Thiết kế hệ thống chưng luyện liên tục loại tháp đĩa lỗ ( lưới ) không có ống chảy truyền để phân tách hỗn hợp : clorofom – Benzen

1

Trường ĐHCNHN
202
BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Lớp hóa3-k3

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP - TỰ DO – HẠNH PHÚC

KHOA CÔNG NGHỆ HOÁ

NHIỆM VỤ
THIẾT KẾ MÔN HỌC
Họ và tên : NGUYỄN THỊ LOAN
Ngành : CÔNG NGHỆ HOÁ
I - ĐỀ TÀI THIẾT KẾ :
Thiết kế hệ thống chưng luyện liên tục loại tháp đĩa lỗ ( lưới ) không có ống
chảy truyền để phân tách hỗn hợp : clorofom – Benzen
II – CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU :
1.
Năng suất tính theo hỗn hợp đầu : GF = 5 Tấn / h =5000kg/h
2.
Nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong :
+ Hỗn hợp đầu : aF = 0,35 phần khối lượng
+ Sản phẩm đỉnh : aP = 0,95 phần khối lượng
+ Sản phẩm đáy : aw = 0,03 phần khối lượng
3. Tháp làm việc ở áp suất thường
4. Hỗn hợp đầu được gia nhiệt đến nhiệt độ sôi

III - NỘI DUNG CÁC PHẦN THUYẾT MINH VÀ TÍNH TOÁN
1.Mở đầu
2. Vẽ và thuyết minh dây chuyền sản xuất
3. Tính toán kỹ thuật tháp chưng luyện :
+) Tính cân bằng vật liệu
+) Tính đường kính và chiều cao
+) Tính trở lực của tháp
+) Tính cân bằng nhiệt
4. Tính thiết bị phụ
+) Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu
+) Tính bơm và thùng cao vị
+) Tính toán cơ khí và lựa chọn
5. Kết luận chung
6.Tài liệu tham khảo
SV Nguyễn Thị Loan
GVHD Nguyễn Văn Mạnh


-

2
Trường ĐHCNHN
Lớp hóa3-k3
NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ CỦA GIÁO VIÊN
Ngày giao nhiệm vụ thiết kế : 01 – 04 – 2011.
Ngày hoàn thành :
12 – 06 – 2011.
Thông qua khoa :

Ngày …..Tháng…….Năm 2011

CHỦ NHIỆM KHOA
(Họ tên và chữ ký )

-

Giáo viên hướng dẫn thiết kế
( Họ tên và chữ ký )

Đánh giá kết quả
Điểm thiết kế
Điểm bảo vệ
Điểm tổng hợp

Ngày……….Tháng……..Năm 2011
Cán bộ chấm thi
( Họ tên và chữ ký )

SV Nguyễn Thị Loan

Ngày ………Tháng ……….Năm 2011
Người nhận
(Họ tên và chữ ký )

GVHD Nguyễn Văn Mạnh


Trường ĐHCNHN

3
PHẦN I : MỞ ĐẦU

Lớp hóa3-k3

1. Giới thiệu chung về dây truyền sản xuất:
-Chưng là phương pháp tách hỗn hợp chất lỏng (cũng như các hỗn hợp khí đã
hoá lỏng ) thành những cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay hơi khác nhau của các cấu
tử thành phần ở cùng nhiệt độ, (tức là dựa vào nhiệt độ sôi khác nhau của các cấu
tử ở cùng một điều kiện áp suất ). Có rất nhiều phương pháp chưng trong đó chưng
luyện là một phương pháp phổ biến và hiệu quả trong việc tách hoàn toàn các cấu
tử dễ bay hơi có tính chất hoà tan một phần hoặc hoà tan hoàn toàn vào nhau.
Trong chưng luyện thì dung môi và chất tan đều bay hơi, khi chưng luyện
thường thu được nhiều sản phẩm. Theo đề bài hỗn hợp hai cấu tử clorofom –
Benzen thì sản phẩm đỉnh sẽ gồm các cấu tử có độ bay hơi lớn hơn (clorofom), và
một phần rất ít các cấu tử có độ bay hơi bé hơn (benzen ), sản phẩm đáy sẽ gồm :
Các cấu tử có độ bay hơi kém hơn và một phần rất ít các cấu tử có độ bay hơi lớn
hơn.
Do sản phẩm đáy là benzen nên được ứng dụng nhiều trong các trường hợp
khác, có thể thu hồi lại và xử lý theo từng trường hợp cụ thể.
Chưng luyện là một phương thức sản xuất đang được ứng dụng rộng rãi trong thực
tế và đem lại nhiều hiệu quả kinh tế cao. Do đó việc nghiên cứu thiết bị và quy
trình công nghệ là một công việc có ý nghĩa rất quan trọng. Do thời gian có hạn và
đi sâu vào nội dung chính, đồ án chỉ thực hiện và giải quyết việc tính toán kỹ thuật,
thiết kế tháp chưng luyện. Chưa đi sâu vào tính toán thiết bị phụ được.
Trong đề bài cho ta dùng tháp chưng luyện liên tục đĩa lỗ không có ống chảy
truyền để phân tách hỗn hợp hai cấu tử : clorofom – benzen, chế độ làm việc ở áp
suất thường với hỗn hợp đầu vào được gia nhiệt đến nhiệt độ sôi.
2.Giới thiệu về hỗn hợp chưng:
-Clorofom: là một hợp chất hoá học thuộc nhóm trihalomêtan có công thức CHCl3.
Nó không cháy trong không khí, trừ khi tạo thành hỗn hợp với các chất dễ bắt cháy
hơn. Người ta sử dụng clorofom làm chất phản ứng và dung môi. Clorofom còn là

một chất độc với môi trường.
-Các tính chất vật lí của clorofom:
o Khối lượng phân tử : 50,5
o Tỉ trọng (20oC) : 1,48 g/cm³, chất lỏng
o Nhiệt độ sôi : 61,2oC (334,2 K)
o Nhiệt độ nóng chảy : -63,5 oC (209,5 K)
-Benzen: là một hợp chất hữu cơ có công thức hoá học C6H6. Benzen là một
hyđrocacbon thơm, trong điều kiện bình thường là một chất lỏng không màu, mùi

SV Nguyễn Thị Loan

GVHD Nguyễn Văn Mạnh


4
Trường ĐHCNHN
Lớp hóa3-k3
dịu ngọt dễ chịu, dễ cháy. Benzen tan rất kém trong nước và rượu . Benzen cũng có
khả năng cháy tạo ra khí CO2 và nước, đặc biệt có sinh ra muội than.
- Các tính chất vật lí của benzen:
o Khối lượng phân tử : 78
o Tỉ trọng (20oC) : 0,8786 g/cm³, chất lỏng
o Nhiệt độ sôi : 80,1oC (353,2 K)
o Nhiệt độ nóng chảy : 5,5 oC (278,6 K)

