Chưng cất ACETON - METANOL

PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM , DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ I-MỞ ĐẦU: Trong công nghệ hóa học , để phân riêng hổn 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 điều có những đặc thù riêng và có những ưu nhược điểm nhất định . Việc lựa chọn phương pháp và thiết bị cho phù hợp tùy thuộc vào hổn hợp ban đầu , yêu cầu sản phẩm và điều kiện kinh tế. Đối với hỗn hợp Axeton - Metanol là hoên hợp 2 cấu tử tan hoàn toàn vào nhau theo bất kỳ tỷ lệ nào (hỗn hơp đẳng phí) và có nhiệt độ sôi khác biệt nhau ở cùng điệu kiện áp suất . Do đó 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 trình 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 khó bay hơi và một phần cấu tử dễ bay hơi . Quá trình chưng cất cũng có nhiều phương pháp khác nhau như : chưng đơn giản : dùng để tách các cấu tử có độ bay hơi khác biệt nhau . Nó dùng để tách sơ bộ và làm sạch cấu tử khỏi tạp chất ; chưng chân không : dùng trong trường hợp cần hạ thấp nhiệt độ sôi của cấu tử do cấu tử dễ phá hủy nhiệt hay có nhiệt độ sôi quá cao ; chưng bằng hơi nước trực tiếp : dùng để tách các hổn hợp gồm các chất khó bay hơi và tạp chất khong bay hơi ; chưng luyện :là phương pháp phổ biến nhất để tách hoàn toàn hổn hợp các cấu tử dẽ bay hơi có tính chất hòa tan một phần hay hoàn toàn vào nhau theo bất kỳ tỉ lệ nào bằng các thiết bị khác nhau như : tháp đĩa , tháp đệm, tháp chóp .Đối với hổn hợp trên , ta nên dùng thiết bị chưng tháp đệm . Hiện nay tháp đệm được sử dụng rộng rãi bới có nhiều ưu điểm : hiệu suất cao vì bề mặt tiếp xúc lớn, giới hạn làm việc tương đối rộng, thiết bị đơn giản gọn nhẹ dễ tháo rời dễ sửa chữa ,trở lực không cao nhưng làm việc ổn định và chưng được sản phẩm đòi hỏi có độ tinh khiết cao . Tháp đệm có thể làm việc ở áp suất thường và áp suất chân không , làm việc liên tục hoặc gián đoạn . Cấu tạo , kích thước và loại đệm tùy thuộc vào chế độ làm việc ,yêu cầu độ tinh khiết sản phẩm . Tuy nhiên tháp đệm cũng có những mặt hạn chế sau : khó làm ướt đều đệm . Nếu tháp quá cao thì phân phối chất lỏng không đều . Để khắc phục nhược điểm trên , người ta chia đệm ra nhiều tầng và có đặt thêm đĩa phân phối chất lỏng đối với mỗi một tầng đệm nếu tháp

doc42 trang | Chia sẻ: thanhnguyen | Ngày: 18/12/2012 | Lượt xem: 4228 | Lượt tải: 24download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Chưng cất ACETON - METANOL, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
MỤC LỤC PHÁÖN I : TÄØNG QUAN VÃÖ SAÍN PHÁØM DÁY CHUYÃÖN CÄNG NGHÃÛ: - MÅÍ ÂÁÖU - T ÍNH CH ẤT HOÁ-LÝ C ỦA AXETON – METANOL 1. Mét sè tÝnh chÊt cña Metanol 2.Mét sè tÝnh chÊt cña Axeton III -TÄØNG QUAN VÃÖ DÁY CHUYÃÖN CÄNG NGHÃÛ PHÁÖN II : TÊNH TOAÏN THIÃÚT BË : A - CÁN BÀÒNG VÁÛT LIÃÛU VAÌ NHIÃÛT LÆÅÜNG: I - CÁN BÀÒNG VÁÛT LIÃÛU Th«ng sè ban ®Çu TÝnh c©n b»ng vËt liÖu Ph­¬ng tr×nh ®­êng nång ®é lµm viÖc cña ®o¹n ch­ng vµ ®o¹n luyÖn X¸c ®Þnh sè ®Üa cña th¸p ch­ng luyÖn II - CÁN BÀÒNG NHIÃÛT LÆÅÜNG C©n b»ng nhiÖt l­îng cña thiÕt bÞ ®un nãng C©n b»ng nhiÖt l­îng cho toµn th¸p C©n b»ng nhiÖt l­îng cho thiÕt bÞ ng­ng tô C©n b»ng nhiÖt l­îng cho thiÕt bÞ lµm l¹nh B - THÄNG SÄÚ CHÊNH CUÍA THAÏP: I - ÂÆÅÌNG KÊNH THAÏP §­êng kÝnh ®o¹n luyÖn §­êng kÝnh ®o¹n ch­ng II - CHIÃÖU CAO THAÏP ChiÒu cao ®o¹n luyÖn ChiÒu cao ®o¹n ch­ng III - TÊNH TRÅÍ LÆÛC Trë lùc ®o¹n luyÖn Trë lùc ®o¹n ch­ng C - TÊNH CÅ KHÊ THIÃÚT BË CHÊNH : I - BÃÖ DAÌY THÁN THAÏP II- TÊNH ÂAÏY VAÌ NÀÕP THIÃÚT BË III- BÃÖ DAÌY LÅÏP CAÏCH NHÃÛT IV -TÊNH ÂÆÅÌNG KÊNH ÄÚNG DÁÙN §­êng kÝnh èng dÉn s¶n phÈm ®Ønh §­êng kÝnh èng dÉn hçn hîp ®Çu §­êng kÝnh èng dÉn s¶n phÈm ®¸y §­êng kÝnh èng håi l­u V - KÊCH THÆÅÏC ÂÉA PHÁN PHÄÚI VAÌ LÆÅÏI ÂÅÎ ÂÃÛM VI - MÀÛT BÊCH BÝch ®Ó nèi thiÕt bÞ BÝch ®Ó nèi thiÕt bÞ víi èng VII – CöA NèI THIÕT BÞ VIII- CHÁN ÂÅÎ VAÌ TAI TREO THIÃÚT BË Khèi l­îng toµn th¸p Ch©n ®ì vµ tai treo D - TÊNH THIÃÚT BË PHUÛ I - TÊNH THIÃÚT BË ÂUN NOÏNG HÄØN HÅÜP ÂÁÖU II - TÊNH VAÌ CHOÜN BÅM PHÁÖN III: KÃÚT LUÁÛN PHÁÖN I: TÄØNG QUAN VÃÖ SAÍN PHÁØM , DÁY CHUYÃÖN CÄNG NGHÃÛ I-MÅÍ ÂÁÖU: Trong cäng nghãû hoïa hoüc , âãø phán riãng häøn håüp 2 hay nhiãöu cáúu tæí hoìa tan mäüt pháön hay hoaìn toaìn vaìo nhau , ta coï thãø sæí duûng nhiãöu phæång phaïp khaïc nhau nhæ : háúp thuû , háúp phuû , trêch ly, chæng cáút ....Mäùi phæång phaïp âiãöu coï nhæîng âàûc thuì riãng vaì coï nhæîng æu nhæåüc âiãøm nháút âënh . Viãûc læûa choün phæång phaïp vaì thiãút bë cho phuì håüp tuìy thuäüc vaìo häøn håüp ban âáöu , yãu cáöu saín pháøm vaì âiãöu kiãûn kinh tãú. Âäúi våïi hỗn håüp Axeton - Metanol laì hoãn håüp 2 cáúu tæí tan hoaìn toaìn vaìo nhau theo báút kyì tyí lãû naìo (hỗn hơp đẳng phí) vaì coï nhiãût âäü säi khaïc biãût nhau åí cuìng âiãûu kiãûn aïp suáút . Do âoï phæång phaïp täúi æu âãø taïch hỗn håüp trãn laì chæng cáút . Phæång phaïp naìy dæûa vaìo âäü bay håi khaïc nhau giæîa caïc cáúu tæí bàòng caïch thæûc hiãûn quaï trçnh chuyãøn pha vaì trao âäøi nhiãût giæîa 2 pha loíng- khê . Saín pháøm âènh thu âæåüc gäöm cáúu tæí coï âäü bay håi låïn vaì mäüt pháön cáúu tæí coï âäü bay håi tháúp hån . Coìn saín pháøm âaïy thu âæåüc chuí yãúu laì cáúu khoï bay håi vaì mäüt pháön cáúu tæí dãù bay håi . Quaï trçnh chæng cáút cuîng coï nhiãöu phæång phaïp khaïc nhau nhæ : chæng âån giaín : duìng âãø taïch caïc cáúu tæí coï âäü bay håi khaïc biãût nhau . Noï duìng âãø taïch så bäü vaì laìm saûch cáúu tæí khoíi taûp cháút ; chæng chán khäng : duìng trong træåìng håüp cáön haû tháúp nhiãût âäü säi cuía cáúu tæí do cáúu tæí dãù phaï huíy nhiãût hay coï nhiãût âäü säi quaï cao ; chæng bàòng håi næåïc træûc tiãúp : duìng âãø taïch caïc häøn håüp gäöm caïc cháút khoï bay håi vaì taûp cháút khong bay håi ; chæng luyãûn :laì phæång phaïp phäø biãún nháút âãø taïch hoaìn toaìn häøn håüp caïc cáúu tæí deî bay håi coï tênh cháút hoìa tan mäüt pháön hay hoaìn toaìn vaìo nhau theo báút kyì tè lãû naìo bàòng caïc thiãút bë khaïc nhau nhæ : thaïp âéa , thaïp âãûm, thaïp choïp ...