vào dưới cùng của đoạn luyên g1

gtb= Kmol/h (181-2)

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

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

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

 lượng hơi đi ra khỏi đỉnh tháp

gd= GR + GP = GP(Rx + 1) (181-2)

G1 : Lượng lỏng đối với đĩa thứ nhất của đoạn luyện

y1 : Hàm lượng hơi đi vào đĩa 1 của đoạn luyện

r1 : Ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp hơi đi vào đĩa thứ nhất

rđ : Ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp hơi đi ra khỏi đỉnh tháp

GL = = (Kmol/h)

2.1.2 Tính khối lượng riêng của đoạn luyện

a Pha hơi: được áp dụng theo công thức sau

yđA : nồng độ pha hơi đầu đoạn luyện yđA = y1 =0.702 phần mol

ycA : nồng độ pha hơi cuối đoạn luyện yc = yP = xP=0,882 phần mol

Từ sổ tay tập II dùng công thức nội suy ta tìm được nhiệt độ trung bình của pha hơi

b Pha lỏng được áp dụng theo công thức sau :

xA, xB : Khối lượng riêng lỏng của Nước và axit axetic , Kg/m3

atbA : Phần khối lượng trung bình cấu tử Nước

Ta có:

xtbA : Phần mol trung bình của cấu tử Nước

Y = 10 e-4X Với X=

Trong đó : Gx là lượng lỏng hồi lưu đi trong tháp

Gy lượng hơi đi trong tháp

2,608 =

Để tránh tạo bọt ta lấy giá trị wytb = ( 0,8 0,9) ta chọn là 0,9

wytb 0.9.1,834 = 1,6506 (m/s)

2.1.5 Đường kính đọan luyện

- Tính khối lượng trung bình:

Y = 0,769 =

wytd = 0,996 ( m/s)

Ta thấy :

Wytd < wlv < 0,9.wyt thỏa mãn

Vậy chọn đường kính là DL = 0,6 m là chấp nhận được

2.2 Đường kính đoạn chưng

2.2.1 Xác định lượng hơi đi trong tháp

tb = ( Kg/h)

g’

n : lượng hơi đi ra khỏi đoan chưng đi vào đoạn luyện

vì lượng hơi đi ra khỏi đoạn chưng bằng lượng hơi đi vào đoạn luyện

1 là lượng hơi đi vào đoạn chưng

 Lượng hơi đi vào đoạn chưng g’

1, lượng lỏng G’

1 và kàm lượng lỏng x’

1 Xác định theo phương trình cân bằng vật liệu và nhiệt lượng :

Trong đó:

Với y’1=yw=0,0759 phần mol; y1=0,702 phần mol

Giải hệ phương trình ta được

Lượng lỏng trung bình đi trong đoạn chưng:

2.2.2 Tính khối lượng riêng trung bình

a Đối với pha hơi

Ta có: ytbA =

ydA , ycA nồng độ làm việc tại 2 đầu làm việc tại 2 đầu mỗi đoạn chưng, ( phần mol)

b Đối với pha lỏng

Khối lượng riêng được tính theo công thức sau

Với phần mol trung bình là :

Dùng phương pháp nội suy theo bảng IX.2a (II-145) ta được t°xtb = 61,051°C

Từ nhiệt độ có được dùng phương pháp nội suy ta được khối lượng riêng là

t°xtb = 61,051°C

Khối lượng riêng của hỗn hợp là

838,45 2(Kg/m3)

2.2.3.Tính độ nhớt trung bình

Độ nhớt của pha lỏng được xác định theo công thức sau

- Độ nhớt tại pha lòng ở nhiệt độ t°xtb = 61,051°C

Tra bảng I.102 (I-91) kết hợp phương pháp nội suy ta có