Chưng luyện hỗn hợp rượu CH3OHH2O tháp đĩa lỗ không ống chảy chuyền: năng suất 13 tấnh

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

BỘ CÔNG THƯƠNG
CÔNG HÒA 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
Số:
Họ và tên HS-SV: La Văn Hoàng
Lớp: Đại Học Hóa1
Khóa : 09
Khoa: Công Nghệ Hóa
Giáo viên hướng dẫn: Phạm Thị Thanh Yên
NỘI DUNG
Chưng luyện hỗn hợp rượu CH3OH-H2O tháp đĩa lỗ không ống chảy
chuyền: năng suất 13 tấn/h, nồng độ đầu vào 25% KL CH3OH, sản phẩm
đỉnh 91% KL CH3OH, sản phẩm đáy 1.8 % KL
Vẽ dây truyền sản xuất
stt

Tên bản vẽ

Khổ giấy

Số lượng

1

Vẽ dây chuyền sản xuất

A4

01

2

Vẽ hệ thống tháp chưng luyện

A0

01

1


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

Lời mở đầu
Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học kĩ
thuật,nền công nghiệp đã mang lại cho con người
những lợi ích vô cùng to lớn về cả vật chất lẫn
tinh thần.Để nâng cao đời sống nhân dân,để hòa
nhập chung với sự phát triển chung của các nước
trong khu vực cũng như trên thế giới.Đảng và
nhà nước ta đã đề ra mục tiêu: công nghiệp hóa
và hiện đại hóa đất nước.

Trong tiến trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nuớc những ngành kinh tế mũi
nhọn:công nghệ thông tin ,công nghệ sinh học công nghệ điện tử tự động hóa,công
nghệ vật liệu mới…công nghệ hóa giữ vai trò quan trọng trong việc sản xuất các sản
phẩm phục vụ cho nền kinh tế quốc dân.Tạo tiền đề cho nhiều ngành khác phát triển.
Khi kinh tế phát triển nhu cầu của con người
ngày càng tăng.Do vậy các sản phẩm cũng đòi
hỏi cao hơn,đa dạng hơn,phong phú hơn theo đó
công nghệ sản xuất cũng phải nâng cao.trong
công nghệ hóa học nói chung viêc sử dụng hóa
chất có độ tinh khiết cao là yếu tố căn bản tạo ra
sản phẩm có chất lượng cao.Có nhiều phương
pháp khác nhau để làm tăng nồng độ,độ tinh
khiết:chưng cất,cô đặc.trích li…tùy vào tính chất
của hệ mà ta lựa chọn phương pháp thích hợp.

PHẦN1.

TỔNG QUAN

1.1.

Giới thiệu về chưng luyện
Chưng là phương pháp dùng để tách các hỗn hợp chất lỏng ( cũng như các hỗn
hợp khí đã hóa lỏng) thành những cấu tử riêng biệt , dựa trên đọ bay hơi khác nhau của
các cấu tử trong hỗn hợp. Chúng ta có thể thực hiên nhiều phương pháp chưng khác
nhau như chưng gián đoạn, chưng lien tục,chưng đơn giản và chưng đặc biệt( chưng
luyện hỗn hợp đẳng phí, chưng phân tử,chưng bằng hơi nước trực tiếp,chưng trích ly).
Ngày nay chưng được ứng dụng rộng rãi để tách hỗn hợp:
2

