Tính toán thiết kế tháp đệm chưng luyện liên tục hổn hợp hai cấu tử là CH3COOH và H2O

ĐỒ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TUẤN
Axít CH
3
OOH là một tronh những hợp phần không thể thiếu trông công nghệ
thực phẩm cũng như trong một số ngành công nghiệp khác, CH
3
COOH cũng
chiếm một vai trò quan trọng trong cuộc sống.
Để sản xuất axit CH
3
COOH thì có nhiều phương pháp khác nhau nhưng
trong công nghiệp thực phẩm thì nó được sản xuất bằng phương pháp lên men
bởi tác nhân vi sinh vật. Để thu được CH
3
COOH tinh khiết có thể thực hiện bằng
nhiều phương pháp khác nhau nhưng như các phương pháp hoá học, hoá lý…
trong công nghiệp để thu được lượng lớn CH
3
COOH với độ tinh khiết theo yêu
cầu thì người ta thường sửdụng phương pháp chưng cất.
Có nhiều phương pháp chưng cất khác nhau nhưng trong công nghiệp thực
phẩm thường sử dụng phương pháp chưng cất liên tục.
Nguyên tắc phương pháp là dựa vào nhiệt độ bay hơi khác nhau của các cấu
tử trong hổn hợp.Về thiết bị thì có nhiều loại khác nhau, tuỳ thuộc vào yêu cầu
công nghệ mà người ta chọn loại thiết bị phù hợp.Trông công nghệ thực phẩm
thiết bị chưng cất thường dùng là thiết bị loại tháp.
Nội dung của đồ án này là tính toán thiết kế tháp đệm chưng luyện liên tục
hổn hợp hai cấu tử là CH
3
COOH và H
2

O.
Các số liệu ban đầu :
Năng suất theo hổn hợp đầu: 1800(l/h).
Nồng độ hổn hợp đầu là: 75%.
Nồng độ sản phẩm đỉnh là : 90%.
Nồng độ sản phẩm đáy là: 10%.
(Các số liệu trên được cho theo cấu tử dể bay hơi)
GVHD:TRẦN XUÂN NGẠCH Trang1
ĐỒ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TUẤN
GVHD:TRẦN XUÂN NGẠCH Trang2
(4)
Håi âäút
(3)
(6)
(5)
(8)
(1)
(2)
(F)
(P)
Næåïc ngæng
(7)
H
2
O
H
2
O
SÅ ÂÄÖ TÄØNG QUAÏT DÁY CHUYÃÖN CÄNG
NGHÃÛ

(9)
H
2
O
ĐỒ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TUẤN
Chuong 1
TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ
1.Cân bằng vật liệu.
Phương pháp cân bằng vật liệu cho toàn tháp
G
F
= G
p
+G
w
(kg/h).
G
F
: lưu lượng hổn hợp đầu.
G
p
:lưu lượng hổn hợp đỉnh.
G
w
:lưu lượng sản phẩm đáy.
Cân bằng vật liệu cho cấu tử dể bay hơi
G
F
.x
F

= G
P
.x
p
+G
w
.x
w
(kg/h).
x
F
:phần mol hổn hợp đầu.
x
p
:phần mol sản phẩm đỉnh.
x
w
:phần mol sản phẩm đáy
Theo giả thiết ta có :
a
F
= 0,75: nồng độ của hổn hợp đầu (phần mol).
a
p
= 0,9:nồng độ của sản phẩm đỉnh (phần mol).
a
w
=0,1:nồng độ phần mol khối lượng sản phẩm đáy.
Suy ra các giá trị của x
F

, x
p
, x
w
:

x
F
=
M
a
M
M
A
F
OH
OH
a
a
F
F
)1(
2
2
−
+
=
60
25,0
18

75,0
18
75,0
+
= 0,91
M
O
H
2
:phân tử lượng của nước.
M
A
= 60 :Phân tử lượng của CH
3
COOH.

