Đồ án quá trình và thiết bị chưng cất Isopropanol và Axetone
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (52 KB, 56 trang )
Trang 1
4
: 5
I. -PROPANOL VÀ AXÊTÔN 5
1. Axêtôn : 5
2. Iso-propanol : 6
II. 7
1. 7
2. 7
3. 8
11
11
11
11
benzene 12
II. 13
1.
min
: 13
2. 13
III. 17
18
19
20
21
B -
I. 21
1. 22
2. 24
II. 26
III. 26
1. 27
2. 28
3. 29
Trang 2
34
34
1. Xác 34
2. 35
3. Tính C 35
II. 36
III. 37
1. 37
2. 38
3. 38
4. 39
5. 39
IV. 39
V. 40
1. 41
2. 42
VI. 42
1. 42
2. 42
3. 42
4. 42
5. 43
6. 43
VII. 43
1. Tai treo 43
2. 43
45
I. 45
1. 45
2. 45
3. 47
II. 48
1. 48
2. 48
Trang 3
3. 50
52
56
Trang 4
Isopropa
-
-
F
= 0,5; x
P
= 0,95; x
W
= 0,15
-
Trang 5
N
I. ISO-PROPANOL VÀ AXÊTÔN
1. Axêtôn :
Axeton (CH
3
COCH
3
) là tên .
Cacboxyl,
t
s
0
=56,1
0
C,
tan vô ,
50,08 g/mol
-94,6
o
C
o
C
o
C)
Trong
(
:
CH
3
COCH
3
+ H
2
H
3
C(OH)CH
3
+ OH
-
CH
3
COCH
3
+ CH
3
3
C(OH)(OCH
3
)CH
3
CH
3
COCH
3
3
C(OH)(CN)CH
3
:
-
-
-
3333
)(][2 CHOHCHCHHCOCHCH
Ni
-
OHCOCOOHCHOCOCHCH
KMnO
22333
4
][2
HClClCOCHCHClCOCHCH
23233
-2:
OHCOCHCHOCHOHCCH
Cu
233233
2/1)(
-diclo propan
OHNaClCOCHCHNaOHCHClCCH
233323
22)(
:
Trang 6
333
2 COCHCHOHCHCHC
323323
2/12 CONaCOCHCHOCOONaCH
O
t
2233
400,
2
2 HCOCOCHCHOHCHHC
CZnO
O
2. Iso-propanol :
Isopropanol (CH3CHOHCH3) là tên thô Iso
Propyl Alcoholtrong
.
60,10 g/mol
-89
o
C
o
C
o
C
- Isopropyl alcohol có là t
(
)
CHOH
CO +
- pho ,
- kali thành
:
Vào n
này
cho isopropyl r -
sulfuric
:
i n
cung
:
Trang 7
90%) có xu h
n
T
azeotroping
Hydro acetone:
Acetone thô i
oxit crom
acetone d quá trình Cumene.
.
II.
1.
.
này là trong q
2.
-
-
Trang 8
3.
Trang 9
Tháp chêm
Tháp chóp
m
-
-
-
có
-
-
-
-
m
-
-
- Do có
-
-
-
-
-
III.
1. công ngh:
- (1) :
-
-
-
-
-
-
-
-
2. Quá trình làm vic:
Isopropanol
Ta có t
S
Axêtôn
= 56,1
0
C< t
S
Isopropanol
= 82,6
o
Iso-propanol
Isopropanol
Trang 10
Isopropanol
Isopropanol
Isopropanol
Isopropanol
Isopropanol
Isopropanol
Isopropanol
Trang 11
1.
