phân tách hỗn hợp benzen toluen

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

ĐỒ ÁN HÓA CÔNG

BỘ CÔNG THƯƠNG

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ
NỘI

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ

Họ và tên HSSV : Hạ Mai Hương
Lớp : ĐH Hoá 4

Khoá: 7

Khoa : Công nghệ Hoá
Giáo viên hướng dẫn –Th.s: Phan Thị Quyên
Nội dung
Thiết kế tháp chưng luyện liên tục loại tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền để phân
tách hỗn hợp Benzen- Toluen
Các số liệu ban đầu:
- Năng suất tính theo hỗn hợp đầu F = 3,75 kg/s
- Nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong:
+ Hỗn hợp đầu:

aF = 0,358 phần khối lượng

+ Sản phẩm đỉnh:

aP = 0,977 phần khối lượng

+ Sản phẩm đáy:

aW = 0,023 phần khối lượng

- Tháp làm việc ở áp suất thường
- Hỗn hợp đầu được gia nhiệt đến nhiệt độ sôi.
T
T

Tên bản vẽ

Khổ giấy

Số lượng

1
2

Vẽ dây chuyền sản xuất
Vẽ hệ thống tháp chưng luyện

A4
A0

01

01

PHẦN THUYẾT MINH

Mục lục
GVHD: Phan Thị Quyên

Hạ Mai Hương


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

GVHD: Phan Thị Quyên

ĐỒ ÁN HÓA CÔNG

Hạ Mai Hương


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

ĐỒ ÁN HÓA CÔNG

LỜI NÓI 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 nghành 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 luyện, chưng cất, cô
đặc, trích ly. Tùy vào tính chất của hệ mà ta lựa chọn phương pháp thích hợp.

GVHD: Phan Thị Quyên

Hạ Mai Hương


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

ĐỒ ÁN HÓA CÔNG

Phần I: GIỚI THIỆU CHUNG

I.

LÝ THUYẾT VỀ CHƯNG LUYỆN:

I.1.

Phương pháp chưng luyện:

Chưng luyện là một phương pháp nhằm để phân tách một hỗn hợp khí đã hóa

lỏng dựa trên độ bay hơi tương đối khác nhau giữa các cấu tử thành phần ở cùng một
áp suất.
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 ở đỉnh tháp ta thu được một hỗn hợp gồm hầu
hết các cấu tử dễ bay hơi và nồng độ đạt yêu cầu. Phương pháp chưng luyện cho hiệu
suất phân tách cao, vì vậy nó được sử dụng nhiều trong thực tế.
Dựa trên các phương pháp chưng luyện liên tục, người ta đưa ra nhiều thiết bị
phân tách đa dạng như tháp chóp, tháp đĩa lỗ không có ống chảy truyền, tháp đĩa lỗ có
ống chảy truyền, tháp đệm… Cùng với các thiết bị ta có các phương pháp chưng cất
là:
Áp suất làm việc:

a.
-

Chưng cất ở áp suất thấp.

-

Chưng cất ở áp suất thường.

-

Chưng cất ở áp suất cao.
Nguyên tắc của phương pháp này là dựa trên nhiệt độ sôi của các cấu tử: nếu
nhiệt độ sôi của các cấu tử quá cao thì giảm áp suất làm việc để giảm nhệt độ sôi của
các cấu tử.
Nguyên lý làm việc: có thể làm việc theo nguyên lý liên tục hoặc gián đoạn:

b.

-

-

I.2.

Chưng gián đoạn: phương pháp này được sử dụng khi:
+ Nhiệt độ sôi của các cấu tử khác xa nhau.
+ Không cần đòi hỏi sản phẩm có độ tinh khiết cao
+ Tách hỗn hợp lỏng ra khỏi tạp chất không bay hơi.
+ Tách sơ bộ hỗn hợp nhiều cấu tử.
Chưng liên tục: là quá trình được thực hiện liên tục nghịch dòng và
nhiều đoạn.
Thiết bị chưng luyện

Trong sản xuất thường dùng nhiều loại thiết bị khác nhau để tiến hành chưng
cất.Tuy nhiên yêu cầu chung của các thiết bị vẫn giống nhau là bề mặt tiếp xúc pha
phải lớn. Điều này phụ thuộc vào mức độ phân tán của pha này vào pha kia. Ta khảo
sát hai loại tháp thường dùng là tháp đệm và tháp đĩa.
• Tháp đệm: Tháp trụ gồm nhiều bậc nối với nhau bằng bích hay hàn. Vật
chêm được cho vào tháp bằng hai phương pháp xếp ngẫu nhiên hay có thứ tự.

