Đồ án Tháp đệm CS2 CCl4

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA HÓA CÔNG NGHỆ
--------

QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ

Giáo viên hướng dẫn
Sinh viên thực hiện
Mã sinh viên
Ngành học
Lớp
Nội dung đồ án

: Vũ Minh Khôi
: Đoàn Thị Hạnh
: 1074140031
: Công nghệ Hóa
: H1K10
: ThiÕt kÕ th¸p chng luyÖn liªn tôc
lo¹i th¸p ®Öm ®Ó ph©n t¸ch hçn
hîp CS2 – CCl4

HÀ NỘI, NĂM 2016


BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
Sè : ........................
HỌ VÀ TÊN HS-SV: Đoàn Thị Hạnh
Lớp : LT CĐ - ĐH Hoá 1
Khoá: 10
Khoa : Công nghệ Hoá
Giáo viên hướng dẫn :
Nội dung
Thiết kế tháp chưng luyện liên tục loại tháp đệm phân tách hỗn hợp CS 2 CCl4
Các số liệu ban đầu:
- Năng suất tính theo hỗn hợp đầu F = 12,6 tấn/giờ.
- Nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong:
+ Hỗn hợp đầu: aF = 0,338 phần khối lượng.
+ Sản phẩm đỉnh: aP = 0,964 phần khối lượng.
+ Sản phẩm đáy: aW = 0,035 phần khối lượng.
- Tháp làm việc ở áp suất thường
- Hỗn hợp đầu được gia nhiệt đến nhiệt độ sôi.
TT
Tên bản vẽ
1 Vẽ dây chuyền sản xuất
2 Vẽ hệ thống tháp chưng luyện

Khổ giấy
A4
A0

Số lượng
01
01

PHẦN THUYẾT MINH

Ngày giao đề : …………….. Ngày hoàn thành :………………….
TRƯỞNG KHOA

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN


Trường Đại Học công nghiệp Hà Nội

Khoa công nghệ hoá

PHỤ LỤC

Đồ án môn QT&TB
Sinh Viên : Đoàn Thị Hạnh - lớp CĐ- ĐH Hoá 1 – K10

3


Trường Đại Học công nghiệp Hà Nội

Khoa công nghệ hoá

LỜI MỞ ĐẦU
Kỹ thuật hiện đại có nhiệm vụ nghiên cứu các quá trình sản xuất sản
phẩm hoá học mới, cải tiến quá trình cũ nhằm tăng năng suất chất lượng trong
các ngành hoá học. Các phương pháp chế biến hoá học rất khác nhau nhưng
nhìn chung các quá trình chế biến hoá học đều trải qua một số quá trình vật lý,

hoá học nói chung như lắng, lọc, đun nóng, làm nguội, chưng luyện…
Chưng là phương pháp dùng để tách các hỗn hợp chất lỏng cũng như các
hỗn hợp khí lỏng thành các cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay hơi khác nhau của
các cấu tử trong hỗn hợp(ở cùng nhiệt độ, áp suất hơi của các cấu tử khác nhau).
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 hai cấu tử sẽ có: sản phẩm đỉnh
gồm cấu tử có độ bay hơi lớn và một phần rất ít cấu tử có độ bay hơi bé, sản
phẩm đáy gồm cấu tử có độ bay hơi bé và một phần rất ít cấu tử có độ bay hơi
lớn hơn.
Trong sản xuất có nhiều phương pháp chưng: chưng đơn giản, chưng
bằng hơi nước trực tiếp, chưng luyện,…
Chưng luyện là phương pháp chưng phổ biến nhất dùng để tách hoàn toàn
các cấu tử dẽ bay hơi có tính chất hoà tan một phần hoặc hoà tan hoàn toàn vào
nhau.
Cacbondisunfua và Cacbontetraclorua là một trong những sản phẩm của
ngành công nghiệp tổng hợp hữu cơ. Chúng được sử dụng rộng rãi trong công
nghiệp hoá học nói chung cũng như công nghiệp hữu cơ nói riêng như trong
công nghiệp hoá dầu, dược phẩm, phẩm nhuộm,…
Thông thường trong công nghiệp hữu cơ CS2 và CCl4 ở dạng hỗn hợp nên
muốn sử dụng chúng người ta cần thiết phải tách riêng biệt chúng. Để thực hiện
điều này, người ta có thể tiến hành chưng luyện hỗn hợp trong các tháp chưng
luyện liên tục hoặc gián đoạn.
Tháp chưng luyện liên tục có thể dùng loại tháp đệm, tháp chóp hoặc tháp
đĩa lỗ. Trong đó loại tháp chóp được sử dụng khá rộng rãi và cho hiệu suất cao

