Đang tải... (xem toàn văn)
Sự phát triển về công nghệ bên cạnh đó là là sự phát triển về nhu cầu của con người về độ tinh khiết cao. Vì vậy mà các phương pháp nâng cao độ tinh khiết được cải tiến và luôn được đổi mới để hoàn thiện: cô đặc, hấp thụ, chưng cất, trích ly…Tùy vào từng đặc tính của sản phẩm mà ta lựa chọn phương pháp cho phù hợp. Axit axetic đây là một trong những hợp phần quan trọng, nó không thể thiếu trong cuộc sống hằng ngày, nó góp phần to lớn đến các ngành công nghiệp hóa học cũng như công nghệ thực phẩm. Đối với hệ Nước – Axit axetic là hệ 2 cấu tử tan vào nhau, do đó mà ta cần phải dùng chưng cất để nâng cao nhiệt độ tinh khiết. Người ta thường sử dụng thiết bị tháp mâm xuyên lỗ, làm việc ở áp suất thường. Nhiệm vụ của đồ án này: tính toán và thiết kế hệ thống thiết bị chưng luyện liên tục hỗn hợp hai cấu tử dễ bay hơi Nước và Axit axetic với năng suất nhập liệu 1600kgh có nồng độ 40%, nồng độ sản phẩm đỉnh là 97%, nồng độ sản phẩm đáy 5%.
LỜI MỞ ĐẦU Sự phát triển công nghệ bên cạnh là phát triển nhu cầu người độ tinh khiết cao Vì mà phương pháp nâng cao độ tinh khiết cải tiến đổi để hoàn thiện: cô đặc, hấp thụ, chưng cất, trích ly…Tùy vào đặc tính sản phẩm mà ta lựa chọn phương pháp cho phù hợp Axit axetic hợp phần quan trọng, thiếu sống ngày, góp phần to lớn đến ngành công nghiệp hóa học công nghệ thực phẩm Đối với hệ Nước – Axit axetic hệ cấu tử tan vào nhau, mà ta cần phải dùng chưng cất để nâng cao nhiệt độ tinh khiết Người ta thường sử dụng thiết bị tháp mâm xuyên lỗ, làm việc áp suất thường Nhiệm vụ đồ án này: tính toán thiết kế hệ thống thiết bị chưng luyện liên tục hỗn hợp hai cấu tử dễ bay Nước Axit axetic với suất nhập liệu 1600kg/h có nồng độ 40%, nồng độ sản phẩm đỉnh 97%, nồng độ sản phẩm đáy 5% CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM, QUÁ TRÌNH CHƯNG CẤT VÀ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ I TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM Axit axetic a Tính chất - Axit axetic gọi etanoic, axit hữu cơ, có công thức phân tử CH3COOH - Là chất lỏng không màu, có mùi thơm đặc trưng, vị chua, tỉ trọng so với nước trạng thái lỏng 1,049kg/cm3 200C trạng thái rắn 1,226kg/cm3 - Khi hạ nhiệt độ xuống đông đặc thành khối tinh thể có t nc= 16,50C; ts= 118,10C - Tan vô hạn nước, rượu ete theo tỉ lệ - Là axit yếu, số phân ly nhiệt động học K a= 1,75*10-5 250C; pKa = 4,76 - Tính ăn mòn kim loại: + Axit axetic ăn mòn sắt + Nhôm bị ăn mòn axit loãng, đề kháng tốt với axit axetic đặc khiết Đồng chì bị ăn mòn với diện không khí + Thiếc số loại thép nikel – crom đề kháng tốt axit axetic b Điều chế - Oxy hóa có xúc tác cồn etylic