Đồ án truyền chất

Đồ Án: Q trình và thiết bị truyền khối.(axeton-nước)
Tính các thông số cơ bản của thiết bị (tháp đệm) chuyển khối làm việc ở áp suất
khí quyển (760 mmHg) để chưng luyện hỗn hợp hai cấu tử nước và axeton;
đảm bảo các yêu cầu về năng suất tính theo hỗn hợp đầu và thành phần nguyên
liệu, đỉnh đáy. Các yêu cầu cụ thể như sau:
GF=3160kg/h , aF = 26% , aP=98% , aw= 1,5%
1- Xác định nồng độ phần mol và lưu lượng [kmol/h] của nguyên liệu,
sản phẩm đỉnh và sản phẩm đáy.
2- Vẽ đường cân bằng trên đồ thị x – y.
3- Xác định chỉ số hồi lưu thích hợp, đường làm việc và số đĩa lý thuyết
của tháp.
4- Xác định đường kính, số đĩa thực tế và chiều cao cơ bản của tháp.
5- Xác định nhiệt độ đỉnh, đáy và vị trí đĩa tiếp liệu ứng với trường hợp
nguyên liệu vào tháp ở trạng thái sôi.
Ký hiệu:
Nước :B
MB = 18 [g] ;
ts = 100 0C
Axeton :A
MA = 58 [g] ;
ts = 56,90C
1. Xác định nồng độ phần mol và lưu lượng [kmol/h] của nguyên liệu, sản
phẩm đỉnh và sản phẩm đáy.
- Phương trình cân bằng vật liệu cho cả tháp: (công thức IX.16 – [II])
F=P+W
Hay GF = GP + GW
(1)
Phương trình cân bằng vật liệu cho cấu tử dễ bay hơi: (công thức IX.17 – [II])
FxF = PxP + WxW
GFaF = GPaP + GWaW
(2)

Từ (1) và (2) suy ra:
→
Từ (1) suy ra:
GW = GF – GP = 3160– 802,3 = 2357,7 [kg/h]
1


- Nồng độ phần mol trong hỗn hợp đầu: (công thức VIII.1 – [II])
[phần mol]
Nồng độ phần mol trong sản phẩm đỉnh:
[phần mol]
Nồng độ phần mol trong sản phẩm đáy:
[phần mol]
- Khối lượng mol trung bình:
Áp dụng cơng thức :M = xMA + (1 – x)MB
Trong đó:
M : khối lượng mol trung bình [kg/kmol]
x : Nồng độ phần mol
MA,MB : Khối lượng mol của 2 cấu tử A, B
Trong hỗn hợp đầu:
MF = xFMM + (1 – xF)MT = .58 + (1 – ).18 = 21,932[kg/kmol]
Trong sản phẩm đỉnh:
MP = xPMM + (1 – xP)MT= .58 + (1 – ).18 = 57,32[kg/kmol]
Trong sản phẩm đáy:
MW = xWMM + (1 – xW)MT= .58 + (1 – ).18 = 18,188[kg/kmol]
- Lưu lượng tính theo kmol/h:

2. Vẽ đường cân bằng trên đồ thị x – y.
Thành phần cân bằng lỏng hơi của hỗn hợp axeton -nước (Số liệu bảng IX.2a –
147 – [II])

X 0

5

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Y 0

60,3

72

80,3

82,7

84,2

85,5

86,9

88,2

90,4

94,3

100

t 100

77,9

69,6

64,5

62,6

61,6

60,7

59,8

59

58,2

57,5

2

56,9


Y

100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

X

3. Xác định chỉ số hồi lưu thích hợp, đường làm việc và số đĩa lý thuyết của
tháp.
a. Chỉ số hồi lưu tối thiểu Rmin:
xF = 0,0983 [phần mol] → yF* = 0,7162
Chỉ số hồi lưu tối thiểu Rmin được xác định dựa vào công thức: (IX.24 – [II])
b. Chỉ số hồi lưu thích hợp Rth và Nlt:
- Chỉ số hồi lưu làm việc thường được xác định qua chỉ số hồi lưu tối thiểu theo công

thức (IX.25 – [2]): Rth = b.Rmin

trong đó b là hệ số dư, thường lấy từ 1,2 – 2,6
- Ta lập bảng số liệu sau để xác định Rth:
b
Rth
Nlt
Nlt(Rth + 1)

