Tài liệu CÔNG NGHỆ CHƯNG CẤT HỆ NƯỚC – ACID ACETIC pptx

Thiết kế tháp chưng cất hệ nước – acid acetic
1
LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay cùng với sự phát triển vượt bậc của nền công nghiệp thế giới và nước nhà, các
ngành công nghiệp cần rất nhiều hoá chất có độ tinh khiết cao. Các phương pháp được sử dụng để
nâng cao độ tinh khiết: trích ly, chưng cất, cô đặc, hấp thu… Tùy theo đặc tính yêu cầu của sản
phẩm mà ta có sự lựa chọn phương pháp thích hợp.
Đồ án môn học Quá trình và Thiết bị là một môn học mang tính tổng hợp trong quá trình
học tập của các kỹ sư hoá- thự c phẩm tương lai. Môn học giúp sinh viên giải quyết nhiệm vụ
tính toán cụ thể về: yêu cầu công nghệ, kết cấu, giá thành của một thiết bị trong sản xuất hoá
chất - thực phẩm. Đây là bước đầu tiên để sinh viên vận dụng những kiến thức đã học của nhiều
môn học vào giải quyết những vấn đề kỹ thuật thực tế một cách tổng hợp.
Nhiệm vụ của ĐAMH là thiết kế tháp chưng cất hệ nước – acid acetic hoạt động liên tục với
nâng suất nhập liệu: 0,8 m
3
/h có nồng độ 88% khối lượng nước ,thu được sản phẩm đỉnh có nồng
độ 99,5% khối lượng nước, sản phẩm đáy 70% khối lượng nước. Đối với hệ nước – acid acetic là
hệ 2 cấu tử tan lẫn hoàn toàn, có nhiệt độ sôi cách xa nhau, nên ta dùng phương pháp chưng cất để
thu được nước có độ tinh khiết cao.
Trong qua trình chưng cat ta thu sản phảm day với nơng do nhỏ de phục vụ cho nganh cơng
nghiep sản xuat cao su
Em chân thành cảm ơn các quí thầy cô bộ môn Máy & Thiết Bị, thầy Hoang Minh Nam, các
bạn sinh viên đã giúp em hoàn thành đồ án này. Em rất mong sự góp ý, chỉ dẫn của quí thầy cô.
2
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN.
I . LÝ THUYẾT VỀ CHƯNG CẤT:
1 . Phương pháp chưng cất :
Chưng cất là qua trình phân tách hỗn hợp lỏng (hoặc khí lỏng) thành các cấu tử riêng biệt
dựa vào sự khác nhau về độ bay hơi của chúng (hay nhiệt độ sôi khác nhau ở cùng áp suất),
bằng cách lặp đi lặp lại nhiều lần quá trình bay hơi - ngưng tụ, trong đó vật chất đi từ pha lỏng
vào pha hơi hoặc ngược lại. Khác với cô đặc, chưng cất là quá trình trong đó cả dung môi và

chất tan đều bay hơi, còn cô đặc là quá trình trong đó chỉ có dung môi bay hơi.
Khi chưng cất ta thu được nhiều cấu tử và thường thì bao nhiêu cấu tử sẽ thu được bấy
nhiêu sản phẩm. Nếu xét hệ đơn giản chỉ có 2 hệ cấu tử thì ta thu được 2 sản phẩm: sản phẩm
đỉnh chủ yếu gồm gồm cấu tử có độ bay hơi lớn (nhiệt độ sôi nhỏ ), sản phẩm đáy chủ yếu
gồm cấu tử có độ bay hơi bé(nhiệt độ sôi lớn) .Đối với hệ nước – acid acetic sản phẩm đỉnh là
nước, sản phẩm đáy chủ yếu gồm acid acetic và một ít nước.
Các phương pháp chưng cất: được phân loại theo:
• Áp suất làm việc : chưng cất áp suất thấp, áp suất thường và áp suất cao. Nguyên tắc
của phương pháp này là dựa vào nhiệt độ sôi của các cấu tử, nếu nhiệt độ sôi của các
cấu tử quá cao thì ta giảm áp suất làm việc để giảm nhiệt độ sôi của các cấu tử.
• Nguyên lý làm việc: liên tục, gián đoạn(chưng đơn giản) và liên tục.
* Chưng cất đơn giản(gián đoạn): phương pháp này đuợc sử dụng trong các trường
hợp sau:
+ Khi 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 cất hỗn hợp hai cấu tử (dùng thiết bị hoạt động liên tục) là quá trình được thực
hiện liên tục, nghịch dòng, nhều đoạn.
• Phương pháp cất nhiệt ở đáy tháp: cấp nhiệt trực tiếp bằng hơi nước: thường được áp
dụng trường hợp chất được tách không tan trong nước .
Vậy: đối với hệ nước – acid acetic, ta chọn phương pháp chưng cất liên tục cấp nhiệt gián
tiếp bằng nồi đun ở áp suất thường.
3
2 . Thiết bị chưng cất:
Trong sản xuất thường sử dụng rất nhiều loại tháp nhưng chúng đều có một yêu cầu cơ bản
là diện tích bề mặt tiếp xúc pha phải lớn ,điều này phụ thuộc vào độ phân tán của lưu chất này
vaò lưu chất kia .

Tháp chưng cất rất phong phú về kích cỡ và ứng dụng ,các tháp lớn nhất thường được ứng
dụng trong công nghiệp lọc hoá dầu. Kích thước của tháp : đường kính tháp và chiều cao tháp
tuỳ thuộc suất lượng pha lỏng, pha khí của tháp và độ tinh khiết của sản phẩm. Ta khảo sát 2
loại tháp chưng cất thường dùng là tháp mâm và tháp chêm.
• Tháp mâm: thân tháp hình trụ, thẳng đứng phía trong có gắn các mâm có cấu tạo khác
nhau để chia thân tháp thành những đoạn bằng nhau, trên mâm pha lỏng và pha hơi đựơc
cho tiếp xúc với nhau. Tùy theo cấu tạo của đĩa, ta có:
* Tháp mâm chóp : trên mâm bố trí có chép dạng:tròn ,xú bắp ,chữ s…
* Tháp mâm xuyên lỗ: trên mâm bố trí các lỗ có đường kính (3-12) mm.
• Tháp chêm(tháp đệm): tháp hình trụ, gồm nhiều đoạn nối với nhau bằng mặt bích hay
hàn. Vật chêm được cho vào tháp theo một trong hai phương pháp: xếp ngẫu nhiên hay
xếp thứ tự.
* So sánh ưu và nhược điểm của các loại tháp :
Tháp chêm. Tháp mâm xuyên lo. Tháp mâm chóp.
Ưu điểm: - Đơn giản. - Hiệu suất tương đối cao. - Hiệu suất cao.
- Trở lực thấp. - Hoạt động khá ổn định. - Hoạt động ổn định.