x
p
=
60
1
18
18
aa
a
PP
P
−
+
=

60
1,0
18
9,0
18
9,0
+
= 0,968

x
w
=
60
1
18
18
aa
a
WW
W
−
+
=
60
9,0
18
1,0
18
1,0
+

= 0, 27
Lượng sản phẩm đỉnh: (kg/h)
G
p
= G
F
.
aa
aa
wp
wF
−
−
=1853,1.
1,09,0
1,075,0
−
−
= 1505,64
Lượng sản phẩm đáy là: (kg/h)
G
w
=G
F
- G
p
= 1853,1-1505,64 = 347,46
Gọi :M là phân tử lượng trung bình của hổn hợp (Kmol/Kg)
M =x
F

.
M
O
H
2
+(1-x
F
).M
A
=0,91.18 + 0,09.60 = 21,78.
F: lượng hổn hợp đầu (Kmol/h)
GVHD:TRẦN XUÂN NGẠCH Trang3
ĐỒ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TUẤN
P:lượng sản phẩm đỉnh
W:Lượng sản phẩm đáy.
F =
M
G
F
=
78,21
1,1853
= 85,08
P =F.
xx
xx
wp
wF
−
−

= 85,08.
27,0968,0
27,091,0
−
−
= 78,01
=> W = F-P = 85,05- 78,01 =7,07
2. Xác định chỉ số hồi lưu - số đĩa lý thuyết .
Gọi x: nồng độ cấu tử dể bay hơi trong pha lỏng
y: nồng độ cấu tử dể bay hơi trong pha hơi.
t: nhiệt độ sôi của hổn hợp hai cấu tử ở áo suất 760 mmHg
a(% khối lượng) x(phần mol) y(phần mol) Kg/h Kmol/h Nhiệt độ sôi
a
F
= 0,75 x
F
= 0,91 y
F
= 0.937 1853,1 85,08 100,6
a
p
= 0,9 x
p
= 0,968 y
p
= 0,9776 1505,64 78,01 100,2
a
w
= 0,1 x
w

=0,27 y
w
= 0,3884 347,46 7,07 108,28
Chỉ số hồi lưu thích hợp: R
OPT
R
OPT
= β.R
min
β: hệ số hiệu chỉnh ; β = (1,2 ÷ 2,5)
R
min
: chỉ số hồi lưư tối thiểu
Dựa vào bảng (IX. 2a, trang 148- T
2
) kết hợp với nội suy ta suy ra : y
F
= 0,937 là
nồng độ cân bằng ứng giá trị x
F
= 0,91.
Suy ra chỉ số hồi lưu tối thiểu là:
R
min
=
x
y
y
x
F

F
p
p
−
−
=
148,1
91.0937,0
937,0968,0
=
−
−
R
min
= 1,148
Để xác định số đĩa lý thuyết của tháp bằng cách dựa vào phương trình đường
nồng độ làm việc của đoạn luyện và đoạn chung.
Pương trình làm việc của đoạn luyện:
y =
1
R
OPT
+
R
OPT
.x +
1+
R
OPT
P

x
Phương trình làm việc của đoạn chung :
X =
RL
R
OPT
OPT
+
+1
.y +
RL
OPT
L
+
−1
.
Với: L =
P
F
=
09,1
01,78
08,85
=
Mà: R
OPT
= β.R
min
: đặt B =
1+