GVHD: Phan Thị Quyên

Hạ Mai Hương


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

ĐỒ ÁN HÓA CÔNG

• Tháp đĩa: Được chia làm ba loại:
- Tháp chóp: Thân hình trụ, thẳng đứng, phía trong có gắn các mâm có
cấu tạo khác nhau trên đó pha lỏng và pha hơi tiếp xúc với nhau. Tùy theo cấu
tạo của mâm ta có tháp mâm chóp hay tháp mâm xuyên lỗ.
- Tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền: Tháp dạng trụ,bên trong có nhiều
đĩa,trên các đĩa có các lỗ tròn hoặc rảnh.Trên đĩa có các máng chảy tràn để duy
trùy mực chất lỏng trên đĩa ổn định. Đĩa được lắp cân bằng và cũng có thể lắp
xiên một góc với độ dốc 1/45÷1/50.
- Tháp đĩa lỗ không có ống chảy chuyền: Than tháp hình trụ, bên trong
có nhiều đĩa,trên các đĩa khoan nhiều lỗ hoặc rãnh.Các lỗ có đường kính 2-8
mm,các thanh được tạo bởi nhiều thanh ghép với nhau tạo ra khe hở 3-4 mm,
chiều dài mỗi rãnh lên đến 150 mm.

GVHD: Phan Thị Quyên

Hạ Mai Hương


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

ĐỒ ÁN HÓA CÔNG

So sánh ưu nhược điểm của bốn loại tháp:
Tháp đệm

Tháp chóp

- Cấu tạo đơn -Làm

việc
giản
chắc chắn,ổn
định
- Hiệu suất cao vì
bề mặt tiếp xúc - Năng suất
lớn
lớn
Ưu
điểm

Tháp đĩa lỗ
không có ống
chảy chuyền

Tháp đĩa lỗ có
ống chảy chuyền

-Cấu tạo đơn -Cấu tạo đơn
giản
giản,tốn
ít
nguyên liệu
-Trở lực tháp
nhỏ
-Trở lực tháp nhỏ

-Bề mặt tiếp -Bề mặt tiếp xúc
- Trở lực tháp - Bề mặt tiếp xúc pha lớn nên pha lớn nên có
không lớn lắm

xúc pha lớn
có hiệu quả cao hiệu quả cao
- Giới hạn làm - Giới hạn làm -Giới hạn làm -Làm việc được
việc tương đối việc rộng.
việc tương đối với chất lỏng bẩn
rộng.
rộng
và khí bẩn
-có khả năng tự
động hóa và điều
khiển tự động
-Giới hạn làm
việc tương đối
rộng.

Nhược
điểm

- Khó làm ướt - Tốn năng
đệm
lượng,giá
thành cao
- Nếu tháp cao
quá thì phân phối -Cấu tạo phức
chất lỏng không tạp,chế
tạo
đều.
khó

-Khó vận hành

-Đòi hỏi người
vận hành phải có
trình độ cao.

-Trở lực lớn

Tháp chưng luyện phong phú về kích cỡ và ứng dựng. Các tháp lớn thường được
sử dụng trong công nghệ lọc hóa dầu. Đường kính tháp phụ thuộc vào lượng pha lỏng
và lượng pha khí, độ tinh khiết của sản phẩm. Mỗi loại tháp chưng lại có cấu tạo riêng,
có ưu điểm và nhược điểm khác nhau, vậy ta phải chọn loại tháp nào cho phù hợp với
hỗn hợp cấu tử cần chưng và tính toàn kích cỡ của thết bị cho phù hợp với yêu cầu.