Đồ án môn QT&TB
Sinh Viên : Đoàn Thị Hạnh - lớp CĐ- ĐH Hoá 1 – K10

4

Trường Đại Học công nghiệp Hà Nội

Khoa công nghệ hoá

PHẦN I: VẼ VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT
I. Giíi thiÖu vÒ hçn hîp ®îc chng luyÖn:
1. Giới thiệu về hỗn hợp chưng:
Hỗn hợp cần chưng là Cacbondisunfua và Cacbontetraclorua. Trong đó:
Cacbondisunfua có cấu trúc phân tử CS2, phân tử gam là 76.13 g/mol, là chất
lỏng không màu, dễ bay hơi, tnc = –111 oC; ts = 46,2 oC. Không tan trong nước
và nặng hơn nước (khối lượng riêng 1,26 g/cm3). Ở dạng tinh khiết có mùi thơm,
nhưng ở dạng chưa tinh chế có mùi khó chịu do có lẫn tạp chất. Bị vàng dần
dưới tác dụng của ánh sáng do sự phân huỷ chậm. Là dung môi rất tốt đối với
brom, iot, lưu huỳnh, photpho, chất béo, nhựa, vv. Dùng để sản xuất sợi vitco,
điều chế thuốc trừ sâu, diệt nấm và để lưu hoá cao su. Độc và dễ cháy. So sánh
với CO2, CS2 là hoạt hóa hơn về phía ái lực hạt nhân và rất dễ dàng bị khử. Các
khác biệt này trong độ hoạt hóa có thể coi là do khả năng cung cấp π yếu hơn
của các trung tâm sulfido, làm cho cacbon trở thành ái lực điện tử hơn
Nó được sử dụng rộng rãi trong tổng hợp các hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh
như metham natri _một chất xông đất và được sử dụng rộng rãi trong sản xuất
vải viscoza mềm. CS2, là chất dễ bắt cháy và có nhiệt độ tự kích cháy thấp,
không thể dễ dàng vận chuyển bằng các phương tiện vận tải thông thường. Xuất
khẩu toàn thế giới của hóa chất này là không đáng kể. Ở nồng độ cao, đisulfua
cacbon có thể đe dọa tới tính mạng do nó ảnh hưởng tới hệ thần kinh. Dữ liệu an
toàn có ý nghĩa đến từ công nghiệp sản xuất rayon viscoza, nơi mà cả đisulfua
cacbon lẫn một lượng nhỏ H2S có thể hiện diện.
Cacbontetraclorua có cấu trúc phân tử là CCl 4 phân tử gam là 183,84g/mol.
Bề ngoài Chất lỏng không màu , khối lượng riêng là 1,5842 g/cm, dễ bay
hơi ,tnc=-229,2 oC; ts = 76,72 oC.Là một chất 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. Sử dụng chủ yếu hợp chất này làm chất phản ứng
trong tổng hợp hữu cơ. Đây là một chất lỏng không màu có mùi "thơm". Nhưng
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 tetraclorthylen dùng trong các cửa hàng giặt là
Đồ án môn QT&TB
Sinh Viên : Đoàn Thị Hạnh - lớp CĐ- ĐH Hoá 1 – K10