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

 Dầu mỏ,các tài nguyên được khai thác ở dạng lỏng
 Không khí hóa lỏng
 Quá trình tổng hợp hữu cơ thường cho sản phẩm ở dạng hỗn hợp chất lỏng.
 Công nghê sinh học thường cho sản phẩm là hỗn hợp chất lỏng như etylic-nước
từ quá trình lên men.
Khi chưng, hỗn hợp đầu chứa bao nhiêu cấu tử ta thu được bấy nhiêu cấu tử sản
phẩm.Để có thể thu được sản phẩm đỉnh tinh khiết ta tiến hành chưng nhiều lần hay
còn gọi là chưng luyện.
Trong quá trình sản xuất metylic thường kèm theo rất nhiều sản phẩm phụ lá
nước.Vì vậy nồng độ cũng như độ tinh khiết của metylic không được cao.Trong phần
đồ án này sẽ trình bày thiết kế tháp chưng luyện liên tục loại tháp đĩa lỗ để phân tách
hỗn hợp metylic-nước. Hỗn hợp ban đầu gồm hai cấu tử là metylic và nước nên được
gọi là chưng luyện hỗn hợp hai cấu tử.Metylic-Nước được phân tách thành hai cấu tử
riêng biệt nhờ phương pháp chưng luyện liên tục với tháp chưng là loại tháp đĩa lỗ làm
việc ở áp suất thường (1at) với hỗn hợp đầu và gia nhiệt đến nhiệt độ sôi.
Sau quá trình chưng luyện , ta thu được sản phẩm đỉnh là cấu tử có độ bay hơi lớn
hơn(metylic) và một phần rất nhỏ cấu tử khó bay hơi (nước).Sản phẩm đáy chủ yếu là
cấu tử khó bay hơi(nước) và một phần rất ít cấu tử dễ bay hơi (metylic).
Trong suốt quá trình tính toán và thiết kế, được sự hưóng dẫn trực tiếp và sự giúp
đỡ nhiệt tình của ……cũng như với sự nỗ lực và cố gắng của bản thân bản đồ án thiết
kế tháp chưng luyện liên tục loại tháp đĩa lỗ để phân tách Metylic – Nước với các
thông số như nội dung đề tài được giao của em đã được hoàn thành với nội dung sau:
1.2. Giới thiệu về Metylic và Nước
1.2.1. Tính chất lý hóa của rượu Metylic
Tính chất lý học :

Rượu Metylic là chất lỏng không màu tan vô hạn trong nước , có mùi vị
đặc trưng , rất độc , chỉ một lượng nhỏ xâm nhập vào cơ thể cũng có thể gây
mù lòa, lượng lớn gây tử vong
+ Nhiệt độ sôi ở áp suất khí quyển = 64.50C
3


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

+ Khối lượng riêng ở 200C 791.7 Kg/m3
+ Độ nhớt ở 200C µ = 0.6 × 103 N.s/m3 = 0.6cp
+ Hệ số dẫn nhiệt ở 200C λ = 0.179kcal/m.h.độ = 0.2082 W/m.độ
+ Nhiệt dung riêng ở 200C Cp = 2570 J/kg.độ
+ Nhiệt hóa hơi r = 262.79 kcal/kg ở 64.50C
+ Nhiệt độ nóng chảy – 97.80C
Tính chất hóa học:
Rượu Metylic có công thức phân tử : CH3OH
Phân tử lượng :
32 đvC
Trong phân tử rượu metylic có 3 loại liên kết : C – H , C – O , O – H trong đó 2 liên
kết sau là liên kết cộng hóa trị phân cực đó là do độ âm điện của O lớn hơn của C
và H nên trong cả hai liên kết đó cặp electron góp chung đều lệch về phía O làm
cho nguyên tử H trở nên linh hoạt hơn.
Rượu metylic có khả năng tham gia các phản ứng sau :
- Làm phá vỡ C – OH với sự tách đi của nhóm – OH
- Làm phá vỡ liên kết – O – H với sự tách đi của – H
- Bị oxy hóa thành fomanđêhit
CH3OH + CuO HCHO + Cu

Rượu metylic được ứng dụng để sản xuất anđêhitfomic làm nguyên liệu cho công nghệ
chất dẻo
1.2.2. Tính chất lý hóa của nước
+ Nước là chất lỏng không màu, không mùi , không vị
+ Nhiệt độ sôi ở 760mmHg là 1000C
+ Hóa lỏng ở 00C
+ Khối lượng riêng ở 250C 997.08 Kg/m3
+ Độ nhớt ở 250C µ = 0.8937 × 103 N.s/m3 = 893.7cp
+ Nhiệt dung riêng ở 250C Cp = 0.99892 kcal/kg.độ
+Nhiệt hóa hơi ở áp suất khí quyển r = 540 kcal/kg
+ Nước có công thức phân tử H2O ,công thức cấu tạo H – O – H
+ Nước là hợp chất phân cực mạnh có thể hòa tan nhiều chất rắn, lỏng, khí
+ Nước cần thiết cho sinh hoạt hàng ngày , sản xuất công nghiệp, nông nghiệp,
xây dựng , gia thông vận tải.
+ Nước dùng để điều chế oxy

