Thiết kế tháp chưng cất hỗn hợp benzen toluen

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM
TP.HỒ CHÍ MINH

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
BỘ MÔN : QT & TB TRONG CNHH-SH-TP

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ
Thiết kế tháp chưng cất hỗn hợp Benzen-Toluen
Giáo viên HD: Tiền Tiến Nam
Tên SV: Trương Phúc Diễm Oanh
MSSV: 2004120208

TP. Hồ Chí Minh , 2015


1


MỤC LỤC :
MỤC LUC :…………………………………………………………………...…2
LỜI MỞ ĐẦU :……………………………………………………………….…4
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN……………………………………………………..5
1. Khái niệm : ………………………………………………………………...5
2. Phương pháp chưng cất :…………………………………………….……..5

CHƯƠNG II: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ
VÀ THUYẾT MINH CHI TIẾT SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ…………………….11
CHƯƠNG III: CÂN BẰNG VẬT CHẤT
VÀ CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG…………………………………………....15
1. Cân bằng vật chất : ……………………………………………………..15

2. Cân bằng năng lượng : …………………………………………………20

CHƯƠNG IV : TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH : ……………………...……30
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.

Tính đường kinh tháp : ……………………………………………...…30
Chiều cao thân tháp : …………………………………………………..39
Tính trở lực của tháp : ………………………………………………....39
Tính thân tháp chưng cất : …………………………………………..…52
Đáy và nắp thiết bị : ………………………………………………...….55
Chi tiết ống dẫn : …………………………………………………….…57
Chọn bích và vòng đệm : ………………………………………..…..…61
Tai treo – Chân đỡ : ………………………………………………....…63

CHƯƠNG V : TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ : .………………………………68
1.
2.
3.
4.
5.
6.

Thiết bị làm ngưng tụ : ………………………………….…………..…64

Thiết bị làm nguội sản phẩm đáy : …………………………………….71
Thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh : ……………………………………73
Thiết bị nồi đun : ………………………………………………………75
Thiết bị đun sôi dòng nhập liệu : ……………………………………...80
Bơm : ………………………………………………………………….86

TÀI LIỆU THAM KHẢO : …………………………………………………..88
2


3


LỜI MỞ ĐẦU
Trong thời đại phát triển hiện nay, thì các ngành công nghiệp hóa chất cũng như nhu cầu
sử dụng hóa chất-nguyên vật liệu có độ tinh khiết của Việt Nam ta nói riêng và thế giới
nói chung ngày càng cao, và “Chưng cất” là một trong những phương pháp để tách cũng
như nâng cao nồng độ của cấu tử.Và sau khi được học xong các môn về quá trình và thiết
bị, em được thầy Tiền Tiến Nam giao cho Đồ án: “Chưng cất hỗn hợp benzen-toluen
bằng tháp mâm chóp”, cùng với sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy, em đã thực hiện hoàn
tấc đồ án được giao.
Mặc dù đã nổ lực hết mình nhưng do là lần đầu tiên thực hiện Đồ án, cũng như kiến thức,
kĩ năng vẫn còn hạn chế nên gặp nhiều thiếu sót khi thực hiện Đồ án này, kính mong các
thầy cô xem xét và chỉ bảo.
Nhân đây em cũng xin gửi lời cảm ơn đến thầy Nam trong thời qua đã hướng dẫn em hòa
thiện Đồ án của mình, và thầy cô đã bỏ thời gian để xem xét cũng như chỉ bảo những sai
sót cũng như hạn chế của mình trong Đồ án này.