OPT
p
R
x
ứng với mổi giá trị của βsẽ là một đĩa
lý thuyết N ở bảng sau
GVHD:TRẦN XUÂN NGẠCH Trang4
ĐỒ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TUẤN
β
1,2 1,4 1,6 1,8 2,1 2,3 2,5
R
OPT
1,378 1,607 1,837 2,066 2,411 2,64 2,87
N 17 15 14 13 13 12 11
N(R+1) 38,048 39,105 39,718 39,858 44,343 43,68 42,57
B 0,407 0,371 0,341 0,316 0,284 0,266 0,25
Lập biểu đồ biểu diển sự phụ thuộc N(R+1) và R . Điểm cực tiểu của giá trị
N(R+1) ứng với R thích hợp nhất là R
x
= 1,378.
Tương ứng với R
x
=1,378 thì số đĩa lý thuyết :
Của tháp là 17 (đĩa)
Đoạn chưng 6 đĩa (11,3)
Đoạn luyện 11 đĩa (5,7)
Phương trình làm việc đoạn luyện
y = 0,579x + 0,407
Phương trình đường làm việc đoạn chưng
X = 0,964y + 0,036

3.Xác định số đĩa thực tế
Hiệu suất làm việc của tháp được tính theo biểu thức:
η=α.µ
η:hiệu suất của tháp (%).
α: độ bay hơi của hổn hợp.
µ:độ nhớt của hổn hợp: (10
-3
N.S/m
2
).
α=
x
x
y
y −
−
1
.
1
(13-34- QT-TBCNHH II )
Vì hiệu suất thay đổi theo chiều cao tháp nên để xác định hiệu xuất của toàn tháp
ta xac định hiệu xuất trung của tháp.
Hiệu xuất trung bình của tháp được xác định:
η =
3
321
ηηη
++
(%) (13-53-QH-TBVNHH II)
η1: hiệu suất đĩa trên cùng (%)

η2: hiệu suất đĩa tiếp liệu (%)
η3: hiệu suất đĩa dưới cùng (%)
a)Hiệu suất đĩa trên cùng:
Các số liệu đã có
X
p
=0,968 ; y
p
=0,9776 ; t
p
=100,2
o
C
Độ nhớt của CH
3
COOH ở nhiệt độ t
1
40
o
C là µ
1
=0,9 (10
-3
.N.S/m
3
)
ở nhiệt độ t
2
là µ
2

=0,56 (10
-3
.N.S/m
3
).
Độ nhớt của nước ở nhiệt độ θ
1
=24
o
C là 0,9, θ
2
=49
o
C là 0,56
Theo công thức páp lốp:
6,1
4924
8040
21
21
=
−
−
==
−
−
K
tt
θθ
Độ nhớt của CH

3
COOH ở nhiệt độ t
p
=100,2 là:
GVHD:TRẦN XUÂN NGẠCH Trang5
ĐỒ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TUẤN
θ
3
=
+
−
6,1
1
tt
p
θ
1
=
4,2
6,1
402,100
+
−
= 61,625 (
o
C)
Tra bảng độ nhớt của CH
3
COOH ta có
µ

2
100,2
= 0,4617 (10
-3
.N.S/m
3
)
Độ nhớt của H
2
O ở 100,2
o
C là : µ
1
100,2
=0,2835(10
-3
.N.S/m
3
)
Độ nhớt của hổn hợp ở 100,2
o
C là
lg µ
1
hh
=x
p
.lg µ
1
100,2

+(1-x
p
).lg µ
2
100,2
=0,968.lg0,2835 + 0,032lg0,4617
lg µ
1
hh
= -0,54067; µ
1
hh
= 0,288 (10
-3
.N.S/m
3
)
α
1
=
443,1
968,0
032,0
.
0224,0
9776,0
1
.
1
==

−
−
x
x
y
y
p
p
p
p
η
1
=α
1
. µ
1
hh
=1,443.0,288 = 0,4156
b)Hiệu suất của đĩa tiếp liệu
Độ nhớt của CH
3
COOH ở 100,6
o
C
µ
2
100,6
=0,455(10
-3
.N.S/m

3
)
Độ nhớt của nước ở 100,6
o
C là µ
1
100,6
= 0,283(10
-3
.N.S/m
3
)
Độ nhớt của hổn hợp ở 100,6
o
C là
lg µ
2
hh
=x
F
.lg µ
1
100,6
+(1-x
F
).lg µ
2
100,6
=0,91.lg0,283 + 0,09lg0,455
lg µ