P
:
a
F
a
P
:
a
W
x
P
x
F
x
W
Axêtôn : A, M
A
= 58
Iso-propanol : B, M
B
= 60
) , x
F
= 0,5 , x
P
= 0,95 , x
W
= 0,15
2. Tính cân bng vt liu:
F = P + W (1)
F x
F
= P x
P
+ W x
W
(2)
(1) và (2) suy ra:
PFWFWP
xx
W
xx
P
xx
F
75,218
15,095,0
15,05,0
500
WP
WF
xx
xx
FP
(kmol/h)
- P = 500 218,75 = 281,25(kg/h)
492,0
60)5,01(48.5,0
58.5,0
)1(
BFAF
AF
F
MxMx
Mx
a
948,0
60)95,01(48.95,0
58.95,0
)1(
BPAP
AP
P
MxMx
Mx
a
Trang 12
146,0
60)15,01(48.15,0
58.15,0
)1(
BWAW
AW
W
MxMx
Mx
a
-
M
F
= x
F
M
A
+ (1- x
F
)M
B
0,5. 58 + (1- 0,5). 60 = 59(kg/kmol)
-
M
P
= x
P
M
A
+ (1- x
P
)M
B
= 0,95 . 58 + (1- 0,95). 60 = 58,1 (kg/kmol)
-
M
W
= x
W
M
A
+ (1- x
W
)M
B
= 0,15. 58 + (1- 0,15). 60 = 59,7 (kg/kmol)
(kmol/h)
(kg/h)
Hn hu
0,492
0,5
500
29500
Sn phnh
0,948
0,95
218,75
12709,375
Sn ph
0,146
0,15
281,25
16790,625
3. Thành phn pha ca hn hp 2 cu t Axeton benzene
Bng thành phn cân bng l sôi ca hn hp 2 cu t áp sut 760
mmHg (%mol) (
)
x
0
0,05
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
y
0
0,11
0,21
0,38
0,52
0,64
0,73
0,81
0,87
0,92
0,97
1
t
0
82,56
81
79,46
76,41
73,44
70,58
67,84
65,23
62,76
60,41
58,19
56,1
Trang 13
T x-y iso-propanol
F
, y
P
, y
W
, t
0
s
x (%mol)
y (%mol)
t sôi
F
50
0,5
73
0,73
67,84
P
95
0,95
98,5
0,985
57,145
W
15
0,15
29,5
0,295
77,935
AB
AB
AA
xx
yy
xxyy
)(
;
AB
s
A
s
B
A
s
A
xx
tt
xxtt
)(
)
II.
1.
min
:
96,0
5,073,0
73,095,0
*
*
min
FF
FP
X
xy
yx
R
P
x
F
y
*
F
2. nh ch s hp :
l
l
R
X
= b R
Xmin
Trang 14
2,5
vô
X
X
Xmin
1
X
P
R
x
B
b
1,2
1,4
1,6
1,75
1,8
1,85
2
2,2
Rx
1,152
1,344
1,536
1,68
1,728
1,776
1,92
2,112
B
0,44
0,405
0,375
0,354
0,348
0,34
0,325
0,305
Nt
10,38
8,84
8,08
7,72
7,58
7,46
7,14
6,84
Nt(Rx+1)
22,34
20,72
20,49
20,69
20,68
20,71
20,84
21,29
Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa Rx và Nt(Rx+1)
t(1,536 1,6
1,536
375,0606,0
1536,1
95,0
1536,1
536,1
11
xx
R
x
x
R
R
y
X
P
X
X
)29,2
75,218
500
P
F
L
076,0'509,115,0
1536,1
29,21
'
1536,1
29,2536,1
1
1
'
1
'
xxx
R
L
x
R
LR
y
W
XX
X
20
20.5
21
21.5
22
22.5
0 0.5 1 1.5 2 2.5
b
b
Trang 15
= 8,08
L
C
= 4,07
N
t
=
:
=
,
,
µ -
2
.
70,2
5,0
5,01
.
73,01
73,0
1
.
*1
*
F
F
F
F
F
x
x
y
y
456,3
95,0
95,01
.
985,01
985,0
1
.
*1
*
P
P
P
P
P
x
x
y
y
37,2
15,0
15,01
.
295,01
295,0
1
.
*1
*
W
W
W
W
W
x
x
y
y
Trang 16
t
F
= 67,84 ; t
P
= 57,145 ; t
W
= 77,935
-
-
T(
o
C)
67,84
57,145
77,935
µ.10
3
(N.s/m
2
)
CH
3
COCH
3
0,218
0,235
0,203
CH
3
CHOHCH
3
0,690
0,866
0,549
:
logµ
F
= x
F
logµ
F
CH3COCH3
+ (1 x
F
)logµ
F
CH3CHOHCH3
= 0,5log(0,218.10
-3
) + (1- 0,5)log(0,690.10
-3
)
= -3,411
µ
F
= 0,388.10
-3
logµ
P
= x
P
logµ
P
CH3COCH3
+ (1 x
P
)logµ
P
CH3CHOHCH3
= 0,95log(0,235.10
-3
) + (1-
0,95)log(0,866.10
-3
) = -3,6
µ
P
= 0,251.10
3
logµ
W
= x
W
logµ
W
CH3COCH3
+ (1 x
W
)logµ
W
CH3CHOHCH3
= 0,15log(0,203.10
-3
) + (1-
0,15)log(0,549.10
-3
) = -3,325
µ
W
= 0,473.10
-3
F
µ
F
= 2,70.0,388 = 1,048
P
µ
P
= 3,456.0,251 = 0,867
W
µ
W
= 2,37.0,473 = 1,121
:
F
= 49,2%
P
= 50,9%
W =
48,8%
Trang 17
63,49
3
8,489,502,49
3
WPF
tb
%
N
t
=
=
= 16,28
2,8
4963,0
07,4
tb
C
N
N
08,8
4963,0
01,4
tb
L
N
N
III.