4

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
( Lý thuyết về chưng cất )

1 Khái niệm :
Chưng cất là quá trình dùng để tách các cấu tử của 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 (nghĩa là khi ở cùng nhiệt độ, áp suất hơi bão hoà của các cấu tử khác nhau).
Thay vì đưa vào trong hỗn hợp một pha mới để tạo nên sự tiếp xúc giữa hai pha như

-

trong quá trình hấp thu hoặc nhả khí, trong quá trình chưng cất pha mới được tạo nên
bằng sự bốc hơi hoặc ngưng tụ.
Chưng cất và cô đặc khá giống nhau, tuy nhiên sự khác nhau căn bản nhất của 2 quá trình

-

này là trong quá trình chưng cất dung môi và chất tan đều bay hơi (nghĩa là các cấu tử
đều hiện diện trong cả hai pha nhưng với tỷ lệ khác nhau), còn trong quá trình cô đặc thì
chỉ có dung môi bay hơi còn chất tan không bay hơi.
Khi chưng cất ta thu được nhiều cấu tử và thường thì bao nhiêu cấu tử sẽ thu được bấy

-

nhiêu sản phẩm. Nếu xét hệ đơn giản chỉ có 2 cấu tử thì ta sẽ thu được 2 sản phẩm :
 Sản phẩm đỉnh chủ yếu gồm cấu tử có độ bay hơi lớn (nhiệt độ sôi nhỏ)

 Sản phẩm đỉnh chủ yếu gồm cấu tử có độ bay hơi nhỏ (nhiệt độ sôi lớn)
Đối với hệ Benzen – Toluen
 Sản phẩm đỉnh chủ yếu gồm benzen và một ít toluen.
 Sản phẩm đáy chủ yếu là toluen và một ít benzen.

-

Phương pháp chưng cất :
Các phương pháp chưng cất được phân loại theo :
Áp suất làm việc :
 Áp suất thấp
 Áp suất thường
 Áp suất cao
2

-

5


 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
_ Cấp nhiệt ở đáy tháp :
 Cấp nhiệt trực tiếp
 Cấp nhiệt gián tiếp

Vậy : Đối với hệ Benzen – Toluen, ta chọn phương pháp chưng cất liên tục ở áp
suất thường.
a. Thiết bị chưng cất :
_ Trong sản xuất, người ta thường dùng nhiều loại thiết bị khác nhau để tiến
hành chưng cất. Tuy nhiên, yêu cầu cơ bản chung của các thiết bị vẫn giống
nhau nghĩa là diện tích tiếp xúc pha phải lớn. Điều này phụ thuộc vào mức
độ phân tán của một lưu chất này vào lưu chất kia. Nếu pha khí phân tán
vào pha lỏng ta có các loại tháp mâm, nếu pha lỏng phân tán vào pha khí ta
có tháp chêm, tháp phun, …Ở đây ta khảo sát 2 loại thường dùng là tháp
mâm và tháp chêm.
_ Tháp mâm : thân tháp hình trụ, thẳng đứng phía trong có gắn các mâm có
cấu tạo khác nhau, trên đó pha lỏng và pha hơi đượ cho tiếp xúc với nhau.
_
_
_

Tuỳ theo cấu tạo của đĩa, ta có :
Tháp mâm chóp : trên mâm bố trí có chóp dạng tròn, xupap, ….
Tháp mâm xuyên lỗ : trên mâm có nhiều lỗ hay rãnh.
Tháp chêm (tháp đệm) : tháp hình trụ, gồm nhiều bậc nối với nhau bằng
mặt bích hay hàn. Vật chêm được cho vào tháp theo một trong hai phương

pháp sau : xếp ngẫu nhiên hay xếp thứ tự.
_ So sánh ưu nhược điểm của các loại tháp :
Tháp chêm
Ưu điểm - Cấu tạo khá đơn giản.
- Trở lực thấp.
- Làm việc được với chất lỏng
6

Tháp mâm xuyên lỗ

Tháp chóp

- Trở lực tương đối - Khá ổn định.
thấp.
- Hiệu suất khá cao.

- Hiệu suất cao.


bẩn nếu dùng đệm cầu có ρ ≈
ρ của chất lỏng.

- Do có hiệu ứng thành → - Không làm việc được - Có trở lực lớn.
hiệu suất truyền khối thấp.

với chất lỏng bẩn.

