Thiết kế hệ thống chưng luyện liên tục loại tháp chóp để phân tách hỗn hợp hai cấu tử rượu izo propylic nước

Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án môn QTTB
Khoa Công nghệ hóa
ĐỒ ÁN MÔN QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
Giáo viên hướng dẫn :NGUYỄN THẾ HỮU
I.ĐẦU ĐỀ THIẾT KẾ :
Thiết kế hệ thống chưng luyện liên tục loại tháp chóp để phân tách hỗn hợp hai
cấu tử : Rượu izo propylic - Nước.
II. CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU :
+ Hỗn hợp cần tách : C
3
H
7
OH-H
2
O.
+Năng suất thiết bị tính theo hỗn hợp đầu : F = 6,0 (tấn/giờ).
+Nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong :
-Hỗn hợp đầu : a
F
= 25％ khối lượng.
-Hỗn hợp đầu : a
p
= 83 khối lượng.
-Hỗn hợp đầu : a
w
= 0,5％ khối lượng.
+Tháp làm việc ở áp suất thường.
+Hỗn hợp đầu được gia nhiệt đến nhiệt độ sôi.
GVHD: Nguyễn Thế Hữu - 1 -
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án môn QTTB
Khoa Công nghệ hóa

MỤC LỤC
PHẦN I. GIỚI THIỆU CHUNG
I. GIỚI THIỆU VỀ HỖN HỢP CHƯNG………………………………………7
II. SƠ ĐỒ CHƯNG
1. Sơ đồ thiết bị 7
2. Thuyết minh dây chuyền. 8
3. Các ký hiệu. 8
PHẦN II. TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH.
I. TÍNH CÂN BẰNG VẬT LIỆU TOÀN THIẾT BỊ………………………… 9
1. Tính toán cân bằng vật liệu………………………………………………… 9
2. Xác định số bậc thay đổi nồng độ (số đĩa lý thuyết)…………………………11
3. Phương trình đường nồng độ làm việc đoạn luyện………………………… 23
4. Phương trình đường nồng độ làm việc đoạn chưng………………………….23
5. Số đĩa lý thuyết……………………………………………………………….23
II. TÍNH ĐƯỜNG KÍNH THÁP……………………………………………… 24
1. Tính lưu lượng các dòng pha đi trong tháp………………………………… 24
2. Vận tốc hơi đi trong tháp…………………………………………………… 30
2.1. Tính khối lượng riêng trung bình của pha lỏng
xtb
ρ
………………………31
2.2. Tính khối lượng trung bình của pha hơi. ………………………………… 33
2.3. Sức căng bề mặt. ………………………………………………………… 34
2.4. Khoảng cách giữa các đĩa (h)……………………………………………….35
3. Đường kính đoạn luyện…………………………………………………………
4. . Đường kính đoạn chưng………………………………………………………
III. TÍNH CHIỀU CAO THÁP…………………………………………………….
1. Hệ số khuếch tán …………………………………………………………
1.1. Hệ số khuếch tán trong pha lỏng………………………………………….
1.2. Hệ số khuếch tán trong pha hơi…………………………………………….

1.3. Độ nhớt của hỗn hợp hơi………………………………………………….
1.4. Chuẩn số Reynolt đối với pha hơi…………………………………………
1.5 Chuẩn số Prand đối với pha lỏng………………………………………….
1.6 Hệ số cấp khối trong pha hơi………………………………………………
1.7 Hệ số chuyển khối…………………………………………………………
2. Số đơn vị chuyển khối đối với mỗi đĩa trong pha hơi………………………
3. Đường cong động học………………………………………………………
4. Hiệu suất tháp – Chiều cao tháp…………………………………………….
IV.TÍNH TRỞ LỰC CỦA THÁP………………………………………………
1. Trở lực của đĩa khô…………………………………………………………
2. Trở lực của sức căng bề mặt…………………………………………………
3. Trở lực của chất lỏng trên đĩa (trở lực thủy lực)………………………….
V .TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG……………………………………
GVHD: Nguyễn Thế Hữu - 2 -
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án môn QTTB
Khoa Công nghệ hóa
1. Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu………………….
2. Cân bằng nhiệt lượng của tháp chưng luyện…………………………………
3. Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị ngưng tụ…………………………………
4. Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị làm lạnh………………………………….
PHẦN III. TÍNH THIẾT BỊ PHỤ
I.THIẾT BỊ GIA NHIỆT HỖN HỢP ĐẦU…………………………………….
2. Lượng nhiệt trao đổi…………………………………………………………
3. Diện tích trao đổi…………………………………………………………….
II. TÍNH BƠM VÀ THÙNG CAO VỊ…………………………………………
1. Các trở lực của quá trình cấp liệu………………………………………….
Xác định trở lực đường ống từ thùng chứa đến thùng cao vị…………………
2. Trở lực trong ống dẫn từ thùng cao vị đến thiết bị gia nhiệt……………….
2.1 Trở lực ma sát……………………………………………………………
2.2 Trở lực cục bộ………………………………………………………………

