Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết kế hệ thống chưng cất hỗn hợp Benzen và Axêtôn
Đồ án môn học Trang 1 Chưng luyện liên tục MỤC LỤC Trang CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM VÀ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 2 I- TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM 2 II- GIỚI THIỆU VỀ PHƯƠNG PHÁP CHƯNG VÀ THÁP ĐỆM 3 III-THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 4 CHƯƠNG II : TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ THIẾT BỊ CHÍNH 6 A - CÂN BẰNG VẬT LIỆU VÀ NHIỆT LƯỢNG: 6 I - CÂN BẰNG VẬT LIỆU 6 II - XÁC ĐỊNH SỐ BẬC THAY ĐỔI NỒNG ĐỘ 8 III - CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG 10 B - THÔNG SỐ CHÍNH CỦA THÁP: 15 I - ĐƯỜNG KÍNH THÁP 15 II - CHIỀU CAO THÁP 21 III - TÍNH TRỞ LỰC CỦA THÁP 24 CHƯƠNG III : TÍNH CƠ KHÍ THIẾT BỊ CHÍNH 26 I - CHỌN VẬT LIỆU 26 II - CHIỀU DÀY THÂN THÁP 25 III - TÍNH ĐÁY VÀ NẮP THIẾT BỊ 27 IV - BỀ DÀY LỚP CÁCH NHIỆT 28 V - TÍNH ĐƯỜNG KÍNH ỐNG DẪN 29 VI - MẶT BÍCH 30 VII - KÍCH THƯỚC ĐĨA PHÂN PHỐI VÀ LƯỚI ĐỠ ĐỆM 32 VIII- CỬA NỐI THIẾT BỊ VỚI ỐNG DẪN 32 IX - TAI TREO VÀ CHÂN ĐỠ 33 CHƯƠNG IV : TÍNH THIẾT BỊ PHỤ 35 I- TÍNH THIẾT BỊ ĐUN SÔI HỖN HỢP ĐẦU 35 II - TÍNH VÀ CHỌN BƠM 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 44 SVTH: Phan Thanh Hải GVHD : ThS. Lê Thị Như Ý Đồ án môn học Trang 2 Chưng luyện liên tục CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM VÀ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ I. TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM BENZEN VÀ AXÊTÔN 1. Axêtôn : Axeton (CH 3 COCH 3 ) là tên gọi thông thường của propanon .Đây là loại hợp chất Cacboxyl,vì vậy là hợp chất phân cực.Nó là chất lỏng sôi ở t s 0 =56,1 0 C,nhiệt độ này cao hơn chất không phân cực có cùng trọng lượng nhưng lại thấp hơn ancol và axit tương ứng Axeton tan vô hạn trong nước ,là dung môi cho nhiều chất hữu cơ. Về mặt hóa học tương tự như andehit ,axeton tham gia phản ứng cộng hidro (H 2 ) và natrihidro_sunphit (NaHSO 3 ) nhưng khác ở chỗ không bị OXH bởi dung dịch AgNO 3 (không tráng gương) và Cu(OH) 2 ,nhưng có thể bị OXH và cắt sát nhóm “-CO” để chuyển thành hai axit khi tác dụng với chất OXH mạnh. Về ứng dụng: Axêtôn là dung môi hoà tan nhiều hợp chất hữu cơ như: tơ axêtat, nitro xenlulô, nhựa focmandehit, chất béo, dung môi pha sơn, mực in ống đồng .Nó là nguyên liệu để sản xuất thuỷ tinh hữu cơ và có thể tổng hợp xêten sunfonat. 