Thiết kế tháp mâm xuyên lỗ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TPHCM
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
ĐỐ ÁN MÔN HỌC
TÊN ĐỀ TÀI
Tính toán và thiết kế hệ thống thiết bị chưng cất làm việc liên tục
(mâm xuyên lỗ), dùng để chưng cất hỗn hợp lỏng Benzen-Toluen
Giảng viên hướng dẫn: ThS. TRƯƠNG VĂN MINH
Sinh viên thực hiện: LÊ MINH VƯƠNG
MSSV: 11031311
Lớp: DHHD7
Năm học: 2013 -2014
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2014
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
TÊN ĐỀ TÀI
Tính toán và thiết kế hệ thống thiết bị chưng cất làm việc liên tục
(mâm xuyên lỗ), dùng để chưng cất hỗn hợp lỏng Benzen-Toluen
Giảng viên hướng dẫn: ThS. TRƯƠNG VĂN MINH
Sinh viên thực hiện: LÊ MINH VƯƠNG
MSSV: 11031311
Lớp: DHHD7
Năm học: 2013 -2014
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2014
ĐỂ NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Phần đánh giá:
• Ý thức thực hiện:
• Nội dung thực hiện:
• Hình thức trình bày:
• Tổng hợp kết quả:
Điểm bằng số: Điểm bằng chữ:
TP. Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2014
Giáo viên hướng dẫn
(Ký ghi họ và tên)
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN











TP. Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2014
Giáo viên phản biện
(Ký ghi họ và tên)

MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG BIỂU
DANH MỤC HÌNH ẢNH
LỜI MỞ ĐẦU
Ngành công nghệ hóa học là một trong những ngành có vai trò đóng góp to lớn
vào sự phát triển của khoa học kỹ thuật. Từ đó, góp phần vào sự phát triển kinh tế - xã
hội, nâng cao đời sống của con người, giải quyết các vấn đề năng lượng và môi trường.
Song song với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, các ngành công nghiệp cần sử
dụng rất nhiều hoá chất có độ tinh khiết cao. Nhu cầu này đặt ra cho các nhà sản xuất
hoá chất phải sử dụng nhiều phương pháp để nâng cao độ tinh khiết của sản phẩm. Tuỳ
theo đặc tính yêu cầu của sản phẩm mà ta có sự lựa chọn phương pháp cho phù hợp.
Một trong những phương pháp được sử dụng phổ biến hiện nay đó là chưng cất. Đối
với hệ benzen – toluen là hệ 2 cấu tử tan lẫn vào nhau, ta chọn phương pháp chưng cất
để nâng cao độ tinh khiết cho benzen
Đồ án môn học Quá trình & Thiết bị là một môn học mang tính tổng hợp trong
quá trình học tập của các kỹ sư Công nghệ Hoá học tương lai. Môn học này giúp sinh
viên có thể tính toán cụ thể : quy trình công nghệ, kết cấu, giá thành của một thiết bị
trong sản xuất hoá chất - thực phẩm. Đây là lần đầu tiên sinh viên được vận dụng các
kiến thức đã học để giải quyết các vấn đề kỹ thuật thực tế một cách tổng hợp.
Nhiệm vụ của đồ án là tính toán và thiết kế hệ thống thiết bị chưng cất làm việc
liên tục (mâm xuyên lỗ), dùng để chưng cất hỗn hợp lỏng Benzen-Toluen với năng suất
theo sản phẩm đỉnh (Benzene) là 1600 kg/h có nồng độ 9% phần khối lượng Toluen,
nồng độ sản phẩm đáy là 89% khối lượng Toluene, nồng độ nhập liệu là 68% mol
Toluen, nhập liệu ở trạng thái lỏng sôi.
9
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI – QUÁ TRÌNH CHƯNG
CẤT
1.1. Lý thuyết về chưng cất
1.1.1. Khái niệm cơ bản
Chưng là phương pháp tách hỗn hợp chất lỏng (cũng như các hỗn hợp khí đã hóa

