thiết kế tháp chưng cất hệ benzen -toluen hoạt động liên tục với năng suất nhập liệu là 2500 kg/h có nồng độ 25% mol benzen

Thông tin tài liệu

MỤC LỤC MỤC LỤC.....................................................................................................................i DANH MỤC BẢNG...................................................................................................iii CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH CHƯNG CẤT...................................1 1.1Lý thuyết về chưng cất..................................................................................................1 1.1.1Khái niệm...............................................................................................................1 1.1.2Phương pháp chưng cất..........................................................................................1 1.1.3Thiết bị chưng cất...................................................................................................2 1.2Giới thiệu về nguyên liệu..............................................................................................3 1.2.1Benzen & Toluen....................................................................................................3 1.2.2Các phương thức điều chế......................................................................................4 1.2.3Hỗn hợp benzen – toluen :......................................................................................5 1.2.4Sơ đồ quy trình công nghệ......................................................................................5 1.2.5Thuyết minh quy trình:...........................................................................................6 CHƯƠNG 2 CÂN BẰNG VẬT CHẤT.......................................................................8 2.1Các thông số ban đầu.....................................................................................................8 2.2Xác định suất lượng sản phẩm đỉnh và sản phẩm đáy..................................................8 2.3 Xác định tỉ số hoàn lưu thích hợp..............................................................................10 2.3.1Tỉ số hoàn lưu tối thiểu.........................................................................................10 CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ THÁP CHƯNG CẤT..............................15 3.1Đường kính tháp (Dt)..................................................................................................15 3.1.1Đường kính đoạn cất :..........................................................................................15 3.1.2Đường kính đoạn chưng.......................................................................................17 3.2Chiều cao tháp chưng cất............................................................................................20 3.3Mâm lỗ – trở lực của mâm..........................................................................................20 3.2.1Cấu tạo mâm lỗ.....................................................................................................20 3.2.2 Độ giảm áp của pha khí qua một mâm................................................................21 3.2.3 Độ giảm áp qua mâm khô....................................................................................21 3.2.4Độ giảm áp do chiều cao mức chất lỏng trên mâm..............................................22 3.2.5 Độ giảm áp do sức căng bề mặt..........................................................................23 3.4Kiểm tra ngập lụt khi tháp hoạt động :........................................................................25 3.5Kích thước ống chảy chuyền:......................................................................................26 3.6Tính toán cơ khí của tháp............................................................................................27 3.4.1Bề dày thân tháp...................................................................................................27 3.4.2 Đáy và nắp thiết bị...............................................................................................29 3.4.2.1Bích ghép thân, đáy và nắp...............................................................................29 3.4.2.2Đường kính các ống dẫn – Bích ghép các ống dẫn :.........................................30 Tai treo và chân đỡ:......................................................................................................35 CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT – THIẾT BỊ PHỤ...........38 4.1Cân bằng năng lượng cho hệ thống.............................................................................38 4.2Tính toán thiết bị phụ:.................................................................................................39 4.2.1Thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh:.........................................................................39 4.2.2Thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh........................................................................44 4.2.3 Nồi đun gia nhiệt sản phẩm đáy..........................................................................49 4.2.4Thiết bị đun sôi dòng nhập liệu............................................................................53 i 4.2.5Bồn cao vị.............................................................................................................58 4.2.6 Bơm.....................................................................................................................62 TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................................68 ii DANH MỤC BẢNG MỤC LỤC.....................................................................................................................i DANH MỤC BẢNG...................................................................................................iii CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH CHƯNG CẤT...................................1 1.1Lý thuyết về chưng cất..................................................................................................1 1.1.1Khái niệm...............................................................................................................1 1.1.2Phương pháp chưng cất..........................................................................................1 1.1.3Thiết bị chưng cất...................................................................................................2 1.2Giới thiệu về nguyên liệu..............................................................................................3 1.2.1Benzen & Toluen....................................................................................................3 1.2.2Các phương thức điều chế......................................................................................4 1.2.3Hỗn hợp benzen – toluen :......................................................................................5 1.2.4Sơ đồ quy trình công nghệ......................................................................................5 1.2.5Thuyết minh quy trình:...........................................................................................6 CHƯƠNG 2 CÂN BẰNG VẬT CHẤT.......................................................................8 2.1Các thông số ban đầu.....................................................................................................8 2.2Xác định suất lượng sản phẩm đỉnh và sản phẩm đáy..................................................8 2.3 Xác định tỉ số hoàn lưu thích hợp..............................................................................10 2.3.1Tỉ số hoàn lưu tối thiểu.........................................................................................10 2.3.1.1.Xác định số mâm lý thuyết...........................................................................10 2.3.1.2.Xác định số mâm thực tế..............................................................................12 CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ THÁP CHƯNG CẤT..............................15 3.1Đường kính tháp (Dt)..................................................................................................15 3.1.1Đường kính đoạn cất :..........................................................................................15 3.1.1.1Lượng hơi trung bình đi trong tháp :.............................................................15 3.1.1.2Tốc độ hơi trung bình đi trong tháp...............................................................16 3.1.2Đường kính đoạn chưng.......................................................................................17 