Thiết kế hệ thống tháp chưng luyện liên tục loại tháp đệm để phân tách hỗn hợp CCl4 –CHCl3

Trường ĐHCN Hà Nội

Đồ án môn học QT & TB

NỘI DUNG ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ

Lớp

: ĐHCN Hóa1 – K4

Khoa

: Công Nghệ Hóa Học

Giáo viên hướng dẫn

: Thầy Vũ Minh Khôi

NỘI DUNG ĐỒ ÁN

Thiết kế hệ thống tháp chưng luyện liên tục loại tháp đệm để phân tách hỗn hợp
CCl4 –CHCl3.
Các số liệu ban đầu:
-Năng suất tính theo hỗn hợp đầu F = 15,1 tấn/giờ.
Nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong:
+Hỗn hợp đầu : aF = 0,362 phần khối lượng.
+Sản phẩm đỉnh :aP = 0,96 phần khối lượng.
+Sản phẩm đáy :aW = 0,038 phần khối lượng.
-Tháp làm việc ở áp suất thường.
-Hỗn hợp đầu được gia nhiệt đến nhiệt độ sôi.

GVHD: Vũ Minh Khôi

1


Trường ĐHCN Hà Nội

Đồ án môn học QT & TB

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 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.
Công nghệ hóa học là một trong những nghành đóng góp rất lớn trong sự phát
triển của nền công nghiệp nước ta.Trong ngành sản xuất hóa chất cũng như sử dụng
sản phẩm hóa học,nhu cầu sử dụng nguyên liệu có độ tinh khiết cao phải phù hợp với
quy trình sản xuất và mục đích sử dụng.
Trong thực tế,chúng ta sử dụng rất nhiều dạng hóa chất khác nhau dưới dạng hỗn
hợp hoặc đơn chất,mà nhu cầu về một loại hóa chất tinh khiết là rất lớn. 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. Ngày nay,các phương pháp được sử dụng để nâng
cao độ tinh khiết như:chưng cất,trích ly,cô đặc,hấp thụ…mỗi phương pháp đều có
những đặc thù riêng và ưu điểm nhất định.Việc lựa chọn phương pháp và thiết bị cho

phù hợp tùy thuộc vào hỗn hợp ban đầu,yêu cầu sản phẩm và điều kiện kinh tế.
Đồ án môn Quá trình và Thiết bị bước đầu giúp sinh viên làm quen với việc tính
toán và thiết kế một dây chuyền sản xuất, mà cụ thể trong đồ án này là hệ thống chưng
luyện liên tục.

GVHD: Vũ Minh Khôi

2


Trường ĐHCN Hà Nội

Đồ án môn học QT & TB

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1.Lý thuyết về chưng luyện
a) Khái niệm
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.
Bằng cách thực hiện quá trình chuyển pha và trao đổi nhiệt giữa hai pha khí và
lỏng ta thu được sản phẩm đỉnh có nồng độ cấu tử dễ day hơi cao và một phần cấu tử
khó bay hơi.Sản phẩm đáy thu được có nồng độ cấu tử khó bay hơi cao và một phần
cấu tử dễ bay hơi.



Đối với hệ clorofom – cacbontetraclorua
Sản phẩm đỉnh chủ yếu gồm clorofom và một ít CCl4
Sản phẩm đáy chủ yếu là CCl4 và một ít clorofom.

Phương pháp chưng luyện này là một quá trình trong đó hỗn hợp được bốc hơi và
ngưng tụ nhiều lần. Phương pháp chưng luyện cho hiệu suất phân tách cao, vì vậy nó
được sử dụng nhiều trong thực tế.
b)Phương pháp và thiết bị chưng luyện
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…
Các phương pháp chưng cất được phân loại theo :
- Áp suất làm việc :
 Áp suất thấp
 Áp suất thường
 Áp suất cao

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.
- Nguyên lí làm việc :
 Chưng một bậc
 Chưng lôi cuốn theo hơi nước
 Chưng cất

GVHD: Vũ Minh Khôi

3


Trường ĐHCN Hà Nội



Đồ án môn học QT & TB

Cấp nhiệt ở đáy tháp :
Cấp nhiệt trực tiếp
Cấp nhiệt gián tiếp

Đối với hệ CHCl3 – CCl4, ta sử dụng phương pháp chưng cất liên tục ở áp suất
thường với thiết bị sử dụng là tháp đệm.
Ưu điểm của của tháp đệm :
- Hiệu suất cao vì bề mặt tiếp xúc pha lớn
- Cấu tạo tháp đơn giản
- Trở lực trong tháp không lớn lắm
- Giới hạn làm việc tương đối rộng
Nhược điểm :
•

