chưng luyện liên tục loại tháp đĩa lỗ không có ống chảy chuyền

Khoa Công nghệ Hoá

Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
học
BỘ CÔNG THƯƠNG

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
Họ và tên HS-SV

: Nguyễn huỳnh Dũng

Mã sinh viên

:

Lớ p

: ĐH Hoá 1

Khoá

:6

Khoa

: Công nghệ Hoá

Giáo viên hướng dẫn : Vũ Minh Khôi

NỘI DUNG
Thiết kế tháp chưng luyện liên tục loại tháp đĩa lỗ không có ống ch ảy chuy ền
để phân tách hỗn hợp CS2- CCl4.
Các số liệu ban đầu:
−
−
+
+
+
−
−

TT

Năng suất tính theo hỗn hợp đầu F = 18,2 tấn/giờ.
Nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong:
Hỗn hợp đầu: aF = 0,278 phần khối lượng.
Sản phẩm đỉnh:
aP = 0,954 phần khối lượng.
Sản phẩm đáy: aW = 0,045 phần khối lượng.
Tháp làm việc ở áp suất thường
Hỗn hợp đầu được gia nhiệt đến nhiệt độ sôi.
Tên bản vẽ

Khổ giấy

Số lượng

1

Vẽ dây chuyền sản xuất

A4

01

2

Vẽ tháp chưng luyện

A0

01

Nhận Xét Của Giáo Viên Hướng Dẫn
∗∗∗∗∗
SV: Nguyễn huỳnh Dũng

GVHD: Vũ Minh Khôi
1


Khoa Công nghệ Hoá

Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
học

..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................................
Hà Nội, ngày … tháng …năm 2016
Người nhân xet

MỤC LỤC

SV: Nguyễn huỳnh Dũng

GVHD: Vũ Minh Khôi
2

Khoa Công nghệ Hoá

Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
học

LỜI MỞ ĐẦU
Trong thời kỳ đất nước đang trong quá trình phát triển theo hướng
công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước thì nền công nghiệp của nước ta cũng phát
triển mạnh keo theo sự phát triển của ngành sản xuất các hợp ch ất hóa h ọc,b ởi các
hợp chất hóa học có ứng dụng vô cùng quan trọng để các ngành khác phát tri ển.
Khi kinh tế phát triển, nhu cầu của con người ngày càng tăng. Do v ây
các sản phẩm cũng đòi hỏi cao hơn, đa dạng hơn, phong phú h ơn, theo đó công
nghệ sản xuất cũng phải nâng cao. Trong công nghệ hóa học, việc sử dụng hóa chất
có độ tinh khiết cao là yếu tố căn bản tạo ra sản phẩm có ch ất lượng cao. Có nhi ều
phương pháp khác nhau để làm tăng nồng độ, độ tinh khiết của s ản ph ẩm t ạo
thành như: chưng cất, cô đặc, trích ly… Tùy vào tính ch ất của h ệ mà ta l ựa ch ọn
phương pháp thích hợp. Đối với hệ Cacbondisunfua CS2 và Cacbontetraclorua CCl4 là
một trong những sản phẩm của ngành công nghiệp tổng hợp hữu c ơ. Chúng đ ược
sử dụng rộng rãi trong công nghiệp hoá học nói chung cũng nh ư công nghi ệp hữu
SV: Nguyễn huỳnh Dũng
GVHD: Vũ Minh Khôi
3


