Đang tải... (xem toàn văn)
Bộ Giáo Dục Đào Tạo Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam Trường Đại Học Bà Rịa – Vũng Tàu Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc Khoa Hóa Học Công Nghệ Thực Phẩm ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ TRONG CÔNG NGHỆ HÓA HỌC Ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Hóa học Chuyên Ngành : Hóa dầu 1. Tên Đề Tài: Thiết kế hệ thống chưng cất hỗn hợp dung dịch axeton axit axetic dùng tháp chưng cất mâm xuyên lỗ có gờ chảy chuyền với các số liệu sau: • Năng suất hỗn hợp đầu: • Nồng độ nhập liệu: 38% (phần khối lượng). • Nồng độ sản phẩm đỉnh: 98% (Phần khối lượng). • Nồng độ sản phẩm đáy: 1,7% (Phần khối lượng). 2. Nhiệm vụ đồ án: • Cơ sở thiết kế quá trình. • Xây dựng dây chuyền công nghệ. • Tính toán cân bằng vật chất, cân bằng năng lượng. • Tính toán cơ khí cho thiết bị chính, thiết bị phụ. 3. Các bản vẽ: 01 Bản vẽ chí tiết thiết bị chính (bản A101 bản vẽ tay ) 02 Bản vẽ sơ đồ quy trình công nghệ: 01bản A1, 01 bản A3. 4. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 15012014 5. Ngày bảo vệ và chấm đồ án: 052014 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN TRƯỞNG BỘ MÔN KẾT LUẬN Sau quá trình tìm hiểu, thiết kế, tính toán. Nhóm đã thiết kế được quy trình công nghệ, tính toán cân bằng vật chất, cân bằng năng lượng, tính toán được thiết bị chính và phụ. Tất cả những thông số đó được trình bày ở phần trên. Với yêu cầu của nhiệm vụ đề tài, nhóm đã vận dụng hầu hết các kiến thức đã được học để thực hiện thiết kế, tính toán. Tuy nhiên, trong quá trình làm đồ án, do trình độ kinh nghiệm thực tiễn hạn chế nên nhóm còn gặp rất nhiều khó khăn. Nhóm cũng đã hoàn thành xong bài đồ án. Mong thầy, cô và bạn đọc đóng góp ý kiến để nhóm rút kinh nghiệm và thực hiện tốt hơn cho những lần sau. LỜI CẢM ƠN Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Toàn đã giúp đỡ, hướng dẫn tận tình để chúng em có thể hoàn thành đồ án. Cảm ơn nhà trường đã tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em trong quá trình làm đồ án. Đồng cảm ơn tất cả những bạn đã cùng nhóm mình trao đổi tài liệu cũng như giải quyết những thắc mắc để bài đồ án có thể hoàn thiện hơn. Do trình độ lý luận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót, chúng em rất mong nhận được ý kiến đóng góp Thầy, Cô để chúng em học thêm được nhiều kinh nghiệm và sẽ hoàn thành tốt hơn trong những đồ án cũng như những bài báo cáo sắp tới. Em xin chân thành cảm ơn MỤC LỤC Lời mở đầu 1 Chương 1: Cơ sở thiết kế hệ thống thiết bị 1. Chưng luyện: 2 1.1 Phương pháp chưng luyện: 2 1.2 Thiết bị chưng cất: 3 