Thiết kế tháp chóp tròn hoạt động liên tục để chưng cất hỗn hợp benzene toluene ở áp suất thường

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA KĨ THUẬT HÓA HỌC
BỘ MÔN MÁY THIẾT BỊ

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Thanh Huy, 60600897
Lớp: HC06VS
1.Đầu đề đồ án: Thiết kế tháp chóp tròn hoạt động liên tục để chưng cất hỗn hợp benzenetoluene ở áp suất thường
2.Số liệu ban đầu:
• Năng suất nhập liệu: 3000kg/h
• Nồng độ nhập liệu: 35% khối lượng
• Nồng độ sản phẩm đỉnh: 98% khối lượng
• Nồng độ sản phẩm đáy:1.7% khối lượng
• Sử dụng hơi đốt là hơi bão hòa ngưng tụ với áp suất 2.5at
• Các số liệu khác tự chọn
3.Nội dung các phần thuyết minh và tính toán
1. Tổng quan về sản phẩm và quá trình thiết bị chưng cất
2. Tính cân bằng vật chất năng lượng và số mâm thực tế tháp chưng
3. Tính toán cấu tạo thiết bị chính
4. Tính các thiết bị phụ có trong qui trình
5. Lập bảng tính khối lượng vật tư và giá thành thiết bị
6. Kết luận
4.Các bản vẽ và đồ thị:
• 1 bản vẽ qui trình công nghệ khổ A1
• 1 bản vẽ cấu tạo thiết bị chính
5. Ngày hoàn thành đồ án:
6.Ngày bảo vệ hay chấm:

Chủ nhiệm bộ môn:

Giáo viên hướng dẫn:

Thầy:Vũ Bá Minh

Cô:Nguyễn Thị Như Ngọc

1


MỤC LỤC
CHƯƠNG 1
I

Mở đầu

I.1 Giới thiệu sơ lược về nguyên liệu........................................................................5
I.2 Phương thức thực hiện quá trình.......................................................................6
Sơ đồ qui trình công nghệ và thuyết minh qui trình công nghệ.........................8

CHƯƠNG 2: CÂN BẰNG VẬT CHẤT – CÂN BẰNG NĂNG
LƯNG
I/ Cân bằng vật chất................................................................................................10
1. Cân bằng vật chất................................................................................................10
2. Tính chỉ số hồi lưu nhỏ nhất...............................................................................11
3. Xác đònh số đóa lí thuyết......................................................................................11
4. Xác đònh số đóa thực tế........................................................................................12
II / Cân bằng nhiệt
Cân bằng nhiệt cho thiết bò đun nóng hỗn hợp đầu 13

Cân bằng nhiệt cho toàn tháp
13
Cân bằng nhiệt cho thiết bò ngưng tụ
15
Cân bằng nhiệt cho thiết bò làm lạnh sản phẩm đỉnh
Cân nhiệt cho thiết bò làm lạnh đáy 16

16

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH
1

Đường kính tháp ..............................................................................................................18

1.1

Đường kính đoạn luyện ....................................................19

1.2

Đường kính đoạn chưng..................................................20

2 Chiều cao tháp

.............................................................................................21

3 Tính thiết kế chóp .................................................................................................
3.2

Phần luyện.........................................................................21

3.3

Phần chưng........................................................................22
2


4 Tính chiều dài gờ chảy tràn...............................................................................24
5 Chiều cao mực lỏng trên gờ chảy tràn.............................................................24
6 Kiểm tra hiệu quả làm việc của chóp...............................................................25
7 Kiềm tra ngập lụt cho tháp................................................................................26
8 Kiểm tra chiều cao Hmin...................................................................................28
9 Tính trở lực

29

CHƯƠNG 4: TÍNH CƠ KHÍ ........................................................................30
1. Tính bề dày thân trụ của tháp...........................................................................30
2. Tính - chọn bề dày đáy và nắp thiết bò..............................................................31
3. Tính bề dày mâm.................................................................................................33
4. Tính bích ghép thân đáy nắp..............................................................................35
5. Tính chân dỡ và tai treo......................................................................................35
5.1

Tính lớp cách nhiệt............................................................35

5.2

Tính trọng lượng toàn tháp..............................................36

5.3

Tính chân đỡ.......................................................................36

5.4

Tính tai treo.......................................................................37

6. Cửa nối ống thiết bò,bích nối các bộ phận của thiết bò và ống dẫn ................38
6.1

Ống nhập liệu.....................................................................38

6.2

Ống hơi ở đỉnh tháp...........................................................39

6.3

Ống hoàn lưu......................................................................39

6.4

Ống hơi ở đáy.....................................................................40

6.5

Ống dẫn lỏng vào nồi đun.................................................40

Chương 5: tính thiết bò phụ

I / Tính các thiết bò truyền nhiệt
1 Thiết bò làm nguội sản phẩm đáy.......................................................................41
2 Thiết bò làm nguội sản phẩm đỉnh.....................................................................46
3 Thiết bò ngưng tụ

50

4 Thiết bò đun nóng hỗn hợp đầu..........................................................................54
5 Thiết bò đun sôi đáy tháp....................................................................................58
3


II / Tính bơm.............................................................................................................62
1
2

Tính bồn………………….62
Tính bơm……………… ..............................................................................................65

TÍNH KINH TẾ........................................................................................................67
VẤN ĐỀ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG VÀ AN TOÀN LAO ĐỘNG........................69
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................69

4


CHÖÔNG 1
1.1. Mở đầu
1.1.1. Đề bài:
Chưng luyện hỗn hợp benzen-toluen sử dụng tháp chóp tròn với các thông số công nghệ sau:

o Suất lượng nhập liệu:3000kg/h
o Nồng độ nhập liệu: 35%(khối lượng/khối lượng hỗn hợp)
o Nồng độ sản phẩm đỉnh:98% khối lượng
o Nồng độ sản phẩm đáy: 1.7% khối lượng
o Áp suất hơi nước cấp nhiệt:
2.5at
1.1.2. Giới thiệu sơ lược về nguyên liệu
Benzen: là một hợp chất mạch vòng, ở dạng lỏng không màu và có mùi thơm nhẹ.Công thức
phận tử là C6H6. Benzen không phân cực,vì vậy tan tốt trong các dung môi hữu cơ 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
Các tính chất vật lí của benzen:
o Khối lượng phân tử:78.11
o Tỉ trọng(20oc): 0.879
o Nhiệt độ sôi:80oc
o Nhiệt độ nóng chảy:5.5oc
Toluen: là một hợp chất mạch vòng,ở dạng lỏng và có tính thơm ,công thức phân tử tương tự
như benzen có gắn thêm nhóm –CH3.Không phân cực,do đó toluen tan tốt trong
benzen.Toluen có tính chất dung môi tương tự benzen nhưng độc tính thấp hơn nhiều, nên
ngày nay thường được sử dụng thay benzen làm dung môi trong phòng thí nghiệm và trong
công nghiệp.
Các tính chất vật lí của toluen:
o Khối lượng phân tử:92.13
o Tỉ trọng(20oC): 0.866
o Nhiệt độ sôi:111oC
o Nhiệt độ nóng chảy:-95oC
Các phương thức diều chế :
o 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….
o Đóng vòng và dehiro hóa ankane
o Các ankane có thể tham gia đóng vòng và dehidro hóa tạo thành hidro cacbon thơm ở
nhiệt độ cao và có mặt xúc tác như Cr2O3, hay các lim loại chuyển tiếp như Pd, Pt
Cr2O3 / Al2O3
→ C6H6
CH3(CH2)4CH3   