lỏng) thành những cấu tử riêng biệt, dựa trên độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong
hỗn hợp.
Chưng khác với cô đặc: trong quá trình chưng, các cấu tử đều bay hơi, còn trong
cô đặc chỉ có dung môi bay hơi mà chất tan không bay hơi.
Quá trình chưng bắt đầu với việc sản xuất rượu từ thế kỷ XI. Ngày nay được ứng
dụng rộng rãi để tách các hỗn hợp:
Dầu mỏ, tài nguyên được khai thác ở dạng lỏng, 3 tỷ tấn/năm.
Không khí hóa lỏng được chưng cất ở nhiệt độ - 190
o
C để sản xuất oxy và nitơ.
Quá trình tổng hợp hữu cơ thường cho sản phẩm ở dạng hỗn hợp lỏng. Ví dụ như
sản xuất metanol, etylen, propylen, butadien.
Công nghệ sinh học thường cho sản phẩm là hỗn hợp lỏng như etylic – nước từ
quá trình lên men.
10
Hình 1. 2: Sơ đồ chưng:
1- Bình; 2- sinh hàn; 3- bếp đun
Khi chưng ta thu được nhiều sản phẩm.Thường hỗn hợp chứa bao nhiêu cấu tử thí
có bấy nhiêu sản phẩm.Trường hợp có hai cấu tử, theo sơ đồ chưng (hình 1.2) sẽ được:
Sản phẩm đỉnh gồm cấu tử dễ bay hơi và một phần cấu tử khó bay hơi (P).
Sản phẩm đáy gồm chủ yếu cấu tử khó bay hơi và một phần cấu tử dễ bay hơi
(W).
Đối với hệ Benzen – Toluen:
Sản phẩm đỉnh chủ yếu là benzen và một ít toluen.
Sản phẩm đáy chủ yếu là toluen và một ít benzen.
Để có thể thu được sản phẩm đỉnh tinh khiết sẽ tiến hành chưng nhiều lần (còn
gọi là chưng luyện). Khi tiến hành chưng hoặc chưng luyện cần phân biệt theo:
1. Áp suất làm việc: chân không; áp suất thường hoặc áp suất cao.
2. Số lượng cấu tử tronh hỗn hợp: hệ hai cấu tử; hệ có ba hoặc số cấu tử ít hơn
mười và hệ nhiều cấu tử (lớn hơn mười).

3. Phương thức làm việc: liên tục; gián đoạn.
1.1.2. Phương pháp chưng cất
Trong sản xuất người ta thường gặp các phương thức chưng sau đây:
11
Chưng đơn giản: dùng để tách các hỗn hợp gồm có các cấu tử có độ bay hơi rất
khác nhau. Phương pháp này thường dùng để tách sơ bộ và làm sạch các cấu tử khỏi
tạp chất.
Chưng bằng hơi hước trực tiếp: dùng để tách các hỗn hợp gồm các chất khó bay
hơi và tạp chất không bay hơi, thường dùng ứng dụng trong trường hợp chất được tách
không tan vào nước.
Chưng chân không: dùng trong các trường hợp cần hạ thấp nhiệt độ sôi của cấu
tử, cho các hỗn hợp dễ bị phân hủy ở nhiệt độ cao và các hỗn hợp có nhiệt độ sôi quá
cao. Ví dụ như trường hợp các cấu tử trong hỗn hợp dễ bị phân hủy ở nhiệt độ cao hay
trường hợp các cấu tử có nhiệt độ sôi quá cao.
Chưng cất: chưng cất là phương pháp phổ biến nhất dùng để tách hoàn toàn hỗn
hợp các cấu tử dễ bay hơi có tính chất hòa tan một phần hoặc hòa tan hoàn toàn vào
nhau.
Chưng cất ở áp suất cao dùng cho các hỗn hợp không hóa lỏng ở áp suất thường.
Chưng cất ở áp suất thấp hoặc áp suất thường. Nguyên tắc làm việc: dựa vào nhiệt độ
sôi của các cấu tử, nếu nhiệt độ sôi của các cấu tử quá cao thì ta giảm áp suất làm việc
để giảm nhiệt độ sôi của các cấu tử.
1.1.3. Thiết bị chưng cất
Trong sản suất, người ta thường dùng nhiều loại thiết bị khác nhau để tiến hành
chưng cất. Tuy nhiên, yêu cầu cơ bản chung của các thiết bị vẫn giống nhau nghĩa là
diện tích tiếp xúc pha lớn. Điều này phụ thuộc vào mức độ phân tán của một lưu chất
này vào lưu chất kia. Nếu pha khí phân tán vào pha lỏng ta có các loại tháp mâm, nếu
pha lỏng phân tán vào pha khí ta có tháp chêm, tháp phun,… Ở đây ta khảo sát 2 loại
thường dùng là tháp mâm và tháp chêm.
12
Tháp mâm: thân tháp hình trụ, thẳng đứng phía trong có gắn các mâm có cấu tạo