- Tiêu tốn nhiều

- Độ ổn định không cao, khó - Kết cấu khá phức tạp.

vật tư, kết cấu

vận hành.

phức tạp.

Nhược

- Do có hiệu ứng thành → khi

điểm

tăng năng suất thì hiệu ứng
thành tăng → khó tăng năng
suất.
- Thiết bị khá nặng nề.
_

Vậy :Theo yêu cầu của đồ án, ta sử dụng mâm chóp để chưng cất hỗn hợp
benzen-toluen

b. Giới thiệu về nguyên liệu : Benzen & Toluen :
_ 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(200C): 0,879
o Nhiệt độ sôi: 80oC
o Nhiệt độ nóng chảy: 5,50C
_ 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
7


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 : -95 oC
c. Các phương thức điều chế :
_ 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….
_ Đóng vòng và dehiro hóa ankane
_ 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
3 / Al2 O3
Cr
2O

→

CH3(CH2)4CH3
C6H6

_ 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
Pd
Pt
/
→

C6H12
C6H6
_ Đi từ acetylen
_ Đun acetane trong sự có mặt cảu của xúc tác là than hoạt tính hay phức của
niken như Ni(CO)[(C6H5)P] sẽ thu được benzen
xt
→

3C2H2
C6H6
_ 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
AlCl3

→

C6H6 + CH3- Cl

C6H5-CH3
d. Hỗn hợp benzen – toluen :
8


_

Ta có bảng thành phần lỏng (x) – hơi (y) và nhiệt độ sôi của hỗn hợp
Benzen– Toluen ở 760 mmHg.(Tham khảo ST2)

x (% phân
mol)
y (% phân
mol)
t (oC)

9

0

5

10

20

30

40

50

60

0

11,8

21,4

38

51,1 61,9 71,2 79

70

80

85,4 91

90

100

95,9 100

110,6 108,3 106,1 102,2 98,6 95,2 92,1 89,4 86,8 84,4 82,3 80,2


CHƯƠNG II: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ

VÀ THUYẾT MINH CHI TIẾT SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ

_

Hỗn hợp đầu từ thùng chứa nguyên liệu được bơm (1) bơm liên tục lên bồn cao vị
(2). Mức chất lỏng cao nhất ở thùng cao vị được khống chế nhờ ống chảy tràn. Từ
bồn cao vị, hỗn hợp đầu qua thiết bị đun sôi dòng nhập liệu (3). Tại đây, dung dịch
được gia nhiệt bằng hơi nước bão hòa đến nhiệt độ sôi. Sau đó,dung dịch được

đưa vào tháp chưng luyện (5) qua đĩa tiếp liệu.
_ Tháp chưng luyện gồm 2 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 của 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 nên 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 tỉ lệ lớn. Để duy trì pha lỏng trong các đĩa trong đoạn
luyện, ta bổ sung 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 tới 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 bồn chứa sản phẩm đỉnh (8). Chất lỏng ở đáy tháp được tháo ra ở đáy
tháp,sau đó một phần được đun sôi bằng nồi đun đáy tháp (10) và hồi lưu và đáy

10


tháp, phần chất lỏng còn lại được đưa vào thiết bị làm nguội sản phẩm đáy (16),rồi
đưa vào bồn chứa sản phẩm đáy (15). Nước ngưng của các thiết bị gia nhiệt đước
_

tháo qua thiết bị tháo nước ngưng-bẫy hơi (12).
Như vậy, thiết bị làm việc liên tục (hỗn hợp đầu đưa vào liên tục và sản phẩm
cũng được lấy ra liên tục).

CHƯƠNG III:
CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG
11


∗

Giả thiết:
_

Số mol pha hơi đi từ dưới lên là bằng nhau trong tất cả mọi tiết diện
của tháp.

_

Số mol chất lỏng không thay đổi theo chiều cao đoạn chưng và đoạn
luyện.

_

Hỗn hợp đầu đi vào tháp ở nhiệt độ sôi.