5


o Dehidro hóa các cycloankane
Các cycloankane có thể bị dehidro hóa ở nhiệt độ cao với sự có mặt của các xúc tác
kim loại chuyển tiếp tạo thành benzen hay các dẫn xuất cảu benzen
Pt / Pd
C6H12 → C6H6
o Đi từ acetylen
Đun acetane trong sự có mặt của xúc tác là than hoạt tính hay phức của niken như
Ni(CO)[(C6H5)P] sẽ thu được benzen
xt
3C2H2 →
C6H6
o 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 cảu xúc tác AlCl3 khan
C6H6 + CH3- Cl AlCl

3 → C6H5-CH3

1.2.Phương thức thực hiện quy trình:
Ta dùng phương pháp chưng cất để tách riêng hỗn hợp benzen-toluen.Sau đây là các đặc
trưng cơ bản của q trình chưng cất:
1.2.1. Khái niệm:
- Chưng cất là quá trình dùng để tách các cấu tử của một hỗn hợp lỏng cũng như hỗn
hợp khí lỏng thành các cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay hơi khác nhau của các cấu tử
trong hỗn hợp (nghóa là khi ở cùng một nhiệt độ, áp suất hơi bão hòa của các cấu tử khác
nhau).
- Về mặt bản chất chưng cất và cô dặc hoàn toàn giống nhau.Chúng chỉ khác nhau là
trong cô đặc chỉ có dung môi bay hơi,còn trong chưng cất cả chất tan và dung môi đều bay
hơi.Do đó ta sẽ thu được:
Ở đỉnh tháp chủ yếu là nồng dộ chất dễ bay hơi
Ở đáy tháp chủ yếu là nồng độ chất khó bay hơi
Đối với hệ chúng ta thì ta sẽ thu được ở đỉnh chủ yếu là benzen đáy là toluen
- Các phương pháp chưng luyện: có nhiều cách phân loại các phương pháp chưng
luyện,trong đó có các cách sau:
Phân loại theo áp suất:
o Chưng ở áp suất cao
o Chưng ở áp suất thường
o Chưng ở áp suất thấp
- Trong đó chưng ở áp suất thường hay được sử dụng vì nó đơn giản an toàn,cón chưng ở
áp suất thấp được dùng chủ yếu với tinh dầu vitamin hay nhưng chất có nhiệt độ sôi cao ở
áp suất thường hoặc những chất dễ biến tính vì nhiệt.Chưng ở áp suất cao thường được
tiến hành khi hỗn hợp không hóa lỏng ở nhiệt độ thường, ít thông dụng vì nó nguy hiểm
và tốn nhiều tiền cho việc đầu tư thiết bò
6


Phân loại theo nguyên tắc cấp nhiệt cho đáy tháp:
Cấp nhiệt trực tiếp: tức ta sục trực tiếp hơi nước vào đáy tháp.Thường áp dụng với hệ có

một cấu tử là nước có độ bay hơi thấp hơn.ví dụ: etanol-nước
Cấp nhiệt gián tiếp: dòng sản phẩm đáy sẽ dược dẫn qua một thiết bò gia nhiệt khác trước
khi đưa vào đáy tháp
 Hệ của ta sẽ được cấp nhiệt gián tiếp thông qua một thiết bò đun sôi đđáy tháp
Phân loại theo nguyên tắc chưng luyện:
- Chưng luyện đơn giản :thường dùng để tách hai cấu tử có nhiệt độ sôi khác xa nhau,khi
độ sạch của sản phẩm không cần cao lắm,hoặc dùng để tách sơ bộ hỗn hợp nhiều cấu tử
- Chưng liên tục:là quá trình tách hôn hợp lỏng xảy ra ở nhiều bậc lặp lại quá trình bay hơi
và ngưng tụ riêng phần các cấu tử được phân tách trên bề mặt tiếp xúc pha.Cho phép thu
được sản phẩm có độ tinh khiết cao
- Ngồi ra còn có chưng trực tiếp bằng hơi nước: áp dụng cho những chất có nhiệt độ sơi cao
và khơng tan trong nước.
Hệ cuả chúng ta áp dụng phương pháp chưng liên tục,thiết bò chưng cất:về



nguyên lí có thể sử dụng nhiều thiết bò khác nhau để chưng cất.trong đó có các loại như
tháp đệm,tháp chóp,tháp đóa lưới ,tháp đóa lỗ…
Sau đây là bảng so sánh một số loại thiết bò thướng được sử dụng:

Ưu điểm

Tháp đệm

Tháp mâm

Tháp chóp tròn

-cấu tạo đơn giản

Trở lực tương đối Ổn đònh

Trở lực thấp

thấp

Hiệu suất cao

Làm việc được với Hiệu suất khá cao
chất lỏng bẩn nếu sử
dụng đệm cầu có
khối lượng riêng gần
Nhược điểm

bằng với chất lỏng
Do có hiệu ứng Không

làm

việc Trở lực lớn

thành nên năng suất được với chất lỏng Tiêu tốn nhiều vật tư
thấp

bẩn

Độ ổn đònh không Kết cấu kha phức
cao

tạp

Khi tăng năng suất
thì hiệu ứng thành
tăng nên khó tăng
năng suất
Thiết bò cồng kềnh
7

thiết bò chế tạo


 Hệ của ta dùng tháp mâm chóp

1.3. Qui trình công nghệ:
Chú thích:
Bình chứa ngun liệu: 1
Thiết bị ngưng tụ:
10
Bơm ngun liệu:
2
Thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh: 11
Bồn cao vị
3
Thiết bị đun sơi đáy tháp: 12
Thiết bị đun sơi hỗn hợp đầu: 5
Thiết bị làm nguội sản phẩm đáy: 13
Bẫy hơi:
6
Bồn chứa sản phẩm đáy: 14
Lưu lượng kế:

