Đang tải... (xem toàn văn)
CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM, PHƯƠNG PHÁP, SƠ ĐỒ LƯU TRÌNH CÔNG NGHỆ 1.Sơ lược về lý thuyết Chưng Luyện Trong công nghệ hóa học, để phân riêng nhỗn hợp 2 hay nhiều cấu tử hòa tan một phần hay hoàn toàn vào nhau, ta có thể sử dụng nhiều phương pháp khác nhau như: hấp thụ, hấp phụ, trích ly, chưng cất…Mỗi phương pháp đều có những đặc thù riêng và có những ưu nhược điểm nhất định. Việc lựa chon phương pháp và thiết bị cho phù hợp tùy thuộc vào hỗn hợp ban đầu, yêu cầu sản phẩm và điều kiện kinh tế. 2. Tổng quan về sản phẩm Axeton Axeton là chất lỏng không màu, có mùi đặc trưng, tan nhiều trong nước do phân tử phân cực, là dung môi tốt cho rất nhiều chất hữu cơ, có tỷ trọng d=0.7908, có nhiệt độ sôi t=56,24, nóng chảy ở nhiệt độ 95,35 Axeton có công thức phân tử CH3COCH3, M=58 Phương pháp quan trọng để điều chỉnh Axeton là: oxy hóa rượu isopropanol CH3CH(OH)CH3 Về mặt hóa học: Có cấu tạo tương tự andehyt, xeton tham gia phản ứng cộng H2 và natrihydrsunfat (NaHSO3) nhưng không tham gia phản ứng tráng gương với AgNO3, Và Cu(OH)2 tuy nhiên có thể bị oxy hóa và cắt sát nhóm –CO để tạo thành 2 axit khi nó phản ứng với chất oxy hóa mạnh Ứng dụng: Axeton hòa tan tôt trong axetat, nitro xenlulo, nhựa fenol focmandehyt, chất béo, dung môi pha sơn,mực ống đồng. Nó là nguyên liệu để tổng hợp thủy tinh hữu cơ, từ axeton có thể điều chế xeten sunphunat (thuốc ngủ) và các halophom. AXIT AXETIC: (A. acetic acid; cg. axit etanoic, axit metacacboxylic), CH3COOH. Chất lỏng không màu, mùi nồng, vị chua. AA khan nước được gọi là AA băng, tnc = 16,75 oC, ts = 118,1 oC, khối lượng riêng (ở 15 oC) 1,0550 gcm3, chiết suất với tia D (ở 20 oC) 1,3730, hằng số phân li K = 1,75.10–5. AA giảm thể tích khi pha loãng bằng nước. Tan nhiều trong nước, etanol, ete, benzen; không tan trong cacbon đisunfua (CS2). Trong công nghiệp, AA chủ yếu được điều chế bằng cách oxi hoá axetanđehit bởi không khí hoặc oxi ở 60 oC với chất xúc tác (CH3COO)2Mn. Cũng có thể điều chế bằng cách oxi hoá etilen, ancol etylic, vv. Dùng làm tác nhân axetyl hoá: dùng để điều chế dược phẩm (aspirin, phenaxetin), sản xuất axeton, axetyl xenlulozơ, phẩm nhuộm tổng hợp; dùng trong công nghiệp thực phẩm, nhuộm màu và in hoa lên vải. Nồng độ giới hạn của hơi axit trong không khí là 0,005 mgl. Dung dịch AA nồng độ trên 30% gây bỏng. Nhìn chung Axeton và axit axetic có nhiều ứng dụng trong công nghiệp cũng như trong đời sống hằng ngày nên cần thiết phải tách riêng được chúng.
