Ồ ÁN CHUYÊN NGÀNH CH4659 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHƯNG LUYỆN LIÊN TỤC HỖN HỢP HAI CẤU TỬ ETHANOLNƯỚC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN KỸ THUẬT HĨA HỌC

BỘ MƠN Q TRÌNH -THIẾT BỊ CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM
----------

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH CH4659
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHƯNG LUYỆN LIÊN TỤC

HỖN HỢP HAI CẤU TỬ ETHANOL-NƯỚC

Sinh viên thực hiện : Trần Xuân Thành
Mã số sinh viên : 20180938
Lớp : Quá trình Thiết bị – K63
Giảng viên hướng dẫn : TS. Đỗ Xuân Trường

Hà Nội, 07/2022

VIỆN KỸ THUẬT HOÁ HỌC CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT
NAM
BỘ MƠN Q TRÌNH –THIẾT BỊ
CƠNG NGHỆ HỐ VÀ THỰC PHẨM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

______________________
NHIỆM VỤ

THIẾT KẾ ĐỒ ÁN MÔN HỌC CH4659

Họ và tên: Trần Xuân Thành MSSV:20180938

Lớp: Quá trình -Thiết bị K63 Khóa: K63

I. Đầu đề thiết kế

Thiết kế hệ thống chưng luyện liên tục loại tháp đĩa lỗ có kênh chảy truyền để tách hỗn hợp

hai cấu tử Ethanol (C2H5OH)-Nước (H2O)

II. Các số liệu ban đầu

-Năng suất hỗn hợp đầu : 3,6 kg/s

-Nồng độ cấu tử dễ bay hơi:

 Hỗn hợp đầu : 24 % khối lượng

 Sản phẩm đỉnh : 92 % khối lượng

 Sản phẩm đáy : 1,2 % khối lượng

III. Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn:

1. Giới thiệu chung
2. Vẽ và thuyết minh sơ đồ công nghệ, Sơ đồ P&I
3. Tính tốn thơng số cơng nghệ, cơ khí thiết bị chính thiết bị chính
4. Tính tốn thơng số cơng nghệ, cơ khí thiết bị phụ
5. Kết luận
6. Tài liệu tham khảo
IV. Các bản vẽ

- Bản vẽ dây chuyền công nghệ: Khổ A4

- Bản vẽ P&I Khổ A4

-Bản vẽ mặt bằng hệ thống Khổ A3

- Bản vẽ lắp thiết bị chính Khổ A1

-Bản vẽ lắp thiết bị ngưng tụ đỉnh tháp Khổ A1

-Bản vẽ lắp thiết bị đun sôi đáy tháp Khổ A1

-Bản vẽ lắp thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu Khổ A1

V. Cán bộ hướng dẫn: TS. Đỗ Xuân Trường

VI. Ngày giao nhiệm vụ: ngày 14 tháng 04 năm 2022

VII. Ngày phải hoàn thành: ngày 22 tháng 07 năm 2022

Phê duyệt của Bộ môn Ngày tháng năm 2022

Người hướng dẫn

MỤC LỤC
PHẦN I. GIỚI THIỆU CHUNG...............................................................................2
1.Tổng quan về quá trình chưng luyện ....................................................................2
1.1.Khái niệm về chưng cất ..........................................................................................2
1.2.Thiết bị chưng luyện ...............................................................................................3
2. Hỗn hợp cần tách ...................................................................................................4
2.1. Các tính chất của nước ..........................................................................................4