Âäúi våïi häøn håüp trãn , ta nãn duìng thiãút bë chæng thaïp âãûm . Hiãûn nay thaïp âãûm âæåüc sæí duûng räüng raîi båïi coï nhiãöu æu âiãøm : hiãûu suáút cao vç bãö màût tiãúp xuïc låïn, giåïi haûn laìm viãûc tæång âäúi räüng, thiãút bë âån giaín goün nheû dãù thaïo råìi dãù sæía chæîa ,tråí læûc khäng cao nhæng laìm viãûc äøn âënh vaì chæng âæåüc saín pháøm âoìi hoíi coï âäü tinh khiãút cao . Thaïp âãûm coï thãø laìm viãûc åí aïp suáút thæåìng vaì aïp suáút chán khäng , laìm viãûc liãn tuûc hoàûc giaïn âoaûn . Cáúu taûo , kêch thæåïc vaì loaûi âãûm tuìy thuäüc vaìo chãú âäü laìm viãûc ,yãu cáöu âäü tinh khiãút saín pháøm . Tuy nhiãn thaïp âãûm cuîng coï nhæîng màût haûn chãú sau : khoï laìm æåït âãöu âãûm . Nãúu thaïp quaï cao thç phán phäúi cháút loíng khäng âãöu . Âãø khàõc phuûc nhæåüc âiãøm trãn , ngæåìi ta chia âãûm ra nhiãöu táöng vaì coï âàût thãm âéa phán phäúi cháút loíng âäúi våïi mäùi mäüt táöng âãûm nãúu thaïp quaï cao . II-TÊNH CHÁÚT HOÏA LYÏ CUÍA AXETON - METANOL 1-METANOL: Metanol hay co tªn gäi kh¸c la r­îu metylic C«ng thức cấu tạo : CH3OH Khối lượng ph©n tử : M = 32 Nhiệt độ s«i : Ts = 64,7 oC Nhiệt độ nãng chảy : Tnc = -97,8oC Là một chất lỏng kh«ng màu ,linh động,cã mïi đặc trưng .Dễ hót Èm.Tạo hỗn hợp đ¼ng phÝ với Axeton .Tan v« hạn trong nước. Hoà tan được nhiều hợp chất hữu cơ và 1 số hợp chất v« cơ. Là một chất rất độc,chỉ một lượng nhỏ metanol x©m nhập vào cơ thể cũng cã thể g©y mï loµ, lượng lớn hơn cã thÓ g©y tö vong. Ưng dụng :chủ yếu để sản xuất andehitfomic nguyªn liệu cho c«ng nghiÖp chÊt dÎo. §iÒu chÕ : Cã 2 ph­¬ng ph¸p chÝnh lµ :hydrat ho¸ c¸c anken ,lªn men va thuû ph©n c¸c hydrat cacbon. Trong phßng thi nghiÖm r­îu ®­îc tæng hîp b»ng ph­¬ng ph¸p Grinha. 2- AXETON: Axeton laì cháút loíng khäng maìu, nheû hån næåïc ,coï tyí troüng d20 = 0,792 , tan nhiãöu trong næåïc do phán tæí phán cæûc, coï nhiãût âäü säi ts =56,1 oC, âäng âàûc åí nhiãût âäü -95,5 oC. Axeton coï cäng thæïc phán tæí CH3COCH3 , M=58. Phæång phaïp quan troüng âãø âiãöu chãú Axeton laì: oxy hoïa ræåüu iso propanol CH3CH(OH)CH3 CH3COCH3 + H2O Vãö màût hoïa hoüc : coï cáúu taûo tæång tæû anâãhêt , axeton tham gia phaín æïng cäüng H2 vaì natrihyâro sun fit (NaHSO3) nhæng khäng tham gia traïng gæång våïi AgNO3 vaì Cu(OH)2 ,tuy nhiãn coï thãø bë oxy hoïa vaì càõt saït nhoïm CO âãø taûo thaình 2 axêt khi noï phaín æïng voïi cháút oxay hoïa maûnh . Æïng duûng : Axeton hoìa tan täút trong axetat, nitro xenlulo, nhæûa fenol focmanâehit, cháút beïo , dung mäi pha sån , mæûc äúng âäöng . Noï laì nguyãn liãûu âãø täøng håüp thuíy tinh hæîu cå , tæì Axeton coï thãø âiãöu chãú xãten sunphuanat (thuäúc nguî) vaì caïc halophom . Nhçn chung Axeton vaì axit axetc coï nhiãöu æïng duûng trong cäng nghiãûp cuîng nhæ trong âåìi säúng hàòng ngaìy nãn cáön thiãút phaíi taïch riãng âæåüc chuïng . III- TÄØNG QUAN VÃÖ DÁY CHUYÃÖN CÄNG NGHÃÛ: Dung dëch âáöu âæåüc båm tæì thuìng chæïa 8 lãn thuìng cao vë 5 nhåì båm thuíy læûc räöi chaíy vaìo thiãút bë âun noïng 6. ÅÍ âáy dung dëch âæåüc âun âãún nhiãût âäü säi bàòng håi næåïc baîo hoìa . Thiãút bë âun säi 6 laì thiãút bë trao âäøi nhiãût kiãøu äúng chuìm, dung dëch sau khi âun säi seî âi vaìo thaïp chæng luyãûn åí âéa tiãúp liãûu . Trong thaïp chæng luyãûn , håi âi tæì dæåïi lãn vaì gàûp cháút loíng âi tæì trãn xuäúng. Vç nhiãût âäü caìng lãn cao caìng tháúp nãn khi håi âi tæì dæåïi lãn trãn qua caïc âéa seî laìm cáúu tæí coï nhiãût âäü säi cao seî bë ngæng tuû laûi vaì cuäúi cuìng trãn âènh thaïp thu âæåüc häøn håüp háöu hãút cáúu tæí dãù bay håi (cáúu tæí nheû ) . Håi ra khoíi thaïp seî qua thiãút bë ngæng tuû hoaìn toaìn 4, læåüng loíng ngæng tuû mäüt pháön seî âæåüc häöi læu vãö thaïp , pháön coìn laûi seî vaìo thiãút bë laìm laûnh 3 âãù giaím nhiãût âäü räöi chuyãøn xuäúng thuìng chæaï saín pháøm âènh 1. Cháút loíng âi tæì trãn xuäúng gàûp håi tæì dæåïi lãn coï nhiãût âäü cao nãn mäüt pháön cáúu tæí nheû seî bay håi . Do âoï caìng xuäúng tháúp näöng âäü cáúu tæí khoï bay håi caìng cao, cuäúi cuìng saín pháøm âaïy thu âæåüc háöu hãút laì cáuï tæí nàûng . Häøn håüp naìy thu âæåüc åí âaïy thaïp sau âoï cho vaìo thuìng chæïa sản pháøm 9. Nhæ váûy thaïp âaî thæûc hiãûn mäüt quaï trçnh chæng taïch liãn tuûc häøn håüp 2 cáúu tæí Axeton -Metanol thaình 2 saín pháøm riãng biãût . Axeton coï nhiãût âäü säi tháúp hån nãn thu häöi åí âènh coìn Metanol thu hoìi åí âaïy . SÅ ÂÄÖ DÁY CHUYÃÖN CÄNG NGHÃÛ (BẢN VẼ KHỔ A3) PHÁÖN II TÊNH TOAÏN THIÃÚT BË A-CÁN BÀÒNG VÁÛT LIÃÛU VAÌ NHIÃÛT LÆÅÜNG: I- CÁN BÀÒNG VÁÛT LIÃÛU: 1-THÄNG SÄÚ BAN ÂÁÖU: GOÜI: F:læu læåüng häøn håüp âáöu kg/h- kmol/h P: læu læåüng saín pháøm âènh kg/h- kmol/h W: læu læåüng saín pháøm âaïy kg/h- kmol/h aF : näöng âäü caáu töû dÔ bay h¬i hçn håüp âáöu % khäúi læåüng aP : näöng âä cÊu tö dÔ bay h¬i saín pháøm âènh % khäúi læåüng aW: näöng âäü cÊu tö dÔ bay h¬i saín pháøm âaïy % khối læåüng xF :näöng âäü cÊu tö dÔ bay h¬i häøn håüp âáöu % mol xP :näöng âäü cÊu tö dÔ bay h¬i trong s¶n phÈm ®Ønh % mol xW :näöng âäü cÊu tö dÔ bay h¬i trong s¶n phÈm ®¸y % mol kyï hiãûu: Axeton :A, MA = 58 Methanol:B,MB= 32 Sè liÖu ban ®Çu: GF= 15000 kg/h aF = 32% khèi l­îng aP = 77% khèi l­îng aW = 2% khèi l­äng 2-TÊNH CÁN BÀÒNG VÁÛT LIÃÛU: Phæång trçnh cán bàòng váût viãút cho