Khoa Công nghệ Hoá

Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
học

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 bi ệt chúng. Đ ể th ực hi ện đi ều này, ng ười
ta có thể tiến hành chưng luyện hỗn hợp trong các tháp ch ưng luy ện liên t ục ho ặc
gián đoạn.
Để bước đầu làm quen với công việc của một kỹ sư hóa chất là thi ết
kế một thiết bị hay hệ thống thực hiện một nhiệm vụ trong sản xuất, em được
nhân đồ án môn học: “Quá trình và thiết bị Công nghệ Hóa học” . Việc thực hiện
đồ án này là điều rất có ích cho mỗi sinh viên trong vi ệc t ừng b ước ti ếp c ân v ới
thực tiễn sau khi đã hoàn thành khối lượng kiến thức của giáo trình “Cơ sở các quá
trình và thiết bị Công nghệ Hóa học”. Trên cơ sở lượng kiến thức đó kết hợp với
kiến thức của một số môn khoa học khác có liên quan,m ỗi sinh viên sẽ t ự thi ết k ế
một thiết bị, hệ thống thiết bị thực hiện một nhiệm vụ kĩ thuât có gi ới h ạn trong
quá trình công nghệ. Qua việc làm đồ án môn học này, m ỗi sinh viên ph ải bi ết cách
sử dụng tài liệu trong việc tra cứu, vân dụng đúng những kiến thức,quy đ ịnh trong
tính toán và thiết kế, tự nâng cao kĩ năng trình bày b ản thi ết k ế theo văn b ản khoa
học và nhìn nhân vấn đề một cách có hệ thống.

PHẦN I: GIỚI THIỆU CHUNG
I.

LÝ THUYẾT VỀ CHƯNG LUYỆN
1.

Phương pháp chưng luyện
Chưng luyện là một phương pháp chưng cất nhằm để phân tách m ột hỗn

hợp lỏng hay hỗn hợp khí đã hóa lỏng dựa trên độ bay hơi tương đối khác nhau
giữa các cấu tử thành phần ở cùng một áp suất.

Phương pháp chưng luyện này là một quá trình chưng luyện trong đó h ỗn
hợp được bốc hơi và ngưng tụ nhiều lần, kết quả cuối cùng ở đỉnh tháp thu được
một hỗn hợp gồm hầu hết các cấu tử dễ bay hơi và nồng độ đạt yêu cầu, ph ương
pháp chưng luyện cho hiệu suất phân tách cao, vì v ây nó được s ử dụng nhi ều trong

SV: Nguyễn huỳnh Dũng

GVHD: Vũ Minh Khôi
4


Khoa Công nghệ Hoá

Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
học

thực tế như: sản xuất rượu, tách hỗn hợp dầu mỏ, tài nguyên, sản xuất metanol,
propylen….
Dựa trên các phương pháp chưng luyện liên tục, người ta đ ưa ra nhi ều thi ết
bị phân tách đa dạng như tháp chóp, tháp đĩa l ỗ có ống ch ảy chuy ền, tháp đĩa l ỗ
không có ống chảy chuyền, tháp đệm… Trong đồ án này em được giao thi ết k ế tháp
chưng luyện liên tục tháp đĩa lỗ không có ống chảy chuy ền đ ể phân tách 2 c ấu t ử
CS2 và CCl4, chế độ làm việc ở áp suất thường và hỗn hợp đầu được gia nhi ệt đến
nhiệt độ sôi.
Các phương pháp chưng cất:
a. Áp suất làm việc

Chưng cất áp suất thấp.
Chưng cất áp suất thường.
Chưng cất áp suất cao.

Nguyên tắc của phương pháp này là dựa trên nhiệt độ sôi của các cấu tử.
Nếu nhiệt độ sôi của các cấu tử quá cao thì giảm áp suất làm vi ệc đ ể gi ảm nhi ệt
độ sôi của các cấu tử.
b. Nguyên lý làm việc: có thể làm việc theo nguyên lý liên tục hoặc gián đoạn
 Chưng gián đoạn: phương pháp này sử dụng trong các trường hợp :
Nhiệt độ sôi của các cấu tử khác xa nhau .
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 liên tục: là quá trình được thực hiện liên tục nghịch dòng và nhiều đoạn.
2.

Thiết bị chưng luyện
Trong sản xuất thường sử dụng rất nhiều loại tháp khác nhau nhưng đ ều có

một yêu cầu cơ bản là diện tích tiếp xúc bề mắt pha lớn, đi ều này phụ thu ộc độ
phân tán lưu chất vào
Tháp chưng cất rất phong phú về kích cỡ và ứng dụng các tháp l ớn th ường
được sử dụng trong công nghệ lọc hóa dầu, đường kính tháp phụ thu ộc l ượng pha
SV: Nguyễn huỳnh Dũng