2.2. Các tính chất của Etanol .......................................................................................4
2.3. Ứng dụng Ethanol trong công nghiệp ..................................................................4
PHẦN II.SƠ ĐỒ HỆ THỐNG CHƯNG LUYỆN LIÊN TỤC...............................6
1.Sơ đồ công nghệ (PFD) ..............................................................................................6
2.Sơ đồ P&I....................................................................................................................8
3.Sơ đồ mặt bằng hệ thống (Plant layout).................................................................10
Phần III.TÍNH TỐN THƠNG SỐ CƠNG NGHỆ THIẾT BỊ CHÍNH............12
1.Tính cân bằng vật chất và chuyển đổi nồng độ ..................................................12
1.1. Cân bằng vật chất ................................................................................................12
1.2.Chuyển đổi nồng độ phần khối lượng sang nồng độ phần mol.........................12
2.Xác định chỉ số hồi lưu thích hợp ........................................................................14
2.1 Xác định chỉ số hồi lưu nhỏ nhất .........................................................................14
2.2. Xác định số đĩa lý thuyết tối thiểu NLTmin ..........................................................16
2.3. Xác định chỉ số hồi lưu thích hợp Rth.................................................................17
3.Tính tốn đường kính tháp ..................................................................................28
3.1. Tính tốn lưu lượng các dịng pha đi trong từng đoạn tháp............................28
3.1.1.Lượng hơi trung bình đi trong đoạn luyện................................................28
3.1.2.Lượng lỏng trung bình đi trong đoạn luyện ..............................................31
3.1.3.Lượng hơi trung bình đi trong đoạn chưng ..............................................31
3.1.4.Lượng lỏng trung bình đi trong đoạn chưng.............................................32
3.2.Xác đinh tốc độ làm việc của pha hơi trong đoạn chưng,đoạn luyện...............33
3.2.1. Khối lượng riêng trung bình của pha hơi đi trong đoạn luyện...............33
3.2.2. Khối lượng riêng trung bình của pha lỏng đi trong đoạn luyện.............33
3.2.3. Khối lượng riêng trung bình pha hơi đi trong đoạn chưng ....................34
3.2.4. Khối lượng riêng pha lỏng trong đoạn chưng ..........................................35

3.3.Vận tốc dòng hơi đi trong tháp ............................................................................36
3.3.1.Vận tốc hơi đi trong đoạn luyện .................................................................36
3.3.2.Vận tốc hơi đi trong đoạn chưng ................................................................36

3.4.Tính đường kính tháp...........................................................................................37
3.4.1. Đường kính đoạn luyện ..............................................................................37
3.4.2. Đường kính đoạn chưng .............................................................................37

4.Tính chiều cao tháp ...............................................................................................38
4.1.Xác định số đĩa thực tế của tháp..........................................................................38
4.2. Chiều cao của tháp...............................................................................................42

5. Tính trở lực của tháp ...........................................................................................43
5.1. Chọn thông số đĩa.................................................................................................43
5.1.1. Chọn thông số đĩa........................................................................................43
5.1.2.Tải trọng ngưỡng chảy tràn ........................................................................45
5.1.3.Tải trọng kênh chảy truyền.........................................................................47
5.1.4.Kiểm tra tốc độ rò rỉ lỏng qua lỗ đĩa ..........................................................47
5.2.Trở lực của tháp ....................................................................................................51
5.2.1.Trở lực đĩa khô ∆𝑷𝒌 ....................................................................................52
5.2.2. Trở lực của đĩa do sức căng bề mặt...........................................................53
5.2.3. Trở lực của lớp chất lỏng trên đĩa 𝚫𝑷𝒕 .....................................................54

6.Tính cân bằng nhiệt lượng ...................................................................................56
6.1Tính cân bằng nhiệt lượng của thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu..........................56
6.1.1 Nhiệt lượng do hơi đốt mang vào ...............................................................56
6.1.2. Nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang vào .....................................................57
6.1.3. Nhiệt do hỗn hợp đầu mang ra ..................................................................58
6.1.4. Nhiệt lượng do nước ngưng mang ra ........................................................59
6.1.5 Nhiệt lượng mất mát ra môi trường xung quanh......................................59
6.1.6 Lượng hơi đốt cần thiết để dun nóng .........................................................59
6.2. Cân bằng nhiệt lượng của tháp chưng luyện.....................................................59
6.2.1. Nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang vào .....................................................60
6.2.2. Nhiệt lượng do hơi đốt mang vào đáy tháp ..............................................60

6.2.3. Nhiệt lượng do lỏng hồi lưu mang vào ......................................................60
6.2.4. Nhiệt lượng do hơi mang ra ở đỉnh tháp ..................................................61