3.1.2.1Lượng hơi trung bình đi trong tháp...............................................................17 3.1.2.2Tốc độ hơi trung bình đi trong tháp...............................................................18 3.2Chiều cao tháp chưng cất............................................................................................20 3.3Mâm lỗ – trở lực của mâm..........................................................................................20 3.2.1Cấu tạo mâm lỗ.....................................................................................................20 3.2.2 Độ giảm áp của pha khí qua một mâm................................................................21 3.2.3 Độ giảm áp qua mâm khô....................................................................................21 3.2.4Độ giảm áp do chiều cao mức chất lỏng trên mâm..............................................22 3.2.5 Độ giảm áp do sức căng bề mặt..........................................................................23 3.4Kiểm tra ngập lụt khi tháp hoạt động :........................................................................25 3.5Kích thước ống chảy chuyền:......................................................................................26 3.6Tính toán cơ khí của tháp............................................................................................27 3.4.1Bề dày thân tháp...................................................................................................27 3.4.1.1Áp suất tính toán :.........................................................................................27 3.4.1.2Nhiệt độ tính toán :........................................................................................28 3.4.1.3Xác định bề dày thân chịu áp suất trong.......................................................28 3.4.2 Đáy và nắp thiết bị...............................................................................................29 3.4.2.1Bích ghép thân, đáy và nắp...............................................................................29 iii 3.4.2.2Đường kính các ống dẫn – Bích ghép các ống dẫn :.........................................30 Vị trí nhập liệu :.......................................................................................................31 Ống hơi ở đỉnh tháp:.................................................................................................32 Ống hoàn lưu:...........................................................................................................32 Ống dẫn hơi vào đáy tháp:........................................................................................33 Ống dẫn chất lỏng ở đáy tháp:..................................................................................34 Ống dẫn chất lỏng từ nồi đun (sản phẩm đáy):........................................................35 Tai treo và chân đỡ:......................................................................................................35 Tính trọng lượng của toàn tháp:...............................................................................35 Chân đỡ tháp:...........................................................................................................36 Tai treo:....................................................................................................................36 CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT – THIẾT BỊ PHỤ...........38 4.1Cân bằng năng lượng cho hệ thống.............................................................................38 4.2Tính toán thiết bị phụ:.................................................................................................39 4.2.1Thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh:.........................................................................39 1.1.1Áp dụng công thức (V.140), trang 49, [6]:.......................................................44 4.2.2Thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh........................................................................44 4.2.3 Nồi đun gia nhiệt sản phẩm đáy..........................................................................49 4.2.4Thiết bị đun sôi dòng nhập liệu............................................................................53 4.2.5Bồn cao vị.............................................................................................................58 Tổn thất đường ống dẫn:..........................................................................................58 Tổn thất đường ống dẫn trong thiết bị đun sôi dòng nhập liệu;...............................60 Chiều cao bồn cao vị:...............................................................................................61 4.2.6 Bơm.....................................................................................................................62 Năng suất:.................................................................................................................62 Cột áp:......................................................................................................................63 Công suất:.................................................................................................................65 TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................................68 iv DANH MỤC HÌNH MỤC LỤC.....................................................................................................................i DANH MỤC BẢNG...................................................................................................iii CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH CHƯNG CẤT...................................1 1.1Lý thuyết về chưng cất..................................................................................................1 1.1.1Khái niệm...............................................................................................................1 1.1.2Phương pháp chưng cất..........................................................................................1 1.1.3Thiết bị chưng cất...................................................................................................2 1.2Giới thiệu về nguyên liệu..............................................................................................3 1.2.1Benzen & Toluen....................................................................................................3 1.2.2Các phương thức điều chế......................................................................................4 1.2.3Hỗn hợp benzen – toluen :......................................................................................5 1.2.4Sơ đồ quy trình công nghệ......................................................................................5 1.2.5Thuyết minh quy trình:...........................................................................................6 CHƯƠNG 2 CÂN BẰNG VẬT CHẤT.......................................................................8 2.1Các thông số ban đầu.....................................................................................................8 2.2Xác định suất lượng sản phẩm đỉnh và sản phẩm đáy..................................................8 2.3 Xác định tỉ số hoàn lưu thích hợp..............................................................................10 2.3.1Tỉ số hoàn lưu tối thiểu.........................................................................................10 2.3.1.1.Xác định số mâm lý thuyết...........................................................................10 2.3.1.2.Xác định số mâm thực tế..............................................................................12 CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ THÁP CHƯNG CẤT..............................15 3.1Đường kính tháp (Dt)..................................................................................................15 3.1.1Đường kính đoạn cất :..........................................................................................15 3.1.1.1Lượng hơi trung bình đi trong tháp :.............................................................15 3.1.1.2Tốc độ hơi trung bình đi trong tháp...............................................................16 3.1.2Đường kính đoạn chưng.......................................................................................17 3.1.2.1Lượng hơi trung bình đi trong tháp...............................................................17 3.1.2.2Tốc độ hơi trung bình đi trong tháp...............................................................18 3.2Chiều cao tháp chưng