2. Benzen: Benzen là hợp chất vòng thơm, đó là một chất lỏng không màu, có mùi thơm đặc trưng, nhẹ hơn nước, tan nhiều trong các dung môi hữu cơ đồng thời là một dung môi tốt cho nhiều chất như Iôt (I 2 ), lưu huỳnh (S), chất béo .,t 0 s = 80,1 0 C ở 1 at, đông đặc ở t 0 đ =5,5 0 C, tỷ khối d 20 4 = 0,879. Về mặt hóa học, Benzen là một hợp chất vòng bền vững, tương đối dễ tham gia phản ứng thế, khó tham gia các phản ứng cộng, OXH. Đặc tính hóa học này gọi là tính thơm. Về ứng dụng : dùng điều chế nitro benzen, anilin, tổng hợp phẩm nhuộm, dược phẩm ., Clobenzen là dung môi tổng hợp DDT, hexacloaran (thuốc trừ sâu) Stiren (monome để tổng hợp chất dẻo) và nhiều sản phẩm quan trọng khác . Benzen còn được dùng làm dung môi . Nguồn cung cấp Benzen cho công nghiệp là nhựa chưng cất, than đá, hexan và toluen của dầu mỏ. Khi nung than béo ở nhiệt độ cao để luyện than cốc được nhựa than đá. Trong nhựa than đá có chứa rất nhiều các chất hữu cơ khác nhau khi chưng cất phân đoạn thu được Benzen. Cả Axêtôn và Benzen đều đóng vai trò quan trọng trong công nghiệp hóa học. SVTH: Phan Thanh Hải GVHD : ThS. Lê Thị Như Ý Đồ án môn học Trang 3 Chưng luyện liên tục II. GIỚI THIỆU VỀ PHƯƠNG PHÁP CHƯNG, CHƯNG LIÊN TỤC & VIỆC LỰA CHỌN THÁP ĐỆM Chưng luyện liên tục bởi tháp đệm làm việc ở áp xuất thường. Trong công nghệ hóa học có nhiều phương pháp để phân riêng hỗn hợp hai hay nhiều cấu tử tan một phần hay hoàn toàn vào nhau như : hấp thụ, hấp phụ, li tâm, trích li, chưng .Mỗi phương pháp đều có những đặc thù riêng và những ưu nhược điểm nhất định. Việc lựa chọn phương pháp và thiết bị cho phù hợp tuỳ thuộc vào hỗn hợp ban đầu, yêu cầu sản phẩm và điều kiện kinh tế. Đối với hỗn hợp Benzen và Axêtôn là hỗn hợp hai cấu tử tan hoàn toàn vào nhau theo bất kỳ tỷ lệ nào có nhiệt độ sôi khác biệt nhau thì phương án tối ưu để tách hỗn hợp trên là chưng cất. Chưng cất là phương pháp tách cấu tử ra khỏi hỗn hợp dựa vào độ bay hơi khác nhau giữa các cấu tử (nghĩa là ở cùng một nhiệt độ áp suất hơi của các cấu tử sẽ khác nhau) bằng cách thực hiện quá trình chuyển pha và trao đổi nhiệt giữa hai pha lỏng, khí. Sản đỉnh thu được gồm cấu tử có độ bay hơi lớn, một phần cấu tử có độ bay hơi thấp hơn. Còn sản phẩm đáy thu được chủ yếu là cấu tử khó bay hơi và một phần cấu tử dễ bay hơi.Ở đây dung môi và chất tan đều bay hơi. Trong sản xuất chúng ta thường gặp những phương pháp chưng cất sau đây : - Chưng đơn giản : dùng để tách sơ bộ và làm sạch các cấu tử khỏi tạp chất (yêu cầu các cấu tử có độ bay hơi khác xa nhau). - Chưng bằng hơi nước trực tiếp : tách các hỗn hợp gồm các chất khó bay hơi và tạp chất không bay hơi (Chất được tách không tan trong nước). - Chưng chân không : trong trường hợp cần hạ thấp nhiệt độ sôi của cấu tử. - Chưng luyện : là phương pháp phổ biến nhất dùng để tách hoàn toàn hỗn hợp các cấu tử dễ bay hơi có tính chất hòa tan một phần hay hòa tan hoàn toàn vào nhau. Về thực chất đây là quá trình chưng nhiều lần để thu được sản phẩm tinh khiết. Người ta đơn giản hệ thống bằng cách thay cả hệ thống