7
Bồn chứa sản phẩm đỉnh: 15
Nhiệt kế:
8
Áp kế: 16
Tháp:
9
Thuyết minh:
Dòng ngun liệu ban đầu của mình được chứa trong bình (1) sau đó dược bơm số(2) đưa lên
bồn cao vị(3).Ở đây chúng ta thiết kế hai bơm để đề phòng trường hợp khi có một bơm hư thì
ta sẽ sử dụng bơm còn lại chứ khơng phải dừng hoạt động cả dây chuyền.Bồn cao vị được
thiết kế đặt lên cao để đảm bảo ổn định lưu lượng cung cấp cho nhập liệu.Sau đó dòng nhập
liệu được đưa qua thiết bị đun sơi hỗn hợp đầu(5).Thiết bị đun sơi hỗn hợp đầu có nhiệm vụ
gia nhiệt cho dòng nhập liệu để đưa nó len tới nhiệt độ sơi.Gia nhiệt sử dụng hơi nước bão
hòa,để khong bị thất thốt hơi ta dùng thiết bị bẫy hơi(6).Trước khi vào tháp (9) để kiểm tra
lưu lượng dòng nhập liệu ta bố trí một thiết bị đo lưu lượng(7).Sau khi vào tháp,trong đây sẽ
diễn ra sự tiếp xúc pha liên tục giữa dòng khí đi từ dưới lên và dòng lỏng đi từ trên xuống.Pha
lỏng nhận nhiệt của pha hơi sẽ bay hơi một phần chủ yếu là cấu tử dễ bay hơi,còn pha hơi sau
khi mất nhiệt sẽ ngưng tụ một phần,chủ yếu là cấu tử khó bay hơi.Do đó càng lên cao nồng độ
cấu tử dễ bay hơi càng nhiều,tức dòng sản phẩm đỉnh chứa chủ yếu là Benzen,còn trong dòng
sản phẩm đáy chủ yếu là cấu tử khó bay hơi Toluen.Dòng hơi qua đỉnh tháp được đưa qua
thiết bị ngưng tụ(10) và được ngưng tụ thành lỏng.Một phần sản phẩm đỉnh được đưa qua
thiết bị làm lạnh sản phẩm đỉnh(11) và được chứa trong bình (15).Ta phải tiến hành làm nguội
sản phẩm chứa để đảm bảo an tồn khi tồn trữ.Để cho tháp hoạt động khơng bị khơ ta cho một
dòng hồn lưu quay trở lại tháp ở trạng thái lỏng sơi.Dòng sản phẩm đáy được đưa qua thiết
bị đun sơi đáy tháp(12).Ở đây ta sử dụng truyền nhiệt gián tiếp.Hơi bốc lên được cho quay trở
vào tháp,còn sản phẩm đáy được đưa qua thiết bị làm lạnh(13) và dược chứa trong bình(14).

8

Chương 2: CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯNG
Cân bằng vật chất
1. Cân bằng vật chất





-

Cho toàn tháp: F = P + W

-

Cho cấu tử dễ bay hơi: F x F = P x P + W x W

-

Từ đó ta có:

F
D
W
=
=
x D − x F x F − xW x D − x F

P=F

xF − xw
0.35 − 0.017
= 3000 *
= 1037.383(kg / h)
0.98 − 0.017
x p − xw

W =F

x p − xF
0.98 − 0.35
= 3000 *
= 1962.617( kg / h)
0.98 − 0.017
x p − xw

-

Tính theo đơn vò kmol ta có:

 xF 1− xF
F = 3000 * 
+
MT
MB


0.35 1 − 0.35 
 = 3000 * 
+

 = 34.608( Kmol / h)

 78.11 92.13 


 xP
1− xP
P = 1037.383 * 
+
MT
MB


0.98 1 − 0.98 
 = 1037.383 * 
+
 = 13.241( Kmol / h)

92.13 
 78.11


 xW 1 − xW
W = 1962.617 * 
+
MT
MB


0.017 1 − 0.017 

 = 1962.617 * 
+
 = 21.367( Kmol / h)

92.13 
 78.11


-

Đổi đơn vị:

xB
MB
xB =
xB 1− xB
+
MB
MT
-

Thế số vào ta có:

0.35
78.11
xF =
= 0.388
0.35 1 − 0.35
+
78.11 92.13

9


0.98
78.11
xP =
= 0.983
0.98 1 − 0.98
+
78.11 92.13
0.017
78.11
xW =
= 0.02
0.017 1 − 0.017
+
78.11
92.13
2. Tính chỉ số hồi lưu nhỏ nhất:
Rmin =

x P − y *F
y F* − x F

Với y*F là nồng độ benzen trong pha hơi nằm cân bằng với pha lỏng trong dòng nhập liệu.
Tra đồ thị cân bằng x-y ,ta có:y*F = 0.61
0.983 − 0.61
= 1.68
0.61 − 0.388

Chỉ số hồi lưu thích hợp:chọn theo kinh nghiệm
Công thức IX.25a,tr158,[1] ta có
Rth = 1.3Rmin + 0.3 =1.3*1.68 +0.3 =2.484
3. Xác định số đĩa lí thuyết
F
3000
= 2.892
Gọi f là chỉ số nhập liệu.Ta có: f = =
P 1037.383
Công thức IX.20 và IX.21,tr144,[1] ta có:
- Phương trình đường nồng độ làm việc phần chưng là:
R + f
1− f
y = th
x+
xW
Rth + 1
Rth + 1
 Rmin =

2.484 + 2.892
1 − 2.892
x+
0.02 = 1.543 x − 0.010865
2.484 + 1
2.484 + 1
- Phương trình đường làm việc phần luyện:
Rth
x
y=

x+ D
Rth + 1
R +1

y=

2.484
0.983
x+
= 0.723x + 0.282
2.484 + 1
2.484 + 1
- Vẽ đường cân bằng, đường nồng độ làm việc đoạn chưng và đoạn cất lên cùng một đồ
thị và xác định số bậc thang giữa chúng theo hình bên dưới ta xác định được số đĩa lí
thuyết .

y=

10


Dựa vào đồ thị ta xác định được số đĩa lí thuyết
- Phần chưng nltC = 10
Phần luyện: nltL = 10
4. Xác định số đĩa thực tế theo hiệu suất trung bình:
Tra bảng 47 ,tr39,[2] ta có:
- Tại xF = 0.388
y*F = 0.61
tF = 95.608
*