khác nhau, trên đó pha lỏng và pha hơi được cho tiếp xúc với nhau. Tùy theo cấu tạo
của đĩa, ta có:
Tháp mâm chóp: trên mâm bố trí tháp dạng tròn, xupap,…
Ưu điểm: khá ổn định, hiệu suất cao.
Nhược điểm: có trở lực lớn, tiêu tốn nhiều vật liệu, kết cấu phức tạp
Tháp mâm xuyên lỗ: trên mâm có nhiều lỗ hay rãnh
Ưu điểm: trở lực tương đối thấp, hiệu suất cao.
Nhược điểm: không làm việc được với chất lỏng bẩn, kết cấu khá phức tạp.
Tháp chêm (tháp đệm): tháp hình trụ, gồm nhiều bậc nối với nhau bằng mặt
bích hay hàn. Vật chêm được cho vào tháp theo một trong hai phương pháp: xếp ngẫu
nhiên hay xếp thứ tự.
Ưu điểm: cấu tạo khá đơn giản, trở lực thấp, làm việc được với chất lỏng bẩn.
Nhược điểm: do có hiệu ứng thành nên hiệu suất truyền khối thấp, độ ổn định
không cao, khó vận hành. Do có hiệu ứng thành nên khi tăng năng suất thì hiệu ứng
thành tăng  khó tăng năng suất. Thiết bị khá nặng nề.
1.2. Giới thiệu sơ bộ về nguyên liệu
1.2.1. Benzen- Toluen
Benzen (tên khác: PhH, hoặc benzol) là một hợp chất hữu cơ có công thức hoá
học C
6
H
6
. Benzen là một hyđrocacbon thơm, trong điều kiện bình thường là một chất
lỏng không màu, mùi dịu ngọt dễ chịu, dễ cháy. Benzen không phân cực tan tốt trong
các dung môi hữu cơ không phân cực, tan rất kém trong nước và rượu. Trước đây,
người ta thường dùng benzen làm dung môi. Tuy nhiên sau đó người ta phát hiện ra
rằng nồng độ benzen trong không khí chỉ cần thấp hơn khoảng 1 ppm cũng có thể gây
13
ra bệnh bạch cầu, nên benzen đã được sử dụng hạn chế. Benzen cũng có khả năng cháy
tạo ra khí CO2 và nước, đặc biệt có sinh ra muội than.

Bảng 1. 1: Tính chất vật lý benzen
Thuộc tính
Công thức phân tử C
6
H
6
Phân tử gam 78,1121 g/mol
Bề ngoài Chất lỏng không màu
Tỷ trọng 0,8786 g/cm
3
, chất lỏng
Điểm nóng chảy 5,5
o
C (278,6 K)
Điểm sôi 80,1
o
C (353,2 K)
Toluen: hay còn gọi là mêtylbenzen hay phenylmêtan, là một chất lỏng trong
suốt, không hòa tan trong nước. Toluen là một hyđrocacbon thơm được sử dụng
làm dung môi rộng rãi trong công nghiệp. Công thức phân tử tương tự như benzen có
gắn thêm nhóm –CH
3
. Không phân cực, do đó toluen tan tốt trong benzen. Nếu tiếp
xúc với toluene trong thời gian đủ dài, có thể bị bệnh ung thư.
14
Bảng 1. 2: Tính chất vật lý của Toluen
Thuộc tính
Tỷ trọng và pha 0,8669 g/cm
3
, chất lỏng

Độ hòa tan trong nước 0,053 g/100 ml (20 – 25
o
C)
Trong etanol, aceton, hexan,
diclometan
Có thể trộn lẫn hoàn toàn
Nhiệt độ nóng chảy -93
o
C (180 K)/(-135,4
o
F)
Nhiệt độ sôi 110.6
o
C (383,8 K)/ (231,08
o
F)
Nhiệt độ tới hạn 320
o
C (593 K)/( 608
o
F)
1.2.2. Các phương pháp điều chế
Đi từ nguồn thiên nhiên: thông thường các hidrocacbon ít được điều chế trong
phòng thí nghiệm, vì có thể thu được lượng lớn nó bằng phương pháp chưng cất than
đá, dầu mỏ,…
Đóng vòng và dehidro hóa ankan: các ankan có thể tham gia đóng vòng và
dehidro hóa tạo thành hidro cacbon thơm ở nhiệt độ cao và có mặt xúc tác như Cr
2
O
3