sơ đồ thiết bị phải chế tạo phức tạp và cồng kềnh bởi một tháp gọi là tháp chưng luyện. Trong đó các dòng pha chuyển động ngược chiều nhau. Chưng luyện ở áp suất thấp dùng cho hỗn hợp dễ bị phân hủy ở nhiệt độ cao và các hỗn hợp có nhiệt độ sôi quá cao. Chưng luyện ở áp suất cao dùng cho các hỗn hợp không hóa lỏng ở áp suất thường. Quá trình chưng luyện được thực hiện trong thiết bị loại tháp làm việc liên tục hay gián đoạn. Có hai loại thiết bị tháp là tháp đệm và tháp đĩa. Trong đó : Tháp đệm Tháp đệm là một tháp hình trụ gồm nhiều đoạn nối với nhau bằng mặt bích hay hàn. Trong tháp người ta đổ đầy đệm, tháp đệm được ứng dụng rộng rãi trong công nghệ hóa học để hấp thụ, chưng luyện, làm lạnh. Ở đây sử dụng tháp đệm để chưng cất hỗn hợp Benzen ,Axêtôn. Tháp đệm có thể làm việc ở áp suất thường, áp suất chân không, làm việc liên tục hoặc gián đoạn. Cấu tạo kích thước đệm tuỳ thuộc chế độ làm việc và yêu cầu độ tinh khiết của sản phẩm. Nhưng nó cũng có hạn chế là khó làm ướt đều đệm. Nếu tháp quá cao thì phân phối chất lỏng không đồng đều. Để khắc phục, chia đệm thành nhiều tầng có đặt thêm đĩa phân phối chất lỏng đối với mỗi tầng. SVTH: Phan Thanh Hải GVHD : ThS. Lê Thị Như Ý Đồ án môn học Trang 4 Chưng luyện liên tục III. THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 1. Sơ đồ công nghệ: Hệ thống thiết bị công nghệ chưng luyện liên tục tổng quát gồm có : - (1) : Tháp chưng luyện gồm có 2 phần : phần trên gồm từ trên đĩa tiếp liệu trở lên đỉnh gọi là đoạn luyện, phần dưới gồm từ đĩa tiếp liệu trở xuống gọi là đoạn chưng. - (2) : Thiết bị đun nóng dùng để đun nóng hỗn hợp đầu. Sử dụng thiết bị loại ống chùm, dùng hơi nước bão hoà để đun nóng vì nó có hệ số cấp nhiệt lớn, ẩn nhiệt ngưng tụ cao. Hơi nước bão hoà đi ngoài ống, lỏng đi trong ống. - (3) : Thùng cao vị - (4) : Bộ phận đun bốc hơi đáy tháp, có thể đạt trong hay ngoài tháp. Ở đây ta cũng sử dụng hơi nước bão hoà để đun với hơi đi trong ống lỏng đi ngoài ống. - (5) : Thiết bị ngưng tụ hoàn toàn, nước lạnh đi trong ống. - (6) : Thiết bị làm lạnh sản phẩm đỉnh. - (7) : Thùng chứa sản phẩm đỉnh - (8) : Thùng chứa sản phẩm đáy. - (9) : Thùng chứa hỗn hợp đầu. 2. Quá trình làm việc: Hỗn hợp Axêtôn_ Benzen là một hỗn hợp lỏng hòa tan hoàn toàn vào nhau theo mọi tỷ lệ. Ta có t S Axêtôn = 56.1 0 C< t S Benzen = 80.1 o C nên độ bay hơi của Axêtôn lớn hơn độ bay hơi của Benzen. Vậy nên sản phẩm đáy chủ yếu là Benzzen và một phần rất ít Axêtôn, ngược lại sản phẩm đỉnh lại chủ yếu là Axêtôn và một phần rất ít là Benzen. Tiến hành cụ thể : Trước hết hỗn hợp Axêtôn, Benzen từ thùng chứa (9) được bơm vào thùng cao vị (3) rồi dẫn xuống thiết bị đun nóng (2). Sự có mặt của thùng cao vị đảm bảo cho lượng hỗn hợp đầu vào tháp không dao