- Tại xp = 0.983
y P = 0.993
tP = 80.557
*
- Tại xW = 0.02
y W =0.046
tW =109.68
- Tra bảng 9 ,tr16,[2] độ nhớt của các dung dịch theo nhiệt độ ta có:
-

µ B = 0.238cPa
Tại tF = 95.608 
µ T = 0.282cPa

-

µ B = 0.26cPa
Tại tP = 80.557 
µ T = 0.318cPa

-

µ B = 0.217cPa
Tại tW = 109.68 
µT = 0.252cPa

-

Độ nhớt hỗn hợp: lg µ hh = x lg µ B + (1 − x B ) lg µ T
11

p dng cụng thc trờn ta cú:
lg à hhF = x F lg à B + (1 x F ) lg à T = 0.388 lg(0.238) + (1 0.388) lg(0.282)
à hhF = 0.264
lg à hhP = x P lg à B + (1 x P ) lg à T = 0.983 lg(0.26) + (1 0.983) lg(0.318)
à hhP = 0.261
lg à hhW = xW lg à B + (1 xW ) lg à T = 0.02 lg(0.217) + (1 0.02) lg(0.252)
à hhW = 0.251
- Tớnh bay hi tng i ca benzen va toluen
Cụng thc IX.61,tr171,[1]

=

Ta cú:

F =

yF

*

1 yF

P =
W =

*

ì

yP

1 xF
0.61 1 0.388
=
ì
= 2.426
xF
1 0.61
0.388

*

1 yP
yW

*

ì

1 xP
0.993 1 0.983
=
ì
= 2.453
xP
1 0.993
0.983

*

ì

1 xW
0.046
1 0.02
=
ì
= 0.363
xW
1 0.046
0.02

*

1 yW

y*
1 x
ì
*
x
1 y

Tra th IX.11,tr,[1] ta cú kt qu sau:
F
à
0.6405

56%

P
W
0.6402
0.5931
56.05%
57%
56.05 + 57
= 56,5%
Hiu sut trung bỡnh phn chng l: TBC =
2
56 + 56.05
TBL =
= 56.025%
- Hiu sut trung bỡnh phn luyn l:
2
n
10
nttC = lt =
= 18
- S a thc t phn chng l:
C 0.565
-

S a thc t phn luyn l:

nttL =

nlt

10
=
= 18
L 0.56025

II/ Caõn baống naờng lửụùng
1.
Cõn bng nhit cho thit b un núng hn hp u
- Nhit ban u ca hn hp nhp lu: tf = 30oC ( chn)
- Nhit nhp liu
tF = 95.608oC
- Chn hi t l hi nc bóo hũa ỏp sut 2.5at = 126.25 o C
Cụng thc IX,tr149,[1] ta cú:
QD1 + Q f = QF + Qng1 + Q xq1
-

Nhit lng do hi t mang vo
12


QD1 = D1 * λ1 = D1 (r1 + θ1C1 )
Với r1 ẩn nhiệt ngưng tụ, r1 =2189.5 kJ/kg
C1 nhiệt dung riêng của hơi nước
- Nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang vào
Qf = F Cf tf kJ/h
Cf là nhiệt dung riêng của hỗn hợp vào.ta có: C f = C B x F + CT (1 − x F )
Tại tf = 30oc tra bảng 4,tr11 [2] ta có:CB = 1.75 KJ/kg độ CT = 1.67KJ/kg độ
⇒ C f = 1.75 * 0.35 + 1.67 * (1 − 0.35) = 1.698 KJ / kgK
⇒ Q f = 3000 *1.698 * 30 = 152820 KJ / h
- Nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang ra

QF = F CF tF KJ/ h
Tại nhiệt độ t = 95.608oc ta có: CB = 2.101 KJ/kg do,CT = 2.05 KJ/kg.độ
⇒ C F = 2.101 * 0.35 + 2.05 * (1 − 0.35) = 2.0678 KJ / kgK
với CF = 2.0678kJ/kg độ
⇒ QF = 3000 * 2.0678 * 95.608 = 5593095 KJ / h
Qng1

Nhiệt lượng do nước ngưng mang đi
= D1C1θ1

-

Nhiệt lượng do tổn thất
Qxq1 = 0.05 D1 r1
Vậy lượng hơi đốt cần dùng là:
QF − Q f
⇒ D1 =
= 211.67 kg / h
0.95r1
2
Cân bằng nhiệt cho toàn tháp
QF + QD2 + QR = Qy + QW + Qxq + Qng2
- QF nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang vào QF = 593095 kJ/kg
- QD2 nhiệt lượng do hơi đốt mang vào ở đáy tháp QD2 = r2 D2
- QR lựng lỏng do hỗn hợp hồi lưu mang vào:
QR = GR CR tR
- GR là lượng hồi lưu GR = R*P = 2.484*1037.383 = 2576.86kg/h
TR = tP = 80.557oc Cb =1.95(KJ/kg độ) CT = 1.84(KJ/kg độ)

(

)

⇒ C R = C P = C B x P + CT 1 − x P = 1.95 * 0.98 + 1.84 * (1 − 0.98) = 1.948( Kj / KG O C )
- Nhiệt lượng của lượng hồi lưu là:
QR = 2576.86*1.948*80.557 = 404373.85(KJ/kg)
- QY lượng nhiệt do hơi mang ra ở đỉnh tháp
QY = P * (1 + R ) * λ đ

λ đ lượng nhiệt riêng của hơi ở đỉnh

λ đ = λ B x P + λT (1 − x P )
-

Với λ B λ T là nhiệt riêng của benzen va toluen.theo cong thức ta có:
13


λ B = rB + CB tB
λ T = rT + CT tT
Tại nhiệt độ t = 80.557oc
ẩn nhiệt hóa hơi của benzen là rB = 393.442 kJ/kg
ẩn nhiệt hóa hơi của toluen là rT = 378.47 kJ/kg
λ B = 393.442 + 1.95 * 80.557 = 550.53kj / kg
λT = 378.47 + 1.84 * 80.557 = 526.7kj / kg
⇒ λ đ = 550.53 * 0.98 + 526.7 * (1 − 0.98) = 550.05
- Nhiệt lượng do hơi mang ra ở đỉnh là
Qy = 1037.383*(2.484+1)*550.05 = 19880014.02kj/kg
- Nhiệt lượng do sản phẩm đáy mang ra
QW = W* CW tW