- Làm việc với chất lỏng
bẩn.
Nhược điểm: - Hiệu suất thấp. - Trở lực khá cao. - Cấu tạo phức tạp.
- Độ ổn định kém.
- Yêu cầu lắp đặt khắt khe
-> lắp đĩa thật phẳng. - Trở lực lớn.
- Thiết bị nặng.
- Không làm việc với
chất lỏng bẩn.
Nhận xét:ta nhan thay thap chem don giản dẽ sử dụng nhat.
Vậy: Chưng cất hệ nước – acid acetic ta dùng tháp mâm xuyên lỗ hoạt động liên tục ở áp
suất thường, cấp nhiệt gián tiếp ở đáy tháp, nhập liệu sau khi trao đổi nhiệt với thiet bi gia nhiet
nhap lieu,san pham day dược làm nguội để thu sản phẩm chính, sản phẩm đỉnh được dẫn vào

nồi đun để tạo hơi nước quá nhiệt cấp nhiệt cho nhập liệu và nồi đun đáy tháp.
II . GIỚI THIỆU SƠ BỘ NGUYÊN LIỆU :
Nguyên liệu là hỗn hợp bezen – acid acetic.
1 . NƯỚC:
Nước: là chất lỏng không màu, khơng mùi,la dung mơi hoa tan tốt c hợp chất phan
cực,năng hơn dung mơi hữu cơ, không hoa tan dung mơi hữu cơ,…nước sôi ở 100
0
C và đông
đặc ở 0
0
C.
2 . Acid acetic:
Acid acetic: là một loại acid quan trọng nhất trong các loại acid hữu cơ. Nó rẻ nên được
ứng dụng rộng rãi và là hoá chất cơ bản để điều chế nhiều hợp chất quan trọng. Acid acetic
được ứng dụng trong các nghành :
+ Làm dấm ăn.
+ Đánh đông mủ cao su
4
+ Làm chất dẻo tơ lụa xeluloza acetat .
+ Làm phim ảnh không nhạy lửa.
+ Làm chất kết dính polyvinyl acetat .
+ Làm phẩm màu, dược phẩm, nước hoa tổng hợp.
3 . Hỗn hợp N ư ớc-Acid acetic:
Ta có bảng thành phần lỏng (x) – hơi (y) và nhiệt độ sôi của hỗn hợp Nước-Acid acetic
760 mmHg:
5
x(%phân
mol) 0 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
y(%phân
mol) 0 9.2 16.7 30.3 42.5 53 62.6 71.6 79.5 86.4 93 100

t(
o
C) 118.1 115.4 113.8 110.1 107.5 105.8 104.4 103.3 102.1 101.3 100.6 100
III. CƠNG NGHỆ CHƯNG CẤT HỆ NƯỚC-ACID ACETIC:
* Sơ đồ qui trình cơng nghệ chưng cất hệ nước-acid acetic:
13
Sản Phẩm Đáy
Nước Lỏng
Nguyên Liệu
2
1
Sản Phẩm Đáy
T
P
T
7
T
T
6
4
Nước
12
Sản Phẩm Đỉnh
Hơi Nước
11
5
Nước
9
10
3

P
14
T
15
Nước
8
Hơi không ngưng
Nước

Chú thích :
1. Bồn chứa ngun liệu .
2. Bơm.
3. Bồn cao vị .
4. Bẩy hơi .
5. Lưu lượng kế .
6. Van .
7. Tháp chưng cất .
8. Thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh .
9. Bộ phận chỉnh dòng .
10. Thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh .
11. Bồn chứa sản phẩm đỉnh .
12. Nồi đun .
13. Đun sơi nhập liệu bằng sản phẩm đáy .
14. Ap kế .
15. Nhiệt kế .
* Thuyết minh qui trình cơng nghệ:
Hỗn hợp nước-acid acetic có nồng độ nước 88% ( theo khối lượng) , nhiệt độ khoảng 25
0
C
tại bình chứa ngun liệu (1) được bơm (2) bơm lên bồn cao vị (3). Từ đó được đưa đến thiết bị

6
gia nhiệt (13) ( trao đổi nhiệt với sản phẩm đáy). Ở đây, hỗn hợp được gia nhiệt đến nhiệt độ
100,1727
0
C . Sau đó, hỗn hợp được đưa vào tháp chưng cất (7) ở đĩa nhập liệu.
Trên đĩa nhập liệu, chất lỏng được trộn với phần lỏng từ đoạn cất của tháp chảy xuống.
Trong tháp hơi, đi từ dưới lên gặp chất lỏng từ trên xuống . Ở đây, có sự tiếp xúc và trao đổi giữa
hai pha với nhau. Pha lỏng chuyển động trong phần chưng càng xuống dưới càng giảm nồng độ các
cấu tử dễ bay hơi vì đã bị pha hơi tạo nên từ nồi đun (12) lôi cuốn cấu tử dễ bay hơi . Nhiệt độ
càng lên trên càng thấp, nên khi hơi đi qua các đĩa từ dưới lên thì cấu tử có nhiệt độ sôi cao là nước
sẽ ngưng tụ lại, cuối cùng trên đỉnh tháp ta thu được hỗn hợp có cấu tử nước chiếm nhiều nhất ( có
nồng độ 99,5% theo khối lượng ). Hơi này đi vào thiết bị ngưng tụ (8) và được ngưng tụ một phần
( chỉ ngưng tụ hồi lưu). Một phần chất lỏng ngưng được đưa qua bồn chứa sản phẩm đỉnh (11).
Phần còn lại của chất lỏng ngưng được hồi lưu về tháp ở đĩa trên cùng với tỷ số hoàn lưu tối ưu .
Một phần cấu tử có nhiệt độ sôi thấp được bốc hơi, còn lại cấu tử có nhiệt độ sôi cao trong chất
lỏng ngày càng tăng.
Cuối cùng, ở đáy tháp ta thu được hỗn hợp lỏng gồm hầu hết là cấu tử khó bay hơi ( acid
acetic). Hỗn hợp lỏng ở đáy có nồng độ nước là 70% theo khối lượng, còn lại là acid acetic. Dung
dịch lỏng ở đáy đi ra khỏi tháp, một phần được đun, bốc hơi ở nồi đun (12) cung cấp lại cho tháp
để tiếp tục làm việc, phần còn lại được đưa qua thiết bị ngưng tụ sản phẩm đáy(10) trao đổi nhiệt
với nước lm mt , nhiệt độ của sản phẩm đáy sau khi trao đổi nhiệt là 40
0
C .
Hệ thống làm việc liên tục cho ra sản phẩm đỉnh là nước, sản phẩm đáy là acid acetic sau khi
trao đổi nhiệt với nươc làm mát được đưa vào bồn chứa.
7
CHƯƠNG II : CÂN BẰNG VẬT CHẤT .
Ký hiệu các đại lượng:
Kí hiệu Ý nghĩa Đơn vị
Cân bằng vật chất

F
Năng suất nhập liệu theo khối lượng kg/h
F
Năng suất nhập liệu theo số mol kmol/h
D
Suất lượng sản phẩm đỉnh theo khối lượng kg/h
D
Suất lượng sản phẩm đđỉnh theo số mol kmol/h
W
Suất lượng sản phẩm đáy theo khối lượng kg/h
W
Suất lượng sản phẩm đáy theo số mol kmol/h
F
x
Nồng độ phần mol nhập liệu trong pha lỏng % mol
F
x
Nồng đđộ phần khối lượng nhập liệu trong pha
lỏng
% khối lượng
D
x
Nồng đđộ phần mol sản phẩm đđỉnh trong pha
lỏng
% mol
D
x
Nồng đđộ phần khối lượng sản phẩm đđỉnh
trong pha lỏng
% khối lượng