3. Trở lực trong ống dẫn từ thiết bị gia nhiệt đến tháp…………………………
3.1 Trở lực ma sát……………………………………………………………
3.2 Trở lực cục bộ………………………………………………………………
4. Trở lực trong thiết bị gia nhiệt……………………………………………….
II. TÍNH CHIỀU CAO CỦA THÙNG CAO VỊ SO VỚI ĐĨA TIẾP LIỆU.
III. CHIỀU CAO CẦN BƠM H0.
IV. ÁP SUẤT TOÀN PHẦN CỦA BƠM.
III. TÍNH TOÁN CƠ KHÍ VÀ LỰA CHỌN
III.1. Tính toán thân tháp………………………………………………………
III.2. Tính chóp và kích thước cơ bản của chóp………………………………
2.1 Chiều cao của chop phía trên ống dẫn hơi…………………………………
2.2 Đường kính của chóp………………………………………………………
2.3 Chiều cao khe chóp………………………………………………………
2.4 Số lượng khe hở của mỗi chóp……………………………………………
2.5 Đường kính ống chảy chuyền………………………………………………
2.6 Khoảng cách từ đĩa đến chân ống chảy chuyền……………………………
2.7 Chiều cao ống chảy chuyền nhô trên đĩa……………………………………
III.3 Tính đáy và nắp thiết bị……………………………………………………
Chiều dày của nắp……………………………………………………………
Chiều dày của đáy……………………………………………………………
III.4 Chọn mặt bích…………………………………………………………
III.5 Tính đường kính các ống dẫn…………………………………………….
5.1 Đường kính ống dẫn sản phẩm đỉnh………………………………………
5.2 Đường kính ống hồi lưu sản phẩm đỉnh…………………………………….
5.3. Đường kính ống tháo sản phẩm đáy……………………………………….
5.4 Đường kính ống dẫn nguyên liệu đầu……………………………………
5.5 Đường kính ống hồi lưu sản phẩm đáy……………………………………
GVHD: Nguyễn Thế Hữu - 3 -
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án môn QTTB
Khoa Công nghệ hóa

III.6 Khối lượng tháp…………………………………………………….
6.8 Tính tai treo……………………………………………………………
6.9 Tính chân đế…………………………………………………………….
PHẦN IV : KẾT LUẬN
Tài liệu tham khảo.
GVHD: Nguyễn Thế Hữu - 4 -
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án môn QTTB
Khoa Công nghệ hóa
LỜI MỞ ĐẦU
Kỹ thuật hóa học hiện đại có nhiệm vụ nghiên cứu các quá trình sản xuất sản
phẩm hóa học mới, cải tiến quá trình cũ nhằm tăng năng suất chất lượng trong các
ngành hóa học rất khác nhau. Nhưng nhìn chung các quá trình chế biến hóa học
đều trải qua một số quá trình vật lý, hóa học nói chung như lắng, lọc, đun nóng,
làm nguội, chưng luyện…
Chưng là phương pháp tách hỗn hợp hai hay nhiều cấu tử thành các cấu tử riêng
biệt dựa trên độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong hỗn hợp. Khi chưng ta
thu được nhiều sản phẩm , thường có bao nhiêu cấu tử sẽ có bấy nhiêu sản phẩm.
Với trường hợp hỗn hợp gồm 2 cấu tử ta sẽ thu được sản phẩm đỉnh gồm cấu tử
dễ bay hơi và một phần cấu tử khó bay hơi, sản phẩm đáy chứa đa số là sản phẩm
khó bay hơi và một phần cấu tử dễ bay hơi.
Trong sản xuất có rất nhiều phương pháp chưng như : chưng đơn giản, chưng
bằng hơi nước trực tiếp, chưng liên tục, gián đoạn, chưng, trích ly, chưng luyện…
Chưng luyện là phương pháp chưng phổ biến nhất dùng để tách gần như hoàn
toàn cấu tử dễ bay hơi, hòa tan một phần hoặc hòa tan hoàn toàn vào các cấu tử
khác.
Trong đồ án này em xin trình bày về chưng luyện liên tục làm việc ở áp suất
thường để tách hỗn hợp hai cấu tử rượu izo propylic và nước bằng tháp chóp.
Bản đồ án này giúp em củng cố thêm kiến thức đã được học, cũng như phát
huy trình độ độc lập sáng tạo. Bản đồ án này không chỉ để làm sáng tỏ thêm lý
thuyết, nắm vững phương pháp tính toán và nguyên lý vận hành thiết bị, và đây

