Thiết kế hệ thống chưng luyện liên tục loại tháp đệm để phân tách hỗn hợp axeton – nước

Đồ án Hóa công ĐH Công Nghiệp Hà Nội –Khoa CN Hóa
Sv: Phạm Thị Hồng – Lớp LTCĐ-ĐH Hóa 5k4 1
Bộ Công Thương
Trường ĐH Công nghiệp Hà
Nội
Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt
Nam
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
Đồ án môn học Quá trình thiết
bị
Số : …………………
Họ và tên HS-SV : Phạm Thị Hồng
Lớp : CĐ-ĐH Hóa 5 Khóa: 4
Khoa : Công nghệ Hóa
Giáo viên hướng dẫn : thầy Nguyễn Tuấn Anh
Nội
dung
Thiết kế hệ thống chưng luyện liên tục loại tháp đệm để phân tách hỗn hợp
Axeton – nước.
Các số liệu ban đầu:
Hỗn hợp đầu F=4200Kg/h.
X
F
=40% khối lượng
X
P
=98% khối lượng
X
w
=3% khối lượng
T

Tên bản vẽ Khổ giấy Số lượng
Vẽ dây chuyền sản xuất A
4
01
Vẽ tháp chưng luyện A
0
01
Phần thuyết
m
i
nh
LỜI MỞ ĐẦU
MỤC LỤC
Chương I: GIỚI THIỆU CHUNG: 5
1.1: LÝ THUYẾT VỀ CHƯNG LUYỆN: 5
1.1.1: Phương pháp chưng luyện: 5
1.1.2. Thiết bị chưng luyện: 5
1.2.GIỚI THIỆU VỀ HỖN HỢP CHƯNG LUYỆN: 6
1.2.1.Axetone: 6
1.2.2. Nước (H
2
O): 8
1.3. DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT: 9
1.3.1. Sơ đồ công nghệ: 9
1.3.2. Thuyết minh dây chuyền sản xuất: 10
Chương 2: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH: 11
2.1 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT LIỆU CHO TOÀN THIẾT BỊ: 11
2.1.1. Thông số ban đầu: 11
2.1.2. Cân bằng vật liệu: 12
2.2. XÁC ĐỊNH SỐ ĐĨA LÝ THUYẾT: 14

2.2.1. Phương trình đường nồng độ làm việc của tháp: 14
2.2.2. Xác định số bậc thay đổi nồng độ: 15
2.3. ĐƯỜNG KÍNH THÁP CHƯNG: 27
2.3.1. Lượng hơi trung bình đi trong tháp: 27
2.3.2. Khối lượng riêng trung bình trong tháp: 31
2.3.4. Đường kính tháp chưng luyện: 37
2.4. CHIỀU CAO THÁP CHƯNG LUYỆN: 38
2.4.1. Chiều cao của 1 đơn vị chuyển khối: 38
2.4.2. Số đơn vị chuyển khối: 39
2.4.3. Tính m: 50
2.4.4. Xác định chiều cao tháp: 51
2.4.5. Chiều cao toàn tháp: 51
2.5. TRỞ LỰC CỦA THÁP ĐỆM: 52
2.5.1. Trở lực của đoạn chưng: 53
2.5.2. Trở lực đoạn luyện: 54
2.6. CÂN BẰNG VẬT LIỆU: 55
Chương 3: TÍNH TOÁN CƠ KHÍ VÀ LỰA CHỌN: 62
3.1. TÍNH TOÁN THÂN THÁP: 62
3.1.1. Vật liệu làm tháp: 62
3.1.2. Chiều dày thân tháp: 67
3.2. ĐÁY VÀ NẮP THIẾT BỊ: 68
3.2.1. Chiều dày nắp thiết bị: 66
3.2.2. Chiều dày đáy thiết bị: 67
3.3. ĐƯỜNG KÍNH ỐNG DẪN: 68
3.3.1. Đường kính ống dẫn sản phẩm đỉnh: 68
3.3.2. Đường kính ống dẫn hỗn hợp đầu: 70
3.3.3. Đường kính sản phẩm đáy: 70
3.4. TRA BÍCH GHÉP: 71
3.5. LƯỚI ĐỠ ĐỆM, DẦM ĐỠ ĐỆM: 73
3.5.1. Đĩa phân phối chất lỏng: 73