1.3 Máy bơm: 4 1.4 Thiết bị trao đổi nhiệt: 4 2 Sơ đồ công nghệ: 4 3. Thuyết minh quy trình công nghệ: 4 Chương 2: Cân bằng vật chất 5 1. Cân bằng vật chất: 5 1.1. Các số liệu ban đầu: 5 1.2. Các ký hiệu: 6 1.3. Xác định xuất lượng và sản phẩm đáy: 6 2. Xác định chỉ số hồi lưu 7 2.1. Đồ thị cân bằng Aceton – Axit axetic 7 2.2. Xác định chỉ số hồi lưu thích hợp 8 2.2.1. Chỉ số hồi lưu tối thiểu 8 2.2.2. Chỉ số hồi lưu thích hợp 8 2.3. Xác định số đĩa lý thuyết 10 2.4. Phương trình đường làm việc 10 2.5. Xác định số mâm thực tế 10 Chương 3 cân bằng năng lượng 13 1. Cân bằng nhiệt lượng của tháp chưng cất 13 1.1. Nhiệt dung riêng 13 1.2. ENTHAPY 13 Chương 4: tính thiết bị chính 15 1. Đường kính tháp (Dt): 15 1.1. Đường kính đoạn cất : 15 1.1.1. Lượng hơi trung bình đi trong tháp : 15 1.1.2. Tốc độ hơi trung bình đi trong tháp : 16 1.2. Đường kính đoạn chưng: 17 1.2.1. Lưu lượng hơi trung bình đi trong đoạn chưng: 17 1.2.2. Tốc độ bay hơi trung bình đi trong tháp ở đoạn chưng 18 2. Chiều cao tháp 19 3. Trở lực của tháp 19 3.1.1. cấu tạo mâm xuyên lỗ 19 3.1.2. Trở lực của đĩa khô: 20 3.1.3. Trở lực do sức căng bề mặt 20 3.1.4. Thủy lực tĩnh do chất lỏng trên đĩa tạo ra 21 3.1.5. Kiểm tra ngập lụt khi tháp hoạt động 23 4. Tính toán cơ khí của tháp 24 4.1. Bề dày thân tháp 24 4.2. Đáy và nắp đậy 25 4.3. Bề dày mâm 26 4.4. Bích ghép thân – đáy và nắp 27 4.5. Chân đỡ tháp 28 4.5.1. Tính trọng lượng của toàn tháp 29 4.5.2. Tính chân đỡ tháp 29 4.6. Tai treo tháp: 30 4.7. Cửa nối ống dẫn với thiết bị bích nối các bộ phận của thiết bị và ống dẫn 30 4.7.1. Ống hơi ở đỉnh tháp 31 4.7.2. Ống hoàn lưu: 31 4.7.3. Ống hơi ở đáy tháp 32 4.7.4. ống dẫn lỏng vào nồi đun 32 4.7.5. ống dẫn lỏng ra khỏi nồi đun 33 4.8. Lớp cách nhiệt 33 Chương 5: Tính thiết bị phụ 35 1. Các thiết bị truyền nhiệt 35 1.1. Thiết bị đun sôi đáy tháp 35 1.1.1. Hệ số truyền nhiệt 35 1.1.2. Nhiệt tải qua thành ống và lớp cáu 36 1.1.3. Xác định hệ số cấp nhiệt của dòng sản phẩm đáy ngoài ống 36 1.1.4. Xác định hệ số cấp nhiệt của hơi đốt trong ống: 37 1.1.5. Xác định hệ số truyền nhiệt 38 1.1.6. Bề mặt truyền nhiệt 38 1.1.7. Cấu tạo thiết bị 38 1.2. Thiết bị làm nguội sản phẩm đáy 38 1.2.1. suất lượng nước làm lạnh cần dùng 38 1.2.2. hiệu số nhiệt độ trung bình 39 1.2.3. Hệ số truyền nhiệt 39 1.2.4. Xác định hệ số cấp nhiệt của nước trong ống 39 1.2.5. Nhiệt tải qua thành ống và lớp cáu 40 1.2.6. Xác định hệ số cấp nhiệt của dòng sản phẩm đáy ngoài ống 40 1.2.7. xác định hệ số truyền nhiệt 42 1.2.8. Bề mặt truyền nhiệt 42 1.2.9. Cấu tạo của thiết bị 42 1.3. Thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh 42 1.3.1. suất lượng nước làm lạnh cần dùng 42 1.3.2. hiệu số nhiệt độ trung bình 42 1.3.3. Hệ số truyền nhiệt 43 1.3.4. Xác định hệ số cấp nhiệt của nước đi trong ống 43 1.3.5. Nhiệt tải qua thành ống cà lớp cáu 44 1.3.6. Xác định hệ số cấp nhiệt của hơi nước ngưng tụ ngoài ống 44 1.3.7. Xác định hệ số truyền nhiệt 45 1.3.8. Bề mặt truyền nhiệt 45 1.3.9. Cấu tạo thiết bị 45 1.4. Thiết bị trao đổi nhiệt giữa dòng nhập liệu và sản phẩm đỉnh 46 1.4.1. nhiệt độ đầu ra của dòng nhập liệu 46 1.4.2. Hiệu số nhiệt độ trung bình 46 1.4.3. Hệ số truyền nhiệt 47 1.4.4. Xác định hệ số cấp nhiệt của dòng nhập liệu trong ống 47 1.4.5. Nhiệt tải qua thành ống và lớp cáu 48 1.4.6. Xác định hệ số cấp nhiệt của dòng sản phẩm đỉnh ngoài ống 48 1.4.7. Xác định hệ số truyền nhiệt 50 1.4.8. Bề mặt truyền nhiệt 50 1.4.9. Cấu tạo thiết bị 50 1.5. Thiết bị đun sôi dòng nhập liệu 50 1.5.1. suất lượng hơi đốt cần dùng 51 1.5.2. hiệu số nhiệt độ trung bình 51 1.5.3. Hệ số truyền nhiệt 51 1.5.4. Xác định hệ số cấp nhiệt của dòng nhập liệu trong ống 51 1.5.5. Nhiệt tải qua thành óng và lớp cáu 52 1.5.6. Xác định hệ số cấp nhiệt của hơi ngưng tụ ngoài ống 52 1.5.7. Xác định hệ số truyền nhiệt 53 1.5.8. Bề mặt truyền nhiệt 53 1.5.9. Cấu tạo thiết bị 54 2. Bồn cao vị 54 2.1. Tổn thất đường ống dẫn 54 2.2. Xác định vận tốc dòng nhập liệu trong ống dẫn 54 2.3. Xác định hệ số ma sát trong đường ống 54 2.4. Xác định tổng hệ số tổn thất cục bộ 55 2.5. Tổn thất đường ống dẫn nhiệt trong thiết bị trao đổi nhiệt giữa dòng nhập liệu và sản phẩm đỉnh 55 2.6. Vận tốc dòng nhập liệu trong ống dẫn 56 2.7. Xác định tổng hệ số tổn thất cục bộ 56 2.8. Chiều cao bồn cao vị: 56 3. Bơm 57 3.1. Năng suất: 57 3.2. Cột áp: 57 3.3. Tính tổng trở lực trong ống: 58 3.4. Tính cột áp của bơm: 59 3.5. Công suất: 60 Kết luận: 63 Tài liệu tham khảo 624
!" # $# %&'() #$*+,() /0120340156-78 9 :;<"8 => ?&@8 AB8 #C&!D"E;F=GH$&I C&!J=>'K '!9 :LMNOLD?DMPK C&!J=>'QER J=>'>SR J=>'QER #C&!=>&T?BU )+,&VF$;U 8C&!=>$9$WU /01#2034010X01.Y01# 9 :EZ?"# 0[+\# ]0-L^# /01)_0--`3a-_0-8 VAQbcd8 VAQ&Ne"8 E+ ,&+N8 >&f+ ,&+NI VAQ&NeK E+ ,&+N&NeK >&f ?+ ,&+Ng&NeR h?Ni #+gWZ?i #"eN$9$D\ji #+gWZ?&T?A(U ##+gW[N=kl h$mU #)ZWn[N"o+\&T?eN+? #8pS$+?<qANe&f )QNAQZ?) )3h[F9) );Fr&<8 )#3h[F$9$8 ))3Qs9O&;FrK )89&tR )8Q+uEZ?NFR )8Q9&ti )I?+MNi )Kv?>>[w;x !y Q> f<Z? !;F>[w#U )Kzg&J#U )KzNF# )K#zg&# )K)>[wo;FN'&# )K8>[wo+?Ao'&# )Rx## /018_0--`3a-{#) !+h#) !&=(&#) -=>+h#8 0G*?F>;Fx#8 #C&!=>"Z?[|=GH$&NF>#8 )C&!=>"Z?&>+N>#I 8C&!=>+h#K I3h$m+h#K K"eN !#K !F$f=GH$&#K ="ExF$e@[}#K =>&f+ ,#R #-=>+h#R )C&!=>"Z?x+N>#R 80G*?F>;Fx#i IC&!=>"Z?