Trường ĐH Nông lâm Khoa Cơ khí-Công nghệ BÀI TẬP LỚN Quá Trình và Thiết Bị Công Nghệ Hóa Học 1.Đầu đề: Tính toán và thiết kế hệ thống thiết bị chưng luyện liên tục để phân riêng hỗn hợp Axeton- Axit axetic. 2.Số liệu ban đầu: • Năng suất theo hỗn hợp đầu:4.25 tấn/h • aF=0.55 phần khối lượng, aP=0.99 phần khối lượng, aw=0.11 phần khối lượng. • Tháp đệm, làm viêc ở áp suất thường • Hỗn hợp đầu được gia nhiệt đến nhiệt độ sôi. 3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: -Chương 1:Tổng quan về sản phẩm, phương pháp, sơ đồ lưu trình công nghệ -Chương 2: Tính công nghệ và thiết bị chính: • Cân bằng vật liệu, cân bằng nhiệt lượng • Kích thước thiết bị (đường kính của từng đoạn, chiều cao, trở lực) 4. Các bản vẽ: 1 bản vẽ dây chuyền công nghệ khổ A3, đóng vào bản thuyết minh 5. Thời gian thực hiện: -Ngày bắt đầu giao bài tập: -Ngày nộp bài tập: CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM, PHƯƠNG PHÁP, SƠ ĐỒ LƯU TRÌNH CÔNG NGHỆ 1.Sơ lược về lý thuyết Chưng Luyện Trong công nghệ hóa học, để phân riêng nhỗn hợp 2 hay nhiều cấu tử hòa tan một phần hay hoàn toàn vào nhau, ta có thể sử dụng nhiều phương pháp khác nhau như: hấp thụ, hấp phụ, trích ly, chưng cất…Mỗi phương pháp đều có những đặc thù riêng và có những ưu nhược điểm nhất định. Việc lựa chon phương pháp và thiết bị cho phù hợp tùy thuộc vào hỗn hợp ban đầu, yêu cầu sản phẩm và điều kiện kinh tế. 2. Tổng quan về sản phẩm Axeton Axeton là chất lỏng không màu, có mùi đặc trưng, tan nhiều trong nước do phân tử phân cực, là dung môi tốt cho rất nhiều chất hữu cơ, có tỷ trọng d=0.7908, có nhiệt độ sôi t=56,24, nóng chảy ở nhiệt độ -95,35 Axeton có công thức phân tử CH3COCH3, M=58 Phương pháp quan trọng để điều chỉnh Axeton là: oxy hóa rượu isopropanol CH3CH(OH)CH3 Về mặt hóa học: Có cấu tạo tương tự andehyt, xeton tham gia phản ứng cộng H2 và natrihydrsunfat (NaHSO3) nhưng không tham gia phản ứng tráng gương với AgNO3, Và Cu(OH)2 tuy nhiên có thể bị oxy hóa và cắt sát nhóm –CO để tạo thành 2 axit khi nó phản ứng với chất oxy hóa mạnh -Ứng dụng: Axeton hòa tan tôt trong axetat, nitro xenlulo, nhựa fenol focmandehyt, chất béo, dung môi pha sơn,mực ống đồng. Nó là nguyên liệu để tổng hợp thủy tinh hữu cơ, từ axeton có thể điều chế xeten sunphunat (thuốc ngủ) và các halophom. AXIT AXETIC: (A. acetic acid; cg. axit etanoic, axit metacacboxylic), CH3COOH. Chất lỏng không màu, mùi nồng, vị chua. AA khan nước được gọi là AA "băng", tnc = 16,75 oC, ts = 118,1 oC, khối lượng riêng (ở 15 oC) 1,0550 g/cm3, chiết suất với tia D (ở 20 oC) 1,3730, hằng số phân li K = 1,75.10–5. AA giảm thể tích khi pha loãng bằng nước. Tan nhiều trong nước, etanol, ete, benzen; không tan trong cacbon đisunfua (CS2). Trong công nghiệp, AA chủ yếu được điều chế bằng cách oxi hoá axetanđehit bởi không khí hoặc oxi ở 60 oC với chất xúc tác (CH3COO)2Mn. Cũng có thể điều chế bằng cách oxi hoá etilen, ancol etylic, vv. Dùng làm tác nhân axetyl hoá: dùng để điều chế dược phẩm (aspirin, phenaxetin), sản xuất axeton, axetyl xenlulozơ, phẩm nhuộm tổng hợp; dùng trong công nghiệp thực phẩm, nhuộm màu và in hoa lên vải. Nồng độ giới hạn của hơi axit trong không khí là 0,005 mg/l. Dung dịch AA nồng độ trên 30% gây bỏng. Nhìn chung Axeton và axit axetic có nhiều ứng dụng trong công nghiệp cũng như trong đời sống hằng ngày nên cần thiết phải tách riêng được chúng. 