chính là cơ hội tốt để chúng em tập dượt giải quyết những vấn đề cụ thể trong
thực tế sản xuất.
Để hoàn thành bản đồ án này, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các
thầy cô khoa Công Nghệ Hóa. Em xin cảm ơn thầy Vũ Minh Khôi là thầy dạy bộ
môn Các Quá Trình Thiết Bị. Đặc biệt em xin cảm ơn thầy Nguyễn Thế Hữu đã
giành cho chúng em sự ưu đãi đặc biệt, tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, tạo điều kiện
thuận lợi cho chúng em làm đồ án.
Do thời gian và kiến thức bản thân em còn hạn chế nên bản đồ án không
tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự góp ý chân thành, những
lời nhận xét và sửa chữa từ thầy cô để bản đồ án của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn !
Hà nội, ngày 10 tháng 01 năm 2015.
GVHD: Nguyễn Thế Hữu - 5 -
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án môn QTTB
Khoa Công nghệ hóa
PHẦN I. GIỚI THIỆU CHUNG
I. GIỚI THIỆU VỀ HỖN HỢP CHƯNG
1.Rượu Izo propylic
2. Nước
II. SƠ ĐỒ CHƯNG :
1. Sơ đồ thiết bị :
Chú thích các ký hiệu trong quy trình:
1- Thùng chứa hỗn hợp đầu 2- Bơm
3- Thùng cao vị 4- Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu
GVHD: Nguyễn Thế Hữu - 6 -
12
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án môn QTTB
Khoa Công nghệ hóa
5- Tháp chưng luyện 6- Thiết bị ngưng tụ hồi lưu
7- Thiết bị làm lạnh sản phẩm đỉnh 8- Thùng chứa sản phẩm đỉnh

9- Thiết bị gia nhiệt đáy tháp 10- Thùng chứa sản phẩm đáy
11- Thiết bị tháo nước ngưng 12-Lưu lượng kế
2 . Thuyết minh dây chuyền sản xuất .
Tháp chưng luyện liên tục là tháp đĩa chóp làm việc ở áp suất thường.
Sơ đồ nguyên lý của dây chuyền được trình bày như hình vẽ.
Nguyên tắc làm việc:
Nguyên liệu đầu được chứa ở thùng chứa (1) được bơm (2) bơm liên tục lên
thùng cao vị (3). Mức chất lỏng ở trong thùng cao vị được khống chế nhờ gờ chảy
tràn. Từ thùng cao vị dung dịch được đưa vào tháp thiết bị đun nóng (4) qua lưu
lượng kế (12), ở đây dung dịch được đun nóng đến nhiệt độ sôi bằng hơi nước
bão hòa, rồi qua đĩa tiếp liệu vào tháp chưng luyện (5).
Tháp chưng luyện gồm 2 phần: Phần từ đĩa tiếp liệu trở lên gọi là đoạn luyện,
phần còn lại từ đĩa tiếp liệu trở xuống gọi là đoạn chưng.
Trong tháp hơi đi từ dưới lên gặp chất lỏng đi từ trên xuống, tại mỗi đĩa xảy ra
quá trình bốc hơi và ngưng tụ, quá trình tiếp xúc hơi lỏng xảy ra liên tục và làm
cho pha hơi ngày càng giàu thêm cấu tử dễ bay hơi và càng lên cao nhiệt độ càng
giảm, cấu tử ở nhiệt độ sôi cao(nước) sẽ ngưng tụ lại, cấu tử dễ bay hơi càng giàu
thêm. Cuối cung trên đỉnh tháp ta thu được gần như hoàn toàn cấu tử rượu bay
hơi( C
3
H
7
OH) và ở đáy là thiết bị khó bay hơi.
Hơi ở đỉnh được đưa qua thiết bị ngưng tụ hồi lưu (6) (hơi đi ngoài ống, nước
lạnh đi trong ống) hơi được ngưng tụ lại, qua thiết bị phân dòng , một phần chất
lỏng được hồi lưu về tháp ở đĩa trên cùng, một phần khác đi qua thiết bị làm lạnh
(7) để làm lạnh đến nhiệt độ cần thiết rồi đi vào thùng chứa sản phẩm đỉnh (8).
Chất lỏng đi từ trên xuống gặp hơi có nhiệt độ sôi cao hơn, một phần cấu tử có
nhiệt độ sôi thấp (cấu tử dễ bay hơi) được bay hơi và do đó nồng độ cấu tử khó
bay hơi trong chất lỏng ngày càng tăng. Cuối cùng ở đáy tháp ta thu được hỗn