5


Trường Đại Học công nghiệp Hà Nội

Khoa công nghệ hoá

khô. Nó được dùng làm dung môi trong nghiên cứu hóa tổng hợp Đôi khi nó là
hữu ích để làm dung môi cho phổ hồng ngoại học do không có các dải hấp thụ
đáng kể > 1.600 cm-1. Do cacbon tetraclorua không chứa bất kỳ nguyên tử hiđrô
nào, nên trong quá khứ nó được dùng trong phổ NMR proton. Tuy nhiên,
cacbon tetraclorua là độc hại và khả năng hòa tan của nó là thấp. Nó đã bị thay
thế phần lớn bởi các dung môi đơteri hóa, thường là có các thuộc tính hòa tan tốt
hơn và cho phép phổ kế giam giữ đơteri.Phơi nhiễm trước hàm lượng cao của
cacbon tetraclorua (bao gồm cả thể hơi) có thể ảnh hưởng tới hệ thần kinh trung
ương và làm suy thoái gan và thận cũng như có thể gây ra (sau phơi nhiễm kéo
dài) hôn mê và thậm chí gây tử vong. Phơi nhiễm kinh niên trước cacbon
tetraclorua có thể gây ra ngộ độc gan và tổn thương thận hay gây ra ung thư.
Đầu thế kỷ 20, cacbon tetraclorua được sử dụng rộng rãi làm dung môi tẩy rửa
khô, cũng như làm chất làm đông lạnh hay trong các bình chữa cháy. Tuy nhiên,
khi người nhận thấy dường như phơi nhiễm cacbon tetraclorua có ảnh hưởng
nghiêm trọng tới sức khỏe thì các chất thay thế an toàn hơn như

tetracloroethylen được dùng cho các ứng dụng đó và việc sử dụng nó trong các
ứng dụng này bị suy giảm từ khoảng năm 1940 trở đi. Cacbon tetraclorua còn
được dùng làm thuốc trừ dịch hại để giết sâu bọ trong ngũ cốc đang lưu trữ,
nhưng trong năm 1970, nó đã bị cấm dùng trong các sản phẩm tiêu dùng tại Hoa
Kỳ.Trước khi có nghị định thư Montreal một lượng lớn cacbon tetraclorua đã
được sử dụng để sản xuất các chất làm lạnh freon R-11 (tricloroflorometan) và
R-12 (diclorodiflorometan). Tuy nhiên, các chất làm lạnh này hiện nay bị coi là
đóng vai trò trong sự suy giảm ôzôn và bị loại bỏ. Cacbon tetraclorua hiện vẫn
còn được dùng để sản xuất các chất làm lạnh ít phá hủy hơn.Cacbon tetraclorua
cũng được sử dụng để phát hiện nơtrino. Cacbon tetraclorua là một trong những
chất độc mạnh nhất đối với gan và được sử dụng trong nghiên cứu khoa học để
đánh giá các chất bảo vệ gan.
Cacbon tetraclorua trên thực tế không cháy ở các nhiệt độ thấp. Ở nhiệt độ cao
trong không khí, nó tạo ra photgen (CCl 2O) độc hại. Do không có liên kết C-H,
cacbon tetraclorua không dễ dàng tham gia các phản ứng gốc tự do. Vì thế nó là
dung môi hữu ích trong các phản ứng halogen hóa bằng các halogen nguyên tố
hay bằng các chất phản ứng như N-bromosuccinimid. Trong hóa hữu cơ, cacbon
tetraclorua đóng vai trò của nguồn cấp clo trong phản ứng Appe

Đồ án môn QT&TB
Sinh Viên : Đoàn Thị Hạnh - lớp CĐ- ĐH Hoá 1 – K10

6


Trường Đại Học công nghiệp Hà Nội

Khoa công nghệ hoá

Cacbondisunfua và Cacbontetraclorua là một trong những sản phẩm của

ngành công nghiệp tổng hợp hữu cơ. Chúng được sử dụng rộng rãi trong công
nghiệp hoá học nói chung cũng như công nghiệp hữu cơ nói riêng như trong
công nghiệp hoá dầu, dược phẩm, phẩm nhuộm