6.2.5. Nhiệt lượng do sản phẩm đáy mang ra .....................................................62
6.2.6. Nhiêt lượng mất mát ra môi trường xung quanh.....................................62
6.3. Cân bằng nhiệt lượng thiết bị ngưng tụ.............................................................63
6.4. Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị làm lạnh ......................................................64
PHẦN IV.TÍNH CƠ KHÍ THÁP CHƯNG LUYỆN.............................................65
1. Tính bề dày thân tháp .....................................................................................65
1.1.Xác định ứng suất cho phép [𝝈]...........................................................................66
1.2 .Xác định áp suất làm việc của tháp.................................................................66
1.3.Chiều dày thân tháp..............................................................................................68
1.3.1.Chiều dày đoạn chưng .................................................................................68
1.3.2.Chiều dày đoạn luyện ..................................................................................69
2.Tính đáy và nắp thiết bị........................................................................................71
2.1.Tính chiều dày đáy tháp .......................................................................................71
2.2. Tính chiều dày nắp tháp......................................................................................75
3.Tính đường kính ống dẫn .....................................................................................78
3.1. Ống dẫn hơi ở đỉnh tháp......................................................................................78
3.2 Ống dẫn hồi lưu sản phẩm đỉnh ..........................................................................79
3.3.Ống dẫn hỗn hợp nguyên liệu đầu.......................................................................80
3.4.Ống dẫn hỗn hợp lỏng ra......................................................................................81
3.5. Ống dẫn hồi lưu hơi sản phẩm đáy ....................................................................81
4. Chọn bích nối giữa thân tháp với đáy và nắp....................................................83
4.1.Số bích nối cần thiết ở đoạn chưng......................................................................83
4.2. Số bích nối cần thiết đoạn luyện .........................................................................84
5.Trụ đỡ của thiết bị.................................................................................................84
5.1.Tải trọng của tháp.................................................................................................84
5.1.1.Khối lượng thân tháp...................................................................................84
5.1.2. Khối lượng của nắp và đáy tháp................................................................86

5.1.3.Khối lượng bích nối......................................................................................87
5.1.4. Khối lượng đĩa.............................................................................................88
5.1.5.Khối lượng lớp cách nhiệt ...........................................................................89
5.1.6.Khối lượng khi tháp đầy nước ....................................................................90
5.2. Trụ đỡ của tháp....................................................................................................91

5.2.1. Momen uốn tại đường chân đáy trụ đỡ ....................................................91
5.2.2.Phân tích ứng suất........................................................................................92
5.3. Vòng chịu tải ở đáy trụ đỡ và các bulong định vị .............................................93
PHẦN V.TÍNH THƠNG SỐ CƠNG NGHỆ VÀ CƠ KHÍ THIẾT BỊ PHỤ ......96
1.Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu .............................................................................96
1.1.Tính lượng nhiệt trao đổi .....................................................................................96
1.2. Nhiệt độ trung bình lưu thể.................................................................................96
1.3. Hệ số cấp nhiệt cấp nhiệt về phía hơi ngưng tụ.................................................97
1.4. Tính nhiệt tải riêng về phía hơi ngưng tụ ..........................................................98
1.5. Tính hệ số cấp nhiệt phía hỗn hợp chảy xốy....................................................98
1.6.Nhiệt tải riêng về phía hỗn hợp chảy xốy........................................................100
1.7.Tính bề mặt truyền nhiệt....................................................................................101
1.8.Tính số ống truyền nhiệt.....................................................................................102
1.9.Tính đường kính thiết bị gia nhiệt.....................................................................102
1.10.Chọn vận tốc và chia ngăn ...............................................................................103
1.11.Tinh toán cơ khí thiết bị gia nhiệt ...................................................................104
1.11.1.Chiều dày của thân thiết bị .....................................................................106
1.11.2 Tính chiều dày lưới đỡ ống......................................................................108
1.11.3 Tính chiều dày đáy thiết bị......................................................................110
1.11.4.Tính chiều dày nắp thiết bị gia nhiệt......................................................113
1.11.5.Tính đường kính ống dẫn........................................................................115
1.11.6.Tính và chọn tai treo ................................................................................121
1.11.7. Tính bề dày lớp cách nhiệt .....................................................................124
2.Tính và chọn bơm................................................................................................126