toaìn thaïp: F = P + W (1) Hay GF = GP + GW Phæång trçnh cán bàòng váût liãûu viãút cho cáúu tæí nheû: FaF = P a P + WaW (2) GFaF = GPaP + GWaW Tæì (1) vaì (2) suy ra: Hay   Tæì (1) suy ra: GW = GF - GP = 15000 - 6000 = 9000 (kg/h) Tênh näöng âäü pháön mol dæûa vaìo näöng âäü pháön khäúi læåüng:  Thaình pháön mol trong häøn håüp âáöu: (pháön mol) Thaình pháön mol trong saín pháøm âènh: (pháön mol) Thaình pháön mol trong saín pháøm âaïy: (pháön mol) Tênh khäúi læåüng mol trung bçnh: Trong häøn håüp âáöu: MF = xF MA + (1- xF )MB = 0,206*58 +(1-0,206)*32 = 37,356 kg/kmol Trong saín pháøm âènh: MP = xP MA + (1- xP )MB = 0,648*58 + (1-0,648)*32 = 48,848 kg/kmol Trong saín pháøm âaïy: MW = xW MA + (1- xW )MB = 0,011*58 + (1-0,011)*32 = 32,286 kg/kmol Læu læåüng tênh theo kmol/h: F = 15000/37,356 = 401,54 kmol/h P = 6000/48,848 = 122,83 kmol/h W =  9000/32,286 = 278,758 kmol/h Nhæ váûy ta coï baíng täøng kãút thaình pháön saín pháøm nhæ sau: Pháön khäúi læåüng Pháön mol Læu læåüng kg/h Læu læåüng kmol/h Häøn håüp âáöu: 0,32 0,206 15000 401,54 Saín pháøm âaïy: 0,77 0,648 6000 122,83 Saín pháøm âaïy: 0,02 0,011 9000 278,758 3- PH¦¥NG TR×NH §¦êng NåNG §é LµM VIÖC CñA §O¹N LUYÖN Vµ §O¹N CH¦NG a/ Đoạn luyện : Để đơn giản tính toán ta thừa nhận những giả thiết sau: - Số mol của pha hơi đi từ dưới lên bằng nhau trong tất cả mọi tiết diện của tháp. - Hỗn hợp đầu đi vào tháp ở nhiệt đọ sôi - Chất lỏng ngưng trong thiết bị ngưng tụ có thành phần bằng thành phần hơi đi ra khỏi đỉnh tháp - Đun sôi ở đáy tháp bằng hơi đốt gián tiếp. - Số mol chất lỏng không thay đổi theo chiều cao trong đoạn chưng và đoạn luyện . Ta có phương trình cân bằng vật liệu đối với đọan luyện : Gy = Gx + P Với: Gy : lưu lượng pha hơi đi từ dưới lên ( kmol/h) Gy : lưu lượng lỏng hồi lưu từ trên xuống ( kmol /h) P : lưu liượng sản phẩm đỉnh Phæång trçnh cán bàòng váût liãûu viãút cho cáúu tæí dãù bay håi : Gy yn+1 = Gx xn + P xP Suy ra   våïi Rx = chè säú häöi læu  chè säú håi Do âoï phæång trçnh âæåìng näöng âäü laìm viãûc coï daûng: yn+1 = Axn + B Våïi  b/Âoaûn chæng: Phæång trçnh cán bàòng váût liãûu âoaûn chæng: G,x = Gy + W våïi G,x = Gx + P læåüng loíng trong âoaûn chæng tæì trãn xuäúng W : læu læåüng saín pháøm âaïy (kmol/h) F : læu læåüng häøn håüp âáöu (kmol/h) Phæång trçnh cán bàòng váût viãút cho cáúu tæí Axeton :  Suy ra  våïi L = F/P Coï daûng :  Với  Hai âæåìng laìm viãûc naìy càõt nhau taûi âiãøm coï hoaình âäü x = xF 4- XAÏC ÂËNH SÄÚ BÁÛC THAY ÂÄØI NÄÖNG ÂÄÜ : a-Thành phần của hỗn hợp 2 cấu tử Axeton-Metanol x  0,0  0,091  0,190  0,288  0,401  0,501  0,579  0,687  0,756  0,840  0,895  0,945  1,00   y  0,0  0,177  0,312  0,412  0,505  0,578  0,631  0,707  0,760  0,829  0,880  0,946  1,00   t  64,65  61,78  59,60  58,14  56,96  56,22  55,78  55,41  55,29  55,37  55,54  55,92  56,21   Baíng thaình pháön cán bàòng loíng håi vaì nhiãût âäü säi cuía häøn håüp 2 cáøu tæí åí aïp suáút 760 mmHg (theo Perry’s Chemical Handbook) Tæì baíng säú liãûu trãn ta veî âæåìng cán bàòng trãn âäö thë x-y vaì veî âäö thë t- x,y (hçnh 1- trang 10) Goüi yF ,yP , yW laì näöng âäü pháön mol cuía pha håi cán bàòng våïi pha loíng trong häøn håüp âáöu , saín pháøm âènh, saín pháøm âaïy tF , tP , tW : nhiãût âäü säi cuía häøn håüp âáöu , saín pháøm âènh, saín pháøm âaïy dæûa vaìo âäö thë ta coï kãút quaí sau: Saín pháøm  x (%mol)  y(%mol)  t säi   F  20,6  32,83  59,36   P  64,8  67,95  55,54   W  1,1  2,139  64,303   b-Xác định chỉ số hồi lưu :  Våïi xP näöng âäü pháön mol cuía Axeton åí saín pháøm âènh . xF näöng âäü pháön mol cuía Axeton åí häøn håüp âáöu y*F näöng âäü pháön mol trong pha håi nàòm cán bàòng pha loíng åí häøn håüp âáöu  : c-Xác định chỉ số hồi lưu thích hợp : RX = b RXmin våïi b laì hãû säú b = 1,2 2,5 Xaïc âënh RX thêch håüp theo säú báûc thay âäøi näöng âäü âæåüc tiãún haình nhæ sau : cho nhiãöu giaï trë RX låïn hån giaï trë RXmin . Våïi mäùi giaï trë trãn , ta xaïc âënh âæåüc tung âäü cuía âæåìng laìm viãûc våïi truûc tung B,våïi:  Ta veî âæåìng laìm viãûc cuía âoaûn luyãûn vaì âoaûn chæng theo cac điểm đặc biệt sau: +Đường làm việc đoạn luyện: Theo giả thiết thì thành phần cấu tử dễ bay hơi trong chất lỏng ngưng tụ đi vào tháp bằng thành phần cấu tử dễ bay hơi từ đỉnh tháp đi ra.Do đó đĩa trên cùng thì y=x và phương trình đường làm việc đĩa trên cùng là : Y=Ax+B Thay giá trị A và B giải ra ta có y=xp Điều đó chứng tỏ rằng điếm M(x,y) trên cùng của đưòng làm việc đoạn luyện có toạ độ y=x=xp Và điểm thứ hai có toạ độ B(0, ) đã xác định ở trên. +Đường làm việc đoạn chưng: Ta có thể coi nồng độ ở đĩa cuối cùng của đoạn chưng bằng nồng độ đáy xw Tương tự thay A và B vào phương trình x=Ay+B của đoạn chưng ta tìm ra điểm cuối cùng của đưòng nồng độ làm việc của đoạn luyện tại điểm có hoành độ xf, tung độ phụ thuộc chỉ số hồi lưu Rx. Cách xác định số đĩa lý thuyết theo phưong pháp số bậc thay đổi nồng độ bằng đồ thị x-y như sau: Trên đồ thị x-y vẽ đường cân bằng theo số liệu đã cho. -Vẽ đường x-y -Vẽ đường làm việc theo các điểm trên . -Từ M vẽ đường thẳng song song với trục tung nó cắt đường làm việc tại một điểm,cứ tiếp tục như vậy cho đến điểm N. - Đếm số bậc thay đổi nồng độ Nlt trên đồ thị.Với mỗi bậc thay đổi nồng độ ứng với một ngăn thiết bị gọi là số ngăn lý thuyết do điều kiện chuyển khối chưa được tốt. Dæûa vaìo âäö thë ta coï kãút qủa sau: b  1,2  1,4  1,6  1,8  2,0  2,2  2,4   RX  3,13  3,65  4,18  4,70  5,22  5,74  6,26   NL  12  12  11  10  11  10  10   NL(RX+1)  49,584  55,848  56,936  56,98  68,42  67,42  72,64   Theo baíng kãút quaí trãn ta vẽ đồ thị Rx-N(Rx+1) Ta choün chè säú häöi læu thêch håüp : RX = 4,7 Khi đó NL =10 Säú ngàn lyï thuyãút âoaûn luyãûn laì : 6 Säú ngàn lyï thuyãút âoaûn chæng laì: 4 ÂÄÖ THË XAÏC ÂËNH SÄÚ BÁÛC THAY ÂÄØI NÄÖNG ÂÄÜ :  d-Xác định số ngăn thực tế : NTT =  våïi   : laì haìm phuû thuäüc vaìo âäü bay håi tæång âäúi  vaì âäü nhåït  cuía häøn håüp .  : âæåüc xaïc âënh theo cäng thæïc IX .61 trang 171 säø tay QT & TBHC táûp II:  våïi y,x : näöng âäü pháön mol cuía Axeton trong pha håi vaì pha loíng. Nhæ váûy xaïc âënh âäü bay håi trong caïc häøn håüp nhæ sau : Trong häøn håüp âáöu :  ; våïi xF =0,206; yF = 0,3283 Trong saín pháøm âènh :  , våïi xW = 0.952 ; yP = 0.997 Trong saín pháøm âaïy :  , våïi xW = 0,011; yW = 0,02139 Xaïc âënh âäü nhåït cuía häøn håüp theo nhiãût âäü : Træåïc hãút ta xaïc âënh âäü nhåït cuía Axeton vaì Metanol theo nhiãût âäü dæûa vaìo baíng I .101 trang 91 säø tay QT & TBCNHH táûp I Nhiãût âäü oC Âäü nhåït C3H6O Âäü nhåït CH3COOH tF =59,36 A= 0,232 B = 0,352 tP =55,54 A = 0,245 B= 0,368 tW =64,303 A= 0,221 B= 0,331 Âäü nhåït cuía häøn håüp âæåüc xaïc âënh theo cäng thæïc I.12 trang 84 säø tay QT & QBCNHH táûp I lg=xAlgA + xB lgB Do âoï ta coï : = 0,206lg0,232 + (1-0,206)lg0,352 = -0,490  = 0,612     Nhæ váûy ta coï kãút quaí sau :     xaïc âënh bàòng âäö thë trang 171 säø tay quaï trçnh thiãút bë vaì cäng nghãû hoïa cháút táûp II . Suy ra hiãûu suáút laìm viãûc cuía thaïp:  säú ngàn thæûc tãú âoaûn luyện : Nl=6/0,49 =12 ngàn Säú ngàn âoaûn chæng : Nc =4/0,49= 8 ngàn säú ngàn thæûc tãú thaïp : N = 1 2 + 8 = 20 ngàn III-CÁN BÀÒNG NHIÃÛT LÆÅÜNG : Muûc âêch cuía viãûc tênh toaïn cán bàòng nhiãût læåüng laì âãø xaïc âënh læåüng håi âäút cáön thiãút khi âun noïng häøn håüp âáöu , âun bäúc håi åí âaïy thaïp cuîng nhæ xaïc âënh læåüng næåïc laìm laûnh cáön thiãút cho quaï trçnh ngæng tuû laìm laûnh . Choün næåïc laìm cháút taíi nhiãût vç noï laì nguäön nguyãn liãûu reî tiãön ,phäø biãún trong thiãn nhiãn vaì coï khaí nàng âaïp æïng yãu cáöu cäng nghãû. QD1 :læåüng nhiãût do håi næåïc cung cáúp âãø âun noïng häøn håüp âáöu J/h Qf : læåüng nhiãût häøn håüp âáöu mang vaìo J/h :læåüng nhiãût do håi mang ra khoíi thiãút bë âun noïng häøn håüp âáöu J/h Qm1 :læåüng nhiãût máút maït trong quaï trçnh âun säi J/h Qy ;læåüng nhiãût håi mang ra khoíi thaïp J/h QRx læåüng nhiãût do læåüng loíng häöi læu mang vaìo J/h Qp : nhiãût læåüng do saín pháøm âènh mang ra J/h QD2 :nhiãût læåüng cáön âun noïng saín pháøm âaïy J/h QW : nhiãût læåüng do saín pháøm âaïy mang ra J/h Qm2 : nhiãût læåüng máút maït trong thaïp chæng luyãûn J/h Qng1, Qng2 :nhiãût do næåïc ngæng mang ra J/h 1-CÁN BÀÒNG NHIÃÛT LÆÅÜNG CUÍA THIÃÚT BË ÂUN NOÏNG: Phæång trçnh cán bàòng nhiãût læåüng cho quaï trçnh âun noïng: QD1 + Qf = Qf, + Qm + Qng1 QD1 =D1 = D1(r1 + C1) våïi : D1 :læåüng håi âäút mang vaìo Kg/h  : haìm nhiãût cuía håi næåïc J/kg r1 : áøn nhiãût hoïa håi cuía håi næåïc  : nhiãût âäü næåïc ngæng oC C1 : nhiãût dung riãng cuía næåïc ngæng J/kg âäü Ta coï : Qng1 = D1C1 Qm = 5%(QD1 - Qng1 ) = 5% D1r1 Qf = F tfCf Qf, =F tf,Cf, tf, :nhiãût âäü üsäi cuía häøn håüp âáöu åí aïp suáút khê quyãøn oC tf: nhiãût âäü häøn håüp âáöu oC , choün tf =25oC Suy ra:  kg/h Tênh nhiãût dung riãng cuía häøn håüp âáöu : Cf25 = CA 25 aF + CB25 (1-aF) CA25,CB25 tra trong baíng I-153trang 171 STQT&TBCNHC táûp I : CA25 = 2195 J/kgâäü CB25 =2595 J/kgâäü Cf25 = 2195*0,32 +2595*(1-0,32) =2467 J/kgâäü Qf =F Cftf = F*25*2088,21 =F*52205,15 J/kgâäü Tæång tæû ta coï nhiãût dung riãng cuía häøn håüp âáöu åí nhiãût âäü säi tf, = 59,36 oC Cf,59,36 = CA59,36 aF + CB59,36(1-aF) CA59,36 = 2302,92 J/kgdäü CB59,36 = 2757,12 J/kgâäü Cf,59,36 = 2302,92* 0,32 + 2757,12*(1-0,32) = 2611,7 J/kgâäü Ta choün håi næåïc baîo hoìa âun säi åí aïp suáút p = 1 atm ,to = 99,1oC ,suy ra r1 = 2264* 103 J/kg (baíng I-125 trang 314 säø tay QTTB&CNHC táûp I) váûy  2-CÁN BÀÒNG NHIÃÛT LÆÅÜNG CHO TOAÌN THAÏP:  a/Nhiãût læåüng do häøn håüp âáöu mang vaìo thaïp:  b/Nhiãût læåüng do håi næåïc mang vaìo âaïy thaïp:  D2 :læåüng håi næåïc mang vaìo thaïp Kg/h  : haìm nhiãût cuía håi næåïc baîo hoìa J/Kg : nhiãût âäü vaì nhiãût dung riãng cuía næåïc ngæng . c/ Nhiãût læåüng loíng häöi læu mang vaìo : QRx = GxCxtx = GRxCxtx (våïi ) tx = tP = 55,54 oC C55,54x :nhiãût dung riãng cuía häøn håüp sau khi ngæng tuû taûi saín pháøm âènh (J/Kg âäü) C55,54x âæåüc tênh theo cäng thæïc sau C55,54x = CA aP + CB (1- aP) CA,CB :tra baíng I-153,trang 171 , 172 säø tay QT&TBCNHH táûp I åí nhiãût âäü 55,54oC CA = 2290,505 J/Kgâäü CB = 2739,93 J/Kgâäü Do âoï C55,54x = 2290,505*0,77 + 2739,93*(1-0,77) = 2393,86 J/Kgâäü Suy ra QRx = 6000*4,7*2393,86*55,54 = 3749330,56 J/h d/ Nhiãût læåüng do håi mang ra :   : nhiãût læåüng riãng cuía häøn håüp håi åí âènh thaïp :   : haìm nhiãût cuía Axeton åí 55,54oC  : haìm nhiãût cuía Metanol åí 55,54oC CP :nhiãût dung riãng cuía häøn håüp ra khoíi thaïp åí nhiãût âäü 55,54oC CP = CRx = 2393,86 J/Kgâäü rP : áøn nhiãût hoïa håi cuía häøn håüp åí nhiãût däü 55,54oC rP = rAaP + rB(1- aP) rA,rB :tra baíng I-213 trang 254 säø tay QT&TBCNHH táûp I bàòng phæång phaïp näüi suy : rA = 552,93 *103 J/Kg rB = 1116,2 *103 J/Kg  Suy ra  = rP + CPtP =659,38*103 + 2393,86*55,54 = 792335 J/Kg Váûy Qy = G (Rx + 1)  = 6000*(4,7+1)*792335 =24578,23*106 J/h e/ Nhiãût læåüng do saín pháøm âaïy mang ra: QW = GCWtW J/h CW : âæåüc xaïc âënh theo cäng thæïc :  CA,CB : tra baíng I - 153 trang 171 säø tay QT&TBCNHH táûp I bàòng phæång phaïp näüi suy åí nhiãût âäü 64,303oC : CA = 2318,985 J/kgâäü CB = 2781,515 J/kgâäü Suy ra CW = 2318,985*0,02 + 2781,515*(1-0,02) = 2772,26 J/kgâäü Váûy QW =9000*2772,26*64,303 = 1604381713 J/h f/ Nhiãût læåüng do næåïc ngæng