II.

GIỚI THIỆU VỀ HỖN HỢP ĐƯỢC CHƯNG LUYỆN:

GVHD: Phan Thị Quyên

Hạ Mai Hương


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

ĐỒ ÁN HÓA CÔNG

BENZEN

2.1.

Theo phân tích quang phổ thì góc liên kết giữa các nguyên tử trong benzen đều là

120 °, các liên kết C-C đều như nhau (140 pm), lớn hơn liên kết đôi đơn lẻ và nhỏ hơn
liên kết đơn (136 pm và 147 pm). Điều này được giải thích qua thuyết lai hoá
obitan như sau: trong phân tử benzen, các nguyên tử C ở trạng thái lai hoá sp 2 liên kết
với nhau và với các nguyên tử H thành mặt phẳng phân tử benzen, các obitan p vuông
góc với mặt phẳng không chỉ liên kết thành cặp mà liên kết với nhau thành hệ liên
hợp. Do vậy mà liên kết đôi ở benzen thường bền hơn so với các hợp chất có liên kết
đôi khác, dẫn đến các tính chất đặc trưng mà người ta gọi là tính thơm.

2.1.1.

Tính chất vật lý

Là một hợp chất mạch vòng, ở dạng lỏng không màu và có mùi thơm nhẹ.Công
thức phân tử là C6H6 . Benzen không phân cực, vì vậy tan tốt trong các dung môi hữu
cơ. Benzen không phân cực và tan rất ít trong nước. Trước đây người ta thường sử
dụng benzen làm dung môi. Tuy nhiên sau đó người ta phát hiện ra rằng nồng độ
benzen trong không khí chỉ cần thấp khoảng 1ppm cũng có khả năng gây ra bệnh bạch
cầu, nên ngày nay benzen được sử dụng hạn chế hơn.
2.1.2.

Khối lượng phân tử 78,11
Tỷ trọng (200C):0,879
Nhiệt độ sôi: 80,1°C
Nhiệt độ nóng chảy: 5,5°C
Độ hòa tan trong nước: 1,79 g/l (25°C)
Độ nhớt:0,65Cp ở 20°C

Tính chất hóa học

1. Phản ứng thế

a. Phản ứng halogen hóa
Khi có bột sắt, benzen tác dụng với brom khan tạo thành brombenzen và khí
hiđro bromua

GVHD: Phan Thị Quyên

Hạ Mai Hương


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

b.

ĐỒ ÁN HÓA CÔNG

Phản ứng nitro hóa

Benzen tác dụng với hỗn hợp HNO3 đặc và H2SO4 đậm đặc tạo thành nitrobenzen:

* Nitrobenzen tác dụng với hỗn hợp axit HNO3 bốc khói và H2SO4 đậm đặc đồng
thời đun nóng thì tạo thành m−đinitrobenzen.

c. Quy tắc thế vòng benzen

Khi ở vòng benzen đã có sẵn nhóm ankyl (hay các nhóm −OH, −NH 2 ,
−OCH[SUB]3[/SUB], ...), phản ứng thế vào vòng sẽ dễ dàng hơn và ưu tiên xảy ra ở vị
trí ortho và para. Ngược lại, nếu ở vòng benzen đã có sẵn nhóm −NO[SUB] 2[/SUB]
(hoặc các nhóm −COOH, −SO[SUB]3[/SUB]H,...) phản ứng thế vào vòng sẽ khó hơn
và ưu tiên xảy ra ở vị trí meta.
d. Cơ chế phản ứng thế vòng benzen

Phân tử halogen hoặc phân tử axit nitric không trực tiếp tấn công. Các tiểu phân
mang điện tích dương tạo thành do tác dụng của chúng với xúc tác mới là tác nhân tấn
công trực tiếp vào vòng benzen.
Ví dụ:

2. Phản ứng cộng
-Benzen không làm mất màu dung dịch brom (không cộng với brom) như các
hiđrocacbon không no. Khi chiếu sáng, benzen cộng với clo thành C 6H6Cl6
-Khi đun nóng có xúc tác Ni hoặc Pt, benzen cộng với hiđro thành xicloankan, thí dụ:
GVHD: Phan Thị Quyên

Hạ Mai Hương


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

ĐỒ ÁN HÓA CÔNG

C6H6 + 3H2 → C6H12
3. Phản ứng oxi hóa
Benzen không tác dụng với KMnO4 (không làm mất màu dung dịch KMnO4).
Nhận xét: benzen tương đối dễ tham gia phản ứng thế, khó tham gia phản ứng cộng
và bền vững với các chất oxi hóa.
2.1.3.