2. Chọn loại tháp chưng cất và phương pháp chưng cất:
Chưng cất là quả trình phân tách các hỗn hợp lỏng thành các cấu tử riêng biệt
dựa vào sự khác nhau về độ bay hơi của chúng (hay nhiệt độ sôi), bằng cách lặp
đi lặp lai nhiều lần quá trình bay hơi- ngưng tụ, trong đó vật chất đi từ pha lỏng
vào pha hơi hoặc ngược lại.
Đối với chưng cất ta có các phương pháp thực hiện:
• Chưng cất đơn giản ( dùng thiết bị hoạt động theo chu kỳ):
Phương pháp này sử dụng trong các trường hợp sau:
+: Khi nhiệt độ sôi của các cấu tử khác xa nhau.
+: Khi không 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 cất liên tục hỗn hợp hai cấu tử (dòng thiết bị hoạt động liên tục): là
quá trình được thực hiện liên tục, nghich dòng, nhiều đoạn.
Ngoài ra còn có thiết bị hoạt động bán liên tục.
Trong trường hợp này, do sản phẩm Cacbondisunfua với yêu cầu có độ
tinh khiết cao khi sử dụng, cộng với hỗn hợp Cacbondisunfua và
Cacbontetraclorua là hỗn hợp không có điểm đẳng phí nên chọn phương pháp
chưng cất liên tục là hiệu quả nhất.
Chọn loại tháp chưng cất:
Có rất nhiều loại tháp được sử dụng, nhưng đều chung một yêu cầu cơ
bản là điện tích bề mặt tiếp xúc pha phải lớn, điều này phụ thuộc vào độ phân
tán của một lưu chất này vào lưu chất kia..

Đồ án môn QT&TB
Sinh Viên : Đoàn Thị Hạnh - lớp CĐ- ĐH Hoá 1 – K10

7


Trường Đại Học công nghiệp Hà Nội

Khoa công nghệ hoá

II. DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ
1. Sơ đồ dây chuyền công nghệ.
N­íc

6
3
N­íc l¹nh

5

7

H¬i ®èt

N­íc
N­íc l¹nh

4
9

11

N­íc ng­ng

H¬i ®èt

11

2

1

N­íc ng­ng

10

8

Chú thích :
1- Thùng chứa hỗn hợp đầu
3- Thùng cao vị
5- Tháp chưng luyện
7- Thiết bị làm lạnh sản phẩm đỉnh
9- Thiết bị gia nhiệt đáy tháp
11- Thiết bị tháo nước ngưng

2- Bơm
4- Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu
6- Thiết bị ngưng tụ hồi lưu
8- Thùng chứa sản phẩm đỉnh
10- Thùng chứa sản phẩm đáy

Đồ án môn QT&TB
Sinh Viên : Đoàn Thị Hạnh - lớp CĐ- ĐH Hoá 1 – K10

8


Trường Đại Học công nghiệp Hà Nội

Khoa công nghệ hoá

2. Thuyết minh dây chuyền
Hỗn hợp đầu từ thùng chứa 1 được bơm 2 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, hỗn hợp đầu (được điều chỉnh nhờ van và lưu lượng kế) qua thiết
bị đun nóng dung dịch 4. Tại đây, dung dịch được gia nhiệt bằng hơi nước bão
hoà đến nhiệt độ sôi. Sau đó, dung dịch được đưa vào tháp chưng luyện qua đĩa
tiếp liệu.
Tháp chưng luyện gồm hai phần: Phần từ đĩa tiếp liệu trở lên trên là đoạn
luyện, còn từ đĩa tiếp liệu trở xuống là đoạn chưng.
Như vậy ở trong tháp, pha lỏng đi từ trên xuống tiếp xúc với pha hơi đi từ
dưới lên. Hơi bốc từ đĩa dưới lên qua các lỗ đĩa trên và tiếp xúc với pha lỏng
của đĩa trên, ngưng tụ một phần, vì thế nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong pha
lỏng tăng dần theo chiều cao tháp. Vì nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong lỏng
tăng nên nồng độ của nó trong hơi do lỏng bốc lên cũng tăng. Cấu tử dễ bay
hơi có nhiệt độ sôi thấp hơn cấu tử khó bay hơi nên khi nồng độ của nó tăng
thì nhiệt độ sôi của dung dịch giảm. Tóm lại, theo chiều cao tháp nồng độ cấu
tử dễ bay hơi (cả pha lỏng và pha hơi) tăng dần, nồng độ cấu tử khó bay hơi
(cả pha lỏng và pha hơi) giảm dần, và nhiệt độ giảm dần. Cuối cùng, ở đỉnh
tháp ta sẽ thu được hỗn hợp hơi có thành phần hầu hết là cấu tử dễ bay hơi
còn ở đáy tháp ta sẽ thu được hỗn hợp lỏng có thành phần cấu tử khó bay hơi