maíng ra :  J/h g/ Nhiãût læåüng do täøn tháút ra mäi træåìng xung quanh : Qm2 = 0,95D2r2 J/h Váûy  3- CÁN BÀÒNG NHIÃÛT LÆÅÜNG CHO THIÃÚT BË NGÆNG TUÛ : Sæí duûng thiãút bë ngæng tuû hoaìn toaìn : Phæång trçnh cán báöng nhiãût læåüng : P ( Rx + 1 ) r = Gn1Cn(t2 - t1 ) cäng thæïc 13-62 trang 111 säø tay QT&TBCNHH táûp II : Choün nhiãt âäü vaìo cuía næåïc laìm laûnh t1 =25oC vaì nhiãût âäü ra t2 = 40oC Do âoï nhiãût âäü trung bçnh :  Giaí thiãút ràòng nhiãût læåüng do håi ngæng tuû åí thiãút bë åí nhiãût âäü tP = 55,54oC seî truyãön hoaìn toaìn cho næåïc âãù tàng nhiãût âäü tæì 25 âãún 40oC Do âoï r = rP = 659,38 *103 J/kg P= 6000 Kg/h ; Rx = 4,7 Cn : nhiãût dung riãng cuía næåïc tra baíng I-147 trang 165 säø tay QT&TBCNHHH táûp I åí nhiãût âäü 32,5oC Cn = 0,99861 Kcal/kg âäü = 4180 J/kgâäü Váûy læåüng næåïc laìm laûnh :  4-CÁN BÀÒNG NHIÃÛT LÆÅÜNG CHO THIÃÚT BË LAÌM LAÛNH:  CP : nhiãût dung riãng saín pháøm âènh , theo trãn ta coï : CP = 2393,86 J/kgâäü , t1 =25oC , t2 = 40oC ,Cn =4180J/kgâäü Suy ra:  Váûy täøng læåüng næåïc laìm laûnh duìng trong quaï trçnh trao âäøi nhiãût : Gn = Gn1 + Gn2 = 359,66 + 4695 = 5054,66 Kg/h B-THÄNG SÄÚ CHÊNH CUÍA THAÏP I-ÂÆÅÌNG KÊNH THAÏP : Âæåìng kênh thaïp âæåüc tênh theo cäng thæïc:  (m) cäng thæïc (IX-89) Vtb : læåüng håi trung bçnh âi trong thaïp (m3/h) Wtb : váûn täúc håi trung bçnh âi trong thaïp (m/s) 1-ÂÆÅÌNG KÊNH DOAÛN LUYÃÛN : a/ Læu læåüng håi trung bçnh trong âoaûn luyãûn : Âæåüc tênh theo cäng thæïc sau :  (IX - 91) säø tay QT&TBCNHH táûp II gâ : læåüng håi ra khoíi thaïp åí âéa trãn cuìng (kg/h) g1 : læåüng håi âi vaìo âéa dæåïi cuìng cuía âoaûn luyãûn kg/h AÏp duûng phæång trçnh cán bàòng váût liãûu , nhiãût læåüng cho âéa thæï nháút cuía âoaûn luyãûn: g1 = G1 + GP (IX -93) g1y1 = G1x1 + GPxP (IX -94) g1r1 = gârâ (IX -95) Våïi : y1 : haìm læåüng håi cuía âéa thæï nháút âoaûn luyãûn x1 : haìm læåüng loíng åí âéa thæï nháút âoaûn luyãûn Ta coï : GP = 6000 kg/h GF = 15000 kg/h x1 = xF = 0.206 (pháön mol) = 0.32 (pháön khäúi læåüng ) gâ = GX + GP = GP(RX + 1) = 6000(4,7+1) = 34200(kg/h ) r1 : ÁØn hiãût hoïa håicuía häøn håüp âi vaìo âéa thæï nháút cuía âoaûn luyãûn râ : ÁØn nhiãût hoïa håi cuía häøn håüp âi ra khoíi âènh thaïp r1 = ra ya + rb (1- ya ) râ = ra yâ + rb (1 - yâ ) ( cäng thæïc trang säú 182 säø tay QT&TBCNHH táûp II) ra ,rb : ÁØn nhiãût hoïa håi cuía cáúu tæí Axeton vaì Metanol nguyãn cháút ÅÍ nhiãût âäü tF = 59,36oC,ta tra baíng I-212 trang 254 säø tay QT&TBCNHH táûp I ra = 124,13 kcal/kg = 519707 ( J/kg) rb = 265,24 kcal/kg = 1110506 ( J/kg) ya = yF = 0,328 (pháön mol) Do âoï tênh âæåüc : r1 =519707*y1 + 1110506*(1-y1) (J/kg) ÅÍ nhiãût âäü tP =55,54oC ta cuîng coï: ra = 552,93*103 (J/kg) rb = 1116,2*103 (J /kg ) yâ = yP = 0,6795 Suy ra râ = 552,93*103* 0,6795 + (1-0,6795)*1116,2*103 = 733458 (J/kg) Tæì phæång trçnh cán bàòng váût liãûu vaì nhiãût læåüng ta coï: g1= G1 + 6000 g1y1=0,206G1+6000*0,648 g1[519707y1+(1-y1)1110506]=733458*34200 Giải hệ 3 phương trình trên ta có: y1=0,307 g1=26247,83 (kg/h) G1=20247,83 (kg/h) r1= ray1 + ra(1-y1) = 519707*0,307+(1-0,307) * 1110506=929130,707(J/kg) Suy ra læu læåüng håi trung bçnh:  a/Tênh khäúi læåüng riãng trung bçnh âäúi våïi pha khê âoaûn luyãûn:  cäng thæïc IX -102 trang 183säø tay QT&TBCNHH táûp II. MA = 58 (kg/kmol) , MB = 32 (kg/kmol)  (pháön mol) T: nhiãt âäü laìm viãûc trung bçnh cuía âoaûn luyãûn :  Do âoï :   c/ Tçm váûn täúc håi trung bçnh trong âoaûn luyãûn: Chãú âäü chuyãøn âäüng cuía pha loíng tæì trãn xuäúng vaì cháút khê teì dæåïi lãn trong thaïp ânãûm âæåüc mä taí bàòng âäö thë sau OA: æïng våïi chãú âäü chaíy doìng AB: æïng våïi chãú âäü chaíy quaï âäü BC: æïng våïi chãú âäü chaíy xoïay CDì: æïng våïi chãú âäü suíi boüt C: âiãøm æïng våïi váûn täúc âaío pha D: æïng våïi váûn täúc sàûc Chãú âäü laìm viãûc cuía thaïp tæì âiãøm C vãö træåïc goüi laì chãú âäü maìng . Váûn täúc laìm viãûc cuía doìng khê nhoí hån váûn täúc âaío pha tæì 10---20% . Choün Wtb= 0,9 *W,S (m/s) W,S: âæåüc tênh theo cäng thæïc IX-115 trang 187 säøtay QT&TBCNHH táûp II  Våïi: A= -0,125 :Bãö màût riãng cuía âãûm (m2/m3) Vâ : Thãø têch tæû do cuía âãûm m3/m3 g :Gia täúc troüng træåìng m/s2 : khäúi læåüng riãng trung bçnh cuía pha loíng vaì pha håi (kg/m3)  : âäü nhåït cuía pha loíng åí nhiãût âäü trung bçnh vaì cuía næåïc åí 20oC Gx , Gy : læu læåüng loíng vaì håi trung bçnh kg/s Váún âãö cáön phaíi âæåüc giaíi quyãút laì viãûc choün sæí duûng loaûi âãûm thêch håüp . Vç yãu cáöu cuía quaï trçnh naìy ü phán taïch hỗn hợp với 77% khäúi læåüng saín pháøm âènh vaì 2% saín pháøm âaïy cho nên cáön phaíi choün âãûm coï kêch thæåïc tæång âäúi nhoí nhưng vấn đề trở lực l¹i nảy sinh khi kÝch thước đệm nhỏ.ÅÍ âáy choün âãûm Risiga,âäø läün xäün bàòng xæï coï kêch thæåïc 120*120*12 (mm) ,bãö màût riãng =36 (m2/m3), thãø têch tæû do Vâ = 0,82 (m3/m3), Säú âãûm trong 1m3 : 450 , khäúi læåüng riãng xốp  - Tênh khäúi læåüng trung bçnh pha loíng vaì pha håi : - Âäúi våïi pha håi :  âaî tênh åí trãn . -Âäúi våïi pha loíng: khäúi læåüng riãng trung bçnh pha loíng tênh theo cäng thæïc IX-104a trang 183 säø tay QT&TBCNHH táûp II.   :khäúi læåüng riãng trung bçnh cuía häøn håüp loíng trong luyãûn  : khäúi læåüng riãng cuía Axeton vaì Metanol åí nhiãût âäü trung bçnh (ì ttb= 57,45oC, âæåüc tra baíng I-2 trang 9 säø tay QT&TBCNHH táûp I:    (pháön khäúi læåüng )  -Xaïc âënh âäü nhåït  : :âäü nhåït cuía næåïc åí 20oC tra trong baíng I-102trang 94 säø tay QT&TBCNHH táûp I  Âäü nhåït cuía häøn håüp loíng trung bçnh trong âoaûn luyãûn , âæåüc tênh theo cäng thæïc sau:   (pháön mol)  : Âäü nhåït cuía Axeton vaì Metanol åí 57,45 âæåüc tra baíng I-101 trang 91 säø tay QT&TBCNHH táûp I bàòng phæång phaïp näüi suy:    - Tênh læu læåüng loíng , håi trung bçnh trong âoaûn luyãûn:   GF =15000(kg/h) =4,167 (kg/s)   Nhæ váûy :      Váûy :  2-ÂÆÅÌNG KÊNH ÂOAÛN CHÆNG: a/ Læu læåüng håi trung bçnh âoaûn chæng : âæåüc tênh gáön âuïng bàòng trung bçnh cäüng cuía læåüng håi ra khoíi âoaûn chæng vaì læåüng håi âi vaìo âoaûn chæng :  Vç læåüng håi ra khoíi âoaûn chæng bàòng læåüng håi âi vaìo âoaûn luyãûn do âoï:  Læåüng håi âi vaìo âoaûn chæng ,læåüng loíng, vaì haìm læåüng håi trong âoạn chæng âæåüc xaïc âënh bàòng phæång trçnh cán bàòng váût liãûu vaì nhiãût læåüng:  (IX-98)  (IX-99)  (IX-100) Vç haìm læåüng håi y,1= yW .  ; Våïi r1 âaî âæåüc xaïc âënh tæì pheïp tênh cán bàòng nhiãût læåüng :  r,1 :Âæåüc xaïc âënh theo cäng thæïc trang 182 säø tay QT&TBCNHH táûp II:   (pháön mol) ÅÍ nhiãût âäü TW = 64,3oC tra baíng I- 212 trang 254 säø tay QT&TBCNHH táûp I ta coï: ra = 122,8 (kcal/kg) = 514,208*103 J/kg rb = 262,52 (kcal/kg) = 1099,142*103 J/kg    (pháön mol) Váûy læåüng håi trung bçnh trong âoaûn chæng:  b/ Khäúi læåüng riãng âoaûn chæng: Giäúng nhæ trong âoaûn luyãûn , khäúi læåüng riãng âoaûn chæng âæåüc tênh theo cäng thæïc sau:  (IX-102) Ta coï :  T = ttb + 273 = 334,83 oC  : Haìm læåüng håi trung bçnh âoaûn chæng:  (pháön mol)  (kg/m3) Váy læu læåüng håi trung bçnh trong âoaûn chæng:  c/Tênh váûn täúc håi trung bçnh trong âoaûn chæng: Tæång tæû trong âoaûn luyãûn ta coï :Wtb = 0,9W,S  - Tênh khäúi læåüng riãng : Âäúi våïi pha khê : (kg/m3) Âäúi våïi pha loíng :  âæåüc tênh theo cäng thæïc sau :   (pháön khäúi læåüng)  Våïi  :khäúi læåüng riãng cuía Axeton vaì cuía Metanol åí nhiãût âäü trung bçnh cuía âoaûn chæng 61,83oC . Suy ra :  - Tênh âäü nhåït : Tæång tæû trong âoaûn luyãûn ta coï:    (pháön mol) : Âäü nhåït cuía Axeton vaì Metanol åí nhiãût âäü 61,83oC âæåüc tra trong baíng I-101 trang 91 säø tay QT&TBCNHH táûp I:   -Tênh læåüng loíng , håi trung bçnh GX,GY :   Do âoï ta tênh âæåüc W,S:      Nhæ váûy âæåìng kênh âoaûn chæng seî laì:  Ta choün âæåìng kênh âoaûn chæng 1,44 (m) Váûy choün âæåìng kênh chung cho thaïp laì 1,5 (m) II- CHIÃÖU CAO THAÏP CHÆNG LUYÃÛN: Chiãöu cao thaïp chæng luyãûn âæåüc tênh theo cäng thæïc IX-50 trang168 säø tay QT&TBCNHH táûpII H= Nlhtâ + (0.8-1) (m) (0.8-1) :khoaíng caïch cho pheïp åí âènh vaì âaïy thaïp . Nl :Säú âéa lyï thuyãút (säú báûc thay âäøi näöng âäü ). htâ : chiãöu cao tæång âæång cuía báûc thay âäøi näöng âäü .Noï âæåüc tênh theo cäng thæïc sau:  Hoàûc coï thãø tênh theo cäng thæïc (10-41) cå såí QT&TBCNHH táûp II:  1/ ÂÄÚI VÅÏI ÂOAÛN CHÆNG : Ta coï: Gy = 24315,605 (kg/h) =6,76 (kg/s) Gx = 25845,605 (kg/h) =7,179 (kg/s) Wtb = 3,1(m/s) ,   : âæåüc tênh theo cäng thæïc sau:   : âäü nhåït cuía cáúu tæí Axeton, Mêtanol ở 61,83 tra baíng I-101 trang 91   m: Hãû säú goïc cuía âæåìng cán bàòng âoaûn chæng:     Nhæ váûy chiãöu cao âoaûn chæng: H = 4*0,79 = 3,16 (m) Choün chiãöu cao âoaûn chæng laì 3,16(m) 2/ ÂÄÚI VÅÏI ÂOAÛN LUYÃÛN:    : giäúng nhæ âoaûn chæng âæåüc tênh theo cäng thæïc sau:   : âäü nhåït cuía cáúu tæí Axeton, Mêtanol ở 57,45oC      Do âoï :  Nhæ váûy chiãöu cao âoaûn luyãûn : H= 6*1,03 = 6,19 (m) Nhæ váûy chiãöu cao toaìn thaïp H = 3,16 + 6,19 + 1 = 10,35 (m) III- TÊNH TRÅÍ LÆÛC CUÍA THAÏP: Khi cháút loíng chuyãøn âäüng tæì trãn xuäúng vaì cháút khê chuyãøn âäüng tæì dæåïi lãn coï thãø xaíy ra 4 chãú âäü thuíy âäüng læûu : chãú âäü chaíy maìng ; chãú âäü chaíy quaï âäü ; chãú âäü chaíy xoaïy vaì chãú âäü chaíy nhuí tæång . Sæïc caín thuíy læûc cuía thaïp âãûm âäúi våïi hãû håi loíng åí âiãøm âaío pha coï thãø âæåüc xaïc âënh theo cäng thæïc IX -118 trang 189 säø tay QT&TBCNHH táûp II :   : täøn tháút aïp suáút khi âãûm æåït taûi âiãøm âaío pha  : täøn tháút aïp suáút khi âãûm khä . 1-ÂÄÚI VÅÏI ÂOAÛN LUYÃÛN : Thaïp âãûm laìm viãûc åí chãú âäü thêch håüp våïi täúc âäü pha khê âæåüc xaïc âënh theo cäng thæïc IX-116 trang168 :    Vç R,e = 1571,5 > 400 nãn  xaïc âënh theo cäng thæïc IX-121 trang 189 :  Våïi H = 6,19 m ta coï: N/m2. Âãø xaïc âënh , ta cáön xaïc âënh caïc hãû säú A , m ,n ,c dæûa vaìo baíng IX-118 trang 189: Ta coï :  Do âoï: A=8,4; m = 0,405 ; n = 0,225 ; c = 0,015 (N/m2) 2-ÂÄÚI VÅÏI ÂOAÛN CHÆNG: (m/s) H=3,16 (m) Gx= 7,197(kg/s) Gy = 6,76 (kg/s)      Vç R,e = 1232,79 > 400 nãn  xaïc âënh theo cäng thæïc IX-121 trang 189 :  (N/m2) Tæång tæû ta coï:  Do âoï: A=8,4; m = 0,405 ; n = 0,225 ; c = 0,015 (N/m2) Váûy tråí læûc toaìn thaïp:  (N/m2) Tråí læûc trãn 1 âån vë chiãöu daìi âãûm:  ( N/m2 C- TÊNH CÅ KHÊ THIÃÚT BË CHÊNH : I-BÃÖ DAÌY THÁN THAÏP: Thaïp chæng luyãûn laìm viãûc caïch li våïi nguäön âun noïng træûc tiãúp do âoï âæåüc xãúp vaìo thiãút bë loaûi II , nhoïm 2 . Æïng suáút cho pheïp cuía thaïp âæåüc tênh theo cäng thæïc trang 356 säø tay QT&TBCNHH táûp II:  cäng thæïc (XIII-1)  (N/m2) cäng thæïc (XIII-2) Våïi  = 1,0 hãû säú âiãöu chènh ( baíng XIII-2 trang 356 soí tay QT&TBCNHH táûp II) Choün váût liãûu theïp khäng gé (kyï hiãûu OX21H6M2T) âãø âaím baío âäü tinh khiãút saín pháøm vaì haûn chãú quaï trçnh àn moìn . Theo baíng XII-4 trang 313 ta coï :   (W/mâäü) Theo baíng XIII-3 : hãû säú an toaìn beìn cuía theïp khäng gé ( caïn , reìn , haìn ) nhæ sau: nk = 2,6 , nc = 1,5 Hãû säú bãön haìn cuía theïp khäng gé : haìn giaïp mäúi mäüt bãn coï táúm loït :  = 0,9 (baíng XIII-8 trang 362) Bãö daìy thán thaïp hçnh truû laìm viãûc chëu aïp suáút trong P âæåüc tênh theo cäng thæïc sau:  Trong âoï Dt= 1,5 âæåìng kênh trong cuía thaïp . : hãû säú bãön cuía thaình hçnh truû theo phæång doüc:  C : hãû säú bäø sung àn moìn , baìo moìn vaì dung sai