W
x
Nồng độ phần mol dịng sản phẩm đy trong pha
lỏng
% mol
W
x
Nồng đđộ phần khối lượng sản phẩm đáy trong
pha lỏng
% khối lượng
F
y
Nồng độ phần mol nhập liệu trong pha hơi % mol
F
y
Nồng độ phần khối lượng dịng nhập liệu trong
pha hơi
% khối lượng
D
y
Nồng đđộ phần mol sản phẩm đđỉnh trong pha
hơi
% mol
D
y
Nồng độ phần khối lượng sản phẩm đđỉnh trong
pha hơi
% khối lượng
W
y

Nồng đđộ phần mol sản phẩm đđáy trong pha
hơi
% mol
W
y
Nồng đđộ phần khối lượng sản phẩm đđáy
trong pha hơi
% khối lượng
x
Nồng đđộ phần mol trong pha lỏng % mol
x
Nồng đđộ phần khối lượng trong pha lỏng % khối lượng
*
y
Nồng độ phần mol trong pha hơi cân bằng với
pha lỏng
% mol
*
y
Nồng đđộ phần khối lượng trong pha hơi cân
bằng với pha lỏng
% khối lượng
a
M
Khối lượng mol phân tử bezen kg/kmol
a
M
Khối lượng mol phân tử acid acetic kg/kmol
tb
M

Khối lượng mol phân tử trung bình kg/kmol
8
G
Suất lượng theo số mol kmol/h
G
Suất lượng theo khối lượng kg/h
F
M
Khối lượng mol phân tử trung bình nhập liệu kg/kmol
D
M
Khối lượng mol phân tử trung bình sản phẩm
đđỉnh
kg/kmol
W
M
Khối lượng mol phân tử trung bình sản phẩm
đđáy
kg/kmol
S
t
Nhiệt đđộ sôi của dung dịch
0
C
FS
t
Nhiệt đđộ sôi của nhập liệu
0
C
DS

t
Nhiệt đđộ sôi của sản phẩm đđỉnh
0
C
WS
t
Nhiệt đđộ sôi của sản phẩm đđáy
0
C
Fv
t
Nhiệt đđộ nhập liệu vào
0
C
Dr
t
Nhiệt đđộ sản phẩm đđỉnh ra
0
C
Wr
t
Nhiệt đđộ sản phẩm đáy ra
0
C
Nr
t
Nhiệt đđộ nước ra
0
C
Nv

t
Nhiệt đđộ nước vào
0
C
Tính số đĩa thực
R
min
Chỉ số hồn lưu tối thiểu
R
th
Chỉ số hồn lưu thích hợp
f Chỉ số nhập liệu
α
Độ bay hơi tương đđối
µ
Độ nhớt cP
hh
µ
Độ nhớt của hỗn hợp cP
a
µ
Độ nhớt của aceton cP
n
µ
Độ nhớt của nước cP
η
Hiệu suất đđĩa
D
η
Hiệu suất đđĩa ở đỉnh

W
η
Hiệu suất đđĩa ở đáy
F
η
Hiệu suất đđĩa ở vị trí nhập liệu
tb
η
Hiệu suất đđĩa trung bình
N
tt
Số đđĩa thực tế Đĩa
N
ttC
Số đđĩa thực tế đđoạn chưng Đĩa
N
ttL
Số đđĩa thực tế đđoạn luyện Đĩa
N
ttT
Số đđĩa thực tế cả tháp Đĩa
N
lt
Số đđĩa lí thuyết Đĩa
Cân bằng năng lượng
r
b
Nhiệt hóa hơi của bezen J/kg
r
a

Nhiệt hóa hơi của nước J/kg
r
hh
Nhiệt hóa hơi của hỗn hợp J/kg
r
h
Nhiệt hóa hơi của hơi nước bão hòa dùng gia J/kg
9
nhiệt
r
D
Nhiệt hóa hơi của sản phẩm đđỉnh J/kg
C
hh
Nhiệt dung riêng của hỗn hợp J/kg
C
b
Nhiệt dung riêng của benzen J/kg
C
a
Nhiệt dung riêng của acid acetic J/kg
C
Fv
Nhiệt dung riêng của nguyên liệu vào J/kg
C
Fs
Nhiệt dung riêng của nguyên liệu ở trạng thái
sôi
J/kg
C

Ds
Nhiệt dung riêng của sản phẩm đđỉnh ở trạng
thái sôi
J/kg
C
D
Nhiệt dung riêng trung bình của sản phẩm
đđỉnh
J/kg
C
Ws
Nhiệt dung riêng trung bình của sản phẩm đáy
ở trạng thái sôi
J/kg
C
W
Nhiệt dung riêng trung bình của sản phẩm đđáy J/kg
C
N
Nhiệt dung riêng trung bình của nước J/kg
I . CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU :
• Năng suất nhập liệu:
F
= 0.8 (m
3
/h) .
• Nồng độ nhập liệu:
F
x
= 88%kl nước.

• Nồng độ sản phẩm đỉnh :
D
x
= 99,55%kl nước .
• Nồng độ sản phẩm đáy:
W
x
= 70 %kl nước.
• Khối lượng phân tử của nước và acid axetic: M
N
=18, M
A
=60 .
• Chọn:
+ Nhiệt độ nhập liệu: t
F
=100,1727
o
C .
+ Nhiệt độ sản phẩm đỉnh: t
D
=100,0235
o
C .
+ Nhiệt độ sản phẩm đáy sau khi trao đổi nhiệt: t’
W
= 40
o
C .
+Trạng thái nhập liệu: lỏng ,sôi .

II . XÁC ĐỊNH SUẤT LƯỢNG SẢN PHẨM ĐỈNH VÀ SẢN PHẨM ĐÁY :
• Suất lượng dòng lưu chất theo khối lượng:
G
=
G
.
tb
M
. ,kg/h
• Suất lượng dòng lưu chất theo mol:
G
=
tb
G
M
,kmol/h
• Chuyển từ phần khối lượng sang phần mol:
x
F
=
a
F
b
F
b
F
M
x
M
x

M
x
)1(
−
+

=

60
)88.01(
18
88.0
18
88.0
−
+
= 0.9607(phần mol bezen )
10
x
D

=
a
D
b
D
b
D
M
x

M
x
M
x
)1(
−
+

=
60
)995.01(
18
995.0
18
995.0
−
+
= 0.9985 (phần mol benzen
x
W
=
a
w
b
w
b
w
M
x
M

x
M
x
)1(
−
+

=

60
)70.01(
18
70.0
18
70.0
−
+
= 0.8861 ( phần mol benzen)
• Tính M
tb
:
M
tb
F

= x
F
. M
b
+ (1- x

F
) .M
a

= 0.9607*18+(1-0.9607)*60
= 19.6506 ( Kg/Kmol)
M
tb
D

= x
D .
M
b
+ (1- x
D
) . M
a

= 0.9985*18 + (1 – 0.9985) * 60
= 18.063 ( Kg/Kmol)
M
tb
W

= x
W
* M
b
+ (1- x

W
) * M
a

= 0.8861 * 18 + (1 – 0.8861 ) * 60
= 22.7838( Kg/Kmol)
Khối lượng riêng của hỗn hợp nhập liệu:
)/(7532.957
)/(6891.957
)/(2231.958
3
3
3
mkghh
mkgA
mkgN
=
=
=
ρ
ρ
ρ
• Suất lượng dòng nhập liệu :
F =
hhM
F
F
tb
ρ
=

6891.957*6506.19
800
= 33.2695 ( kmol/h )
• Phương trình cân bằng vật chất cho toàn bộ tháp chưng cất :