3.5.2. Lưới đỡ đệm: 73
3.5.3. Dầm đỡ đệm: 73
3.6. GIÁ ĐỠ VÀ TAI TREO: 77
Chương 4: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ: 79
4.1. THIẾT BỊ GIA NHIỆT HỖN HỢP ĐẦU: 79
4.2. THÙNG CAO VỊ: 86
4.3. BƠM: 96
KẾT LUẬN: 99
TÀI LIỆU THAM KHẢO: 100
LỜI MỞ
ĐẦU
Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, nền công nghiệp
đã mang lại cho con người những lợi ích vô cùng to lớn về vật chất và tinh thần.
Để nâng cao đời sống nhân dân, để hòa nhập chung với sự phát triển chung của
các nước trong khu vực cũng như trên thế giới Đảng và Nhà nước ta đã đề ra
mục tiêu công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước.
Trong tiến trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước những ngành mũi
nhọn như công nghệ thông tin, công nghệ sinh học, công nghệ điện tử tự động
hóa…công nghệ hóa giữ vai trò quan trọng trong việc sản xuất các sản phẩm
phục vụ cho nền kinh tế quốc dân, tạo tiền đề cho nhiều ngành khác phát triển.
Khi kinh tế phát triển thì nhu cầu của con người ngày càng tăng. Do vậy
các sản phẩm cũng đòi hỏi cao hơn, đa dạng hơn, phong phú hơn, theo đó công
nghệ sản xuất cũng phải nâng cao. Trong công nghệ hóa học nói chung việc sử
dụng hóa chất có độ tinh khiết cao là yếu tố căn bản tạo ra sản phẩm có chất
lượng cao. Có nhiều phương pháp khác nhau để làm tăng nồng độ, độ tinh khiết
như: chưng cất, cô đặc, trích ly. Tùy vào tính chất của hệ mà ta lựa chọn phương
pháp thích hợp.Với nhiệm vụ tách hỗn hợp hai cấu tử axeton-nước để có axeton
nồng độ cao thì chưng cất là phương pháp hữu hiệu nhất.
Tập đồ án này bao gồm 4 chương:
1: Giới thiệu chung

2: Tính toán thiết bị chính
3: Thiết bị phụ
4: Tính toán cơ khí và lựa chọn
5: Bản vẽ chi tiết tháp chưng luyện loại tháp đệm
CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU CHUNG
1.1 LÝ THUYẾT VỀ CHƯNG LUYỆN
1.1.1. Phương pháp chưng luyện
Chưng là phương pháp dùng để tách các hỗn hợp khí lỏng thành các cấu
tử riêng biệt dựa vào nhiệt độ sôi khác nhau của các cấu tử trong hỗn hợp. Khi
chưng ta thu được nhiều sản phẩm và thường có bao nhiêu cấu tử thì có bấy
nhiêu sản phẩm.
Phương pháp chưng luyện này là một quá trình trong đó hỗn hợp được
bốc hơi và ngưng tụ nhiều lần. Kết quả cuối cùng ta thu được ở đỉnh tháp là một
hỗn hợp gồm các cấu tử dễ bay hơi có nồng độ đạt yêu cầu. Phương pháp chưng
luyện cho hiệu suất cao nên nó được sử dụng nhiều trong thực tế.
Các phương pháp chưng cất bao gồm:
- Chưng đơn giản .
- Chưng bằng hơi nước trực tiếp .
- Chưng bằng hơi nước gián tiếp
- Chưng chân không
- Chưng ở áp suất thấp
- Chưng ở áp suất cao
Trong trường hợp này với yêu cầu axeton có độ tinh khiết cao khi sử dụng, cùng
với hỗn hợp axeton- nước không có điểm đẳng phí nên chọn phương pháp chưng
liên tục là hiệu quả nhất.
1.1.2 Thiết bị chưng luyện
Trong sản xuất thường sử dụng rất nhiều loại tháp khác nhau nhưng chúng
thường có một yêu cầu cơ bản là bề mặt tiếp xúc pha lớn.
Tháp chưng cất phong phú về kích cỡ và ứng dụng, các tháp lớn thường