Khó làm ướt đều đệm

•

Tháp cao quá thì phân phối chất lỏng không đều

Vật liệu gia công ta có thể sử dụng rất nhiều vật liệu khác nhau tùy thuộc vào đặc
trưng riêng của mỗi loại hỗn hợp cần chưng cất như : thép CT3, thép CT2, thép không
gỉ...Với hỗn hợp là CHCl3 – CCl4 ta sử dụng vật liệu là thép không gỉ bởi vì hỗn hợp
cần tách là hệ ăn mòn mạnh, mặt khác tuy giá thành sản xuất còn cao nhưng đáp ứng
được những tiêu chuẩn cơ bản của thiết bị hóa chất đó là: chống ăn mòn, bền nhiệt, cơ
tính tốt, tuổi thọ làm việc lâu dài …
1.2.Giới thiệu về hỗn hợp chưng luyện
1.2.1.Cacbon tetraclorua (CCl4)

-Thuộc tính:
+ Là chất lỏng không màu ở điều kiện thường.
+ Phân tử khối : MB =153,82 g/mol.
+ Tỉ khối ở điều kiện thường : ρ =1,5842 g/cm3
+ Nhiệt độ nóng chảy: t0nc =-22,92oC
+ Nhiệt độ sôi : t0s = 76,72oC
+ Ở 25oC hòa tan trong nước 785-800 mg/l

GVHD: Vũ Minh Khôi

4


Trường ĐHCN Hà Nội

Đồ án môn học QT & TB

- Trong phân tử cacbon tetraclorua, bốn nguyên tử clo nằm ở các vị trí đối xứng
tại các góc của cấu hình tứ diện kết nối với nguyên tử cacbon ở tâm bằng các liên kết
cộng hóa trị đơn. Do phân bố đối xứng trong không gian như vậy nên phân tử cacbon
tetraclorua không có momen lưỡng cực ròng; nghĩa là CCl 4 không phân cực. Trong vai
trò của một dung môi, nó hòa tan khá tốt các hợp chất không phân cực khác, chất béo
và dầu mỡ. Nó hơi dễ bay hơi, tạo ra hơi với mùi đặc trưng như của các dung môi clo
hóa khác, hơi tương tự như mùi của tetracloroethylen dùng trong các cửa hàng giặt là
khô.Tetraclorometan rắn có 2 dạng thù hình: dạng kết tinh II dưới -47,5 °C (225,6 K)
và dạng kết tinh I trên -47,5 °C. Ở -47,3 °C nó có cấu trúc tinh thể đơn tà với nhóm
không gian C2/c và các hằng số lưới a = 20,3, b = 11,6, c = 19,9 (.10-1 nm), β = 111°.
- Ứng dụng : người ta sử dụng chủ yếu hợp chất này làm chất phản ứng trong
tổng hợp hữu cơ. Trước đây nó còn làm chất dập lửa và làm chất làm lạnh. Đây là một
chất lỏng không màu có mùi "thơm".Tuy nhiên do tính độc mà nó được sử dụng ít đi.

CCl4 còn được sử dụng để điều chế thuốc trừ sâu,trước khi có nghị định Montreal
CCl4 còn được sử dụng điều chế Freon.
-Cacbon tetraclorua được tổng hợp nhờ phản ứng của clorofom với clo nhưng
hiện nay chủ yếu được tổng hợp từ mêtan:
CH4 + 4 Cl2 → CCl4 + 4HCl
Việc sản xuất nó thường tận dụng các phụ phẩm của các phản ứng clo hóa
khác, chẳng hạn như tổng hợp dicloroetan và clorofom. Các clorocacbon cao hơn cũng
có thể dùng để "phân hủy bằng clo":
C2Cl6 + Cl2 → 2 CCl4
Trước năm 1950, CCl4 còn được sản xuất bằng :
CS2 + 3Cl2 → CCl4 + S2Cl2
1.2.2.Clorofom (CHCl3)
-Clorofom, hay còn gọi là tricloromêtan và mêtyl triclorua, và một hợp chất hóa
học thuộc nhóm trihalometen có công thức CHCl 3. Nó không cháy trong không khí,
trừ khi tạo thành hỗn hợp với các chất dễ bắt cháy hơn. Người ta sử dụng clorofom
làm chất phản ứng và dung môi. Clorofom còn là một chất độc với môi trường

GVHD: Vũ Minh Khôi

5


Trường ĐHCN Hà Nội

Đồ án môn học QT & TB

-Thuộc tính:
+ Công thức phân tử CHCl3.
+Phân tử gam 119,38 g/mol.
+Bề ngoài chất lỏng không màu.