cất............................................................................................20 3.3Mâm lỗ – trở lực của mâm..........................................................................................20 3.2.1Cấu tạo mâm lỗ.....................................................................................................20 3.2.2 Độ giảm áp của pha khí qua một mâm................................................................21 3.2.3 Độ giảm áp qua mâm khô....................................................................................21 3.2.4Độ giảm áp do chiều cao mức chất lỏng trên mâm..............................................22 3.2.5 Độ giảm áp do sức căng bề mặt..........................................................................23 3.4Kiểm tra ngập lụt khi tháp hoạt động :........................................................................25 3.5Kích thước ống chảy chuyền:......................................................................................26 3.6Tính toán cơ khí của tháp............................................................................................27 3.4.1Bề dày thân tháp...................................................................................................27 3.4.1.1Áp suất tính toán :.........................................................................................27 3.4.1.2Nhiệt độ tính toán :........................................................................................28 3.4.1.3Xác định bề dày thân chịu áp suất trong.......................................................28 3.4.2 Đáy và nắp thiết bị...............................................................................................29 3.4.2.1Bích ghép thân, đáy và nắp...............................................................................29 v 3.4.2.2Đường kính các ống dẫn – Bích ghép các ống dẫn :.........................................30 Vị trí nhập liệu :.......................................................................................................31 Ống hơi ở đỉnh tháp:.................................................................................................32 Ống hoàn lưu:...........................................................................................................32 Ống dẫn hơi vào đáy tháp:........................................................................................33 Ống dẫn chất lỏng ở đáy tháp:..................................................................................34 Ống dẫn chất lỏng từ nồi đun (sản phẩm đáy):........................................................35 Tai treo và chân đỡ:......................................................................................................35 Tính trọng lượng của toàn tháp:...............................................................................35 Chân đỡ tháp:...........................................................................................................36 Tai treo:....................................................................................................................36 CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT – THIẾT BỊ PHỤ...........38 4.1Cân bằng năng lượng cho hệ thống.............................................................................38 4.2Tính toán thiết bị phụ:.................................................................................................39 4.2.1Thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh:.........................................................................39 1.1.1Áp dụng công thức (V.140), trang 49, [6]:.......................................................44 4.2.2Thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh........................................................................44 4.2.3 Nồi đun gia nhiệt sản phẩm đáy..........................................................................49 4.2.4Thiết bị đun sôi dòng nhập liệu............................................................................53 4.2.5Bồn cao vị.............................................................................................................58 Tổn thất đường ống dẫn:..........................................................................................58 Tổn thất đường ống dẫn trong thiết bị đun sôi dòng nhập liệu;...............................60 Chiều cao bồn cao vị:...............................................................................................61 4.2.6 Bơm.....................................................................................................................62 Năng suất:.................................................................................................................62 Cột áp:......................................................................................................................63 Công suất:.................................................................................................................65 TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................................68 vi LỜI MỞ ĐẦU Một trong những ngành có sự đóng góp to lớn đến nền công nghiệp nước ta nói riêng và thế giới nói chung, đó là ngành Công nghệ Hóa học. Hiện nay, trong nhiều ngành sản xuất hóa chất cũng như sử dụng sản phẩm hóa học, nhu cầu sử dụng nguyên liệu hoặc sản phẩm có độ tinh khiết cao phải phu hợp với quy trình sản xuất hoặc nhu cầu sử dụng. Ngày nay, các phương pháp được sử dụng để nâng cao độ tinh khiết như trích ly, chưng cất, cô đặc, hấp thu,... Tuy theo đặc tính yêu cầu của sản phẩm mà ta có sự lựa chọn phương pháp thích hợp. Đối với hệ benzen – toluen là hai cấu tử hòa tan vào nhau và có nhiệt độ sôi khác xa nhau nên ta chọn phương pháp chưng cất tách các cấu tử trong hỗn hợp và thu được benzen có độ tinh khiết cao. Đồ án môn học Quá trình và Thiết bị là môn học mang tinhd tổng hợp trong quá trình học tập của các kỹ sư hóa trong tương lai. Môn học giúp sinh viên giải quyết nhiệm vụ tính toán cụ thể về yêu cầu công nghệ, kết cấu, điều kiện vận hành, giá thành của một thiết bị trong sản xuất hóa chất thực phẩm. Đây là bước đầu tiên để sinh viên vận dụng những kiến thức đã học của nhiều môn vào giải quyết nhũng vấn đề kỹ thuật trong thực tế một cách tổng quát. Nhiệm vụ của môn học này là thiết kế tháp chưng cất hệ benzen - toluen hoạt động liên tục với năng suất nhập liệu là 2500 kg/h có nồng độ 25% mol benzen, thu được sản phẩm đỉnh có nồng độ 95% mol benzen và sản phẩm đáy có nồng độ là 5% mol benzen. Em chân thành cảm ơn các quý thầy cô bộ môn Công nghệ Hóa học và bộ môn Công Nghệ Thực phẩm, các bạn sinh viên đã giúp em hoàn thành đồ án này. Tuy nhiên, trong quá trình hoàn thành đồ án không thể tránh những sai sót, em rất mong quý thầy cô và các bạn góp ý, chỉ dẫn. vii CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH CHƯNG CẤT 1.1 Lý thuyết về chưng cất 1.1.1 Khái niệm Chưng cất là quá trình dung để tách các cấu tử của hỗn hợp lỏng cũng như hỗn hợp khí lỏng thành các cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong hỗn hợp (nghĩa là khi ở cung nhiệt độ, áp suất hơi bão hoà của các cấu tử khác nhau).  Thay vì đưa vào trong hỗn hợp một pha mới để tạo nên sự tiếp xúc giữa hai pha như trong quá trình hấp thu hoặc nhả khí, trong quá trình chưng cất pha mới được tạo nên bằng sự bốc hơi hoặc ngưng tụ.  Chưng cất và cô đặc khá giống nhau, tuy nhiên sự khác nhau căn bản nhất của 2 quá trình này là trong quá trình chưng cất dung môi và chất tan đều bay hơi (nghĩa là các cấu tử đều hiện diện trong cả hai pha nhưng với tỷ lệ khác nhau), còn trong quá trình cô đặc thì chỉ có dung môi bay hơi còn chất tan không 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 cấu tử thì ta sẽ thu được 2 sản phẩm:  Sản phẩm đỉnh chủ yếu gồm cấu tử có độ bay hơi lớn (nhiệt độ sôi nhỏ)  Sản phẩm đáy chủ yếu gồm cấu tử có độ bay hơi nhỏ (nhiệt độ sôi lớn)  Đối với hệ Benzen – Toluen  Sản phẩm đỉnh chủ yếu gồm benzen và một ít toluen.  Sản phẩm đáy chủ yếu là toluen và một ít benzen. 1.1.2 Phương pháp chưng cất Các phương pháp chưng cất được phân loại theo :  Áp suất làm việc  Áp suất thấp  Áp suất thường  Áp suất cao Đồ án Quá trình và Thiết bị hóa chất 1 Chương 1 Tổng quan về quá trình chưng cất  Nguyên tắc làm việc: 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 lí làm việc:  Chưng một bậc  Chưng lôi cuốn theo hơi nước  Chưng cất Cấp nhiệt ở đáy tháp: • Cấp nhiệt trực tiếp • Cấp nhiệt gián tiếp Vậy: Đối với hệ Benzen – Toluen, ta chọn phương pháp chưng cất liên tục ở áp suất thường. 