2
hh
= -0,529 ;µ
2
hh
=0,296(10
-3
.N.S/m
3
)
α
2
=
47,1
91,0
09,0
.
063,0
937,0
1
.
1
==
−
−
x
x
y
y
F

F
F
F
η
2
=α
2
. µ
2
hh
=1,47.0,296 = 0,435
c)Hiệu suất của đĩa dưới cùng
Độ nhớt của CH
3
COOH ở 108,28
o
C
µ
2
108,28
=0,5304(10
-3
.N.S/m
3
)
Độ nhớt của nước ở 108,28
o
C là µ
1
100,6

= 0,2625(10
-3
.N.S/m
3
)
Độ nhớt của hổn hợp ở 108,28
o
C là
lg µ
3
hh
=x
w
.lg µ
1
108,28
+(1-x
w
).lg µ
2
108,28
=0,27.lg0,2625 + 0,73lg0,5304
lg µ
2
hh
= -0,5378 ;µ
2
hh
=0,4387(10
-3

.N.S/m
3
)
α
3
=
717,1
27,0
73,0
.
6116,0
3884,0
1
.
1
==
−
−
x
x
y
y
w
w
w
w
η
3
=α
3

. µ
3
hh
=1,717.0,4387 = 0,753
Vậy hiệu suất trung bình của tháp là:
η=
5345,0
3
4156,0435,0753,0
3
321
=
++
=
++
ηηη
Từ đây ta tính được số đĩa thực tế là:
N
tt
=
8,31
5345,0
17
==
η
N
lt
(đĩa)
Như vậy số đĩa thực tế là 32 đĩa
Trong đó: Chưng :N

c
= 21 đĩa
Luyện: N
l
=11 đĩa
GVHD:TRẦN XUÂN NGẠCH Trang6
ĐỒ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TUẤN
CHƯƠNG II
TÍNH KÍCH THƯỚCTHIẾT BỊ
I.Tính đường kính thiết bị: D
chưng
≥ D
luyện
Đường kính của thiết bị được xác định theo công thức
D = 0,0188.
W
.
y
y
tb
g
ρ
(m) (IX.90-sô tay T
II
)
Trong đó : g
tb
lượng hơi trung bình đi trong tháp
ρ
y

khối lượng riêng trung bình của pha hơi đi trong tháp (Kg/m
3
)
w
y
vận tốc trung bình của hơi đi trong tháp(m/s)
Vì lượng hơi và lượng lỏng thay đổi theo chiều cao tháp và khác nhau trong mỗi
đoạn của tháp nên phải tính lượng hơi lỏng cho từng đoạn.
1. Đường kính đoạn luyện.
g
tb
=
2
1
gg
d
+
(IX.91.ST-T
II
)
g
tb
: lượng hơi trung bình đi trong đoạn luyện (kg/h, kmol/h)
g
d
: lượng hơi đi ra khỏi điã trên cùng của đoạn luyện.
g
1
: lượng hơi đi vào đĩa dưới cùng của đoạn luyện.
a)Lượng hơi đi ra khỏi đỉnh tháp.

g
d
= G
R
+G
p
= G
p
(R
x
+1) (IX.92 ST-T
II
).
G
p
: lượng sản phẩm đỉnh (kg/h,kmol/h).
G
R
: lượng chất lỏng hồi lưu (kg/h,kmol/h).
R
x
: Chỉ số hồi lưu.
Mà G
p
= 1505,64.2,378 = 3580,4 (kg/h).
b)Lượng hơi đi vào đoạn luyện.
Giữa lượng hơi g
1
hàm lượng hơi y
1