Điều chế
Đi từ nguồn thiên nhiên
Thông thường các hidrocacbon ít được điều chế trong phòng thí nghiệm,
vì có thể thi được lượng lớn nó bằng phương pháp chưng cất than đá,

dầu mỏ….
o Đóng vòng và đêhiđro hóa ankan
o Các ankan có thể tham ra đóng vòng và dehidro hóa tạo thành
hidrocacbon thơm ở nhiệt độ cao và có mặt xúc tác như Cr 2O3 hay các
kim loại chuyển tiếp như Pd. Pt.
o

Al2 03 / Cr2 03


→

o

CH3(CH2)4CH3
C6H6
Dehidro hóa các cycloankan
Các cycloankan có thể bị dehidro hóa ở nhiệt đọ cao với sự có mặt của
chất xúc tác kim loại chuyển tiếp tạo thành benzen hay các dẫn xuất của
benzen.
Pd
Pt
/
→

o

C6H12
C6H6
Đi từ axetylen

Đun axetylen có mặt của xúc tác là than hoạt tính hay phức của Niken
như Ni(CO)[(C6H5)P] sẽ thu được benzen
3C2H2

2.1.4.

xt
→

C6H6

Ứng dụng

Benzen là một trong những nguyên liệu quan trọng nhất của công nghiệp hóa hữu cơ.
Nó được dùng nhiều chất để tổng hợp các monome trong sản xuất polime làm chất
dẻo, cao su, tơ sợi (chẳng hạn polistiren, cao su buna-stiren, tơ capron). Từ benzen
người ta điều chế ra nitrobenzen, anilin, phenol dùng để tổng hợp phẩm nhuộm, dược
phẩm,thuốc trừ dịch hại.

2.2.
TOLUEN
2.2.1. Cấu trúc phân tử

Là hợp chất mạch vòng, ở dạng lỏng và có tính thơm, công thức phân tử tương tự như
benzen có gắn them nhóm - CH3. Không phân cực do đó Toluen tan tốt trong benzen .
GVHD: Phan Thị Quyên

Hạ Mai Hương

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

ĐỒ ÁN HÓA CÔNG

Toluen có tính chất tương tự như benzen nhưng độc tính thấp hơn nhiều, nên ngày nay
thường được sử dụng thay cho benzen làm dung môi trong phòng thí nghiệm và trong
công nghiệp.

Tính chất vật lý
- Khối lượng phân tử: 92,13
- Tỷ trọng (200C):0,866
- Nhiệt độ sôi: 111°C
- Nhiệt độ nóng chảy: -95°C
- Độ hòa tan trong nước: 0,053 g/100ml (25°C)
- Độ nhớt:0,59 Cp ở 20°C
2.2.3. Tính chất hóa học
2.2.2.

1. Phản ứng thế
a. Phản ứng halogen hóa
Toluen phản ứng nhanh hơn benzen và tạo ra hỗn hợp hai đồng phân ortho và para.

* Nếu không dùng Fe mà chiếu sáng (as) thì Br thế cho H ở nhánh.
Nhóm C6H5CH2 gọi là nhóm benzyl, nhóm C6H5 gọi là nhóm phenyl.
b. Phản ứng nitro hóa
Toluen tham gia phản ứng nitro hóa dễ dàng hơn benzen (chỉ cần HNO 3 đặc, không
cần HNO3 bốc khói) tạo thành sản phẩm thế vào vị trí ortho và para:

GVHD: Phan Thị Quyên

Hạ Mai Hương


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

ĐỒ ÁN HÓA CÔNG

2 Phản ứng oxy hóa
Toluen bị KMnO4 oxi hóa thành kali benzoat, sau đó tiếp tục cho tác dụng với axit
benzoic.

2.2.4.