chiếm tỷ lệ lớn. Để duy trì pha lỏng trên các đĩa trong đoạn luyện, ta bổ xung
bằng dòng hồi lưu được ngưng tụ từ hơi đỉnh tháp. Hơi đỉnh tháp được ngưng
tụ nhờ thiết bị ngưng tụ hoàn toàn 6, dung dịch lỏng thu được sau khi ngưng
tụ một phần được dẫn hồi lưu trở lại đĩa luyện trên cùng để duy trì pha lỏng
trong các đĩa đoạn luyện, phần còn lại được đưa qua thiết bị làm lạnh 7 để đi
vào bể chứa sản phẩm đỉnh 8. Chất lỏng ở đáy tháp được tháo ra ở đáy tháp,
sau đó một phần được đun sôi bằng thiết bị gia nhiệt đáy tháp 9 và hồi lưu về
đĩa đáy tháp, phần chất lỏng còn lại đưa vào bể chứa sản phẩm đáy 10. Nước
ngưng của các thiết bị gia nhiệt được tháo qua thiết bị tháo nước ngưng 11.
Như vậy, thiết bị làm việc liên tục (hỗn hợp đầu đưa vào liên tục và sản
phẩm cũng được lấy ra liên tục).

Đồ án môn QT&TB
Sinh Viên : Đoàn Thị Hạnh - lớp CĐ- ĐH Hoá 1 – K10

9


Trường Đại Học công nghiệp Hà Nội

Khoa công nghệ hoá

PHẦN II. TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH
I. CÁC PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG VẬT LIỆU:
1. Các ký hiệu thường dùng:
+ GF : Lượng hỗn hợp đầu vào Kg/h (Kg/s hoặc Kmol/h).
+ GP : Lượng sản phẩm đỉnh Kg/h (Kg/s hoặc Kmol/h).
+ GW : Lượng sản phẩm đáy Kg/h (Kg/s hoặc Kmol/h).
- Các chỉ số F, P,W tương ứng chỉ đại lượng đó thuộc về hỗn hợp đầu, sản
phẩm đỉnh, sản phẩm đáy của hỗn CS2 và CCl4

+ a : Nồng độ phần khối lượng Kg CS2/kg hỗn hợp ).
+ x : Nồng độ phần mol (kmol CS2/kmol hỗn hợp ).
+ M : Khối lượng mol phân tử (kg/kmol ).
+ µ : Độ nhớt Ns / m2

+ ρ : Khối lượng riêng ( kg / m3 )
- Các chỉ số A, B, x, y, hh : tương ứng chỉ đại lượng thuộc về CS 2, CCl4,
thành phần lỏng, thành phần hơi, hỗn hợp.
- Ngoài ra các ký hiệu khác được định nghĩa tại chỗ.
2. Phương trình cân bằng vật liệu
Công thức liên hệ nồng độ phần mol và nồng độ phần khối lượng:

aA
MA

aA
MA
=
aA
a
a A 1 − aA
+ B
+
M A MB MA
MB

xA =
- Trong đó aA, aB : là nồng độ phần khối lượng của CS2 và CCl4
MA, MB : là khối lượng mol phân tử của CS2 và CCl4
Với MA= 76 Kg/ kmol ; MB = 154 Kg / kmol.