và lượng hơi G
1
đối với đĩa thứ nhất của
đoạn luyện được xác định theo hệ phương trình cân bằng vật liệu và cân bằng
nhiệt lượng sau:
g
1
=G
1
+G
p
(1)
g
1
.y
1
=G
1
.x
1
+G
p
.x
p
(2)
g
1
.r
1
=g

d
.r
d
(3)
trong đó: x
1
= x
F
= 0,91
r
1
ẩn nhiệt hoá hơi của hổn hợp đi vào đĩa thứ nhất của đoạn luyện
(Kcal/kg).
r
d
ẩn nhiệt hóa hơi của hổn hợp đi ra khỏi tháp (Kcal/kg)
r
1
=r
a
.y
1
+(1-y
1
).r
b
(đĩa thứ nhất)
r
d
= r

a
.y
d
+(1-y
1
).r
b
(đĩa trên cùng)
trong đó: r
a,
r
b
ẩn nhiệt hóa hơi của H
2
O và CH
3
COOH nguyên chất
y
d
nồng độ của H
2
O trong hổn hợp đầu.
y
1
hàm lượng hơi đối với đĩa 1 của đoạn luyện.
Dựa vào phương pháp nội suy xác định ẩn nhiệt hóa hơi của nước và của
CH
3
COOH ở các nhiệt độ khác nhau:
Ở 100

o
C r
1a
=539(kcal/kg)
Ở 140
o
C r
2a
=513(kcal/kg)
Ta có ở nhiệt độ t
F
=100,6
o
C (ứng với r
d
) ẩn nhiệt hóa hơi của nước là:
GVHD:TRẦN XUÂN NGẠCH Trang7
ĐỒ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TUẤN
r
3a
= 539 - 0,65.0,6 = 538,61 (kcal/kg)
ở nhiệt độ t
p
=100,2
o
C (ứng với r
d
) ẩn nhiệt hóa hơi của nước là:
r
4a

= 539 - 0,65.0,2 = 538,87 (kcal/kg)
Ẩn nhiệt hóa hơi của CH
3
COOH : r
b
(kcal/kg)
Ở 100
o
C có r
1b
=97(kcal/kg)
Ở 140
o
C có r
2b
=94,4(kcal/kg)
Vậy với nhiệt độ t
F
=100,6 suy ra r
3b
=96,96 (kcal/kg)
Với t
p
=100,2 suy ra r
4b
= 96,98(kcal/kg)
Suy ra r
1
=538,61.y
1

+(1-y
1
).96,96
r
d
= 538,87.0,9776+0,0224.96,98 = 528,97
Giãi hệ 4 phương trình:
g
1
=G
1
+G
p
(1)
g
1
.y
1
=G
1
.x
1
+G
p
.x
p
(2)
g
1
.r

1
=g
d
.r
d
(3)
r
1
= 538,61.y
1
+(1-y
1
).96,96 (4)
Ta có: y
1
= 0,91 tương ứng: x
1
=0,87, t
1
=100,8
o
C
G
1
= 296,495(kmol/h)
g
1
= 218,485(kmol/h)
Lượng hơi trung bình đi trong đoạn luyện
g

tbl
=
066,4033
2
1
=
+
gg
d
(kg/h)
g
d
=189,031(kmol/h)
Lượng lỏng trung bình trong đoạn luyện
G
tbl
=
2
378,1.01,78495,296
2
.
1
+
=
+
R
GG
x
p
G

tbl
=202(kmol/h) = 2875,3(kg/h).
c) Vận tỗc hơi đi trong đoạn luyện
Vận tốc hơi được xác định theo công thức
Lg










)(
w
16,0
3
2
x
.
..
..
µ
µ
ρ
ρρ
n
x

g
xtb
d
ytbd
v
= A - 6,75.
)(
)(
8
1
4
1
.
ρ
ρ
xtb
ytb
g
x
G
G
.
(Sổ tay II-IX.115)
Trong đó : A hằng số A= -0,125.
w
x
: vận tốc đặc pha (m/s).
ρ
d
:Bề mặt tự do của đệm (m