bãö daìy . C âæåüc tênh theo cäng thæïc sau : C = C1 + C2 + C3 Váût liãûu bãön : C1 = 1 mm = 10-3 m C2 : âaûi læåüng bäø sung do hao moìn . Âäúi våïi thaïp chæng cáút C2 = 0. C3 : âaûi læåüng bäø sung do dung saicuía chiãöu daìy , C3 phuû thuäüc vaìo bãö daìy táúm váût liãûu , theo baíng XIII-9 choün C3 = 0,22 mm= 0,22*10-3 m . C = 1+ 0 + 0,22 = 1,22mm = 1,22*10-3 m. Theo baíng XII -4 trang 310 æïng våïi bãö daìy 1 -- 3mm ta coï:   -Tênh æïng suáút cho pheïp cuía theïp khäng gé OX21H6M2T :   Váûy  nháûn giaï trë nhoí hån  = 266,67*106 (N/m2) Xeït âaûi læåüng  våïi P = P1+ Pmt P1 : aïp suáút thuíy ténh trong pháön dæåïi cuía thiãút bë : P1 =  H = 10,35 (m) chiãöu cao thaïp . : khäúi læåüng riãng cuía cháút loíng trong thaïp :   Pmt : aïp suáút laìm viãûc cuía thaïp : Pmt = Pkk =101330(N/m2)  >50 do âoï coï thãø boí qua âaûi læåüng P åí máùu cuía cäng thæïc tênh bãö daìy . Vç váûy suy ra:  Ta choün S = 3*10-3 (m) = 3 (mm) Kiãøm tra æïng suáút cuía thaình theo aïp suáút thæí Po ( duìng næåïc ) .Aïp suáút thæí âæåüc tênh theo cäng thæïc sau: Po = P1 + Pth Pth = 1,5 P =1,5*176276 = 264414(N/m2) Po = 74946 + 264414 = 339360 (N/m2) Xaïc âënh æïng suáút thæí åí thán thiãút bë theo cäng thæïc sau:   Váûy S = 3(mm) thoía maín âiãöu kiãûn II- TÊNH ÂAÏY VAÌ NÀÕP THIÃÚT BË: -Âaïy vaì nàõp thiãút bë âæåüc chãú taûo cuìng loaûi váût liãûu våïi thán thiãút bë -Duìng âaïy vaì nàõp elêp coï gåì âäúi våïi thán thaïp hçnh truû thàóng âæïng . Coï kêch thæåïc sau: Dt =1,5m h=0,25m hb = 0,15m k =1 -Âaïy nàõp haìn giaïp mäúi mäüt bãn coï táúm loït , haìn tay bàòng häö quang âiãûn: = 0,9   = 266,67*106 (N/m2) P = 176276 (N/m2) Po = 339360 (N/m2) Ta xeït âaûi læåüng :  Do âoï chiãöu daìy âaïy vaì nàõp thaïp tênh theo cäng thæïc sau :  Choün S = 3 (mm) Kiãøm tra æïng suáút theo aïp suáút thæí ( cäng thæïc XIII- 49 tang 387 säø tay QT&TBCNHH táûp II)   Váûy S = 3 mm thoía maín âiãöu kiãûn . III- TÊNH BÃÖ DAÌY LÅÏP CAÏCH NHIÃÛT : Choün váût liãûu caïch nhiãût bàòng bäng thuíy tinh :  (W/mâäü)  Thäng säú thán thaïp :  (W/mâäü)   - Nhiãût âäü khäng khê : T2 = 25oC Nhiãût âäü trung bçnh thaïp :  Cháúp nháûn quaï trçnh truyãön nhiãût trãn laì quaï trçnh truyãön nhiãût äøn âënh . Xem nhãût truyãön tæì bãn trong ra ngoaìi theo tæåìng phàóng nhiãöu låïp . Cháúp nháûn nhiãût âäü màût ngoaìi cuía låïp caïch nhiãût T1 = 35oC Tênh täøn tháút nhiãût ra mäi træåìng xung quanh theo cäng thæïc :  (W/m2) : hãû säú cáúp nhiãût bàòng bæïc xaû vaì âäúi læu tæì bãö màût låïp caïch nhiãût ra mäi træåìng khäng khê , âæåüc tênh theo cäng thæïc V-135 trang 41 säø tay QT&TBCNHH táûp II :  (W/m2âäü)   (W/m2âäü)  Nhiãût læåüng truyãön tæì trong thaïp ra màût ngoaìi låïp caïch nhiãût :  Vç truyãön nhiãût äøn âënh nãn q1 = q2 = q .  (m2âäü /W) Màût khaïc :  Theo baíng V-1 trang 4 säø tay QT&TBCNHH táûp II ta coï :  (m2âäü /W)  Váûy bãö daìy låïp caïch nhiãût  IV- TÊNH ÂÆÅÌNG KÊNH ÄÚNG DÁÙN : 1-ÂÆÅÌNG KÊNH ÄÚNG DÁÙN SAÍN PHÁØM ÂÈNH : Âæåìng kênh äúng dáùn âæåüc tênh theo cäng thæïc II-36 trang 369 säø tay QT&TBCNHH táûp 1:  V : læu læåüng thãø têch trung bçnh (m3/s) W : váûn täúc trung bçnh cuía læu thãø (m/s) Læu læåüng saín pháøm âènh : gd = 34200(kg/h) = 9,5(kg/s) Khäúi læåüng riãng saín pháøm âènh   Váûn täúc doìng W choün theo baíng II-2 trang 369 säø tay QT&TBCNHH táûp I :W=40(m/s)  Váûy choün d = 0,427 (m) =427 (mm) 2- ÂÆÅÌNG KÊNH ÄÚNG DÁÙN HÄØN HÅÜP ÂÁÖU: Tæång tæû ta coï :  Læu læåüng häøn håüp âáöu : Gd = 15000(kg/h) =4,16(kg/s) Khäúi læåüng riãng häøn håüp âáöu âæåüc tênh theo cäng thæïc :  aF = 0,32 ( pháön khäúi læåüng)  : khäúi læåüng riãng cuía Axeton vaì Metanol åí nhiãût âäü TF = 59,36oc   Tra baíng I-2 trang 9 säøtay QT&TBCNHH táûp I bàòng phæång phaïp näüi suy:   Choün W = 0,2 (m/s) theo baíng II-2 trang 369  Váûy choün d = 200 (mm) 3- ÂÆÅÌNG KÊNH ÄÚNG DÁÙN SAÍN PHÁØM ÂAÏY:  - Choün W = 0,2 (m/s) Læu læåüng saín pháøm âaïy : GW = 9000(kg/h) = 2,5 (kg/s) Khäúi læåüng riãng saín pháøm âaïy tênh theo cäng thæïc sau :  aW = 0,02 ( pháön khäúi læåüng)  : khäúi læåüng riãng cuía Axeton vaì Metanol åí nhiãût âäü TW = 64,303oc   Tra baíng I-2 trang 9 säøtay QT&TBCNHH táûp I bàòng phæång phaïp näüi suy:    Váûy d = 65 (mm) . 4- ÂÆÅÌNG KÊNH ÄÚNG HÄÖI LÆU :  - Læu læåüng häöi læu : GRx = GPRx = 6000*4,7 = 28200(kg/h) = 7,83 (kg/s) Khäúi læåüng riãng saín phaím häöi læu âæåüc tênh theo cäng thæïc sau:  aP = 0,77 ( pháön khäúi læåüng)  : khäúi læåüng riãng cuía Axeton vaì Metanol åí nhiãût âäü TP = 55,54oC   Tra baíng I-2 trang 9 säøtay QT&TBCNHH táûp I bàòng phæång phaïp näüi suy:    Váûy choün d= 250 (mm V- KÊCH THÆÅÏC ÂÉA PHÁN PHÄÚI VAÌ LÆÅÏI ÂÅÎ ÂÃÛM : Theo baíng I X -22 trang 230 säø tay QT&TBCNHH táûp 2, våïi âæåìng kênh trong cuía thaïp chæng luyãûn Dt = 1,5 (m) = 1500 (mm) ta coï kêch thæåïc sau: - Âæåìng kênh âéa : Dd = 750(m) - ÄÚng dáùn cháút loíng : d x s = 44,5 x 2,5 (mm) ; t = 70 ; säú læåüng äúng dáùn loaûi 1 : 91 äúng ; chiãöu daìy âéa loaûi 1 laìm cuìng váût liãûu våïi thán thaïp ( theïp OX21H6M2T) laì 4 (mm) - Læåïi âåî âãûm : DL = 1165 (mm) ; chiãöu räüng cuía bæåïc læåïi b = 41,5 (mm) VI - MÀÛT BÊCH : Thaïp laìm viãûc åí aïp suáút khê quyãøn nãn täút nháút tra bêch liãön . 