+=
+=
WD
x* W x* D x* F
W D F
F
=>
WD
xx
F
−
=
WF
xx
D
−
=
FD
xx
W
−
=>D=
WD

WF
xx
xx
−
−
*F=
8861,09985,0
8861,09607,0
−
−
*33.2695=22.084 (kmol/kg)
=>W=F-D=11.1854 (kmol/kg)
D
=D* M
tb
D
=18.063*22.084=467.7115 (kg/h)
W
=W* M
tb
W
=22.7838*11.1854=298.8157 (kg/h)
III . XÁC ĐỊNH TỈ SỐ HOÀN LƯU THÍCH HỢP:
11
1 . Tỉ số hoàn lưu tối thiểu:
Tỉ số hoàn lưu tối thiểu là chế độ làm việc mà tại đó ứng với số mâm lý thuyết là vô cực
.Do đó ,chi phí cố định là vô cực nhưng chi phí điều hành (nhiên liệu ,nước và bơm…) là tối
thiểu .
Do đồ thị cân bằng của hệ Etanol-Nước có điểm uốn ,nên xác định tỉ số hoàn lưu tối thiểu
bằng cách :

+Trên đồ thị cân bằng y-x ,từ điểm (0,85;0,85) ta kẻ một đường thẳng tiếp tuyến với
đường cân bằng tại điểm uốn , cắt trục Oy tại điểm có y
o
= 0,26 .
+Theo phương trình đường làm việc đoạn cất , khi x
o
=0 thì
R
min
=
xx
xx
F
D
−
−
=2,269
Vậy : tỉ số hoàn lưu tối thiểu : R
min
= 2,269
2. Tỉ số hoàn lưu thích hợp:
Khi R tăng, số mâm sẽ giảm nhưng đường kính tháp ,thiết bị ngưng tụ ,nồi đun và công để
bơm cũng tăng theo.Chi phí cố định sẽ giảm dần đến cực tiểu rồi tăng đến vô cực khi hoàn lưu
toàn phần ,lượng nhiệt và lượng nước sử dụng cũng tăng theo tỉ số hoàn lưu .
Tổng chi phí bao gồm : chi phí cố định và chi phí điều hành . Tỉ số hoàn lưu thích hợp ứng
với tổng chi phí là cực tiểu .
Tuy nhiên ,đôi khi các chi phí điều hành rất phức tạp ,khó kiểm soát nên người ta có thể
tính tỉ số hoàn lưu thích hợp từ điều kiện tháp nhỏ nhất .Để tính được tỉ số hoàn lưu thích hợp
theo điều kiện tháp nhỏ nhất (không tính đến chi phí điều hành),ta cần lập mối quan hệ giữa tỉ
số hoàn lưu và thể tích tháp ,từ đó chọn R

th
ứng với thể tích tháp là nhỏ nhất.
Nhận thấy ,tiết diện tháp tỉ lệ với lượng hơi đi trong tháp ,mà lượng hơi lại tỉ lệ với lượng
lỏng hồi lưu trong tháp ,do trong điều kiện làm việc nhất định thì G
D
sẽ không đổi nên lượng
lỏng hồi lưu sẽ tỉ lệ với (R+1) ,do đó , tiết diện tháp sẽ tỉ lệ với (R+1). Ngoài ra ,chiều cao tháp
tỉ lệ với số đơn vị chuyển khối m
ox
hay số mâm lý thuyết N
lt
.Cho nên ,thể tích làm việc của
tháp tỉ lệ với tích số m
ox
*(R+1) .Như vậy, ta có thể thiết lập quan hệ giữa R và V
tháp
theo quan
hệ R và m
ox
*(R+1) .Từ đồ thị của quan hệ này ,ta xác định được điểm cực tiểu của m
ox
*(R+1)
ứng với tỉ số hoàn lưu thích hợp R .

R m
ox
m
ox
*(R+1)
2.496 47.818 167.173

2.723 37.733 140.480
2.973 32.801 130.320
3.023 33.545 134.952
12
Vậy : Tỉ số hoàn lưu thích hợp là R= 4.4 .
IV . PHƯƠNG TRÌNH ĐƯỜNG LÀM VIỆCSỐ MÂM LÝ THUYẾT:
1 . Phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn cất :
y =
1
.
1
.
+
+
+
R
x
x
R
R
D
=
14,4
9985,0
.
14,4
4,4
+
+
+

x

=0,8148 .x + 0,1849
2 . Phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn chưng :
y =
W
x
R
f
x
R
fR
.
1
1
.
1
+
−
+
+
+
=
8861,0.
14,4
15067,1
.
14,4
5067,14,4
+

−
+
+
−
x

= 1,0938 .x – 0,0831
Với : f =
69,0.9067,0
9985,0
.
==
η
F
D
x
x
D
F
= 1,5067 : chỉ số nhập liệu .
3 . Số mâm lý thuyết :
Đồ thị xác định số mâm lý thuyết :(Xem hình ở trang sau ).
Từ đồ thị ,ta có : 23 mâm bao gồm : 20 mâm cất
1 mâm nhập liệu
3 mâm chưng
Tóm lại ,số mâm lý thuyết là N
lt
= 23 mâm .

13

CHƯƠNG III :TÍNH TOÁN –THIẾT KẾ THÁP CHƯNG CẤT .
I . ĐƯỜNG KÍNH THÁP :(D
t
)

tb
tb
t
ω.3600.π
4V
D
=
(m)
V
tb
:lượng hơi trung bình đi trong tháp (m
3
/h).
ω
tb
:tốc độ hơi trung bình đi trong tháp (m/s).
g
tb
: lượng hơi trung bình đi trong tháp (Kg/h).
Lượng hơi trung bình đi trong đoạn chưng và đoạn cất khác nhau.Do đó, đường kính
đoạn chưng và đoạn cất cũng khác nhau .
1.Đường kính đoạn cất :
a . Lượng hơi trung bình đi trong tháp :
2
1

gg
g
d
tb
+
=
(Kg/h)
g
d
: lượng hơi ra khỏi đĩa trên cùng của tháp (Kg/h).
g
1
: lượng hơi đi vào đĩa dưới cùng của đoạn cất (Kg/h).
• Xác định g
d
: g
d
= D.(R+1) =467,7115.(4,4+1) = 2525,6421 (Kg/h)
• Xác định g
1
: Từ hệ phương trình :





=
+=
+=
dd

D
rgrg
xDxGyg
DGg
..
...
11
1111
11
(III.1)
Với : G
1
: lượng lỏng ở đĩa thứ nhất của đoạn cất .
r
1
: ẩn nhiệt hoá hơi của hỗn hợp hơi đi vào đĩa thứ nhất của đoạn cất
r
d
: ẩn nhiệt hoá hơi của hỗn hợp hơi đi ra ở đỉnh tháp .
* Tính r
1
: t
1
= t
F
= 100.1727
o
C , tra tài liệu tham khảo [4 (tập 1)] ta có :
An nhiệt hoá hơi của nước : r
N1

=2201,7868 (KJ/kg) .
An nhiệt hoá hơi của acid axetic: r
A1
= 390,7385 (KJ/kg) .
Suy ra : r
1
= r
N1
.y
1
+ (1-y
1
).r
A1
= 390,7385+1811,.0483y
1
Tham khảo IV (tập 1) ta có :
An nhiệt hoá hơi của nước : r
Nd
= 2256,5573 (KJ/kg) .
An nhiệt hoá hơi của acid axetic : r
Rd
= 38,9795 (KJ/kg) .
Với x
D
=0.9985 tra đồ thị ta có: y
D
=0,995
Suy ra : r
d