1.1.3 Thiết bị chưng cất Trong sản xuất, người ta thường dung nhiều loại thiết bị khác nhau để tiến hành chưng cất. Tuy nhiên, yêu cầu cơ bản chung của các thiết bị vẫn giống nhau nghĩa là diện tích tiếp xúc pha phải lớn. Điều này phụ thuộc vào mức độ phân tán của một lưu chất này vào lưu chất kia. Nếu pha khí phân tán vào pha lỏng ta có các loại tháp mâm, nếu pha lỏng phân tán vào pha khí ta có tháp chêm, tháp phun,… Ở đây ta khảo sát 2 loại thường dung là tháp mâm và tháp chêm. 1. Tháp mâm: thân tháp hình trụ, thẳng đứng phía trong có gắn các mâm có cấu tạo khác nhau, trên đó pha lỏng và pha hơi đượ cho tiếp xúc với nhau. Tuỳ theo cấu tạo của đĩa, ta có: 2. Tháp mâm chóp: trên mâm bố trí có chóp dạng tròn, xupap,… 3. Tháp mâm xuyên lỗ: trên mâm có nhiều lỗ hay rãnh. 4. Tháp chêm (tháp đệm): tháp hình trụ, gồm nhiều bậc nối với nhau bằng mặt bích hay hàn. Vật chêm được cho vào tháp theo một trong hai phương pháp sau : xếp ngẫu nhiên hay xếp thứ tự. Đồ án Quá trình và Thiết bị hóa chất 2 Chương 1 Tổng quan về quá trình chưng cất Tháp chêm - Cấu tạo khá đơn giản. Ưu điểm Tháp mâm xuyên lỗ Tháp chóp - Trở lực tương đối thấp. - Khá ổn định. - Làm việc được với chất lỏng bẩn nếu dung đệm cầu có ρ ≈ ρ của chất lỏng. - Hiệu suất khá cao. - Hiệu suất cao. - Do có hiệu ứng thành → hiệu suất truyền khối thấp. - Không làm việc được với chất lỏng bẩn. - Có trở lực lớn. - Độ ổn định không cao, khó vận hành. - Kết cấu khá phức tạp. - Tiêu tốn nhiều vật tư, kết cấu phức tạp. - Trở lực thấp. Nhược → khi điểm - Do có hiệu ứng thành tăng năng suất thì hiệu ứng thành tăng → khó tăng năng suất. - Thiết bị khá nặng nề. Bảng 1.1 so sánh ưu nhược điểm của các loại tháp Vậy qua phân tích trên ta sử dụng tháp mâm chóp để chưng cất hệ Benzen – Toluen. 1.2 Giới thiệu về nguyên liệu 1.2.1 Benzen & Toluen Benzen là một hợp chất mạch vòng, ở dạng lỏng không màu và có mui thơm nhẹ.Công thức phận tử là C6H6. Benzen không phân cực, vì vậy tan tốt trong các dung môi hữu cơ không phân cực và tan rất ít trong nước. Trước đây người ta thường sử dụng benzen làm dung môi. Tuy nhiên sau đó người ta phát hiện ra rằng nồng độ benzen trong không khí chỉ cần thấp khoảng 1ppm cũng có khả năng gây ra bệnh bạch cầu, nên ngày nay benzen được sử dụng hạn chế hơn Các tính chất vật lí của benzen:  Khối lượng phân tử: 78,11  Tỉ trọng (20oC): 0,879 Đồ án Quá trình và Thiết bị hóa chất 3 Chương 1 Tổng quan về quá trình chưng cất  Nhiệt độ sôi: 80°C  Nhiệt độ nóng chảy: 5,5°C Toluen là một hợp chất mạch vòng, ở dạng lỏng và có tính thơm, công thức phân tử tương tự như benzen có gắn thêm nhóm –CH 3. Không phân cực, do đó toluen tan tốt trong benzen.Toluen có tính chất dung môi tương tự benzen nhưng độc tính thấp hơn nhiều, nên ngày nay thường được sử dụng thay benzen làm dung môi trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp. Các tính chất vật lí của toluen: o Khối lượng phân tử : 92,13 o Tỉ trọng (20oC) : 0,866 o Nhiệt độ sôi : 111oC o Nhiệt độ nóng chảy : -95 oC 1.2.2 Các phương thức điều chế  Đi từ nguồn thiên nhiên Thông thường các hydrocacbon ít được điều chế trong phòng thí nghiệm, vì có thể thu được lượng lớn nó bằng phương pháp chưng cất than đá, dầu mỏ…  Đóng vòng và dehydro hóa ankan  Các ankan có thể tham gia đóng vòng và dehydro hóa tạo thành hydro cacbon thơm ở nhiệt độ cao và có mặt xúc tác như Cr 2O3, hay các lim loại chuyển tiếp như Pd, Pt CH3(CH2)4CH3 → C6H6  Dehydro hóa các cycloankan Các cycloankan có thể bị dehydro hóa ở nhiệt độ cao với sự có mặt của các xúc tác kim loại chuyển tiếp tạo thành benzen hay các dẫn xuất của benzen C6H12 → C6H6  Đi từ acetylen Đun acetane trong sự có mặt cảu của xúc tác là than hoạt tính hay phức của niken như Ni(CO)[(C6H5)P] sẽ thu được benzen 3C2H2 → C6H6 Đồ án Quá trình và Thiết bị hóa chất 4 Chương 1 Tổng quan về quá trình chưng cất  Từ benzen ta có thể điều chế được các dẫn xuất của benzen như toluen bằng phản ứng Friedel - Crafts (phản ứng ankyl hóa benzen bằng các dẫn xuất ankyl halide với sự có mặt cảu xúc tác AlCl3 khan) C6H6 + CH3- Cl → C6H5-CH3 1.2.3 Hỗn hợp benzen – toluen : Ta có bảng thành phần lỏng (x) – hơi (y) và nhiệt độ sôi của hỗn hợp Benzen – Toluen ở 760 mmHg.[4] x (% mol) y (% mol) t (oC) phân phân 0 5 10 20 0 11,8 21,4 38 110,6 108,3 106, 1 102,2 30 40 50 60 51, 1 98, 6 61, 9 71,2 79 95,2 92,1 89,4 70 80 85,4 91 86, 8 90 100 95,9 100 84,4 82,3 80,2 1.2.4 Sơ đồ quy trình công nghệ Kí hiệu trong quy trình: 1. Bồn chứa nguyên liệu. 2. Bơm. 3. Bồn cao vị. 4. Thiết bị đun sôi dòng nhập liệu. 5. Lưu lượng kế. 6. Nhiệt kế. 7. Tháp chưng cất. 8. Thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh. 9. Áp kế. 10. Thiết bị đun sôi đáy tháp. 11. Bồn chứa sản phẩm đáy. 12. Thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh. 13. Bồn chứa sản phẩm đỉnh. Đồ án Quá trình và Thiết bị hóa chất 5 Chương 1 Tổng quan về quá trình chưng cất 1.2.5 Thuyết minh quy trình: Hỗn hợp Benzen – Toluen có nồng độ Benzen là 25% mol, nhiệt độ nguyên liệu lúc đầu là 30oC tại bình chứa nguyên liệu (1), được bơm (2) bơm lên bồn cao vị (3). Dòng nhập liệu được gia nhiệt tới nhiệt độ sôi trong thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống. Sau đó hỗn hợp được đưa vào tháp chưng cất (7) ở đĩa nhập liệu và bắt đầu quá trình chưng cất. Lưu lượng dòng nhập liệu được kiểm soát qua lưu lượng kế (5). Trên đĩa nhập liệu, chất lỏng được trộn với phần lỏng từ đoạn luyện của tháp chảy xuống. Trong tháp, hơi đi dưới lên gặp lỏng đi 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 phía dưới càng giảm nồng độ các cấu tử dễ bay hơi vì đã bị pha hơi tạo nên từ nồi đun (10) 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 toluen sẽ ngưng tụ lại, cuối cung trên đỉnh tháp ta thu được hỗn hợp có cấu tử benzen chiếm nhiều nhất (nồng độ 95% mol). Hơi này đi vào thiết bị ngưng tụ (8) được ngưng tụ hoàn toàn. Một phần chất lỏng ngưng tụ đi qua thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh (12), được làm nguội bằng thiết bị trao đổi nhiệt ống lồng ống (12) rồi được đưa qua bồn chứa sản phẩm đỉnh (14). Phần còn lại của chất lỏng ngưng tụ được hoàn lưu về tháp ở đĩa trên cung với tỉ số hoàn lưu thích hợp và được kiểm soát bằng lưu lượng kế. Cuối cung ở đáy tháp ta thu được hỗn hợp lỏng hầu hết là cấu tử khó bay hơi (Toluen). Hỗn hợp lỏng ở đáy có nồng độ Benzen là 5% mol, còn lại là Toluen. Dung dịch lỏng ở đáy đi ra khỏi tháp vào nồi đun (10). Trong nồi đun dung dịch lỏng một phần sẽ bốc hơi cung cấp lại cho tháp để tiếp tục làm việc, phần còn lại ra khỏi nồi đun được cho vào bồn chứa sản phẩm đáy (11). Hệ thống làm việc liên tục cho ra sản phẩm đỉnh là benzen, sản phẩm đáy là toluen Đồ án Quá trình và Thiết bị hóa chất 6 Chương 1 Tổng quan về quá trình chưng cất CBHD: Vũ Trường Sơn 3 8 Nöôùc laøm laïnh t° = 30°C t° = 40°C 4 Hôi ñoát P = 1,2 at T P 12 9 7 13 6 T Nöôùc ngöng 5 T 2 1 10 Hôi ñoát P = 2 at 11 Nöôùc ngöng Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 7 CHƯƠNG 2 CÂN BẰNG VẬT CHẤT 2.1 Các thông số ban đầu − Năng suất theo nhập liệu : 2500 kg/giờ − Nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong nhập liệu : 25% mol benzen − Nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong sản phẩm đỉnh: 95% mol benzen − Nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong sản phẩm đáy : 5% mol benzen − Nguyên liệu vào hệ thống ở nhiệt độ sôi − Quá trình làm việc trong thiết bị ở áp suất thường. − Loại thiết bị sử dụng là tháp mâm xuyên lỗ có ống chảy chuyền − Khối lượng phân tử của benzen và toluene : MB = 78, MT = 92 . • Chọn + Nhiệt độ nhập liệu: tF = 30oC . + Nhiệt độ sản phẩm đỉnh sau khi làm nguội: tD = 35oC . + Nhiệt độ sản phẩm đáy sau khi trao đổi nhiệt: tW = 35oC . • Các ký hiệu: GF, GD, GW: Lượng nguyên liệu đầu, sản phẩm đỉnh, sản phẩm đáy. aF, aD, aW: Phần khối lượng của Benzen ở hỗn hợp đầu, đỉnh và đáy. xF, xD, xW: Phần mol của Benzen trong pha lỏng ở hỗn hợp đầu, đỉnh và đáy. yF, yD, yW: Phần mol của Benzen trong pha hơi ở hỗn hợp đầu, đỉnh và đáy. 2.2 Xác định suất lượng sản phẩm đỉnh và sản phẩm đáy Vì đề bài cho theo % mol nên phải đổi sang % khối lượng để tính lượng sản phẩm đỉnh và sản phẩm đáy. Ta có a= x.M B x.M B + (1 − x).M T aF = x F .M B 0,25 × 78 = 0,25 + (1 − 0,25) × 92 = 0,22 x F .M B + (1 − x F ).M T aD = x D .M B 0,95.78 = 0,95.78 + (1 −0,95).92 = 0,94 x D .M B + (1 − x D ).M T Đồ án Quá trình và Thiết bị hóa chất 8 Chương 2 Cân bằng vật chất aW = CBHD: Vũ Trường Sơn xW .M B 0,05.78 = 0,05.78 + (1 −0,05).92 = 0,04 xW .M B + (1 − xW ).M T Phương trình cân bằng vật chất cho toàn tháp GF = GD + GW (1) [5] trang 144 Phương trình cân bằng vật chất đối với cấu tử dễ bay hơi (Benzen) GF .aF = GD .aD + GW .aW (2) [5] trang 144 Giải hệ phương trình (1) và (2) ta được: Lượng dòng sản phẩm đỉnh: GD = 500 kg/h Lượng dòng sản phẩm đáy: GW = 2000 kg/h Bảng 2.1. Thành phần cân bằng lỏng (x), hơi (y) tính theo % mol và nhiệt độ sôi của