được sử dụng trong công nghệ hóa lọc dầu. Đường kính tháp phụ thuộc vào
lượng pha lỏng và pha khí, độ tinh khiết của sản phẩm.
Các loại tháp thường sử dụng như:
- Tháp đệm
- Tháp đĩa lỗ có ống chảy truyền
- Tháp đĩa lỗ không có ống chảy truyền
- Tháp chóp
Mỗi loại tháp chưng lại có cấu tạo riêng, ưu nhược điểm khác nhau vì vậy
ta phải chọn loại tháp nào phù hợp với hỗn hợp cấu tử cần chưng và tính toán
thiết bị phù hợp với yêu cầu.
1.2 GIỚI THIỆU VỀ HỖN HỢP CHƯNG LUYỆN
1.2.1 Axeton CH
3
COCH
3
a. Tính chất vật lý
Axeton là chất lỏng không màu, dễ bay hơi, có mùi đặc trưng và tan vô
hạn trong nước.
Khối lượng phân tử M = 58
Nhiệt độ nóng chảy: -95.3
o
C
Nhiệt độ sôi: 56.5
o
C
b. Tính chất hóa học
Phản ứng khử với H
2
Axeton có phản ứng khử với H
2

giống Andehit:
CH
3
-CO-CH
3
+ H
2
CH
3
-CH(OH)-CH
3
Phản ứng oxi hóa:
Axeton không bị oxi hóa bởi dung dịch bạc nitrat trong amoniac (không
tráng gương), không khử đồng (II) hidroxit, mà bị oxi hóa bởi các chất oxi hóa
mạnh như: KMnO
4
, K
2
Cr
2
O
7
, với H
2
SO
4
đặc.
CH
3
COCH

3
+ 4[O] CH
3
COOH + CO
2
+ H
2
O
Phản ứng cộng tạo rượu bậc 2
c. Điều chế
Oxi hóa rượu bậc 2:
Theo phương pháp Piria:nhiệt phân muối canxi của axit cacboxilic
(CH
3
COO)
2
Ca CH
3
COCH
3
+ CaCO
3
Thủy phân 2,2-điclo propan:
Đi từ hợp chất cơ Magiê:
CH
3
MgCl + CH
3
COCl CH
3

COCH
3
+ MgCl
d. Ứng dụng
Sản xuất sơn và nhựa resin
Aceton là dung môi hoà tan tốt nitrocellulose, cellulose acetate, cellulose
ether, được dùng để làm giảm độ nhớt của sơn cóchứa nhựa này. Đặc biệt,
nóthích hợp để sản xuất sơn mau khô vì có tốc độ bay hơi cao. Ngoài ra cũng
dựng Acetone trong sản xuất sơn có hàm lượng chất rắn cao.
Dược và mỹ phẩm
Axeton dùng làm chất khử nước trong sản xuất thuốc và trong công nghiệp
mỹ phẩm, sơn và rửa móng tay.
Nén khí axetilen
Axetilen là một chất khí công nghiệp quan trọng nhưng không thể nén một
cách hiệu quả để đảm bảo trong có bình hình trụ mà không có nguy cơ bị nổ.
Axeton có thể hòa tan lượng lớn khí Axetilen (khoảng 300 lần so với thể tích
thực của nó) do đó axetilen được chứa trong bình kín cùng với axeton.
Ngoài ra axeton còn được sử dụng làm chất tẩy rửa và khử nước cho các
thành phần điện tử, dung môi trong ngành sản xuất cao su…
1.2.2. Nước H
2
O
a. Tính chất vật lý
Nước là một hợp chất hóa học của oxy và hidro, có công thức hóa họclà
H2O. Với các tính chất lý hóa đặc biệt (ví dụ như tính lưỡng cực, liên kếthiđro
và tính bất thường của khối lượng riêng) nước là một chất rất quantrọng trong
nhiều ngành khoa học và trong đời sống; 70% diện tích của TráiĐất được nước
che phủ nhưng chỉ 0,3% tổng lượng nước trên Trái Đất nằmtrong các nguồn có
thể khai thác dùng làm nước uống.
Trong điều kiện bình thường nước là chất lỏng không màu, không mùi,