i
xác
cho quá trình ng
ng
S
Q
D1
Q
f
Q
F
Q
xq1
:
Q
y
Q
R
Q
P
H
2
O
H
2
O
H
2
O
H
2
O
Q
y
Q
F
Q
D1
Q
D2
Q
xq2
Q
ng1
Q
xq1
Q
W
Q
f
Q
P
Q
R
Q
ng2
Trang 18
Q
D2
Q
W
Q
xq2
Q
ng1
Q
ng2
1. Cân bng nhing ca thit b n hu :
Q
D1
+ Q
f
= Q
F
+ Q
xq1
+ Q
ng1
a) Nhiệt lượng do hơi đốt mang vào Q
D1
Q
D1
=D
1
1
= D
1
(r
1
+ t
1
C
1
) (J/h)
1
1
r
1
t
1
o
C)
C
1
b) Nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang vào Q
f
Q
f
= F.C
f
t
f
(J/h)
C
f
C
f
=
BFAF
CaCa )1(
a
F
C
A
, C
B
Iso-propanol
o
C
t
f
t
f
= 25
o
C)
c) Nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang ra Q
F
Q
F
= F.C
F
t
F
C
F
t
F
o
C
d) Nhiệt lượng do nước ngưng mang ra Q
ng1
Q
ng1
=
111
tCG
ng
= D
1
t
1
C
1
G
ng1
e)
m1
Q
xq1
= 5%(Q
D1
- Q
ng1
) = 5% D
1
r
1
1
1
95,0
)(
r
CtCtF
D
ffFF
, kg/h
F = 29500 (kg/h)
f
o
C :
C
f
25
= C
A
25
a
F
+ C
B
25
(1-a
F
)
C
A
25
, C
B
25
( )
C
A
25
= 2190
C
B
25
= 2621 )
Trang 19
=> C
f
25
= 2190 0,492 + 2621 (1- 0,492) = 2408,95
t
F
= t
s
= 67,1
o
C
C
F
67,1
= C
A
67,1
a
F
+ C
B
67,1
(1- a
F
)
C
A
67,1
= 2328
C
B
67,1
= 3142
=> C
F
67,1
= 2328 0,492 + 3142 (1- 0,492) = 2741,5
o
=99,1
o
C, ta có r
1
=2264.
10
3
-121/314.I)
07,1697
10.2264.95,0
25.95,24081,67.5,2741
29500
3
D
(kg/h)
2. Cân bng nhing cho toàn tháp:
222 xqngWyDRF
QQQQQQQ
a) Nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang vào tháp :
Q
F
= C
F
t
F
F = 2741,5.67,1.29500 = 5,42666.10
9
( J/h )
b) Nhiệt lượng do hơi nước mang vào đáy tháp :
)/)((
2222222
hJtCrDDQ
D
D
2
2
t
2
, C
2
0
c) Nhiệt lượng do lỏng hồi lưu mang vào :
Q
R
= G
R
t
R
C
R
(J/h)
G
R
G
R
= Rx.P = 1,536 . 12709,375 = 19521,6 (kg/h)
t
R
, C
R
Ta có t
R
= t
P
= 57
o
C
C
57
R
= C
57
A
a
P
+ C
57
B
(1- a
P
)
C
A
, C
B
: ( )
C
57
A
= 2295,25
C
57
B
= 3017
=> C
57
R
= 2295,25. 0,948 + 3017.(1- 0,948) = 2332,78
R
= 19521,6 . 57 . 2332,78 = 2,596 . 10
9
(J/h)
d) Nhiệt lượng do hơi mang ra ở đỉnh tháp Q
y
:
dxdyy
RPGQ
)1(
d
PPPPPd
tCraa
21
)'1('
1
,
2
Isopropanol, J/kg
C
P
o
C
C
P
= C
R
= 2332,78
r
P
o
C
r
P
= r
A
P
+ r
B
(1-
P
)
P
:
Trang 20
984,0
58
985,01
60
985,0
60
985,0
1
'
AB
B
P
M
y
M
y
M
y
a
r
A
, r
B
Isopropanol
o
I-
r
A
= 521,675.10
3
J/kg
r
B
= 702,964.10
3
J/kg
r
P
= 521,675.10