_

Chất lỏng ngưng tụ trong thiết bị ngưng tụ có thành phần bằng thành
phần của hơi đi ra ở đỉnh tháp.

_

∗

∗

Cấp nhiệt ở đáy tháp băng hơi đốt gián tiếp.

Yêu cầu thiết bị:
_

Thiết bị làm việc ở áp suất thường P = 1 atm

_

Loại tháp: Đĩa chóp tròn

Các thông số ban đầu
_ Hỗn hợp ban đầu:
o Benzen: C6H6, ts = 81,1oC
o Toluen: C6H5CH3, ts = 110oC
_ Suất lượng nhập liệu:

_ Nồng độ hỗn hợp đầu:
_ Nồng độ sản phẩm đỉnh:
_ Nồng độ hỗn hợp đáy:

1. Cân bằng vật chất :
_ Chuyển đổi nồng độ phần mol về nồng độ phần khối lượng :

(pkl)

12


_

Ta có hệ phương trình cân bằng vật chất tính toán theo suất lượng khối lượng
và nồng độ phần khối lượng : (ST2: IX.16, IX.16/144)

_

∗

Chuyển đổi suất lượng khối lượng thành suất lượng mol :

Chỉ số hoàn lưu :
_ Dựa vào bảng thành phần lỏng (x) – hơi (y) và nhiệt độ sôi của hỗn hợp
Benzen – Toluen ở 760 mmHg.(ST2: bảng ΙX.2a/146), ta nội suy, ta có

x (% phân
mol)
13

0

5

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100


y (% phân
mol)
t (oC)

0

11,8

21,4

38

51,1 61,9 71,2 79

85,4 91

95,9 100

110,6 108,3 106,1 102,2 98,6 95,2 92,1 89,4 86,8 84,4 82,3 80,2

_

Chỉ số hoàn lưu tối thiểu :

_

Chỉ số hoàn lưu làm việc :
(ST2: IX.25b/159)

Ngoài ta còn có :
(kmol/h)
(kg/h)
_ Từ đây ta có được phương trình làm việc của phần cất :

∗
_

Số mâm lý thuyết :
Để xác định số mâm lý thuyết ta phải xác định ba đường gồm :
o Vẽ đường làm việc phần cất theo phương trình:
o Vẽ đường nhập liệu
o Vẽ đường làm việc phần chưng qua điểm W (x=y==0.04)

14


Hình: Đồ thị mâm lý thuyết
 Vậy số mâm lý thuyết của ta là: 12
 Vị trí mâm nhập liệu : 7

( 6 mâm phần luyện: từ mâm 1 đến mâm 6 ,
6 mâm phần chưng: từ mâm 7 đến mâm 12 )
∗ Số mâm thực tế :
_ Ta xác định số đĩa thực tế theo hiệu suất trung bình :
(ST2: IX.59/170)
Ta có ,

15


Hình ΙX.11: xác định hiệu suất trung bình của thiết bị

_
_

Trong đó :
Tra các nồng độ phần mol của cấu tử dễ bay hơi trong pha hơi và pha lỏng

ứng với mỗi số mâm lý thuyết dựa vào “Hình Đồ thị mâm lý thuyết” trên.
_ Nội suy độ nhớt của benzene và toluene từ( ST1-bảng Ι.101/91), ứng với
từng nhiệt dộ nội suy được từ (ST2: bảng ΙX.2a/146) , rồi tính độ nhớt của
hỗn hợp theo công thức :
(
_ Dựa vào tích số ( tra đồ thị để tìm hiệu suất trung bình (ST2:Hình
ΙX.1/171).Ta được bảng số liệu sau :
x

y

ST

( pmol

( pmol

T

)