không vị, nhưng khối nước dày sẽ có màu xanh nhạt.
Khi hóa rắn nó có thể tồn tại ở 5 dạng tinh thể khác nhau
Khối lượng phân tử: 18g/mol
Khối lượng riêng d
4
o
C: 1g/cm
3
Nhiệt độ nóng chảy: 0
o
C
Nhiệt độ sôi: 100
o
C
b. Tính chất hóa học
Về mặt hóa học, nước là một chất lưỡng tính, có thể phản ứng như 1 axit hay
bazơ. Ở pH 7 hàm lương OH
-
cân bằng với hàm lương H
3
O
+
Phản ứng với axit mạnh:
H
2
O + HCl H
3
O + Cl
-
Phản ứng với amoniac:

H
2
O + NH
3
NH
4
+
+ OH
-
Ứng dụng
1.3 DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT
1.3.1. Sơ đồ công nghệ sản xuất
Chú t

hí

ch:
Hình 1.1: Sơ đồ công nghệ chưng luyện
1: Thùng cao vị 5: Tháp chưng luyện 9: Bể chứa sản phẩm đáy
2: Bể chứa dung dịch đầu 6: Thiết bị ngưng tụ 10: Thiết bị gia nhiệt đáy
3: Thiết bị gia nhiệt đầu 7: Thiết bị làm lạnh 11: Thiết bị tháo nước
4: Lưu lượng kế 8: Bể chứa sản phẩm đỉnh 12: Bơm
1.3.2. Thuyết minh sơ đồ
Nguyên liệu đầu được chứa trong thùng chứa (2) và được bơm (12) bơm lên
thùng cao vị (1) .Mức chất lỏng cao nhất được khống chế bởi ống chảy tràn trở
lại bể chứa dung dịch đầu (2). Hỗn hợp đầu từ thùng cao vị tự chảy xuống thiết
bị đun sôi hỗn hợp đầu (3). Lưu lượng được khống chế bằng cách điều chỉnh hệ
thống van và lưu lượng kế (4) hơi nước bão hòa từ nồi hơi vào đun sôi hỗn hợp
đầu đến nhiệt độ sôi sau khi đạt tới nhiệt độ sôi hỗn hợp này được đưa vào đĩa
tiếp liệu của tháp chưng luyện (5) loại đệm.Trong tháp hơi đi từ dưới lên tiếp

xúc trực tiếp với lỏng chảy từ trên xuống, tại đáy xảy ra quá trình bốc hơi và
ngưng tụ nhiều lần.Theo chiều cao của tháp, càng lên cao thì nhiệt độ càng thấp
nên khi hơi đi qua các tầng đệm từ dưới lên, cấu tử có nhiệt độ sôi cao sẽ ngưng
tụ. Quá trình tiếp xúc lỏng hơi trong tháp diễn ra liên tục làm cho trong pha hơi
càng giầu cấu tử dễ bay hơi.Cuối cùng trên đỉnh tháp ta sẽ thu được hầu hết là
cấu tử dễ bay hơi (cụ thể ở đây là Axeton) và một phần cấu tử khó bay hơi
(Nước). Hỗn hợp hơi này được đưa vào thiết bị ngưng tụ (6) và tại đây nó được
ngưng tụ hoàn toàn (tác nhân là nước lạnh). Một phần chất lỏng sau khi ngưng
tụ được đưa hồi lưu trở về tháp chưng luyện và cũng được khống chế bằng lưu
lượng kế , phần còn lại đạt yêu cầu sẽ được đưa vào thiết bị làm lạnh (7) để làm
lạnh đến nhiệt độ cần thiết sau đó được đưa vào thùng chứa sản phẩm đỉnh (8).
Chất lỏng hồi lưu đi từ trên xuống dưới, gặp hơi có nhiệt độ cao đi từ dưới
lên , một phần cấu tử có nhiệt độ cao tiếp tục ngưng tụ thành lỏng đi xuống. Do
đó nồng độ cấu tử khó bay hơi trong pha lỏng ngày càng nhiều, cuối cùng ở đáy
tháp ta thu được hỗn hợp lỏng gồm hầu hết là cấu tử khó bay hơi và một phần
rất ít cấu tử dễ bay hơi,hỗn hợp lỏng được đưa ra khỏi đáy tháp qua thiết bị phân
dòng, một phần được đưa ra thùng chứa sản phẩm đáy (9), một phần được đưa
vào thiết bị đun sôi đáy tháp (10) và một phần được hồi lưu trở lại đáy tháp .
Thiết bị này có tác dụng đun sôi tuần hoàn và bốc hơi sản phẩm đáy (tạo dòng
hơi đi từ dưới lên trong tháp). Nước ngưng của thiết bị gia nhiệt được tháo qua
thiết bị tháo nước ngưng ( 11),
Tháp chưng luyện làm việc ở chế độ liên tục, hỗn hợp đầu được đưa vào
liên tục và sản phẩm được lấy ra liên tục.
CHƯƠNG
2
TÍNH TOÁN THIẾT BỊ
CHÍNH
2.1 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT LIỆU CHO TOÀN THIẾT BỊ
2.1.1.Thông số ban đầu
a. Giả thiết