3
.0,984 + 702,964.10
3
(1 0,984) = 524,576.10
3
(J/kg)
Suy ra
d
= r
P
+ C
P
t
P
= 524,576.10
3
+ 2332,78. 57 = 657,544.10
3
(J/kg)
Q
y
= P(Rx + 1)
d
= 12709,375.(1 + 1,536). 657,544.10
3
= 2,12.10
10
(J/h)
e) Nhiệt lượng do sản phẩm đáy mang ra:
Q
W
= W.C
W
.t
W
, J/h
t
W
W
= 78
o
C
C
W
:
)1(
787878
WBWAW
aCaCC
C
A
78
, C
B
78
Isopropanol
o
I-
C
A
78
C
B
78
= 3274
C
W
= 2363,5 0,146 + 3274 (1 - 0,146) = 3141,067
W
=16790,625. 3141,067. 78 = 4,114. 10
9
(J/h)
f) Nhiệt lượng do nước ngưng mang ra :
2222222
tCDtCGQ
ngng
, J/h
G
ng2
tháp
C
2
, t
2
o
C)
g) Nhiệt lượng do tổn thất ra môi trường xung quanh :
Q
xq2
= 0,05D
2
r
2
, J/h
49,8039
10.2264.95,0
10).596,242666,5114,42,21(
95,0
3
9
2
r
QQQQ
D
RFWy
(kg/h)
D = D
1
+ D
2
= 1697,07 + 8039,49 = 9736,56 (kg/h)
3. Cân bng nhing cho thit b :
P ( R
x
+ 1 ).r = G
n1
C
n
(t
2
- t
1
)
r =
y
)
C
n
1
+ t
2
t
1
, t
2
o
C
Trang 21
G
n1
hkg
ttC
rRxP
G
n
n
/,
)(
)1(
12
1
1
=25
o
t
2
= 45
o
C
35
2
4525
2
21
tt
t
tb
0
C
C
n
o
C. Tra -147/165.I
C
n
97,202243
)2545(4180
10.576,524)536,11(375,12709
)(
)1(
3
12
1
ttC
rRP
G
n
X
n
(kg/h)
4. Cân bng nhing cho thit b làm lnh:
)()(
12221
ttCGCttP
nnP
21
',' tt
0
C
1
= t
P
= 57
o
2
= 25
o
C
t
1
= 25
o
C , t
2
= 45
o
C ,C
n
C
P
C
P
= 2332,78
y
)
584,11348
)2545(4180
78,2332)2557(375,12709
)(
)''(
12
21
2
ttC
CttP
G
n
P
n
(kg/h)
0
C ,1atm
G
n
= G
n1
+ G
n2
= 202243,97 + 11348,584 = 213592,554 (kg/h)
B -
I.
tb
tb
V
D
3600
4
-89)
V
tb
3
/h)
tb
:
Trang 22
â
n'
2 2
1
1
2 2
g'1,y'1=yw
F,xF
n
G1,x1=xF
G'1,x'1
P,xP
GRx
1. n luyn :
1
2
1
gg
g
d
tb
(IX.91/181.II)
g
1
g
g
= G
R
+G
P
= G
P
(R
X
+1) (IX .92/181.II)
R
G
P
P
= 12709,375 (kg/h)
=> g
= 12709,375. (1,536+1) = 32230,975 (kg/h)
g
1
= G
1
+ G
P
(IX.93/182.II)
g
1
y
1
= G
1
x
1
+ G
P
x
P
(IX.94/182.II)
g
1
r
1
= g
r
(IX.95/182.II)
- y
1
- x
1
x
1
= x
F
- G
P
= 12709,375 (kg/h) = 218,75 (kmol/h)
- r
1
Trang 23
r
1
= r
A
y
1
+ r
B
(1 - y
1
)
r
r
= r
a
y
+ r
b
(1 - y
) = 524,576.10
3
r
A
, r
B
Iso-propanol
Tra -212/254/I
r
A
67,84
= 121,84 (kcal/kg) = 510119,7 (J/kg)
r
B
67,84
= 164,06 (kcal/kg) = 686886,4 (J/kg)
r
1
= 510119,7.y
1
+686886,4(1 y
1
)
)1(4,686886.7,510119
10.6,169071000.576,524.975,32230.