= r
Nd
.y
D
+ (1-y
D
).r
Ad
=2256,5573.0,995 + (1- 0,995).38,9795
= 2245,4694 (KJ/kg)
* x
1
= x
F
= 0,9607
Giải hệ (III.1) , ta được : G
1
= 2341,0525 (Kg/h)
y
1
= 0.8991 (phân khối lượng nước) =>y
1
=0,9641
g
1
= 2808,7641 (Kg/h)
Vậy : g
tb
=
2031.2667

2
7641.28086421.2525
=
+
(Kg/h)
b . Tốc độ hơi trung bình đi trong tháp :
14
Tốc độ của hơi đi trong tháp đệm:
( )
2
16.0
3
8/1
4/1
2
8/14/1
16.0
3
2
.4
4.2,1lg
.2,1
ss
A
N
ytbd
xtb
xtb
ytb
T

X
S
xtb
ytb
Y
X
N
x
xtb
ytbdS
X
g
G
G
G
G
X
g
Y
eY
ωω
µ
µ
ρδ
ρν
ρ
ρ
ω
ρ
ρ

µ
µ
ρν
ρδω
=













































−=

















=








=
=
−
Với : r
xtb
: khối lượng riêng trung bình của pha lỏng (Kg/m
3
) .
r
ytb
: khối lượng riêng trung bình của pha hơi (Kg/m
3
) .
tốc dộ sặc(m/s)
K

ω
:tốc dộ lm việc thích hợp(m/s)
d
δ
:bề mặt rieng của dệm(m
2
/m
3
)
d
ν
:thể tích tự do của dệm(m
3
/m
3
)
A
µ
:dộ nhớt của pha long theo nhiệt dộ trung bình(NS/m
2
)
N
µ
:dộ nhớt của nước ở 20
0
C(NS/m2)
X
G
:lượng long trung bình qua thp(kg/s)
Y

G
:lượng hơi trung bình qua thp(kg/s)
g:gia tốc trọng trường(m/s)
Giai phương trình trn ta tìm được tốc độ sặc:
Tốc độ làm việc thicchs hợp:
( )
SK
ωω
9,08,0
÷=
• Xác định r
ytb
:
( )
[ ]
( )
273.4,22
273.60.118.
+
−+
=
tb
tbtb
ytb
t
yy
ρ

Với: + Nồng độ phân mol trung bình : y
tb

=
2
1 D
yy
+
=
2
995,09641,0
+
=0,9796
+ Nhiệt độ trung bình đoạn cất : t
t
=
2
DF
tt
+
=
2
0235,1001727,100
+
=100,0614
o
C
Suy ra : r
ytb
=0,6113 (Kg/m
3
).
• Xác định r

xtb
:
Nồng độ phân mol trung bình : x
tb
=
2
DF
xx
+
=
2
9985,09607,0
+
= 0,9796
Suy ra :
60).1(.18
.18
tbtb
tb
tb
xx
x
x
−+
=
=0,9351% .
t
tb
= 100,0614
o

C , tra tài liệu tham khảo [4 (tập 1)-trang 9], ta có :
r
xtb
=1000,02341 (Kg/m
3
)
Độ nhớt trung bình của pha lng:
15
( )
cp
xx
cp
cp
x
AtbNtbX
N
A
2866.0
2498,12837.0lg.0204,04596,0lg.9796,0lg1lglg
4596,0
2837,0
1
=
−=+=−+=
=
=
µ
µµµ
µ
µ

Chọn đệm vịng sứ cĩ kích thước:50x50x5 với:
( )
( )
( )
( )
( )
viênN
mKg
md
m
mm
d
d
d
d
d
5800
/500
05,0
79.0
/95
3
3
32
=
=
=
=
=
ρ

ν
δ
Suy ra :
( )
( )
( )
sm
S
S
/8072.6
2866.06613,0.95
79,0.0231,1000.81,9
0231,1000
6113,0
.
741,0
611,0
.75,1125,0lg.
16,0
3
8/14/1
=































−−=
ω
ω

Tốc độ làm việc thích hợp của tháp :
8072,6.8,0.8,0
==
ghh

ωω
= 5,4457 (m/s)
Vậy :đường kính đoạn cất :
D
cất
=
4457,5.6113,0.785,0.3600
7409,0.4
..785,0.3600
.4
.
=
Kytb
y
G
ωρ
= 0,5325 (m).
2. Đường kính đoạn chưng :
a . Lượng hơi trung bình đi trong tháp :
2
1
,,
,
gg
g
n
tb
+
=
(Kg/h)

g’
n
: lượng hơi ra khỏi đoạn chưng (Kg/h).
g’
1
: lượng hơi đi vào đoạn chưng (Kg/h).
• Xác định g’
n
: g’
n
= g
1
= 2808,7641 (Kg/h)
• Xác định g’
1
: Từ hệ phương trình :





==
+=
+=
1111
1
'
1
1
'

1
'
1
'
.'.''.'
..'.
rgrgrg
xWygxG
WgG
nn
WW
(III.2)
Với : G
’
1
: lượng lỏng ở đĩa thứ nhất của đoạn chưng .
r’
1
: ẩn nhiệt hoá hơi của hỗn hợp hơi đi vào đĩa thứ nhất của đoạn chưng.
• Tính r’
1
: x
W
=0,8861 tra đồ thị cân bằng của hệ ta có : y
W
=0,9227
Suy ra :
( ) ( )
7817,0
7817,0

60.9227,019227,0.18
9227,0.18
60.1.18
.18
1
==
=
−+
=
−+
=
W
WW
W
W
yy
yy
y
y
Suy ra :M
tbg’
=18.y
W
+(1-y
W
).60=21,2466 (Kg/kmol)
16
t’
1
= t

W
= 100,6266
o
C , tra tài liệu tham khảo [4 (tập 1)], ta có :
An nhiệt hoá hơi của nước : r’
N1
= 2200,5516(KJ/kg) .
An nhiệt hoá hơi của rượu : r’
R1
= 390,7528 (KJ/kg) .
Suy ra : r’
1
= r’
R1
.y
W
+ (1-y
W
).r’
N1
= 1805,4838 (KJ/kg)
* Tính r
1
: r
1
= 390,7385+1811,0483.y
1
=390,7385+1811,0483.0,7817
=2019,1419(KJ/kmol)
* W = 11,1854 (Kmol/h)

Giải hệ (III.2) , ta được : x’
1
=0,7746(phân khối lượng acid axetic)
G
’
1
= 3439,9645 (Kgl/h) =
g’
1
= 3141,1488 (Kg/h)
Vậy : g’
tb
=
9565,2974
2
1488,31417641,2808
=
+
(Kg/h)
b . Tốc độ hơi trung bình đi trong tháp :
Tốc độ của hơi đi trong tháp đệm:
( )
2
16.0
3
8/1
4/1
2
8/14/1
16.0