hợp lỏng gồm hầu hết cấu tử khó bay hơi là nước.Chất lỏng tháo ra ở đáy tháp
một phần được cung cấp vào phần dưới của tháp, một phần khác được tháo ra liên
tục đưa vào thùng chứa sản phẩm đáy (10) và một phần được đưa vào thiết bị gia
nhiệt đáy tháp (9) đun sôi tuần hoàn bốc hơi đáy tháp. Lượng chất lỏng tháo ra
được khống chế bởi các van.Nước ngưng của các thiết bị gia nhiệt được tháo qua
thiết bị tháo nước ngưng (11) .
Thiết bị chưng luyện liên tục vì vậy hỗn hợp đầu được đưa vào liên tục và các sản
phẩm đỉnh và sản phẩm đáy cũng được lấy ra liên tục.
3 .Các kí hiệu :
- F : Lượng hỗn hợp đầu , Kg/ h (hoặc Kg/s ,Kmol/h )
GVHD: Nguyễn Thế Hữu - 7 -
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án môn QTTB
Khoa Công nghệ hóa
- P : Lượng sản phẩm đỉnh ,Kg/h (hoặc Kg/s ,Kmol/h )
- W: Lượng sản phẩm đáy ,Kg/h (hoặc Kg/s ,Kmol/h )
Các chỉ số F, P W, R, N : tương ứng chỉ đại lượng thuộc về hỗn hợp đầu ,sản
phẩm đỉnh , sản phẩm đáy , rượu izo propylic- nước.
- a : nồng độ phần khối lượng Kg izo propylic/Kg hỗn hợp .
- x : nồng độ phần mol : Kmol izo propylic /Kmol hỗn hợp .
- µ : độ nhớt Ns/m .
- ρ : khối lượng riêng Kg/m .
PHẦN II. TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH
I. TÍNH CÂN BẰNG VẬT LIỆU TOÀN THIẾT BỊ
1. Tính toán cân bằng vật liệu
Phương trình cân bằng vật liệu chung cho toàn tháp:
G
F
= G
P
+ G

W
Đối với các cấu tử dễ bay hơi
G
F
. x
F
= G
P
. x
p
+ G
W
. x
W
Lượng sản phẩm đỉnh:
G
P
= G
F
.
WP
WF
xx
xx
−
_

Lượng sản phẩm đáy:
G
W

= G
F
- G
P
Ký hiệu các đại lượng như sau:
G
F
: lượng nguyên liệu đầu [ kmol/ h]
G
P
: lượng sản phẩm đỉnh [kmol/ h]
G
W
: lượng sản phẩm đáy [kmol/ h]
x
F
: nồng độ phần mol của cấu tử dễ bay hơi trong hỗn hợp đầu [phần mol]
x
P
: nồng độ phần mol của cấu tử dễ bay hơi trong sản phẩm đỉnh [phần mol]
GVHD: Nguyễn Thế Hữu - 8 -
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án môn QTTB
Khoa Công nghệ hóa
x
W
: nồng độ phần mol của cấu tử dễ bay hơi trong sản phẩn đáy [phần mol]
Người ta dùng các đại lượng bằng mol vì rằng nhiệt hóa hơi của chất lỏng
tính theo mol không khác nhau mấy.
Đổi nồng độ phần khối lượng sang phần mol
Áp dụng công thức:

x =
N
N
R
R
R
R
M
a
M
a
M
a
+
Trong đó: a
R
, a
N
là nồng độ phần khối lượng rượu izo propylic- nước.
M
R
, M
N
là khối lượng mol phân tử của rượu izo propylic- nước.
Giả thiết cho F = 6,0 tấn/ h
a
F
= 0,25 phần khối lượng
a
P