Điều chế

Từ benzen ta có thể điều chế được các dẫn xuất của benzen như toluen bằng phản
ứng Friedel – Crafts ( phản ứng ankyl hóa benzen bằng các dẫn xuất ankyl halide
với sự có mặt của xúc tác AlCl3
C6H6 + CH3 – Cl
2.2.5.

AlCl3

→

C6H5 – CH3

Ứng dụng

- Toluen được dùng để sản xuất thuốc nổ TNT (trinitrotoluen)

Benzen, toluen và các xilen còn được dùng nhiều làm dung môi…

2.3.

Vẽ và thuyết minh dây chuyền sản xuất:
2.3.1 Dây chuyền sản xuất:

GVHD: Phan Thị Quyên

Hạ Mai Hương


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

ĐỒ ÁN HÓA CÔNG

N íc

6
3
N íc l¹nh

5

7

H¬i ®èt

N íc
N íc l¹nh

4
9

11

N íc ng ng

H¬i ®èt

11

2

1

N íc ng ng

10

8

Hình 1.1. Sơ đồ dây chuyền công nghê chưng luyện liên tục
CHÚ THÍCH:
1. Thùng chứa hỗn hợp đầu

7. Thiết bị làm lạnh sản phẩm đỉnh

2. Bơm

8. Thùng chứa sản phẩm đỉnh

3. Thùng cao vị

9. Thiết bị gia nhiệt đáy tháp

4. Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu

10. Thùng chứa sản phẩm đáy

5. Tháp chưng luyện

11. Thiết bị tháo nước ngưng

6. Thiết bị ngưng tụ hồi lưu

2.3.2.

Nguyên lý làm việc

Dung dịch đầu ở thùng chứa (1) được bơm (2) bơm bơm liên tục lên thùng cao vị
(3), mức chất lỏng cao nhất ở thùng cao vị được khống chế nhờ ống chảy tràn, , từ
thùng cao vị dung dịch được đưa vào thiết bị đun nóng (4) qua lưu lượng kế (11).
GVHD: Phan Thị Quyên

Hạ Mai Hương


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

ĐỒ ÁN HÓA CÔNG

Tại đây dung dịch được đun nóng đến nhiệt độ sôi bằng hơi nước bão hoà 2at.
Từ thiết bi gia nhiệt (4) dung dịch được đưa vào tháp chưng luyện (5) nhờ đĩa tiếp liệu.
Tháp chưng luyện gồn hai phần: phần từ đĩa tiếp liệu trở xuống gọi là đoạn
chưng (phần đáy có thiết bị đun hơi), phần từ đĩa tiếp liệu lên đỉnh là đoạn luyện.
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 , nhiệt độ và nồng độ các cấu tử thay đổi theo chiều cao của
tháp, quá trình tiếp xúc hơi lỏng xảy ra liên tục làm cho pha hơi ngày càng giàu thêm
cấu tử dễ bay hơi và càng lên cao thì nhiệt độ càng giảm,cấu tử có nhiệt độ sôi cao sẽ
ngưng tụ lại,cấu tử dễ bay hơi càng giàu thêm và cuối cùng trên đỉnh tháp ta thu được
cấu tử dễ bay hơi, còn lại hầu hết cấu tử khó bay hơi ở đáy tháp.
Hơi ở đỉnh tháp sẽ được đưa vào thiết bị ngưng tụ hồi lưu (6), tại đây nó được
ngưng tụ một phần sau đó đưa trở lại tháp,tạo dòng chất lỏng đi từ trên xuống,gặp
lượng hơi từ dưới lên và có sự tiếp xúc pha lỏng và hơi cấu tử dễ bay hơi lại được bốc
hơi lên đỉnh tháp và quá trình cứ thế tiếp diễn một cách liên tục.Một phần chất lỏng đi
qua thiết bị làm lạnh (7) để làm lạnh ,ngưng tụ thành chất lỏng và được đưa vào thùng
chứa sản phẩm đỉnh (8).
Tại đáy tháp gồm hầu hết là cấu tử khó bay hơi, chất lỏng này được lấy ra thùng
chứa sản phẩm đáy (10) và cho hồi lưu một phần qua thiết bị gia nhiệt (9) . Tại thiết bị
gia nhiệt (9) chất lỏng được thành hơi và đưa vào đáy tháp,lượng hơi này tiếp xúc với
lượng lỏng chảy từ trên xuống và tiếp tục có sự tiếp xúc giữa pha lỏng và hơi và quá
trình là liên tục. Như vậy với thiết bị làm việc liên tục thì hỗn hợp đầu được đưa vào
liên tục và sản phẩm cũng được tháo ra liên tục.