3
2
.4
4.2,1lg
.2,1
ss
A
N
ytbd
xtb
xtb
ytb
T
X
S
xtb
ytb
Y
X
N
x
xtb
ytbdS
X
g
G
G
G
G
X

g
Y
eY
ωω
µ
µ
ρδ
ρν
ρ
ρ
ω
ρ
ρ
µ
µ
ρν
ρδω
=














































−=
















=








=
=

−
Với : r
xtb
: khối lượng riêng trung bình của pha lỏng (Kg/m
3
) .
r
ytb
: khối lượng riêng trung bình của pha hơi (Kg/m
3
) .
tốc dộ sặc(m/s)
K
ω
:tốc dộ lm việc thích hợp(m/s)
d
δ
:bề mặt rieng của dệm(m
2
/m
3
)
d
ν
:thể tích tự do của dệm(m
3
/m
3
)
A

µ
:dộ nhớt của pha long theo nhiệt dộ trung bình(NS/m
2
)
N
µ
:dộ nhớt của nước ở 20
0
C(NS/m2)
X
G
:lượng long trung bình qua thp(kg/s)
Y
G
:lượng hơi trung bình qua thp(kg/s)
g:gia tốc trọng trường(m/s)
Giai phương trình trn ta tìm được tốc độ sặc:
Tốc độ làm việc thicchs hợp:
( )
SK
ωω
9,08,0
÷=
• Xác định r’
ytb
:
( )
[ ]
( )
273'.4,22

273.60.'118.'
'
+
−+
=
tb
tbtb
ytb
t
yy
ρ

Với: + Nồng độ phân mol trung bình :
17
y’
tb
=
2
1 W
yy
+
=
2
9641,09227,0
+
=0,9434
+ Nhiệt độ trung bình đoạn chưng : t’
tb
=
2

WF
tt
+
=
2
6266,1001727,100
+
=100,3996
o
C
Suy ra : r’
ytb
=0,6883 (Kg/m
3
).
• Xác định r’
xtb
:
Nồng độ khối lượng trung bình : x’
tb
=
2
WF
xx
+
=
2
88,07,0
+
= 0,79

Suy ra :
79.0'
=
tb
x
=79% .
t’
tb
= 100,3996
o
C , tra tài liệu tham khảo [4 (tập 1)-trang 9], ta có :
Khối lượng riêng của nước : r’
N
= 957,9608(Kg/m
3
)
Khối lượng riêng của rượu : r’
R
= 957,906(Kg/m
3
)
Suy ra :r’
xtb
=
1
'
'1
'
'
−









−
+
N
tb
R
tb
xx
ρρ
=957,9493 (Kg/m
3
)
Độ nhớt trung bình của pha lng:
( )
cp
xx
cp
cp
x
AtbNtbX
N
A
2944,0

2228,12829,0lg.0766,04582,0lg.9234,0lg1lglg
4582,0
2829,0
1
=
−=+=−+=
=
=
µ
µµµ
µ
µ
Chọn đệm vịng sứ cĩ kích thước:50x50x5 với:
( )
( )
( )
( )
( )
viênN
mKg
md
m
mm
d
d
d
d
d
5800
/500

05,0
79.0
/95
3
3
32
=
=
=
=
=
ρ
ν
δ
Suy ra :
( )
( )
( )
sm
S
S
/303.6
2944,0883,0.95
79,0.9493,957.81,9
9493,957
6883,0
.
8264,0
5842,0
.75,1125,0lg.

16,0
3
8/14/1
=































−−=
ω
ω

Tốc độ làm việc thích hợp của tháp :
303,6.8,0.8,0
==
ghh
ωω
= 5,0424 (m/s)
Vậy :đường kính đoạn cất :
D
cất
=
0424,5.6883,0.785,0.3600
8264,0.4
..785,0.3600
.4
.
=
Kytb
y
G
ωρ
= 0,5507 (m).
Kết luận : hai đường kính đoạn cất và đoạn chưng không chênh lệch nhau quá lớn nên ta

chọn đường kính của toàn tháp là : D
t
= 0,5416 (m).
Khi đó tốc độ làm việc thực ở :
18
+ Phần cất :
( )
0
0
0
0
2
.
2
54,3034,0
2634,5
2634,54457,5
/2634,5
785,0.3600.6113,0.5416,0
741,0.4
785,0.3600..
.4
<==






−

=








−
===
h
kh
ytbt
y
k
sm
D
G
ω
ωω
ρ
ω

+ Phần chưng :
( )
0
0
0
0

2
.
2
53,3033,0
2141,5
2141,54457,5
/2141,5
785,0.3600.6883,0.5416,0
8264,0.4
785,0.3600..
.4
<==






−
=








−
===

h
kh
ytbt
y
k
sm
D
G
ω
ωω
ρ
ω
II . TRỞ LỰC CỦA VA CHIEU CAO THAP ĐỆM CỦA:
1 . Chieu cao phan cat:
( )
18,0.
1
÷+=
td
hNH
.
( )
mh
Yd
d
td
3239.0
4457,5
1
.

95
79.0
.200
1
..200
4,0
2/1
4,0
2/1
=






=








=
ωδ
ν
td
h

: chieu cao tương đương của một bậc thay đổi nồng độ(m)
Ky
ωω
=
: toc do của pha khí đi trong tháp
N
: so dĩa lý thuyết
=>
( ) ( )
mhNH
td
2792,78,03239,0.2018,0.
1
=+=÷+=
2 . . Chieu cao phan ch ư ng:
( )
18,0.
2
÷+=
td
hNH
.
( )
mh
Yd
d
td
3341,0
0424,5
1

.
95
79.0
.200
1
..200
4,0
2/1
4,0
2/1
=






=








=
ωδ
ν
td

h
: chieu cao tương đương của một bậc thay đổi nồng độ(m)
Ky
ωω
=
: toc do của pha khí đi trong tháp
=>
( ) ( )
mhNH
td
8023,18,03341,0.318,0.
2
=+=÷+=
Chieu cao của tháp đệm:
( )
mHHH 1,98023,12792,7
21
≈+=+=
TRỞ LỰC CỦA THÁP ĐỆM:
Đối với đoạn cất:
Chuẩn số Reynolds của pha khí trong thp:
11659
10.2855,0
1.6613,0.4457,5..
Re
3
===
−
y
YY

h
µ
ρω
Hệ số trở lực của đệm:
4591,2
11659
16
Re
16
2,02,0
===
Y
λ
Trở lực của đệm khô:
19
( )
2
33
2
1
/2952,7816
2.79,0.4
6113,0.4457,5.95.2729,7
.4591,2
2..4
..
. mN
H
P
d

YYd
TK
===∆
ν
ρωδ
λ
Trở lực của đệm ướt:
( )
2
038,019,0342,0
038,019,0342.0
/9728,13556
2855,0
2866,0
0234,1000
6113,0
7409,0
611,0
.2,31.3,7816..1.
mN
G
G
APP
Y
X
X
Y
Y
X
Ku

=


























+=


































+∆=∆
µ
µ
ρ
ρ
Với A:ệ số đối với điểm đảo pha A=3,2
Đối với đoạn cất:
Chuẩn số Reynolds của pha khí trong thp:
11935
10.2908,0
1.6883,0.0424,5..
Re
3
===
−
y
YY
h
µ
ρω
Hệ số trở lực của đệm:
4477,2
11935
16
Re
16
2,02,0
===
Y
λ

Trở lực của đệm khô:
( )
2
33
2
21
/3838,1859
2.79,0.4
6883,0.0424,5.95.8023,1
.4477,2
2..4
..
. mN
H
P
d
YYd
TK
===∆
ν
ρωδ
λ
Trở lực của đệm ướt:
( )
2
038,019,0342,0
038,019,0342.0
/8036,3190
2908,0
2944,0