động, trong trường hợp công suất bơm quá lớn hỗn hợp đầu sẽ theo ống tuần hoàn tràn về bể chứa hỗn hợp đầu. Ở (2) dung dịch được đun nóng đến nhiệt độ sôi bằng hơi nước bão hoà. Ra khỏi thiết bị đun nóng, dung dịch đi vào tháp chưng luyện (1) ở vị trí đĩa tiếp liệu. Do đã dược đun nóng đến nhiệt độ sôi nên tại đây Axetôn thực hiện quá trình chuyển khối từ pha lỏng sang pha hơi và tiến về đỉnh tháp. Benzen là cấu tử khó bay hơi ở nhiệt độ này nó vẫn đang ở thể lỏng và phân phối xuống dưới. Như vậy trong tháp, hơi Axetôn đi từ dưới lên gặp lỏng Benzen đi từ trên xuống. Vì nhiệt độ càng lên càng thấp nên khi hơi Axetôn đi từ dưới lên có mang theo một phần cấu tử Benzen, cấu tử có nhiệt độ sôi cao sẽ ngưng tụ lại và cuối cùng ở trên đỉnh ta thu được hỗn hợp gồm hầu hết cấu tử Axetôn dễ bay hơi. Hơi Axetôn vào thiết bị ngưng tụ (5) được ngưng tụ lại. Một phần chất lỏng ngưng đi qua thiết bị làm lạnh (6) đến nhiệt độ cần thiết rồi đi vào thùng chứa sản phẩm đỉnh (7). Một phần khác hồi lưu về tháp ở đĩa trên cùng để tăng mức độ tách. Tương tự quá trình dịch chuyển của Benzen sẽ kéo theo 1 phần cấu tử Axeton và càng xuống thấp nhiệt độ của tháp càng tăng khi chất lỏng Benzen đi từ trên xuống gặp hơi Axeton có nhiệt độ cao hơn, một phần cấu tử có nhiệt độ sôi thấp được bốc hơi và do đó nồng độ Benzen khó bay hơi trong chất lỏng ngày càng tăng. Cuối cùng ở đáy tháp ta thu được hỗn hợp lỏng gồm hầu hết là chất lỏng Benzen khó bay hơi. Chất lỏng ở đáy tháp khi ra khỏi tháp được làm lạnh rồi đưa vào thùng chứa sản phẩm (8). Để tiết kiệm hơi đốt người ta có thể dùng hơi ở đỉnh tháp để đun nóng hỗn hợp ban đầu. SVTH: Phan Thanh Hải GVHD : ThS. Lê Thị Như Ý Đồ án mơn học Trang 5 Chưng luyện liên tục CHƯƠNG II : TÍNH TỐN CƠNG NGHỆ THIẾT BỊ CHÍNH A. CÂN BẰNG VẬT LIỆU VÀ NHIỆT LƯỢNG : I. CÂN BẰNG VẬT LIỆU : 1. Thơng số ban đầu : Gọi F : lưu lượng hỗn hợp đầu, kg/h, kmol/h P : lưu lượng sản phẩm đỉnh, kg/h, kmol/h W : lưu lượng sản phẩm đáy, kg/h, kmol/h a F : nồng độ hỗn hợp đầu, % khối lượng a P : nồng độ sản phẩm đỉnh, % khối lượng a W : nồng độ sản phẩm đáy, % khối lượng x P : nồng độ hỗn hợp đầu, % mol x F : nồng độ hỗn hợp đầu, % mol x W : nồng độ hỗn hợp đầu, % mol Để thuận tiện trong q trình tính tốn ta ký hiệu : Axêtơn : A, M A = 58 Benzen : B, M B = 78 Theo u cầu ban đầu F = 79000(kg/ngày) = 3291,67 (kg/h) 2. Tính cân bằng vật liệu: Phương trình cân bằng vật viết cho tồn tháp: F = P + W (1) Phương trình cân bằng vật liệu viết cho cấu tử nhẹ: SVTH: Phan Thanh Hải GVHD : ThS. Lê Thị Như Ý Đồ án môn học Trang 6 Chưng luyện liên tục F a F = P a P + Wa W (2) Từ (1) và (2) suy ra: )/(74,1308 2,45,95 2,45,40 .67,3291 hkg aa aa FP WP WF = − − = − − =⇒ Từ (1) suy ra : W = F - P = 3291,67 - 1308,74 = 1982,93(kg/h) Tính nồng độ phần mol của cấu tử Axêtôn: ♦ Thành phần mol trong hỗn hợp đầu: 478,0 78 405,01 58 405,0 58 405,0 1 = − + = − + = B F A F A F F M a M a M a x (phần mol) = 47,8 (%mol) ♦ Thành phần mol trong sản phẩm đỉnh: 966,0 78 955,01 58 955,0 58 955,0 1 = − + = − + = B P A p A P P M a M a M a x (phần mol) = 96,6 (%mol) ♦ Thành phần mol trong sản phẩm đáy: 056,0 78 042,01 58 042,0 78 042,0 1 = − + = − + = B W A W A W W M a M a M a x (phần mol) = 5,6 (%mol) Tính khối lượng mol trung bình: - Trong hỗn hợp đầu: M F = x F M A + (1- x F )M B = 0,478. 58 + (1- 0,478). 78 = 68,44(kg/kmol) - Trong sản phẩm đỉnh: M P = x P M A + (1- x P )M B = 0,966. 58 + (1- 0,966). 78 = 56,34 (kg/kmol) - Trong sản phẩm đáy: M W = x W M A + (1- x W )M B = 0,056. 58 + (1- 0,056). 78 = 76,88 (kg/kmol) Như vậy ta có bảng tổng kết thành phần sản phẩm như sau: Nồng độ phần khối lượng Nồng độ phần mol Lưu lượng (kg/h) Lưu lượng (kmol/h) Hỗn hợp đầu 0,405 0,478 3291,67 48,10 Sản phẩm đỉnh 0,955 0,966 1308,74 23,23 Sản phẩm đáy 0,042 0,056 1982,83 25,79 3. Thành phần pha của hỗn hợp 2 cấu tử Axeton - benzen SVTH: Phan Thanh Hải GVHD : ThS. Lê Thị Như Ý WPWFWP aa W aa P aa F − = − = − Đồ án môn học Trang 7 Chưng luyện liên tục Bảng thành phần cân bằng lỏng hơi và nhiệt độ sôi của hỗn hợp 2 cẩu tử ở áp suất 760 mmHg (%mol) (bảng IX.2a/146.II) x 0 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 y 0 14 24,3 40 51,2 59,4 65,5 73 79,5 86,3 93,2 100 t 0 80,1 78,3 76,4 72,8 69,6 66,7 64,3 62,4 60,7 59,6 58,8 56,1 Bằng phương pháp nội suy ta tính được y F , y P , y W , t 0 s như bảng sau: Sản phẩm x (%mol) Phần mol y (%mol) Phần mol t sôi F 47,8 0,478 64,2 0,642 64,8 P 96,6 0,966 97,7 0,977 57,0 W 5,6 0,056 15,2 0,152 78,0 (Công thức nội suy như sau : AB AB AA xx yy xxyy − − −+= )( ; AB s A s B A s A xx tt xxtt − − −+= )( ) II - XÁC ĐỊNH SỐ BẬC THAY ĐỔI NỒNG ĐỘ : 1. Xác định chỉ số hồi lưu Rx min : 976,1 478,0642,0 642,0966,0 * * min = − − = − − = F F F P X xy yx R Với x P _nồng độ phần mol của Axêtôn trong pha lỏng ở sản phẩm đỉnh . x F _ nồng độ phần mol của Axêtôn trong pha lỏng ở hỗn hợp đầu. y * F _nồng độ phần mol của Axêtôn trong pha hơi nằm cân bằng pha lỏng ở hỗn hợp đầu. 2. Xác định chỉ số hồi lưu thích hợp : Xác định chỉ số hồi lưu thích hợp dựa vào điều kiện thể tích tháp nhỏ nhất tức là tương đương với N l (Rx+1) nhỏ nhất (N l : Số bậc thay đổi nồng độ lý thuyết) R X = b R Xmin Với b là hệ số b = 1,2 2,5 Vấn đề chọn chỉ số hồi lưu thích hợp rất quan trọng, nếu lượng hồi lưu quá bé thì tháp sẽ vô cùng cao, điều này rất khó thực hiện, nếu lượng hồi lưu lớn thì tháp có thấp đi nhưng đường kính lại lớn, sản phẩm đỉnh thu được chẳng bao nhiêu. Xác định R X thích hợp theo số bậc thay đổi nồng