2.1.1. Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực trên đường ống đẩy đến thiết bị
gia nhiệt hỗn hợp đầu........................................................................................................126
2.1.1.1. Áp suất động lực học..............................................................................127
2.1.1.2. Áp suất khắc phục trở lực do ma sát....................................................127
2.1.1.3. Áp suất khắc phục trở lực cục bộ .........................................................128
2.1.2. Áp suất toàn phần để thắng trở lực trong thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu
............................................................................................................................................. 129
2.1.2.1.Áp suất động lực học...............................................................................130
2.1.2.2. Áp suất khắc phực trở lực do ma sát...................................................130

2.1.2.3 Áp suất khắc phục trở lực cục bộ ..........................................................131
2.1.3. Áp suất toàn phần để thắng trở lực từ cửa ra thiết bị gia nhiệt hỗn hợp
đầu đến tháp chưng ...........................................................................................................134
2.1.3.1. Áp suất động lực học..............................................................................134
2.1.3.2. Áp suất khắc phục trở lực do ma sát....................................................134
2.1.3.3. Áp suất khắc phục trở lực cục bộ .........................................................135
2.2. Chọn bơm............................................................................................................137
2.2.1.Chiều cao hút của bơm ..............................................................................137
2.2.2.Áp suất toàn phần do bơm tạo ra .............................................................137
2.2.3.Công suất yêu cầu trên trục động cơ của bơm ........................................137
2.2.4.Chọn bơm....................................................................................................138
3.Thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh.......................................................................142
3.1.Tính lượng nhiệt trao đổi ...................................................................................142
3.2. Nhiệt độ trung bình lưu thể...............................................................................142
3.3. Hệ số cấp nhiệt cấp nhiệt cho từng lưu thể......................................................143
3.4. Tính nhiệt tải riêng về phía hơi ngưng tụ ........................................................144
3.5. Tính hệ số cấp nhiệt phía hỗn hợp chảy xoáy..................................................144
3.6.Nhiệt tải riêng về phía hỗn hợp chảy xốy........................................................145
3.7.Tính bề mặt truyền nhiệt....................................................................................147
3.8.Tính số ống truyền nhiệt.....................................................................................147

3.9.Tính đường kính thiết bị ngưng tụ ....................................................................148
3.10.Chọn vận tốc và chia ngăn ...............................................................................148
3.11.Tinh tốn cơ khí thiết bị ngưng tụ...................................................................149
3.11.1.Chiều dày của thân thiết bị .....................................................................151
3.11.2 Tính chiều dày lưới đỡ ống......................................................................153
3.11.3 Tính chiều dày đáy và nắp thiết bị .........................................................155
3.11.4.Tính đường kính ống dẫn........................................................................158
3.11.5.Tính và chọn gối đỡ..................................................................................162
4.Thiết bị đun sơi đáy tháp ....................................................................................167
4.1.Tính nhiệt lượng trao đổi ...................................................................................167
4.2. Nhiệt độ trung bình lưu thể...............................................................................168
4.3.Hệ số cấp nhiệt khi hơi ngưng tụ trong ống nằm ngang .................................168

4.4.Tải nhiệt riêng về phía hơi ngưng tụ .................................................................169
4.5.Hệ số cấp nhiệt cho chất lỏng sôi .......................................................................169
4.6.Nhiệt tải riêng về phía chất lỏng sơi ..................................................................171
4.7.Tính bề mặt truyền nhiệt....................................................................................171
4.8.Tính số ống truyền nhiệt.....................................................................................172
4.9.Thể tích khơng gian hơi ......................................................................................172
4.10.Tính tốn cơ khí thiết bị đun sơi đáy tháp......................................................175

4.10.1.Tính bề dày thân thiết bị .........................................................................175
4.10.2. Tính chiều dày vỉ ống..............................................................................179
4.10.3 Tính chiều dày nắp và nắp thiết bị .........................................................180
4.10.4.Chiều dày đáy thiết bị..............................................................................183
4.10.5.Tính đường kính ống dẫn........................................................................186
4.10.6.Tính tải trọng và chọn gối đỡ..................................................................193
KẾT LUẬN .............................................................................................................198
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO..............................................................199