)

t (°C)
110.4

12

0.075

0.1

7

0.23994

0.25063

110.4
11

0.11

0.165

6

0.2498119

1.3703

9

7

0.342

0.65

1

1.5988

0.399

0.616

0.2610302

1.7834

0.2494523
0.23997

0.25065

105.1
10

0.14

0.225

3

0.25289

0.26238

6

1

0.466

0.6

9

0.17

0.289

103.9

0.25583

0.26504

0.2634512

1.9845

0.523

0.575

16


2

8

0.191

0.325

102.9

0.2583

0.26729

101.4
7

0.23

0.37

8

0.26174

0.27041

101.2
6

5

4

3

2

1

0.3

0.48

0.555

0.71

0.84

0.93

0.43

0.51

0.63

0.759

0.86

0.935

7

98.63

94.57

90.09

96.8

83.35

0.26225

0.26866

0.2785

0.28937

0.27309

0.30571

=0.617

 Vậy số mâm thực tế của ta là :19
_ Số mâm phần luyện:

17

0.27087

0.27668

0.28561

0.29547

0.28071

0.3103

3

3

0.2655490

2.0393

6

6

0.2683908

1.9661

1

8

0.2682546

1.7602

7

3

0.2728009

1.1275

5

5

0.2816418

1.3652

3

3

0.2911259

1.2863

2

7

0.2742951

1.1700

5

7

0.3060290

1.0827

8

1

0.542

0.558

0.528

0.567

0.472

0.6

0.308

0.677

0.385

0.623

0.374

0.63

0.321

0.658

0.331

0.654

 Vậy số mâm thực tế phần luyện của ta là : 9
 Vậy số mâm thực tế phần chưng của ta là : 10
 Mâm nhập liệu là mâm số 10
2. Cân bằng năng lượng :
a. Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị đun nóng dòng nhập liệu:
_ Phương trình cân bằng nhiệt lượng :

QD1 : Nhiệt lượng hơi đốt mang vào (J/h)
Qf : Nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang vào (J/h)
QF :Nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang ra (J/h)
Qng1 : Nhiệt lượng do nước ngưng mang ra (J/h)
Qxq1 : Nhiệt lượng mất mát (J/h)

_

Nhiệt lượng do hỗn hợp nhập liệu mang vào:
o Chọn nhiệt độ ban dầu của hỗn hợp :

o
o Nội suy từ ( ST2: bảng: I.153/171), với , ta có :

_

18

Nhiệt lượng do hỗn hợp nhập liệu mang ra:

o Nhiệt độ của hỗn hợp ra khỏi thiết bị: nội suy từ (ST2: bảng IX.2a),

ta có :
o
o Nội suy từ (ST2: bảng: I.153/171), với , ta có :

_

Nhiệt lượng do hơi đốt mang vào :

(J/kg)
D1 : Lượng hơi đốt (Kg/h)
_

Nhiệt lượng do nước ngưng mang ra:

_

Nhiệt lượng tổn thất ra môi trường xung quanh lấy bằng 5% nhiệt do
hơi đốt mang vào :

_

Lượng hơi đốt ( lượng hơi nước) cần thiết để đun nóng hỗn hợp nhập liệu đến
độ sôi là :
o Chọn hơi đốt là hơi nước bão hòa: p=2at,

(ST2:bảng I.148/166)
o Nội suy từ (ST2: bảng I.212/254),ta được :
(kcal/kg)

(J/kg)

19


o Nội suy từ (ST2:bảng I.148/166) ở ta có:

(kcal/kg°C)
(J/kg°C)

b. Cân bằng nhiệt lượng của tháp chưng cất :
_ Tổng lượng nhiệt mang vào tháp bằng tổng lượng nhiệt mang ra:

QD2 : Nhiệt lượng hơi đốt mang vào (J/h)
QL : Nhiệt lượng do lỏng hồi lưu mang vào tháp (J/h)
QF :Nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang vào tháp (J/h)
Qy :Nhiệt lượng do hơi mang ra ở đỉnh tháp (J/h)
Qw :Nhiệt lượng do sản phẩm đáy mang ra (J/h)
Qng2 : Nhiệt lượng do nước ngưng mang ra (J/h)
Qxq2 : Nhiệt lượng mất mát (J/h)
_