= 0,83 phần khối lượng
a
W
= 0,005 phần khối lượng
x
F
=
N
F
R
F
R
F
M
a
M
a
M
a
−
+
1
=
18
25,01
60
25,0
60
25,0
−

+
= 0,091( phần mol)
x
P
=
18
83,01
60
83,0
60
83,0
1 −
+
=
−
+
N
P
R
P
R
P
M
a
M
a
M
a
= 0,5943 (phần mol)
x

W
=
N
W
R
W
R
W
M
a
M
a
M
a
−
+
1
=
18
005,01
60
005,0
60
005,0
−
+
= 0,0015 (phần mol)
G
F
= F . (

N
F
R
F
M
a
M
a −
+
1
) = 6000 . (
18
75,0
60
25,0
+
) = 275( kmol/ h )
GVHD: Nguyễn Thế Hữu - 9 -
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án môn QTTB
Khoa Công nghệ hóa
G
P
= G
F
. (
wP
W
F
xx
xx

−
−
) = 275 . (
0015,05943,0
0015,0091,0
−
−
) = 41,52 ( Kmol/ h)
G
W
= G
F
- G
P
= 275 – 41,52 = 233,48 ( kmol / h )
2) Xác định số bậc thay đổi nồng độ (số đĩa lý thuyết)
a) Xác định chỉ số hồi lưu tối thiểu
Dựng đường cân bằng theo số liệu đường cân bằng tra ở đường cân bằng lỏng-
hơi và nhiệt độ sôi của 2 cấu tử ở 760 mmHg ( tính theo % số mol ) của rượu izo
propylic- nước ( Bảng IX. 2a_ 148_STQTTB tập II )
x 0 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Hỗn hợp
đẳng phí
y 0 48,5 53 60 64 66.5 68 68,4 70 77 83 100 68,5
t 100 84,4 82,5 81,2 81 80,6 80,5 80,4 80,5 81 82,3 82,4 80,4
• Tính y
F
*
x
F

= 0,091 ( phần mol)
Cách 1: Từ bảng số liệu ta dùng công thức nội suy tìm y
F
* theo công thức:
y
F
* =
12
12
xx
yy
−
−
. (x
F
– x
1
) + y
1
Trong đó x
1
= 0,05 ; x
2
= 0,1
→ y
F
* =
05,01,0
485,053,0
−

−
. (0,091– 0,05) + 0,485
= 0,522 phần mol
Cách 2 : Vẽ đồ thị đường cân bằng lỏng hơi x _ y
Với giá trị x
F
= 0,091 ta dóng lên đường cân bằng → y
F
* = 0,522
• Chỉ số hồi lưu tối thiểu của tháp chưng luyện Rmin
Được tính theo công thức
GVHD: Nguyễn Thế Hữu - 10 -
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án môn QTTB
Khoa Công nghệ hóa
Rmin =
PF
FP
xy
yx
−
−
*
*
=
091,0522,0
522,05943,0
−
−
= 0,168

• Tính chỉ số hồi lưu thích hợp
Vấn đề chọn chỉ số hồi lưu thích hợp rất quan trọng, vì khi chỉ số hồi lưu bé thì số
bậc của tháp lớn hơn nhưng tiêu tốn lượng hơi đốt ít, ngược lại khi chỉ số hồi lưu
lớn thì số bậc tháp ít hơn nhưng tiêu tốn hơi đốt lớn
Rth : chỉ số hồi lưu thích hợp được tính theo tính chất thể tích tháp nhỏ nhất
Nlt : số bậc thay đổi nồng độ ( số đĩa lý thuyết )
→ Chỉ số hồi lưu thích hợp Rx = β. Rmin
GVHD: Nguyễn Thế Hữu - 11 -
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án môn QTTB
Khoa Công nghệ hóa
β : hệ số hiệu chỉnh ( 1,2 → 2,5 )
Ứng với mỗi giá trị R > Rmin, ta dựng một đường làm việc tương ứng và tìm
được một giá trị N
lt.
- Phương trình đường nồng độ làm việc đoạn luyện :
y =
1
.
1 +
+
+ Rx
x
x
Rx
Rx
P
+ β =1,2→ Rx = 0,202
Phương trình đường nồng độ làm việc đoạn luyện :y = 0,168x + 0,494
Có đồ thị sau :