Đồ án chuyên ngành QTTB GVHD: TS. Đỗ Xuân Trường

LỜI MỞ ĐẦU

Chưng cất từ lâu đã là một phương pháp phổ biến dùng để tách hỗn hợp các cấu tử
để thu được những sản phẩm có nồng độ cao.Trong một số dây chuyền sản xuất trong công
nghiệp,chưng cất là một khâu quan trọng quyết định chất lượng sản phẩm . Đối với q
trình cơng nghệ u cầu tách hỗn hợp nhiều cấu tử với năng suất lớn và độ tinh khiết
cao,người ta thường tiến hành quá trình chưng luyện liên tục

Và để hiểu rõ hơn về quá trình chưng luyện,em được giao đề tài tính tốn thiết kế tháp
chưng luyện liên tục loại tháp đĩa lỗ có kênh chảy truyền để tách hỗn hợp hai cấu tử Ethanol
(C2H5OH)-Nước (H2O) với năng suất đầu 3,6 kg/s , nồng độ hỗn hợp đầu 24% khối lượng
, nồng độ sản phẩm đỉnh 92% khối lượng ,nồng độ sản phẩm đáy 1,2% khối lượng

Việc làm đồ án giúp sinh viên từng bước tiếp cận với thực tiễn sau khi đã hoàn thành
khối lượng kiến thức của 3 học phần “ Quá trình thiết bị I,II,III” cùng với một số kiến thức
của các môn cơ sở ngành khác. Qua việc làm đồ án, sinh viên biết cách tìm và sử dụng tài
liệu tham khảo để tra cứu, vận dụng những kiến thức, quy định thiết kế, tự nâng cao kỹ
năng vận dụng, tính tốn, trình bày nội dung bản thiết kế theo văn phong khoa học và nhìn
nhận vấn đề một cách có hệ thống.

Em xin chân thành cảm ơn thầy Đỗ Xuân Trường đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn và
truyền đạt những kinh nghiệm quý báu để em hoàn thành đồ án.

Trong quá trình làm đồ án do cịn thiếu kinh nghiệm và khơng tránh khỏi các sai
lầm, thiếu sót, kính mong sự đóng góp nhiệt tình của q thầy, cơ để đồ án của em được
hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn!

SVTH: Trần Xuân Thành – 20180938 1

Đồ án chuyên ngành QTTB GVHD: TS. Đỗ Xuân Trường

PHẦN I. GIỚI THIỆU CHUNG

1.Tổng quan về quá trình chưng luyện
1.1.Khái niệm về chưng cất

Chưng là phương pháp tách hỗn hợp chất lỏng ( cũng như các hỗn hợp khí đã hố
lỏng thành những cấu tử riêng biệt, dựa trên độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong
hỗn hợp ( khi ở cùng nhiệt độ,áp suất hơi bão hoà của các cấu tử khác nhau ).

Khi chưng,ta thu được nhiều sản phẩm.Thường hỗn hợp chứa bao nhiêu cấu tử thì
có bấy nhiêu sản phẩm.Trường hợp có hai cấu tử,sẽ thu được :

- Sản phẩm đỉnh gồm cấu tử dễ bay hơi và một phần cấu tử khó bay hơi
- Sản phẩm đáy gồm chủ yếu cấu tử khó bay hơi và một phần cấu tử dễ bay hơi

Để có thể thu được sản phẩm đỉnh tinh khiết sẽ tiến hành chưng nhiều lần ( còn gọi là
chưng luyện )

Phân loại phương pháp chưng :

- Theo áp suất làm việc :
 Áp suất chân không
 Áp suất thường
 Áp suất cao

- Số lượng cấu tử trong hỗn hợp
 Hệ hai cấu tử
 Hệ ba hoặc số cấu tử ít hơn mười
 Hệ nhiều cấu tử (lớn hơn mười cấu tử )

- Phương thức làm việc
 Liên tục
 Gián đoạn

Quá trình chưng luyện liên tục được ứng dụng phổ biến trong sản xuất

- Chưng luyện ở áp suất chân không : dùng trong trường hợp cần hạ thấp nhiệt độ
sôi của cấu tử ( đối với các cấu tử dễ bị phân huỷ ở nhiệt độ cao hay có nhiệt độ sơi
quá cao)

- Chưng luyện ở áp suất cao : dùng trong trường hợp hỗn hợp khơng hố lỏng ở áp
suất thường