hỗn hợp 2 cấu tử Benzen – Toluen ở 760 mmHg. x 0 0,05 0,1 y 0 0,118 0,214 0,38 t 108,3 106,1 102,2 98,6 110,6 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,511 0,619 0,712 0,79 0,854 0,91 95,2 92,1 89,4 86,8 84,4 0,9 1 0,959 1 82,3 80,2 Dựa vào bảng này ta vẽ được đường cân bằng ycb= f(x) và xác định được phần mol (y) và nhiệt độ sôi tương ứng. Bảng 2.2. Thành phần Benzen – Toluen trong hỗn hợp Nhiệt độ sôi (°C) Thành phần của Benzen trong hỗn hợp % Khối lượng Phần mol x Phần mol y tF = 100,4 aF = 0,22 xF = 0,25 yF = 0,446 tD = 81,25 aD = 0,94 xD = 0,95 yD = 0,98 tW =108,3 aW = 0,04 xW = 0,05 yW = 0,118 Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 9 Chương 2 Cân bằng vật chất 2.3 CBHD: Vũ Trường Sơn Xác định tỉ số hoàn lưu thích hợp 2.3.1 Tỉ số hoàn lưu tối thiểu 2.3.1.1. Xác định số mâm lý thuyết Tỉ số hồi lưu tối thiểu Rmin = xD − yF * * yF − xF = 0,95 − 0,446 0,446 −0,25 = 2,57 [5] trang 158 Trong đó: yF* là nồng độ cân bằng ứng với xF Tỉ số hồi lưu làm việc Thường được xác định qua tỉ số hồi lưu tối thiểu R = b. Rmin Trong đó: hệ số dư b = 1,2 ÷ 2,5 Với các giá trị Ri > Rmin ta tìm được các giá trị tung độ Bi tương ứng Bi = xD Ri +1 Vẽ các đường làm việc của đoạn luyện ứng với các giá trị B i đó. Từ đó qua đồ thị ta tìm được các giá trị Ni tương ứng. Từ các giá trị Ni tìm được ta thành lập các giá trị tương ứng Ni(Ri + 1) Bảng 2.3. Quan hệ tỉ số hồi lưu thích hợp với Ni B 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,4 2,5 Ri 3,08 3,6 4,11 4,63 5,14 5,65 6,17 6,43 Bi 0,233 0,207 0,186 0,169 0,155 0,143 0,132 0,128 Ni 14 12 10,5 10 9,2 9 8,7 8,5 Ni(Ri+ 1) 54,63 47,40 46,88 48,82 53,61 58,65 61,10 62,81 Thiết lập quan hệ phụ thuộc giữa Ri và Ni(Ri+ 1)trên đồ thị. Điểm cực tiểu của đường cong vẽ được cho ta giá trị thể tích thiết bị bé nhất và ứng với điểm đó ta xác định được tỉ số hồi lưu thích hợp Rlt Từ đồ thị bên dưới ta xác định được: Rlt = 4,11 ; Blt = 0,186 Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 10 Chương 2 Cân bằng vật chất CBHD: Vũ Trường Sơn Từ đó suy ra Nlt = 10,5 mâm Hình 2.1 Đồ thị xác định số mâm lý thuyết Hình 2.2 đồ thị biểu diễn quan hệ giữa R và N(R+1) Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 11 Chương 2 Cân bằng vật chất CBHD: Vũ Trường Sơn 2.3.1.2. Xác định số mâm thực tế Từ số liệu ở [4] trang 92 và thực hiện phép nội suy ta xác định được độ nhớt của Benzen và Toluen ở nhiệt độ và nồng độ tương ứng. Bảng 2.4. Độ nhớt của hỗn hợp Độ nhớt (cP) Đỉnh tháp Giữa tháp Đáy tháp µB 0,313 0,263 0,244 µT 0,316 0,273 0,255 Độ nhớt hỗn hợp được tính theo công thức: lg µhh = x1. µ1 + x2. µ2 [4] trang 84 Trong đó: x1, x2: nồng độ mol của Benzen và Toluen µ1 , µ2 : độ nhớt động lực của Benzen và Toluen Độ nhớt sản phẩm đỉnh: lg µD = xD. µ1D + x2. µ2 D = 0,95.lg0,313 + (1 – 0,95).lg0,316 = -0,5042 ⇒ µD = 10(-0,5042) = 0,313 CP Độ nhớt nguyên liệu đầu: lg µF = xF. µ1F + x2. µ2 F = 0,25.lg0,263 + (1 – 0,25).lg0,273 = -0,568 ⇒ µF = 10(-0,568) = 0,27 CP Độ nhớt sản phẩm đáy: lg µW = xW. µ1W + x2. µ2W = 0,05.lg0,244 + (1 – 0,05).lg0,255 = -0,5944 ⇒ µW = 10(-0,5944) = 0,2544 CP Độ bay hơi tương đối được tính theo công thức: α = y 1 −x . 1−y x Trong đó, x,y: nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong pha lỏng và hơi Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 12 Chương 2 Cân bằng vật chất CBHD: Vũ Trường Sơn Độ bay hơi tương đối của sản phẩm đỉnh: αD = yD 1 − xD 0,98 1 −0,95 . = 1 −0,98 . 0,95 = 2,579 1 − yD xD Độ bay hơi tương đối của nguyên liệu đầu: αF = yF 1 − xF 0,446 1 −0,25 . = 1 −0,446 . 0,25 = 2,415 1 − yF xF Độ bay hơi tương đối của sản phẩm đáy: αW = yW 1 − xW 0,118 1 −0,05 . = 1 −0,118 . 0,05 = 2,542 1 − yW xW Số mâm thực tế được tính theo công thức: Nt = N lt [5] trang 170 ηtb Trong đó: Nlt : số mâm lý thuyết ηtb : hiệu suất trung bình của thiết bị ηtb = η1 + η 2 + ... + η n n Với η1 , η2 , ηn : hiệu suất của các bậc thay đổi nồng độ n: số mâm tính hiệu suất Hiệu suất trung bình là hàm số của độ bay hơi tương đối của hỗn hợp và độ nhớt của hỗn hợp lỏng ηtb = f( α . µ ) Ta có: αD . µD = 2,579. 0,313 = 0,807 αF . µF = 2,415. 0,27 = 0,652 αW . µW = 2,542. 0,2544 = 0,646 Khi biết được tích số ( α . µ ) tra (II – 171) ta xác định được hiệu suất tương ứng ηD ηF = 54,42 % = 51,895 % ηW =54,31% ⇒ ηtb = 53,542% ⇒ Nt = N lt ηtb = 10,5 0,53542 = 19,6 mâm Chọn Nt = 20 mâm Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 13 Chương 2 Cân bằng vật chất CBHD: Vũ Trường Sơn Số mâm đoạn chưng: 8 mâm Số mâm đoạn cất: 11 mâm Số mâm nhập liệu: 1 mâm Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 14 CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN – THIẾT KẾ THÁP CHƯNG CẤT 3.1 Đường kính tháp (Dt) Dt = 4Vtb g tb = 0,0188 π.3600.ω tb ( ρ y .ω y ) tb (m) Vtb : lượng hơi trung bình đi trong tháp (m3/h). ωtb : tốc độ hơi trung bình đi trong tháp (m/s). gtb : 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 . 3.1.1 Đường kính đoạn cất : 3.1.1.1 Lượng hơi trung bình đi trong tháp : g tb = g d + g1 (kg/h) 2 gd : lượng hơi ra khỏi đĩa trên cung của tháp (kg/h). g1 : lượng hơi đi vào đĩa dưới cung của đoạn cất (kg/h). • Xác định gd : gd = D.(R+1) = 500.(4,11+1) = 2555 (kg/h) • Xác định g1 : Từ hệ phương trình :  g1 = G1 + D   g1 . y1 = G1 .x1 + D.x D  g .r = g .r d d  1 1 (III.1) Với G1 : lượng lỏng ở đĩa thứ nhất của đoạn cất . r1 : ẩn nhiệt hoá hơi của hỗn hợp hơi đi vào đĩa thứ nhất của đoạn cất rd : ẩn nhiệt hoá hơi của hỗn hợp hơi đi ra ở đỉnh tháp . * Tính r1 : t1 = tF = 100,4oC , tra tài liệu tham khảo [4] ta có : Ẩn nhiệt hoá hơi của benzen: rB1 = 378,57 (kJ/kg) . Ẩn nhiệt hoá hơi của toluen: rT1 = 368,19 (kJ/kg) . Suy ra : r1 = rB1.y1 + (1-y1).rT1 = 368,19 + 10,38.y1 (kJ/kg) * Tính rd : tD = 81,25oC , tra tài liệu tham khảo [4] ta có : Đồ án Quá trình và Thiết bị hóa chất 15 Chương 3 Tính toán - thiết kế tháp chưng cất CBHD: Vũ Trường Sơn Ẩn nhiệt hoá hơi của benzen : rBd = 392,64 (kJ/kg) . Ẩn nhiệt hoá hơi của toluen : rTd = 377,86 (kJ/kg) . Suy ra : rd = rBd.yD + (1-yD).rTd =392,64.0,976 + (1- 0,976).377,86 = 392,29 (kJ/kg) * x1 = xF = 0,22 (theo phân khối lượng) Giải hệ (III.1) , ta được : G1 = 2195,98 (kg/h) y1 = 0,35 (phân khối lượng) g1 = 2695,98 (kg/h) Vậy : gtb = 2555 + 2695,98 = 2625,49 (kg/h) 2 3.1.1.2 Tốc độ hơi trung bình đi trong tháp Tốc độ giới hạn của hơi đi trong tháp với mâm xuyên lỗ có ống chảy chuyền: ωgh = 0,05. ρ xtb ρ ytb Với : ρxtb : khối lượng riêng trung bình của pha lỏng (kg/m3) . ρytb : khối lượng riêng trung bình của pha hơi (kg/m3) . • Xác định ρytb : ρ ytb = [ ytb .78 + (1 − ytb ).92].273 22,4.( t tb + 273) Với: + Nồng độ phân mol trung bình : ytb = + Nhiệt độ trung bình đoạn cất : ttb = y1 + y D 0,39 + 0,98 = = 0,685 2 2 t F + t D 100,4 +81,25 = = 90,825oC 2 2 Suy ra : ρytb = 2,76 (kg/m3). • Xác định ρxtb : Nồng độ phân mol trung bình : xtb = Suy ra : xtb = xF + xD 0,25 + 0,95 = = 0,6 2 2 78.xtb = 0,56% . 78.xtb + (1 − xtb ).92 Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 16 Chương 3 Tính toán - thiết kế tháp chưng cất CBHD: Vũ Trường Sơn ttb = 90,825oC, [4] trang 9, ta có : ρxtb = 800,48 (kg/m3) Suy ra : ωgh = 0,05. 800,48 2,76 = 0,85 (m/s) Để tránh tạo bọt ta chọn tốc độ hơi trung bình đi trong tháp : ωh = 0,8.ωgh = 0,8.0,85 = 0,68 (m/s) Xác định ϕ[σ] : hệ số tính đến sức căng bề mặt Ta có: 1 1 1 = + ⇒ σ hh = 10,07.10 −3 N / m = 10,07dyn / cm σ hh σ B σ T Với: σB = 19,95.10-3 N/m, σT = 20,36.10-3 N/m (số liệu tra từ bảng I.242 trang 300 tài liệu tham khảo [4]) Ta thấy σhh < 20 theo [5] – tr184 chọn ϕ[σ] = 0,8 (ρ y .w y ) tb = 0,065.ϕ [σ ] h.ρ xtb ρ ytb = 0,065.0,8. 0,3.800,48.2,76 = 1,34kg / m 2 .s Vậy đường kính đoạn cất : Dcất = 0,0188. 3.1.2 = 0,83 (m). Đường kính đoạn chưng 3.1.2.1 g , tb = 2624,38 1,34 Lượng hơi trung bình đi trong tháp g , n + g ,1 (kg/h) 2 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 = g1 = 2693,76 (kg/h) • Xác định g’1 : Từ hệ phương trình : G '1 = g '1 + W  ' ' G 1 .x'1 = g 1 . yW + W .xW  g ' .r ' = g ' .r ' = g .r n n 1 1  1 1 Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 (III.2) 17 Chương 3 Tính toán - thiết kế tháp chưng cất CBHD: Vũ Trường Sơn 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 = 0,04 tra đồ thị cân bằng của hệ ta có : y w = 0,018 t’1 = tW = 108,3oC , tra tài liệu tham khảo [4], ta có : Ẩn nhiệt hoá hơi của Benzen : r’B1 = 372,04 (kJ/kg) . Ẩn nhiệt hoá hơi của Toluen : r’T1 = 363,31 (kJ/kg) . _ _ Suy ra : r’1 = r’B1. y w + (1- y w ).r’T1 = 364,2 (kJ/kg) * Tính r1: theo kết quả trên ta có r1 = 368,19 + 10,38.y1 = 368,19 + 10,38.0,35 = 371,823 (kJ/kg) * W = 2000 (kg/h) Giải hệ (III.2) , ta được : x’1 =0,15 (phân khối lượng) G’1 = 4752,4 (kg/h) g’1 = 2752,4 (kg/h) Vậy : g’tb = 3.1.2.2 g n' + g1' 2695,98 + 2752,4 = = 2724,19 (kg/h) 2 2 Tốc độ hơi trung bình đi trong tháp Tốc độ giới hạn của hơi đi trong tháp với mâm xuyên lỗ có ống chảy chuyền: ω' gh = 0,05. ρ' xtb ρ' ytb Với : ρ'xtb : khối lượng riêng trung bình của pha lỏng (kg/m3) . ρ'ytb : khối lượng riêng trung bình của pha hơi (kg/m3) . • Xác định ρ’ytb : ρ ' ytb = [ y 'tb .78 + (1 − y 'tb ).92].273 22,4.