để biến thành andehit axetic, giai đoạn trung gian Sự oxy hóa kéo dài tiếp tục oxy hóa andehit axetic thành axit axetic CH3CHO +2O2 = CH3COOH C2H5OH + O2 = CH3COOH + H2O • • Oxy hóa andehit axetic tạo thành cách tổng hợp từ axetylen Sự oxy hóa andehit tiến hành khí trời với diện coban axetat Người ta thao tác andehit axetic nhiệt độ gần 80 0C để ngăn chặn hình thành peoxit Hiệu xuất đạt 95% - 98% so với lý thuyết Người ta đạt dễ dàng sau axit axetic kết tinh CH3CHO + 2O2 coban axetat 800C CH3COOH Tổng hợp từ cồn metylic cacbon oxit Hiệu suất đạt 50% - 60% so với lý thuyết cách ổn định cacbon oxit cồn metylic qua xúc tác Nhiệt độ từ 200 – 5000C, áp suất 100 – 200 atm CH3CHO + CO → CH3COOH c Ứng dụng - Axit axetic nguyên liệu dùng để sản xuất nhiều mặt hàng khác ứng dụng rộng rãi ngành: công nghiệp nặng, y tế, dược, giao thông vận tải…Vì loại axit rẻ tiền - Axit axetic ứng dụng quan trọng loại axit hữu Nguồn tiêu thụ chủ yếu: + Làm giấm ăn ( chứa 4,5% axit axetic ) + Làm đông đặc nhựa mủ cao su + Làm chất dẻo sợi celluloza acetat – làm phim ảnh không nhạy lửa + Làm chất kết dính polyvinyl acetat + Làm phẩm màu, dược phẩm, nước hoa tổng hợp Nước • • - Trong điều kiện thường: nước chất lỏng không màu, không mùi, không vị - Khi hóa rắn tồn dạng tinh thể khác Khối lượng phân tử: 18g/mol Khối lượng riêng d4oC: 1g/ml Nhiệt độ nóng chảy: 00C Nhiệt độ sôi: 1000C Nước dung môi tốt nhờ vào tính lưỡng cực: + Các hợp chất phân cực có tính ion axit, rượu muối dễ tan nước + Tính hòa tan nước đóng vai trò quan trọng sinh học có nhiều phản ứng hóa sinh xảy dung dịch nước Nước sử dụng công nghiệp từ lâu nguồn nhiên liệu, nước chất trao đổi nhiệt, dung môi quan trọng kỹ thuật hóa học 3 Hỗn hợp nước – axit axetic Ta có bảng: Thành phần lỏng (x) – (y) nhiệt độ sôi hỗn hợp nước – axit acetic 760 mmHg X 10 Y 9,2 20 30 16,7 30,3 42,5 40 53 50 60 70 80 62,6 71,6 79,5 86,4 90 100 93 100 T 118,4 115,4 113,8 110,1 107,5 105,8 104,4 103,3 102,1 101,3 100,6 100 Từ bảng số liệu ta vẽ đường cân đồ thị x-y đồ thị t-x,y Hình 2.1 Đồ thị t – x,y hỗn hợp Nước – Axit acetic Hình 2.2: đồ thị cân lỏng cửa hỗn hợp Nước Axit axetic II QUÁ TRÌNH CHƯNG CẤT Khái niệm - Chưng phương pháp tách hỗn hợp chất lỏng dựa nhiệt độ bay chúng - Chưng khác với cô đặc: trình chưng, cấu tử bay hơi, cô đặc có dung môi bay mà chất tan không bay - Sản phẩm trình chưng chưa đạt tinh khiết tuyệt đối, nồng độ cao - Khi chưng cất ta thu nhiều sản phẩm thường hệ có cấu tử ta thu nhiêu sản phẩm: • Đối với hệ cấu tử: Nước – Axit axetic: + Sản phẩm đỉnh chủ yếu nước axit axetic + Sản phẩm đáy chủ yếu axit axetic nước Các phương pháp chưng cất • • • • • Các