[|=GH$&NF>#i KD&!=>+h) R3h$m+h) i"eNZ? !) # !q=GH$&J) #="ExF$e@[}) #=>&f+ ,) ##-=>+h) #)C&!=>"Z?x&+N>) #80G*?F>Fx)# #IC&!=>"Z?xqNF>)# #KC&!=>+h)) #R3h$m+h)) #i"eN !)8 ) !+?N&~•?[|<;F=GH$&J)8 )&f&@+?Z?[|<)8 )-=>&f+ ,)I )#-=>+h)I ))C&!=>"Z?[|<+N>)I )80G*?F>;Fx)K )IC&!=>"Z?[|=GH$&JNF>)K )KC&!=>+h)i )R3h$m+h)i )i"eN !)i 8 !&=([|<)i 8="E&>@[}8U 8=>&f+ ,8U 8#-=>+h8U 8)C&!=>"Z?[|<+N>8U 880G*?F€;Fx8 8IC&!=>"Z?qNF>8 8KC&!=>+h8# 8R3h$m+h8# 8i"eN !8# 3'?N;!8# ~"&V>[w8# C&!;<>[|<+N>[w8# #C&!=>$?=+N&V>8) )C&!~=>~"q f8) 8~"&V>[w+N !+?N&~•?[|<;F=GH$ &J8) I5<>[|<+N>[w88 KC&!~=>~"q f88 Rh?N '?N;!8I #3$8K #0l="8K #f8K ##Q~+gW+N>8K #)QfZ? $8i #8(="8i •‚-Lp-ƒ„I Ngày nay cùng với sự phát triển vượt bậc của nền công nghiệp thế giới và nước nhà, các ngành công nghiệp cần rất nhiều hoá chất có độ tinh khiết cao. Quá trình có thể đáp ứng phần nào độ tinh khiết theo yêu cầu là chưng cất: là quá trình tách các cấu tử trong hỗn hợp lỏng – lỏng, hay hỗn hợp lỏng – khí thành các cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay hơi khác nhau của chúng. Vì thế, đề tài ″ Thiết kế hệ thống chưng cất Aceton – Axit axetic ″ của môn ″ Đồ Án Môn Học Quá Trình Thiết Bị ″ cũng là một bước giúp cho sinh viên tập luyện và chuẩn bị cho việc thiết kế quá trình & thiết bị công nghệ trong lĩnh vực này. Nhiệm vụ thiết kế: tính toán hệ thống chưng luyện liên tục để tách hỗn hợp hai cấu tử : acetone – Axit axetic với các số liệu sau đây: Năng suất hỗn hợp đầu F : 8 Kg/s Nồng độ sản phẩm đỉnh : 98% theo khối lượng Nồng độ nhập liệu : 38% theo khối lượng Nồng độ sản phẩm đáy: 1.7% theo khối lượng Áp suất làm việc : áp suất thường. CHƯƠNG 1: CƠ SỞ THIẾT KẾ HỆ THỐNG THIẾT BỊ Chưng cất là quá trình phân tách hỗn hợp lỏng (hoặc khí lỏng) thành các cấu tử riêng biệt dựa vào sự khác nhau về độ bay hơi của chúng (hay nhiệt độ sôi khác nhau ở cùng áp suất), bằng cách lặp đi lặp lại nhiều lần quá trình bay hơi - ngưng tụ, trong đó vật chất đi từ pha lỏng vào pha hơi hoặc ngược lại. Khác với cô đặc, chưng cất là quá trình trong đó cả dung môi và chất tan đều bay hơi, còn cô đặc là quá trình trong đó chỉ có dung môi bay hơi. Khi chưng cất ta thu được nhiều cấu tử và thường thì bao nhiêu cấu tử sẽ thu được bấy nhiêu sản phẩm. Nếu xét hệ đơn giản chỉ có 2 hệ cấu tử thì ta thu được 2 sản phẩm: sản phẩm đỉnh chủ yếu gồm gồm cấu tử có độ bay hơi lớn (nhiệt độ sôi nhỏ ), sản phẩm đáy chủ yếu gồm cấu tử có độ bay hơi bé (nhiệt độ sôi lớn). Đối với hệ axeton -axit axetic sản phẩm đỉnh chủ yếu gồm axeton và một ít acid axetic, ngược lại sản phẩm đáy chủ yếu gồm acid axetic và một ít axeton. Các phương pháp chưng cất: được