độ được tiến hành như sau : cho nhiều giá trị R X lớn hơn giá trị R Xmin . Với mỗi giá trị trên, ta xác định được tung độ của đường làm việc đoạn luyện với trục tung B, với: 1 + = X P R x B SVTH: Phan Thanh Hải GVHD : ThS. Lê Thị Như Ý Đồ án môn học Trang 8 Chưng luyện liên tục Đồ thị xác định số bậc thay đổi nồng độ lý thuyết Dựa vào đồ thị ta có kết qủa sau: b 1,2 1,4 1,6 1,75 1,8 1,85 2 2,2 Rx 2,3712 2,7664 3,1616 3,458 3,5568 3,6556 3,952 4,3472 B 28,65 25,65 23,2 21,67 21,2 20,75 20,1 18,06 Nt 23,2 19,8 17,4 15,8 15,5 15,2 14,6 13,6 Nt(Rx+1) 78,2 74,6 72,41 70,44 70,63 71,2 72,44 72,72 SVTH: Phan Thanh Hải GVHD : ThS. Lê Thị Như Ý Đồ án môn học Trang 9 Chưng luyện liên tục Từ bảng bên tìm được giá trị N l (R x + 1) nhỏ nhất tại R x = 3,458 ứng với b= 1,75. Vậy ta tính được chỉ số hồi lưu thích hợp Rx = 3,458. Số ngăn lý thuyết của tháp chưng là : 15,8 Số ngăn lý thuyết đoạn luyện là : 11,8 Số ngăn lý thuyết đoạn chưng là: 4 III - CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG : Mục đích của việc tính toán cân bằng nhiệt lượng là để xác định lượng hơi đốt cần thiết khi đun nóng hỗn hợp đầu, đun bốc hơi ở đáy tháp cũng như xác định lượng nước làm lạnh cần thiết cho quá trình ngưng tụ và làm lạnh . Chọn nước làm chất tải nhiệt vì nó là nguồn nguyên liệu rẻ tiền, phổ biến trong thiên nhiên và có khả năng đáp ứng yêu cầu công nghệ. Sơ đồ cân bằng nhiệt lượng: Các kí hiệu: Q D1 : lượng nhiệt do hơi nước cung cấp để đun nóng hỗn hợp đầu, J/h Q f : lượng nhiệt hỗn hợp đầu mang vào, J/h Q F : lượng nhiệt do hỗn hợp đầu mang ra khỏi thiết bị đun nóng, J/h Q xq1 : lượng nhiệt mất mát trong quá trình đun sôi, J/h Q y : lượng nhiệt hơi mang ra khỏi tháp, J/h Q R : lượng nhiệt do lượng lỏng hồi lưu mang vào, J/h Q P : nhiệt lượng do sản phẩm đỉnh mang ra, J/h Q D2 : nhiệt lượng cần đun nóng sản phẩm đáy, J/h Q W : nhiệt lượng do sản phẩm đáy mang ra, J/h Q xq2 : nhiệt lượng mất mát trong tháp chưng luyện, J/h Q ng1 : nhiệt do nước ngưng mang ra ở thiết bị đun sôi hỗn hợp đầu, J/h Q ng2 : nhiệt do nước ngưng mang ra ở thiết bị đun sôi sản phẩm đáy, J/h SVTH: Phan Thanh Hải GVHD : ThS. Lê Thị Như Ý H 2 O H 2 O H 2 O H 2 O Q y Q F Q D1 Q D2 Q xq2 Q ng1 Q xq1 Q W Q f Q P Q R Q ng2 ỏn mụn hc Trang 10 Chng luyn liờn tc 1. Cõn bng nhit lng ca thit b un núng hn hp u : Phng trỡnh cõn bng nhit lng cho quỏ trỡnh un núng: Q D1 + Q f = Q F + Q xq1 + Q ng1 a) Nhit lng do hi t mang vo Q D1 Q D1 =D 1 1 = D 1 (r 1 + t 1 C 1 ) (J/h) Vi : D 1 : lng hi t mang vo (kg/h) 1 : hm nhit ca hi nc (J/kg) r 1 : n nhit húa hi ca hi nc (J/kg) t 1 : nhit nc ngng ( o C) C 1 : nhit dung riờng ca nc ngng (J/kg ụĩ) b) Nhit lng do hn hp u mang vo Q f Q f = F.C f t f (J/h) Vi : F : Lng hn hp u, kg/h C f : Nhit dung riờng