4


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

1.3. SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ
1.3.1. Dây chuyền sản xuất :
Hệ thống thiết bị công nghệ chưng luyện liên tục tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền tổng
quát gồm có :
(1) : Bơm ly tâm.
(2) : Thùng cao vị.
(3) : Thiết bị đun nóng hỗn hợp đầu dùng để đưa hỗn hợp đầu tới nhiệt độ

làm việc. Sử dụng thiết bị loại ống chùm, dùng hơi nước bão hoà để đun
nóng vì nó có hệ số cấp nhiệt lớn, ẩn nhiệt ngưng tụ cao. Hơi nước bão hoà
đi ngoài ống, lỏng đi trong ống.
(4) : Lưu lượng kế.
(5): Tháp chưng luyện: gồm có 2 phần : phần trên gồm từ trên đĩa tiếp liệu
trở lên đỉnh gọi là đoạn luyện, phần dưới gồm từ đĩa tiếp liệu trở xuống gọi
là đoạn chưng.
(6): Thiết bị ngưng tụ hoàn toàn sản phẩm đỉnh, nước lạnh đi trong ống.
(7) : Thiết bị làm lạnh sản phẩm đỉnh.
(8) : Thùng chứa sản phẩm đỉnh.
(9) : Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đáy. Bộ phận đun bốc hơi đáy tháp, có thể
đặt trong hay ngoài tháp.
(10) : Thiết bị tách nước ngưng.
(11) : Thùng chứa hỗn hợp đầu.
(12) : Bộ phận phân phối lỏng.
(13) : Van xả khí không ngưng.
(14) : Thùng chứa sản phẩm đáy.

5


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

THUYẾT MINH SƠ ĐỒ

6 13

P T

2

NÖÔÙ
C NOÙ
NG

NÖÔÙ
C NOÙ
NG

12

5

7

NÖÔÙ
C

HO I NU ? C
HÔI NÖÔÙ
C

4

NÖÔÙ
C

8

9
T

3
1

10 NÖÔÙC NGÖNG
14

11

Sơ đồ dây chuyền công nghệ tháp đĩa lỗ không có ống chảy truyền.
Hỗn hợp được chứa trong thùng chứa(11),được bơm ly tâm (1)bơm lên thùng cao vị có
cửa chảy tràn dùng để khống chế mức chất lỏng thùng, hỗn hợp đầu từ thùng cao vị tự
chảy xuống thiết bị gia nhiệt(3) và quá trình này được theo dõi bằng đồng hồ lưu lượng
(4) dùng hơi nước bão hòa. Sau đó hỗn hợp đầu được gia nhiệt tới nhiệt độ sôi rồi
được đưa vào đĩa tiếp liệu của tháp chưng luyện(5).
Trong tháp hơi đi từ dưới lên tiếp xúc trực tiếp với lỏng từ trên xuống tại đây xảy ra
quá trình bốc hơi và ngưng tụ nhiều lần, nồng độ các cấu tử thay đổi theo chiều cao
của tháp và nhiệt độ của hỗn hợp cũng thay đổi theo. Khi bay hơi lên đĩa 1 có thành
6


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

phần cấu tử dễ bay hơi là y1 sục trực tiếp vào lớp lỏng trên đĩa có thành phần cấu tử dễ
bay hơi là x1 ( x1