1,4
0,504
12,6
18,95

1,6
0,576
10,62
16,737

1,8
0,648
9,58
15,788

2,0
0,72
8,89
15,291

2,2

0,792
8,64
15,483

- Dựa vào bảng số liệu trên ta lập được quan hệ Rth với Nlt(Rth + 1) theo đồ thị
sau:

3

2,4
0,864
8,4
15,658


20.0
19.0

Nlt*(Rth+1)

18.0
17.0
16.0
15.0
14.0
13.0
12.0
0.4

0.45

0.5

0.55

0.6

0.65

0.7

0.75

0.8

0.85

0.9

Rth

- Từ đồ thị Rth - Nlt(Rth + 1) ta xác định được Rth = 0,72 với số đĩa lý thuyết
Nlt = 8,89 đĩa trong đó số đĩa đoạn luyện là 5,6 đĩa và đoạn chưng là 3,29 đĩa
c. Phương trình đường làm việc:
- Đoạn luyện: (IX.20 – [4])

- Đoạn chưng: (IX.22 – [4])

yU = 6,4x – 0,0254
4. Đường kính tháp D, số đĩa thực tế Ntt và chiều cao cơ bản của tháp H:

a. Đường kính tháp D :
Đường kính tháp được xác định:
,m

[II - 181]

Trong đó:
gtb: Lượng hơi trung bình đi qua tháp (kg/h).
(y.y)tb: Tốc độ hơi trung bình đi trong tháp(kg/m2.s)
4


Vì lượng hơi và lượng lỏng thay đổi theo chiều cao của tháo và khác nhau trong
mỗi đoạn nên ta phải tính lượng hơi trung bình cho từng đoạn

1. Đường Kính đoạn Luyện
a. Xác định lượng hơi trung bình đi qua đoạn luyện.
Lượng hơi trung bình đi trong đoạn luyện 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.
, kg/h

[II - 181]

Trong đó:
gtb Lượng hơi trung bình đi trong đoạn luyện(kg/h)
gpLượng hơi đi ra khỏi đĩa trên cùng (đĩa n) của tháp(kg/h)
gl Lượng hơi đi vào đĩa dưới cùng (đĩa 1) của tháp(kg/h)

* Lượng hơi ra khỏi đỉnh tháp:

gp = GR + Gp = Gp(Rx+1)

[II – 181]

gđ = 802,3(0,72+ 1)
gđ= 1379,96 kg/h
* Lượng hơi đi vào đoạn luyện:
Lượng hơi g1, hàm lượng hơi yl và hàm lượng lỏng Gl đối với đĩa thứ nhất của
đoạn luyện được xác định theo phương trình.

g1 = G1 + Gp
g1.y1 = G1.x1 + Gp.xp
g1.r1 = gd.rd

(1)
(2)

[II - 182]

(3)

Trong đó:
y1: Hàm lượng hơi đi vào đĩa 1 của đoạn luyện ( Phần khối lượng)

5


G1. Lượng lỏng đối với đĩa thứ nhất của đoạn luyện
r1: Ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp vào đĩa
rd: Ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp hơi đi ra khỏi đỉnh

x1 = xF = 0,0983 (phần mol ) tương ứng với 0,26 (phần khối lượng)
yF = yl = 0,7162 phần mol ( suy ra từ xF= 0,0983 phần mol)
r1 = ra.y1 + (1-y1).rb

[II - 182]

Với ra, rb: Ẩn nhiệt hóa hơi của các cấu tử nguyên chất axeton và nước : t01 = tF
120
100