Nhiệt lượng do dòng nhập liệu mang vào tháp: là Nhiệt lượng do hỗn hợp
nhập liệu mang ra khỏi thiết bị đun nóng dòng nhập liệu:

_

Nhiệt lượng do hơi đốt mang vào tháp :

(J/kg)

D2 : Lượng hơi đốt (Kg/h)

20


Nhiệt lượng do lỏng hồi lưu mang vào:

_

o Để thuận tiện cho quá trình tính toán, ta chọn bằng với nhiệt độ hơi ra

ngoài đỉnh tháp: Nhiệt độ của hỗn hợp khí ra khỏi thiết bị: nội suy từ (ST2:
bảng IX.2a/146),
ta có:
o
o Nội suy từ (ST2: bảng: I.153/171), với ta có :

_

Nhiệt lượng do hơi mang ra ở đỉnh tháp:

o
o
o Nội suy từ (ST2: bảng I.212/254) ở ,ta được :

o Nội suy từ (ST2: bảng: I.153/171), ở ta có :

21

_

Nhiệt lượng do sản phẩm đáy mang ra:

o Nội suy từ (ST2: bảng IX.2a/146), ta có:

o
o Nội suy từ (ST2: bảng: I.153/171), với ta có :

_

Nhiệt lượng do nước ngưng mang ra:

_

Nhiệt lượng tổn thất ra môi trường xung quanh lấy bằng 5% nhiệt do hơi đốt
mang vào :

_

22

Lượng hơi đốt ( lượng hơi nước) cần thiết để đun sôi hỗn hợp ở đáy tháp là :


o Chọn hơi đốt là hơi nước bão hòa: p=2at,

(ST1:bảng I.148/166)
o Nội suy từ (ST2: bảng I.212/254),ta được :
(kcal/kg)

(J/kg)

o Nội suy từ (ST2:bảng I.148/166) ở ta có:

(J/kg)

c. Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị ngưng tụ:
_ Ta chọn trường hợp nhưng tụ hoàn toàn thì:

Rút ra lượng nước lạnh tiêu tốn:
o Nội suy từ (ST2: bảng I.212/234) ở ,ta được :

o Chọn nhiệt độ vào của nước lạnh là: 30
o Chọn nhiệt độ ra của nước lạnh là: 40
o Nhiệt dung riêng của nước làm lạnh ở nhiệt độ trung bình:
o Nội suy (ST2:bảngI.149/168) ở 35 , ta được:

23


d. Cân bằng nhiệt cho thiết bị làm nguội :
_ Vì dòng sản phẩm đỉnh đã ngưng tụ hoàn toàn trong thiết bị ngưng tụ nên ta có

công thức:

o Nhiệt độ sản phẩm đỉnh vào thiết bị làm lạnh bằng nhiệt độ sản phẩm đỉnh

ra khỏi thiết bị ngưng tụ, mà như ta đã chọn như ở trên là:
o Chọn nhiệt độ ra của sản phẩm đỉnh ra khỏi thiết bị làm lạnh là: 40
o Nhiệt dung riêng của dòng nóng ở nhiệt độ trung bình:

o
o Nội suy từ (ST2: bảng: I.153/171), ở ta có :

o Chọn nhiệt độ vào của nước lạnh là: 30
o Chọn nhiệt độ ra của nước lạnh là: 40
o Nhiệt dung riêng của ước làm lạnh ở nhiệt độ trung bình:
o Nội suy (ST2:bảngI.149/168) ở 35 , ta được:

24


CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH
1. Tính đường kính tháp:

Đường kính được xác định theo công thức:

Tính lưu lượng trung bình các dòng pha đi trong tháp.
Tính khối lượng riêng trung bình của các dòng pha đi trong tháp.
Tính tốc độ hơi đi trong tháp.
a. Đường kính đoạn luyện:
∗ Lượng hơi trung bình đi trong đoạn luyện:
25