+Tỷ trọng 1,48 g/cm³, chất lỏng,
+Điểm nóng chảy -63,5 °C.
+Điểm sôi 61,2 °C.
+Độ hòa tan trong nước 0,8 g/100 ml at 20 °C
-Trong công nghiệp, người ta điều chế clorofom bằng đốt nóng hỗn hợp clo và
clometan hay mêtan. Ở nhiệt độ 400-500 °C, phản ứng halogen hóa gốc tự do diễn ra,
chuyển metan hay clometan dần dần thành các hợp chất clo hóa.
CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl
CH3Cl + Cl2 → CH2Cl2 + HCl
CH2Cl2 + Cl2 → CHCl3 + HCl
Tiếp tục phản ứng clo hóa, clorofom chuyển thành CCl4:
CHCl3 + Cl2 → CCl4 + HCl
Hỗn hợp sản phẩm sau phản ứng gồm 4 chất: clomêtan, diclomêtan, clorofom
(triclomêtan), và cácbon tetraclorua, chúng tách ra qua quá trình chưng cất.
-Ứng dụng:

+Ngày nay clorofom sử dụng chủ yếu để tổng hợp chất làm lạnh R-22 cho máy
điều hòa không khí. Tuy nhiên, vì R-22 gây ra sự suy giảm ozon ít sử dụng cho mục
đích này.
+Từ giữa thế kỷ 18, clorofom chủ yếu sử dụng làm chất gây mê. Hơi clorofom
ảnh hưởng đến người bệnh, gây ra chóng mặt, mỏi mệt và ngất, cho phép bác sỹ phẫu
thuật.

GVHD: Vũ Minh Khôi

6


Trường ĐHCN Hà Nội

Đồ án môn học QT & TB

+Clorofom là một dung môi phổ biến vì nó khá trơ, trộn hợp với hầu hết các chất
lỏng hữu cơ, và dễ bay hơi.
+Sử dụng làm dung môi sản xuất chất nhuộm.
1.3.Vẽ và thuyết minh dây chuyền sản xuất
1.3.1.Dây truyền sản xuất

12

GVHD: Vũ Minh Khôi

7


Trường ĐHCN Hà Nội

Đồ án môn học QT & TB

1:Thùng

2:Bể chứa

3: Thiết bị

4:Lưu

5:Tháp

6:Thiết bị

cao vị

dung dịch

đun sôi hỗn

lượng kế

chưng

ngưng tụ

7:Thiết bị

đầu
8:Bể chứa

hợp đầu
9:Bể chứa

10:Thiết bị

luyện
11 Cốc

12 : Bơm li

làm lạnh

sản phẩm

sản phẩm

đun sôi đáy

tháo nước

tâm

đỉnh

đáy

tháp

ngưng

1.3.2.Thuyết minh dây chuyền công nghệ
Nguyên liệu đầu được chứa trong thùng chứa (2) và được bơm (12) bơm lên
thùng cao vị (1). 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 đây 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 Clorofom) và một phần cấu tử khó bay hơi

(Cacbon tetraclorua). 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 (cacbon tetraclorua) và một
phần rất ít cấu tử dễ bay hơi (clorofom), 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

GVHD: Vũ Minh Khôi

8


Trường ĐHCN Hà Nội

Đồ án môn học QT & TB

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 vào
và sản phẩm được lấy ra liên tục.
* Chế độ động học trong tháp đệm : Trong tháp đệm có 3 chế độ thủy động là chế
độ chảy dòng, chế độ quá độ và chế độ chảy xoáy.
Khi vận tốc khí bé lực hút phân tử lớn hơn và vượt lực ỳ. Lúc này quá trình
chuyển khối được xác định bằng dòng khuếch tán phân tử. Tăng vận tốc lực lỳ trở lên

