kỹ thuật chưng cất đĩa chóp

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU THIẾT BỊ CHƯNG
CẤT ĐĨA CHÓP
Nhóm thực hiện:

Trần Quang Hùng

Nguyễn Sơn Hải

Nguyễn Thái Sơn

Đỗ Thanh Tâm

Trần Đức Biên
GVHD: Ths. Nguyễn Quốc Hải
Các nội dung chính:
Khái niệm
Nguyên lý chưng cất
Giới thiệu về tháp chưng cất đĩa chóp
+ sơ đồ công nghệ
+nguyên lý hoạt động
+ưu và nhược điểm
+tính toán thiết kế
bài tập tính toán

Chưng cất là gì?

Chưng cất là quá trình dùng nhiệt để tách một hỗn hợp lỏng ra thành các cấu tử riêng biệt dựa vào
độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong hỗn hợp ở cùng một nhiệt độ.
các phương pháp chưng cất
+chưng cất gián đoạn:
+chưng cất liên tục

Các loại tháp dùng trong công nghiệp

Tháp chưng cất dùng mâm xuyên lỗ hoặc mâm đĩa lưới

Tháp chưng cất dùng mâm chóp

Tháp đệm (tháp chưng cất dùng vật chêm )
Tháp mâm chóp là loại tháp hình trụ, phia trong có các mâm chóp, tại đó pha
lỏng và pha hơi tiếp xúc với nhau. Trên mâm chóp có bố trí các chóp dạng tròn,
xupap, chữ s…, có rãnh xung quang cho pha hơi đi qua ống chảy chuyền.

Ưu điểm của tháp mâm chóp:
-Dễ dàng làm vệ sinh thông qua các cửa sửa chữa.
-Với cùng chức năng nhưng tổng khối lượng tháp chóp thường nhỏ hơn tháp
chêm.
-Hiệu suất mâm ổn định
-Có thẻ lắp đặt ống xoắn giải nhiệt trên mâm
-Có thể thiết kế làm việc với số mâm ly thuyết hoặc đơn vị truyền khối lớn.
-Tháp có thể giữ một lượng chất lỏng ổn định trên mâm.
-Tính ổn định cao

Ưu, nhược điểm các tháp:
U Tháp chêm. Tháp mâm xuyên lo. Tháp mâm chóp.
Ưu điểm:
U
- Đơn giản.
-
Trở lực thấp.
- Làm việc được với chất lỏng
bẩn nếu dùng đệm cầu có KLR

tương đương của chất lỏng
- Trở lực tương đối thấp
- Hiệu suất khá cao
- Hiệu suất cao.
- Hoạt động ổn
định.
U
Nhược điểm:
U- Thiết bị nặng
- Hiệu suất thấp.
- Độ ổn định không cao, khó
vận hành
- Không làm việc được
chất lỏng bẩn
- Kết cấu khá phức tạp.
U-Không làm việc
với chất lỏng bẩn
- Cấu tạo phức tạp.
Sơ đồ công nghệ

Cấu tạo chóp

Chức năng của từng bộ phận:
- Ống chảy truyền:thường có hình dạng hay hình tròn,chiếm 15% tiết diện tháp
dùng để lưu thông dòng chất lỏng trong tháp.
- Gờ chảy tràn: duy trì mực chất lỏng trên mâm, đảm bảo sự phân bố đồng đều
pha lỏng trên mâm.
-Gờ chảy chuyền đảm bảo lưu thông chất lỏng ổn định trên mâm.

-Ông hơi lưu thông dòng hơi từ mâm này sang mâm khác
Nguyên lý hoạt động

Công thức tính toán:

Cân bằng vật chất cho toàn tháp : F = D + W

Cân bằng cấu tử : F.x
F
= D.x
D
+ W.x
W

Các kí hiệu :

+ G
F
, F : suất lượng nhập liệu tính theo Kg/h , Kmol/h .

+ G
D
, D : suất lượng sản phẩm đỉnh tính theo Kg/h , Kmol/h .

+ G
W
,W : suất lượng sản phẩm đáy tính theo Kg/h , Kmol/h .

+ x
i

, : phân mol , phân khối lượng của cấu tử i .

Tỉ số hoàn lưu tối thiểu

* phương pháp thực nghiệm

R
min
=

Tỉ số hoàn lưu thích hợp:R
X
=1.3R
min
+0.3

* phương pháp đồ thị
Ta có : V= S*H ≈ m
x
*( Rx + 1)
S: diện tích tiết diện ngang
H: chiều cao tháp
Lần lượt cho các giá tri. R
X
>R
min
và tìm thể tích tháp, ứng với giá trị nhỏ nhất
của thể tích tháp thì Rx đó là chỉ số hoàn lưu tối ưu.

U


Tìm giá trị tung độ Bi tương ứng và vẽ các đường nồng độ làm việc của đoạn
luyện ứng với các giá trị Bi:

Tìm điểm a (y = x = x
D
), b(y = x = x
w
) và đường x=x
F
( song song với trục
tung). Cứ mỗi giá trị Bi ta vẽ được đường nồng độ làm việc của đoạn luyện và
đoạn chưng.

Vẽ đồ thị quan hệ giũa m
x
*(Rx +1)_Rx để tìm Rx

Đồ thị xác định số đơn vị chuyền khối m
x
y

Bi

x
w
x
F
x
D

x

Đồ thị xác định chỉ số hồi lưu thích hợp

Phương trình đường làm việc:

Số mâm lý thuyết và số mâm thực tế:

Số mâm thực tế tính theo hiệu suất trung bình :

N
tt
=

η
tb
: hiệu suất trung bình của đĩa, là một hàm số của độ bay hơi tương đối và
độ nhớt của hỗn hợp lỏng : η = f(α,µ).


N
tt
: số mâm thực tế.

N
lt
: số mâm lý thuyết.

U


TÍNH TOÁN –THIẾT KẾ THÁP CHƯNG CẤT


Lượng hơi trung bình đi trong tháp:
g
tb
= (g
d
+ g
l
)/2 (Kg/h)

g
d
: lượng hơi ra khỏi đĩa trên cùng
g
d
= G
D
( R
x
+ 1)
(STTB2/184)

Chiều cao tháp:

Tính toán chóp và ống chảy chuyền:

Số chóp phân bố trên đĩa


d
h
: đường kính ống hơi

Chiều cao mực chất lỏng trên khe chóp
h
1
= 15÷40 (mm)

Chiều cao chóp phía trên ống dẫn hơi
h
2
= 0.25* d
h