2 có nhiệt độ thấp hơn nên hơi đó sẽ bị ngưng tụ 1
phần cấu tử khó bay hơi, quá trình ngưng tụ lại là quá trình tỏa nhiệt và nhiệt này sẽ
làm bay hơi 1 phần cấu tử khó bay hơi ở đĩa 2 do đó x 2>x1; y2>y1 dẫn đến hơi ở đĩa 2
sục vào đĩa . Quá trình này được xảy ra tương tự nhiều lần cuối cùng trên đỉnh tháp thu
được hầu hết cấu tử dễ bay hơi và một phần cấu tử khó bay hơi.
Hơi đi từ đỉnh tháp vào thiết bị hồi lưu ngưng tụ , ở đây 1 phần hơi được ngưng tụ và
quay trở lại tháp. Phần còn lại được đưa vào thiết bị làm nguội rồi cho vào thùng chứa
sản phẩm đỉnh
Chất lỏng hồi lưu đi từ trên xuống dưới, gặp hơi có nhiệt độ cao đi từ dưới lên, một
phần cấu tử có nhiệt độ cao tiếp tục ngưng tụ thành lỏng đi xuống. Do đó nồng độ cấu
tử khó bay hơi trong pha lỏng ngày càng nhiều, cuối cùng ở đáy tháp ta thu được hỗn
hợp lỏng gồm hầu hết là cấu rử khó bay hơi và một phần cấu tử dễ bay hơi, hỗn hợp
lỏng được đưa ra khỏi đáy tháp qua thiết bị phân dòng, một phând đươcj đưa ra thùng
chứa sản phẩm đáy và một phần được hồi lưu tại đáy tháp. Thiết bị này có tác dụng
đun sôi tuần hoàn bà bốc hơi sản phẩm đáy( tạo dòng hơi đi từ dưới lên trong tháp).
Nước ngưng của thiết bị gia nhiệt được tháo qua thiết bị nước ngưng. Tháp chưng
luyện làm việc ở chế độ liên tục, hỗn hợp đầu và sản phẩm được lấy ra liên tục.
PHẦN2. TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH
2.1.

Các ký hiệu thường dùng trong đồ án
- F: Lượng hỗn hợp đầu, kg/h (hoặc kg/s, kmol/h)
- P: Lượng sản phẩm đỉnh, kg/h (hoặc kg/s, kmol/h)
- W: Lượng sản phảm đáy, kg/h (hoặc kg/s, 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 Metylic và Nước
- a: nồng độ phần khối lượng của cấu tử dễ bay hơi, kg nước /kg hỗn hợp
- x: nồng độ phần mol của cấu tử dễ bay hơi, kmol nước/kmol hỗn hợp
7

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

- M: Khối lượng mol phân tử, kg/kmol
- : độ nhớt, Ns/m2
- : khối lượng riêng, kg/m3
- Các chỉ số A, B, x, y, hh: tương ứng chỉ đại lượng thuộc về cấu tử Metylic, nước,
thành phần lỏng, thành phần hơi và hỗn hợp.
- Ngoài ra, các ký hiệu cụ thể khác được định nghĩa tại chỗ.
Các số liệu ban đầu :
Hỗn hợp cần tách : Metylic – Nước.
Năng suất hỗn hợp đầu: F = 13000 kg/h.
Nồng độ cấu tử dễ bay hơi:
Hỗn hợp đầu ( phần khối lượng ) : aF = 25%
Sản phẩm đỉnh ( phần khối lượng ) : ap = 91%
Sản phẩm đáy ( phần khối lượng ) : aw = 1.8%
Tháp làm việc ở áp suất thường , hỗn hợp đầu được gia nhiệt đến nhiệt độ sôi
2.2. Tính toán cân bằng vật liệu toàn tháp.
2.2.1. Tính cân bằng vật liệu.
- Phương trình cân bằng vật liệu cho toàn tháp.
GF = GP + GW
- Đối với cấu tử dễ bay hơi:
GF.aF = GP.ap+ GW.aw
- Lượng sản phẩm đỉnh là:
- Lượng sản phẩm đáy là:
W=F–P
Đầu bài cho: F = 13000kg/h

Vậy ta có lượng sản phẩm đỉnh là:
Kg/h
- Lượng sản phẩm đáy là:
W = F - P = 13000– 3381.166 = 9618.834 Kg/h
8


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

2.2.2. Đổi nồng độ phần khối lượng sang nồng độ phần mol:
áp dụng công thức:
Trong đó :
aA, aB Nồng độ phần khối lượng của Metylic và Nước
MA, MB : Khối lượng mol phân tử của Metylic và Nước
Với: Ma = M CH3OH = 32 (Kg/kmol)
MB = MH2O = 18 ( Kg/kmol)
Thay số liệu vào ta có:
phần mol
phần mol
phần mol
* Tính khối lượng phân tử trung bình của hỗn hợp đầu, sản phẩm đỉnh, sản
phẩm đáy.
- Khối lượng phân tử trung bình của hỗn hợp đầu:
MF = xF.MA + (1 - xF).MB
MF = 0.1579*32 + (1- 0.1579)*18
MF = 20.21 Kg/Kmol
- Khối lượng phân tử trung bình của sản phẩm đỉnh:
Mp = xp.MA + (1 - xp).MB