cân bằng với lực hút phân tử. Quá trình chuyển khối lúc này không chỉ được quyết
định bằng khuếch tán phân tử mà cả bằng cả khuếch tán đối lưu. Chế độ thủy động này
gọi là chế độ quá độ. Nếu ta tiếp tục tăng vận tốc khí lên nữa thì chế độ quá độ chuyển
sang chế độ chảy xoáy. Trong giai đoạn này quá trình khuếch tán sẽ được quyết định
bằng khuếch tán đối lưu.
Nếu ta tăng vận tốc khí lên đến một giới hạn nào đó thì sẽ xảy ra hiện tượng đảo
pha. Lúc này chất lỏng sẽ chiếm toàn bộ chiều cao tháp và trở thành pha liên tục, còn
pha khí khuếch tán vào trong pha lỏng và trở thành pha phân tán. Vận tốc khí ứng với
thời điểm này gọi là vận tốc đảo pha. Khí sục vào lỏng và tạo thành bọt khí vì thế
trong giai đoạn này chế độ làm việc trong tháp gọi là chế độ sủi bọt. Ở chế độ này vận
tốc chuyển khối nhanh đồng thời trở lực cũng tăng nhanh.
Trong thực tế, ta thường cho tháp đệm làm việc ở chế độ màng có vận tốc nhỏ
hơn vận tốc đảo pha một ít vì quá trình chuyển khối trong giai đoạn sủi bọt là mạnh
nhất nhưng vì giai đoạn đó khó khống chế quá trình làm việc.

GVHD: Vũ Minh Khôi

9


Trường ĐHCN Hà Nội

Đồ án môn học QT & TB

CHƯƠNG 2 : TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH
2.1.Tính toán cân bằng vật liệu toàn thiết bị
2.1.1.Cân bằng vật liệu
a)Thông số ban đầu
Gọi F là lưu lượng hỗn hợp đầu (kg/h,kmol/h), F=15100(kg/h)
P là lưu lượng sản phẩm đỉnh(kg/h,kmol/h)

W là lưu lượng sản phẩm đáy(kg/h,kmol/h)
aF :là nồng độ hỗn hợp đầu (% khối lượng),aF=0,362
aP : là nồng độ sản phẩm đỉnh (% khối lượng),aP=0,96
aW :là nồng độ sản phẩm đáy (% khối lượng),aW=0,038
xP : nồng độ hỗn hợp đầu (% mol)
xF : nồng độ hỗn hợp đầu (% mol)
xW : nồng độ sản phẩm đáy (% mol)
Để thuận tiện cho quá trình tính toán ta ký hiệu:
Clorofom: A, MA=119,5 đvC
Cacbon tetraclorua: B, MB=154 đvC
b)Tính cân bằng vật liệu toàn tháp
Chuyển đổi từ phần khối lượng sang nồng độ phần mol:
-Nồng độ phần mol trong hỗn hợp đầu:

xF=

aF
MA
aF 1 − a F
+
MA
MB

0,362
119,5
= 0, 42237
0,362 0, 638
+
119.5 154
phần mol

=

-Nồng độ phần mol trong hỗn hợp đỉnh:

GVHD: Vũ Minh Khôi

10


Trường ĐHCN Hà Nội

xP =

aP
MA
aP 1 − aP
+
MA
MB

=

Đồ án môn học QT & TB

0,96
119,5
= 0,9687
0,96 0, 04
+
119,5 154

phần mol

-Nồng độ phần mol trong hỗn hợp đáy:
aW
0, 038
MA
119,5
xW = a
= 0, 038 0,962 = 0, 0484 phần mol
1
−
a
W
W
+
+
MA
MB
119,5 154

Tính khối lượng mol trung bình:
- Trong hỗn hợp đầu:
MF = xF .MF + (1-xF)MB = 0,42237.119,5 + (1-0,42237).154 =139,43(kg/kmol)
- Trong sản phẩm đỉnh:
MP = xP MA + (1- xP )MB = 0,9687.119,5 + (1-0,9687).154=120,58(kg/kmol)
- Trong sản phẩm đáy:
MW = xW MA + (1- xW )MB =0,0484.119,5 + (1-0,0484).154=152,33(kg/kmol)
Ta có:
- aF = 0,362 phần khối lượng → trong hỗn hợp đầu có:
mA = F.aF = 15100.0,362 = 5466,2(kg/h)

→ nA =

mA
= 45,742(kmol/h).
MA

mB = F – mA = 15100 - 5466,2 = 9633,8 (kg/h) → nB =
Do đó: nF = nA + nB = 108,299(kmol/h).
Phương trình cân bằng cho toàn tháp:
F = P + W(1)
F.xF = P.xP + W.xW(2)
Từ (1) và (2) ta giải hệ được: P = 44,008(kmol/h)
W = 64,291(kmol/h).