phân loại theo: Áp suất làm việc: chưng cất 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. Nguyên lý làm việc: liên tục, gián đoạn(chưng đơn giản) và liên tục. Chưng cất đơn giản (gián đoạn): phương pháp này đuợc 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. + Tách sơ bộ hỗn hợp nhiều cấu tử. Chưng cất hỗn hợp hai cấu tử (dùng thiết bị hoạt động liên tục) là quá trình được thực hiện liên tục, nghịch dòng, nhều đoạn. Phương pháp cấp nhiệt ở đáy tháp: cấp nhiệt trực tiếp bằng hơi nước: thường được áp dụng trường hợp chất được tách không tan trong nước. Vậy: đối với hệ axeton – axit axetic, ta chọn phương pháp chưng cất liên tục cấp nhiệt gián tiếp bằng nồi đun ở áp suất thường. !" Trong sản xuất thường sử dụng rất nhiều loại tháp nhưng 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 ứng dụng trong công nghiệp lọc hố dầu. Kích thước của tháp: đường kính tháp và chiều cao tháp tuỳ thuộc suất lượng pha lỏng, pha khí của tháp và độ tinh khiết của sản phẩm. Ta khảo sát 2 loại tháp chưng cất thường dùng là tháp mâm và tháp chêm. Tháp mâm: thân tháp hình trụ, thẳng đứng phía trong có gắn các mâm có cấu tạo khác nhau để chia thân tháp thành những đoạn bằng nhau, trên mâm pha lỏng và pha hơi đựơc cho tiếp xúc với nhau. Tùy theo cấu tạo của đĩa, ta có: Tháp mâm chóp : trên mâm có chóp dạng tròn hay một dạng khác,có rãnh xung quanh để pha khí đi qua va ống chảy chuyền có hình tròn. Tháp mâm xuyên lỗ: trên mâm bố trí các lỗ có đường kính 3-12mm được bố trí trên các đỉnh tam giác, bước lổ bằng 2,5 đến 5 lần đường kính 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. So sánh ưu và nhược điểm của các loại tháp : Tháp chêm. Tháp mâm xuyên lỗ Tháp mâm chóp. Ưu điểm: Đơn giản. Trở lực thấp. 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: Hiệu suất thấp Thiết bị nặng. Độ ổn định kém. Trở lực khá cao. Yêu cầu lắp đặt khắt khe lắp đĩa thật phẳng Cấu tạo phức tạp. Không làm việc với chất lỏng bẩn. Trở lực lớn. Nhận xét: tháp mâm xuyên lỗ là trạng thái trung gian giữa tháp chêm và tháp mâm chóp. Nên ta chọn tháp chưng cất là tháp mâm xuyên lỗ. Vậy: Chưng cất hệ axeton – axit axetic ta dùng tháp mâm xuyên lỗ hoạt động liên tục ở áp suất thường, cấp nhiệt gián tiếp ở đáy tháp. # $ Máy bơm ly tâm khá đa dạng nó có thể bơm nhiều chất lỏng khác nhau từ nước tới xăng dầu cho tới các hỗn hợp chất lỏng và chất rắn. Hiêu suất làm việc của máy bơm khá khỏe và tương đối cao, máy có chi tiết phù hợp với công việc di chuyển. 