- Số mol pha hơi đi từ dưới lên bằng nhau trong mọi tiết diện của tháp
- Số mol chất lỏng không thay đổi theo chiều cao đoạn chưng và đoạn
luyện
- Hỗn hợp đầu đi vào tháp ở nhiệt độ sôi
- Chất lỏng ngưng tụ trong thiết bị ngưng tụ có thành phần bằng thành phần
của hơi đi ra từ đỉnh tháp
- Cấp nhiệt ở đáy tháp bằng hơi đốt gián tiếp
b. Ký hiệu các đại lượng
- F: Lượng nguyên liệu đầu (kmol/h)
- P: Lượng sản phẩm đỉnh (kmol/h)
- W: Lượng sản phẩm đáy (kmol/h)
- G
F
: Lượng nguyên liệu đầu (kg/h)
- G
P
: Lượng sản phẩm đỉnh (kg/h)
- G
W
: Lượng sản phẩm đáy (kg/h)
- x
F
: Nồng độ phần mol cấu tử dễ bay hơi trong hỗn hợp đầu
- x
P
: Nồng độ phần mol cấu tử dễ bay hơi trong sản phẩm đỉnh
- x
W:
Nồng độ phần mol cấu tử dễ bay hơi trong sản phẩm đáy
- a

F
: nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong hỗn hợp đầu (phần khối lượng)
- a
P
: nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong sản phẩm đỉnh (phần khối lượng)
- a
w
: nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong sản phẩm đáy (phần khối lượng)
- Axeton: kí hiệu là A có M
A
= 58(kg/kmol)
- Nước: kí hiệu là B có M
B
= 18(kg/kmol)
c. Yêu cầu thiết bị
- Thiết bị chưng luyện loại liên tục loại tháp đệm làm việc ở áp suất thường
phân tách hỗn hợp Axeton - Nước
- Năng suất thiết bị tính theo hỗn hợp đầu: G
F
=4200kg/h
- a
F
: 40% khối lượng
- a
P
: 98% khối lượng
- a
W
: 3% khối lượng
1

0
0
a
a
G
2.1.2 Cân bằng vật liệu
Hỗn hợp đầu vào F (axeton – nước) được phân tách thành sảnphẩm đỉnh P
(axeton), và sản phẩm đáy W (nước). Ở đĩa trên cùngcó 1 lượng lỏng hồi lưu, ở
đáy tháp có thiết bị đun sôi. Lượng hơi đi ra đỉnhtháp Do.
a. Phương trình cân bằng vật liệu
Phương trình cân bằng vật liệu cho toàn tháp
G
F
= G
P
+ G
w
(1)(IX.16 STQTTB- II tr.144)
Viết cho cấu tử dễ bay hơi
G
F
. a
F
= G
P
. a
P
+ G
w
.a

W
(2)
(1)(2)
G
F
G
P
G
W
a

p
a
W
a
F
a
W
a
P
a
F
a
F
P
G
F
a
P
W

4200
0,40
W
0,98
,03
,03
635,79(kg
/
h)
Từ(1) G
W
= G
F
- G
P
= 4200 – 1635,79= 2564,21 (kg/h)
b. Đổi nồng độ phần khối lượng sang nồng độ phần mol
- Nồng độ phần mol: Áp dụng công thức
0
0
1
1
0
1
1
0
0
1
1
a