T

80
60
40
20
0

0

20

40

60

80

100

120

X

Với x1= xF = 0,0983 tra đồ thị ( Hình 2) t01 = tf = 69.880C
Với t01 = 69.88 0 C
kJ/kg.(nội suy trong bảng I.212 trong [I – 254]
raxeton = 507,79 kJ/kg(nội suy trong bảng I.212 trong [I – 254]
r1 = 507,79.y1 + (1 - y1).2382,79
 r1 = -1875.y1 + 2382,79 (kJ/kg)
rđ = ra.yđ + (1 – yđ).rb [II - 182]
Với ra, rb ẩn nhiệt hóa hơi của các cẩu tử nguyên chất axeton và nước t02 = tp.
Từ xp = 0,938 tra đồ thị lỏng hơi tp = 57,27 0C
xp = 0,938(phần Mol) tương đương 0,98 Phần khối lượng
6


yđ: Hàm lượng hơi đi qua khỏi đỉnh tháp( Phần khối lượng)
yđ = yp = 0,965 phần mol( suy ra từ xp= 0,938 phần mol)
Đổi ra phần khối lượng:
(phần khối lượng)
Với t02 = tP = 57,27 0C
kJ/kg.nội suy bảng I.212 trong [I – 254]
rb = 2425,59 kJ/kg nội suy trong bảng I.212 trong [I – 254]
 rđ = 521,45.0,989 + (1 - 0,989).2425,59
 rđ = 542,4 kJ/kg.
Ta có hệ phương trình:
g1 = G1 + 802,3
g1.y1 = 0,26G1 + 802,3.0,98
g1(-1875.y1 + 2382,79 ) = 1379,96 . 542,4=748490,304

Giải Phuong trình:
g1 =966,4

kg/h

G1 = 164,1 kg/h
y1 = 0,858

( Phần khối lượng)

Thay y1 = 0,858 vào r1

[(II) - 182]

r1 = -1875.0,858 + 2382,79 = 774,04 kJ/kg

Vậy lượng hơi trung bình trong đoạn luyện
kg/h.

7


b. Khối lượng trung bình
* Khối lượng trung bình tính theo pha hơi:
, kg/m3.

[II - 183]

Trong đó:
MA MB: Khối lượng phần mol của axeton và nước

T: Nhiệt độ làm việc trung bình của tháp K.
ytb1: Nồng độ phần mol của cấu tử.
[II - 183]
Với : Nồng độ làm việc tại 2 đầu mỗi đoạn tháp (phần mol).
= yp = 0,965 phần mol
= y1 = 0,858 (phần Khối lượng)
Đổi sang phần mol (Phần Mol)
phần mol
Nhiệt độ trung bình đoạn luyện:
ttbl= = =63,575=336,575 0K
Khối lượng riêng trung bình của pha hơi đối với đoạn luyện:
kg/m3.
* Khối lượng riêng trung bình của pha lỏng:
, kg/m3

[II - 183]

Trong đó:
:Khối lượng riêng trung bình của lỏng, kg/m3.
: Khối lượng riêng trung bình của cấu tử 1 và 2 của pha lỏng lấy theo nhiệt
độ trung bình (kg/m3)

8


: Phần khối lượng của cấu tử 1 trong pha lỏng.
(Phần Khối lượng)

Với ttb=63,5750C,
I) ta được

nội suy theo bảng I.2- (
kg/m3.
kg/m3.
Vậy khối lượng riêng trung bình của pha lỏng trong đoạn luyện:

kg/m3
c. Tính tốc độ hơi đi trong tháp:
Đối với tháp đệm khi chất lỏng chảy từ trên xuống và pha hơi đi từ dưới
lên chuyển động ngược chiều có thể xảy ra bốn chế độ thuỷ động; Chế độ chảy
màng, chế độ quá độ, chế độ xoáy và chế độ sủi bọt. ở chế độ sủi bọt thì pha
lỏng chiếm tồn bộ thể tích tự do và như vậy pha lỏng là pha liên tục. Nếu tăng
tốc độ lên thì tháp bị sặc. Trong phần tính tốn này ta tính tốc độ hơi của tháp
dựa vào tốc độ sặc của tháp.
Tốc độ hơi đi trong tháp đệm
 = (0,8  0,9)s

([II]– 187)

Với s là tốc độ sặc, m/s được tính theo cơng thức
Y = 1,2e-4X

([II]–187)

Với

([II]– 187)
([II]– 187)