Tại tW = 109.68oc tra bảng
ta có nhiệt dung riêng trung bình của benzen là 1.84KJ/Kg độ
Theo cơng thức 2.12 tr111, [sách bai tập truyền nhiệt] ta có:
MCT = n1c1 +n2 c2 + …+nncn
Với n1,n2 …. Là số ngun tử,c1 c2 … là nhiệt rung riêng của ngun tử
⇔ 92.13 * CT = 7 * 11.7 + 8 * 18
⇒ CT = 2.452kj / kgK

(

)

⇒ CW = C B x w + CT 1 − xW = 1.84 * 0.017 + 2.452 * (1 − 0.017) = 2.442( Kj / KG O C )
- Vậy nhiệt lượng riêng do đáy tháp mang ra là:
QW = 1962.617 *2.442* 109.68 = 525664.51 KJ/kg
- Nhiệt lượng do nước ngưng mang ra là:
Qng2 = D2 C2 θ 2
- Nhiệt lượng tổn thất ra mơi trường xung quanh
Qxq = 0.05 D2 r2
- Lượng hơi đốt cần dùng là:
Q y + QW − QF − QR 1988014.02 + 525664.51 − 593095 − 404373.85
D2 =
=
= 748.22kg / h
0.95r2
0.95 * 2189.5
3
Cân bằng nhiệt cho thiết bị ngưng tụ
Cơng thức IX164,tr198, [1]
P (R+1) rđ = Gn1 Cn1 (t2-t1)

Gn1 là lượng nước lạnh cần dùng (kg/h)
Với rđ là ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi ở đỉnh.theo tinh ở phần trước ta có
rđ = 30802.078(KJ/kmol K)
t2 t1 là nhiệt độ nước giải nhiệt ra và vào thiết bị ngưng tụ. Chọn t2 = 40oc, t1 = 27oc
(t1 + t2 ) 27 + 40
=
=33.5 0C
t =
2
2
Nhiệt dung riêng của nước ở nhiệt độ trung bình Cn = 4180.94 (J/Kg.độ )

14


⇒ Gn1 =

P ( R + 1)rđ 13.241 * (2.484 + 1) * 30802.078
=
= 26143.4kg / h
C n1 (t 2 − t1 )
4.18094 * ( 40 − 27)

4
Cân bằng nhiệt cho thiết bị làm lạnh sản phẩm đỉnh
Công thức IX166,tr198,[1]
P CP (t’1 – t’2) = Gn2 Cn2 (t2 –t1)
- Với t’1 nhiệt độ ban đầu của sản phẩm đỉnh t’1 = 80.557oc
t’2 nhiệt độ lúc sau của sản phẩm đỉnh.Chọn t’2 = 35oc
t2 nhiệt độ sau của nước. Chọn t2 = 40oc

t1 nhiệt độ ban đầu của nước vào.Chọn t1 = 27oc
CP,Cn nhiệt dung riêng của sản phẩm và nước
Ta có CP = 1.948 (KJ/kg.độ964) Cn2 = 4.18094(KJ/kg độ)
PC P (t '1 −t ' 2 ) 1037.383 * 1.948 * (80.557 − 35)
⇒ Gn 2 =
=
= 1693.8kg / h
C n 2 (t 2 − t1 )
4.18094 * (40 − 27)
5
Cân bằng nhiệt cho thiết bị làm lạnh sản phẩm đáy:
Công thức IX168,tr198,[1]
W CW (t’1 –t’2) = Gn3 Cn3(t2-t1)
- Với t’1 nhiệt độ ban đầu của sản phẩm đỉnh t’1 = 109.68
t’2 nhiệt độ lúc sau của sản phẩm đỉnh.Chọn t’2 = 35oc
t2 nhiệt độ sau của nước. Chọn t2 = 40oc
t1 nhiệt độ ban đầu của nước vào.Chọn t1 = 27oc
CP,Cn nhiệt dung riêng của sản phẩm và nước
Ta có CP = 2.442 (KJ/kgdo964) Cn2 = 4.18094(KJ/kg độ)
WCW (t '1 −t ' 2 ) 1962.617 * 2.442 * (109.68 − 35)
⇒ Gn 2 =
=
= 6585.2kg / h
C n 3 (t 2 − t1 )
4.18094 * (40 − 27)

15


Chöông 3 TÍNH TOAÙN THIEÁT BÒ CHÍNH

1

Xác định đường kính tháp
Tính cân bằng vật chất
 Phần luyện:
Gọi gd là lượng hơi ở đỉnh tháp. Ta có: gd =P*(R+1) =13.241*(2.484+1) = 46.132
Gọi g1 ,G1 (kmol/h) là lưu lượng hơi và lỏng đi trong phần chưng.Ta có 1 hệ
 g1 = G1 + P

 g1 y1 = G1 x1 + Px P :
g r = g r
d d
 11
Với x1=xF=0.388
Với r1 là ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp hơi đi vào đĩa thứ nhất của phần luyện
Tại tF = 95.608 ta có
rB = 382.42(kj / kg ) = 382.42 × M B (kj / kmol )

rT = 370.097(kj / kg ) = 370.907 × M T (kj / kmol )
⇒ r1 = y1 rB + (1 − y1 )rT = 382.42M B y1 + 370.907 M T (1 − y1 )
Với rd là ẩn nhiệt hóa hơi của hơi ở đỉnh tháp.
rd = y d rB + (1 − y d )rT
- Trong đó yd là nồng độ hơi tại đỉnh tháp .yd =xP =0.983(kmol/h)
Tại tP = 80.557oc
rB = 392.442(kj / kg ) = 392.442 × M B (kj / kmol )

rT = 378.47(kj / kg ) = 378.47 × M T (kj / kmol )
⇒ rd = y d rB + (1 − y d )rT = 392.442M B y d + 378.47 M T (1 − y d ) = 30802.078( kj / h)
Ta có hệ phương trình:
 g1 = G1 + 13.241


 g1 y1 = G1 0.388 + 13.241 * 0.983
 g (382.42 M y + 370.907(1 − y ) = 46.132 * 30802.78
B 1
1
 1
Giải hệ phương trình trên ta thu được:
g1 = 44.761(kmol / h)
G1 = 31.52(kmol / h)
y1 = 0.564(kmol / kmolhh)
Lương hơi trung bình đi trong phần luyện là:
g + g d 44.764 + 46.132
gL =
=
= 45.4465(kmol / h)
2
2
Gọi L là lượng hồi lưu lại tháp.Ta có: L = R*P = 2.484*13.241 = 32.89(kmol/h)
Lượng lỏng trung bình đi trong phần luyện là:
G + L 31.52 + 32.89
=
= 32.205(kmol / h)
: GL = 1
2
2
16