Mp = 0.85*32 + (1- 0.85)*18
Mp = 29.9 Kg/Kmol
- Khối lượng phân tử trung bình của sản phẩm đáy:
Mw = xw.MA + (1 - xw).MB
Mw = 0.01*32 + (1- 0.01)*18
Mw = 18.14 Kg/Kmol
* Đổi đơn vị của F, P, W từ Kg/h sang Kmol/h
P=
W= F-P= 643.246-113.082= 530.164 ( Kmol/h)

9


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

Xác định số bậc thay đổi nồng độ.
Xác định chỉ số hồi lưu tối thiểu (Rmin)
Theo số liệu Bảng IX.2a (II.147) thành phần cân bằng lỏng (x) – hơi (y) và nhiệt
độ sôi của hỗn hợp 2 cấu tử Metylic – Nước ở 760 mmHg (% mol) ta có bảng sau:
Bảng 1
x
0
5
10
20
30
40
50

60
70
80
90
100
y
0
26.8 41.8 57.9 66.5 72.9 77.9 82.5 87
91.5 95.8 100
o
t C 100 92.3 87.7 81.7 78
75.3 73.1 71.2 69.3 67.6 66
64.5
Từ số liệu trong bảng trên ta vẽ đồ thị đường cân bằng lỏng (x) – hơi (y) [Hình
1], với giá trị xF =0,1579 ta dóng lên đường cân bằng và tìm được giá trị y*F = 0.51122
Hình 1: Đồ thị đường cân bằng lỏng – hơi

10


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

Rmin: lượng hồi lưu tối thiểu được tính theo công thức

y*F: nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong pha hơi cân bằng với nồng độ trong pha lỏng
xF của hỗn hợp.
=>
2.2.3. Tính chỉ số hồi lưu thích hợp (Rth).

Vấn đề chọn chỉ số hồi lưu thích hợp (Rth ) rất quan trọng, vì khi chỉ số hồi lưu
thích hợp nhỏ thì số bậc của tháp lớn ( chiều cao tháp tăng ) nhưng lượng hơi đốt tiêu
tốn lại ít, ngược lại khi chỉ số hồi lưu lớn thì số bậc của tháp nhỏ ( chiều cao của tháp
giảm ) nhưng lượng hơi đốt tiêu tốn lại lớn. Rth: Chỉ số hồi lưu thích hợp được tính
theo tiêu chuẩn thể tích tháp nhỏ nhất.
Rth = Rmin.β
β: là hệ số hồi lưu
Người ta thường tính toán Rth dựa trên phương pháp sau:
Khi biết giá trị Rmin, cho β các giá trị bất kì rồi tính được R tương ứng (R>R min),
với mỗi giá trị của R ta xác định được số đĩa lý thuyết (Nlt) tương ứng.
 Phương trình đường làm việc đoạn chưng:
y = xw
A=
;
Với f =5.688
 y= Ax – B

B = xw

 Phương trình đường làm việc của đoạn luyện:
A =;
B=
- Với β1 = 1,2 =>R1 = 1.2 ×0.9588 = 1.1506
Phương trình đường làm việc đoạn chưng: y = 3.1799x – 0.0218
Pương trình đường làm việc đoạn luyện : y = 0.535x + 0.3952
Có đồ thị sau:

11

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

Đồ thị xác định số đĩa lý thuyết (β=1.2; Nlt=10)

- Với β2 = 1,3 =>R2 = 1.3 ×0.9588 =1.2464
Phương trình đường làm việc đoạn chưng: y = 3.0869x – 0.0209
Pương trình đường làm việc đoạn luyện : y = 0.55485x + 0.3784
Có đồ thị sau:

12


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

Đồ thị xác định số đĩa lý thuyết (β=1.3; Nlt=9)

-Với β3 = 1,4 =>R3 = 1.4 ×0.9588 = 1.3423
Phương trình đường làm việc đoạn chưng: y = 3.0014x – 0.02
Pương trình đường làm việc đoạn luyện : y = 0.57307x + 0.3629
Có đồ thị sau:

13


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

Đồ thị xác định số đĩa lý thuyết (β=1.4; Nlt=8)

-Với β4 = 1,5 =>R4 = 1.5 ×0.9588 = 1.4382
Phương trình đường làm việc đoạn chưng: y = 2.9227x – 0.0192
Pương trình đường làm việc đoạn luyện : y = 0.58986x + 0.3486
Có đồ thị sau:

Đồ thị xác định số đĩa lý thuyết (β=1.5; Nlt=8)

-Với β5 = 1,6 =>R5 = 1.6 ×0.9588 = 1.5341
Phương
trình đường
làm
việc
đoạn chưng:
y = 2.850x –
0.0185
Pương trình
đường làm
việc
đoạn
luyện : y =
0.60538x +
0.3354
Có đồ thị
sau:

14

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

Đồ thị xác định số đĩa lý thuyết (β=1.6;Nlt=8)

-Với β6 = 1,7 =>R6 = 1.7×0.9588 = 1.630
Phương trình đường làm việc đoạn chưng: y = 2.8725x – 0.0178
Pương trình đường làm việc đoạn luyện : y = 0.61977x + 0.3232
Có đồ thị sau:

Đồ thị xác định số đĩa lý thuyết (β=1.7;Nlt=7)

15


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

-Với β7 = 1,8 =>R7 = 1.8×0.9588 = 1.7258
Phương trình đường làm việc đoạn chưng: y = 2.7198x – 0.0172
Pương trình đường làm việc đoạn luyện : y = 0.63314x + 0.3118
Có đồ thị sau:

Đồ thị xác định số đĩa lý thuyết (β=1.8;Nlt=7)

-Với β8 = 1,9 =>R8 = 1.9×0.9588 = 1.8217

Phương trình đường làm việc đoạn chưng: y = 2.6614x – 0.0166
Pương trình đường làm việc đoạn luyện : y = 0.64561x + 0.3012
Có đồ thị sau:
16


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

Đồ thị xác định số đĩa lý thuyết (β=1.9;Nlt=7)

-Với β9 = 2 =>R9 = 2×0.9588 = 1.9176
Phương trình đường làm việc đoạn chưng: y = 2.6068x – 0.0161
Pương trình đường làm việc đoạn luyện : y = 0.65725x + 0.2913
Có đồ thị sau:

17


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

Đồ thị xác định số đĩa lý thuyết (β=2;Nlt=7)

-Với β10 = 2.1 =>R10 = 2.1×0.9588 = 2.0135
Phương trình đường làm việc đoạn chưng: y = 2.5557x – 0.0156
Pương trình đường làm việc đoạn luyện : y = 0.66816x + 0.2821
Có đồ thị sau:

18


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

Đồ thị xác định số đĩa lý thuyết (β=2.1Nlt=7)

-Với β11 = 2.2 =>R11 = 2.2×0.9588= 2.1094
Phương trình đường làm việc đoạn chưng: y = 2.5077x – 0.0151
Pương trình đường làm việc đoạn luyện : y = 0.67839x + 0.2734
Có đồ thị sau:

19


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

Đồ thị xác định số đĩa lý thuyết (β=2.2Nlt=7)

-Với β12 = 2.3=>R12 = 2.3×0.9588= 2.2052
Phương trình đường làm việc đoạn chưng: y = 2.4626x – 0.0146
Pương trình đường làm việc đoạn luyện : y = 0.68801x + 0.2652
Có đồ thị sau:

20

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

Đồ thị xác định số đĩa lý thuyết (β=2.3Nlt=7)

-Với β13 = 2.4=>R13 = 2.4×0.9588 = 2.3011
Phương trình đường làm việc đoạn chưng: y = 2.4201x – 0.0142
Phương trình đường làm việc đoạn luyện : y = 0.69707x + 0.2575
Có đồ thị sau:

21


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

Đồ thị xác định số đĩa lý thuyết (β=2.4Nlt=7)

-Với β14 = 2.5=>R14 = 2.5×0.9588 = 2.397
Phương trình đường làm việc đoạn chưng: y = 2.380x – 0.0138
Phương trình đường làm việc đoạn luyện : y = 0.70562x + 0.2502
Có đồ thị sau:

22

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

Đồ thị xác định số đĩa lý thuyết (β=2.5Nlt=7)
 Từ đó ta có bảng số liệu tổng hợp số đĩa lý thuyết Nlt và chỉ số hồi lưu Rx sau:
β
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
1.9
2
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5