9493,957
6883,0
8264,0
5842,0
.2,31.4,1859..1.
mN
G
G
APP
Y
X
X
Y
Y
X
Ku
=



























+=

































+∆=∆
µ
µ
ρ
ρ
Với A:ệ số đối với điểm đảo pha A=3,2
Tổng trở lực trn tồn thp:
( )
2
21
/7764,167528036,31909728,13556 mNPPP
UU
=+=∆+∆=∆
CH ỌN Đ ĨA PH N PH ỐI CH ẤT L NG VA L Ư ỚI Đ Ỡ Đ ỆM

III . TÍNH TOÁN CƠ KHÍ CỦA THÁP :
1 . Bề dày thân tháp :
Vì tháp chưng cất hoạt động ở áp suất thường nên ta thiết kế thân hình trụ bằng phương
pháp hàn giáp mối (phương pháp hồ quang ). Thân tháp được ghép với nhau bằng các mối ghép
bích.
Để đảm bảo chất lượng của sản phẩm và khả năng ăn mòn của acid axetic đối với thiết bị,
ta chọn vật liệu chế tạo thân tháp là thép không gỉ mã X18H10T.
• Ap suất tính toán :
Tháp làm việc ở áp suất khí quyển, nên ta chọn áp suất tính toán :
P
tt
=P
cl
+ ∑h
tl
, (N/mm
2
)
Với : P
cl
: áp suất thủy tĩnh do chất lỏng ở đáy (N/mm
2
).
Chọn áp suất tính toán sao cho tháp hoạt động ở điều kiện nguy hiểm nhất mà vẫn an toàn
nên :
20
P
cl
= ρ
x

.g.H =
2
'
xtbxtb
ρρ
+
.g.H=
( )
2
/025,872171,9.81,9.
2
9493,9570234,1000
mN
=
+
Suy ra : P
tt
= 16752,7764+ 87217,025 = 103969,8(N/m
2
) ~0,1039698(N/mm
2
).
• Nhiệt độ tính toán :
Chọn nhiệt độ tính toán : t
tt
= t
đáy
= 100,6266
o
C .

Tra tài liệu tham khảo [5], ứng suất tiêu chuẩn đối với thép X18H10T :
[σ]
*
= 142 (N/mm
2
).
Đối với rượu hệ số hiệu chỉnh : η = 0,95
Vậy : ứng suất cho phép : [σ] = η.[σ]
*
=134,9 (N/mm
2
).
• Xác định bề dày thân chịu áp suất trong :
Ta chọn phương pháp chế tạo thân là phương pháp hàn hồ quang điện bằng tay nên hệ số
bền mối hàn : ϕ
h
= 0,9
Xét tỷ số :
[ ]
9,0.
1039,0
9.134
.
=
h
tt
P
ϕ
σ
=1168,5274 > 25,do đó, bề dày tính toán của thân được

tính theo công thức sau :
[ ]
9,0.9,134.2
1039,0.550
..2
.
'
==
h
ttt
t
PD
S
ϕσ
= 0,2356 (mm).
Suy ra : bề dày thực của thân : S
t
= S’
t
+ C ,(mm).
Trong đó : C :hệ số bổ sung bề dày, C = C
a
+ C
b
+ C
c
+ C
o
Với : + C
a

: hệ số bổ sung do ăn mòn hoá học, phụ thuộc vào tốc độ ăn mòn của chất
lỏng. Chọn tốc độ ăn mòn của rượu là 0,1 (mm/năm),thiết bị hoạt động trong 20
năm, do đó C
a
= 2 mm.
+C
b
: hệ số bổ sung do bào mòn cơ học, chọn C
b
= 0.
+C
c
: hệ số bổ sung do sai lệch khi chế tạo, chọn C
c
= 0.
+C
o
: hệ số bổ sung qui tròn, chọn C
o
=0,7683 (mm).
Suy ra : C = 2 + 0 + 0 + 0,7682 = 2,7683 (mm).
Vậy : S
t
= 0,2356 + 2,7683= 3,004 (mm).
* Kiểm tra công thức tính toán với S
t
= 3 (mm) :
541
23
−

=
−
t
at
D
CS
= 0,0018 < 0,1 : đúng.
* Kiểm tra áp suất tính toán cho phép :
[ ]
[ ]
( )
( )
( )
( )
23550
23.9,0.9,134.2...2
−+
−
=
−+
−
=
att
ath
tt
CSD
CS
P
ϕσ
=0,4424 > P

tt
: đúng.
Vậy : Bề dày thực của thân là S
t
= 3 (mm).
2 . Đáy và nắp thiết bị :
Chọn đáy và nắp có dạng là ellipise tiêu chuẩn, có gờ bằng thép X18H10T.
21
Nhận thấy: công thức tính toán bề dày thân, đáy và nắp chịu áp suất trong là như nhau. Nên
chọn bề dày của đáy và nắp là S
đ
= S
n
= 3 (mm).
Các kích thước của đáy và nắp ellipise tiêu chuẩn, có gờ(tài liệu tham khảo [4(tập 2)]:
+ Đường kính trong: D
t
= 550 (mm).
+ h
t
=137 (mm).
+ Chiều cao gờ: h
gờ
= h = 25 (mm).
+Diện tích bề mặt trong: S
đáy
= 0,37 (m
2
).
chiều day day va nắp elip của thiết bị chui ap suất trong:

[ ]
CSC
h
D
Pk
PD
S
b
t
hK
t
+=−
−
=
'
.2...8,3
ϕδ
Hệ số thứ nguyen:
t
D
d
k
−=
1
Do ở day va nắp thiết bị co khoet lỗ với dường kính khc nhau nn ta co cc bề mặt ring khc
nhau:
đường kính lỗ ở nắp:d=0,25=>k=0,675
( )
mmS 3459,0
137.2

550
.
1039,06113,0.675,0.5,211.8,3
1039,0.550
'
=
−
=
đường kính lổ ở đáy: d=0,08=>k=0,8375
( )
mmS 2476,0
137.2
550
.
1039,06883,0.8375,0.5,211.8,3
1039,0.550
'
=
−
=
C=Ca+Cb+Cc+Co(tính tương tự như thn thiết bị ta cĩ)
Do S’ đáy v nắp khc nhau khơng đáng kể nn ta chọn bề dy đáy v nắp băng nhau:
S=3(mm)
kiểm tra p suất dư tính ton:
Bề dy đáy cần thoả mn điều kiện sau:
125,010.8,1
550
23
125,0
3

0
≤=
−
≤
−
−
t
D
CS
Ap suất cho php tính theo cơng thức:
[ ]
[ ]
( )
( )
( )
( )
1039,03136,0
23550
23.6498,0.133.2
...2
>=
−+
−
=
−+
−
=
att
ath
CSR

CS
P
ϕσ
(thoả)
vậy chọn bề day thiết bị:S=3(mm)