 Phần chưng:
G '1 = g '1 +W


G '1 x1 = g '1 y '1 +WxW
g ' r' = g ' r' = g r
n
n
1 1
 1 1
Với y’1 = yW = 0.046
G’1 , g’1 là lượng lỏng và hơi vào đĩa thứ nhất của đoạn chưng
r,1 là ẩn nhiệt hóa hơi ở đĩa thứ nhất của đoạn chưng
tại tW = 109.68oc :
rB = 371.19(kj / h) = 371.19 × M B (kmol / h)

rT = 362.13(kj / h) = 362.13 × M T (kmol / h)
⇒ r '1 = rB yW + rT (1 − yW ) = 371.19 * 78.11 * 0.046 + 362.13 * 92.13 * (1 − 0.046) = 33214.78(kj / h)
g’nr’n là lượng nhiệt ra khỏi đĩa cuối cùng của đoạn chưng nên nó bằng với lượng nhiệt đi vào
đĩa dầu tiên của đoạn luyện.Ta có:
g’nr’n = g1r1 = gdrd =46.132*30802.78 = 1420993.847(kJ/h)
Ta có hệ phương trình sau:
G '1 = g '1 +21.367

G '1 x'1 = g '1 0.046 + 21.367 * 0.02
 g ' 33214.78 = 1420993.847
 1
o Giải hệ phương trình ta thu được:
g’1 = 42.78(kmol/h)
G’1 = 64.147(kmol/h)
x’1 = 0.0373(kmol/kmol hh)
o Lượng hơi trung bình trong phần chưng là:
g1 + g '1 42.78 + 44.761

=
= 43.77(kmol / h)
2
2
o Lượng lỏng trung bình đi trong doạn chưng là:

gC =

GC =

G '1 +G1 64.147 + 31.52
=
= 47.833(kmol / h)
2
2

Tính đường kính tháp
Áp dụng công thức IX.90,tr181,[1]
1.1

gh
( ρω ) tb

Phần luyện:

Tính ( ρ y ω y ) tb

(ρ ω )
y

D = 0.0188

y tb

= 0.065ϕ[σ ] hρ x ρ y

(công thức IX105,tr184,[1])

Tính khối lượng trung bình pha hơi
M * 273
ρ ytb = h
22.4TB
17


y1 + y d 0.564 + 0.983
=
= 0.7735
2
2
⇒ M tb = y tb M B + (1 − y tb ) M T = 0.7735 * 78.11 + (1 − 0.7735) * 92.13 = 81.285

Nồng độ trung bình pha hơi là: y tb =

Tra số liệu bảng cân bằng Bảng 47,tr39[2] ta có: ttb = 89.97oc
81.285 * 273
⇒ ρ ytb =
= 2.729(kg / m 3 )
22.4(89.97 + 273)
Tính khối lượng trung bình pha lỏng

Áp dụng công thức:

1
x tb 1 − x tb
=
+
ρx ρB
ρT

x F + x P 0.35 + 0.98
=
= 0.665
2
2
Tra bảng 47,tr39,[2]
Với x tb =

oc
- Nhiệt độ trung bình pha lỏng là: ⇒ t tbl = 87.18

Tra bảng 4,tr11,[2]
- Khối lượng riêng trung bình pha lỏng là:
 ρ B = 807.102(kg / m 3 )

 ρ T = 800.82(kg / m 3 )
1
0.665 1 − 0.665
⇒
=
+

ρ x 807.102 800.82
⇔ ρ x = 804.98(kg / m 3 )
- Tính sức căng bề mặt:
1
1
1
=
+
σ hh σ B σ T
Tra bảng 24,tr25,[2]
- Sức căng bề mặt của benzen-toluen tai nhiệt độ trung bình là

σ B = 20.39 *10 −3 ( N / m) = 20.39( dyn / cm)
σ T = 20.65 *10 −3 ( N / m) = 20.65(dyn / cm)
1
1
1
⇒
=
+
σ hh 20.39 20.65
⇔ σ hh = 10.234(dyn / cm) < 20(dyn / cm)
⇒ ϕ[σ ] = 0.8
Với h là khoảng cách giữa hai đĩa. Chọn h = 300mm,
Ta tính được:

(ρ ω )
y

y tb

= 0.065 * 0.8 * 0.3 * 804.98 * 2.729 = 1.335

⇒ D = 0.0188 *

45.4465 * 81.285
= 0.989(m)
1.335

1.2

Phần chưng
Tính ( ρ y ω y ) tb
18


(ρ ω )
y

y tb

= 0.065ϕ[σ ] hρ x ρ y

Tính khối lượng riêng trung bình pha lỏng:
- Nồng độ khối lượng pha lỏng trung bình là:
x F + x W 0.35 + 0.02
=
= 0.1835(kg / kghh) = 0.204(kmol / kmolhh)
2
2

- Nồng độ trung bình pha hơi doạn chưng
x tb =

y tb = 1.543 * 0.204 − 0.01086 = 0.304(kmol / kmolhh)
Tra bảng 47,tr39[2] nhiệt độ trung bình là: ttb = 103.98oc
Tra bảng 4,tr11,[2]
- khối lượng riêng của benzen-toluen:

ρ B = 789.28(kg / m 3 )
ρ T = 784.59( kg / m 3 )
- Khối lượng mol trung bình của pha hơi là:
Mytb = MB ytb + MT(1-ytb) = 78.11*0.304+92.13*(1-0.304) = 87.868
- Khối lượng riêng trung bình pha hơi đoạn chưng :
87.868 * 273
ρ tb =
= 2.841( kg / m 3 )
22.4 * (103.98 + 273)
- Khối lượng riêng trung bình pha lỏng đoạn luyện:
1
0.1835 1 − 0.1835
⇒
=
+
ρ x 789.28
784.59
⇔ ρ x = 785.5(kg / m 3 )
- Tính sức căng bề mặt: tại nhiệt độ trung bình ta có;

σ B = 18.428 *10 −3 ( N / m) = 18.428( dyn / cm)
σ T = 19.075 * 10 −3 ( N / m) = 19.075(dyn / cm)

1
1
1
⇒
=
+
σ hh 18.428 19.075
⇔ σ hh = 9.374(dyn / cm) < 20(dyn / cm)
- Chọn h (khoảng cách giữa hai đĩa là 300mm

(ρ ω )
y

Ta tính được

y tb

= 0.065 * 0.8 * 0.3 * 785.5 * 2.841 = 1.345

43.77 * 87.868
= 1.00(m)
1.345
So sánh đường kính của phần chưng và luyện ta chon Dtháp = 1m
Khoảng cách giữa hai đĩa là h = 300mm
2
Tính chiều cao tháp
o Chiều cao thân:
⇒ D = 0.0188 *