SVTH: Trần Xuân Thành – 20180938 2

Đồ án chuyên ngành QTTB GVHD: TS. Đỗ Xuân Trường

- Chưng luyện ở áp suất thường : có thể thực hiện khi sản phẩm khơng có các tính
chất như dễ phân huỷ ở nhiệt độ cao,nhiệt độ sơi q cao hay hố lỏng ở áp suất
thường

1.2.Thiết bị chưng luyện
Các thiết bị được sử dụng trong quá trình chưng luyện :

- Tháp đĩa lưới

- Tháp đĩa lỗ có kênh chảy truyền
- Tháp đĩa chóp
- Tháp đệm

Tháp đĩa lưới Tháp đĩa lỗ có Tháp đĩa Tháp đệm
kênh chảy chóp
truyền

Ưu -Cấu tạo đơn giản -Hiệu suất -Hiệu suất -Bề mặt tiếp xúc
điểm -Vệ sinh dễ dàng tương đối cao cao,hoạt pha lớn,hiệu suất
-Trở lực thấp hơn tháp động ổn định cao
chóp -Hoạt động khá
ổn định -Cấu tạo đơn giản

-Lượng vật liệu sử dụng Trở lực nhỏ
để chế tạo ít hơn
-Giới hạn làm việc
tương đối rộng

Nhược -Yêu cầu lắp đặt cao,đĩa -Cấu tạo phức -Chế tạo -Khó làm ướt đều
điểm phỉa lắp rất phẳng tạp,yêu cầu lắp phức tạp đệm,cần sử dụng
đặt cao thêm bộ phân
-Cần có bộ phận phân -Trở lực lớn phân phối lỏng
phối lỏng -Trở lực khá
cao
-Với những tháp đường
kính quá lớn (>2,4m)
chất lỏng phân phối
không đều trên đĩa

SVTH: Trần Xuân Thành – 20180938 3

Đồ án chuyên ngành QTTB GVHD: TS. Đỗ Xuân Trường

Trong đồ án này,ta sử dụng tháp đĩa lỗ có kênh chảy truyền để tách hỗn hợp 2 cấu tử
Ethanol và nước

2. Hỗn hợp cần tách
Hỗn hợp cần tách là hệ 2 cấu tử Etanol (C2H5OH) và nước (H2O) ,đây là hỗn hợp thường
xuất hiện trong quá trình lên men tinh bột để sản xuất Etanol.Hỗn hợp thu được sau khi
lên men đường,tinh bột, có thành phần chủ yếu là Etanol và nước,ta cần thực hiện quá
trình chưng luyện để thu được Etanol có nồng độ cao

2.1. Các tính chất của nước
-Nước là chất lỏng,trong suốt,không màu,không mùi,không vị

Khối lượng riêng: 997 kg/m3

Điểm sôi: 100 ℃

Khối lượng phân tử : 18g/mol

2.2. Các tính chất của Etanol
-Etanol: là chất lỏng trong suốt,khơng màu,có mùi,dễ cháy ,tan vơ hạn trong nước,dễ bay
hơi

Khối lượng phân tử: 46,07 g/mol

Điểm nóng chảy : -114,1℃

Điểm sơi : 78,37 ℃

Khối lượng riêng : 789 kg/m3

2.3. Ứng dụng Ethanol trong công nghiệp
- Sử dụng trong các sản phẩm chống đơng lạnh vì điểm nóng băng thấp
- Điều chế một số hợp chất hữu cơ : acid acetic,dietyl ete,etyl axetat
- Pha chế xăng sinh học
- Làm cồn thực phẩm
- Tạo đồ uống có cồn
- Sử dụng trong dược phẩm và y học
- Chất chống vi khuẩn,sát trùng
- Ở nồng độ nhất định làm dung dịch tẩy rửa,vệ sinh dụng cụ y tế

SVTH: Trần Xuân Thành – 20180938 4

Đồ án chuyên ngành QTTB GVHD: TS. Đỗ Xuân Trường
- Làm thuốc ngủ

SVTH: Trần Xuân Thành – 20180938 5

Đồ án chuyên ngành QTTB GVHD: TS. Đỗ Xuân Trường

PHẦN II.SƠ ĐỒ HỆ THỐNG CHƯNG LUYỆN LIÊN TỤC
1.Sơ đồ cơng nghệ (PFD)