GVHD: Nguyễn Thế Hữu - 12 -
Nlt= 6
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án môn QTTB
Khoa Công nghệ hóa
+ β =1,4→ Rx = 0,235
Phương trình đường nồng độ làm việc đoạn luyện :y = 0,190x + 0,481
Có đồ thị sau :
GVHD: Nguyễn Thế Hữu - 13 -
Nlt = 5
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án môn QTTB
Khoa Công nghệ hóa
+ β =1,6→ Rx = 0,269
Phương trình đường nồng độ làm việc đoạn luyện :y = 0,212x + 0,468
Có đồ thị sau :
GVHD: Nguyễn Thế Hữu - 14 -
Nlt = 5
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án môn QTTB
Khoa Công nghệ hóa
+ β =1,8→ Rx = 0,302
Phương trình đường nồng độ làm việc đoạn luyện :y = 0,232x + 0,456
Có đồ thị sau :
GVHD: Nguyễn Thế Hữu - 15 -
Nlt = 5
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án môn QTTB
Khoa Công nghệ hóa
+ β =2,0→ Rx = 0,336
Phương trình đường nồng độ làm việc đoạn luyện :y = 0,251x + 0,445
Có đồ thị sau :
GVHD: Nguyễn Thế Hữu - 16 -

Nlt = 4
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án môn QTTB
Khoa Công nghệ hóa
+ β =2,2→ Rx = 0,37
Phương trình đường nồng độ làm việc đoạn luyện :y = 0,270x + 0,434
Có đồ thị sau :
GVHD: Nguyễn Thế Hữu - 17 -
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án môn QTTB
Khoa Công nghệ hóa
+ β =2,3→ Rx = 0,386
Phương trình đường nồng độ làm việc đoạn luyện :y = 0,278x + 0,429
Có đồ thị sau :
GVHD: Nguyễn Thế Hữu - 18 -
Nlt = 4
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án môn QTTB
Khoa Công nghệ hóa
+ β =2,4→ Rx = 0,403
Phương trình đường nồng độ làm việc đoạn luyện :y = 0,287x + 0,424
Có đồ thị sau :
GVHD: Nguyễn Thế Hữu - 19 -
Nlt = 4
Nlt = 4
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án môn QTTB
Khoa Công nghệ hóa
+ β =2,5→ Rx = 0,42
Phương trình đường nồng độ làm việc đoạn luyện :y = 0,296x + 0,419
Có đồ thị sau :
GVHD: Nguyễn Thế Hữu - 20 -
Nlt = 4
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án môn QTTB

Khoa Công nghệ hóa
- Từ đó ta có bảng số liệu :
β 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,3 2,4 2,5
Rx 0,202 0,235 0,269 0,302 0,336 0,37 0,38
6
0,40
3
0,42
Nlt 6 5 5 5 4 4 4 4 4
Nlt(Rx+1) 7,212 6,175 6,345 6,51 5,344 5,48 5,544 5,612 5,68
- Dựng đồ thị quan hệ giữa Rx và Nlt. ( Rx+1 ). Theo đồ thị ta có Rth =0,338 , ứng
với giá trị cực tiểu của đồ thị ( thể tích tháp nhỏ nhất), Nlt = 4.
GVHD: Nguyễn Thế Hữu - 21 -
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án môn QTTB
Khoa Công nghệ hóa

3) Phương trình làm việc của đoạn luyện
y =
1
.
1 +
+
+ Rx
x
x
Rx
Rx
P
y : nồng độ phần mol cấu tử dễ bay hơi trong pha hơi đi từ dưới lên.
x : nồng độ phần mol cấu tử dễ bay hơi trong pha lỏng chảy từ đĩa xuống.