3 . Bích ghép thân, đáy và nắp :
22
Mặt bích là bộ phận quan trọng dùng để nối các phần của thiết bị cũng như nối các bộ phận
khác với thiết bị. Các loại mặt bích thường sử dụng:
+ Bích liền: là bộ phận nối liền với thiết bị (hàn, đúc và rèn). Loại bích này chủ yếu dùng
thiết bị làm việc với áp suất thấp và áp suất trung bình.
+ Bích tự do: chủ yếu dùng nối ống dẫn làm việc ở nhiệt độ cao, để nối các bộ bằng kim
loại màu và hợp kim của chúng, đặc biệt là khi cần làm mặt bích bằng vật liệu bền hơn thiết bị.
+ Bích ren: chủ yếu dùng cho thiết bị làm việc ở áp suất cao.
Chọn bích được ghép thân, đáy và nắp làm bằng thép X18H10T, cấu tạo của bích là bích
liền không cổ.
Theo tài liệu tham khảo [4 (tập 2)- trang 417], ứng với D
t
=550(mm) và áp suất tính toán P
tt
= 0,1039(N/mm
2
) ta chọn bích có các thông số sau :
D
t
D D
b
D
1

h Bu lông
d
b
Z
(mm) (cái)
550 680 630 600 20 20 16
Theo tài liệu tham khảo [4 (tập 2)- trang 170], chọn số mâm giữa hai mặt bích là 4
mâm.Vậy, số bích ghép thân-đáy-nắp là (15.2) bích
Tính kiểm tra bích:
Xac dịnh lực nen chiều trục do xiếc bulong.
ka
QQQ
+=
1
Qa lực do ap suất trong thiết bị gay ra:
( )
NPDQ
ta
3537,246721039,0550
44
22
===
ππ
Qk lực cần thiết dể giử kín dệm:
( )
NmPbDQ
ta
706,35881039,0.1.20.550
0
2

===
ππ
Q
1
=Q
a
+Q
k
=14130,5298(N)
Với m:hệ số ap suất rieng.Theo bảng 7.2/192 tai liệu(6) ưng với dệm cao su cứng co
vải,day 2mm thì m=1,0
b
0:
bềrộng dệm,b
0
=20mm
Xac dịnh kực cần thiết dể ep chặc dệm ban dầu:
( )
NqbDQ
tb
1830623,5.20.550
002
===
ππ
Với q
0
: ap suất cần thiết dể lam biến dạng dẻo dệm, tra bảng 7.2/192 tai lieu(6),q
0
=5,3
Xac dịnh lực tac dụng len 1 bulong:

23
( )
( )
N
Z
QQxma
z
q
q
b
375,11441
.
2
===
ứng suất cho phep của vật liệu lam bể bulong:
tra bảng 7.5/194 tai liệu(6)
[ ] [ ] [ ]
( )
2
0
2
/8,6886.8,0'/86' mNkmN
====>=
σσσ
dường kính chan ren của bulong:
[ ]
mm
q
d
b

1605721,14
8,68
375,11441
.13,1.13,1
1
<===
σ
vậy bulong va dệm la hợp ly
Độ kín của mối ghép bích chủ yếu do vật đệm quyết định. Đệm làm bằng các vật liệu mềm
hơn so với vật liệu bích. Khi xiết bu lông, đệm bị biến dạng và điền đầy lên các chỗ gồ ghề trên
bề mặt của bích. Vậy, để đảm bảo độ kín cho thiết bị ta chọn đệm là dây amiăng, có bề dày là
3(mm).
4 . Đường kính các ống dẫn – Bích ghép các ống dẫn :
Bích được làm bằng thép CT
3
, cấu tạo của bích là bích liền không cổ.
a . Vị trí nhập liệu :
Suất lượng nhập liệu: G
F
=766,5272 (Kg/h).
Khối lượng riêng của chất lỏng nhập liệu, tra tài liệu tham khảo [4 (tập 1)] ở
t
F
= 100,1727
o
C và
%88
=
F
x

: ρ
F
= 958,1589 (Kg/m
3
).
Lưu lượng chất lỏng nhập liệu đi vào tháp:
F
F
F
G
Q
ρ
=

= 0,8(m
3
/h).
Chọn vận tốc chất lỏng nhập liệu (tự chảy từ bồn cao vị vào mâm nhập liệu): v
F
= 0,2
(m/s).
Đường kính ống nhập liệu: d
F
=
0376,0
2,0..3600
8,0.4
..3600
.4
==

ππ
F
F
v
Q
(m).
Suy ra: chọn đường kính ống nhập liệu: d
F
= 0,040 (m).
Tài liệu tham khảo [4 (tập 2)], chọn chiều dài đoạn ống nối để ghép mặt bích: l
F
= 40
(mm).
Các thông số của bích ghép ống dẫn nhập liệu:
D
t
D
b
D
n
D D
1
h Bu lông
d
b
Z
(mm) (cái)
40 100 45 130 80 12 12 4
24
b . Ong hơi ở đỉnh tháp:

Suất lượng hơi ở đỉnh tháp: g
d
= 2525,6421 (Kg/h).
Khối lượng riêng của hơi ở đỉnh tháp được tính theo công thức (xác định ở
t
D
= 100,0235
o
C và y
D
= 0,9813):
( )
[ ]
( )
273.4,22
273.60.1.18
+
−+
=
D
DD
h
t
yy
ρ
= 0,6113(Kg/m
3
).
Lưu lượng hơi ra khỏi tháp:
h

d
ρ
g
Q
h
=
= 4131,4748 (m
3
/h).
Chọn vận tốc hơi ở đỉnh tháp: v
h
= 25 (m/s).
Đường kính ống dẫn hơi: d
h
=
242,0
25..3600
4748,4131.4
..3600
.4
==
ππ
h
h
v
Q
(m).
Suy ra: chọn đường kính ống dẫn hơi: d
h
= 0,250 (m).

Tài liệu tham khảo [4(tập 2)], chọn chiều dài đoạn ống nối để ghép mặt bích: l
h
= 250
(mm).
Các thông số của bích ghép ống dẫn hơi ở đỉnh tháp:
D
t
D
b
D
n
D D
1
h Bu lông
d
b
Z
(mm) (cái)
100 335 273 370 312 16 16 12
c . Ong hoàn lưu:
Suất lượng hoàn lưu: G
hl
= G
D
.R=2057,9306 (Kg/h).
Khối lượng riêng của chất lỏng hoàn lưu, tra tài liệu tham khảo [4 (tập 1)] ở
t
D
= 100.0235
o

C và
%88
=
D
x
: ρ
hl
= 957,9824 (Kg/m
3
).
Lưu lượng chất lỏng hoàn lưu:
hl
hl
hl
G
Q
ρ
=

= 2,1482 (m
3
/h).
Chọn vận tốc chất lỏng hoàn lưu (tự chảy từ bộ phận tách lỏng ngưng tụ vào tháp): v
hl
=
0,2(m/s).
Đường kính ống hoàn lưu: d
hl
=
061,0

2,0..3600
1482,2.4
..3600
.4
==
ππ
vhl
Q
hl
(m).
Suy ra: chọn đường kính ống hoàn lưu: d
hl
= 0,060 (m).
Tài liệu tham khảo [4 (tập 2)], chọn chiều dài đoạn ống nối để ghép mặt bích: l
hl
= 60
(mm).
Các thông số của bích ghép ống dẫn hoàn lưu:
D
t
D
b
D
n
D D
1
h Bu lông
d
b
Z

(mm) (cái)
70 130 76 160 110 12 12 4
d . Ong dẫn hơi vào đáy tháp:
Suất lượng hơi vào đáy tháp: g’
1
= 3141,1488 (Kg/h).
Khối lượng riêng của hơi vào đáy tháp được tính theo công thức (xác định ở
t
W
= 100,6266
o
C và y
W
= 0,9227):
25