GVHD: Vũ Minh Khôi
5


Khoa Công nghệ Hoá

Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
học

lỏng và luợng pha khí,độ tinh khiết của sản phẩm. Theo khảo sát th ường có 2 lo ại
tháp chưng: tháp đĩa và tháp đệm.
 Tháp đĩa: thân tháp hình trụ thẳng đứng bên trong có gắn các đĩa, phân chia thân
tháp thành những đoạn bằng nhau. Trên đĩa, pha l ỏng và pha khí ti ếp xúc v ới nhau.
Tùy thuộc vào cấu tạo ta có các loại tháp đĩa:
Tháp đĩa chóp
Tháp đĩa lỗ: trên đĩa có các lỗ có đường kính (2÷12 mm) có 2 loại tháp đĩa l ỗ:
+ Tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền
+ Tháp đĩa lỗ không có ống chảy chuyền
 Tháp đệm: tháp hình trụ gồm nhiều đoạn nối với nhau bằng mặt bích hay hàn
Tháp đĩa lỗ có ống chảy truyền có những ưu điểm khắc phục được nhiều
nhược điểm của các loại tháp khác như:
Với cùng một chức năng, tổng khối lượng tháp đĩa thường nhỏ hơn tháp đ ệm do
tháp đĩa có bề mặt tiếp xúc pha lớn và hiệu xuất làm việc cao.
Tháp đĩa thích hợp trong trường hợp có số đĩa lý thuyết hoặc số đ ơn vị truy ền
khối lớn.
Cấu tạo đơn giản, dễ vệ sinh, sửa chữa, làm sạch.
Trở lực thiết bị không lớn
Làm việc được với chất lỏng bẩn, khí bẩn, vân tốc khí lớn
Trong đồ án này em được giao thiết kế hệ thống tháp chưng luyện liên tục
loại tháp đĩa lỗ không có ống chảy truyền để phân tách hổn h ợp hai c ấu tử là CS 2 –
CCl4, chế độ làm việc ở áp suất thường với hỗn hợp đầu được gia nhiệt đến nhiết
độ sôi.
II.

GIỚI THIỆU VỀ HỖN HỢP ĐƯỢC CHƯNG LUYỆN
1. Cacbon disulfua CS2
Tên gọi khác: Cacbon đisulfua, Dithiocacbonic anhydrit, Cacbon bisulfua, Bisulfua
cacbon
a. Tính chất vật lý

CTPT: CS2
CTCT:

S=C=S

SV: Nguyễn huỳnh Dũng

GVHD: Vũ Minh Khôi
6


Khoa Công nghệ Hoá

Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
học
Phân tử khối: 76,139 g/mol
Tỷ trọng: 1,261 g/cm3
Nhiệt độ nóng chảy: -110,8 °C
Nhiệt độ sôi: 46,3 °C
Độ hòa tan trong nước: 0,29 g/100 ml (20 °C)
Là một chất lỏng không màu, dễ bay hơi.

Ở dạng tinh khiết có mùi thơm nhưng ở dạng chưa tinh chế có mùi khó chịu do lẫn tạp
chất.
Bị vàng dần dưới tác dụng của ánh sáng do sự phân hủy châm.
Hợp chất này là một dung môi không phân cực
Có mùi giống ete
b. Tính chất hóa học
Phản ứng với amin tạo ra các dithiocacbamat
2R2NH + CS2 → [R2NH2+][R2NCS2−]

Phản ứng với oxi:

CS2 + 3O2 → CO2 + 2SO2

Phản ứng với các xanthat:
RONa + CS2 → [Na+][ROCS2−]
Phản ứng này là nền tảng của sản xuất xenluloza tái sinh, thành phần chính của
viscoza, rayon và xenlophan. Cả xanthat và thioxanthat tương ứng (sinh ra từ xử lý
CS2 với các thiolat natri) đều được sử dụng như là tác nhân tách đãi trong chế bi ến,
xử lý khoáng vât.
Phản ứng với natri sunfua tạo ra trithiocacbonat:
Na2S + CS2 → [Na+]2[CS32−]
Clo hóa CS2 tạo cacbontetraclorua
CS2 + Cl2 → CCl4 + S2Cl2
Phản ứng này thông qua hợp chất trung gian là thiophotgen, CSCl2
SV: Nguyễn huỳnh Dũng
GVHD: Vũ Minh Khôi
7