Rx : chỉ số hồi lưu.
Thay số liệu :
y
L
=
1338,0
5943,0
.
1338,0
338,0
+
+
+
x
GVHD: Nguyễn Thế Hữu - 22 -
Đồ thị quan hệ Rx và Nlt.( Rx+1)
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án môn QTTB
Khoa Công nghệ hóa
y
L
= 0,253x + 0,444.
4) Phương trình làm việc đoạn chưng
y =(
1+
+
Rx
fRx
).x -
W
x

R
f
.
1
1
+
−
Trong đó :
f =
WF
WP
xx
xx
−
−
=
0015,0091,0
0015,05943,0
−
−
= 6,6235
Thay số y
C
=
0015,0.
1338,0
16235,6
.
1338,0
6235,6338,0

+
−
−
+
+
x
= 5,2029. x – 0,0063.
5) Số đĩa lý thuyết
Với Rth = 0,338 dựa vào đường cân bằng và đường làm việc, ta xác định số đĩa lý
thuyết Nlt = 4.
Trong đó Số đĩa đoạn chưng = 3
Số đĩa đoạn luyện = 1
GVHD: Nguyễn Thế Hữu - 23 -
Kmol h
2
đầu
Kmol sp đỉnh
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án môn QTTB
Khoa Công nghệ hóa
II. Tính đường kính tháp
Đường kính tháp được tính theo công thức :
D =
( )
tb
yy
tb
wp
g
3600.
.4

π
= 0,0188 .
( )
tb
yy
tb
wp
g
.
(II-181)
g
tb
: lượng hơi ( khí ) trung bình đi trong tháp [kg/h]
( p
y
.w
y
)
tb
: tốc độ hơi ( khí ) trung bình đi trong tháp [kg/m
2
.s]
Vì lượng hơi và lỏng thay đổi theo chiều cao tháp và khác nhau trong mỗi giai
đoạn cho nên ta tính lượng hơi trung bình riêng cho từng đoạn.
• Xác định nhiệt độ đầu vào, nhiệt độ sản phẩm đỉnh và đáy
Từ bảng cân bằng lỏng hơi, nội suy ta xác định được t
F
= 84,34
o
C ; t

P
= 80,41
o
C ; t
W
= 95,32
o
C.
1) Tính lưu lượng các dòng pha đi trong tháp
a) Xác định lưu lượng hơi trung bình đi trong đoạn luyện
GVHD: Nguyễn Thế Hữu - 24 -
G
R
g
đ
G
F
x
F
G
P
x
P
G
1
’, y
1
’ = y
W
G

1
x
1
= x
F
G
W
x
W
g
1
, y
1
Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án môn QTTB
Khoa Công nghệ hóa
Lượng hơi trung bình đi trong tháp chưng luyện có thể tính gần đúng bằng trung
bình cộng của lượng hơi đi ra khỏi đĩa trên cùng của tháp và đĩa dưới cùng của
đoạn luyện
g
tb
=
2
1
gg
đ
+
g
tb
: lượng hơi trung bình đi trong đoạn luyện [ kmol/ h ]
g

đ
: lượng hơi đi ra khỏi đĩa trên cùng của tháp [kmol/ h]
g
1
: lượng hơi đi vào đĩa dưới cùng của đoạn luyện [ kmol/ h]
• Lượng hơi ra khỏi đỉnh tháp
g
đ
= G
R
+ G
P
= G
P
. ( Rx + 1 )
G
P
: lượng sản phẩm đỉnh [ kmol/h ]
G
R
: lượng chất lỏng hồi lưu [ kmol/ h ]
Rx: chỉ số hồi lưu thích hợp
 g
đ
= G
P
. ( Rth + 1)
= 41,52.(0,338+1)
= 55,543 (Kmol/h)
• Lượng hơi đi vào đoạn luyện

Lượng hơi g
1
, hàm lượng hơi y
1
và lượng lỏng G
1
đối với đĩa thứ nhất của đoạn
luyện được xác định theo phương trình cân bằng vật liệu:
g
1
= G
1
+ G
P
( 1 )
Phương trình cân bằng vật liệu đối với cấu tử dễ bay hơi (C3H7OH)
g
1
.y
1
= G
1
. x
1
+ G
P.
x
P
( 2 )
Phương trình cân bằng nhiệt lượng:

g
1
. r
1
= g
đ
.r
đ
( 3)
Ta có hệ phương trình:
GVHD: Nguyễn Thế Hữu - 25 -