SV Nguyễn Thị Loan

GVHD Nguyễn Văn Mạnh

5

Trường ĐHCNHN

Lớp hóa3-k3

PHẦN II : SƠ ĐỒ VÀ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ
I – Sơ Đồ Dây Chuyền Công Nghệ Sản Xuât
12
Nước

6
3
Nước lạnh

5

7

Hơi đốt

Nước
Nước lạnh

4
9
Nước ngưng

1
2

11

Hơi đốt

11

Nưg

2

1

10

8

Chú thích
1- Thùng chứa hỗn hợp đầu.
3- Thùng cao vị
5- Tháp chưng luyện
7- Thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh
9- Thiết bị gia nhiệt đáy tháp
SV Nguyễn Thị Loan

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

GVHD Nguyễn Văn Mạnh


6
Trường ĐHCNHN
Lớp hóa3-k3
11- Thiết bị tháo nước ngưng
12-Lưu lượng kế
II - Thuyết Minh Sơ Đồ Dây Chuyền Công Nghệ
Hỗn hợp đầu được chứa trong thùng chứa (1) được bơm (2) đẩy qua thiết bị đun
nóng tới nhiệt độ sôi để vào tháp chưng luyện (5) ở đĩa tiếp liệu. Tại đĩa tiếp liệu
pha lỏng có thành phần xF và pha hơi được coi ở trạng thái cân bằng.
Ở trong tháp, pha lỏng đi từ trên xuống tiếp xúc trực tiếp với hơi đi từ dưới lên.
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 đôỉ theo sự thay đổi của
nồng độ.
Khi bay hơi lên, ở đĩa (1) có các thành phần cấu tử dễ bay hơi (clorofom ) là y1.
Sục trực tiếp vào lớp chất lỏng trên đĩa (1) có thành phần cấu tử dễ bay hơi
( clorofom ) là x1 với ( x1 < y1), trong hơi bao giờ cũng giầu cấu tử dễ bay hơi hơn
lỏng. Khi sục vào đĩa 2, do hơi đĩa 1 sục vào lớp chất lỏng đĩa 2, mà nhiệt độ đĩa 2
nhỏ hơn nhiệt độ đĩa 1 nên hơi đó sẽ bị ngưng tụ một phần cấu tử khó bay hơi
( benzen ), quá trình ngưng tụ lại là quá trình toả nhiệt, và nhiệt này sẽ làm bay hơi
một phần cấu tử khó bay hơi trong đĩa 2. Do đó x2 > x1, y2 > y1 dẫn đến hơi đĩa 2
tiếp tục sục vào đĩa 3, quá trình này được xảy ra tương tự nhiều lần, cuối cùng trên
đỉnh tháp ta thu được hỗn hợp gồm hầu hết là cấu tử dễ bay hơi (clorofom ). Hơi từ
đỉnh tháp vào thiết bị ngưng tụ hồi lưu (6), ở đây một phần hơi còn lại được đưa
vào thiết bị làm nguội (7) để ngưng tụ hoàn toàn sản phẩm rồi chuyển xuống thùng
chứa sản phẩm đỉnh (8).
Chất lỏng hồi lưu đi từ trên xuống dưới gặp hơi có nhiệt độ cao đi từ dưới đi lên,
một phần cấu tử có nhiệt độ sôi thấp lại bốc hơi đi lên, một phần cấu tử khó bay hơi

trong pha hơi sẽ ngưng tụ đi xuống. Do đó nồng độ cấu tử khó bay hơi trong pha
lỏng ngày càng tăng, cuối cùng ở đáy tháp ta thu được hỗn hợp lỏng gồm hầu hết là
cấu tử khó bay hơi (benzen ) và một phần rất ít cấu tử dễ bay hơi (clorofom ).
Đây là loại tháp chưng luyện liên tục nên hỗn hợp đầu và sản phẩm được lấy ra
là liên tục.
PHẦN III : TÍNH TOÁN KỸ THUẬT THÁP CHƯNG.
I – Bảng Kê Các Ký Hiệu Thường Dùng Trong Bản Đồ Án.
+) GF : Lượng hỗn hợp đầu vào Kg / h ( Kg / s hoặc Kmol / h ).
+) GP : Lượng sản phẩm đỉnh Kg / h ( Kg / s hoặc Kmol / h ).
+) GW : Lượng sản phẩm đáy Kg / h ( Kg / s hoặc Kmol / h ).
- Các chỉ số F, P,W tương ứng chỉ đại lượng đó thuộc về hỗn hợp đầu, sản phẩm
đỉnh, sản phẩm đáy của hỗn hợp clorofom và benzen.
+) a : Nồng độ phần khối lượng (Kg clorofom / kg hỗn hợp ).
+) x : Nồng độ phần mol ( kmol clorofom/ kmol hỗn hợp ).
+) 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 clorofom,
benzen, thành phần lỏng, thành phần hơi, hỗn hợp.
SV Nguyễn Thị Loan

GVHD Nguyễn Văn Mạnh


7
Trường ĐHCNHN
Lớp hóa3-k3
Ngoài ra các ký hiệu khác được định nghĩa tại chỗ.
II- Tính Cân Bằng Vật Liệu.
1. Hệ cân bằng phương trình vật liệu :

- Phương trình cân bằng vật liệu chung cho toàn tháp
GF = GP + GW (IX.16 – tr 144 .II STQTTB )
- Đối với cấu tử dễ bay hơi
GF aF = GP aP + GW aw (IV.17– tr 144 .II STQTTB )
- Lượng sản phẩm đỉnh là:
a F  aW
GP = GF
(IX.18– tr 144 .II STQTTB)
a P  aW
Theo đề bài thì : GF = 5 Tấn / h = 5000 kg/h
aF = 0,35 ( phần khối lượng )
aP = 0,95 ( phần khối lượng )
aw = 0,03 ( phần khối lượng )
Vậy ta có GP = 5000 = 1739,13 Kg/h.
-Lượng sản phẩm đáy là :
W= F – P = 5000-1739,12 = 3260,87 ( kg / h )
2. Chuyển đổi nồng độ
-Chuyển đổi nồng độ phần khối lượng sang nồng độ phần mol
Áp dụng công thức :
aA
MA
x
aA
a
 B
MA MB
-Trong đó aA, aB : là nồng độ phần khối lượng của clorofom và benzen
MA, MB : là khối lượng mol phân tử của clorofom và benzen.
Với MA= 50,5 Kg/ kmol ; MB = 78 Kg / kmol.
Thay số liệu vào ta có :

aF= 0,35 phần khối lượng  xF = 0,45 kmol/ kmol hỗn hợp đầu.
aP= 0,95 phần khối lượng  xP = 0,967 kmol / kmol sản phẩm đỉnh.
aw = 0,03 phần khối lượng  xw = 0,045 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
= 0,45.50,5+(1-0,45).78=65,625 (kg / kmol ).
MP = xP.MA + ( 1- xP ) MB
= 0,967 . 50,5 + ( 1- 0,967 ) .78 = 51,4075 ( kg / kmol )
Mw = xw . MA + ( 1- xw ) . MB
=0,045 . 50,5+ ( 1- 0,045 ) . 78 = 76,7625 ( kg / kmol ).
SV Nguyễn Thị Loan