3. Phương pháp Đối với hỗn hợp axeton và Axit axetic là hỗn hợp 2 cấu tử hoàn toàn tan vào nhau theo bất kỳ tỷ lệ nào và có nhiệt độ sôi khác biệt nhau ở cùng điều kiện áp suất. Do đo phương pháp tối ưu để tách hỗn hợp trên là chưng cất. Phương pháp này dựa vào độ bay hơi khác nhau giữa các cấu tử bằng cách thực hiện quá trinhg chuyển pha và trao đổi nhiệt giữa 2 pha lỏng-khí. Sản phẩm đỉnh thu được gồm cấu tử có độ bay hơi lớn và một phần cấu tử có độ bay hơi thấp hơn. Còn sản phẩm đáy thu được chủ yếu là cấu tử khó bay hơi và một phần cấu tử dễ bay hơi Trong sản xuất chúng ta thường gặp những phương pháp chưng cất sau đây: Chưng đơn giản: Dùng để tách sơ bộ và làm sạch các cấu tử khỏi tạp chât (yêu cầu các cấu tử có độ bay hơi khác xa nhau). Chưng bằng hơi nước trực tiếp: Tách hỗn hợp gồm các chất khó bay hơi và tạp chất không bay hơi (chất được tách không tan trong nước). Chng chõn khụng: Trong trng hp cn h thp nhit sụi ca cu t Chng luyn: L phng phỏp ph bin nhõt dựng tỏch hon ton hn hp cỏc cu t d bay hi cú tớnh cht hũa tan mt phn hay hũa tan hon ton vo nhau. V thc cht õy l quỏ trỡnh chng nhiu ln thu c sn phm tinh khit. Ngi ta n gin h thng bng cỏch thay c h thng s thit b phi ch to phc tp cng knh bi mt thỏp gi l thỏp chng luyn. Trong ú cỏc dũng pha chuyn ng ngc chiu nhau. Chng luyn ỏp sut thp dựng cho hn hp d b phõn hy nhit cao v cỏc hn hp nhit sụi quỏ cao. Chng luyn ỏp sut cao dựng cho cỏc hn hp khụng húa lng ỏp sut thng. Quỏ trỡnh chng luyn c thc hin trong thit b loi thỏp lm vic liờn tc hay giỏn on. Cú hai loi thit b thỏp l thỏp ờm v thỏp a. Thỏp ờm; Thỏp m l mt thỏp hỡnh tr gm nhiu on ni vi nhau bng mt bớch hay hn.Trong thỏp ngi ta y m, thỏp m c ng dng rng rói trong k ngh húa hc hp th, chng luyn, lm lnh. Thỏp m cú nhng u im sau; Hiu sut cao vỡ b mt tip xỳc ln Gii hn lm vic tng i rng Thit b tng i gn nh d thỏp ri d sa cha. Tr lc khụng cao lm vic n nh v chng c sn phm ũi hi tinh khit cao. Thỏp m cú th lm vic ỏp sut thng, ỏp sut chõn khụng, lm vic liờn tc hoc giỏn on. Cu to kớch thc m tựy thuc ch lm vic v yờu cu tinh khit ca sn phm. Nhng nú cng cú hn ch l khú lm t u m. Nu thỏp cao quỏ thỡ phõn phi cht lng khụng ng u. khc phc, chia m thnh nhiu tng cú t thờm a phõn phi cht lng i vi mi tng. CHNG II Sơ đồ dây chuyền công nghệ và chế độ thuỷ động của tháp I. Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất. (hình 1): Nguyên liệu đầu đợc chứa trong thùng chứa (1) và đợc bơm (2) bơm lên thùng cao vị (3). Mức chất lỏng cao nhất và thấp nhất ở thùng cao vị đợc khống chế bởi của chảy tràn. Hỗn hợp đầu từ thùng cao vị (3) tự chảy xuống thiết bị đun nóng hỗn hợp đầu (4), quá trình tự chảy này đợc theo dõi bằng đồng hồ lu lợng. Tại thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu (4) (dùng hơi nớc bão hoà), hỗn hợp đầu đợc gia nhiệt tới nhiệt độ sôi, sau khi đạt tới nhiệt độ sôi, hỗn hợp này đợc đa vào đĩa tiếp liệu của tháp chng luyện loại tháp đệm (5). Trong tháp, hơi đi từ dới lên tiếp xúc trực tiếp với lỏng chảy từ trên xuống, tại đây xảy ra quá trình bốc hơi và ng ng tụ nhiều lần. Theo chiều cao của tháp, càng lên cao thì nhiệt độ càng thấp nên khi hơi đi qua các tầng đệm từ dới lên, cấu tử có nhiệt độ sôi cao sẽ ngng tụ. Quá trình tiếp xúc lỏng hơi trong tháp diễn ra liên tục làm cho pha hơi ngày càng giầu cấu tử dễ bay hơi, pha lỏng ngày càng giầu cấu tử khó bay hơi. Cuối cùng trên đỉnh tháp ta sẽ thu đợc hầu hết là cấu tử dễ bay hơi (Benzen) và một phần rất ít cấu tử khó bay hơi (Toluen). Hỗn hợp hơi này đợc đi vào thiết bị ngng tụ (6) và tại đây nó đợc ngng tụ hoàn toàn (tác nhân là nớc lạnh). Một phần chất lỏng sau ngng tụ cha đạt yêu cầu đợc đi qua thiết bị phân dòng (7) để hồi lu trở về đỉnh tháp, phần còn lại đợc đa vào thiết bị làm lạnh (8) để làm lạnh đến nhiệt độ cần thiết sau đó đi vào thùng chứa sản phẩm đỉnh (10). CHNG III TNH CN BNG VT CHT I-Thụng s ban u: Gi: F: Lu lng hn hp u kg/h-kmol/h P: Lu lng sn phm nh kg/h-kmol/h W: Lu lng sn phm ỏy kg/h-kmol/h aF: Nng hn hp u (phn khi lng) ap: Nng sn phm nh (phn khi lng) aw: Nng sn phm ỏy (phn khi lng) xp: Nng hn hp u (phn mol) xF: Nng hn hp u (phn mol) xw: Nng hn hp u (phn mol) Ký hiu: Axeton:A,M A =58 Axit axetic: B, M B =60 Theo yờu cu ban u F=4,25tan/h=4250kg/h 1-Tớnh cõn bng vt liu: Phng trỡnh cõn bng vt vit cho ton thỏp: F =P + W (1) Phng trỡnh cõn bng vt liờu vit cho cu t nh: F af = P ap +W aw (2) T (1) v (2) suy ra: aFap W awaF P awap F = = )/(836,2341 01.099.0 01.055.0 4250 hkg awap awaF FP = = = T (1) suy ra: W = F P=4250-2341,836=1908,164 (kg/h) Tớnh nng phn mol da vo nng phn khi lng: = Miai Miai xi / / Thnh phn mol trong hn hp u: 558.0 60 55.01 58 55.0 : 58 55.01 : = += += MB aF MA aF MA aF xp Thnh phn mol trong sn phm nh: 9903.0 60 99.01 58 99.0 : 58 99.01 : = − += − += MB ap MA ap MA ap xp Thành phần mol trong sản phẩm đáy: 01.0 60 01.01 58 01.0 : 58 01.01 : = − += − += MB aw MA aw MA aw xp Tính khối lượng mol trung bình: ∑ = ∗= n i MixiM 1 n: Số cấu tử trong hỗn hợp xi: Phần mol của cấu tử i Mi: Khối lượng mol của cấu tử i Trong hỗn hợp đầu: M F = x F M A + (1-x F )M B = 0.558*58 + (1-0.558)*60 = 58.884(kg/kmol) Trong sản phẩm đỉnh: M p = x p M A + (1-x p )M B = 0.9903*58 + (1-0.9903)*60 = 58,0194(kg/kmol) Trong sản phẩm đáy: M w = x w M A + (1-x w )M B = 0.01*58 + (1-0.01)*60 = 59.98(kg/kmol) Lưu lượng tính theo kmol/h:4250 F=4250/58,884=72,176 (kmol/h) P=2341,836/58,0194=40,363 (kmol/h) W= 1908,164/59.98=31.813 (kmol/h) Như vậy ta có bảng tổng kết thành phần sản phẩm như sau; Phần khối lượng Phần mol Lưu lượng (kg/h) Lưu lượng (kmol/h) Hỗn hợp đầu 0.55 0.558 4250 72.176 Sản phẩm đỉnh 0.99 0.9903 2341.836 40.363 Sản phẩm đáy 0.01 0.01 1908.164 31.813 3-Thành phần pha của hỗn hợp 2 cấu tử Axeton-Axit axetic Dựa vào bảng IV 2a/145 sổ tay QTTB&CNHH Tập II, thành phần cân bằng lỏng (x), hơi (y) và nhiệt độ sôi của hỗn hợp 2 cấu tử ở 760mmHg x 0 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 y 0 16.2 30.6 55.7 72.5 84.0 91.2 94.7 96.9 98.4 99.3 100 T 118. 1 110. 0 103. 8 93.1 85.8 79.7 74.6 70.2 66.1 62.6 59.2 56.0 Gọi y F , y P, y w là nồng độ phần mol của pha hơi cân bằng với pha lỏng trong hỗn hợp đầu, sản phẩm đỉnh, sản phẩm đáy T F , t P , t w: là nhiệt độ sôi của hỗn hợp đầu, sản phẩm đỉnh, sản phẩm đáy Bằng phương pháp nội suy và dựa vào đồ thị ta có kết quả sau: Sản phẩm x (phần mol) Y (phần mol) T o diem soi F 0.558 0.93 72.05 P 0.9903 0.99 56.4 W 0.01 0.032 116.5 CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN ĐỂ TÌM CHỈ SỐ HỒI LƯU THÍCH HỢP I- PHƯƠNG TRÌNH ĐƯỜNG NỒNG ĐỘ LÀM VIÊC CỦA ĐOẠN CHƯNG VÀ ĐOẠN LUYỆN 1- Đoạn luyện Ta có phương trình cân bằng vật liệu đối với đoạn luyện: G y = G x + P Với: G y: Lưu lượng pha hơi đi từ dưới lên (kmol/h) G x : Lưu lượng lỏng hồi lưu từ trên xuống (kmol/h) P: Lưu lượng sản phẩm đỉnh (kmol/h) Phương trình cân bằng vật liệu viết cho cấu tử dễ bay hơi: G y Y n+1 = G x X n + X p Suy ra xpxn P Gx Yn P Gy +=+1 Sy xp xn Sy Rx Yn +=+1 với P Gx Rx = chỉ số hồi lưu 1+== Rx P Gy Sy chỉ số hơi Do đó phương trình đường nồng độ làm việc có dạng: Y n+1 = AX n + B Với 1+ = Rx Rx A , 1+ = Rx xp B 2/ Đoạn chưng: Phương trình cân bằng vật liệu đoạn chưng: G’ x = G y + W Với G’ x = Gx +F lượng lỏng trong đoạn chưng từ trên xuống W: Lưu lượng sản phẩm đáy (kmol/h) F: Lưu lượng hỗn hợp đầu (kmol/h) Phương trình cân bằng vật liệu viết cho cấu tử Axeton: G’ x x’ n =G y y’ n+1 +Wx w Suy ra y’ n+1 = xw Rx L nx Rx LRx 1 1 ' 1 + − − + + với L=F/P Có dạng: y’ n+1 =A’x’ n + B’ Với: 1 ' + + = Rx LRx A , 1 1 + − −= Rx L B Hai đường làm việc này cắt nhau tại ddiemr có hoành độ x=x F II- XÁC ĐỊNH SỐ BẬC THAY ĐỔI NỒNG ĐỘ: 1-XÁC ĐỊNH CHỈ SỐ HỒI LƯU: R Xmin = 162.0 558.093.0 93.09903.0 = − − = − − xFyy yFxp Với xp nồng độ phần mol của Axeton ở sản phẩm đỉnh X F: nồng độ phần mol của Axeton ở hỗn hợp đầu Y* F nồng độ phần mol trong pha hơi nàm cân bằng pha lỏng ở hỗn hợp đầu 2-XÁC ĐỊNH CHỈ SỐ HỒI LƯU THÍCH HỢP R x =bR xmin với b là hệ số (1.2 ÷ 2.5) Xác định R x thích hợp theo số bậc thay đổi nồng độ được tiến hành như sau: cho nhiều giá trị Rx lớn hơn giá trị Rxmin. Với mỗi giá trị trên, ta xác định được tung độ của đường làm việc với trục tung B, với: 1+ = Rx xp B Vẽ đường làm việc của đoạn