phương pháp chưng cất phân loại dựa theo: + Áp suất làm việc + Chưng cất áp suất thấp + Chưng cất áp suất thường + Chưng cất áp suất cao Nguyên tắc: dựa vào nhiệt độ sôi cấu tử, nhiệt độ sôi cấu tử cao ta phải giảm áp suất làm việc để giảm nhiệt độ sôi cấu tử Phương pháp cấp nhiệt đáy tháp: + Cấp nhiệt trực tiếp nước: thường áp dụng trường hợp chất tách không tan nước + Cấp nhiệt gián tiếp nước: áp dụng trường hợp chất tách tan vào nước Phương thức làm việc: + Chưng liên tục trình thực liên tục, nghịch dòng, nhiều đoạn + Chưng gián đoạn: phương pháp sử dụng trường hợp: Nhiệt độ sôi cấu tử khác xa Không đòi hỏi sản phẩm có độ tinh khiết cao Tách hỗn hợp lỏng khỏi tạp chất không bay Tách sơ nhiều cấu tử Đối với hệ Nước – Axit axetic ta dùng phương pháp chưng luyện liên tục để tách hệ Thiết bị chưng - - Trong sản xuất có nhiều tháp chưng chúng có chung diện tích bề mặt tiếp xúc pha phải lớn, điều phụ thuộc vào độ phân tán cấu tử vào cấu tử - Kích thước tháp: đường kính tháp chiều cao tháp phụ thuộc vào suất lượng pha lỏng, pha khí tháp độ tinh khiết sản phẩm - Các loại tháp thường dùng công nghiệp: + Tháp chưng cất dùng mâm xuyên lỗ mâm đĩa tưới + Tháp chưng cất dùng mâm chóp + Tháp đệm: tháp chưng cất dùng vật chêm Tháp mâm: thân tháp hình trụ, thẳng đứng phía có gắn mâm có cấu tạo khác nhau, pha lỏng pha tiếp xúc với Tùy theo cấu tạo đĩa mà ta có: + Tháp mâm chóp: mâm có bố trí chóp dạng tròn hay dạng khác, có rãnh xung quanh để pha khí qua ống chảy chuyền có hình tròn + Tháp mâm xuyên lỗ: Trên mâm có nhiều lỗ hay rãnh có đường kính – 12mm bố trí đỉnh tam giác, bước lỗ 2,5 - lần đường - kính Tháp đệm: tháp hình trụ gồm nhiều đoạn nối với mặt bích hay hàn Vật chêm cho vào tháp theo phương pháp: xếp ngẫu nhiên hay xếp theo thứ tự Bảng So sánh ưu nhược điểm loại tháp Tháp đệm Ưu điểm - Cấu tạo đơn giản - Trở lực thấp - Hiệu suất thấp - Kém ổn định phân bố pha theo tiết diện tháp không - Sử dụng tháp không cho phép ta kiểm soát Nhược trình chưng cất theo điểm không gian tháp tháp mâm trình thể qua mâm cách rõ rệt Tháp mâm xuyên lỗ Tháp chóp - Hiệu suất truyền - Chế tạo đơn giản - Trở lực thấp khối cao, ổn định - Ít tiêu hao tháp chóp, tốn kim lượng nên có loại tháp chóp số mâm - Yêu cầu lắp đặt cao: mâm phải phẳng, tháp có đường kính lớn ( > 2,4m) dùng mâm xuyên lỗ lúc chất lỏng phân phối không mâm - Trở lực cao - Cấu tạo phức tạp - Không làm việc với chất lỏng bẩn - Trở lực lớn Nhận xét: Tháp mâm xuyên lỗ trạng thái trung gian tháp nên ta chọn tháp mâm xuyên lỗ để chưng cất Vậy: chưng cất hệ Nước – Axit axetic ta dùng tháp mâm xuyên lỗ hoạt động áp suất thường III QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHƯNG CẤT HỆ NƯỚC – AXIT AXETIC Sơ đồ quy trình công nghệ chưng cất hệ nước – axit axetic 10 11 12 13 14 15 Bồn chứa nguyên liệu Bơm Bồn cao vị Thiết bị đun sôi dòng nhập liệu Bẫy Lưu lượng kế Nhiệt kế Tháp chưng cất Thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh Áp kế Thiết bị đun sôi sản phẩm đáy Thiết bị làm nguội sản phẩm đáy Bồn chứa sản phẩm đáy Bộ phận chia dòng Bồn chứa sản phẩm đỉnh Thuyết minh sơ đồ công nghệ Hỗn hợp Nước – Axit axetic có nồng độ 40% ( theo khối lượng), nhiệt độ nhập liệu 280C bình chứa nguyên liệu (1) bơm (2) bơm lên bồn cao vị (3) Tiếp theo, hỗn hợp dẫn qua thiết bị đun sôi nhập liệu ( thiết bị trao đổi nhiệt) (4) Sau đó, đưa qua van (6) để điều chỉnh lưu lượng trước vào tháp chưng (8) đĩa nhập liệu Trong tháp, từ lên gặp chất lỏng từ xuống Tại đây, có tiếp xúc trao đổi pha lỏng với Pha lỏng chuyển động phần chưng, xuống giảm nồng độ cấu tử để bay bị pha tạo nên từ nồi đun (11) lôi cấu tử dễ bay Nhiệt độ lên thấp nên qua đĩa từ lên cấu tử có nhiệt độ sôi cao axit axetic ngưng tụ lại, cuối đỉnh tháp ta thu cấu tử nước chiếm nhiều ( có nồng độ 97% theo phần khối lượng) Hơi vào thiết bị ngưng tụ (9) ngưng tụ hoàn toàn Một phần chất lỏng ngưng tụ trao đổi nhiệt với dòng nhập liệu thiết bị (4) Phần lại chất lỏng ngưng tụ hồi lưu tháp đĩa Một phần cấu tử có nhiệt độ sôi thấp bốc hơi, lại cấu tử có nhiệt độ sôi cao chất lỏng tăng Cuối đáy tháp ta thu hỗn hợp lỏng hầu hết cấu tử khó bay ( axit axetic) Hỗn hợp lỏng đáy có nồng độ nước 5% ( theo khối lượng) Dung dịch lỏng đáy khỏi tháp vào nồi đun (11) Trong nồi đun (11) dung dịch lỏng phần bốc cung cấp lại cho tháp để tiếp tục làm việc, phần lại khỏi nồi đun sau đưa qua bồn chứa sản phẩm đáy (13) Hệ thống làm việc liên tục cho sản phẩm đỉnh nước, sau trao đổi với dòng nhập liệu thải bỏ Sản phẩm đáy axit axetic giữ lại CHƯƠNG TÍNH CÔNG NGHỆ THIẾT BỊ CHÍNH I CÂN BẰNG VẬT LIỆU VÀ NHIỆT LƯỢNG Cân vật liệu 1.1 Thông số ban đầu - Chọn loại tháp mâm xuyên lỗ Khi chưng luyện dung dịch axit axetic cấu tử dễ bay nước + Axit axetic: CH3COOH, MA= 60 (g/mol) + Nước: H2O, MA = 18 (g/mol) - Năng suất nhập liệu: GF = 1600 (kg/h) - Nồng độ hỗn hợp ban đầu: aF = 40% khối lượng - Nồng độ sản phẩm đỉnh: aF = 97% khối lượng - Nồng độ sản phẩm đáy: aW = 5% khối lượng Chọn: - + Nhiệt độ nhập liệu: 280C + Nhiệt độ sản phẩm đáy sau làm nguội: 300C + Nhiệt độ dòng nước lạnh vào: 300C + Nhiệt độ dòng nước lạnh ra: 450C + Trạng thái nhập liệu trạng thái lỏng sôi + Áp suất đốt: Ph = 3at Các ký hiệu: 10 Nhiệt trở lớp cấu phía sản phẩm đỉnh: r2 = 1/5800 (m2*0K/W) Suy ra: ∑rt = 5,289*10-4 (m2*0K/W) Xác định hệ số