H th = (ntt − 1) * h + (0.8 ÷ 1)

⇒ H th = (36 − 1) * 0.3 + 1 = 11.5(m)
o Chiều cao đáy nắp:
19


Chọn đáy nắp elip tiêu chuẩn
Hr là chiều cao phần elip của đáy nắp
H
⇒ r = 0.25 ⇔ H r = 0.25 * D = 0.25 *1 = 0.25(m)
D
Chọn chiều cao gờ của đáy nắp là Hg = 50mm
⇒ H đn = 2 * (0.25 + 0.05) = 0.6(m)
Chiều cao toàn tháp là:
H tháp = H th + H đn = 11.5 + 0.6 = 12.1(m)

3.Tính thiết kế chóp
3.1
Phần luyện:
Áp dụng công thức IX212 đến IXIX221,tr238 [1]
- Số chóp trên mỗi đĩa là:
n = 0.1 *

D2
1
= 0.1 *
= 40(chóp )
2
dh
0.05 2

Để dễ bố trí chọn số chóp là 44 chóp
Với dh là đường kính ống hơi chọn theo tiêu chuẩn dh = 50mm
- Chiều cao chóp phái trên ống dẫn hơi
h2 = 0.25 * d h = 0.25 * 0.05 = 0.0125(m) = 13mm
-

Đường kính chóp:

d ch = d h2 + (d h + 2σ ch ) 2 = 0.05 2 + (0.05 + 2 * 0.002) 2 = 0.074(m) = 74mm
Với σ ch là bề dày của chóp.Chọn σ ch = 2mm
- Khoảng cánh từ mặt đĩa đến chân chóp:
Chọn S = 12.5mm
-

Chiều cao mức chất lỏng trên khe chóp

Chọn h1 = 30mm
- Chiều cao khe chóp:
b=

ξω y2 ρ y
gρ x

Với ξ là hệ số trở lực .chọn ξ = 2
Với ω y là tốc độ của dòng hơi trong phần luyện

ωy =

4V y
Π d h2 n

Với Vy là lưu lượng thể tích trung bình của pha hơi trong phần luyện
 gy
Vy = 
ρ
 y


 = 45.4465 = 1353.65

2.729
 tb
20


4 *1353.653
= 4.352(m / s )
3600Π * 0.05 2 * 44
Vậy chiều cao khe chóp là:

⇒ ωy =
b=

2 * 4.352 2 * 2.729
= 0.0131m = 14mm
9.81 * 804.98
-

Số lượng khe hở mỗi chóp

d h2 
Π
Π 
0.05 2 



 = 30,71 ≈ 31(khe)
i =  d ch −
=
0.074 −
c
4b  0.003 
4 * 0.014 
Với c là khoảng cách giữa các khe.Chọn c = 3mm
- Đường kính ống chảy chuyền:
dc =

4G x
4 × 32.205 × 82.519
=
= 0.0986m ≈ 100mm
3600Πρ x ω c
3600Π × 804.98 × 0.12

Với Gx là lưu lượng lỏng khối lượng trung bình của pha lỏng trong phần luyện:kg/h
Gx(kg/h) = Gx(kmol/h) * Mx
ω c là tốc độ chất lỏng chảy trong ống chảy chuyền.(m/s)
Chọn ω c = 0.12m/s
- Khoảng cánh từ đĩa đến chân ống chảy chuyền

S1 = 0.25 × d c = 0.25 * 100 = 25mm
- Bước tối thểu của chóp trên đĩa
t min = d ch + 2σ ch + l 2 = 74 + 2 * 2 + 35 = 110mm
Với l2 là khoảng cách nhỏ nhất giữa các chóp.Chọn l2 = 33mm
3.2
Phần chưng:
- Số chóp trên mỗi đĩa là:
D2
1
n = 0.1 * 2 = 0.1 *
= 40(chóp )
dh
0.05 2
Để dễ bố trí chọn 44 chóp
Với dh là đường kính ống hơi chọn theo tiêu chuẩn dh = 50mm
- Chiều cao chóp phía trên ống dẫn hơi
h2 = 0.25 * d h = 0.25 * 0.05 = 0.0125(m) = 13mm
-

Đường kính chóp:

d ch = d h2 + (d h + 2σ ch ) 2 = 0.05 2 + (0.05 + 2 * 0.002) 2 = 0.074(m) = 74mm
Với σ ch là bề dày của chóp.Chọn σ ch = 2mm
- Khoảng cánh từ mặt đĩa đến chân chóp:
Chọn S = 12.5mm
- Chiều cao mức chất lỏng trên khe chóp
Chọn h1 = 30mm
21

ξ

Chiều cao khe chóp:
b=

ξω y2 ρ y
gρ x

Với ξ là hệ số trở lực .chọn ξ = 2
Với ω y là tốc độ của dòng hơi trong phần chưng

ωy =

4V y
Π d h2 n

Với Vy là lưu lượng thể tích trung bình của pha hơi trong phần chưng
 gy
Vy = 
ρ
 y


 = 43.77 * 87.868 = 1353.742

2.841
 tb

4 * 1353.742
= 4.353(m / s )

3600Π * 0.05 2 * 44
Vậy chiều cao khe chóp là:

⇒ ωy =
b=

2 * 4.353 2 * 2.841
= 0.00139m = 14mm
9.81 * 785.5
- Số lượng khe hở mỗi chóp

d h2 
Π
Π 
0.05 2 



 = 30.74 ≈ 31(khe)
i =  d ch −
=
0.074 −
c
4b  0.003 
4 * 0.014 
- Với c là khoảng cách giữa các khe.Chọn c = 3mm
- Đường kính ống chảy chuyền:
dc =

4G x

4 × 47.833 × 89.27
=
= 0.098m ≈ 100mm
3600Πρ xω c
3600Π × 785.5 × 0.2

Với Gx là lưu lượng lỏng khối lượng trung bình của pha lỏng trong phần luyện:kg/h
Gx(kg/h) = Gx(kmol/h) * Mx
ω c là tốc độ chất lỏng chảy trong ống chảy chuyền.(m/s)
Chọn ω c = 0.2 m/s
- Khoảng cánh từ đĩa đến chân ống chảy chuyền
S1 = 0.25 × d c = 0.25 * 100 = 25mm
- Bước tối thểu của chóp trên đĩa
t min = d ch + 2σ ch + l 2 = 74 + 2 * 2 + 35 = 110mm
Với l2 là khoảng cách nhỏ nhất giữa các chóp.Chọn l2 = 33mm
Bổ sung:
•Chiều cao ống dẫn hơi phải đảm bảo lớn hơn chiều cao của gờ chảy tràn được tính ở bên
dưới hw = 46mm .Vậy ta chọn hh = 60 mm
•Vậy chiều cao chóp là: hchóp= 60 + 13 + 2 = 75mm
•
Chiều cao mực chất lỏng trên mâm là
hm = S + S’ + h1 + b = 12.5 +5 +30 +14 = 61.5mm