948,0.375,12709492,0
375,12709
111
6
11
111
11
yyr
rg
Gyg
Gg
)/(5,17181
)/(87,29890
)/(644,565
)_(693,0)_(686,0
1
1
1
1
hkgG
hkgg
kgkJr
molphanklphany
)/(63,8)/(92,31060
2
975,3223087,29890
2
1
skghkg
gg
g
d
tb
:
)/(
4,22
273)1(
3
11
mkg
T
MyMy
BtbAtb
ytb
(IX.102/183.II)
M
A
= 58 (kg/kmol) , M
B
= 60 (kg/kmol)
y
tb1
839,0
2
985,0693,0
2
1
1
P
tb
yy
y
K
tt
T
o
FP
5,335273
2
84,67144,57
273
2
)/(12,2
5,3354,22
273.60)839,01(58839,0
3
mkg
ytb
)/(38,14651
12,2
92,31060
3
hm
g
V
ytb
tb
tb
B
tb
A
tb
xtb
aa
11
1
1
(IX-104a/183.II).
Trang 24
xtb
BA
,
Iso-propanol
3
), t
tb
= 62,5
0
C
)/(625,742
3
5,62
mkg
AA
-2/9/I)
)/(875,749
3
5,62
mkg
BB
a
tb1
72,0
2
948,0492,0
2
1
PF
tb
aa
a
64,744
xtb
(kg/m
3
)
smkgh
ytbxtbyy
./,065,0)(
2
(II-184/IX.105)
-propanol
o
C (I-300/I242)
A
= 18,3.10
-3
(N/m) = 18,3 (dyn/cm)
B
= 18,3125.10
-3
(N/m) = 18,3125 (dyn/cm)
Ta có
BAhh
111
hh
= 9,153 (dyn/cm)
hh
smkghh
yy
./,066,212,2.64,744.8,0.065,0)(
2
m
hh
g
D
tbyy
tb
,
305,2
066,2
92,31060
0188,0
).(
0188,0
4
1
2,898 m.
2.
2
''
2
''
'
1
1
1
gg
gg
g
n
tb
g
n
= g
1
= 29890,87 (kg/h)
(
1
1
+ G
W
1
1
+ 16790,625
(1)
1
1
1
1
+ G
W
x
W
1
1
= 0
1
+ 16790,625.0,146
(2)
1
1
n
n
= g
1
r
1
1
= 29890,87 .565644 (3)
1
= y
W
= 0,295
Trang 25
1
-
1
= r
A
1
+ r
B
(1
1
)
1
= 510119,7.0,288 + 686886,4(1 0,288) = 635977,6 (J/kg)
1
= 26585,2 (kg/h)
1
= 43375,8 (kg/h)
1
035,28238
2
2,2658587,29890
2
'
2
''
'
11
1
gg
gg
g
n
tb
(kg/h)
:
'.4,22
273])'1('[
'
11
T
MyMy
BtbAtb
ytb
(kg/m
3
) (IX.102/183.II)
tb1
494,0
2
295,0693,0
2
'
1
1
W
tb
yy
y
89,345273
2
84,67935,77
273
2
'
FW
tt
T
K
08,2
89,345.4,22
273]60).494,01(58.494,0[
'
ytb
(kg/m
3
)
B
tb
A
tb
xtb
aa
11
'1'
'
1
(IX 104a/183.II)
BAxtb
',','
tb
= 72,89
o
C
A
= 728,6 (kg/m
3
)
B
= 741,04(kg/m
3
)
tb1
319,0
2
146,0492,0
2
'
1
WF
tb
aa
a
026,737'
xtb
(kg/m
3
)
:
smkgh
ytbxtbyy
./,''065,0)''(
2
(II-184/IX.105)
-
o
C (I-300/I242)
A
= 17,053.10
-3
(N/m) = 17,053 (dyn/cm)
B
= 17,533.10
-3
(N/m) = 17,533 (dyn/cm)
Ta có
BAhh
111
hh
= 8,65 (dyn/cm)