GVHD: Vũ Minh Khôi

11

mB
= 62,557(kmol/h).
MB


Trường ĐHCN Hà Nội

Đồ án môn học QT & TB

Lưu lượng tính theo kg/h là:
P = 44,008.MP = 5306,29 (kg/h)
W = 64,294.MW = 9793,71(kg/h)

Hỗn hợp đầu
Sản phẩm đỉnh
Sản phẩm đáy

Nồng độ

Nồng độ

Lưu lượng

Lưu lượng

phần khối

phần mol

(kg/h)

(kmol/h)

lượng
0,362
0,96
0,038

0,42237
0,9687
0,0484

15100
5306,29
9793,71

108,299
45,742
62,557

2.1.2Chỉ số hồi lưu tối thiểu
Dựng đường cân bằng theo số liệu đường cân bằng sau:

x (%
phân

0

5

0

-

76,8

-

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

13,5 26,5

39,5

52

63,5

72,5

81

88,5

95

100

74,7 72,6

70,6

68,6

66,9

65,3

63,9

mol)
y (%
phân
mol)
t
(oC)

Từ số liệu trên ta vẽ được đường cân bằng lỏng(x) – hơi(y).

GVHD: Vũ Minh Khôi

12

62,6 61,5 60,8

Trường ĐHCN Hà Nội

Đồ án môn học QT & TB

* Từ đường cân bằng lỏng (x) – hơi (y) với xF = 0,42237
→ y*F = 0,55
→ Rmin =

→ Rmin =

x p − y F*

x p − y F*
y − xF
*
F

[III-81]

y F* − x F
=

0,9687 − 0,55
= 3, 2806
0,55 − 0, 42237

2.1.3.Xác định chỉ số hồi lưu thích hợp Rth và số đĩa lý thuyết
Hệ số hiệu chỉnh: β =

GVHD: Vũ Minh Khôi

Rx
( β =1,1 ÷ 2,5 )
Rmin

13


Trường ĐHCN Hà Nội

Đồ án môn học QT & TB

Vấn đề chọn chỉ số hồi lưu thích hợp là rất quan trọng, vì khi chỉ số hồi lưu bé thì
số bậc của tháp lớn nhưng tiêu tốn ít hơi đốt, ngược lại khi chỉ số hồi lưu lớn thì số bậc
của tháp co ít hơn nhưng tiêu tốn hơi đốt lại rất lớn.
- Với mỗi giá trị của R x > Rmin từ đồ thị cân bằng lỏng hơi của hỗn hợp Clorofom
và Cacbon tetraclorua ta xác định được một giá trị của Nlt tương ứng.
* Ở đây ta có phương trình đoạn luyện và đoạn chưng như sau:
- Phương trình đoạn luyện:
y=

xp
R
.x +
R +1
R +1

A=

R
R +1

 y = A.x + B

B=

xp
R +1

- Phương trình đoạn chưng:
 R+ f
 R +1

y =
A=


 f −1 
÷.x − 
÷.xw

 R +1 

R+ f
R +1

B=

 y = Ax − B

f −1
xw
R +1

F
P

với f =

Xác định RX thích hợp theo số bậc thay đổi nồng độ được tiến hành như sau: cho
nhiều giá tri RX lớn hơn giá trị RXmin. Với mỗi giá trị trên, ta xác định được tung độ
của đường làm việc đoạn luyện với trục tung B , với:
B=

xp
Rx + 1

Từ đó ta vẽ được đồ thị xác định số đĩa lý thuyết theo số bậc thay đổi nồng độ
như sau: Dựa vào đồ thị ta có kết quả sau:
β