luyện và đoạn chưng. Đường làm việc của đoạn luyện qua điểm M(x,y) với x=y=xp và điểm B trên trục tung đã được xác định. Đường làm việc của đoạn chưng qua điểm N(x,y) với x=y=x w và cắt đường làm việc của đoạn luyện tại điểm có hoành độ x F . Với mỗi đường làm việc, ta xác định được số bậc thay đổi nồng độ N L bằng đồ thi x-y như sau: Trên đồ thị x-y vẽ dường cân bằng,từ điểm M vẽ đường thẳng song song với trục hoành cắt đường cân bằng tại một điểm, từ giao điểm này vẽ đường thẳng song song trục tung nó cắt đường làm việc tại một điểm, cứ tiếp tục như vậy cho khi tới điểm N. Đếm số bậc thay đổi nồng độ N L trên đồ thị. Với mỗi bậc thay đổi nồng độ ứng với một ngăn của thiết bị gọi là số ngăn lý thuyết. Trong thực tế số ngăn của thiết bị lớn hơn số ngăn lý thuyết do điều kiện chuyển khối chưa được tốt. Vì vậy số thực tế phải được hiệu chỉnh. Dựa vào đồ tị ta xác định số bậc thay đổi nồng độ ta có kết quả sau: b 1.2 1.3 1.35 1.6 2.1 2.5 B 0.829 0.817 0.813 0.786 0.739 0.705 Rx 0.1944 0.211 0.2187 0.259 0.340 0.405 Nl Nl(Rx+1) Dựa vào bảng ta vẽ đồ thị phụ thuộc của Nl(Rx+1) vào Rx. Sau đó dụa vào đồ thị xác định chỉ số Rx thích hợp Từ đồ thị ta xác định được chỉ số hồi lưu thích hợp: Rtt=0.405 ĐỒ THỊ XÁC ĐỊNH SỐ BẬC THAY ĐỔI NỒNG ĐỘ Từ đồ thị xác định số bậc thay đổi nồng độ tương ứng với Rx=0.405 ta xác định được: Số đĩa lý thuyết là Nl=8.58 đĩa. Trong đó, vị trí đĩa trên cùng (vị trí hồi lưu) được đánh số 1 thì Đĩa Nạp liệu là đĩa số 2. Số đĩa của phần đoạn luyện kể cả đĩa nạp liệu là 2 đĩa. Số đĩa của phần đoạn chưng là 6 đĩa. 2- XÁC ĐỊNH SỐ ĐĨA THỰC TẾ THEO HIỆU SUẤT TRUNG BÌNH N tt = N Lt / tb η Trong đó N Lt – số bậc thay đổi nồng độ hoặc số đĩa lý thuyết, tb η -hiệu suất trung bình của thiết bị. n tb 321 ηηη η ++ = ,2,1 ηη hiệu suất của các bậc thay đổi nồng độ, n- số vị trí tính hiệu suất tb η là một hàm số của độ bay hơi tương đối của hỗn hợp và độ nhớt của hỗn hợp lỏng: tb η =f( ),( µα Trong chưng luyện người ta tính độ bay hơi tương đối như sau: x x y y − ⋅ − = 1 1 α Trong đó x.y-nồng độ phần mol của cấu tử dễ bay hơi trong pha hơi và pha lỏng:- α - độ bay hơi tương đối của hỗn hợp;µ- độ nhớt của hỗn hợp lỏng N.s/m 2 Tính µ,α tại 3 vị trí: đĩa nạp liệu, đỉnh và đáy tháp Tại đĩa nạp liệu: 52.10 558.0*)93.01( )558.01(93.01 1 = − −∗ = − ⋅ − = xf xf yf yf f α Tra bảng 1.101/trang 91-STQTTB Tập 1 và dùng phương pháp nội suy ta tìm được độ nhớt của Axeton và Axit axetic tương ứng tại nhiệt độ t f =72.05 0 C. µ A,F =0.2113.10 3 µ B,F =0.6125.10 3 ⇒ lg µ F =a F lgµ A,F + (1-a F )lg µ B,F =0.55*lg(0.2113*10 3 ) + (1- 0.55)*lg(0.6125*10 3 )=2.533 ⇒ µ F= 0.341*10 3 ⇒ (µ,α) F = 0.341*10 3 *10.524=3.588*10 3 Taị đỉnh: α p = = − ⋅ − xp xp yp yp 1 1 969.0 9903.0*)99.01( )9903.01(*99.0 = − − Tương tự ta có: µ A,P =0.236*10 3 µ B,P =0.732*10 3 ⇒ µ P =0.239*10 3 Ns/m 2 ⇒ (µ α) p =0.232*10 3 Tại đáy: α w = 273.3 01.0)032.01( )01.01.