1.4 Thiết bị trao đổi nhiệt: dạng ống lồng ống Ưu điểm: kết cấu ngắn gọn, chắc chắn, công nghệ chế tạo không phức tạp, bề mặt truyền nhiệt lớn, dễ dàng vệ sinh sửa chữa. Nhược điểm: khó chế tạo bằng vật liệu giòn, giá thành cao. %&'( Chú thích các kí hiệu trong qui trình: 1 . Bồn chứa nguyên liệu. 2 . Bơm. 3 . Bồn cao vị. 4 . Lưu lượng kế. 5 . Thiết bị trao đổi nhiệt với sản phẩm đáy. 6 . Thiết bị gia nhiệt nhập liệu. 7 . Bẩy hơi. 8 . Tháp chưng cất. 9 . Nhiệt kế. 10. áp kế 11 . Thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh. 12 . Nồi đun. 13 . Bồn chứa sản phẩm đỉnh. 14 . Bồn chứa sản phẩm đáy. 15 Bộ phận phân dòng. # $*+,( Hỗn hợp axeton – axit axetic nhiệt độ khoảng 28 0 C tại bình chứa nguyên liệu (1) được bơm (2) bơm lên bồn cao vị (3). Từ đó được đưa đến thiết bị trao đổi nhiệt (5) ( trao đổi nhiệt với sản phẩm đáy ). Sau đó, hỗn hợp được đun sôi đến nhiệt độ sôi trong thiết bị gia nhiệt(6), hỗn hợp được đưa vào tháp chưng cất (8) ở đĩa nhập liệu. Trên đĩa nhập liệu, chất lỏng được trộn với phần lỏng từ đoạn cất của tháp chảy xuống. Trong tháp hơi, đi từ dưới lên gặp chất lỏng từ trên xuống. Ở đây, có sự tiếp xúc và trao đổi giữa hai pha với nhau. Pha lỏng chuyển động trong phần chưng càng xuống dưới càng giảm nồng độ các cấu tử dễ bay hơi vì đã bị pha hơi tạo nên từ nồi đun (12) lôi cuốn cấu tử dễ bay hơi.Nhiệt độ càng lên trên càng thấp, nên khi hơi đi qua các đĩa từ dưới lên thì cấu tử có nhiệt độ sôi cao là axeton sẽ ngưng tụ lại, cuối cùng trên đỉnh tháp ta thu được hỗn hợp có cấu tử axeton chiếm nhiều nhất . Hơi này đi vào thiết bị ngưng tụ (11) và được ngưng tụ hoàn toàn. Một phần chất lỏng ngưng tụ được trao đổi nhiệt với dòng nhập liệu trong thiết bị (5) rồi vào bồn chứa sản phẩm đỉnh (13). Phần còn lại của chất lỏng ngưng tụ đựơc hồn lưu về tháp ở đĩa trên cùng với tỉ số hồi lưu tối ưu. 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 hầu hết là các cấu tử khó bay hơi acid acetic . Dung dịch lỏng đáy đi ra khỏi tháp vào nồi đun (12). Trong nồi đun dung dịch lỏng một phần sẽ bốc hơi cung cấp lại cho tháp để tiếp tục làm việc, phần còn lại ra khỏi nồi đun được đưa vào bồn chứa sản phẩm đáy. /0120340156-7 9 :;<" => ?&@ Năng suất theo hỗn hợp đầu F: 8 kg/s Nồng độ cấu tử dễ bay hơi : 38% khối lượng : 98% khối lượng : 1.7% khối lượng. AB F : lượng nhập liệu ban đầu ( Kmol/h ) D : lượng sản phẩm đỉnh ( Kmol/h ) W : lượng sản phẩm đáy ( Kmol/h ) x F :nồng độ mol Acetone trong nhập liệu x D : nồng độ mol Acetone trong sản phẩm đỉnh x W : nồng độ mol Acetone trong sản phẩm đáy. # C&!D"E;F=GH$& Phương trình cân bằng vật chất cho toàn bộ tháp chưng cất. F= D + W (1) F = D + W (2) Chuyển từ phần khối lượng sang phần mol. F X = 1 1 2 1 F F F X M X X M M − + = 0.38 