(
1
2
1
a
a

A
a
A
M
A
x
A
a a
M
A
a 1 )
[
VIII.1 STQTTB-II tr.126
]




A

B

A

A
M
A
M
B
M
A
M
B
 Thành phần mol trong hỗn hợp đầu:
x
F


a
F


a
F
M
A
a
F
0 ,

40

0,40

58
,40
,1714
M
A
M
B
58 18
 Thành phần mol trong sản phẩm đỉnh:
x
P



a

p


a
P
M
A
0,98
P



0,98
58

,98
,9383
M
A
M
B
58
18
 Thành phần mol trong sản phẩm đáy:
x
W


a
W

a
W

M
A
a
W

0,03
0,03
58
,03
0,0095
M

A
M
B
58
18
- Khối lượng mol trung bình:
M
F
= x
F
M
A
+(1-x
F
)M
B
= 0,171458 + (1-0,1714)18 = 24,856 (kg/kmol)
M
P
= x
P
M
A
+(1-x
P
)M
B
= 0,938358 + (1-0,9383)18 = 55,532 (kg/kmol)
M
W

= x
W
M
A
+(1-x
W
)M
B
= 0,009558 + (1-0,0095)18 = 18,38 (kg/kmol)
- Lưu lượng tính theo kmol:
F
G
F
M
F
P
G
P
M
P
W
G
W
M

W
4200
24,856
1635,79
55,532

2564

,21
18,38
68,973
(kmol/h)
9,457
(kmol/h)
39,511
(kmol/h)
Bảng tổng kết thành phần như sau:
p p
Thành phần Nồng độ
phần khối
lượng
Nồng độ
phần mol
Lưu lượng
khối lượng
(kg/h)
Lưu lượng
mol (kmol/h)
Hỗn hợp đầu 0,40 0,1714 4200 168,973
Sản phẩm
đỉnh
0,98 0,9383 1635,79 29,457
Sản phẩm đáy 0,03 0,0095 2564,21 139,511
2.2 XÁC ĐỊNH SỐ ĐĨA LÝ THUYẾT
2.2.1. Phương trình đường nồng độ làm việc của tháp
a. Phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn luyện

Gọi V
0
là lượng hơi đi trong đoạn luyện
Gọi L
0
là lượng lỏng đi trong đoạn luyện
Gọi P là lượng sản phẩm đỉnh thu được
Phương trình cân bằng vật liệu
V
0
= L
0
+ P
Viết cho cấu tử dễ bay hơi:
V
0
y = L
0
x + Px
p
Trong đó:
y: Nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong pha hơi
x: Nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong pha lỏng
y
L
0
.
x
V
0

P
x
L
0
x
V
0
L
0
P
P
x
L
0
P
Chia cả tử và mẫu cho P
y
L

0

P
x
P
L
0
P
P
P
x

p
L
P
0
P
11
1
1
1
1
1
1
1
1
W
w
R x

p
Đặt R=L
0
/P
y
R
.x
R
Phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn luyện có dạng:
Y = Ax + B với
A
R

,
B
x

p
R
R
b. Phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn chưng
- Gọi V’ là lượng hơi đi trong đoạn chưng
- Gọi L’là lượng lỏng đi trong đoạn chưng
- Gọi W là lượng sản phẩm đáy thu được
Phương trình cân bằng vật liệu:
V’ = L’ - W
Viết cho cấu tử dễ bay hơi:
V’y’ = L’x - Wx
w
(Với W=F-P và L’=L
0
+F)
y'
L
0
L
0
F
.x
P
F P
.x
L

0
P
Chia cả tử và mẫu cho P:
y'
L
0
/ P
F / P
.x
F / P P / P
.
L
0
/ P
P /
P
L
0
/ P
x
W
P / P
Đặt F/P=f
y

'
R
R
f
.