STT Kí hiệu Tên thiết bị
1 P-1
2 P-2 Bơm ly tâm
3 P-3

4 HE-1 Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu
5 HE-2 Thiết bị ngưng tụ đỉnh tháp
6 HE-3 Thiết bị làm lạnh sản phẩm đỉnh
7 HE-4 Thiết bị đun sôi đáy tháp
8 D-1 Tháp chưng luyện
9 T-1 Thùng chứa hỗn hợp đầu
10 T-2 Thùng chứa sản phẩm đáy

SVTH: Trần Xuân Thành – 20180938 6

Đồ án chuyên ngành QTTB GVHD: TS. Đỗ Xuân Trường

11 T-3 Thùng chứa sản phẩm đỉnh
12 F-1 Lưu lượng kế

Thuyết minh sơ đồ

Dung dịch đầu từ thùng chứa hỗn hợp đầu T-1 được bơm P-1 bơm liên tục đi qua
lưu lượng kế F-1 đưa vào thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu HE-1.Tại thiết bị gia nhiệt HE-
1,dung dịch được gia nhiệt bằng hơi nước bão hồ có áp suất 5 at tới nhiệt độ sôi và tiếp
tục đi vào tháp chưng luyện D-1 ở vị trí đĩa tiếp liệu.

Trong tháp xảy ra q trình chuyển khối,dịng hơi đi từ dưới lên qua các lỗ ở mỗi
đĩa ,dòng lỏng đi từ trên xuống qua các kênh chảy truyền,mức chất lỏng trên đĩa phụ
thuộc chiều cao gờ chảy tràn. Nồng độ của các cấu tử thay đổi theo chiều cao của
tháp,nhiệt độ sôi cũng thay đổi tương ứng với sự thay đổi nồng độ.Cụ thể trên đĩa 1,chất
lỏng có nồng độ x1 ,lượng hơi bốc lên có nồng độ y1 ,trong đó y1>x1 . Hơi này đi qua lỗ
trên đĩa 2 tiếp xúc với lỏng ở đó.Nhiệt độ của chất lỏng ở đĩa 2 thấp hơn đĩa 1 nên 1 phần
hơi được ngưng tụ lại,do đó nồng độ cấu tử dễ bay hơi trên đĩa này là x2 > x1 . Hơi bốc lên
từ đĩa 2 có nồng độ cấu tử dễ bay hơi là y2>x2 đi lên đĩa 3, nhiệt độ của lỏng trên đĩa 3

thấp hơn đĩa 2, nên hơi được ngưng tụ một phần và chất lỏng trên đĩa 3 có nồng độ x3>x2 .
Trên mỗi đĩa xảy ra quá trình truyền chất giữa pha lỏng và pha hơi, quá trình bốc hơi và
ngưng tụ một phần lặp lại nhiều lần, cuối cùng trên đỉnh tháp thu được sản phẩm đỉnh có
nồng độ cấu tử dễ bay hơi cao và dưới đáy tháp thu được sản phẩm đáy có nồng độ cấu tử
khó bay hơi cao

Lượng hơi đi ra khỏi tháp sẽ đi vào thiết bị ngưng tụ HE-2 để ngưng tụ thành lỏng
với chất tải nhiệt là nước 25oC .Sau đó một phần sản phẩm được hồi lưu trở lại tháp bằng
bơm P-3 để tạo dòng lỏng đi trong tháp ,lượng còn lại đi vào thiết bị làm lạnh HE-3 để hạ
nhiệt độ sản phẩm đỉnh trước khi vào thùng chứa T-3

Lượng lỏng đi ra khỏi thiết bị đi vào thiết bị đun sôi đáy tháp HE-4.Ở đây một
phần sản phẩm đáy được gia nhiệt để bay hơi tạo dòng hơi đi trong tháp,lượng lỏng còn
lại sẽ đi ra khỏi thiết bị và vào thùng chứa T-2