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

2,2

2,4

2,5

Rx

3,94

4,593

5,249

5,905

6,5612

7,217

7,873

8,262

0,1962 0,1732

0,155

0,1403

0,1281

0,1179

0,1092

0,1053

25

23

22

20

20

19

B
Nlt

37

29

Nlt.(Rx+1) 182,66 162,19 156,225 158,82 166,346 164,346 177,469 174,83

GVHD: Vũ Minh Khôi

14


Trường ĐHCN Hà Nội

Đồ án môn học QT & TB

β = 1,2

Nlt = 37
Rx = 3,94

GVHD: Vũ Minh Khôi

15


Trường ĐHCN Hà Nội

Đồ án môn học QT & TB

β = 1,4

Nlt = 29
Rx = 4,593

GVHD: Vũ Minh Khôi

16


Trường ĐHCN Hà Nội

Đồ án môn học QT & TB

β = 1,6

Nlt = 25
Rx = 5,249

GVHD: Vũ Minh Khôi

17


Trường ĐHCN Hà Nội

Đồ án môn học QT & TB

β = 1,8

Nlt = 23
Rx = 5,905

GVHD: Vũ Minh Khôi

18


Trường ĐHCN Hà Nội

Đồ án môn học QT & TB

β =2

Nlt = 22
Rx = 6,5612

GVHD: Vũ Minh Khôi

19


Trường ĐHCN Hà Nội

Đồ án môn học QT & TB

β = 2,2

Nlt = 20
Rx = 7,217

GVHD: Vũ Minh Khôi

20

Trường ĐHCN Hà Nội

Đồ án môn học QT & TB

β = 2,4

Nlt = 20
Rx = 7,873

GVHD: Vũ Minh Khôi

21


Trường ĐHCN Hà Nội

Đồ án môn học QT & TB

β = 2,5

Nlt = 19
Rx = 8,2615
Từ đó ta vẽ được đồ thị Rx-Nlt(Rx+1) như sau:

GVHD: Vũ Minh Khôi

22

Trường ĐHCN Hà Nội

Đồ án môn học QT & TB

Từ đồ thị ta có ứng với Rx =5,249 thì Nlt.(Rx+1)=156,224 có giá trị nhỏ nhất. Vậy
chỉ số hồi lưu thích hợp là Rth = 5,249 số đĩa lý thuyết thu được là Nlt = 25.
Số ngăn lý thuyết đoạn chưng là:16
Số ngăn lý thuyết đoạn luyện là:9
Ta có đồ thị t_x_y:

GVHD: Vũ Minh Khôi

23


Trường ĐHCN Hà Nội

Đồ án môn học QT & TB

Dựa vào độ thị ta nội suy ta tính được:
Nhiệt độ sôi của hỗn hợp đầu t F ,sản phẩm đỉnh t P , sản phẩm đáy t W
Nồng độ phần mol của pha hơi cân bằng với pha lỏng trong hỗn hợp đầu y F ,sản
phẩm đỉnh y P ,sản phẩm đáy y W .
Sản
phẩm

x(

y(

%mol)

%mol)

F

42,
237

P

96,

W

6
8,2

98,
52

4,8
4

s

54,
75

87

t

6
0,99

6,5
9

GVHD: Vũ Minh Khôi

7
5,79

24


Trường ĐHCN Hà Nội

Đồ án môn học QT & TB

2.2.Tính đường kính tháp chưng luyện
Công thức tính đường kính tháp chưng luyện loại đệm :
D=

4G

ρ ytb .W ytb

= 0,0188.

g tb
ρ ytb .W ytb

[STQTTBT2-181]

Trong đó :
Wytb: tốc độ của khí và hơi(m/s)
gtb: lượng hơi trung bình đi trong tháp (kg/h)
ρ ytb .W ytb : tốc độ hơi trung bình đi trong tháp (kg/m2s)

Vì lượng hơi đi và lượng lỏng thay đổi theo chiều cao của tháp và khác nhau
trong mỗi đoạn nên ta phải tính hơi trung bình cho từng đoạn.
2.2.1..Lượng hơi trung bình các dòng pha đi trong tháp
2.2.1.1.Lượng hơi trung bình đi trong đoạn luyện
Lượng hơi trung bình đi trong đoạn luyện được tính gần đúng bằng trung
bình cộng của lượng hơi đi ra khỏi đĩa trên cùng của tháp và lượng hơi đi vào đĩa dưới
cùng của đoạn luyện.

g tb =

g đ + g1
, kg/s
2

(STQTTB T2-181)

Trong đó:
+ gtb :lượng hơi trung bình của đoạn luyện (kg/h)
+ gđ : lượng hơi đi ra khỏi đĩa trên cùng của đoạn luyện (kg/h);

+ g1 : lượng hơi đi vào đĩa dưới cùng của đoạn luyện ( kg/h);
* Lượng hơi đi ra khỏi đỉnh tháp :
gđ = GR + GP = GP(Rth + 1)

(STQTTB T2-181)

Trong đó
GP : lượng sản phẩm đỉnh ( kg/h)

GVHD: Vũ Minh Khôi

25