Trong đó:
đ: bề mặt riêng của đệm, m2/m3

9


Vđ: thể tích tự do của đệm, m3/m3
g: gia tốc trọng trường, m2/s
Gx, Gy: lượng lỏng và lượng hơi trung bình, kg/s
:khối lượng riêng trung bình của pha lỏng và pha hơi, kg/m3
x, n: độ nhớt của pha lỏng theo nhiệt độ trung bình và độ nhớt của
nước ở 20oC,
Ns/m2
* Tính Gx, Gy:
Ta có Gy = gtb = kg/h
kg/s
kg/h
kg/s
* Tính độ nhớt.
- Độ nhớt của nước ở t = 20 oC, Tra bảng I.102 trong ([I]- 94) ta có n =
1,005.10-3 Ns/m2.
- Độ nhớt của pha lỏng ở t = 63.575 oC. Nội suy theo bảng I.101 trong ([I] –
91) ta được.
N.s/m2
N.s/m2
Vậy độ nhớt của pha lỏng tính theo nhiệt độ trung bình là
lghh = xtb.lgA+ (1 - xtb).lgB

([I] – 84)

lghh = 0,518.lg(0,2255.10-3) + (1 – 0.518)lg(0,4522.10-3)


hh = x = 0,315.10-3 Ns/m2
Thay số liệu ta có

Y = 1,2e-4.0,35 = 0,3
Chọn loại đệm vòng Rasiga bằng sứ đổ lộn xộn. Số liệu trong ([II]– 193)
Bảng số liệu:
10


Kích thước Bề mặt riêng
đệm, mm
đ, m2/m3

Thể tích tự do Số đệm trong
Vđ, m3/m3
1m3

30x30x3,5

0,76

165

25.103

Khối lượng riêng
xốp, đ, kg/m3
570

Từ công thức:

([II]– 187)
Suy ra:
s2 = 4,23 m/s
 s = 2,057 m/s
Lấy  = 0,8s
  = 0,8.2,057= 1,65 m/s
Vậy đường kính của đoạn luyện là:
m.
Quy chuẩn đường kính đoạn luyện là DL = 0,37 m
* Thử lại điều kiện làm việc thực tế.
- Tốc độ hơi thực tế đi trong đoạn luyện là:
m/s
- Tỷ số giữa tốc độ thực tế và tốc độ sặc là: 0,807
Vậy chọn đường kính là 0,37 m có thể chấp nhận được.
* Kiểm tra cách chọn đệm.
m

Vậy cách chọn đệm và đường kính tháp của đoạn luyện như vậy là chấp
nhận được yêu cầu của bài toán và phù hợp với q trình tính tốn.

Đường kính đoạn chưng:

4.2

11


a. Lượng hơi trung bình đi trong tháp
[II - 182]
Trong đó:

g’n: lượng hơi đi ra khỏi đoạn chưng, kg/h.
g’1: lượng hơi đi vào đoạn chưng, kg/h.
Với lượng hơi đi ra khỏi đoạn chưng bằng lượng hơi đi vào đoạn luyện (g ’n= g1)
nên
[II - 182]
Lượng hơi đi vào đoạn chưng g ’l, lượng lỏng G1’ và hàm lượng lỏng x’l được xác
định theo hệ phương trình cân bằng vật liệu và cân bằng nhiệt lượng sau:
G ’1 = g ’1 + G w
G’1.x’1 = g’1.yw + Gw.xw

[II - 182]

g’1.r’1 = g1.r1
Trong đó:
r’1: ẩn nhiệt hố hơi của hỗn hợp hơi đi vào đĩa thứ nhất của đoạn chưng.
xw: thành phần cấu tử dễ bay hơi trong sản phẩm đáy.

 r1: ẩn nhiệt hoá hơi của hỗn hợp hơi đi vào đĩa trên cùng của đoạn chưng
Gw = W = 2375,7 kg/h.
xw = 0,0047 phần mol tương ứng với 0,015 phần khối lượng
y’1 = yw xác định theo đường cân bằng ứng với xw = 0,0047 phần mol.


yw = 0,0567 phần mol.

Đổi y’1 = yw = 0,0567 phần mol ra phần khối lượng ta có:

Phần khối lượng
r’1 = ra. y’1 + (1- y’1).rb

[II – 182]

12


Với ra, rb:ẩn nhiệt hóa hơi của các cấu tử nguyên chất ở t0 = tw. Với xw =
0,0047 tra đồ thị tw = 97,92 0C. Từ t0 =tw =97,92 0C nội suy theo bảng I.212 trong
[I – 254] ta được

kJ/kg.
kJ/kg.
=> r’1 = 473,11.0,162 + (1 - 0,162).2254,6
r’1 = 1966 kJ/kg
Thay vào phương trình ta có:
G’1 = g’1 + 2375,7
G’1. x’1 = g’1.0,162 + 2375,7.0,015
g’1.1966 = 966,4. 774,04
Giải phương trinh:
g’1 = 308,48 kg/h
G’1 = 2684,18 kg/h
x’1 = 0,032 (phần khối lượng)
Vậy lượng hơi trung bình đi trong đoạn chưng là:

kg/h.
b. Tính khối lượng riêng trung bình:
* Khối lượng riêng trung bình đối với pha hơi được tính theo:
, kg/m3.

[II - 183]

Trong đó:
MA MB: khối lượng phần mol của cấu tử axeton và nước
T: nhiệt độ làm việc trung bình của tháp, K.
ytbc: nồng độ phần mol của cấu tử 1 lấy theo giá trị trung bình
13


[II - 183]
Với : nồng độ làm việc tại 2 đầu mỗi đoạn tháp, phần mol.

= y’1 = yw = 0,0567 phần mol
= y1 = 0,858 phần mol
phần mol
Nhiệt độ trung bình đoạn chưng:
.ttbc= = =83,9=356,9 0K
Vậy khối lượng riêng trung bình của pha hơi đối với đoạn chưng là:

kg/m3.
* Khối lượng riêng đối với pha lỏng:
, kg/m3

[II - 183]

Trong đó:
: khối lượng riêng trung bình của lỏng, kg/m3.
: khối lượng riêng trung bình của cấu tử 1 và 2 của pha lỏng lấy theo nhiệt độ
trung binh, kg/m3.
: phần khối lượng trung bình của cấu tử 1 trong pha lỏng.

Với a’1: nồng độ phần khối lượng của pha lỏng ở đĩa dưới cùng của đoạn chưng.

Ta có: a’1 = x’1 = 0,032 (Phần khối lượng)
(phần khối lượng)

14


Với t0 = 83,90C. Nội suy theo bảng I.2 trong [I-9]
kg/m3.
kg/m3.
Vậy khối lượng riêng trung bình của lỏng trong đoạn chưng:

kg/m3
c. Tính tốc độ hơi đi trong đoạn chưng:
Đối với tháp đệm khi chất lỏng chảy từ trên xuống và pha hơi đi từ dưới
lên chuyển động ngược chiều có thể xảy ra bốn chế độ thuỷ động; Chế độ chảy
màng, chế độ quá độ, chế độ xoáy và chế độ sủi bọt. ở chế độ sủi bọt thì pha
lỏng chiếm tồn bộ thể tích tự do và như vậy pha lỏng là pha liên tục. Nếu tăng
tốc độ lên thì tháp bị sặc. Trong phần tính tốn này ta tính tốc độ hơi của tháp
dựa vào tốc độ sặc của tháp.
Tốc độ hơi đi trong tháp đệm
 = (0,8  0,9)s

([II]– 187)

Với s là tốc độ sặc, m/s được tính theo cơng thức
Y = 1,2e-4X

([II]– 187)

Với

([II]– 187)
([II]– 187)

Trong đó:
đ: bề mặt riêng của đệm, m2/m3
Vđ: thể tích tự do của đệm, m3/m3
g: gia tốc trọng trường, m2/s
Gx, Gy: lượng lỏng và lượng hơi trung bình, kg/s
:khối lượng riêng trung bình của pha lỏng và pha hơi, kg/m3
x, n: độ nhớt của pha lỏng theo nhiệt độ trung bình và độ nhớt của
nước ở 20oC,
Ns/m2
15


* Tính Gx, Gy:
Ta có Gy = g’tb = kg/h
kg/h
* Tính độ nhớt:
- Độ nhớt của nước ở t = 20oC, Tra bảng I.102 trong ([I]– 94) ta có n =
1,005.10-3 Ns/m2.
- Độ nhớt của pha lỏng ở t otb = 83,9 oC. Nội suy theo bảng I.101 trong ([I]
- 91] ta được.
N.s/m2
N.s/m2
Vậy độ nhớt của pha lỏng tính theo nhiệt độ trung bình là
lghh = xtb.lgA+ (1 - xtb).lgB

([I] – 84)

lghh = 0,074.lg(0,195.10-3) + (1 - 0,074)lg(0,356.10-3)


hh = x = 0,34.10-3 Ns/m2
Thay số liệu đã tính được ta có

Y = 1,2e-4.0,533 = 0,142
Chọn loại đệm vòng Rasiga bằng sứ đổ lộn xộn như đã chọn ở trên.
Từ công thức:
([II] – 187)

s2 = 3,275 m/s


s = 1,81m/s
Lấy  = 0,8s



 = 0,8.1,81 = 1,448 m/s
Vậy đường kính của đoạn chưng là:
16


m.
Quy chuẩn đường kính đoạn chưng là DC = 0,354 m
* Thử lại điều kiện làm việc thực tế:
- Tốc độ hơi thực tế đi trong đoạn chưng là:

m/s
-

Tỷ số giữa tốc độ thực tế và tốc độ sặc là: 0,8

Vậy chọn đường kính là 0,354 m có thể chấp nhận được
* Kiểm tra cách chọn đệm:
m

Vậy với kết quả tính tốn được và so với điều kiện thực tế thì ta lấy
đường kính phần chưng là 0,354 m và đệm như đã chọn là hợp lý.

4.3 Số đĩa thực tế Ntt :
Số đĩa thực tế được tính theo cơng thức: (IX.59 – [II])
trong đó:
Nlt – số bậc thay đổi nồng độ hay số đĩa lý thuyết
ηtb – hiệu suất trung bình của thiết bị:
(IX.60 – [II])
- α là độ bay hơi tương đối của hỗn hợp:
(IX.61 – [4])
- µhh độ nhớt của hỗn hợp lỏng [N.s/m2]:
µA – độ nhớt của cấu tử A phụ thuộc nhiệt độ xét
µB – độ nhớt của cấu tử B phụ thuộc nhiệt độ xét
 Tại đỉnh tháp:
xP = 0,938 [phần mol]; yP* = 0,965 [phần mol]; tP = 57,27 [oC];
suy ra:
α = 1,82
µA = 0,2348 [10-3 Ns/m2] (ngoại suy bảng I.110 – [I])
µB = 0,493 [10-3 Ns/m2] (ngoại suy bảng I.101 – [I])

Vậy, ta có:
17


α.µ = 0,45 →

ηP= 60%

(ngoại suy đồ thị hình IX.11 – [II])

 Tại vị trí tiếp liệu:
xF = 0,0983[phần mol]; yF* = 0,858[phần mol]; tF = 69,88 [oC];
suy ra:
α = 55,43
µA = 0,215 [10-3 Ns/m2] (ngoại suy bảng I.110 – [I])
µB = 0,463 [10-3 Ns/m2] (ngoại suy bảng I.101 – [I])

Vậy, ta có:
α.µ = 23,83 →

ηF = 30%

(ngoại suy đồ thị hình IX.11 – [II])

 Tại đáy tháp:
xW = 0,0047 [phần mol]; yW* = 0,0567 [phần mol]; tW = 97,92 [oC];
suy ra:
α = 12,73
µA = 0,175 [10-3 Ns/m2] (ngoại suy bảng I.110 – [I])
µB = 0,285 [10-3 Ns/m2] (ngoại suy bảng I.101 – [I])

Vậy, ta có:
α.µ = 3,6

→

ηW = 35%

(ngoại suy đồ thị hình IX.11 – [II])

Từ các giá trị ηP, ηF, ηWtìm được, ηtb bằng:
Vậy số đĩa thực tế là:
Số đĩa đoạn luyện : 5,6 /0,4167 = 13,4 14[mân]
Số đĩa đoạn chưng : 3,29/0,4167 = 7,9 8 [mân]
4.4 Chiều cao cơ bản của tháp:
H= Ntt.h0 +(0,8-1)

Trong đó:
Re’=
18


-

- vận tốc khí tính theo tiết diện tháp, m/s
, khối lượng riờng của lỏng và hơi, Kg/m3
độ nhớt của lỏng và hơi, N.m/s
dtd= 4V/
V là thể tích tự do của đệm, m3/m3
là bề mặt riêng của đệm, m2/m3

m là hệ số gúc của đường cân bằng
G, L là lượng hơi và lỏng đi trong tháp kg/s
Chiều cao đoạn luyện
Với các thông số:
= 816,5, =1,82 Kg/m3
, ,N.m/s
dtd= 4V/ = 0,0184
G=1173,18 kg/h
L= 370,88kg/h
= 1,65 m/s
Và ta tính được hệ số gúc của đoạn luyện:

Ta có y = hh được tính theo

[I – 85]

Trong đó:
Mhh, MA, MB: khối lượng phân tử của hỗn hợp và cấu tử axeton và nước
hh, A, B: độ nhớt của hỗn hợp và cấu tử axeton và nước
m1, m2: nồng độ của axeton và nước tính theo phần thể tích.
Đối với hỗn hợp khí thì nồng độ phần thể tích bằng nồng độ phần mol,
nên m1 = y1, m2 = y2 = 1 - y1.
Thay vào ta có:

a1, a2: nồng độ phần khối lượng của axeton và nước
Ta có ytb = 0,8084 phần mol

a1 = 0,93 phần khối lượng
19

- Độ nhớt của pha hơi ở t tb = 63,575oC. Nội suy theo bảng I.101 trong ([I] –
91] ta được.
N.s/m2
N.s/m2

=>hh = 0,234.10-3 N.s/m2
Trong đó:
Re’= = =310,7

-

Vậy ho =1,006
vậy H1= 14.1,006= 14,084 m
Chiều cao đoạn chưng
Với các thông số:
= 923,49, =1,243 Kg/m3
, ,N.m/s
dtd= 4V/ = 0,0184
G=637,44 kg/h
L= 1422,64 kg/h
= 1,81 m/s
Và ta tính được hệ số gúc của đoạn chưng:

Ta có y = hh được tính theo

[I – 85]

Trong đó:
Mhh, MA, MB: khối lượng phân tử của hỗn hợp và cấu tử axeton và nước

hh, A, B: độ nhớt của hỗn hợp và cấu tử axeton và nước
m1, m2: nồng độ của axeton và nước tính theo phần thể tích.
Đối với hỗn hợp khí thì nồng độ phần thể tích bằng nồng độ phần mol,
nên m1 = y1, m2 = y2 = 1 - y1.
Thay vào ta có:

20


a1, a2: nồng độ phần khối lượng của axeton và nước
Ta có ytb = 0,46 phần mol

a1 = 0,73 phần khối lượng
- Độ nhớt của pha hơi ở ttb = 83,9 oC. Nội suy theo bảng I.101 trong ([I] – 91]
ta được.
N.s/m2
N.s/m2

=>hh = 0,22.10-3 N.s/m2
Trong đó:
Re’= = = 247,6
Vậy ho =0,2821
vậy H2= 8.0,2821= 2,256 m

Suy ra: chiều cao toàn thiết bị:
H = H1 + H2 + 0,9
Trong đó:
H1, H2: chiều cao đoạn luyện và đoạn chưng, m
0,9: khoảng cách không gian cho hồi lưu đáy và đỉnh thiết bị, m.
Vậy chiều cao toàn tháp là

H = 14,084+2,256+0,9= 17,24 m

5.Nhiệt độ đỉnh, đáy và vị trí đĩa tiếp liệu ứng với trường hợp nguyên liệu vào ở
trạng thái sôi:

21


Từ đồ thị t – x,y, ta có thể xác định dễ dàng nhiệt độ đỉnh, đáy và vị trí đĩa tiếp liệu
của tháp:
tP = 57,27 [oC], tW = 97,92 [oC], tF = 69,88 [oC

Đồ thị xác định chỉ số hồi lưu thích hợp
Chart Title
120
100
80
60
40
20
0

0

20

40

60

80

100

Đồ thị quan hệ t-x

TÀI LIỆU THAM KHẢO
I.
Sổ tay q trình và thiết bị cơng nghệ hóa học, tập 1
II.
Sổ tay q trình và thiết bị cơng nghệ hóa học, tập 2

22

120