Khoa Công nghệ Hoá

Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
học
c. Điều chế:

Một lượng nhỏ cacbon disunfua được giải phóng từ các vụ phun trào núi lửa và các
đầm lầy.
CS2 từng được sản xuất bằng cách kết hợp cacbon và lưu huỳnh ở nhiệt độ cao.
Ngày nay, người ta sử dụng khí thiên nhiên thay cho cacbon ở 600 oC xúc tác silicagel

hay alumina:
CH4 + 4S → CS2 + 2H2S.
d. Ứng dụng: CS2 thường được sử dụng làm nguyên liệu trong tổng hợp hóa hữu

cơ ở cả cấp công nghiệp, làm dung môi cho các chất không phân cực như brom,
iot, cao su, nhựa…

2. Cacbon tetraclorua CCl4
Tên gọi khác: Tetra clomethane, Benzifom, Cácbon clorua, Mêtan tetraclorua,
Peclomêtan, Cácbon tet, Benzinofom, Tetrafom, Tetrasol, Freon 10, Halon 104, UN
1846
a. Tính chất vật lý
CTPT : CCl4
CTCT:

Tỷ trọng: 1,5842 g/cm3, chất lỏng
1.831 g.cm-3 ở -186 °C (rắn)
1.809 g.cm-3 ở -80 °C (rắn)
Nhiệt độ nóng chảy: -22,92 °C (250 K)
Nhiệt độ sôi: 76,720C (350 K)
Độ hòa tan trong nước: 785 - 800 mg/l ở 25 °C
CCl4 là chất lỏng, không màu, dễ bay hơi, tạo ra hơi có mùi đ ặc tr ưng nh ư dung môi
clo hóa khác.
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 bó đối xứng trong không gian như vây nên phân tử
SV: Nguyễn huỳnh Dũng
GVHD: Vũ Minh Khôi
8

Khoa Công nghệ Hoá

Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
học

cacbon tetraclorua không có mômen lưỡng cực ròng; nghĩa là CCl4 không phân cực.
Trong vai trò của một dung môi, nó hòa tan khá tốt các hợp chất không phân cực
khác như chất beo và dầu mỡ.
Tetraclorometan rắn có 2 dạng thù hình: dạng kết tinh II dưới -47,50C (225,6 K) và
dạng kết tinh I trên -47,50C
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°.[4]
CCl4 trên thực tế không cháy ở nhiệt độ thấp. Ở nhiệt độ cao trong không khí, nó
tạo photgen CCl2O độc hại.
b. Tính chất hóa học

CCl4 không tham gia trực tiếp các phản ứng hóa học mà ch ỉ là dung môi cho các
chất không phân cực trong các phản ứng hóa học.
Phản ứng quan trọng nhất là:
Khi cho toluen vào trong Br 2/CCl4 thì brom sẽ thế vào vị trí o-, p- của vòng, và chỉ
thế 1 nguyên tử H, khác với dungdịch Br 2 trong H2O là dung môi phân cực nên khi
phản ứng với toluen sẽ thế 1 lần vào 3 vị trí o- và p- tạo thành dẫn xuất tribrom.
Đó chính là điểm khác biệt cơ bản giữa Br 2/H2O và Br2/CCl4 khi phản ứng với
toluen hay phenol
C6H5CH3 + Br2(CCl4) → Br – C6H4 – CH3 + HCl
C6H5CH3 + Br2(H2O) → Br3 – C6H2 – CH3 + HCl
Với phenol (không có mạch nhánh, chỉ giống toluen ở OH là nhóm đẩy e, làm
vòng dễ thế hơn):
C6H5OH + Br2(CCl4) → Br – C6H4 – OH + HCl

C6H5OH + Br2(H2O) → Br3 – C6H2 – OH + HCl
(nếu Br2 dư còn pư tiếp theo pư cộng nữa nhưng thường chỉ xet pư này)
SV: Nguyễn huỳnh Dũng