Thay số liệu vào ta có :
0,338
76
xF =
= 0,508 (phần mol)
0,338 1 − 0,338
+
76
154

Đồ án môn QT&TB
Sinh Viên : Đoàn Thị Hạnh - lớp CĐ- ĐH Hoá 1 – K10

10


Trng i Hc cụng nghip H Ni

Khoa cụng ngh hoỏ

0,964
76
xp =
= 0,982 (phn mol)
0,964 1 0,964
+
76
154

0,035

76
xw =
= 0,068 (phn mol)
0,035 1 0,035
+
76
154
- Phng trỡnh cõn bng vt liu cho ton thỏp
F = P+W

(1)

[II 144]

- Phng trỡnh cõn bng vt liu cho cu t d bay hi
F.xF = P.xP+ W.xw (2)
[II - 144]
- Khi lng mol trung bỡnh ca hn hp u :
MF =xF.MA+ (1-xF).MB = 0,508.76 + (1- 0,508).154 = 114,38 (Kg/kmol)
G F 12600
=
= 110,16 (Kmol/h)
F=
M F 114,38
- Khi lng mol trung bỡnh ca sn phm nh:
MP= xP.MA+ (1- xP).MB = 0,982.76+ (1- 0,982).154 = 77,4 (Kg/kmol)
xF xw
0,508 0,068
= 110,16.
= 53,03 (Kmol/h)

P= F .
[II 144]
xP xw
0,982 0,068
GP = P.MP= 53,03.77,4 = 4104,52 (Kg/h)
- Khi lng mol trung bỡnh ca sn phm ỏy:
Mw = xw.MA+ (1- xw).MB= 0,068.76+ (1- 0,068).154 = 148,7 Kg/kmol
x P xƯF
0,982 0,508
= 110,16.
= 57,13 (Kmol/h)

W= F .
x p xƯW
0,982 0,0508


Gw= W.Mw = 57,13.148,7 = 8495,23 (Kg/h)

II. XC NH CH S HI LU THCH HP:
Theo bảng IX. 2a Sổ tay II Trang 149 ta có bảng về thành phần cân bằng
lỏng hơi:
x 0
y 0
0
t C 76,7

5
13,2
73,7

10
24
71

20
30
40
50
60
70
80
90 100
42,3 54,4 64,5 72,6 79,1 84,8 90,1 95 100
66
62,3 59
56,1 53,7 51,6 49,6 47,9 46,3

ỏn mụn QT&TB
Sinh Viờn : on Th Hnh - lp C- H Hoỏ 1 K10

11


Trường Đại Học công nghiệp Hà Nội

Khoa công nghệ hoá

Hình 1: Đồ thị đường cân bằng hệ CS2 – CCl4

Hình 2: Đồ thị t-x,y hệ CS2 – CCl4

Đồ án môn QT&TB
Sinh Viên : Đoàn Thị Hạnh - lớp CĐ- ĐH Hoá 1 – K10

12


Trng i Hc cụng nghip H Ni

Khoa cụng ngh hoỏ

* Xỏc nh ch s hi lu thớch hp Rth:
T xF = 0,508 (phn mol) trờn biu ta k ng thng song song vi trc
y, ct ng cõn bng ti F, t F k song song vi trc x, ta tỡm c y F* =
0,732 (phn mol) vi yF* l nng cu t d bay hi trong pha hi cõn bng
vi nng cu t trong pha lng xF ca hn hp.
Vỡ nng cu t d bay hi trong pha hi cõn bng vi nng cu t
trong pha lng xF ca hn hp u nờn ta xỏc nh ch s hi lu ti thiu theo
cụng thc:
x y F*
0,982 0,732
Rmin = P*
=
= 1,116
y F xF
0,732 0,508
(II-158)
Vấn đề chọn chỉ số hồi lu thích hợp Rx rất quan trọng vì chỉ số hồi lu thích
hợp nhỏ thì số bậc của tháp lớn (chiều cao tháp tăng), lợng hơi đốt tiêu tốn ít, ngợc lại khi chỉ số hồi lu lớn thì số bậc của tháp nhỏ (chiều cao của tháp thấp) lợng