(032.0 )1( )1.( = − − = − − xwyw xwyw µ A,w =0.154 µ B,w =0.341 ⇒ lgµ w =0.01lg(0.154*10 3 )+(1-0.01)*lg(0.341*10 3 ) ⇒ µ w =0.338*10 3 ⇒ (µ α)w=0.338*10 3 *3.272=1.106 ( ) ( ) ( ) ( ) = ++ =⇒ 3 wpf αµαµαµ αµ 10 3 926.1 3 )106.1232.0588.3( = ++ *10 3 Dựa vào giản đồ Gilliand-giản đồ thực nghiệm tại Hình IX.11/Trang 171- Sổ tay QT&TB tập 2 ≈⇒ tb η 39% Vậy số đĩa thực tế N tt =N Lt / tb η =8.58/0.39=22 đĩa ⇒ ta lấy số đĩa thực tế N tt =22 đĩa Trong đó: Số đĩa thực tế đoạn luyện: Nl= 3/0.39=7.69 đĩa, chọn N L =8 đĩa Số đĩa thực tế đoạn chưng: Nc=5.58/0.39=15.3 đĩa, chọn Nc=14 đĩa CHƯƠNG V TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG 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 làm lạnh cần thiết cho quá trình ngưng tụ làm lạnh. Chon nước làm chất tải nhiệt vì nó là nguồn nguyên liệu rẻ tiền, phổ biến trong thiên nhiên và có khả năng đáp ứng nhu cầu công nghệ. Sơ đồ [...]... d Ta có ày = àhh đợc tính theo M hh m1 M A m2 M B = + à hh àA àB [I 85] Trong đó: Mhh, MA, MB: khối lợng phân tử của hỗn hợp và cấu tử Benzen và Toluen àhh, àA, àB: độ nhớt của hỗn hợp và cấu tử Benzen và Toluen m1, m2: nồng độ của Benzen và Toluen tính theo phần thể tích Đối với hỗn hợp khí thì nồng độ phần thể tích bằng nồng độ phần mol, nên m 1 = y1, m2 = y2 = 1 - y1 Thay vào ta có: y1 M A + (1... = 0,0122 Hệ số khuyếch tán của lỏng ở 20oC là: 1.10 6 D20 = ( 1 1 + M1 M 2 A.B à 2 v 1/ 3 1 +v ) , m2/s [II 133] 1/ 3 2 2 Trong đó: A, B: hệ số liên hợp kể đến ảnh hởng của Axeton và Axit axetic Do Axeton và Axit axetic là những chất lỏng không liên kết nên A = 1; B = 1 1.10 6 D20 = ( 1 1 + 58 60 0,322 591 / 3 + 53.4 ) 1/ 3 2 2 = 0.865.10 9 , m /s - Nhiệt độ trung bình của lỏng trong đoạn luyện là... tháp: H = HL + HC + H1 + H2 + H3 Trong đó: HL, HC: chiều cao đoạn luyện và đoạn chng, m H1: khoảng cách không gian phần đỉnh tháp để đặt đĩa phân phối chất lỏng và ống hồi lu sản phẩm đỉnh, m H2: khoảng cách không gian giữa đoạn chng và đoạn luyện để đặt đĩa tiếp liệu và ống dẫn hỗn hợp đầu, m H3: khoảng cách không gian cho hồi lu đáy và để đặt ống hồi lu sản phẩm đáy, m Chọn: H1 = H3 = 1m H2 = 1,2m Vậy... 789.89 c Tính tốc độ hơi đi trong đoạn chng: Đối với tháp đệm khi chất lỏng chảy từ trên xuống và pha hơi đi từ d ới lên chuyển động ngợc chiều có thể xảy ra bốn chế độ thuỷ động; Chế độ chảy màng, chế độ quá độ, chế độ xoáy và chế độ sủi bọt ở chế độ sủi bọt thì pha lỏng chiếm toàn bộ thể tích tự do và nh vậy pha lỏng là pha liên tục Nếu tăng tốc độ lên thì tháp bị sặc Trong phần tính toán này ta tính. .. Thay các giá trị tính đợc vào ta có: Pr y = ày y D y 0,222.10 3 = 13.55 8.35 * 10 6.1.961 = * Chuẩn số Pran của pha lỏng: Prx = àx x D x [II 178] Hệ số khuyếch tán Dx của pha lỏng đợc tính theo công thức: Dx = D20.