GVHD: Vũ Minh Khôi
9


Khoa Công nghệ Hoá

Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
học
c. Điều chế
Tổng hợp từ metan:
CH4 + 4Cl2 → CCl4 + 4HCl
Phân hủy từ các clorocacbon cao hơn
C2Cl6 + Cl2 → 2 CCl4

Trước những năm 1950, CCl4 được sản xuất bằng clo hóa cacbon disunfua ở 1050C –
1300C
CS2 + 3Cl2 → CCl4 + S2Cl2
d. Ứng dụng
Là chất không bắt cháy, dùng làm chất dâp lửa, làm lạnh
Là 1 trong những chất độc mạnh nhất đối với gan và sử dụng trong nghiên cứu
khoa học để đánh giá chất bảo vệ gan

III.

VẼ VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT
1.

Dây chuyền sản xuất

SV: Nguyễn huỳnh Dũng

GVHD: Vũ Minh Khôi
10


Khoa Công nghệ Hoá

Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
học
N íc

6
3
N íc l¹nh

5

7

H¬i ®èt

N íc
N íc l¹nh

4
9

N íc ng ng

H¬i ®èt

11

2

1

đầu

2.

N íc ng ng

10

1. Thùng chứa hỗn hợp đầu
2. Bơm
3. Thùng cao vị
4. Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp
5. Tháp chưng luyện
6. Thiết bị ngưng tụ hoàn toàn

11

đỉnh

8

7. Thiết bị làm lạnh sản phẩm
8. Thùng chứa sản phẩm đỉnh
9. Thiết bị gia nhiệt đáy tháp
10. Thùng chứa sản phẩm đáy
11. Thiết bị tháo nước ngưng

Nguyên lí hoạt động

Hỗn hợp CS2 và CCl4 từ thùng chứa ban đầu (1) được bơm lên thùng cao v ị

bằng bơm (2). Chất lỏng trên thùng cao vị nếu vượt quá mức quy đ ịnh thì sẽ đ ược
cho chảy trở lại thùng chứa (1) đầy thùng chứa. Hỗn h ợp CS 2 – CCl4 từ thùng cao vị
sẽ đi qua thiết gia nhiệt hỗn hợp đầu. Lưu lượng được khống chế bằng cách điều
SV: Nguyễn huỳnh Dũng

GVHD: Vũ Minh Khôi
11


Khoa Công nghệ Hoá

Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
học

chỉnh hệ thống van và lưu lượng kế .Ở đây hỗn hợp đầu được đun nóng đến nhiệt
độ sôi bằng hơi nước bão hòa sau đó đi vào tháp chưng luyện (5) tại đĩa ti ếp liệu.
Trong tháp chưng luyện hơi đi từ dưới lên và lỏng đi từ trên xu ống, khi l ỏng
và hơi tiếp xúc với nhau thì quá trình chuy ển khối xảy ra trong thi ết b ị. Theo chi ều

cao tháp thì càng lên cao nhiệt độ càng gi ảm nên khi h ơi đi t ừ d ưới lên c ấu t ử CCl 4
có nhiệt độ sôi cao hơn sẽ ngưng tụ lại thành lỏng đi xuống phía đáy tháp đ ồng th ời
nhiệt tỏa ra khi ngưng tụ sẽ giúp làm bay hơi CS 2. Quá trình tiếp xúc lỏng hơi trong
tháp diễn ra liên tục làm cho trong pha hơi càng gi ầu c ấu tử d ễ bay h ơi. Cu ối cùng
trên đỉnh tháp ta sẽ thu được hầu hết là cấu tử dễ bay h ơi CS 2 và một phần cấu tử
khó bay hơi CCl4. Hỗn hợp hơi này đi qua thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh (6)
ngưng tụ thành lỏng và nhờ thiết bị phân chia dòng thì m ột ph ần s ản đ ỉnh đ ược
hồi lưu trở lại tháp để tăng độ tinh khiết của sản phẩm đỉnh. Phần còn lại n ồng đ ộ
đạt yêu cầu được đưa qua thiết bị làm lạnh (7) để làm lạnh đến nhiệt độ cần thi ết
trước khi đi vào thiết bị chứa sản phẩm đỉnh (8). Hỗn hợp sản phẩm l ỏng ở đáy
tháp một phần được đưa vào thiết bị gia nhiệt đáy tháp (9) và quay trở lại đáy thi ết
bị chưng luyện. Phần còn lại được đưa vào thiết bị chứa sản phẩm đáy (10). Do đó
hơi đi lên từ đáy tháp chứa chủ yếu là CS 2 và ở đáy tháp là hỗn hợp giàu CCl 4. 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 cung
cấp và lấy ra liên tục.