hơi đốt tiêu tốn lớn, đờng kính lớn thì sản phẩm đỉnh thu đợc rất ít do đó để thu
đợc Rth ta chọn:
Rx = Rmin .
(II-158)
Trong đó là hệ số hồi lu ( = 1,4 - 2,3)
Ta tính Rx dựa trên phơng pháp: biết giá trị R min ta cho các giá trị bất kỳ ta sẽ
tính đợc R tơng ứng (R > Rmin), với mỗi Rx ta xác định đợc số đĩa lý thuyết Nlt tơng ứng.
Tơng ứng với các giá trị = 1,4; 1,5; 1,6; 1,7; 1,8; 1,9; 2,0; 2,1; 2,2; 2,3; ta
tính đợc các giá trị của Rx:

Vi

B=

xP
RX +1

Hỡnh 3 - Dng th quan h gia Rx Nlt(Rx + 1)

ỏn mụn QT&TB
Sinh Viờn : on Th Hnh - lp C- H Hoỏ 1 K10

13


Trường Đại Học công nghiệp Hà Nội

Khoa công nghệ hoá

- Từ đồ thị ta thấy với Rx = 2,232 thì Nlt(Rx + 1) = 38,784 là bé nhất

Vậy Rth= 2,232 và Số đĩa lý thuyết là Nlt = 12.
Phương trình làm việc:
- Phương trình làm việc đoạn luyện:

y=

Rx
x
2,232
0,982
x+ P =
.x +
= 0,6906.x + 0,3038
Rx + 1
Rx + 1 2,232 + 1
2,232 + 1

- Phương trình làm việc đoạn chưng:

y=

Rx + f
f −1
x−
xw
Rx + 1
Rx + 1

[II – 158]