Quá trình chưng luyện là liên tục

SVTH: Trần Xuân Thành – 20180938 7

Đồ án chuyên ngành QTTB GVHD: TS. Đỗ Xuân Trường
2.Sơ đồ P&I

Kí hiệu Đo và chuyển đổi nhiệt độ
TT Điều khiển nhiệt độ
TC Tính tốn nhiệt độ
TY Chuyển đổi và hiển thị nhiệt độ
TIC Hiển thị nhiệt độ
TI Hiển thị áp suất
PI Điều khiển lưu lượng dòng
FC Điều khiển nhiệt độ có hiển thị

FIC Đo và chuyển đổi lưu lượng
FT Đo và chuyển đổi mức
LT Điều khiển mức
LC

SVTH: Trần Xuân Thành – 20180938 8

Đồ án chuyên ngành QTTB GVHD: TS. Đỗ Xuân Trường

LIC Đo và chuyển đổi mức có hiển thị
LAH Cảnh báo vượt mức
LAL Cảnh báo dưới mức

Thuyết minh sơ đồ

Dòng nguyên liệu đầu trước khi đi vào thiết bị gia nhiệt HE-1 sẽ đi qua thiết bị đo lưu
lượng FT ,từ đó truyền tín hiệu tới van điều khiển V-1 để thực hiện điều chỉnh lưu lượng
dòng phù hợp. Dòng nguyên liệu sau khi ra khỏi thiết bị gia nhiệt đi qua thiết bị đo và
chuyển đổi nhiệt độ TT ,truyền tín hiệu tới thiết bị điều khiển nhiệt độ TC và tính toán
nhiệt độ TY để điều chỉnh lượng hơi đốt để nhiệt độ dòng nguyên liệu ra đạt yêu cầu

Dòng nguyên liệu sau khi được gia nhiệt sẽ đi vào tháp,lưu lượng dòng vào tháp chưng
luyện C-1 được điều khiển bằng van V-3 thông qua bộ đo và điều khiển lưu lượng FT và
FC. Nhiệt độ và áp suất của dòng lỏng và hơi trong tháp được đo bằng thiết bị đo có hiển
thị nhiệt độ TI và PI đặt ở mỗi đĩa

Dưới đĩa 1 của tháp có đặt một thiết bị đo mức.Khi mức chất lỏng dưới đĩa 1 cao hoặc
thấp hơn mức chất lỏng đã thiết lập sẽ kích hoạt cảnh báo vượt mức LAH hoặc cảnh báo
dưới mức LAL ,truyền tín hiệu tới thiết bị điều khiển mức có hiển thị để thực hiện điều
khiển van V-4 để điều chỉnh mức chất lỏng trong tháp . Dòng lỏng đi từ tháp vào thiết bị

đun sôi đáy tháp HE-3.Ở thiết bị đun sôi đáy tháp cũng được lắp thiết bị đo và điều khiển
mức LT và LC kết nối với van V-5 để điều chỉnh mức chất lỏng phía sau tấm chảy tràn
của thiết bị.

Một phần dòng lỏng đi vào thiết bị đun sôi HE-3 được gia nhiệt để tạo dòng hơi bằng
dòng hơi đốt 5 at được điều khiển qua bộ đo điều khiển và tính tốn nhiệt độ TT,TC và
TY.Lưu lượng dòng hơi bốc lên đi vào tháp đi qua thiết bị đo lưu lượng FT và điều khiển
lưu lượng FC ,tín hiệu được gửi tới van V-6 để điều khiển lưu lượng dòng hơi

Phần còn lại sản phẩm đáy sau khi ra khỏi thiết bị sẽ đi qua bộ đo hiển thị nhiệt độ

Hơi ra khỏi đỉnh tháp vào thiết bị ngưng tụ HE-2,dòng lỏng sau ngưng tụ ra khỏi tháp
được đưa vào thùng chứa hồi lưu sau đó một phần được bơm P-1 bơm quay trở lại
tháp,phần còn lại được bơm P-2 vận chuyển đi

SVTH: Trần Xuân Thành – 20180938 9

Đồ án chuyên ngành QTTB GVHD: TS. Đỗ Xuân Trường
3.Sơ đồ mặt bằng hệ thống (Plant layout)

SVTH: Trần Xuân Thành – 20180938 10

Đồ án chuyên ngành QTTB GVHD: TS. Đỗ Xuân Trường

SVTH: Trần Xuân Thành – 20180938 11