58 0.38 1 0.38 58 6 0 8 0 .38 = − + phần mol 0.98 58 1 0.98 1 0.98 1 58 60 1 2 D D D D M M M X X X X = = − − + + = 0.98065 phần mol W W W W 2 0.017 58 1 0.017 1 0.017 1 58 60 1 M M X X X X M = = = − − + + 0.0182 phần mol 0.388*58+(1-0.388)*60= 59.224 ( ) 1 2 1 0.98*58 (1 0.98)*60 tbD D D M X M X M = + − = + − = 58.0387 ( ) W W 1 W 2 1 0.017*58 (1 0.017) * 59.9660 4 tb kg kmol M X M X M = + − = + − = Sản phẩm đỉnh 28800 59.224 486.29 tbF F F M = = = ( ) 1 2 1 tbF F F M X M X M = + − = [...]... 2.01*1.07 = 0.0188 m Vậy đường kính của tháp D t = 2.845 m 2 Chiều cao tháp H = (n-1).h n: số mâm thực tế của tháp chưng cất h: khoảng cách giữa các mâm ta lấy h = 0.4 từ đó ta tính được H = (21-1)0.4 = 8 m 3 Trở lực của tháp 3.1.1 cấu tạo mâm xuyên lỗ chọn tháp mâm xuyên lỗ có ống chảy chuyền với: tiết diện tự do bằng 8% diện tích mâm Đường kính lỗ dlo = 0.003 m Chiều cao gờ chảy tràn: hgo = 0.05 m Diện tích... chuyền, chiều cao mực chất lỏng trong ống chảy chuyền của mâm xuyên lỗ được xác định theo biểu thức (5.20), trang 120, truyền khối h d = h go + ∆h 1 + ∆P + h d ' , mm.chất lỏng Trong đó: h chiều cao gờ chảy tràn, mm go ∆ h1 ∆P chiều cao lớp chất lỏng trên mâm, mm tổng trở lực của 1 mâm h tổn thất thủy lực của 1 mâm do dòng chất lỏng chảy từ ống chảy chuyền vào mâm, d' được xác định theo biểu thức (5.10),... => t s = 118 0C Nhiệt dung riêng Tra bảng I.153 trang 171, [1]: Nhiệt dung riêng của axeton ở 57.80C: 2298 (J/kg.K) Nhiệt dung riêng của axeton ở 800C: 2370 (J/kg.K) Nhiệt dung riêng của axeton ở 1180C: 2489 (J/kg.K) Tra bảng I.154, trang 172, sổ tay QTTB 1 Nhiệt dung riêng của axetic ở 57.80C: 3180 (J/kg.K) Nhiệt dung riêng của axetic ở 800C: 3270 (J/kg.K) Nhiệt dung riêng của axetic ở 1180C: 3348... nhất của đoạn cất r1 : ẩn nhiệt hoá hơi của hỗn hợp hơi đi vào đĩa thứ nhất của đoạn cất rd : ẩn nhiệt hoá hơi của hỗn hợp hơi đi ra ở đỉnh tháp tính r 1 : Với t1 = tF = 80oC , (Tra tài liệu tham khảo ) ta có : Ần nhiệt hoá hơi của axetic : raxetic = 3832.54 (KJ/kmol) Ẩn nhiệt hoá hơi của aceton : raxeton = 494.04 (KJ/kmol) Suy ra: r1 = raxeton.y1 + (1-y1).raxetic = 3832.54 - 3338.5y1 (KJ/kmol) Tính... hoạt động thì mâm ở phần chưng sẽ không bị ngập lụt Kết luận: khi hoạt động tháp sẽ không bị ngập lụt 4 Tính toán cơ khí của tháp 4.1 Bề dày thân tháp Vì tháp hoạt động ở áp suất thường nên ta thiết kế than hình trụ bằng phương pháp hàn hồ quang điện, kiểu hàn giáp mối 2 phía Than tháp được ghép với nhau bằng các mối ghép bích Vì tháp hoạt động ở nhiệt độ cao nên ta phải bọc cách nhiệt cho tháp Để đảm... trở lực thủy lực của tháp: Tổng trở lực của 1 mâm trong