Rx
1.1506
1.2464
1.3423
1.4382
1.5341
1.63
1.7258

1.8217
1.9176
2.0135
2.1094
2.2052
2.3011
2.397

B
0.3952
0.3784
0.3629
0.3486
0.3354
0.3232
0.3118
0.3012
0.2913
0.2821
0.2734
0.2652
0.2575
0.2502

Nlt
10
9
8
8
8

7
7
7
7
7
7
7
7
7
23

Nlt(Rx + 1)
21.506
20.2176
18.7384
19.5056
20.2728
18.41
19.0806
19.7519
20.4232
21.0945
21.7658
22.4364
23.1077
23.779


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

 Xây dựng đồ thị quan hệ giữa Rx – Nlt(Rx+1)
Qua đồ thị ta thấy, với Rx = 1.63 thì Nlt(Rx+1)= 18.41nhất hay thể tích tháp nhỏ nhất.
Vậy ta có Rth=1.63, Nlt=7
2.2.4. Phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn luyện.
Trong đó:
+y: là nồng độ phần mol của cấu tử dễ bay hơi trong pha hơi đi từ đĩa dưới lên đĩa.
+x: là nồng độ phần mol của cấu tử dễ bay hơi trong pha lỏng chảy từ đĩa đó xuống.
+Rth : chỉ số hồi lưu thích hợp.
Thay số liệu vào ta có:
YL = 0.61977x + 0.3232

2.2.5. Phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn chưng.

Trong đó:
(lượng hỗn hợp đầu tính cho 1kmol sản phẩm đỉnh).
Thay số liệu vào ta có:
YC = 2.7825x – 0.0178
2.3. Tính đường kính tháp.
Đường kính tháp được xác định theo công thức:
,m
[IX.90 – 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
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.
2.3.1. Đường kính đoạn luyện.
PHẦN3.

Lượng hơi trung bình đi
trong đoạn luyện.
24


Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội

Khoa Công Nghệ Hóa

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.
, kmol/h
[IX.91- II.181]
Trong đó:
+gtb: lượng hơi trung bình đi trong đoạn luyện, kmol/h.
+gđ: lượng hơi đi ra khỏi đĩa trên cùng của tháp, kmol/h.
+gl: lượng hơi đi vào đĩa dưới cùng của đoạn luyện, kmol/h.
*Lượng hơi ra khỏi đỉnh tháp:
gđ = GR + GP = GP(Rth+1)
[IX.92 - II.181]
gđ =113.082 .(1.63+1)
gđ = 297.40566 (Kmol/h)
*Lượng hơi đi vào đoạn luyện:
Lượng hơi g1, hàm lượng hơi y1 và lượng lỏng G1 đối với đĩa thứ nhất của đoạn
luyện được xác định theo hệ phương trình.
g1 = G1 + Gp
g1.y1 = G1.x1 + Gp.xp

[II.182]

g1.r1 = gđ.rđ
Trong đó:
+y1: hàm lượng hơi đi vào đĩa 1 của đoạn luyện, phần khối lượng.
+G1: lượng lỏng đối với đĩa thứ nhất của đoạn luyện.(kg/h)
+r1: ẩn nhiệt hoá hơi của hỗn hợp hơi đi vào đĩa thứ nhất (KJ/kg).
+rđ: ẩn nhiệt hoá hơi của hỗn hợp hơi đi ra khỏi đỉnh tháp(KJ/kg).
x1 = xF = 0.1579 phần mol
* r1 = rA.y1 + (1-y1).rB

[II.182]

Với rA, rB : ẩn nhiệt hoá hơi của các cấu tử nguyên chất là Metylic và Nước ở t 01
= t0F . Từ x1= xF = 0.1579, tra đồ thị lỏng hơi ta được t01 = t0F = 84.1740C
Với t01 = 84.1740 C nội suy theo BảngI.212 [I.254] ta được:/
r A = r CH3OH = 250.851 kcal/kg = 250.851.4.1868.32=33608.4149(kj /kmol)
kcal/kg=554.484.4.1868.18=41787.245(KJ/Kmol)
* r1 = 33608.4149y1 + (1 - y1)41787.245
*r1 = -8178,83y1 + 41787.245 kJ/kmol
* rđ = rA.yđ + (1 – yđ).rB
[II.182]
25