2
/m
3
).
V
d
: Thể tích tự do của đệm (m
3
/m
3
).
ρ
ytb
:khối lượng riêng trung bình của hơi.(kg/m
3
).
ρ
xtb
: Khối lượng riêng trung bình của lỏng (kg/m
3
).
µ
x
: Độ nhớt của hổn hợp lỏng ở điều kiện trung bình (N.S/m
2
).
µ
n
: Độ nhớt của nước ở 20
o

C (N.S/m
2
).
G
y
:Lượng hơi trung bình đi trong đoạn luyện (kg/h).
G
x
: Lượng lỏng trung bình đi trong doạn luyện (kg/h).
Chọn loại đệm vòng có kích thước chưa có và ρ
d
=310(m
2
/m
3
),
V
d
=0,71(m
3
/m
3
).
GVHD:TRẦN XUÂN NGẠCH Trang8
ĐỒ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TUẤN
Xác định khối lượng riêng:
ρ
ytb
=
)4,100273.(4,22

273].60).1(18.[
+
−+
yy
tbltbl
(IX.102-ST T
II
).
với y
tbl
=
9573,0
2
9776,0937,0
2
1
=
+
=
+
yy
p
Suy ra : ρ
ytb
=
646,0
)4,100273.(4,22
273].60.0427,018.9573,0[
=
+

+
(kg/m
3
).
ρρρ
2
1
1
1
1
1
xtb
tb
xtb
tb
xtb
aa
−
+=
(IX.104a-ST T
II
).
a
tb1
=
775,0
60.08,018.92,0
18.92,0
60).1(18.
18.

11
1
=
+
=
−+
xx
x
tbtb
tb
(phần khối lượng ứng với t
o
trung bình).
Với
x
tb1
: nồng độ trung bình của pha lỏng tương ứng với y
tbl
=0,9573
ρ
xtb1
: Khối lượng riêng của H
2
O tại 100,8
o
C (kg/m
3
).
ρ
xtb2

: Khối lượng riêng của CH
3
COOH tại 100,8
o
C (kg/m
3
).
Dựa vào phương pháp nội suy
Ở 100
o
C ρ
1
của nước là 958,38 (kg/m
3
).
ρ
1
của CH
3
COOH là 958 (kg/m
3
).
Ở 110
o
C ρ
2
của nước là 951 (kg/m
3
).
Khối lượng riêng của nước tại 100,8

o
C là
ρ
xtb1
= (951- 958)/10 .0,8+958,38 = 957,79
Ở 120
o
C khối lượng riêng của là ρ
2
= 922(kg/m
3
).
Suy ra khối lượng riêng của CH
3
COOH ở 100,8
o
C là
ρ
xtb2
=(922-958):20.0,8+958 =956,56
Vậy
56,956
225,0
79,957
775,01
+=
ρ
xtb
Suy ra
ρ

xtb
=957,51 (kg/m
3
).
Độ nhớt của nước ở 100,8
o
C là
µ
1
100,8
=0,2819 (10
-3
.N.S/m
2
)
Độ nhớt của CH
3
COOH ở 100,8
o
C là
µ
2
100,8
=0,4668 (10
-3
.N.S/m
2
)
Lgµ
x

=0,78.lgµ
1
100,8
+0,13.lgµ
2
100,8
=0,78.lg0,2819 +0,13.lg0,4668
µ
x
=0,5937 (10
-3
.N.S/m
2
); µ
n
= 1,005 (10
-3
.N.S/m
2
) ở 20
o
C
Thay các giá trị vào công thức (IX.115-ST II)
Ta có : w
x
= 2,79 (m/s).
Vận tốc thực tế chọn là : w
L
= 0,7. w
x