phần luyện của tháp là: ∆p =∆p + L kL pσ + ρ L bL = 177.45 + 10.25 + 493.55 = 681.5 N/m2 Tổng trở lực của 1 mâm trong phần chưng của tháp là: ∆ p = ∆ p + ∆ p + ∆ p = 209.41 + 10.08 + 782.32 = 1001.81 c 3.1.5 kc σc bc N/m2 Kiểm tra ngập lụt khi tháp hoạt động Khoảng cách giữa 2 mâm: ∆h = 400 mm Bỏ qua sự tạo bọt trong ống chảy chuyền, chiều cao mực... trung bình đi trong tháp : Tốc độ giới hạn của hơi đi trong tháp với mâm xuyên lỗ có ống chảy chuyền : ωgh = 0, 032 Với : ρL ρH ρ : khối lượng riêng trung bình của pha lỏng (Kg/m3) L ρ : khối lượng riêng trung bình của pha hơi (Kg/m3) H Xác định ρ : L Nồng độ mol trung bình của pha lỏng trong phần cất X l = X F X + = D 2 0.388 + 0.981 = 0.68 2 Dựa vào đồ thị X,Y phụ thuộc vào T ta có Nhiệt độ trung... CHƯƠNG 4: TÍNH THIẾT BỊ CHÍNH 1 Đường kính tháp (Dt): Dt = 4Vtb g tb = 0,0188 π.3600.ω tb ( ρ y ω y ) tb (m) Vtb :lượng hơi trung bình đi trong tháp (m3/h) ωtb :tốc độ hơi trung bình đi trong tháp (m/s) gtb : lượng hơi trung bình đi trong tháp (Kg/h) Lượng hơi trung bình đi trong đoạn chưng và đoạn cất khác nhau Do đó, đường kính đoạn chưng và đoạn cất cũng khác nhau 1.1 Đường kính đoạn cất : 1.1.1 Lượng... r 'axetic = 389.53 (kj/kg) suy ra: r '1 = r 'axeton y w + (1 − y w )r ' axetic = 563.75*0.035 + (1 − 0.035) *389.53 = 395.62 (kj/kg) tính r1 = raxeton.y1 + (1-y1 raxetic = 3832.54 - 3338.5y1 (KJ/kmol) với W = 17943.93 (kg/h) giải hệ phương trình ta được: vậy g 'tb = 1.2.2 14160.37 + 133114.74 = 73637.56 2 kg/h Tốc độ bay hơi trung bình đi trong tháp ở đoạn chưng tốc độ giới hạn của hơi đi trong tháp. .. kính đoạn cất: D C 21172.80 = 2.19 1.95*0.8 = 0.0188 1.2 Đường kính đoạn chưng: 1.2.1 m Lưu lượng hơi trung bình đi trong đoạn chưng: g' tb = g' +g ' n 1 2 g ' là lượng hơi ra khỏi đoạn chưng( kg/h) n g ' là lượng hơi đi vào đoạn chưng (kg/h) 1 Xác đinh g 'n : g ' n = g 1 = 14160.37 kg/h Xác định g’1 từ hệ phương trình: Với : lượng lỏng ở đĩa thứ nhất của đoạn chưng : ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp đi vào . trạng thái trung gian giữa tháp chêm và tháp mâm chóp. Nên ta chọn tháp chưng cất là tháp mâm xuyên lỗ. Vậy: Chưng cất hệ axeton – axit axetic ta dùng tháp mâm xuyên lỗ hoạt động liên tục ở áp. Ta khảo sát 2 loại tháp chưng cất thường dùng là tháp mâm và tháp chêm. Tháp mâm: thân tháp hình trụ, thẳng đứng phía trong có gắn các mâm có cấu tạo khác nhau để chia thân tháp thành những đoạn. chảy chuyền có hình tròn. Tháp mâm xuyên lỗ: trên mâm bố trí các lỗ có đường kính 3-1 2mm được bố trí trên các đỉnh tam giác, bước lổ bằng 2,5 đến 5 lần đường kính Tháp chêm (tháp đệm): tháp hình