,
hay các kim loại chuyển tiếp như Pd, Pt:
CH
3
(CH
2
)
4
CH
3
C
6
H
6
Dehidro hóa các cycloankan: các cycloankan có thể bị dehidro hóa ở nhiệt độ cao
với sự xúc tác của kim loại chuyển tiếp tạo thành benzen hay dẫn xuất của benzen.
C
6
H
12
C
6
H
6
Đi từ acetylen: đun acetylen có mặt của xúc tác là than hoạt tính hay phức Niken
như Ni(CO)[(C
6
H
5
)P] sẽ thu được benzen

3C
2
H
2
C
6
H
6
15
xt
Pt/Pd
xt
Từ benzen ta có thể điều chế dẫn xuất của benzen như toluen bằng phản ứng
ankyl hóa benzen bằng các dẫn xuất ankyl halide với sự có mặt của xúc tác AlCl
3
khan:
C
6
H
6
+ CH
3
-Cl C
6
H
5
-CH
3
16
AlCl

3
CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
2.1. Thuyết minh sơ đồ quy trình công nghệ
Đầu tiên cho một phần dung dịch nhập liệu vào nồi đun và tiến hành gia nhiệt.
Nhiệt độ của dung dịch trong nồi đun tăng dần và đạt đến trạng thái lỏng sôi, khi đó
dung dịch sẽ bốc hơi và tạo thành dòng hơi đi trong tháp.
Hỗn hợp Benzen- Toluen có nồng độ benzen là 32% mol, nhiệt độ nhập liệu lúc
đầu khoảng là 30
o
C tại thùng chứa nguyện liệu (1), được bơm (2) bơm lên bồn cao vị
(3). Dòng nhập liệu được gia nhiệt tới nhiệt độ sôi trong thiết bị truyền nhiệt ống lống
ống (4). Sau đó hỗn hợp được đưa vào tháp chưng Cất ở đĩa nhập liệu và bắt đầu chưng
cất. Lưu lượng dòng nhập liệu được kiểm soát qua lưu lượng kế (14).
Trên đĩa nhập liệu, chất lỏng được trộn với phần lỏng từ đoạn luyện của tháp chảy
xuống. Trong tháp, hơi đi từ dưới lên qua các lỗ của đĩa gặp lỏng đi từ trên xuống. Ở
đây có sự tiếp xúc và trao đổi giữa hai pha với nhau. Pha lỏng chuyển động trong phần
chưng càng xuống phía dưới càng giảm nồng độ các cấu tử dễ bay hơi vì đã bị pha hơi
tạo nên từ nồi đun (7) lôi cuốn cấu tử dễ bay hơi. Nhiêt độ càng lên trên càng thấp, nên
khi hơi đi qua các đĩa từ dưới lên thì cấu tử có nhiệt độ sôi cao là toluen sẽ ngưng tựu
lại, cuối cùng trên đỉnh tháp ta thu được hỗn hợp có cấu tử benzen chiếm nhiều nhất
( nồng độ 92.3% mol). Hơi này đi vào thiết bị ngưng tựu (8) được ngưng tựu hoàn
toàn. Một phần chất lỏng ngưng tựu đi qua thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh (9), được
làm nguội bằng thiết bị trao đổi nhiệt ống lống ống rồi được đưa qua bình chứa sản
phẩm đỉnh (12). Phần còn lại của chất lỏng ngưng tựu được hoàn lưu về tháp ở đĩa trên
cùng với tỉ số hoàn lưu thích hợp và được kiểm soát bằng lưu lượng kế.
Cuối cùng ở đáy tháp ta thu được hỗn hợp lỏng hầu hết là cấu tử khó bay hơi
(Toluen). Hỗn hợp lỏng ở đáy có nồng độ Benzen là 12.7% mol, còn lại là Toluen.
17
Dung dịch lỏng ở đáy đi ra khỏi tháp vào nồi đun (7). Trong nồi đun dung dịch lỏng
một phần sẽ bốc hơi cung cấp lại cho tháp để tiếp tục làm việc, phần còn lại ra khỏi nồi