=1,954(m/s).
Đường kính đoạn luyện là:
D
L
=0,0188.
063,1
646,0.954,1
066,4033
.0188,0
.
==
ρ
yl
L
L
w
G
(m).
GVHD:TRẦN XUÂN NGẠCH Trang9
ĐỒ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TUẤN
2. Đường kính đoạn chưng.
D
c
=0,0188.
w
g
ytb
ytb
tb
'

'
'
.
ρ
(m)
a)Lượng hơi đi trong đoạn chưng
g
'
tb
=
2
'
1
'
gg
n
+
(kg/h).
g
n
'
: lượng hơi đi ra khỏi đọan chưng. (kg/h)
g
n
'
: Lượng hơi đi vào đọa chưng (kg/h)
g
1
:lượng đi vào đoạn chưng trừ G
F

g
1
= g
n
'
=218,485 (kmol/h) - 85,08(kmol/h) = 5730,599(kg/h)
Nên g
'
tb
=
2
'
11
gg
+
Ta có hệ phương trình sau
G
g
G
W
+=
,
1
,
1
(1)
xG
yg
xG
WW

W
...
'
1
,
1
,
1
+=
(2)
r
g
r
g
r
g
n
n
1
1
,
,
,
1
,
1
... ==
(3)

G

,
1
: lượng lỏng đi trong đoạn chưng [kmol/h]

yy
W
=
,
1
: hàm lượng hơi đi vào đoạn chưng

r
yy
r
r
b
a
.1
,
1
,
1
,
1
.







−+=
: ẩn nhiệt hóa hơi của hơi đi vào đĩa thứ nhất của đoạn
chưng.

r
a
: ẩn nhiệt hóa hơi của H
2
O ở 108,3
0
C ,
r
a
= 534,2 [kcal/kg]

r
b
: ẩn nhiệt hóa hơi của CH
3
COOH ở 108,3
0
C ,
r
b
= 96,46 [kcal/kg]

r
,
1

= 267,18 [kcal/kg] =25644,87

r
n
,
: ẩn nhiệt hóa ơi đi vàođĩa trên cùng của đoạn chưng ,
r
n
,
=
r
1

G
W
: lượng sản phẩm đáy [kmol/h]
Giãi hệ phương trình trên ta có:

g
,
1
= 161,12 [kmol/h]

G
,
1
= 168,19 [kmol/h]

x
,

1
= 0,2843 [phần mol] , nồng độ pha lỏng hơi cân bằng ứng với
x
,
1
là
y
*
= 0,4058,
t
*
1
= 107,9
0
C

g
,
1
= 161,12. [y
*
1
.18+(1-y
*
1
).60]=6921,135 [kg/h]

G
,
1

= 168,19. [x
'
1
.18+(1- x
'
1
).60] = 8083,11 [kg/h]
Lượng hơi trung bình đi trong đoạn chưng"
GVHD:TRẦN XUÂN NGẠCH Trang10
ĐỒ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TUẤN

=
+
=
+
=
2
599,5730153,6921
2
,
11
,
gg
g
tb
6325,867 [kg/h]
Lượng lỏng trung bình đi trong đoạn chưng

2
,

1
,
GG
G
x
tb
+
=

G
x
: lượng lỏng đi vào đĩa dưới cùng của đoạn chưng

G
x
=G
w
=347,46 [kg/h]
2
,
1
,
GG
G
x
tb
+
=
=
2

11.808346,347 +
= 4215,285 [kg/h]
b)Xác định vận tốc hơi
b )Xác định vận tốc hơi đi trong đoạn luyện
Ta có
G
x
,
=4215,285 [kg/h] lượng lỏng trungbình trong đọan chưng

G
y
,
= 6325,867 [kg/h] lượng hơi trung bình đi trong đoạn chưng
xác định khối lượng riêng của hổn hợplỏng và hơi

=
+
=
+
=
2
3884,04058,0
2
'
1
,
1
yy
y

W
tb
0,397

( )
( )
24,104273.4,22
273.60.603,018.397,0
,
+
+
=
ρ
ytb
= 0,5364 [kg/m
3
]