PHẦN II: TÍNH TOÁN KỸ THUẬT THÁP CHƯNG
I.

TÍNH CÂN BẰNG VẬT LIỆU
1.

Hệ cân bằng phương trình vật liệu

SV: Nguyễn huỳnh Dũng

GVHD: Vũ Minh Khôi
12

Khoa Công nghệ Hoá

Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
học

D, yD

F, xF

D0

L0

Du

Lu

P, xp

W, xw

Sơ đồ hệ thống tháp chưng luyện
Phương trình cân bằng vât liệu chung cho toàn tháp
GF = GP + GW (IX.16 – 2. trang 144)
Đối với cấu tử dễ bay hơi:
GF .aF = GP.aP + GW.aW (IX.17– 2. trang 144)
Lượng sản phẩm đỉnh là:

GP = GF

a F − aW
aP − aW

(IX.18– 2. trang 144)

Theo đề bài thì : GF = 18,2 tấn/h = 18200 kg/h
SV: Nguyễn huỳnh Dũng
13

GVHD: Vũ Minh Khôi


Khoa Công nghệ Hoá

Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
học
aF = 0,278 (phần khối lượng)
aP = 0,954 (phần khối lượng)
aW = 0,045 (phần khối lượng)

Vây ta có GP = 18200.

0, 278 − 0, 045
0,954 − 0, 045

= 4665,126 ( kg/h)

Lượng sản phẩm đáy: GW= GF – GP = 18200 – 4665,126 = 13534,874 ( kg/h)
2.

Chuyển đổi nồng độ

Chuyển đổi nồng độ phần khối lượng sang nồng độ phần mol
aA
MA
x=
aA
a
+ B
MA MB
Áp dụng công thức:
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=MCS2 = 76 (kg/kmol )

MB = MCCl4 = 154 (kg/kmol )
Thay số liệu vào ta có:
aF = 0,278 (phần khối lượng)
0, 278
76
0, 278 1 − 0, 278
+
⇒
76
154
xF =
= 0,438 (phần mol)

aP = 0,954 (phần khối lượng)
0,954
76
0,954 1 − 0,954
+
⇒
76
154
xP =
= 0,976 (kmol/kmol sản phẩm đỉnh)
aW = 0,045 (phần khối lượng)

SV: Nguyễn huỳnh Dũng

GVHD: Vũ Minh Khôi
14


Khoa Công nghệ Hoá

Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
học

⇒

xW =

0, 045
76
0,045 1 − 0,045

+
76
154

= 0,087 (kmol/kmol sản phẩm đáy)

Ta có khối lượng mol trung bình trong pha lỏng theo công thức sau :
M = x. MA + ( 1 – x) .MB
⇒ MF = xF .MA+( 1 – xF).MB = 0,438 . 76 + (1 – 0,438).154 = 119,836 ( kg/kmol)

MP = xP .MA + ( 1 – xP).MB = 0,976 . 76 + (1 – 0,976). 154 = 77,872 ( kg/kmol)
Mw = xw .MA+ ( 1 – xw).MB = 0,087. 76 +(1 – 0,087). 154 = 147,214 ( kg/kmol)
18200
119,836
Vây
F = 18200 kg/h =
= 151,874 ( kmol/h)

P = 4665,126 kg/h =

4665,126
77,872

= 59,907 ( kmol/h)
13534,874
147, 214
W = 13534,874 kg/h =
= 91,94 ( kmol/h)

II.

TÍNH CHỈ SỐ HỒI LƯU THÍCH HỢP
Tính chỉ số hồi lưu tối thiểu Rmin

1.