[1 + b.(t - 20)] Với b = [II 134] 0,2 à 3 : khối lợng riêng của dung môi Axeton ở 200C, kg/m3; tra ở bảng I.2 trong [I-9] ta đợc = 791kg/m3 à: độ nhớt của dung môi Axeton ở 200C, cP;... độ pha hơi 1 Tính chiều cao đoạn luyện: a Tính chiều cao của một đơn vị chuyển khối: - Chiều cao của một đơn vị chuyển khối của tháp đệm phụ thuộc vào đặc trng của đệm và trạng thái pha, đợc xác định theo công thức hdv = h1 + m.G y Gx h2 Trong đó: h1: chiều cao của một đơn vị chuyển khối đối với pha hơi h2: chiều cao của một đơn vị chuyển khối đối với pha lỏng m: hệ số phân bố trung bình ở điều kiện... 58 60 1.(59 + 53.4 ) Thay các giá trị tính đợc vào ta có: Pr y = - ày y D y = 0.558.10 3 = 31.59 1.961.9.49.10 6 Chuẩn số Pran của pha lỏng: Prx = àx x D x [II 178] Hệ số khuyếch tán Dx của pha lỏng đợc tính theo công thức: Dx = D20.[1 + b.(t - 20)] [II 134] ở phần trớc đã tính đợc D20 = 0.865.10-9 m2/s, với b = 0,0122 Nhiệt độ trung bình của lỏng trong đoạn luyện là t o = 94.275oC Vậy ta có: Dx... lợng hơi và lỏng trung bình đi trong tháp, kg/s * Tính chiều cao của một đơn vị chuyển khối h1, h2: [II 177] h1 = Vd Re 0, 25 Pr y2 / 3 , m y a. d à h2 = 256. x x [II 177] 2/3 0 Rx x , 25 Prx0,5 ,m [II 177] Trong đó: a: hệ số phụ thuộc vào dạng đệm, với đệm vòng thì a = 0,123 àx: độ nhớt của pha lỏng, Ns/m2 Vđ: thể tích tự do của đệm, m3/m3 x: khối lợng riêng của lỏng, kg/m3 : hệ số thấm... x bất kỳ, tại mỗi giá trị x đó ta tìm góc nghiêng của đờng cân bằng Từ các giá trị tìm đợc tính m theo công thức y cb y Gx 926.89 = = 0.282 = x xcb Gy 3286.178 m = tg = [II 125] - Dựa vào các giá trị đã chọn trên đờng cân bằng, ta tính đợc m = 0,282 c Tính số đơn vị chuyển khối my: - Số đơn vị chuyển khối tính theo pha hơi yc dy yd y y my = * [II 176] y*: thành phần mol cân bằng của pha hơi, %mol... lỏng, kg/m3 : hệ số thấm ớt của đệm, nó phụ thuộc vào tỷ số giữa mật độ tới thực tế lên tiết diện ngang của tháp và mật độ tới thích hợp, xác định theo đồ thị IX.16 [II - 178] Với U tt = Vx : mật độ tới thực tế, m3/m2.h Ft Utt = B.đ : mật độ tới thích hợp, m3/m2.h Trong đó: Vx: lu lợng thể tích của chất lỏng, m3/h Ft: diện tích mặt cắt tháp, m2 đ: bề mặt riêng của đệm, m2/m3 B: hằng số, B = 0,065 m3/m.h . Cơ khí-Công nghệ BÀI TẬP LỚN Quá Trình và Thiết Bị Công Nghệ Hóa Học 1.Đầu đề: Tính toán và thiết kế hệ thống thiết bị chưng luyện liên tục để phân riêng hỗn hợp Axeton- Axit axetic. 2.Số liệu. chưng cất…Mỗi phương pháp đều có những đặc thù riêng và có những ưu nhược điểm nhất định. Việc lựa chon phương pháp và thiết bị cho phù hợp tùy thuộc vào hỗn hợp ban đầu, yêu cầu sản phẩm và. PHÁP, SƠ ĐỒ LƯU TRÌNH CÔNG NGHỆ 1.Sơ lược về lý thuyết Chưng Luyện Trong công nghệ hóa học, để phân riêng nhỗn hợp 2 hay nhiều cấu tử hòa tan một phần hay hoàn toàn vào nhau, ta có thể sử dụng