22


 Để đơn giản khi chế tạo ta qui tròn kích thước để đảm bảo đĩa ở phần
chưng và luyện giống nhau
Bảng kết luận
Số chóp:

Đướng kính ống hơi(mm)
đường kính chóp(mm)
Bề dày chóp(mm)
Chiều cao ống dẫn hơi
Chiều cao chóp
Chiều cao chóp phía trên ống dẫn hơi(mm)
Khoảng cách từ mặt đĩa đến chân chóp(mm)
Chiều cao mức chất lỏng trên khe chóp (mm)
Chiều cao khe chóp(mm)
Số lượng khe hở mỗi chóp
Khoảng cách giữa các khe(mm)
Khoảng cách từ đĩa đến chân ống chảy chuyền(mm)
Bước tối thiểu của chóp trên đĩa(mm)

44
50
74
2
60
75
13
12.5
30
14
31
3
25
110

3

Tính chiều dài gờ chảy tràn:
Chiều dài gờ chảy tràn được lựa chiếm khoảng 60-75% diện tích tháp.
Ta chọn l = 0.6 * D = 0.6 * 1 = 0.6m
Giả sử phần diện tích dùng để bố trí chóp chiếm 80% diện tích tháp. Ta có phương trình:
α − 0.5 * sin 2α = 0.1 * Π
α = 0.813344rad
Tính lặp ⇒ 
l ' = 0.1565m
Vậy khoảng cách từ đĩa vào nơi bố trí chóp là 156.5mm
4
Tính chiều cao mực chất lỏng trên gờ chảy tràn
•

Chiều cao mực chất lỏng trên gờ chảy tràn :
Q 
hwo = 2.84 * E*  L 
 Lw 

2/3

= ∆h (công thức 5.3,tr110[4])

Với K : hệ số hiệu chỉnh cho gờ chảy tràn , phụ thuộc vào 2 giá trò :
x = 0.226*

QL
4.369
= 0,226 *
= 3.54
2.5

Lw
0.6 2.5

Trong đó :
QL :lưu lượng pha lỏng trung bình trong tháp được tính như sau :
+ Lưu lượng chất lỏng trong phần cất của tháp :
23


Q1C =

L * M 32.205 * 82.519
=
= 3.3014m 3 / h
ρ
804.98
+ Lưu lượng chất lỏng trong phần chưng của tháp :

Q1CH =

L * M 47.833 * 89.27
=
= 5.436m 3 / h
ρ
785.5
+ Lưu lượng chất lỏng trung bình trong tháp :
QL =

QlC + QLCh
= 4.369 ( m3/h)

2

Chọn phần diện tích gờ chảy tràn chiếm 10% diện tích tháp
Lw : chiều dài gờ chảy tràn = 0.6(m)
Lw 0.6
=
= 0.6
D
1
Tra đồ thò hình IX22 trang 186 Sổ tay tập hai, được E = 1.04
 4.369 
Do đó how = 2.84 * 1.04 * 

 0.6 

2/3

= 12mm

5
Kiểm tra hiệu quả làm việc của chóp
cơng thức 5.2,tr108,[4]
Độ mở của lỗ chóp

ρG
2/3 Q
hs = 7.55(
)1 / 3 hSO  G
ρ L − ρG
 Ss

2/3




hSO là chiều cao khe chóp ta co hSO = b = 14mm
QG lưu lượng pha khí m3/s
SS là tổng tiết diện các khe chóp trên mỗi mâm
SS = n*i*a*b = 44 * 31 * 0.004*0.014 = 0.0764m2
 Phần chưng
2.729
 45.4465 * 81.285 
⇒ hs = 7.55(
)1 / 3 14 2 / 3 

804.98 − 2.729
 3600 * 2.729 * 0.0764 
hS
19.08
=
= 1.36
Ta có:
hSO
14

2/3

= 19.08mm

Vậy chóp làm việc hiệu quả
 Phần luyện
2.841
43.77 * 87.868


⇒ hs = 7.55(
)1 / 3 14 2 / 3 

785.5 − 2.841
 3600 * 2.841 * 0.0764 

24

2/3

= 19.5mm


Ta có:

hS 19.5
=
= 1.39
hSO
14

Vậy chóp làm việc hiệu quả
6

Tính kiểm tra ngập lụt cho tháp

Để dơn giản tính toán ta sẽ tính cho cả tháp chứ không tính cho phần chưng và phần luyện
riêng.Do đó các số liệu lấy ở trung bình của tháp.
2.729 + 2.841
= 2.785(kg / m 3 )
2

-

Khối lượng trung bình của pha hơi trong tháp là: ρ =

-

Khối lượng riêng trung bình của pha lỏng trong tháp là

-

804.98 + 785.5
= 795.24(kg / m 3 )
2
47.833 + 32.205
= 40.019(kmol / h)
Lượng lỏng trung bình là: QL =
2
43.77 + 45.4465
= 44.608(kmol / h)
Lượng hơi trung bình trong tháp là: QL =
2

ρ=



Chiều cao mực chất lỏng tren gờ chảy tràn ∆h = how = 12mm
Gradient chiều cao mực chất lỏng trên mâm ∆ :
∆ = Cg * ∆' *nh



Chiều rộng trung bình của mâm Bm :

Vì ta chọn phần diện tích gờ chảy tràn chiếm 10% diện tích đĩa nên:


Chiều rộng của gờ chảy tràn : dw = 0.1565 (m)



Diện tích của gờ chảy tràn Sd = 0.1*Fdia = 0.07854 (m2)



Khoảng cách giữa hai gờ chảy tràn l = D - 2.dw= 1-2*0.1565=0.687m



Diện tích giữa hai gờ chảy tràn :



A = F - 2*Sd = F= 0.628 m2



Chiều rộng trung bình : Bm =



A 0.628
=
= 0.914(m)
l 0.687

Hệ số điều chỉnh tốc độ pha khí Cg phụ thuộc hai giá trò :
+ x = 1.34 *

QL
4.369
= 1.34 *
= 6.405
Bm
0.914

+ 0.82* v* ρG = 0.82*0.48*
Với v vận tốc pha hơi trung bình trong tháp

25

2.841 + 2.729

= 0.657
2