đun được cho vào bình chứa sản phẩm đáy (11).
Hệ thống làm việc liên tục cho sản phẩm đỉnh là Benzen, sản phẩm đáy là Toluen.
2.2. Sơ đồ quy trình công nghệ
18
19
CHƯƠNG 3: CÂN BẰNG VẬT CHẤT – CÂN BẰNG NĂNG
LƯỢNG
3.1. Cân bằng vật chất
3.1.1. Các thông số ban đầu
Hỗn hợp Benzen-Toluen có cấu tử nhẹ (dễ bay hơi) là Benzen. Các tính toán bên
dưới sẽ được tính theo cấu thử nhẹ.
Hỗn hợp Benzen- Toluen:
− Năng suất sản phẩm đỉnh: 1600 kg/h.
− Hỗn hợp nhập liệu và hoàn lưu đưa vào tháp ở trạng thái lỏng sôi.
− Thành phần phần mol của Toluen trong dòng nhập liệu vào tháp là 68%.
− Thành phần phần khối lượng của Toluen trong dòng sản phẩm trên đỉnh tháp
là 9%.
− Thành phần phần khối lượng của Toluen trong dòng sản phẩm ra ở đáy tháp
là 89%.
− Dùng hơi nước bão hòa để cung cấp nhiệt cho hệ thống với áp suất dư là
2,5kg/cm
2
.
 Các ký hiệu:
− F : suất lượng nhập liệu ban đầu ( kmol/h )
− D : suất lượng sản phẩm đỉnh ( kmol/h )
− W : suất lượng sản phẩm đáy ( kmol/h )
− x
F
:nồng độ mol Benzen trong nhập liệu

20
− x
D
:

nồng độ mol Benzen trong sản phẩm đỉnh
− x
W
: nồng độ mol Benzen trong sản phẩm đáy
3.1.2. Xác định suất lượng nhập liệu và suất lượng sản phẩm đáy thu được:
Đầu tiên ta tính x
F
, x
D
, x
W
(tính theo cấu tử nhẹ):
−
F
= 1 - 0.68 = 0.32
−
D
= 1 – 0.09 = 0.91
−
W
= 1 – 0.89 = 0.11
− M
tb
D

= x
D
M
B
+ (1- x
D
) M
T
= 0.923 78+ (1 – 0.923) 92 = 79.08 kg/kmol
− D
Từ phương trình cân bằng vật chất cho toàn bộ tháp chưng cất :
3.1.3. Xác định tỉ số hoàn lưu làm việc
Thành phần cân bằng lỏng (x), hơi (y) tính bằng %mol và nhiệt độ sôi của hỗn
hợp hai cấu tử ở 760 mmHg (Benzen - Toluen ):
Bảng 3. 1: Số liệu cân bằng lỏng - hơi của hệ Benzen – Toluen
x,
%mol
0 5,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0 90,0 100,0
Điểm
đẳng
phi
21
y,
%mol
0 11,5 21,4 38,0 51,1 61,9 71,2 79,0 85,4 91,0 95,9 100,0 97,5
t,
o
C 110,6 108,3 106,1 102,2 98,6 95,2 92,1 89,4 86,8 84,4 82.3 80.2 80,0
Hình 3. 1: Đồ thị cân bằng lỏng – hơi hệ Benzen – Toluen
− Ta có x

F
= 0.32, từ đồ thị hoặc bằng phương pháp nội suy ta tìm
Tỉ số hoàn lưu tối thiểu R
min
cho tháp chưng cất liên tục khi đường cân bằng
không có khoảng lõm, nhập liệu ở trạng thái lỏng sôi được xác định theo công thức:
Trong tính toán tháp chưng cất, tỉ số hoàn lưu thực có thể được xác định theo
công thức:
3.1.4. Xác định phương trình đường làm việc- Số mâm lý thuyết
− Phương trình đường nồng độ làm việc cho đoạn cất:
Với R= 2.68, x
D
= 0.923 luôn đi qua điểm D(0.923;0.923), F(x
F
;y
F
)
− Phương trình đường nồng độ làm việc cho đoạn chưng:
, lượng hỗn hợp nhập liệu so với sản phẩm đỉnh,
với và x
W
= 0.127
luôn đi qua điểm W(0.127;0.127) và F(x
F
;y
F
)
− Xác định tọa độ điểm F: thế x
F
= 0.32 vào