Với f: Lượng hỗn hợp đầu tính theo 1 kmol sản phẩm đỉnh

f =

F 110,16
=
= 2,0773
P 53,03

Thay vào ta có:
⇒ y=

2,232 + 2,0773
2,0773 − 1
x−
.0,068 = 1,3333.x − 0,0227
2,232 + 1
2,232 + 1

Hình vẽ số đĩa lý thuyết

Đồ án môn QT&TB
Sinh Viên : Đoàn Thị Hạnh - lớp CĐ- ĐH Hoá 1 – K10

14


Trường Đại Học công nghiệp Hà Nội

Khoa công nghệ hoá

Hình 4 : Số đĩa lý thuyết tương ứng với β =1,4 ; B = 0,383 và Nlt = 16

Đồ án môn QT&TB
Sinh Viên : Đoàn Thị Hạnh - lớp CĐ- ĐH Hoá 1 – K10

15


Trường Đại Học công nghiệp Hà Nội

Khoa công nghệ hoá

Hình 5 : Số đĩa lý thuyết tương ứng với β =1,5 ; B = 0,367 và Nlt = 15

Đồ án môn QT&TB
Sinh Viên : Đoàn Thị Hạnh - lớp CĐ- ĐH Hoá 1 – K10

16


Trường Đại Học công nghiệp Hà Nội

100
40
70
20
50
80
30

60
90

Khoa công nghệ hoá

Hình 6 : Số đĩa lý thuyết tương ứng với β =1,6 ; B = 0,353 và Nlt = 14

Đồ án môn QT&TB
Sinh Viên : Đoàn Thị Hạnh - lớp CĐ- ĐH Hoá 1 – K10

17


Trường Đại Học công nghiệp Hà Nội

Khoa công nghệ hoá

Hình 7 : Số đĩa lý thuyết tương ứng với β =1,7 ; B = 0,339 và Nlt = 14

Đồ án môn QT&TB
Sinh Viên : Đoàn Thị Hạnh - lớp CĐ- ĐH Hoá 1 – K10

18


Trường Đại Học công nghiệp Hà Nội

Khoa công nghệ hoá

Hình 8: Số đĩa lý thuyết tương ứng với β =1,8 ; B = 0,326 và Nlt = 13

Đồ án môn QT&TB
Sinh Viên : Đoàn Thị Hạnh - lớp CĐ- ĐH Hoá 1 – K10

19


Trường Đại Học công nghiệp Hà Nội

Khoa công nghệ hoá

Hình 9: Số đĩa lý thuyết tương ứng với β =1,9 ; B = 0,315 và Nlt = 13

Đồ án môn QT&TB
Sinh Viên : Đoàn Thị Hạnh - lớp CĐ- ĐH Hoá 1 – K10

20


Trường Đại Học công nghiệp Hà Nội

Khoa công nghệ hoá

Hình 10: Số đĩa lý thuyết tương ứng với β =2,0 ; B = 0,304 và Nlt = 12

Đồ án môn QT&TB
Sinh Viên : Đoàn Thị Hạnh - lớp CĐ- ĐH Hoá 1 – K10

21

Trường Đại Học công nghiệp Hà Nội

Khoa công nghệ hoá

Hình 11: Số đĩa lý thuyết tương ứng với β =2,1; B = 0,294 và Nlt = 12

Đồ án môn QT&TB
Sinh Viên : Đoàn Thị Hạnh - lớp CĐ- ĐH Hoá 1 – K10

22


Trường Đại Học công nghiệp Hà Nội

Khoa công nghệ hoá

Hình 12: Số đĩa lý thuyết tương ứng với β =2,2 ; B = 0,284 và Nlt = 12

Đồ án môn QT&TB
Sinh Viên : Đoàn Thị Hạnh - lớp CĐ- ĐH Hoá 1 – K10

23


Trường Đại Học công nghiệp Hà Nội

Khoa công nghệ hoá

Hình 13: Số đĩa lý thuyết tương ứng với β =2,3 ; B = 0,275 và Nlt = 12

III. TÍNH ĐƯỜNG KÍNH CỦA THÁP:
Đồ án môn QT&TB
Sinh Viên : Đoàn Thị Hạnh - lớp CĐ- ĐH Hoá 1 – K10

24


Trường Đại Học công nghiệp Hà Nội

Khoa công nghệ hoá

1. Tính đường kính tháp chưng luyện:
Đường kính tháp được xác định theo công thức:
D = 4.

Vtb
π .3600.ω tb

D = 0,0188

(m)

g tb
( ρ y .ω y ) tb , m

[II - 181]

Trong đó:
gtb: lượng hơi trung bình đi trong tháp, kg/h.

(y.y)tb: tốc độ hơi trung bình đi trong tháp, kg/m2.s
ω tb : tốc độ hơi trung bình đi trong tháp, m/s

Lượng hơi trung bình đi trong tháp, m3/h
Vì lượng hơi và lượng lỏng thay đổi theo chiều cao của tháp và khác nhau
trong mỗi đoạn nên ta phải tính lượng hơi trung bình cho từng đoạn.
2. Đường kính đoạn luyện:
2.1. Xác định lượng hơi trung bình đi trong đoạn luyện:
Lượng hơi trung bình đi trong đoạn luyện 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 d + g1
, kg/h
2

[II - 181]

Trong đó:
gtb: lượng hơi trung bình đi trong đoạn luyện, kg/h.
gđ: lượng hơi đi ra khỏi đĩa trên cùng của tháp, kg/h.
gl: lượng hơi đi vào đĩa dưới cùng của đoạn luyện, kg/h.
- Lượng hơi ra khỏi đỉnh tháp:
gđ = GR + Gp = Gp(Rx+1)

[II – 181]

Với lượng sản phẩm đỉnh Gp = 4104,52 kg/h
Hệ số hồi lưu thích hợp Rth = Rx = 2,232

⇒ gđ = Gp(Rx+1) = 4104,52.(2,232 + 1)

Đồ án môn QT&TB
Sinh Viên : Đoàn Thị Hạnh - lớp CĐ- ĐH Hoá 1 – K10

25