PHẦN II: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH
I.
I.1.

TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT LIỆU TOÀN THIẾT BỊ

Hệ phương trình cân bằng vật liệu của tháp.

GVHD: Phan Thị Quyên

Hạ Mai Hương


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

ĐỒ ÁN HÓA CÔNG

D,yD

F,xF

D0

L0

DU

LU

P,xP

W,xW

Hình 2.1. Sơ đồ hệ thống chưng luyện
•

Phương trình cân bằng vật liệu chung cho tháp:
G =G+G

(1)

[IX.16 – II.144]

Trong đó:
- G là lượng hỗn hợp đầu đi vào tháp (kg / h)
- G là lượng sản phẩm đỉnh (kg / h)
- G là lượng sản phẩm đáy (kg / h)
•

Phương trình cân bằng vật liệu đối với cấu tử dễ bay hơi:

GVHD: Phan Thị Quyên

Hạ Mai Hương


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

ĐỒ ÁN HÓA CÔNG

G.aF = G.aP + G.aW

(2)

[IX.17 – II.144]

Trong đó:
aF : Nồng độ nước trong hỗn hợp đầu
aP: Nồng độ nước trong sản phẩm đỉnh
aW: Nồng độ nước trong sản phẩm đáy
Với F = 13500

•

+

(Kg/h)

aF = 0,358

phần khối lượng

aP = 0,977

phần khối lượng

aw = 0,023

phần khối lượng

Từ (1) – (2), suy ra:
Lượng sản phẩm đỉnh:
P =

F.

=

[IX.18 – II.144]

13500.

= 4740,57 ( kg/h)

+ Lượng sản phẩm đáy:
W

=

F.

=

13500.

= 8759,43 (kg/h)

Chuyển đổi nồng độ phần khối lượng sang nồng độ phần mol

I.2.

=

Áp dụng công thức:

x

aA
MA
aA
a
+ B
MA MB

phần mol

[VIII.1 – II.126]

Trong đó:
aA ,aB

: nồng độ phần khối lượng của benzen và toluen

MA, MB : khối lượng mol phân tử của benzen và toluen
Với MA = 78 Kg/Kmol
•
•
•

I.3.

; MB = 92 Kg/Kmol

XF =
=
= 0,3968 (kmol/kmol)

XP =
=
= 0,9804 (kmol/kmol)
Xw = =
= 0,027 (kmol/kmol)

Khối lượng mol trung bình

Áp dụng công thức: M = x.M + (1 - x).M
GVHD: Phan Thị Quyên

Hạ Mai Hương


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

ĐỒ ÁN HÓA CÔNG

Ta có :
MF = xF.MA + (1- xF).MB

•

= 0,3968.78
=
Mp =

•

+ (1- 0,3968).92

86,4448

(kg/kmol)

xp.MA + (1- xp).MB
= 0,9804.78

+

(1- 0,9804).92

= 78,2744

(kg/kmol)

Mw = xw.MA + (1 –xw).MB

•

= 0,027.78

+

(1 – 0,027).92

= 91,622

(kg/kmol)

Vậy :
GF

=

=

= 156,17

GP

=

=

=

Gw

=

II.
II.1.

=

(kmol/h)

60,563 (kmol/h)

= 95,604

(kmol/h)