1 - BÊCH ÂÃØ NÄÚI THIÃÚT BË : Dæûa vaìo baíng XII- 27 trang 422 säø tay QT&TBCNHH táûp II , choün bêch kiãøu 4 âãø näúi caïc âoaûn cuía thán thaïp , näúi thán våïi âaïy vaì nàõp . Âãø âaím baío tênh an toaìn khi gàûp nhæîng træåìng håüp báút thæåìng , ta choün aïp suáút Py = Po = 339360 (N/m2) Våïi Dt = 1500 mm , ta âæåüc caïc kêch thæåïc cuía bêch nhæ sau : Dt = 1500 mm D = 1640 mm Db = 1590 mm D1 = 1560 mm Do = 1513 mm Buläng M20, 25 caïi h = 25 mm h1= 4mm 2- BÊCH ÂÃØ NÄÚI THIÃÚT BË VÅÏI ÄÚNG DÁÙN : Choün bêch kiãøu 1 theo baíng XIII- 26 trang 416 säø tay QT&TBCNHH táûp II ta coï kãút quaí sau : Dy  Dn  Kích thước nối  Bu läng  H     D  Dδ  D1  db  caïi    427(400)  426  535  495  465  M20  16  28   187(200)  219  290  255  232  M16  8  22   65(70)  76  160  130  110  M12  4  16   250  273  370  335  312  M16  12  24   VII - CÆÍA NÄÚI THIÃÚT BË VÅÏI ÄÚNG : Äúng dáùn näúi våïi thiãút bë thäng qua mäúi gheïp thaïo âæåüc hoàûc khäng thaïo âæåüc . Âäúi våïi mäúi gheïp thaïo âæåüc , laìm âoaûn äúng näúi , âoï laì âoaûn äúng ngàõn coï màût bêch hay gen âãø näúi äúng . Loai màût bêch thæåìng duìng näúi våïi äúng coï Dy > 10 mm ; loaûi gen thæåìng näúi våïi äúng coï Dy < 10 mm . Chiãöu daìi âoaûn äúng näúi xaïc âënh theo baíng XIII- 32 trang 421 nhæ sau: Âæåìng kênh äúng (mm) Chiãöu daìi âoaûn äúng näúi(mm) 400 150 200 130 70 110 250 140 VIII - CHÁN ÂÅÎ VAÌ TAI TREO THIÃÚT BË : 1 - KHÄÚI LÆÅÜNG TOAÌN THAÏP : khäúi læåüng thán thaïp: Thán thaïp laìm bàòng theïp OX21H6M2T coï khäúi læåüng riãng laì 7700(kg/m3) gäöm coï thán thán thaïp , pháön gåì dæ cuía âaïy vaì nàõp thaïp : Voí thaïp coï bãö daìy 3 mm ; Dt = 1500 mm; Dn = 1506 mm ; chiãöu cao H = 10,35 m : Do âoï khäúi læåüng toaìn thán thaïp :  Pháön gåì dæ cuía âaïy vaì nàõp : H2 = 2h =2*25 = 50 (mm) = 0,05(m) Suy ra khoïi læåüng pháön gåì dæ :  Khäúi læåüng âaïy vaì nàõp thaïp: våê bãö daìy 3mm ; gåì 25mm âæåüc cho trong baíng XIII- 11 trang 384 säø tay QT&TBCNHH táûp II: M2 = 64,2*1,01*2=129,6(kg) Khäúi læåüng låïp caïch nhiãût :  Våïi  = 10mm ; suy ra : Dn= 1,526 mm ; Dt = 1,506 mm  d - Khäúi læåüng cháút loíng trong thaïp : Âãø thuáûn låüi cho viãûc tênh toaïn , ngæåìi ta cháúp nháûn cháút loíng chiãúm toaìn bäü thaïp boí qua pháön chiãúm cuía âãûm våïi khäúi læåüng riãng cuía loíng låïn nháút : . Váûy khäúi læåüng loíng laì:  e - Täøng khäúi læåüng bêch:  Våïi : n = 8(säú bêch) ; D = 1640 mm ; Dt = 1,5m ;S = 0,003 m ; h= 25 mm = 0,025m Khäúi læåüng âãûm : Mäüt caïch gáön âuïng xem âãûm âäø âáöy thaïp våïi chiãöu cao H = 9,35 m . Khäúi læåüng riãng âãûm :  Suy ra khäúi læåüng âãûm :   taíi troüng cuía toaìn thaïp : M = M1 + M2 + M3 + M4 + M5 + M6 =26827,6(kg) 2- CHÁN ÂÅÎ VAÌ TAI TREO : Ngæåìi ta khäng âàût træûc tiãúp thiãút bë lãn bãû maì cáön phaíi coï tai treo hay chán âåî. Duìng 4 chán âåî , taíi troüng thæûc tãú trãn mäùi chán âåî :  Våïi  Dæûa vaìo baíng XIII -35 trang 437 säø tay QT&TBCNHH táûp II , våïi , choün chán âåî coï kêch thæåïc sau: Taíi troüng cho L B B1 B2 H h S l d Pheïp mm 0,84(N/m2) 300 240 260 370 450 226 18 100 34 -Tai treo : tai treo thiãút bë thiãút kãú dæûa vaìo baíng XIII- 36 trang 438 säø tay QT&TBCNHH táûp II : l = 100mm L = 230mm B =200 mm B1 = 45 mm H = 350 mm S = 12 mm a = 25 mm d = 34 mm Chán âåî vaì tai treo laìm bàòng váût liãûu theïp CT3 , khäúilæåüng 1 tai treo 13,2(kg) D-TÊNH THIÃÚT BË PHUÛ I - TÊNH THIÃÚT BË ÂUN NOÏNG HỖN HÅÜP ÂÁÖU: Âäúi våïi quaï trçnh chæng luyãûn , âãø náng cao hiãûu quaí laìm viãûc thç häøn håüp âáöu thæåìng âæa vaìo thaïp åí traûng thaïi loøng säi (xeït âãún aính hæåíng cuía traûng thaïi nhiãût âäüng ) nhàòm taûo ra sæû tiãúp xuïc täút giæîa 2 pha loíng - håi. Âiãöu naìy âæåüc thæûc hiãûn nhåì thiãút bë âun säi häøn håüp âáöu . Dæûa trãn caïc tiãu chuáøn kinh tãú , kyî thuáût ta choün thiãút bë âun noïng kiãøu äúng chuìm . Taïc nhán âun noïng laì håi næåïc baío hoìa vç noï coï hãû säú cáúp nhiãût låïn vaì áøn nhiãût ngæng tuû cao . 1 - DIÃÙN BIÃÚN QUAÏ TRÇNH: Læu læåüng häøn håüp âáöu : F = 15000 kg/h Thaình pháön khäúi læåüng: aF = 0,32 (pháön khäúi læåüng) Thaình pháön mol : xF = 0,206 Håi næåïc baío hoìa : 100oC (håi)100oC (loíng) ,aïp suáút P= 1,033 at. Häøn håüp âáöu : 250C (loíng nguäüi)  59,360C (loíng säi ) Hiãûu säú nhiãût âäü giæîa cháút taíinhiãût vaì læu thãø:   Hiãûu säú nhiãût âäü trung bçnh tênh theo hiãûu säú nhiãût âäü trung bçnh logarit : :  2 -TÊNH CAÏC HÃÛ SÄÚ CÁÚP NHIÃÛT: Hãû säú cáúp nhiãût cuía håi næåïc ngæng tuû bãn ngoaìi thaình äúng :  Theo cäng thæïc 7-64 trang 231 cå såí QT&TBCNHH táûp 2. r: áøn nhiãût ngæng tuû cuía håi næåïc baío hoìa åí 100oC: r = 2260*103 J/kg theo baíng I-200 trang 312 säø tay QT&TBNCNHH táûp I. H : chiãöu cao äúng : choün H = 1m  : hiãûu säú nhiãût âäü giæîa næåïc ngæng vaì thaình äúng,choün = 1,7oC A: hãû säú phuû thuäüc vaìo nhiãût âäü Tm__: Våïi : Tra baíng trang 29 säø tay QT&TBCNHH táûp II ta coï A = 178,575  (W/m2âäü)  Tênh hãû säú cáúp nhiãût cho häøn håüp :  :Hãû säú dáùn nhiãût cuía häøn håüp åí Ttb = 42,18oC , âæåüc tênh theo cäng thæïc sau:  våïi aF = 0,32(pháön khäúi læåüng)  : hãû säú dáùn nhiãût cuía Axeton vaì Axit Metanol åí42,18oC:  (W/mâäü)  (W/mâäü) (W/mâäü) Choün âæåìng kênh äúng d = 0,03m =30mm Chuáøn säú Nu âæåüc tênh theo cäng thæïc V-40 trang 14 säø tay QT&TBCNHH táûp II trong træåìng håüp cáúp nhiãût khi doìng chaíy xoaïy trong äúng :  : hãû säú hiãûu chènh tênh âãún aính hæåíng cuía tyí säú giæîa chiãöu daìi vaì âæåìng kênh äúng. Våïi Re = 104 , theo baíng V-2 trang15 ta coï:  Vç chãnh lãûch nhiãût âäü giæîa thaình äúng vaì doìng nhoí nãn  Chuáøn säú Prant âæåüc xaïc âënh theo cäng thæïc V-35 trang 12 säø tay QT&TBCNHH táûp 2  C: nhiãût dung riãng cuía häøn håüp âáöu åí 42,18oC: C = aF C1 + (1-aF)C2 C1 , C2: nhiãût dung riãng cuía Axeton vaì Metanol åí 42,18oC : C1 = 2247,085(J/kgâä) C2 = 2570,81 (J/kgâä) aF = 0,32 (pháön khäúi læåüng)  (J/kgâä) : âäü nhåït cuía häøn håüp åí 42,18oC:  Våïi : xF = 0,206(pháön mol)    Do âoï : 

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • doche aceton - metanol.Doc
Luận văn liên quan