22
Vậy F(0.32;0.4839)
Xác định số mâm lý thuyết bằng đồ thị được tiến hành như sau:
− Vẽ đường cân bằng x-y trên đồ thị phần mol.
− Vẽ phương trình đường làm việc đoạn cất đi qua điểm D(0.923;0.923),
F(0.32;0.4839).
− Vẽ phương trình đường làm việc chưng đi qua điểm W(0.127;0.127) và
F(0.32;0.4839).
− Vẽ số bậc thang bắt đầu từ điểm D(0.923;0.923) và kết thúc ở điểm
W(0.127;0.127). Số bậc thang trên đồ thị ứng với số mâm lý thuyết cần tìm.
Hình 3. 2: Xác định số mâm lý thuyết
Từ đồ thị ta có 10 bậc thang số mâm lý thuyết N
lt
=10. Trong đó phần cất của
tháp 6 mâm, phần chưng của tháp 4 mâm.
3.1.5. Xác định số mâm thực tế
 Thành phần cân bằng pha cho hỗn hợp Benzen- Toluen (tuân theo định luật
Raoult):
Theo định luật Dalton, ta có , từ đó: theo phương trình: với x và y* là phần mol
của benzen trong pha lỏng và trong pha hơi cân bằng với nó. Tính toán được trình bày
trong bảng 3.2
Bảng 3.2: Đường cân bằng của Benzen – Toluen
t, (
o
C)
P
B
P
T
atm

80 1 0.395 1 1
84 1.121 0.438 0.823 0.923
88 1.259 0.499 0.659 0.83
92 1.418 0.568 0.508 0.72
23
96 1.584 0.648 0.376 0.596
100 1.768 0.736 0.256 0.453
104 1.967 0.823 0.155 0.304
108 2.183 0.927 0.058 0.128
110 2.3 1 0 0
 Xác định số mâm thực tế: Trong các phép tính gần đúng, phương pháp đơn
giản nhất để xác định số mâm thực là sử dụng hiệu suất đồ thị tổng quát (hiệu
suất tháp) E:
−
Hiệu suất E là một hàm số của độ bay hơi tương đối của các hỗn hợp thực và độ
nhớt của chất lỏng : E = .
 Xác nhiệt độ trung bình trong tháp
Nồng độ trung bình của pha lỏng là:
− Phần cất của tháp:
− Phần chưng của tháp:
Ta tìm nồng độ trung bình của pha hơi theo các phương trình đường làm
việc:
− Phần cất của tháp:
− Phần chưng của tháp:
Xác định nhiệt độ trung bình của từ bảng 3.2 ( theo phương pháp nội suy):
− Với 88.99
o
C
− Với 99.62
o

C
Vậy lượng pha hơi đi qua tháp ở nhiệt độ trung bình:
o
C
 Để xác định hiệu suất tổng quát E, tìm độ bay hơi tương đối của hai cấu tử và
độ nhớt của nhập liệu ở nhiệt độ trung bình tháp là
o
C.
24
− Ở nhiệt độ này, áp suất hơi bão hòa của benzen là 1.513 atm và của toluen
0.614 (nội suy từ bảng 3.2) do đó .
− Độ nhớt của benzen và toluen ở
o
C là 0.28cp và 0.3cp. Lấy độ nhớt nhập liệu
− Kết quả E=0.51 (tra đồ thị tài liệu tham khảo [1]).
Vậy số mâm thực tế là: N
tt
mâm.
Trong đó phần cất của tháp 12 mâm, phần chưng của tháp 8 mâm.
3.2. Cân bằng năng lượng
3.2.1 Cân bằng nhiệt lượng cho thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh
 Xác định lượng nhiệt trao đổi ở thiết bị ngưng tụ hoàn lưu theo công thức:
Với : Suất lượng sản phẩm đỉnh (kg/s)
: nhiệt lượng riêng của hơi trong thiết bị ngưng tụ hoàn lưu (J/kg)
Ta có .
− Xác định :
Với r
B
và r
T

là nhiệt ngưng tụ của benzen và toluen ở nhiệt độ tại đỉnh tháp với
x
D
=0.923 là 82
o
C (tra bảng 3.2).
Vậy:
3.2.2. Cân bằng nhiệt lượng cho thiết bị gia nhiệt nhập liệu
 Lượng nhiệt tiêu thụ để gia nhiệt nhập liệu đến nhiệt độ sôi được xác định
theo công thức:
Với : nhiệt lượng cần cung cấp (W)
: nhiệt lượng riêng của hỗn hợp nhập liệu (J/Kg.độ)
25