XÁC ĐỊNH CHỈ SỐ BẬC THAY ĐỔI NỒNG ĐỘ
Xác đinh chỉ số hồi lưu tối thiểu

Từ bảng số liệu IX .2a (Sổ tay QT & TBCNHC – 2 trang 147 ) ta có thành phần
cân bằng lỏng hơi của benzen – toluen được cho theo bảng sau :

x ( %
phần mol)

0

5

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

y ( %
0
phần mol)

11,8

21,4

38

51,1

61,9

71,2

79

85,4

91

95,9

100

t ( 0C)

108,3

106,1

102,2

98,6

95,2

92,1

89,4

86,8

84,4

82,3

80,2

110,6

Tính chỉ số hồi lưu thích hợp

-

-

Chỉ số hồi lưu càn lớn thì lượng nhiệt tiêu thụ ở đáy tháp càng nhiều vì
phải làm bay hơi lượng hồi lưu. Mặt khác, số đĩa của tháp giảm cùng với
sự tăng của chỉ số hồi lưu. Nếu giảm chỉ số hồi lưu thì sẽ tăng chi phí
chế tạo tháp mặc dù có giảm chi phí làm việc. vì vậy, cần tiếp cận giá trị
thích hợp của chỉ số hồi lưu.
Vẽ đường thẳng y = x, xác định x p , xF , xw trên đồ thị và vẽ đường cân
bằng .

GVHD: Phan Thị Quyên

Hạ Mai Hương


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

ĐỒ ÁN HÓA CÔNG

Dựa vào bảng số liệu trên:
•
•

Từ xF kẻ đường thẳng song song với trục y và cắt đường cân bằng tại A.
Từ A kẻ đường song song với trục x cắt trục y tại B. Xác định trên đồ thị
có phần mol

Áp dụng công thức :

II.2.

Trong đó

Xác định chỉ số hồi lưu làm việc ()

β : hệ số dư
Β = ( 1,2 ÷ 2,5 )

GVHD: Phan Thị Quyên

Hạ Mai Hương


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

ĐỒ ÁN HÓA CÔNG

Ứng với mỗi giá trị của β ta được một giá trị . Thay ta có đường nồng độ làm việc
của đoạn luyện và đoạn chưng.

Vẽ đồ thị xác định được số đĩa lý thuyết .

•

→

β= 1,2 → , B = 0,327

Số đĩa lý thuyết là 18 đĩa

GVHD: Phan Thị Quyên

Hạ Mai Hương


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

•

ĐỒ ÁN HÓA CÔNG

β = 1,4 → , B = 0,29

→ Số đĩa lý thuyết là 16 đĩa

GVHD: Phan Thị Quyên

Hạ Mai Hương


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

•

→

ĐỒ ÁN HÓA CÔNG

β = 1,5 → Rx = 2,502 , B = 0,28

Số đĩa lý thuyết là 15 đĩa

GVHD: Phan Thị Quyên

Hạ Mai Hương


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

•

ĐỒ ÁN HÓA CÔNG

β = 1,6 → , B = 0,267

→ Số đĩa lý thuyết là 14 đĩa

GVHD: Phan Thị Quyên

Hạ Mai Hương


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
•

→

ĐỒ ÁN HÓA CÔNG

β = 1,7 → , B = 0,256

Số đĩa lý thuyết là 14 đĩa

•

β = 1,8 → , B = 0,245

GVHD: Phan Thị Quyên

Hạ Mai Hương


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

→

ĐỒ ÁN HÓA CÔNG

Số đĩa lý thuyết là 13 đĩa

•

β = 1,9 → Rx = 3,17 , B = 0,235

GVHD: Phan Thị Quyên

Hạ Mai Hương

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

→

•

ĐỒ ÁN HÓA CÔNG

Số đĩa lý thuyết là 13 đĩa

β = 2,1 → Rx = 3,504 , B = 0,218

GVHD: Phan Thị Quyên

Hạ Mai Hương


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

→

ĐỒ ÁN HÓA CÔNG

Số đĩa lý thuyết là 12 đĩa

•

β = 2,3 → Rx = 3,838 , B = 0,203

GVHD: Phan Thị Quyên

Hạ Mai Hương