BẢNG 1: Bảng thành phần cân bằng lỏng hơi của 2 cấu tử CS 2 - CCl4 (IX.2a –
2.trang 149)
x
y
t

0
5
0
13,2
76,7 73,8

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

SV: Nguyễn huỳnh Dũng

GVHD: Vũ Minh Khôi
15


Khoa Công nghệ Hoá

Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
học

Từ bảng số liệu ta tiến hành vẽ đồ thị cân bằng lỏng hơi của 2 cấu tử CS 2 - CCl4

0,677

0,438

Đồ thị cân bằng lỏng hơi của 2 cấu tử CS 2 - CCl4

SV: Nguyễn huỳnh Dũng

GVHD: Vũ Minh Khôi
16


Khoa Công nghệ Hoá

Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
học
t

100

80

60

40

20

20

0

40

60

100

80

x, y

Đồ thị t – x – y của 2 cấu tử CS2 - CCl4

Từ đường cân bằng lỏng hơi ta xác định được

x p − yF*
⇒ Rmin =
2.

y − xF
*
F

=

0,976 − 0,677
0,677 − 0, 438

yF* = 0, 677

= 1,251

Tính chỉ số hồi lưu làm việc Rx
Chỉ số hồi lưu thích hợp:
Rx = .Rmin
Trong đó : hệ số dư
= 1,2 ÷ 2,5 (IX.25 – 2. trang 158)

SV: Nguyễn huỳnh Dũng

GVHD: Vũ Minh Khôi
17

Khoa Công nghệ Hoá

Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
học

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

xP
R +1
B=

Vẽ đồ thị xác định số đĩa lý thuyết Nlt

1

β

1

,2
R

x

501
,

B=

xP
Rx + 1

N

9
,3

1

0

51
,7

54
,3

1

lt

1

0

2

25
,3

,2
0
,

51

3

1

2
,

502

0
,2

78

1

3
3

2

,8

,001

4
4

(

1

,6

1

7

lt

N
Rx +1)

,4

1

2
3

2
,2

2
,7

52

0
,2

6

1
1

3

,5

2

3
,002

0
,24

1
3

3

9,01

9,01

8,52

1,27

7

4

3

2

2

2

,

127

0
,2

0

0

0
4

0,02

3

1

4
1,27

GVHD: Vũ Minh Khôi
18

36

1

4

8,51

2

,4

1

2,51

SV: Nguyễn huỳnh Dũng

2


Khoa Công nghệ Hoá

Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
học

Với

β = 1, 2

0,677

0,39

0,087

0,438

SV: Nguyễn huỳnh Dũng

0,976
GVHD: Vũ Minh Khôi

19

Khoa Công nghệ Hoá

Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
học

Từ đồ thị

⇒

SV: Nguyễn huỳnh Dũng

Nlt = 17 đĩa

GVHD: Vũ Minh Khôi
20


Khoa Công nghệ Hoá

Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
học

Với

β = 1, 4

0,677

0,354

0,087

0,438

Từ đồ thị

⇒

SV: Nguyễn huỳnh Dũng

0,976

Nlt = 14 đĩa

GVHD: Vũ Minh Khôi
21


Khoa Công nghệ Hoá

Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
học

Với

β = 1, 6

0,677

0,325

0,087

0,438

Từ đồ thị

⇒

SV: Nguyễn huỳnh Dũng

0,976

Nlt = 13 đĩa

GVHD: Vũ Minh Khôi
22


Khoa Công nghệ Hoá

Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
học

Với

β = 1,8

0,677

0,3

0,087

0,438

Từ đồ thị

⇒

SV: Nguyễn huỳnh Dũng

0,976

Nlt = 12 đĩa

GVHD: Vũ Minh Khôi
23


Khoa Công nghệ Hoá

Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
học

Với

β = 2,0

0,677

0,278

0,087

0,438

Từ đồ thị

⇒

SV: Nguyễn huỳnh Dũng

0,976

Nlt = 11 đĩa

GVHD: Vũ Minh Khôi
24


Khoa Công nghệ Hoá

Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội
học

Với

β = 2, 2

0,677

0,26

0,087

0,438

Từ đồ thị

⇒

SV: Nguyễn huỳnh Dũng

0,976

Nlt = 11 đĩa

GVHD: Vũ Minh Khôi
25