cấp nhiệt dòng sản phẩm đáy ống - Áp dụng công thức (V.89, T26, [2]): + Nhiệt độ sôi trung bình dòng sản phẩm ống: Áp dụng công thức (V.89, T26, [2]): • Tại nhiệt độ trung bình thì: Khối lượng riêng: Khối lượng riêng pha dòng sản phẩm ống: Khối lượng riêng nước: Bảng 1.249, T310,[1]) Khối lượng riêng axit: Bảng 1.2, T9, [1]) Nên: • • • Độ nhớt: Độ nhớt nước: (Bảng 1.249, t310,[1]) Độ nhớt axit: (Bảng 1.101, t91,[1]) Nên: → Hệ số dẫn nhiệt: Hệ số dẫn nhiệt nước: (Bảng 1.249, t310,[1]) Hệ số dẫn nhiệt axit: (Bảng 1.101, t91,[1]) Áp dụng công thức (1.33, T123, ) Nhiệt dung riêng: Nhiệt dung riêng nước: (Bảng 1.249, t310,[1]) 56 • Nhiệt dung riêng axit: (Bảng 1.154, t172,[1]) Nên: (J/kgđộ) Sức căng bề mặt: Sức căng bề mặt nước: (Bảng 1.249, t310,[1]) Sức căng bề mặt axit: (Bảng 1.249, t310,[1]) Nên: Nhiệt hóa hơi: Nhiệt hoá nước: ( Bảng 1.250, T312,[1]) Nhiệt hoá axit: ( Toán đồ 1.65,T255,[1]) Nên: Áp dụng công thức (V.89, T26, [2]): Xác định hệ số cấp nhiệt đốt nóng ống - Áp dụng công thức (3.65), T120, [3]): Dùng phép lặp: chọn Nhiệt độ trung bình màng nước ngưng tụ: + Tại nhiệt độ thì: Khối lượng riêng nước: Độ nhớt nước: Hệ số dẫn nhiệt nước: - Kiểm tra sai số: ( Thỏa mãn) → Kết luận: , Xác định hệ số truyền nhiệt Bề mặt truyền nhiệt 57 - Bề mặt truyền nhiệt xác định theo phương trình truyền nhiệt: Cấu tạo thiết bị - Chọn số ống truyền nhiệt: n = 91 (ống) Ống bố trí theo hình lục giác điều - Chiều dài ống truyền nhiệt: - Chọn L = m Tra bảng (V.II, T48, [2]) → số ống đường chéo: b =19 (ống) Chọn bước ngang hai ống: t = 1,5; dng = 0,038 m Đường kính vỏ thiết bị: Dv = t*(b-1) + 4*dng = 0,057*(19-1) + 4*0,038 = 1,178 (m) V TÍNH CHIỀU CAO BỒN CAO VỊ - Mục đích dùng bơm, bơm hỗn hợp lỏng lên thùng cao vị để ổn định lưu lượng hỗn hợp đầu vào thân tháp Như chiều cao thùng cao vị phải đảm bảo cho hỗn hợp lỏng đủ thắng trở lực đường đi, đảm bảo lưu lượng theo yêu cầu ban đầu - Ta thiết kế đường ống dẫn hỗn hợp từ thùng cao vị chảy đến nạp liệu có đường kính đường kính ống dẫn hỗn hợp đầu d = 80 (m) = 0,08 (m) - Hỗn hợp nhiệt độ 280C có khối lượng riêng → Vậy vận tốc lỏng chảy là: - Công thức tính chiều cao thùng cao vị so với nạp liệu: Áp suất động lực học Với: + : khối lượng riêng hỗn hợp 280C + W: Vận tốc hỗn hợp chảy ống Suy ra: Áp suất khắc phục trở lực ma sát - Áp suất khắc phục trở lực ma sát dòng chảy ổn định ống thẳng : 58 Với: + L: chiều dài ống dẫn,cho L = 10 (m) + d: đường kính ống dẫn, d= 0,1 (m) + λ : hệ số ma sát phụ thuộc vào độ nhẵn thành ống chế độ chất lỏng, phụ thuộc vào Re: Trong đó: + : độ nhớt hỗn hợp đầu 280C, tính theo công thức: Với: - Tính Regh: Với: độ nhám tuyệt đối, tra