ca hn hp u, J/kg. C f = BFAF CaCa )1( + a F : Nng phn khi lng ca hn hp u C A , C B : Nhit dung dung riờng ca Axờtụn v Benzen 25 o C (J/kg.) t f : Nhit u ca hn hp (ly bng nhit ca mụi trng bờn ngoi t f = 25 o C) c) Nhit lng do hn hp u mang ra Q F Q F = F.C F t F Vi C F : Nhit dung riờng ca hn hp khi ra khi thit b un núng, J/kg. t F : Nhit ca hn hp khi ra khi thit b un núng, o C d) Nhit lng do nc ngng mang ra Q ng1 Q ng1 = 111 tCG ng = D 1 t 1 C 1 G ng1 : Lng nc ngng (ly bng lng hi t), kg/h e) Nhit lng mt mỏt ra mụi trng xung quanh Q m1 (thng ly bng 5% nhit tiờu tn) Q xq1 = 5%(Q D1 - Q ng1 ) = 5% D 1 r 1 Nh vy lng hi nc bóo ho cn thit un núng dung dch u n nhit sụi: 1 1 95,0 )( r CtCtF D ffFF = , kg/h F = 3291,67 (kg/h) Tớnh nhit dung riờng ca hn hp u C f 25 o C : C f 25 = C A 25 a F + C B 25 (1-a F ) C A 25 , C B 25 tra trong bng I-153/171.I v bng ni suy C A 25 = 2190 (J/kg) C B 25 = 1753,75 (J/kg.) => C f 25 = 2190ì 0,405 + 1753,75ì (1- 0,405) = 1930 (J/kg.) Nhit dung riờng ca hn hp u khi i ra thit b un núng nhit t F =t s = 64,8 o C C F 64.8 = C A 64,8 a F + C B 64,8 (1- a F ) C A 64,8 = 2320,6 (J/kg.)ỹ SVTH: Phan Thanh Hi GVHD : ThS. Lờ Th Nh í [...]... t P , 2 : hm nhit ca Axờtụn v Benzen, J/kg 1 CP : nhit dung riờng ca hn hp hi ra khi thỏp nhit 57oC CP = CR = 2278 (J/kg.) (tớnh trờn) rP : n nhit húa hi ca hn hp nh thỏp ti nhit d 57oC rP = rAaP + rB(1- aP) aP :l nng phn khi lng trong hn hp hi nh thỏp y 0,977 MB 78 a' P = = = 0,969 (phn KL) 1 y 0,977 1 0,977 y + + 78 58 MB MA rA, rB : Nhit hoỏ hi ca Axờtụn, Benzen 57 oC Tra bng: I-213/254.I... mụn hc Trang 33 Chng luyn liờn tc CA , CB : nhit dung riờng ca Axeton v Benzen 47,38 oC theo Bng I.154 / 171.I : 47 C A , 38 = 2264 (J/kg.) 47 C B , 38 = 1863,7 (J/kg.) aF = 0,405 (phn khi lng) C = 2025,85 (J/kg.) à : nht ca hn hp 47,38 oC: lg à = x F lg à A + (1 x F ) lg à B Vi : xF = 0,478 (phn mol) à A , àB l nht ca Axeton v Benzen 47,38 oC, theo bng I.101/91.I à A = 0,2488.10 3 ( Ns / m 2 )... ca on luyn (J/kg) r1 = rA y1 + rB (1 - y1 ) r : n nhit húa hi ca hn hp hi i ra khi nh thỏp (J/kg) r = ra y + rb (1 - y ) = 518,22.103 (J/kg) (ó tớnh phn TB ngng t) rA , rB : n nhit húa hi ca Axờtụn v Benzen nguyờn cht Tra bng I-212/254/I v ni suy ta cú: rA 64,8 = 122,68 (kcal/mol) = 513636,62 (J/kg) rB 64,8 = 96,66 (kcal/mol) = 404696,1 (J/kg) r1 = 108,94 103.y1 +404,7 103 - g1 = G1 + 1308,74 g ... lng riờng trung bỡnh i vi pha lng on luyn a 1 atb1 1 = tb1 + (IX-104a/183.II) xtb x1 x2 xtb : khi lng riờng trung bỡnh ca hn hp lng trong on luyn x1 , x 2 : khi lng riờng trung bỡnh ca Axờtụn v Benzene trong pha lng ly theo nhit TB (kg/m3), ttb = 60,9 0C 60 ,9 = 744,785(kg / m 3 ) (bngI-2/9/I) 60 , 9 = 835,055(kg / m 3 ) x1 = x1 x 2 = x1 atb1 : phn khi lng trung bỡnh ca cu t A trong pha... Ns / m 2 ) o àx : nht ca hn hp lng trong on luyn 60,9 C, c tớnh theo cụng thc sau: lg à x = xtb lg à A + (1 xtb ) lg à B x F + x P 0,478 + 0,966 = = 0,722 (phn mol) 2 2 àA , àB : nht ca Axờtụn v Benzene 60,9 0C I-101/91.I v bng phng phỏp ni suy ta cú : à A = 0,22865.10 3 ( Ns / m 2 ) xtb = à B = 0,38667.10 3 ( Ns / m 2 ) à x = 0,2646.10 3 ( Ns / m 2 ) * Tớnh lu lng lng, hi trung bỡnh trong on... yW = 0,152 (phn mol) = 0,118 (phn khi lng) r1 : n nhit hoỏ hi ca hn hp hi i vo a th nht ca on chng, c xỏc nh theo cụng thc trang 182.II : r1 = rA y1 + rB (1 y ) rA , rB : n nhit hoỏ hi ca Axờtụn v Benzene nhit tW = 78 oC tra bng I-212/254.I ta cú: rA = 119,05 (kcal/kg) = 498,44 103 (J/kg) rB = 94,35 (kcal/kg) = 395,024 103 (J/kg) r1 = 498,44.10 3 ì 0,118 + 395,024 ì (1 0,118).10 3 = 407,227.10... ' ytb 2,542 c/ Khi lng riờng trung bỡnh i vi pha lng on luyn a' 1 a ' tb1 1 = tb1 + ' xtb x1 x2 a + aW 0,405 + 0,042 a ' tb1 = F = = 0,2235 (phn khi lng) 2 2 x1 , x 2 : khi lng riờng ca Axeton v ca Benzen nhit trung bỡnh ca on chng 67,5 oC Tra bng I-2/9/I x1 = 725,88( kg / m 3 ) x 2 = 828,125( kg / m 3 ) ' xtb = 802,83 (kg/m3) Suy ra : d/ Tớnh vn tc hi trung bỡnh trong on chng: Tng t trong on... , à' x : Tng t trong on luyn ta cú : àn = 1,005(Cp ) = 1,005.10 3 ( Ns / m 2 ) lg à' x = xtb lg à A + (1 xtb ) lg à B xtb = xW + x F 0,056 + 0,478 = = 0,267 (phn mol) 2 2 à A , àB : nht ca Axeton v Benzen nhit 67,5 oC : Tra bng I.101/91/I à A = 0,21875.10 3 ( Ns / m 2 ) à B = 0,36225.10 3 ( Ns / m 2 ) à ' x = 0,3166.10 3 ( Ns / m 2 ) Chn m Rasiga bng thộp cú kớch thc 35ì35ì1,0 ,b mt riờng la ỡ160... 0,2646.10-3 (Ns/m2) ày : c tớnh theo cụng thc sau M hh = ày y tb1 M A àA + (1 y tb1 ) M B àB M hh = y tb1 M A + (1 y tb1 ) M B = 0,762 ì 58 + (1 0,762) ì 78 = 62,76 à A , àB : nht ca hi Axeton v Benzen 67,5oC Tớnh theo cụng thc: àt = à0 (273 + C) /(T+C) à A = 82,914.10 7 ( Ns / m 2 ) (Trang116 /I) à B = 86,607.10 7 ( Ns / m 2 ) à y = 83,973.10 7 ( Ns / m 2 ) n m= tg i =1 n i y = x n = 0,6735... Hi GVHD : ThS Lờ Th Nh í ỏn mụn hc Trang 21 M hh ày = y ' tb1 M A àA + Chng luyn liờn tc (1 y ' tb1 ) M B àB M hh = y ' tb1 M A + (1 y 'tb1 ) M B = 0,3495.58 + 0,6505 * 78 = 71 à A , àB : nht ca hi Benzen, Axit Axetic 67,5 oC : à B = 88,371.10 7 ( Ns / m 2 ) àA = 84,891.10 7 ( Ns / m 2 ) à y = 87,3364.10 7 ( Ns / m 2 ) m : H s gúc ca ng cõn bng on chng: n tg i y x = 1,4976 m = i =1 = n n 4.Vd . thuộc vào hỗn hợp ban đầu, yêu cầu sản phẩm và điều kiện kinh tế. Đối với hỗn hợp Benzen và Axêtôn là hỗn hợp hai cấu tử tan hoàn toàn vào nhau theo. chứa hỗn hợp đầu. 2. Quá trình làm việc: Hỗn hợp Axêtôn_ Benzen là một hỗn hợp lỏng hòa tan hoàn toàn vào nhau theo mọi tỷ lệ. Ta có t S Axêtôn