x
f
.
x
W
R
Phương trình có dạng: y=A’x + B’
Với
A'
R f
B'
f
x
R
R
2.2.2 Xác định số bậc thay đổi nồng độ
a. Thành phần của hỗn hợp hai cấu tử axeton-nước
x 0 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
y 0 60,3 72 80,3 82,7 84,2 85,5 86,9 88,2 90,4 94,3 100
t 100 77,9 69,6 64,5 62,6 61,6 60,7 59,8 59 58,2 57,5 56,9
Bảng 2.1: Thành phần cân bằng lỏng(x) – hơi (y) và nhiệt độ sôi của hỗn hợp axeton-nước ở 760mmHg
T
h
a
ø
n
h

ph
a

à
n
pha hôi
Từ bảng số liệu trên ta vẽ đường cân bằng trên đồ thị x - y và vẽ đồ thị t - x,y.
Đồ thị
y-x
Ñ
o
à

t
h
ò

c
a
â
n

b
a
è
n
g

aceyone-
n
ö
ô
ù

c
100
80
60
40
20
0
0 20 40 60 80
100
T
h
a
ø
n
h

ph
a
à
n
pha
l
o
û
n
g
Gọi y
*
, y
*

, y
*
là nồng độ phần mol của pha hơi cân bằng với pha lỏng
F P W
trong hỗn hợp đầu, sản phẩm đỉnh, sản phẩm đáy.
Gọi t
F
, t
P
, t
W
: nhiệt độ sôi của hỗn hợp đầu, sản phẩm đỉnh, sản phẩm đáy.
Dựa vào đồ thị ta có bảng kết quả sau:
Sản phẩm x ( mol) y* ( mol)
t
o
(
o
C)
s
F 0,1714 0,7881 65,41
P 0,9383 0,9633 57,26
W 0,0095 0,3822 93,79
0
1
1
1
y
y
x

*
b. Xác định chỉ số hồi lưu
Chỉ số hồi lưu tối thiểu: R
min
R
m
i
n
*
P F
F
x
F
0,9383
0,7881
0,7881
0,171
4
0,2435
Chỉ số hồi lưu thích hợp: R
th
R
th
= R
min
(Trong đó là hệ số: 1,1 – 2,5)
Xác định R
th
theo số bậc thay đổi nồng độ được tiến hành như sau :
Cho nhiều giá trị R

th
lớn hơn R
min
. với mỗi giá trị trên, ta xác định được tung độ
của đường làm việc với trục tung là B.
B
x

p
R
th
c. Xác định số đĩa lý thuyết
Cách xác định số đĩa lý thuyết theo phương pháp số bậc thay đổi nồng độ
bằng đồ thị y - x như sau:
Trên đồ thị y-x vẽ đường chéo y=x
Vẽ đường cân bằng theo bảng 2.1
Vẽ đường làm việc của đoạn chưng, đoạn luyện
Từ M kẻ đường thẳng song song với trục hoành cắt đường cân bằng ở đâu
thì dừng lại tại đó. Từ điểm cắt kẻ đường thẳng song song với trục tung cắt
đường làm việc ở đâu thì dừng lại ở đó. Tương tự như vậy kẻ song song với trục
hoành cắt đường cân bằng ở đâu rồi dừng lại ở đó, sau đó kẻ song song với trục
tung cắt đường làm việc ở đâu lại dừng ở đó. Làm như vậy cho đến khi điểm
cuối cùng có nồng độ nhỏ hơn hoặc bằng x
w
.
Đếm số tam giác thu được ta tìm được số đĩa lý thuyết hay số bậc thay đổi
nồng độ.
Chọn =1.1
B
x

p
R
th
0,9383
0,2680
,7400
Đường làm việc của đoạn luyện nằm ngoài đường cân bằng.
0
11
Chọn =1,5
B
x

p
R
th
0,9383
0,36525
,68727
0
11
0
1
1
Chọn =1,8
B
x
p
0,9383
,65237

R
th
0,4383
Chọn =1,6
B
x
p
R
th
0,9383
0,3896
,6752
0
11
Chọn =1,8
B
x
p
R
th
0,9383
0,4383
,65237
0
1
1
Chọn =2,0

B
x

p
R
th
0,9383
0,487
,6310
0
1
1
B
Chọn =2,2
x

p
R
th
0,9383
0,5357
,6101
0
11
Chọn =2,3
B
x

p
R
th
0,9383
0,56005

,60145
0
11
Chọn =2,4
B
x
p
R
th
0,9383
0,5844
,5922