( t 'tb +273) Với: + Nồng độ phân mol trung bình : y’tb = y1 + yW 0,39 + 0,118 = = 0,254 2 2 + Nhiệt độ trung bình đoạn chưng : t’tb= Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 t F + tW 100.4 +108,3 = =104,35oC 2 2 18 Chương 3 Tính toán - thiết kế tháp chưng cất CBHD: Vũ Trường Sơn Suy ra : ρ’ytb = 2,86 (kg/m3). • Xác định ρ’xtb : Nồng độ phân mol trung bình : x’tb = Suy ra : x'tb = x F + xW 0,25 + 0,05 = = 0,15 2 2 78.x ' tb =0,13 78 x ' tb +(1 − x' tb ).92 t’tb = 104,35oC , tra tài liệu tham khảo [4] trang 9, ta có : Khối lượng riêng của benzen: ρ’B = 787,78 (kg/m3) Khối lượng riêng của toluen: ρ’T = 783,22 (kg/m3)  x' 1 − x' tb Suy ra : ρ’xtb =  tb + ρ'T  ρ' B Suy ra : ω' gh = 0,05. −1   = 783,81 (kg/m3)   783,81 = 2,86 0,828 (m/s) Để tránh tạo bọt ta chọn tốc độ hơi trung bình đi trong tháp : ω' h = 0,8.ω' gh = 0,8.0,828 = 0,662 (m/s) Xác định ϕ[σ] : hệ số tính đến sức căng bề mặt Ta có: 1 1 1 = + ⇒ σ hh = 9,3.10 − 3 N / m = 9,3dyn / cm σ hh σ B σ T Với: σB =18,278.10-3 N/m, σT = 18,94.10-3 N/m (số liệu tra từ bảng I.242 trang 300 [6]) Ta thấy σhh < 20 theo [5] – tr184 chọn ϕ[σ] = 0,8 (ρ y .w y ) tb = 0,065.ϕ [σ ] h.ρ xtb ρ ytb = 0,065.0,8. 0,3.783,81.2,86 = 1,35 D t = 0,0188 g tb 2724,19 = 0,0188. = 0,845m 1,35 ( ρ y .ω y ) tb Tốc độ hơi trung bình đi trong đoạn chưng: w' y = (ρ y .w y ) tb ρ ytb = 1,35 = 0,47 m / s 2,86 Vậy : đường kính đoạn chưng Dchưng= 0,845 (m). Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 19 Chương 3 Tính toán - thiết kế tháp chưng cất CBHD: Vũ Trường Sơn 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 : Dt = 0,85 (m). Khi đó tốc độ làm việc thực ở : + Phần cất : ωlv = 0,0188 2.g tb Dt .ρ ytb + Phần chưng :ω’lv = 2 0,0188 2.2625,49 = = 0,465 (m/s). 0,85 2.2,76 0,0188 2.g 'tb Dt .ρ ' ytb 2 = 0,0188 2.2724,19 = 0,466 (m/s). 0,85 2.0,746 3.2 Chiều cao tháp chưng cất H = N t ( H đ + δ ) + ( 0,8 ÷ 1) (m) Trong đó: Nt : số đĩa thực tế δ : bề dày của đĩa (m) m = 0,8 ÷ 1 (m) khoảng cách cho phép ở đỉnh và đáy thiết bị Hđ : khoảng cách giữa các đĩa Chọn m = 0,8 (m) H = 20.(0,3 + 0,0018) + 0,8 = 6,836 (m) Hđáy = Hnắp = ht + hgờ = 0,15 + 0,05 = 0,2 (m) Chiều cao tháp là: H = 6,835 + 0,2. 0,2 = 7,235 (m) (xem phần đáy nắp) 3.3 Mâm lỗ – trở lực của mâm 3.2.1 Cấu tạo mâm lỗ Chọn : + Đường kính lỗ : dl = 3 (mm). + Tổng diện tích lỗ bằng 8% diện tích mâm. + Khoảng cách giữa hai tâm lỗ bằng 2,5 lần đường kính lỗ (bố trí lỗ theo tam giác đều ). + Tỷ lệ bề dày mâm và đường kính lỗ là 6/10 . + Diện tích dành cho ống chảy chuyền là 20% diện tích mâm . Số lỗ trên 1 mâm : 8%.S mâm D N= = 0,08. t S lo  dl 2 2   0,85   = 0,08.  = 6422 lỗ.  0,003   Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 20 Chương 3 Tính toán - thiết kế tháp chưng cất CBHD: Vũ Trường Sơn Vậy: ta bố trí các lỗ trên 1 hàng là 47 lỗ, số lỗ trên đường chéo là 93 lỗ. 3.2.2 Độ giảm áp của pha khí qua một mâm Độ giảm áp tổng cộng của pha khí (tính bằng mm.chất lỏng ) là tổng các độ giảm áp của pha khí qua mâm khô và các độ giảm áp do pha lỏng: htl = hk + hl + hR (mm chất lỏng) Với : + hk :độ giảm áp qua mâm khô (mm chất lỏng). + hl : độ giảm áp do chiều cao lớp chất lỏng trên mâm(mm chất lỏng). +hR : độ giảm áp do sức căng bề mặt (mm chất lỏng). Trong tháp mâm xuyên lỗ, gradien chiều cao mực chất lỏng trên mâm ∆ là không đáng kể nên có thể bỏ qua . 3.2.3 Độ giảm áp qua mâm khô Độ giảm áp của pha khí qua mâm khô được tính dựa trên cơ sở tổn thất áp suất do dòng chảy đột thu , đột mở và do ma sát khi pha khí chuyển động qua lỗ.  vo 2   ρ G   uo 2  ρ G    = 51,0. 2 . hk =  2 .  C  ρ (mm chất lỏng) 2 . g . ρ C L    o   o  L Với : + uo :vận tốc pha hơi qua lỗ (m/s). + ρG : khối lượng riêng của pha hơi (kg/m3). + ρL : khối lượng riêng của pha lỏng (kg/m3). + Co : hệ số orifice, phụ thuộc vào tỷ số tổng diện tích lỗ với diện tích mâm và tỷ số giữa bề dày mâm với đường kính lỗ. Ta có : ∑S lo S mâm =0,08 và δmâm dl =0,6 [1] trang 111 Co = 0,735 • Đối với mâm ở phần cất : + Vận tốc pha hơi qua lỗ : uo = ωlv 8% = 0,463 = 5,788 (m/s). 0,08 + Khối lượng riêng của pha hơi : ρG = ρytb = 2,76 (kg/m3). + Khối lượng riêng của pha lỏng : ρL = ρxtb = 800,48 (kg/m3). Suy ra độ giảm áp qua mâm khô ở phần cất : Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 21 Chương 3 Tính toán - thiết kế tháp chưng cất  5,788 2 hk = 51,0.  0,735 2  CBHD: Vũ Trường Sơn  2,76  . 800,48 =10,9 (mm chất lỏng)  • Đối với mâm ở phần chưng : + Vận tốc pha hơi qua lỗ : u’o = ω' lv 8% = 0,466 = 5,825 (m/s). 0,08 + Khối lượng riêng của pha hơi : ρ’G = ρ’ytb = 2,86 (kg/m3). + Khối lượng riêng của pha lỏng : ρ’L = ρ’xtb = 783,81 (kg/m3). Suy ra độ giảm áp qua mâm khô ở phần chưng :  5,825 2 h' k = 51,0.  0,735 2   2,86  . 783,81 = 11,69 (mm chất lỏng).  3.2.4 Độ giảm áp do chiều cao mức chất lỏng trên mâm Phương pháp đơn giản để ước tính độ giảm áp của pha hơi qua mâm do lớp chất lỏng trên mâm hl là từ chiều cao gờ chảy tràn h w , chiều cao tính toán của lớp chất lỏng trên gờ chảy tràn how và hệ số hiệu chỉnh theo kinh nghiệm β : hl = β.( hw + how ) , (mm.chất lỏng) Chọn : + Hệ số hiệu chỉnh : β = 0,6 + Chiều cao gờ chảy tràn : hw = 50 (mm) Chiều cao tính toán của lớp chất lỏng trên gờ chảy tràn được tính từ phương trình Francis với gờ chảy tràn phẳng : how  qL = 43,4. L  w     2 3 , (mm chất lỏng) Với : + qL : lưu lượng của chất lỏng (m3/ph). + Lw :chiều dài hiệu dụng của gờ chảy tràn (m). • Xác định Lw : Tính chiều dài gờ chảy tràn: Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 22 Chương 3 Tính toán - thiết kế tháp chưng cất α CBHD: Vũ Trường Sơn R Lgờ Diện tích dành cho ống chảy chuyền là 20% diện tích mâm, nên ta có phương trình sau : π .n o − sin n o = 0,2.π o 180 Với no là góc ở tâm chắn bởi chiều dài đoạn Lw . Dung phương pháp lặp ta được : no = 93o12’22” Suy ra: Lw = Dt . sin(no/2) = 0,618 (m). • Xác định qL : * Phần cất : q L = Suy ra : how R.D.M D 4,11.500 = = 0,0428 (m3/ph). 60.ρ xtb 60.800,48  0,0428  = 43,4.   0,618  2 3 = 7,32 (mm). Vậy độ giảm áp do chiều cao mức chất lỏng trên mâm ở phần cất là: hl = 0,6.(50 + 7,32) = 34,392 (mm chất lỏng). G '1 .M tbG ' 4752,4 = * Phần chưng : q ' L = = 0,1 (m3/ph). 60.ρ ' xtb 60.783,81 2 Suy ra : h' ow  0,1  = 43,4.   0,618  3 = 12,89 (mm). Vậy độ giảm áp do chiều cao mức chất lỏng trên mâm ở phần chưng : h’l = 0,6.(50 + 12,89) = 37,734 (mm chất lỏng). 3.2.5 Độ giảm áp do sức căng bề mặt Độ giảm áp do sức căng bề mặt được xác định theo biểu thức : hR = 625,54. σ ρL .d l , (mm.chất lỏng) Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 23 Chương 3 Tính toán - thiết kế tháp chưng cất CBHD: Vũ Trường Sơn Với : + σ : sức căng bề mặt của chất lỏng (dyn/cm). + ρL : khối lượng riêng của pha lỏng (kg/m3). • Phần cất : * Khối lượng riêng của pha lỏng : ρL = ρxtb = 800,48 (kg/m3). * ttb = 90,825oC, [4 (tập 1)], ta có : + Sức căng bề mặt của benzen : σB = 19,95 (dyn/cm). + Sức căng bề mặt của toluen : σT = 20,36 (dyn/cm). Suy ra: Sức căng bề mặt của chất lỏng ở phần cất : σ hh = σ B .σ T = 10,07 (dyn/cm). σ B +σT Vậy độ giảm áp do sức căng bề mặt ở phần cất là : hR = 625,54. 10,07 800,48.3 = 2,623 (mm chất lỏng). • Phần chưng : * Khối lượng riêng của pha lỏng : ρ’L = ρ’xtb = 783,81 (kg/m3). * t’tb = 104,35oC ,tra tài liệu tham khảo [4], ta có : + Sức căng bề mặt của benzen : σ’B = 18,278 (dyn/cm). + Sức căng bề mặt của toluen : σ’T = 18,94 (dyn/cm). Suy ra sức căng bề mặt của chất lỏng ở phần chưng: ' σ hh = σ ' B .σ 'T = 9,3 (dyn/cm). σ ' B +σ 'T Vậy : Độ giảm áp do sức căng bề mặt ở phần chưng là: h' R = 625,54. 9,3 783,81.3 = 2,474 (mmchất lỏng). Tóm lại: Độ giảm áp tổng cộng của pha khí qua một mâm ở: + Phần cất: htl = 10,94 + 34,932 + 2,623 = 47,955 (mm chất lỏng). hay htl = 376,58 (N/m2). + Phần chưng: h’tl = 11,69 + 37,734 + 2,474 = 51,898 (mm chất lỏng). hay h’tl = 399,05 (N/m2). Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 24 Chương 3 Tính toán - thiết kế tháp chưng cất CBHD: Vũ Trường Sơn Suy ra: Tổng trở lực của toàn tháp hay độ giảm áp tổng cộng của toàn tháp (xem độ giảm áp tổng cộng của pha khí qua mâm nhập liệu bằng độ giảm áp tổng cộng của pha khí qua một mâm ở phần chưng ) ∑htl = 11. htl + 8. h’tl = 11 . 376,58 + 8. 399,05 = 7334,78 (N/m2) 3.4 Kiểm tra ngập lụt khi tháp hoạt động : Chọn khoảng cách giữa hai mâm là hmâm = 300 (mm). Bỏ qua sự tạo bọt trong ống chảy chuyền, chiều cao mực chất lỏng trong ống chảy chuyền của mâm xuyên lỗ được xác định theo biểu thức : hd = hw + how + htl + hd’ , (mm chất lỏng) Với : hd’ là tổn thất thuỷ lực do dòng lỏng chảy từ ống chảy chuyền vào mâm, được xác định theo biểu thức sau :  QL hd ' = 0,128.  