bảng (II 15,T 381,[2]), với điều kiện ống không hàn: Chọn Suy ra: 4000 < Re< Regh Do hệ số ma sát tính theo công thức sau → Áp suất khắc phục trở lực cục - Trên đường từ thùng cao vị đến nạp liệu, ta bố trí 1van chắn đơn giản ống tròn có hệ số trở lực cục khúc ngoặc 90 0C hai khuỷu 450C tạo thành có hệ số trở lực - Van đơn giản ống tròn có tương ứng với độ mở van 50%, (T398, bảng II.16,[1]) - Khuỷu ghép 900C hai khuỷu 450C tạo thành, theo (bảng II.16,T 394, [1]) Chọn Vậy: 59 -Áp suất khắc phục trở lực qua thiết bị đun nóng hỗn hợp đầu: + Thường chọn → Vậy chiều cao thùng cao vị so với cửa nạp liệu là: - Tháp cao 16m, vị trí nạp liệu nằm gần tháp, để an toàn thỏa mãn yêu cầu đặt cho thùng cao vị, ta chọn chiều cao thùng cao vị so với thùng chứa hỗn hợp đầu 20 m, thỏa mãn yêu cầu thùng cao vị vị trí nhập liệu tháp 4,09 m VI TÍNH TOÁN VÀ CHỌN BƠM - Để vận chuyển hỗn hợp đầu từ bể chứa lên thùng cao vị, ta phải sử dụng bơm thủy lực Trong điều kiện làm việc với yêu cầu kĩ thuật yêu cầu suất để vận chuyển hỗn hợp đầu ta nên chọn bơm ly tâm có ưu điểm sau: + Vận chuyển chất lỏng liên tục đặn + Có số vòng quay lớn, truyền động trục tiếp từ động điện + Có thể bơm chất lỏng bẩn Tính suất bơm - Hỗn hợp đầu có lưu lượng GF = 1600(Kg/h), ứng với suất bơm là: Trong đó: + : khối lượng riêng hỗn hợp đầu 280C, tính theo công thức: + + ,: khối lượng riêng nước axit axetic 28 0C, tra bảng (I-12, T9 ,[1]): Vậy suất bơm là: Đường kính ống bơm: Tra tài liệu tham khảo (T 369,CT II.36, [2]) 60 W – vận tốc chất lỏng ống, tra bảng (II.2 ,T 370, [2]), chọn W = 1,5 (m/s) Do đó: Chọn đường kính bơm hợp với tiêu chuẩn d = 20 (mm) Tính áp suất toàn phần bơm - Áp suất bơm toàn phần tính theo công thức: : áp suất động lực : áp suất để khắc phục lực ma sát dòng chảy ổn định ống thẳng : áp suất để khắc phục trở lực cục : áp suất để nâng chất lỏng lên cao : áp suất để bổ xung cần thiết + Tính : W = 1,5 (m/s) Suy Suy + Tính: L - chiều dài ống dẫn: chọn L = 10 m d – đường kính ống dẫn tương đương: d = 19,22 mm hệ số ma sát phụ thuộc vào độ nhám thành ống chế độ chuyển dộng chất lỏng, phụ thuộc vào Re: : độ nhớt hỗn hợp đầu 280C, tính theo công thức: Tính Regh: Với: độ nhám tuyệt đối, tra bảng ( II.15,T381,[2]) với điều kiện ống không hàn: Chọn 61 Suy ra: → 4000 < Regh < Re Tính Ren: Do hệ số ma sát tính theo công thức sau: Tính tổn thất áp suất trở lực cục Tài liệu tham khảo, (CT II.56,T 377, [1]), ta có công thức sau: - hệ số trở lực cục hệ thống gồm: + ống dài 1m + 1đoạn ống dài 10m + Hai khuỷa ghép vuông góc có hệ số trở lực + Một van chắn trước ống đẩy có hệ số trở lực + Một van chiều có hệ số rở lực + Đầu vào thùng cao vị có hệ số trở lực - Tính: khuỷa ghép vuông góc, theo bảng (II -16 N029 trang 394) chọn tỷ số: + Tính : Chọn van tiêu chuẩn theo bảng (-16 N037 trang 397) ta có: Ứng với đường kính ống d = 20 mm, ta có: suy ra: + Tính: Van chiều có đĩa cố định với thông số sau: h- chiều cao mở van b- chiều rộng vành đĩa Chọn h = b D0 – Đường kính ống dẫn trước van W0 – Tốc độ dòng mặt cắt trước van Chọn Tra tài liệu tham khảo, theo bảng (N047; N0 48 ,trang 400,[1]), xác định sau: 62 → + Tính : Chọn Theo bảng (II.6 N08,T 384,[1]) Suy ra: Vậy tổng trở lực cục hệ thống dẫn: Tính áp suất để nâng chất lỏng lên cao - Tra tài liệu tham khảo (CT II.57 ,T377,[1]) H – Chiều cao chất lỏng cột chất lỏng + Công suất bơm động điện: Chiều cao toàn phần H bơm tạo ra: - Công suất yêu cầu trục bơm tính theo công thức (II.189,T 439,[1]) : hiệu suất bơm: chọn Q = (m3/s) + Công suất động điện: Tra tài liệu tham khảo ([1],T 439,CT II.190) : hiệu suất truyền động: : hiệu suất động điện: Thông thường chọn động điện có công suất thực tế lớn công suất tính toán : hệ số dự trữ công suất : Theo bảng (II.33,T 439,[ 1]) Với Ndc = 0,44 [...]... hợp và độ nhớt của hỗn Trong đó: + α: độ bay hơi tương đối hỗn hợp lỏng + µ: độ nhớt của hỗn hợp lỏng Trong chưng luyện người ta tính độ bay hơi tương đối như sau: Trong đó: + x,y : nồng độ phần mol của cấu tử dễ bay hơi trong pha hơi của pha lỏng + : độ bay hơi tương đối của hỗn hợp + : độ nhớt của hỗn hợp lỏng N.s/m2 b Tính α, μ tại 3 vị trí: đĩa nạp liệu, đỉnh và đáy tháp Tại đĩa nạp liệu -... và dễ tìm trong thiên nhiên và có khả năng đáp ứng yêu cầu công nghệ - Sồ đồ cân bằng nhiệt lượng của tháp chưng luyện 19 Hình 2.4 Sơ đồ cân bằng nhiệt lượng của tháp chưng luyện - Giải thích: Ký hiệu Ý nghĩa Đơn vị QD1 Nhiệt độ do hơi đốt mang vào thiết bị đun nóng J/h Qf Nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang vào thiết bị đun nóng J/h QF Nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang ra khỏi thiết bị đun nóng hay mang vào... trung bình cộng lượng hơi ra khỏi đoạn chưng và lượng hơi vào đoạn chưng: - Trong đó: là lượng hơi ra khỏi đoạn chưng (kg/h) là lượng hơi vào đoạn chưng (kg/h) Vì lượng hơi ra khỏi đoạn chưng bằng lượng hơi đi vào đoạn luyện nên Gọi là lượng lỏng, hàm lượng x1 trong đoạn chưng được xác định bằng hệ phương trình sau: 28 G’1 = g’1 + Gw (CT IX.98, T182, [2]) ’ ’ ’ ’ G 1x 1= g 1y1 + Gwxw (CT IX.99, T182,... nhiệt của thiết bị đun nóng hỗn hợp đầu - Phương trình cân bằng nhiệt lượng của thiết bị đun nóng QD1 + Qf = QF + Qng1 + Qxq1 ( CT IX.149, T196, [2] ) Trong đó: QD1 = D1λ1 = D1( r1 + 1C1 ) J/h ( CT IX.150, T196, [2] ) Với: D1 : lượng hơi đốt mang vào, kg/h λ1 : hàm nhiệt của hơi nước, J/kg r1 : ẩn nhiệt hóa hơi của hơi nước, J/kg θ1 : nhiệt độ của nước ngưng, 0C C1 : nhiệt dung riêng của nước ngưng,... sản phẩm đỉnh + x : Nồng độ phần mol của cấu tử dễ bay hơi trong pha lỏng chảy từ đĩa trên xuống + y : Nồng độ phần mol của cấu tử dễ bay hơi trong pha hơi chảy từ đĩa dưới lên Phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn luyện: - Trong đó: là chỉ số hồi lưu Phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn chưng và đi qua điểm: b Chọn tỉ số hồi lưu thích hợp - Đường nồng độ làm việc của đoạn luyện cắt trục... của đoạn chưng có dạng: 1.6 Xác định số đĩa thực tế a Tính số mâm thực tế tính theo hiệu suất trung bình 16 ( CT IX.59, T170, [2] ) Trong đó: + Nlt : số bậc thay đổi nồng độ hoặc số đĩa lý thuyết + : hiệu suất trung bình của thiết bị ) Với: + η1, η2 : hiệu suất của các bậc thay đổi nồng độ +n : số vị trí tính hiệu suất + ηtb hợp lỏng : hàm số của độ bay hơi tương đối của hỗn hợp và độ nhớt của hỗn Trong... y1’: lượng hơi nước trong sản phẩm đáy (kg nước/ kg hỗn hợp) y1’ = yw = 0,235 ( Phần mol) = 0,084 ( Phần khối lượng) G’1: lượng lỏng ở đĩa thứ nhất của đoạn chưng r’1: ẩn nhiệt hoá hơi của hỗn hợp hơi đi vào đĩa thứ nhất của đoạn chưng rA, rB là ẩn nhiệt hoá hơi của nước và axit axetic ở nhiệt độ đáy tháp tw, tw =111,950C Tra (Bảng I.212, trang 254 [1]), ta được: - ( Phần khối lượng) Vậy lượng hơi trung... lượng nước ngưng ( lấy bằng lượng hơi đốt ), kg/h Qf = GFtfCf (J/h) (CT IX.151, T196[2]) QF = GFtFCF (J/h) (CT IX.152, T196[2]) Với: tf: nhiệt độ hỗn hợp đầu 0C, chọn tf = 280C tF: nhiệt độ điểm sôi của hỗn hợp khi ra khỏi thiết bị đun nóng 0C, chọn tF = 102,220C CF: nhiệt dung riêng của hỗn hợp khi ra khỏi thiết bị đun nóng, (J/kg*độ) Cf: nhiệt dung riêng của hỗn hợp đầu, (J/kg*độ) Suy ra, lượng hơi nước. .. do hơi mang ra ở đỉnh tháp Qy - Trong đó: là nhiệt lượng riêng của hơi mang ra ở đỉnh tháp, (J/kg) là nhiệt lượng riêng của cấu tử A và B ở đỉnh tháp, (J/kg) tP là nhiệt độ của đỉnh tháp, tP=100,060C 22 CP là nhiệt dung riêng của hỗn hợp ra khỏi đỉnh tháp ở nhiệt độ tP=100,060C (J/kg*độ) ( ( + rP là ẩn nhiệt hoá hơi của hỗn hợp sản phẩm đỉnh ở tP =100,060C Tra ẩn nhiệt hóa hơi của nước và axit axetic. .. kính tháp ) - + Vtb + + gtb Trong đó: : lượng hơi trung bình đi trong tháp, (m3/h) : Tốc độ hơi trung bình đi trong tháp, (m/s) : lượng hơi trung bình đi trong tháp, (Kg/h) 25 + : khối lượng riêng trung bình của pha hơi, (kg/m3) - Lượng hơi trung bình đi trong đoạn chưng và đoạn luyện khác nhau Do đó, đường kính đoạn chưng và đoạn cất cũng khác nhau 1.1 Đường kính đoạn luyện - Lưu lượng hơi trung bình