( )
=
−+
=
60.118.
18.
,
1
,
1
,
1

2
xx
x
a
tbtb
tb
tb
0,103
Ở nhiệt độ108,01
0
C :
Khối lượng riêng của H
2
O là
ρ
,
1xtb
= 952,47 [kg/m
3
]
Khối lượng riêng của CH
3
COOH là
ρ
,
2xtb
= 943,58 [kg/m
3
]
suy ra

ρρρ
,
2
2
,
1
2
,
1
1
xtb
tb
xtb
tb
xtb
aa
−
+=
Vậy
=
ρ
,
xtb
944,6 [kg/m
3
]
Độ nhớt ở nhiệt độ 108,01
0
C
Độ nhớt của H

2
O là
=+
−
= 284,001,8.
20
284,0232,0
01,108
1
µ
0,263 [10
-3
N.s/m
2
]
Độ nhớt của CH
3
COOH là
=+
−
= 46,001,8.
20
46,063,0
01,108
2
µ
0,528 [10
-3
N.s/m
2

]
Vậy lg
µµµ
01,108
2
01,108
1
lg).2943,01(lg.2943,0 −+=
x

suy ra
=
µ
x
0,69524 [10
-3
N.s/m
2
]
Thay các giá trị vào công thức (IX.115) ta có w
y
'
=3,167 [m/s]
Chọn w
tbc
'
=0,7. w
y
= 0,7.3,167 = 2,217[m/s]
Đường kính đoạn chưng là

=
D
C
0,0188.
5364,0.217,2
867,6325
= 1,371 [m]
GVHD:TRẦN XUÂN NGẠCH Trang11
ĐỒ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TUẤN
II . Tính chiều cao của tháp
H = N
tt
.H
td
(10_40_QT&TBCNHH II)
N
tt
: số đĩa thực tế
H
td
: chiều cao của bậc thay đổi nồng độ [m]
ta có
( )
G
G
G
G
G
G

R
d
h
x
y
y
x
td
td
m
m
x
y
y
x
x
y
e
.1
.
.lg
.....4,8
039,0
19,0
342,0
2,0
−
=

























µ
µ
ρ
ρ

(10_41_QT&TBCNHH II)
trond đó
d

td
=
δ
d
td
V
.4
: đường kính tương đương của đệm [m]

µ
ρ
y
d
y
tdy
e
V
dw
R
.
..
3
=
Chuẩn số Reynon
ρ
y
:Khối lượng riêng của hơi [kg/m
3
]
ρ

x
:khối lượng riêng của lỏng [kg/m
3
]

w
y
: Vận tốc hơi đi trong tháp

δ
d
: bề mặt riêng của đệm[m
2
/m
3
]

V
d
: thể tích tự do của đệm [m
3
/m
3
]

G
y
,
G
x

: lượng lỏng và hơi trung bình đi trong tháp [kg/h]

µ
x
µ
y
: độ nhớt của hơi và lỏng đi trong tháp theo nhiệt độ trung bình [N.s/m
2
]
m : giá trị
α
tg
trung bình trên đường cân bằng
1. Chiều cao đệm của đoạn luyện
Các số liệu đã có :
G
y
= 4033,066[kg/h]
G
x
= 3875,3 [kg/h]
wy =1,954 [m/s]
µ
x
= 0,5937 [10
-3
.N.s/m
2
]
ρ

y
= 0,646 [kg/m
3
]
ρ
x
=957,51 [kg/m
3
]
Độ nhớt của pha hơi :
µ
y

µµ
µ
21
1
1
aa
hh
y
−
+=
a
h
:Nồng độ phần khối lượng của H
2
O trong pha hơi ở nhiệt độ 100,8
o
C

GVHD:TRẦN XUÂN NGẠCH Trang12