100.S d    2 , (mm chất lỏng) trong đó : + QL : lưu lượng của chất lỏng (m3/h). + Sd : tiết diện giữa ống chảy chuyền và mâm, khi đó : Sd = 0,8 . Smâm = 0,8 . π. 0,4252 = 0,454 (m2) • Phần cất : QL = 60.qL = 60 . 0,0428 = 2,568 (m3/h). 2  Suy ra : hd ' = 0,128. 2,568   100.0,454  = 4,095.10-4 (mm chất lỏng). Vậy chiều cao mực chất lỏng trong ống chảy chuyền của mâm xuyên lỗ ở phần cất : hd =50 + 7,32 + 47,955 + 4,095.10-4 =105,275 (mm chất lỏng). Kiểm tra : hd = 105,275 < hmâm 300 = = 150 (mm) đảm bảo khi hoạt động các 2 2 mâm ở phần cất sẽ không bị ngập lụt. • Phần chưng : Q’L = 60.q’L = 60 . 0,1= 6 (m3/h).  Suy ra : h' d ' = 0,128. 2 6   100.0,454  = 2,236.10-3 (mm chất lỏng). Vậy chiều cao mực chất lỏng trong ống chảy chuyền của mâm xuyên lỗ ở phần chưng : h’d =50 + 12,89 + 51,898 + 2,236.10-3 = 114,79 (mm chất lỏng). Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 25 Chương 3 Tính toán - thiết kế tháp chưng cất Kiểm tra: h’d = 114,79 < CBHD: Vũ Trường Sơn hmâm 300 = = 150 (mm): đảm bảo khi hoạt động các 2 2 mâm ở phần chưng sẽ không bị ngập lụt. Vậy khi hoạt động đảm bảo tháp sẽ không bị ngập lụt. Chiều cao của thân tháp: Hthân = Ntt .(hmâm+ δmâm ) + 0,8 =20.(0,3 + 0,0018) + 0,8 = 6,835 (m) Chiều cao của đáy và nắp: Hđ = Hn =ht +hgờ =0,15 + 0,05 = 0,2 (m). (Xem ở phần : Đáy và Nắp thiết bị ). Chiều cao của tháp : H = Hthân + Hđ + Hn = 7,235 (m) 3.5 Kích thước ống chảy chuyền: - Chọn số ống chảy chuyền: z = 1 ống - Đường kính ống chảy chuyền dc = 4 Gx . 3600π ρ x .wc .z • Tốc độ chất lỏng chảy trong ống chảy chuyền: chọn wc = 0,1 m/s • Lưu lượng lỏng trung bình đi trong tháp: Gx (kg/h). • của lỏng: ρ x (kg/m ) Khối lượng riêng trung bình 3 - Lượng lỏng trung bình trong tháp: Lượng lỏng trung bình trong phần luyện:  Lượng lỏng ở đĩa thứ nhất đoạn cất: G1 = 2195,98 (kg/h)  Lượng lỏng hoàn lưu: Gh = Rth.D = 4,11.500 = 2055 (kg/h) => GtbL = G1 + Gh = 2125,49 (kg/h) 2 Lượng lỏng trung bình trong phần chưng:  Lượng sản phẩm đáy: W = 2000 kg/h  Lượng lỏng mâm nhập liệu: G2 = G1’ + F = 2500 + 4752,4 = 72525,4 kg/h Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 26 Chương 3 Tính toán - thiết kế tháp chưng cất => GtbC = => Gtb = CBHD: Vũ Trường Sơn G2 + W = 4626,2 (kg/h) 2 GtbL + GtbC = 3375,845 (kg/h) 2 ρ tbC = 800,48kg / h ρ tbL = 783,81kg / h ⇒ ρ tb = 792,145kg / h Đường kính ống chảy chuyền dc = Gx 4 4.3375,845 . = = 0,122(m) 3600π ρ x .wc .z 3600.π .792,145.1 Khoảng cách từ đĩa đến chân ống chảy chuyền h3 = 0,25.dc = 0,25.122 = 30 mm Chiều cao ống chảy chuyền trên đĩa hc = hw – h1’ = 50 - 37 = 13 mm 3.6 Tính toán cơ khí của tháp 3.4.1 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 Benzen đối với thiết bị, ta chọn vật liệu chế tạo thân tháp là thép không gỉ mã X18H10T. 3.4.1.1 Áp suất tính toán : Tháp làm việc ở áp suất khí quyển, nên ta chọn áp suất tính toán : Ptt =Pcl + ∑htl + 9,81.10-2 , (N/mm2) Với : Pcl : áp suất thủy tĩnh do chất lỏng ở đáy (N/mm2). Chọn áp suất tính toán sao cho tháp hoạt động ở điều kiện nguy hiểm nhất mà vẫn an toàn nên : Pcl = ρx .g.H = ρ xtb + ρ ' xtb 800,48 + 783,81 .g.H = . 9,81 . 7,235 2 2 =56222,77 (N/m2). Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 27 Chương 3 Tính toán - thiết kế tháp chưng cất CBHD: Vũ Trường Sơn Suy ra Ptt = 56222,77 + 3719,92 + 9,81.10 4 = 158042,68 (N/m2) ~0,158043 (N/mm2). 3.4.1.2 Nhiệt độ tính toán : Chọn nhiệt độ tính toán : ttt = tđáy = 108,3oC . Tra tài liệu tham khảo [6], ứng suất tiêu chuẩn đối với thép X18H10T : [σ]* = 142 (N/mm2). Đối với rượu hệ số hiệu chỉnh : η = 1 Vậy : ứng suất cho phép : [σ] = η.[σ]* = 142 (N/mm2). 3.4.1.3 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 : ϕh = 0,9 [σ ] 142 Xét tỷ số : P .ϕh = 0,158043 .0,9 =808,6427 > 25,do đó, bề dày tính toán của tt thân được tính theo công thức sau : S 't = Dt .Ptt 850.0,158043 = = 0,5256 (mm). 2.[σ ].ϕh 2.142.0,9 Suy ra : bề dày thực của thân : St = S’t + C ,(mm). Trong đó : C :hệ số bổ sung bề dày, C = Ca + Cb + Cc + Co Với : + Ca : 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 Benzen là 0,1 (mm/năm),thiết bị hoạt động trong 20 năm, do đó Ca = 2 mm. +Cb : hệ số bổ sung do bào mòn cơ học, chọn Cb = 0. +Cc : hệ số bổ sung do sai lệch khi chế tạo, chọn Cc = 0. +Co : hệ số bổ sung qui tròn, chọn Co =0,4746 (mm). Suy ra : C = 2 + 0 + 0 + 0,4746 = 2,4746 (mm). Vậy : St = 0,5256 + 2,4746 = 3 (mm). * Kiểm tra công thức tính toán với St = 3 (mm) : St − Ca 3 − 2 = = 0,00176 < 0,1 : đúng. Dt 850 * Kiểm tra áp suất tính toán cho phép : Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 28 Chương 3 Tính toán - thiết kế tháp chưng cất CBHD: Vũ Trường Sơn [ Ptt ] = 2.[σ ].ϕ h .( S t − C a ) = 2.142.0,9.( 3 − 2) =0,300 > Ptt : đúng. Dt + ( S t − C a ) 850 + ( 3 − 2 ) Vậy : Bề dày thực của thân là St = 3 (mm). 3.4.2 Đáy và nắp thiết bị Chọn đáy và nắp có dạng là ellipise tiêu chuẩn, có gờ bằng thép X18H10T. 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 Sđ = Sn = 3 (mm). Các kích thước của đáy và nắp ellipise tiêu chuẩn, có gờ(tài liệu tham khảo [4(tập 2)]: + Đường kính trong: Dt = 850 (mm). + ht =212,5 (mm). + Chiều cao gờ: hgờ = h = 50 (mm). +Diện tích bề mặt trong: Sđáy = 0,92 (m2). 3.4.2.1 Bích ghép thân, đáy và nắp Mặt bích là bộ phận quan trọng dung 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 dung thiết bị làm việc với áp suất thấp và áp suất trung bình. + Bích tự do: chủ yếu dung 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 dung 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. Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 29 Chương 3 Tính toán - thiết kế tháp chưng cất CBHD: Vũ Trường Sơn Theo tài liệu tham khảo [5]- trang 417, ứng với Dt =850(mm) và áp suất tính toán Ptt = 0,158043 (N/mm2) ta chọn bích có các thông số sau : Bảng 3.1 Kích thước của bích ghép thân, đáy nắp Dt D Db D1 h Bu lông db (mm) 850 980 930 900 Z (cái) 20,58 20 24 Theo tài liệu tham khảo [5]- trang 170, chọn số mâm giữa hai mặt bích là 1 mâm.Vậy số bích ghép thân – đáy - nắp là 40 bích. 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). 3.4.2.2 Đường kính các ống dẫn – Bích ghép các ống dẫn : Bích được làm bằng thép CT3 , cấu tạo của bích là bích liền không cổ. Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 30 Chương 3 Tính toán - thiết kế tháp chưng cất CBHD: Vũ Trường Sơn Vị trí nhập liệu : Suất lượng nhập liệu: GF = 2500 (kg/h). Khối lượng riêng của chất lỏng nhập liệu, tra tài liệu tham khảo [4] ở tF = 100,4oC và x F = 22% : ρF = 789,1 (kg/m3). Lưu lượng chất lỏng nhập liệu đi vào tháp: QF = GF = 3,168 (m3/h). ρF Chọn vận tốc chất lỏng nhập liệu (tự chảy từ bồn cao vị vào mâm nhập liệu): vF = 0,2 (m/s). Đường kính ống nhập liệu: dF = 4.Q F = 3600.π .v F 4.3,168 = 0,075 (m). 3600.π .0,2 Suy ra: chọn đường kính ống nhập liệu: dF = 0,080 (m). Tài liệu tham khảo [5], chọn chiều dài đoạn ống nối để ghép mặt bích: l F = 110 (mm). Bảng 3.2 Các thông số của bích ghép ống dẫn nhập liệu Dt Db Dn D D1 h Bu lông db (mm) 80 Z (cái) 150 89 Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 185 128 14 16 4 31 Chương 3 Tính toán - thiết kế tháp chưng cất CBHD: Vũ Trường Sơn  Ống hơi ở đỉnh tháp: Suất lượng hơi ở đỉnh tháp: gd = 2555 (kg/h). Khối lượng riêng của hơi ở đỉnh tháp được tính theo công thức (xác định ở tD = 81,25oC và yD = 0,986: ρh = [ 78. y D + (1 − y D ).92].273 22,4.( t D + 273) = 2,693 (kg/m3). Lưu lượng hơi ra khỏi tháp: Qh = gd = 948,71 (m3/h). ρh Chọn vận tốc hơi ở đỉnh tháp: vh = 25 (m/s). Đường kính ống dẫn hơi: dh = 4.Qh = 3600.π .v h 4.948,71 = 0,1159 (m). 3600.π .25 Suy ra: chọn đường kính ống dẫn hơi: dh = 0,125 (m). Tài liệu tham khảo [5], chọn chiều dài đoạn ống nối để ghép mặt bích: lh = 120 (mm). Bảng 3.3. Các thông số của bích ghép ống dẫn hơi ở đỉnh tháp: Dt Db Dn D D1 h Bu lông db (mm) 125 Z (cái) 200 133 235 178 14 16 1  Ống hoàn lưu: Suất lượng hoàn lưu: Ghl =D.R=500 . 4,11 = 2055 (kg/h). Khối lượng riêng của chất lỏng hoàn lưu, tra tài liệu tham khảo [4] ở tD = 81,25oC và x D = 94% : ρhl = 813,21 (kg/m3). Lưu lượng chất lỏng hoàn lưu: Qhl = Ghl = 2,527 (m3/h). ρ hl Chọn vận tốc chất lỏng hoàn lưu (tự chảy từ bộ phận tách lỏng ngưng tụ vào tháp): vhl = 0,15 (m/s). Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 32 Chương 3 Tính toán - thiết kế tháp chưng cất CBHD: Vũ Trường Sơn 4.Qhl = 3600.π .vhl Đường kính ống hoàn lưu: dhl = 4.2,527 = 0,077 (m). 3600.π .0,15 Suy ra: chọn đường kính ống hoàn lưu: dhl = 0,08 (m). Tài liệu tham khảo [5], chọn chiều dài đoạn ống nối để ghép mặt bích: lhl = 110 (mm). Bảng 3.4. Các thông số của bích ghép ống dẫn hoàn lưu: Dt Db Dn D D1 h Bu lông db (mm) 80 Z (cái) 150 89 185 128 14 16 4  Ống dẫn hơi vào đáy tháp: Suất lượng hơi vào đáy tháp: g’1 = 2752,4 (Kg/h). Khối lượng riêng của hơi vào đáy tháp được tính theo công thức (xác định ở tW = 108,3oC và yW = 0,118: ρhd = [ 78. yW + (1 − yW ).92].273 22,4.( tW + 273) = 0,2,918 (Kg/m3). Lưu lượng hơi ra khỏi tháp: Qhd = g '1 = 943,18 (m3/h). ρ hd Chọn vận tốc hơi vào đáy tháp: vhd = 25 (m/s). Đường kính ống dẫn hơi: dhd = 4.Qhl = 3600.π .v hl 4.943,18 = 0,1155 (m). 3600.π .25 Suy ra: chọn đường kính ống dẫn hơi: dhd = 0,125 (m). Tài liệu tham khảo [5], chọn chiều dài đoạn ống nối để ghép mặt bích: lhd = 120 (mm). Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 33 Chương 3 Tính toán - thiết kế tháp chưng cất CBHD: Vũ Trường Sơn Bảng 3.5. Các thông số của bích ghép ống dẫn hơi vào đáy tháp: Dt Db Dn D D1 h Bu lông db (mm) 125 Z (cái) 200 133 235 178 14 16 1  Ống dẫn chất lỏng ở đáy tháp: Suất lượng chất lỏng vào nồi đun: G’1 = 4752,4 (kg/h). Khối lượng riêng của chất lỏng chất lỏng vào nồi đun, tra tài liệu tham khảo [4(tập 1)] ở tW = 108,3oC và x’1=0,089: ρL = 779,24 (kg/m3). Lưu lượng chất lỏng vào nồi đun: QL = G '1 ρL = 6,098 (m3/h). Chọn vận tốc chất lỏng vào nồi đun (chất lỏng tự chảy vào nồi đun): vL = 0,2 (m/s). Đường kính ống dẫn chất lỏng: dL= 4.Q L = 3600.π .v L 4.6,098 = 0,1(m). 3600.π .0,2 Suy ra chọn đường kính ống dẫn: dL = 0,10 (m). Tài liệu tham khảo [4 (tập 2)], chọn chiều dài đoạn ống nối để ghép mặt bích: lL = 120 (mm). Bảng 3.6. Các thông số của bích ghép ống dẫn chất lỏng ở đáy tháp: Dt Db Dn D D1 h Bu lông db (mm) 100 Z (cái) 170 108 Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 205 148 14 16 4 34 Chương 3 Tính toán - thiết kế tháp chưng cất CBHD: Vũ Trường Sơn  Ống dẫn chất lỏng từ nồi đun (sản phẩm đáy): Suất lượng sản phẩm đáy: GW = 2000 (kg/h). Khối lượng riêng của sản phẩm đáy, tra tài liệu tham khảo [4] ở tW= 108,3oC và xW=0,005: ρW = 778,89 (kg/m3). Lưu lượng sản phẩm đáy: QW = GW = 2,568 (m3/h). ρW Chọn vận tốc sản phẩm đáy (chất lỏng tự chảy): vW = 0,12 (m/s). Đường kính ống dẫn sản phẩm đáy: dW = 4.QW = 3600.π .vW 4.2,568 =0,087 (m). 3600.π .0,12 Suy ra: chọn đường kính ống dẫn: dW = 0,090 (m). Tài liệu tham khảo [5], chọn chiều dài đoạn ống nối để ghép mặt bích: lW = 110 (mm). Bảng 3.7. Các thông số của bích ghép ống dẫn sản phẩm đáy Dt Db Dn D D1 h Bu lông db (mm) 90 Z (cái) 110 57 140 90 12 12 4 Tai treo và chân đỡ:  Tính trọng lượng của toàn tháp: Khối lượng của một bích ghép thân: (thép X18H10T: ρX18H10T = 7900 (kg/m3)). m1 = ( 4 π ) . D 2 − Dt .h.ρ X 18 H 10T = 2 π 4 ( ) . 0,98 2 − 0,85 2 0,0258.7900 = 38,06 (kg). Khối lượng của một mâm: (thép X18H10T: ρX18H10T = 7900 (kg/m3)). π π 2 m2 = .Dt .δmâm .0,7.ρX 18 H 10T = .0,852.0,0018.0,7.7900 =5,646(kg). 4 4 Khối lượng của thân tháp: π π m3 = .(D2ng –D2t).Hthân . ρX18H10T = .(0,856 2 − 0,85 2 ).7,235.7900 4 Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 4 35 Chương 3 Tính toán - thiết kế tháp chưng cất CBHD: Vũ Trường Sơn = 459,500 (kg). Khối lượng của đáy (nắp) tháp: m4 = Sđáy .δđáy . ρX18H10T = 0,92 . 0,003 . 7900 = 21,804 (kg). Khối lượng của toàn tháp: m = 40.m1+20.m2+m3+2.m4=2138,428 (kg). Suy ra trọng lượng của toàn tháp: P = m.g = 20977,98 (N).  Chân đỡ tháp: Chọn chân đỡ: tháp được đỡ trên bốn chân. Tải trọng cho phép trên một chân: Gc = 20977,98 = 0,5244.104 (N). 4 Để đảm bảo độ an toàn cho thiết bị, ta chọn: Gc = 0,6.104 (N). Truïc thieát bò Theo ñaùy thieát bò Bảng 3.7. Các kích thước của chân đỡ: (tính bằng mm) L B B1 B2 H h s l d 160 110 135 195 240 145 10 55 23  Tai treo: Chọn tai treo: tai treo được gắn trên thân tháp để giữ cho tháp khỏi bị dao động trong điều kiện ngoại cảnh. Ta chọn bốn tai treo, tải trọng cho phép trên một tai treo là Gt = 0,5244.104 (N). Để đảm bảo độ an toàn cho thiết bị, ta chọn: Gt = 0,6.104 (N). Chọn tấm lót tai treo khi ghép vào thân có kích thước sau: Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 36 Chương 3 Tính toán - thiết kế tháp chưng cất CBHD: Vũ Trường Sơn + Chiều dài tấm lót: H = 260 (mm). + Chiều rộng tấm lót: B = 140 (mm). +Bề dày tấm lót là 6 (mm). Bảng 3.8. Các kích thước của tai treo: (tính bằng mm) L B B1 H S l a d 100 75 85 155 6 40 15 18 Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 37 CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT – THIẾT BỊ PHỤ 4.1 Cân bằng năng lượng cho hệ thống Cân bằng nhiệt lượng cho toàn tháp chưng cất: QF + Qđ = QW + QD + Qnt + Qm (IV.1) Trong đó: • Qnt : nhiệt lượng ngưng tụ do hơi sản phẩm đỉnh ngưng tụ thành lỏng. Chọn hơi sản phẩm đỉnh ngưng tụ hoàn toàn thành lỏng. Qnt = D.(R+1).MD . rD , (kJ/h). Xác định rD (ẩn nhiệt hoá hơi của sản phẩm đỉnh): Tra tài liệu tham khảo [4], ở tD = 81,25oC ta có: Ẩn nhiệt hoá hơi của benzen: rB = 392,64 (kJ/kg). Ẩn nhiệt hoá hơi của toluen: rT = 377,86 (kJ/kg). Suy ra: rD = rB . x D +(1- x D ).rT = 392,64.0,94 + (1-0,94).377,86 = 391,75 (kJ/kg). Vậy: Qnt = 6,35 .(4,11 + 1) .78,7 . 391,75 = 1000410,78 (kJ/h). • QF : nhiệt lượng do hỗn hợp nhập liệu mang vào tháp QF = GF .HF =GF .cF .(tF –to ) ,(kJ/h) Chọn nhiệt độ chuẩn: to = 30oC. Ở t F + t o 100,4 + 30 = = 65,2 oC , tra tài liệu tham khảo [4], ta có 2 2 Nhiệt dung riêng của benzen: cB = 1957,3 (J/kg.độ). Nhiệt dung riêng của toluen: cT = 1920,8 (J/kg.độ) Suy ra: cF = xF .cB +(1- x F ).cT = 0,22 . 1957,3 + (1- 0,22) . 1920,8 = 1928,83 (J/kg.độ). Vậy: QF = 2500 . 1928,83 . (100,4 - 30) = 339474,08 (kJ/h). • QW : nhiệt lượng do sản phẩm đáy mang ra từ nồi đun. Đồ án Quá trình và Thiết bị hóa chất 38 Chương 4 Tính toán thiết bị truyền nhiệt – thiết bị phu QW = GW .HW =W .MW.cW .(tW –to ) CBHD: Vũ Trường Sơn ,(kJ/h). Chọn nhiệt độ chuẩn: to = 30oC. Ở t w + t o 108,3 + 30 = = 69,15 oC , tra tài liệu tham khảo [4], ta có 2 2 Nhiệt dung riêng của benzen: cB = 1978,04 (J/kg.độ). Nhiệt dung riêng của toluen: cT = 1936,6 (J/kg.độ) Suy ra: cF = xw .cB +(1- x w ).cT = 1938,26 (J/kg.độ) Vậy: QW = 2000 . 1938,26 .(108,3 - 30) = 303531,5(kJ/h). • QD : nhiệt lượng do sản phẩm đỉnh mang ra từ bộ phận tách hoàn lưu. QD = GD .HD =D.MD .cD .(tD –to ) ,(kJ/h). Chọn nhiệt độ chuẩn: to = 30oC. Ở t D + t o 81,25 + 30 = = 55,625 oC , tra tài liệu tham khảo [4], ta có: 2 2 Nhiệt dung riêng của benzen: cB = 1907,03 (J/kg.độ) Nhiệt dung riêng của toluen: cT = 1878,125 (J/kg.độ) Suy ra: cD = xD .cB +(1- x D ).cT =0,94 . 1907,03 + (1-0,94). 1878,125 = 1905,55 (J/kg.độ). Vậy: Từ (IV.1), ta được: QD = 500 . 1905,55 .(81,25 - 30) = 48829,72 (kJ/h). • Qm : nhiệt lượng tổn thất ra môi trường xung quanh. Chọn: Qm = 0,05.Qđ Vậy: nhiệt lượng cần cung cấp cho nồi đun ở đáy tháp: Qđ = 1 0,95 .(QW + QD + Qnt – QF ) 1 = 0,95 (303531,5 + 48829,72 + 1000410,78 – 339474,08) = 779050,44 (kJ/h) = 216,4 (kW). 4.2 Tính toán thiết bị phụ: 4.2.1 Thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh: Chọn thiết bị ngưng tụ vỏ – ống loại TH đặt nằm ngang. Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 39 Chương 4 Tính toán thiết bị truyền nhiệt – thiết bị phu CBHD: Vũ Trường Sơn Ống truyền nhiệt được làm bằng thép X18H10T, kích thước ống 25x2, chiều dài ống 1,5 (m) Chọn nước làm lạnh đi trong ống với nhiệt độ đầu: t1 = 30oC, nhiệt độ cuối: t2= 40oC. Các tính chất lý học của nước làm lạnh được tra ở tài liệu tham khảo [4] ứng với nhiệt độ trung bình ttbN = t1 + t 2 = 35oC 2 + Nhiệt dung riêng: cN = 4,176 (kJ/kg.độ) + Khối lượng riêng: ρN = 994,06 (kg/m3) + Độ nhớt động lực: µN = 0,7225.10-3 (N.s/m2) + Hệ số dẫn nhiệt: λN = 0,6257 (W/m.K) a . Suất lượng nước cần dung để ngưng tụ sản phẩm đỉnh GN = Qnt 1000410,78 = = 6,65 (kg/s) 3600.c N .(t 2 − t1 ) 3600.4,176.(40 − 30) b . Xác định bề mặt truyền nhiệt : Bề mặt truyền nhiệt được xác định theo phương trình truyền nhiệt: Qnt Ftb = K .∆t log ,(m2) (IV.2) Với: + K : hệ số truyền nhiệt + ∆tlog : nhiệt độ trung bình logarit • Xác định ∆tlog : Chọn kiểu truyền nhiệt ngược chiều, nên: ∆t log = (81,25 − 30) − (81,25 − 40) = 45,07 81,25 − 30 Ln 81,25 − 40 (K) • Xác định hệ số truyền nhiệt K: Hệ số truyền nhiệt K được tính theo công thức: K= 1 1 1 + Σrt + αN αR ,(W/m2.K) (IV.3) Với: + αN : hệ số cấp nhiệt của nước trong ống (W/m2.K) Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 40 Chương 4 Tính toán thiết bị truyền nhiệt – thiết bị phu CBHD: Vũ Trường Sơn + αR : hệ số cấp nhiệt của hơi ngưng tụ (W/m2.K) + ∑rt : nhiệt trở của thành ống và lớp cáu * Xác định hệ số cấp nhiệt của nước trong ống: Chọn vận tốc nước đi trong ống: vN = 0,75 (m/s). Số ống trong một đường nước: n= GN 4 6,65 4 . = . = 25,75 (ống) ρ N π .d 2 tr .v N 994,06 π .0,0212.0,75 Tra bảng V.II trang 48 tập 2, chọn n = 37 ống Vận tốc thực tế đi trong ống vN = 4G N 4.6,65 = = 0,52 (m/s) 2 ρ N .n.π .d tr 994,06.π .37.0,0212 Chuