Đồ án Thiết bị CHI GVHD: MAI THỊ PHƯƠNG LỜI MỞ ĐẦU Khoa học kỹ thuật ngày pháp triển với nhu cầu ngày cao độ tinh khiết sản phẩm Vì thế, phương pháp nâng cao độ tinh khiết luôn cải tiến đổi để ngày hoàn thiện hơn, là: cô đặc, hấp thụ, chưng cất, trích ly, Tùy theo đặc tính yêu cầu sản phẩm mà ta có lựa chọn phương pháp phù hợp hệ benzen_toluen hai cấu tử tan lẫn hoàn toàn, ta phải dùng phương pháp chưng cất để nâng cao độ tinh khiết Do sản phẩm đòi hỏi cao hơn, đa dạng hơn, phong phú hơn, theo công nghệ sản xuất phải nâng cao Trong công nghệ hóa học nói chung việc sử dụng hóa chất có độ tinh khiết cao yếu tố tạo sản phẩm có chất lượng cao Có nhiều phương pháp khác để làm tăng nồng độ, độ tinh khiết như: Chưng luyện, cô đặc, trích ly Tùy vào tính chất hệ mà ta lựa chọn phương pháp thích hợp Đồ án môn học Quá trình thiết bị môn học mang tính tổng hợp trình học tập sinh viên nganh Công nghệ hóa học môn học giúp sinh viên giải nhiệm vụ tính toán củ thể về: quy trinhg công nghệ, kết cấu, giá thành thiết bị sản xuất hóa chất- thục phẩm Đây bước để sinh viên vận dụng kiến thức học nhiều môn học vào giải vấn đề kỹ thuật thực tế cách tổng hợp Nhiệm vụ đồ án thiết kế hệ thống chưng cất Benzen_ Toluen Đồ án Thiết bị CHI GVHD: MAI THỊ PHƯƠNG CHƯƠNG :GIỚI THIỆU CHUNG I LÝ THUYẾT VỀ CHƯNG LUYỆN 1.1 Phương pháp chưng luyện - Chưng luyện phương pháp nhằm để phân tách hỗn hợp khí hóa lỏng dựa độ bay tương đối khác cấu tử thành phần áp suất - Phương pháp chưng luyện trình hỗn hợp bốc ngưng tụ nhiều lần kết cuối đỉnh tháp ta thu hôn hợp gồm hầu hết cấu tử dễ bay nồng độ đạt yêu cầu Phương pháp chưng luyện cho hiệu suất phân tách cao, sử dụng nhiều thực tế - Dựa phương pháp chưng luyện liên tục, người ta đưa nhiều thiết bị phân tách đa dạng tháp chóp, tháp đĩa, tháp đệm, Cùng với thiết bị ta có phương pháp chưng cất như: a, Áp suất làm việc: - Chưng cất áp suất thấp - Chưng cất áp suất bình thường - Chưng cất áp suất cao b, Nguyên lý làm việc: làm theo nguyên lý liêntục gián đoạn: • Chưng gián đoạn: phương pháp sử dụng khi: - Nhiệt độ sôi cấu tử khác xa - Không cần đòi hỏi sản phẩm có độ tinh khiết cao -Tách hỗn hợp lỏng khỏi tạp chất không bay - Tách sơbộ hỗn hợp nhiều cấu tử • Chưng liên tục: trình thưc liên tục nghịch dòng nhiều đoạn 1.2.Các phương pháp chưng luyện: Phân loại theo áp suất làm việc : -Áp suất thấp - Áp suất thường -Áp suất cao  Phân loại theo nguyên ly làm việc: - Chưng cất đơn giản -chưng cất trực tiếp  Đồ án Thiết bị CHI  GVHD: MAI THỊ PHƯƠNG -chưng cất Phân loại theo phương pháp cấp nhiệt đáy tháp: - Cấp nhiệt trực tiếp - Cấp nhiệt gián tiếp Vậy hệ Benzen_ Toluen, ta chọn phương pháp chưng cất liên tục cấp nhiệt gián tiếp bằng nồi đun áp suất thường 1.3.Nguyên tắc chưng - - - Dựa tính chất vật lý độ bay cấu tử khác khác Độ bay cấu tử thể qua thông số T sôi P bão hòa chúng Trong hỗn hợp gồm cấu tử, cấu tử có độ bay lớn (tức cấu tử nhẹ, dễ bay hơn) cấu tử có Tsôi thấp hay Phơi bão hòa cao so với cấu tử Cấu tử lại có độ bay nhỏ (tức cấu tử nặng, khó bay hơn) cấu tử có Tsôi cao hay Phơi bão hòa thấp so với cấu tử Qúa trình phân riêng thành phần hỗn hợp lỏng có nhiều thành phần tương tự hỗn hợp lỏng có hai thành phần Đối với trường hợp cấ tử ta có: Sản phẩm đỉnh gồm cấu tử có độ bay lớn phần cấu tử có độ bay bé, sản phẩm đáy gồm cấu tử có độ bay bé phần cấu tử có độ bay lớn 1.4 thiết bị chưng cất Trong sản xuất , người ta thường dùng nhiều loại thiết bị khác để tiến hành chưng cất Tuy nhiên, yêu cầu chung thiết bị giống nghĩa diện tích tiếp xúc pha phải lớn Điều phụ thuộc vào mức độ phân tán lưu chất vào lưu chất Nếu pha phân tán vào pha lõng ta có loại tháp mân, pha lõng phân tán vào pha ta có tháo đệm, tháp phun,… Trong đồ án em giao thiết kế tháp trưng luyện liên tục loại tháp đĩa có ống chảy chuyền để phân tích hỗn hợp hai cấu tử benzen_ Toluen Đồ án Thiết bị CHI GVHD: MAI THỊ PHƯƠNG CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HÓA CHẤT 2.1 Benzen Benzen hợp chất mạch vòng, dạng lỏng không màu có mùi thơm nhẹ Công thức phân tử benzen C6H6 Công thức cấu tạo benzen: Benzen không phân cực, tan tốt dung môi hữu không phân cực tan nước Trước thường sử dụng benzen làm dung môi; nhiên sau người ta phát benzen độc, nồng độ benzen không khí cần thấp khoảng 1ppm có khả gây bệnh bạch cầu, nên ngày benzen sử dụng hạn chế 2.1.1 Tính chất vật lý: Benzen chất lỏng không màu, không tan nước nhẹ nước, hòa tan nhiều chất độc D = 0,9 g/ml, nhiệt độ sôi 80oC Khối lượng phân tử: 78,1121g/mol Nhiệt độ nóng chảy: 5,5oC 2.1.2 Tính chất hóa học: Benzen hợp chất vòng bền vững, dễ tham gia phản ứng khó tham gia phản ứng cộng phản ứng oxy hóa Đặc tính gọi tính thơm • Tác dụng với oxi: Benzen cháy không khí tạo thành CO2 nước, than muội 2C6H6 + 15O2 • 12CO2 + 6H2O Phản ứng Brom: Benzen có tác dụng làm màu Br, sản phẩm tạo thành C6H5Br C6H6 + Br2 C6H5Br + HBr Lưu ý: C6H5Br tác dụng với Br2 nguyên chất ( xt Fe, t0) không tác dụng với Br dung dịch Đồ án Thiết bị CHI • GVHD: MAI THỊ PHƯƠNG Phản ứng cộng: Do cấu tạo đặc biệt nên benzene vừa có phản ứng vừa có phản ứng cộng C6H6 + 3H2 C6H12 C6H6 + Cl2 C6H6Cl6 2.1.3 phương pháp điều chế: • Điều chế Benzen từ khí metan: 2CH4 3C2H2 1500oC, làm lạnh nhanh C2H2 + 3H2 C6H6 ( phản ứng Trime hóa) 2.1.4 Ứng dụng: Dùng để điều chế nitro benzene, aniline, tổng hợp phẩm nhuộm, dược phẩm…, clobenzen để tổng hợp DDT, hexacloaran( thuốc trừ sâu ), stiren( monomer để tổng hợp chất dẻo ), nhiều sản phẩm quan trọng khác Benzen dung làm dung môi Cả axeton benzene đóng vai trò quan trọng công nghiệp hóa 2.2 Toluen - Là hợp chất mạch vòng có tính thơm, công thức phân tử tương tự benzen có gắng thêm nhớm -CH3 Không phân cực, Toluen tan tốt benzen Toluen có tính chất dung môi tương tự benzen độc tố tính thấp nhiều nên ngày thường sử dụng thay Benzen làm dung môi phòng thí nghiệm công nghiệp Đồ án Thiết bị CHI GVHD: MAI THỊ PHƯƠNG 2.2.1 tính chất hóa học + phản ứng với brom khan cho bromtoluen axit HBr + phản ứng với khí clo tạo diclometan axit HCL + Phản ứng vớinitro hóa tạo nitrôtluen nước + Phản ứng cộng với H2 tạo metylxiclohexan Đồ án Thiết bị CHI GVHD: MAI THỊ PHƯƠNG + Phản ứng oxi hóa với nhóm metyl 2.2.2 tính chất vật lý - chất lõng không màu, cóthể chảy nước, độ nhớt thấp - có mùi thơmgiống benzen - dung môi hòa tan tốt chất béo, dầu,nhựa thông, lưu huỳnh, photpho iot - toluen tan nước độ hòa tan nước ở160oC 0.047/100ml 150oC 0.4g/100ml 2.2.2 ứng dụng        Sản xuất nhựa tổng hợp Dùng sơn xe hơi, xe máy, sơn đồ đạt nhà Dung môitoluen làm chất pha loãng Dùng làm chất tẩy rửa Sản xuất keo dán sản phẩm loại, dùng trongkeo dán cao su Dùng sản xuất thuốc nhuộm Điều chế thuốc nổ TNT  ... việc: - Chưng cất đơn giản -chưng cất trực tiếp  Đồ án Thiết bị CHI  GVHD: MAI THỊ PHƯƠNG -chưng cất Phân loại theo phương pháp cấp nhiệt đáy tháp: - Cấp nhiệt trực tiếp - Cấp nhiệt gián tiếp... phần cấu tử có độ bay lớn 1.4 thiết bị chưng cất Trong sản xuất , người ta thường dùng nhiều loại thiết bị khác để tiến hành chưng cất Tuy nhiên, yêu cầu chung thiết bị giống nghĩa diện tích tiếp.. .Đồ án Thiết bị CHI GVHD: MAI THỊ PHƯƠNG CHƯƠNG :GIỚI THIỆU CHUNG I LÝ THUYẾT VỀ CHƯNG LUYỆN 1.1 Phương pháp chưng luyện - Chưng luyện phương pháp nhằm để phân