GVHD Nguyễn Văn Mạnh


8
Trường ĐHCNHN
Lớp hóa3-k3
Vậy
F = 5000 (kg /h)= =76,19( kmol / h).
P = 1739,13 (kg / h)= =33,83 ( kmol / h ).
W = 3260,87 ( kg /h)= =42,48 ( kmol / h).
3. Tính chỉ số hồi lưu thích hợp:
a. Tìm chỉ số hồi lưu tối thiểu của tháp chưng luyện.
Bảng thành phần cân bằng lỏng hơi của cấu tử clorofom-benzen
x
0
5
10

20
30
40
50
60
70
80
90
100
y
0
6,5 12,6 27,5 41
54,6 66
74,6 83
90,5 96,2 100
t
80,6 80,1 79,6 78,4 77,2 75,9 74,5 73.1 71
68,7 65,7 61,5
xF = 0,45 phần kl  yF* = 0,61 phần kl
 Rmin = =

=2,23(IX.24-II.158)
Rx =  . Rmin với  = 1,2 – 2,5.(IX.25-II.158)
b. Tính chỉ số hồi lưu thích hợp :
Rth : Chỉ số hồi lưu thích hợp được tính theo tiêu chuẩn thể tích tháp nhỏ
nhất. Cơ sở của việc lựa chọn Rth theo tiêu chuẩn :
V = H.S ( H tỷ lệ với Nlt ).
+> V: Thể tích của tháp.
+> S: Tiết diện tháp.
+> Nlt: số bậc thay đổi nồng độ ( số đĩa lý thuyết ).

G = W . S = P. ( R + 1 ).
S tỷ lệ với R +1 ; V= H. S tỷ lệ với Nlt ( R +1).
Giá thành tháp tỷ lệ với V mà V tỷ lệ với Nlt ( R+1). Vậy giá thành thấp nhất ứng
với thể tích tháp nhỏ nhất. Vì vậy phải chọn chế độ làm việc thích hợp của tháp :
Rth. Ứng với mỗi giá trị của R > Rmin ta dựng được một đường làm việc tương ứng
và tìm được một giá trị Nlt. Đường cân bằng đoạn luyện cắt trục tung tại tung độ
XP
B=
(2.33-78.QT.IV)
Rx  1


1,2
1,3
1,4
1,5
1,6
1,7
1,8
1,9
2,0
2,1

Rx=  .Rmin
2,676
2,899
3,122
3,345
3,568
3,791

4,014
4,237
4,46
4,683

B
0,26
0,25
0,23
0,22
0,21
0,20
0,19
0,18
0,17
0,17

SV Nguyễn Thị Loan

Nlt
43
39
33
31
29
27
26
24
23
23

Nlt.(Rx+1)
158,068
150,061
139,26
142,626
134,695
129,357
130,364
125,688
125,58
130,709
GVHD Nguyễn Văn Mạnh


9

Trường ĐHCNHN
2,2
2,3
2,4

4,906
5,129
5,352

0,16
0,15
0,15

22
21
21

Lớp hóa3-k3

129,932
128,709
133,392

Từ các đồ thị xác định số đĩa lý thuyết ta được bảng trên.
Lập đồ thị quan hệ giữa Rx – Nlt ( Rx + 1 ).Qua đó ta thấy với Rx = 4,46 thì
Nlt ( Rx+1 ) là nhỏ nhất hay thể tích tháp nhỏ nhất. Vậy Rth = 4,46
Với Rth = 4,46 thì số đĩa lý thuyết : Nlt = 23 đĩa.
4. Phương trình đường nồng độ làm việc :
Lượng hỗn hợp đầu trên một đơn vị sản phẩm đỉnh :
f = = =2,252
a. Phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn luyện:
Rx
XP
.x 
y=
(IX.21+22.II.158).
Rx  1
Rx  1
+> y : Nồng độ phần mol của cấu tử dễ bay hơi trong pha hơi đi từ dưới lên.
+> x : Nồng độ phần mol của cấu tử dễ bay hơi trong pha lỏng chảy từ đĩa xuống.
+> Rx : Chỉ số hồi lưu thích hợp.
Thay số liệu vào :
y = x + =0,817x + 0,177

b. Phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn chưng :
y=

Rx  f
f 1
.x 
.xw = x- xw
Rx  1
Rx  1

y = 1,229x-0,01 (IX.23-II.158).
PHẦN IV : TÍNH ĐƯỜNG KÍNH THÁP CHƯNG LUYỆN
Đường kính tháp chưng luyện đĩa lỗ không có ống chảy truyền được tính theo công
thức sau :

D = 0,0188

g tb
(m) (IX.90-181-STQTTB II)
(  y . y ) tb

+>  : vận tốc hơi (m/s)
+> x : Khối lượng riêng trung bình của hơi ( kg/m3)
+> y : Khối lượng riêng trung bình của lỏng ( kg/m3 )
+> G : Lượng hơi trung bình đi trong tháp. (kg/h)
Vì lượng hơi và lượng lỏng thay đổi theo chiều cao của tháp và khác nhau
trong mỗi đoạn nên ta phải tính lượng hơi trung bình cho từng đoạn.
I- Đường kính đoạn luyện :
1. Xác định lượng hơi trung bình đi trong đoạn luyện :

SV Nguyễn Thị Loan

GVHD Nguyễn Văn Mạnh


10
Trường ĐHCNHN
Lớp hóa3-k3
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 :
gd  g 1
gtb: =
( kg / h ) ( IX.91- tr181-STQTTB II ).
2
+>gd : Lượng hơi đi ra khỏi đĩa trên cùng của tháp ( kg / h ).
+>g1 : Lượng hơi đi vào đĩa dưới cùng của tháp ( kg / h ).
+>gtb : Lượng hơi trung bình đi trong đoạn luyện ( kg/h).
a.Lượng hơi đi ra khỏi đỉnh tháp :
gd = GR + GP = GP ( Rx+1 ) ( IX.92- tr181-STQTTB II ) .
+> GP : Lượng sản phẩm đỉnh ( kg / h ).
+>GR: Lượng chất lỏng hồi lưu ( kg / h ).
Thay số vào ta có : gd = 1739,13(4,46+1) = 9495,65 ( kg / h ).
b. Lượng hơi đi vào đoạn luyên:(hệ phương trình tính theo phần khối lượng)
 g1 G1  G P

 g1 . y1 G1 x1  G p x p

 g1 r1  g d rd

(IX.93.94.95- tr182-STQTTB II )

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.
r1 : Ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp hơi đi vào đĩa.
rd : Ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp hơi đi ra khỏi đỉnh tháp
+>. x1 = xF = 0,45 phần mol=0,35 phần khối lượng.
+>. yd = xP =0,967 phần mol=0,95 phần khối lượng.
-Nội suy từ bảng cân bằng lỏng-hơi(IX.2a-tr145-STQTTBII) ta được:
xP= 0,96 phần mol  tP=63oC
xF=0,45 phần mol  tF=75,2oC
+>. r1= ray1 + (1- y1) rb
+>. rd = ra’yd +(1- yd ) rb’.
ra’,rb’ : Ẩn nhiệt hóa hơi của các cấu tử nguyên chất clorofom và benzen ở
to = toP = 63oC
-Nội suy từ bảng I.212 tr254 II STQTTB)
r’a = rC = 58,8075 (kcal / kg) =58,58075.4,1868= 246,215 ( kJ / kg)
r’b = rB= 96,975 ( kcal / kg ) =96,975.4,1868=406,015 ( kJ / kg )
ra, rb : ẩn nhiệt hóa hơi của cấu tử nguyên chất clorfom và benzen ở
to = toF =75,2oC
-Nội suy từ bảng I.212 tr254 II STQTTB)
ra = rC = 57,618 (kcal / kg) = 241,235 ( kJ / kg )
rb = rB= 94,84 ( kcal / kg ) = 397,076 ( kJ / kg)
Thay số vào ta có :
r1 = 241,235y1 + 397,076( 1- y1) = 397,076- 155,841.y1
SV Nguyễn Thị Loan

GVHD Nguyễn Văn Mạnh

11
Trường ĐHCNHN
Lớp hóa3-k3
rd = 0,95.246,215- (1-0,95)406,015=254,205( kJ/ kg )
Thay các giá trị vào phương trình

 g1 G1  1739,13

 g1 y1 G1 .0,35  1739,13.0,95
 g (397,076  155,841. y ) 9495,65.254,205
1
 1

 g1 7521,811(kg / h)

  y1 0,49(kg / kg )
 G 5782,681(kg / h)
 1



Thay y1 vào phương trình :
r1= 397,076-155,841.0,49 = 320,714(kJ/kg )
Vậy lượng hơi trung bình đi trong đoạn luyện
gtbl =

gd  g 1 9495,65  7521,811

8508,730(kg / h)

2
2

2. Tính khối lượng riêng trung bình của đoạn luyện
a. Đối với pha hơi :

ytb 

ytbA.MA  (1  ytbA).MB
.273(kg / m3 ) (IX.102-II.183)
22,4T

-

T : Nhiệt độ làm việc trung bình của tháp (ok)
ytbA :Nồng độ phần mol của cấu tử axêtan đêhit lấy theo giá trị trung bình
Đổi y1 sang phần mol :
0,49
50,5
0,583 (phần mol )
y1 = 0,49
1

0
,
49

50,5
78
ydA  ycA xP  y1 0,967  0,583



0,775
2
2
2
ytbA =
(phần mol ).
Với ydA,ycA : Nồng độ tại 2 đầu đoạn luyện
Từ ytbA=0,775(phần mol)
 Nội suy từ bảng IX.2a tr145-STQTTB II ta có :toytb = 72,4oC
Khối lượng riêng trung bình của pha hơi đối với đoạn luyện
0,775.50,5  (1  0,775).78
ytb 
.273 2 (kg / m3)
22,4(72,4  273)
b. Đối với pha lỏng :

1
atbA 1  atbA


(kg / m3)(IX.104a-II.183).
xtb xtbA xtbB
- xtb : Khối lượng riêng trung bình của lỏng (kg / m3)
- xtbA, xtbB : Khối lượng riêng trung bình trong pha lỏng của clorofom và benzen
lấy theo nhiệt độ trung bình (kg/m3)
-atbA: Phần khối lượng trung bình của clorofom trong pha lỏng
SV Nguyễn Thị Loan

GVHD Nguyễn Văn Mạnh


12
Trường ĐHCNHN
Lớp hóa3-k3
aF  aP 0,95  0,35

0,65 (phần khối lượng )
atbA =
2
2
xF  xP 0,967  0,45
xtbA 

0,7085
2
2
(phần mol)
Từ số liệu bảng IX.2a bằng phương pháp nội suy ta có :toxtb=70,8oC
-txtb=70,8o nội suy bảng I.2 tr9-STQTTB I ta được:
xtbA 1394,26 (kg/m3).
xtbB 824,66 ( kg / m3).
 Khối lượng riêng trung bình của đoạn luyện :

1
atbA 1  atbA


xtb xtbA xtbB

1
0,65
1  0,65


xtb 1394,26 824,66
 xtb 1122,82 (kg /m3).



3.Độ nhớt trung bình
toxtb=70,8oC nội suy từ bảng I.101-91-STQTTB I


 

 C 0,3576.10  3 ( N .s / m 2 )
 B 0,35.10  3 ( N .s / m 2 )

lg  xL  xtbA lg  A   1  xtbA  lg   B  (1.15-13-Tính toán-1).
lg( x ) 0,7085. lg(0,3576.10  3 )  (1  0,7085) lg(0,35.10  3 )
  x 0,35.10  3 ( N .s / m 2 )

4.Tốc độ hơi đi trong tháp :
Tốc độ giới hạn trên tính theo công thức :
Y = 10 . e-4X (IX.112-II.186)
0 ,16
 y2 .
 y  x 


Y
. .
g .d td .Ftd2  x   n 
Trong đó :
(II-187)
1/ 4
1/ 8
 G   y 

X  x  .
G 

 y  x
Ftd : Mặt cắt tự do của đĩa (m2/m2 ).
Ftd = ( 15- 20 %) mặt cắt tháp.
Chọn Ftd = 0,2(m2/m2 ).
- gh : Tốc độ giới hạn trên (m/s)
- x , y : Khối lượng riêng của lỏng, hơi (kg/m3)
g : gia tốc trọng trường : g = 9,8(m/s2)
 y : tốc độ của khí ( hơi).
SV Nguyễn Thị Loan

GVHD Nguyễn Văn Mạnh


13

Trường ĐHCNHN
-

Lớp hóa3-k3

 x ,  n : Độ nhớt của pha lỏng ở nhiệt độ trung bình và của nước ở nhiệt độ

200C ( Ns/m2 ).
Do hỗn hợp clorofom-benzen không có nước nên ta không xét đến độ nhớt
của nước.
Gx, Gy : Lưu lượng lỏng và hơi đi trong tháp ( kg/h ).
dtd : đường kính tương đương của lỗ hay rãnh
dtd = 8 – 11 (mm) ; chọn dtd = 6 mm = 0,006 m
Tốc độ hơi đi trong đoạn luyện là :
2
 yL
 yL
Y
.
g.d td .Ftd2  xL
L
3
Với  y 2(kg / m )

 xL 1122,82(kg / m 3 )

2
 yL
1,906
Y
.
2
9,8.0,006.(0,2) 1122,82

Y 0,757. y2
1/ 4

1/ 8

 G xL    yL 
X  L  . L 
G    
 y   x 
G  G1 7756,519  5782,681
G xL  R

6769,6(kg / h)
2
2
 GR GP .Rx 1739,13.4,46 7756,519(kg / h) 
 G yL 8508,730(kg / h) g tbL
1/ 4

1/ 8

 6769,6   1,906 
 X 
 
 0,425
 8508,730   1122,82 
2
 Y 10.e  4 X  0,757. yL
10.e  4.0, 425

 yL 1,553(m / s )  yt
Mà  ytb (0,8  0,9) yt .
L
  ytb
0,8. yt 0,8.1,553 1,242(m / s)
5.Đường kính đoạn luyện là :
gtb
8508,730
DL 0,0188
0,0188
1,10(m)
(Y Y ) tb
1,242.2

SV Nguyễn Thị Loan

GVHD Nguyễn Văn Mạnh


14
Trường ĐHCNHN
Quy chuẩn đường kính đoạn luyện là 1m
Thử lại điều kiện : Ta có :
DL=1,2=0,0188

Lớp hóa3-k3

8508,73
 LV .2

 LV 1,044(m / s )

 yt 1,044

0,84  (0,8  0,9)(TM )
 LV 1,242
 Vậy tốc độ hơi thực tế đi trong tháp là:  ytb 1,044(m / s )

Vậy đường kính đoạn luyện 1,2 m là phù hợp điều kiện.
II- Đường kính đoạn chưng :
1.Lượng hơi trung bình đi trong đoạn chưng:

g ' tb 

g ' n  g '1
(IX.96-tr182-STQTTB II)
2

+>. g’n: Lượng hơi đi ra khỏi đoạn chưng (kg/h).
+>.g’1: Lượng hơi đi vào đoạn chưng (kg/h).
Vì lượng hơi đi vào đoạn chưng bằng lượng hơi đi vào đoạn luyện g’n=g1 nên :

g ' tb 

g 1  g '1
2

Lượng hơi đi vào đoạn chưng g’ 1, lượng lỏng G’1 và hàm lượng lỏng x’1
được xác định theo hệ phương trình cân bằng vật liệu và cân bằng nhiệt

lượng sau :

 G '1  g '1  Gw( IX .98)

 G '1 x'1  g '1 yw  Gw.xw( IX .99) (sổ tay tập II- quá trình và thiết bị )
 g '1r '1  g 1r1( IX .100)

r’1: ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp hơi đị vào đĩa thứ nhất của đoạn chưng.
xw: Thành phần cấu tử dễ bay hơi trong sản phẩm đáy.
r1: Ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp hơi đi vào đĩa trên cùng của đoạn chưng.
Mà Gw = W = 3260,87kg/h).
xw = 0,045 phần mol = 0,03 phần khối lượng
y’1 = yw xác định theo đường cân bằng ứng với xw= 0,045 thì yw = 0,0585
phần mol.
Đổi sang nồng độ phần khối lượng:
0,0585.50,5
0,0386 (phần kl)
: y '1  yw 
0,0585.50,5  (1  0,0585)78
Theo phần trên đã tính.Ta có
r1=320,714(kJ/kg)
SV Nguyễn Thị Loan

GVHD Nguyễn Văn Mạnh


15
Trường ĐHCNHN
Lớp hóa3-k3
g1=7521,811(kg/h)

r’a , r’b : Ẩn nhiệt hóa hơi ở to = tw = 80,15oC.
Nội suy từ bảng I.212-tr254-STQTTB II
r’a= rC = 57,135 ( kcal / kg) = 239,213 (kJ/kg)
r’b = rB = 93,973( kcal / kg) = 393,446( kJ/kg)
 r’1= r’a. y’1 + ( 1- y’1) r’b.
= 239,213 . 0,0386 + ( 1- 0,0386) .393,446 =387,492 (kJ/kg).
Thay vào hệ phương trình trên ta được :

 G '1  g '1  3260,87

 G '1 x'1  g '1.0,0386  3260,87.0,03 
 g '1.387,492 7521,811 .320,714


 g '1 6225,548(kg / h)

 G '1 9486,418(kg / h)
 x'1 0,036(kg / kg )


Vậy lượng hơi trung bình đi trong đoạn chưng là

g ' tbc 

g 1  g '1 7521,811  6225,548

6873,679(kg / h)
2
2

2. Tính khối lượng riêng trung bình :
a. Khối lượng riêng trung bình đối với pha hơi:

ytbA.MA  (1  ytbA) MB
.273(kg / m3 )
22,4T
ydA  ycA
ytbA 
2

ytb 

ydA,ycA : Nồng độ làm việc tại hai đầu mỗi đoạn chưng ( phần mol).
ydA = y’1 = yw = 0,0585 ( phần mol ).
ycA = y1= 0,49( phần khối lượng )=0,775( phần mol).
0,0585  0,775
 ytbA 
0,417 (phần mol ).
2
Nội suy từ bảng IX.2a-II.145 ta có totbc= 77,16oC.
Vậy khối lượng riêng trung bình của pha hơi đối với đoạn chưng là :
Thay số vào phương trình ta có :
 ytb 

0,417.50,5  1  0,417.78
.273 2,316( kg / m 3 )
22,4.(77,16  273)

b. Khối lượng riêng trung bình đối với pha lỏng :

1
atbA 1  atbA


(kg / m3 ) (IX.104a-tr183-STQTTB II).
xtb xtbA xtbB
aF  a'1
Trong đó : atbA 
2
SV Nguyễn Thị Loan

GVHD Nguyễn Văn Mạnh


16
Trường ĐHCNHN
Lớp hóa3-k3
a’1: Nồng độ phần khối lượng của pha lỏng ở đĩa dưới cùng của đoạn
chưng.
0,036
50,5
0,053 ( phần mol ).
a’1 = x’1 = 0,036 (phần kl) =
(
1

0
,
036
)

0,036

50,5
78
0,35  0,036
 atbA 
0,193 (phần khối lượng)
2
totb : Nhiệt độ trung bình của đoạn chưng theo pha lỏng
xF  x'1 0,45  0,053
xtbc 

0,252 (phần mol )
2
2
-xtbc=0,252 nội suy theo bảng IX.2a-tr145-STQTTB II ta được toxtb = 77,780C
-ttbc=77,78oC nội suy theo bảng I.2-tr9-STQTTB I ta được :
xtbA 1383,441(kg / m 3 )

xtbB 817,331(kg / m 3 )
-Vậy khối lượng riêng trung bình của lỏng trong đoạn chưng là :
1
atbA 1  atbA
0,193
1  0,193




xtb xtbA xtbB 1383,441 817,331

 xtb 887,416(kg / m 3 )
3.Độ nhớt trung bình
-txtb=77,78oC Nội suy từ bảng I.101-tr91-STQTTB I
  C 0,336.10  3 ( N .s / m 2 )

 B 0,324.10  3 ( N .s / m 2 )

 

lg  xC  xtbC . lg(  A )  (1  xtbC ). lg   B 
lg( x ) 0,252. lg(0,336.10  3 )  (1  0,252) lg(0,324.10  3 )
  x 0,327.10  3 ( N .s / m 2 )

4. Tốc độ hơi đi trong đoạn chưng là :
2
 yC
 yC
Y
.
g .d td .Ftd2  xC
C
3
Với  y 2,316(kg / m )

1/ 4

 G xC    yC 
X  C  . C 
G    

 y   x 
G  G1  G '1
G xC  F
2

SV Nguyễn Thị Loan

 xC 887,416(kg / m 3 )
1/ 8

(IX.91-IX.92-II.181).

GVHD Nguyễn Văn Mạnh


17

Trường ĐHCNHN

Lớp hóa3-k3

(5000  5782,681)  9486,418
10134,549(kg / h)
2
G yC 6873,679 (kg / h) g 'tbC
 G xC 

1/ 4

 10134,549   2,316 

 X 
 .

 6873,679   887,416 
 Y 10.e  4. X 10.e  4.0,523
 Y 1,234
 y2

1/ 8

0,523

2,316
9,8.0,006.(0,2) 887,416
 y 1,054(m / s)   ytb 1,054.0,8 0,843(m / s)

1,234=

2

.

5.Đường kính đoạn chưng :
gtb
6873,679
DL 0,0188
0,0188
1,11(m)
(Y Y ) tb
0,843.2,316

Lấy quy chuẩn đường kính 1,2 m.
Thử điều kiện:
DC=1,2= 0,0188

6873,679
2,316. LV

 LV 0,74(m / s )
 LV 0,682

0,63  0,8(TM )
Y
1,081
 Vậy tốc độ hơi thực tế đi trong tháp là:  ytb 0,682( m / s)

Vậy đường kính đoạn chưng là 1,2 m là chấp nhận được.
KL : Đường kính chung của cả đoạn chưng và đoạn luyện đều bằng 1,2m. Vậy
đường kính của cả tháp chưng luyện liên tục đĩa lỗ có ống chảy truyền là bằng
1,2m.

PHẦN V : CHIỀU CAO CỦA THÁP.
( Xác định theo đường cong động học )
SV Nguyễn Thị Loan

GVHD Nguyễn Văn Mạnh


18
Trường ĐHCNHN
I.- Hệ số khuyếch tán :

1.Hệ số khuyếch tán trong pha hơi (Dy)

0,0043.10  4 T 1,5
Dy 
P(v1A/ 3  v1B/ 3 ) 2

Lớp hóa3-k3

1
1

(m 2 / s ) ( VIII.5-127-STQTTB II)
MA MB

Trong đó :
T: Nhiệt độ (oK)
P: Áp suất ( at ) P=1at
MA,MB : Trọng lượng phân tử của clorofom và benzen
vA,vB : thể tích mol của khí A và B.
Tra bảng II-127 ta có thể tích nguyên tử của C = 14,8; H=3,7; O=7,4; Cl=24.6
Mà công thức của clorofom là CH3Cl và của benzen là C6H6
 vA= 14,8 + 3,7.3+ 24,6 = 50,5 ( cm3 / nguyên tử )
vB = 14,8.6 + 3,7.6 =111 ( cm3 / nguyên tử )
a.Trong đoạn luyện : toytb = 72,4oC = 345,4oK
Thay vào công thức trên ta có :
0,0043.10  4.(345,4)1,5
1
1
L
Dy 


6,8.10  6 (m 2 / s )
1/ 3
1/ 3 2
1.(50,5  111 )
50,5 78
b.Trong đoạn chưng : totbc=77,16oC =350,16oK
Thay vào ta có :
0,0043.10  4.(350,16)1,5
1
1
C
Dy 

7,022.10  5 (m 2 / s )
1/ 3
1/ 3
1(50,5  111 )
50,5 78
2. Hệ số khuyếch tán trong pha lỏng (Dx):
Được xác định theo công thức :
Dx = D20.[1+b(t-20)] (6.53.18- tính toán quá trình và thiết bị )
Với b 

0,2 
3



. Hệ số nhiệt độ lấy ở 200.

Chọn dung môi la benzen
-  : khối lượng riêng của benzen ở 20o :  =879 (kg/m3)
-  : Độ nhớt của benzen ở 20o :  = 0,65 cp ( I.110- I.109)
0,2 0,65
0,0168.
Thay số vào ta có : b  3
879
Hệ số khuyếch tán của pha lỏng ở 200:
1.10  6
1
1
D20 

(m 2 / s ) (VIII.14-133-STQTTB II)
1/ 3
1/ 3 2
A.B  (v A  v B ) M A M B
-  : Độ nhớt của benzen (cp) ;  = 0,65 cp
- vA,vB : Thể tích của clorofom và benzen
- MA,MB: Trọng lượng phân tử của clorofom và benzen
SV Nguyễn Thị Loan

GVHD Nguyễn Văn Mạnh


19
Trường ĐHCNHN
Lớp hóa3-k3
- A,B : Hệ số liên hợp,kể đến ảnh hưởng của phẩm chất của cấu tử A,B

Do A,B là dung dịch tiêu chuẩn hay nói cách khác thì hệ clorofom va benzen không
lien hợp vói nhau nên hệ số A=1,B=1
vA = 50,5( cm3 / nguyên tử)( bảng 1.4-20)
vB = 111 ( cm3/ nguyên tử )
1.10  6
1
1
 D20 

3,099.10  9 (m 2 / h)
1/ 3
1/ 3 2
1.1. 0,65 (50,5  111 ) 50,5 78
a.Trong đoạn luyện : toxtb =70,8oC
Thay vào ta có : DLx = 3,099.10-9 [ 1+ 0,0168 ( 70,8-20)]
=5,74.10-9(m2/s)
b. Trong đoạn chưng : toxtb = 77,78oC
Thay vào ta có : DCx = 3,099.10-9[1+0,0168 ( 77,78-20)]
=6,107.10-9(m2/s)
II. Hệ số cấp khối
1. Hệ số cấp khối trong pha hơi :
a.Tính kích thước đường dài thông qua sức căng bề mặt.
Ta có sức căng bề mặt được tính theo công thức:
1
1
1


( I .76  299  STQTTB  I )
 hh  A  B

Trong đó:  A ,  B sức căng bề mặt của cấu tử thành phần(clorofom-benzen)

Tra bảng I.242-301-STQTTB I
-Đoạn luyện:toxtb=70,8oC
  A 20,242.10  3 ( N / m)

 B 22,404.10  3 ( N / m)
1
1
1


3
 hh 22,242.10
22,404.10  3
  hh 10,63.10  3 ( N / m)

-Đoạn chưng:toxtb=77,78oC
 A 20,244.10  3 ( N / m)
 B 21,566.10  3 ( N / m)
1
1
1


3
 hh 20,244.10
21,566.10  3
  hh 10,44.10  3 ( N / m)

b.kích thước đường dài:
Kích thước đường dài được xác định theo công thức:
l y (

2. 0,5
) (165  II )
 x .g

-Đối với đoạn luyện:
SV Nguyễn Thị Loan

GVHD Nguyễn Văn Mạnh


20

Trường ĐHCNHN
 2.10,63.10  3 

l y 
 1122 ,82.9,8 

Lớp hóa3-k3

0,5

1,39.10  3
(m)

-Đối với đoạn chưng:

 2.10,44.10 3 

l y 
887
,
416
.
9
,
8



0, 5

1,55.10 3
(m)

c.Hệ số cấp khối trong pha hơi
o
-Đoạn luyện:tytb=72,4 C ; ytb=0,775phần mol)

 Độ nhớt trung bình trong pha hơi:
M hh
 hh 
1  ytb .M B (I.18-STQTTB I-tr 85)
y tb. .M A

A

B

Trong đó:MA,MB,Mhh là khối lượng phân tử của clorofom,benzene và của hỗn hợp
 A ,  B là độ nhớt của clorofom va benzen
Mhh=0,775.50,5+(1-0,775).78=56,69(kg/kmol)
Từ tytb=72,4oC Nội suy từ bảng I-113 tr115-STQTTB
 A 115,736.10  7 ( N .s / m 2 )
 B 87,588.10  7 ( N .s / m 2 )

 hh 

0,891 .50,5
115,736.10  7

53,5
 1  0,891.78

1,101.10  5 ( N , s / m 2 )
87,588.10  7

-Đoạn chưng: ytb=0,417; tytb=77,16oC
Mhh=0,417.50,5+(1-0,417).78=66,53(kg/kmol)
Từ tytb=76,58oC Nội suy từ bảng I-113 tr115-STQTTB
 A 117 ,974.10  7 ( N .s / m 2 )
 B 83,379.10  7 ( N .s / m 2 )

 hh 

64,937
 1  0,475.78

0,475.50,5
117 ,974.10  7

9,35.10  6 ( N .s / m 2 )
83,379.10  7

-Các chuẩn số:
Nuy=
Rey=

22,4. y .l y
Dy

 y .l y . y
y

chuấn số Nuyxen trong pha hơi

chuẩn số Renol trong pha hơi

y

Pry=  .D chuẩn số Pran trong pha hơi
y
y
Nuy=A.Rey0,9.Pry0,25 (164-II)
A=1,1-2 chọn A=2
SV Nguyễn Thị Loan

GVHD Nguyễn Văn Mạnh


21

Trường ĐHCNHN
-Đoạn luyện

Lớp hóa3-k3

1,044.1,39.10  3.2
263,607
1,101.10  5
1,101.10  5
0,809
Pry=
2.6,8.10  6
22,4. yL .1,39.10  3
4578,823. yL
Nuy=
6,8.10  6
 Nuy=2.(263,607)0,9.(0,809)0,25= 4578,823. yL

Rey=

kmol
Vậy  0,062 m 2 s kmol
kmol
L
y

-Đoạn chưng
0,74.1,55.10  3.2,316
284,112
Rey=
9,35.10  6
9,55.10  6
0,587
Pry=
2,316.7,022.10  6
22,4. yC .1,55.10  3
4944,460. yC
Nuy=
6
7,022.10
 Nuy=2.(284,112)0,9(0,587)0,25= 4944,460. yC

Vậy

 yC 0,057

kmol
kmol
m2s
kmol

2.Hệ số cấp khối trong pha lỏng :
Nux=17.Wex0,5.Pr0,5x.Gr0,7x (165-II)
 x .l x .M x

Trong đó: Nux=  .D
x
x

chuẩn số Nuyxen trong pha lỏng



Wex=  .g.l 2 chuẩn số webe trong pha lỏng
x
x
x

Prx=  .D chuẩn số Pran trong pha lỏng
x
x
Gax=

l x3 . x2 .g
chuẩn số Galile trong pha lỏng
 x2

Trong đó:Mx là khối lượng mol trung bình trong pha lỏng(kg/kmol)
lx là kích thước đường dài(m)
 x là độ nhớt trung bình trong pha lỏng
-Tính lx:
lx 

Pt
 x .g

Trong đó: Pt là trọng lực thủy tĩnh của lớp chất lỏng trên đĩa(N/m2)
SV Nguyễn Thị Loan

GVHD Nguyễn Văn Mạnh


22

Trường ĐHCNHN

Lớp hóa3-k3

 x là khối lượng riêng trung bình của chất lỏng(kg/m3)

G là gia tốc trọng trường g=9,8(m2/s)
Pt được xác định theo công thức: Pt   b .g .hb (N/m2) (IX.146-195-STQTTB
II)
 b là khối lượng riêng của bọt trên đĩa(kg/m3)
hb là chiều cao lớp bọt trên đĩa (m)
0, 2

  o2 
 (m2)
hb 4.d td .
 g.d td 
 o là vận tốc hơi đi qua lỗ đĩa(m2/s)
Ta có: Ft . ytb  Ftd . o
F
Ftd  ytb


0,2 chọn td 0,2
Ft
Ft
o
 ytb
 o 
0,2


G
 b được tính theo công thức:  b 0,43. X
 GY





0 , 325


. x

 y






0 ,18


. x

 y






0 , 036

. x

-Đối với đoạn luyện:
L
o

 

L
 ytb

1,044

5,22(m / s )
0,2
0,2

 5,22 2 

ho 4.0,006 .
 9,8.0,006 

0, 2

0,082( m)

0 , 325

0 ,18

2   0,355.10  3 
 6769,6 


 b 0,43.
.

 .
5 
 8508,730 
 1122 ,82   1,101.10 
Pt 162,532.9,8.0,082 130,610( N / m 2 )
130,610
lx 
0,012 (m)
1122,82.9,8

0 , 036

.1122 ,82 162,532(kg / m 3 )

-Đối với đoạn chưng:
0 

 ytb
0,2



0,74
3,7( m / s)
0,2

 3,7 2 

ho 4.0,006.
9
,
8
.
0
,
006


0 , 325

0, 2

0,07( m)
0 ,18

 10134,549 
 2,316 
 b 0,43.



 6873,679 
 887,416 
Pt 168,64.9,8.0,07 115,687( N / m 2 )
115,687
lx 
0,014(m)
887,416.9,8

SV Nguyễn Thị Loan

 0,327.10  3 


6 
9
,
35
.

10



0 , 036

.887,416 168,64(kg / m 3 )

GVHD Nguyễn Văn Mạnh


23

Trường ĐHCNHN
-Tính các chuẩn số
+Đoạn luyện:

Lớp hóa3-k3

 x  0,7085 .50,5  1  0,7085 .78 .9,27.10  3
84165,515 . x
1122 ,82.5,74.10  9
10,63.10  3
We x 
6,70.10  3
2
1122,82.9,8. 0,012 
0,355.10  3
Prx 
55,08

1122,82.5,74.10  9
Nu x 

Ga x

3
2

0,012 .1122 ,82 .9,8

78096011,03

0,355.10 
 17.6,70.10   55.08 . 78096011,03
3 2

 3 0.5

0.5

0,7

84165,515. x

kmol
  53,12 2 kmol
m s
kmol
L
x

+Đoạn chưng:

 x . 0,252.50,5  1  0,252.78 0,014
183594,292. x
887,416.6,107.10  9
10,44.10  3
6,12.10  3
Wex=
2
887,416.9,8. 0,014
0,327.10  3
60,33
Prx=
887,416.6,107.10  9

Nux=

 0,014 3 . 887,416 2 .9,8 198047419

Gax=

0,327.10 
 17 .6,12.10  . 60,33 .198047419 
3 2

 3 0,5

 

C
x

0,5

0, 7

183594,292 . x

kmol
36,128 2 kmol
m s
kmol

III.Lập bảng số liệu vẽ đường cong động học
-Hệ số chuyển khối:
ky 

1
1
m (IX.33-162-STQTTB-II)

y x
y  y

cb
Trong đó: m tg  x  x (II.169)
cb

k .f

y
-Tính số đơn vị chuyển khối của mỗi đĩa: m yT  G
y
Trong đó:ky là hệ số chuyển khối
f là mặt cắt tự do

SV Nguyễn Thị Loan

(IX.65a-173-STQTTB II)

GVHD Nguyễn Văn Mạnh


24
Trường ĐHCNHN
Lớp hóa3-k3
Gy là lượng hơi trung bình đi trong tháp(kmol/s)
8508,730
0,04(kmol / s )
56,69.3600
6873,679
G yC 
0,028(kmol / s )
66,53.3600
AC
AC  y cb  y; BC 
Cy 
Cy
m

G yL 

e

Yt ;

f: diện tích làm việc của đĩa : f = F=
x

-Lập bảng
xcb

y cb

y

0,05

0,065

0,0389

0,1

0,126

0,2

76,19
0,021

3600

m

ky

m yT

Cy

Ai C i

Bi C i

0,05119

1,244

0,294

0,281

1,324

0,0138

0,01

0,0897

0,1130

1,262

0,294

0,281

1,324

0,013

0,0098

0,275

0,1748

0,2368

1,515

0,293

0,281

1,324

0,0382

0,02

0,3

0,41

0,2626

0,3606

1,321

0,294

0,281

1,324

0,0494

0,03

0,4

0,546

0,3542

0,4844

1,345

0,294

0,281

1,324

0,0616

0,04

0,5

0,66

0,4326

0,5869

1,044

0,097

0,0565

1,058

0,0731

0,06

0,6

0,746

0,5088

0,6683

0,852

0,097

0,0565

1,058

0,0777

0,068

0,7

0,83

0,6044

0,7497

0,84

0,097

0,0565

1,058

0,0803

0,07

0,8

0,905

0,7013

0,8310

0,749

0,097

0,0565

1,058

0,074

0,05

0,9

0,962

0,8112

0,9124

0,558

0,097

0,0565

1,058

0,0496

0,0374

-Vẽ đường cân bằng ycb=f(x)
-Vẽ đường làm việc của đoạn chưng,đoạn luyện với Rth=4,46
-Dựng các đường thẳng vuông góc với trục ox.Các đường này cắt đường làm
việc tại :A1;A2;A3……………..và cắt đường cân bằng tại C1;C2;C3……….từ đó
xác định được các điểm B
Vẽ đường cong phụ đi qua các điểm B1, B2, B3…
Ntt = 42 đĩa.
Số đĩa thực tế trong đoạn chưng là : 24 đĩa

Số đĩa thực tế trong đoạn luyện là : 18 đĩa
Chiều cao của tháp chưng luyện là :
H  N tt ( H đ   )  (0,8  1,0)( m).
Với D = 1 m chọn khoảng cách giữa các đĩa 0,32 m = Hđ( bảng IX.4a-II.169 )
chiều dày của đĩa  3  5( mm) .
SV Nguyễn Thị Loan

GVHD Nguyễn Văn Mạnh


25
Đối với các chất không ăn mòn chọn  3(mm).
- Chiều cao đoạn luyện :
HL = 18. ( 0,32 + 0,003 ) +0,8 = 6,614 ( m ).
- Chiều cao đoạn chưng :
HC = 27 . ( 0,32 + 0,003 ) +0,8 = 9,521 m ).
Chiều cao làm việc của toàn tháp :
Hlv = HL + HC = 6,614+9,521 = 16,135 m
 Quy chuẩn thành 17 m.
Trường ĐHCNHN

Lớp hóa3-k3

PHẦN VI : TÍNH TOÁN TRỞ LỰC CỦA THÁP.
Tốc độ của dòng khí qua đĩa quyết định chế độ làm việc của tháp. Có hai chế
độ làm việc: chế độ đồng đều và chế độ không đồng đều.
Chế độ không đồng đều xảy ra khi tốc độ dòng hơi nhỏ, trong tháp đĩa lỗ thì dòng
chất lỏng lọt qua lỗ mà không chảy theo ống chảy truyền. Khi tăng tốc độ hơi cao
hơn một đại lượng giới hạn nhất định thì từ chế độ không đồng đều tháp chuyển
sang làm việc ở chế độ đồng đều. Tốc độ tại điểm chuyển động chế độ làm việc này

được gọi là tốc độ giới hạn dưới của chế độ đồng đều. Chế độ làm việc đồng đều
của tháp đĩa lỗ thì khí và hơi đi qua lớp chất lỏng ở tất cả các lỗ của đĩa.
Tốc độ của chất lỏng chuyển động trong ống chảy truyền không vượt quá 0,12 m/s
mới bảo đảm duy trì một lượng dự trữ nhất định của chất lỏng trên đĩa.
-Trở lực của tháp đĩa lỗ không có ống chảy truyền :
P  N tt .Pđ ( N / m 2 )( IX .135  II .192)
Ntt : Số đĩa thực tế của tháp.
Pđ : Tổng trở lực của một đĩa (N/m2).
Với Pđ Pk  Ps  Pt ( IX .136  II .192)
- Pk : Trở lực của đĩa khô.
- Ps : Trở lực đo sức căng bề mặt.
- Pt : Trở lực thủy tĩnh do chất lỏng trên đĩa gây ra.
I- Trở lực của đĩa khô :
 y .02
Pk  .
( N / m 2 )( IX .137  II .192)
2
+>.  : Hệ số trở lực :  =2,1 đối với đĩa lỗ không có ống chảy truyền.
+>.  0 : Tốc độ hơi đi qua lỗ ( m/s).
+>.  y : Khối lượng riêng trung bình của pha hơi (kg/m3)
Với Dtháp= 1 ,2m
 yt
1,044

 0 5,22(m / s )
1.Trong đoạn luyện : o 
0,2
0,2
SV Nguyễn Thị Loan

GVHD Nguyễn Văn Mạnh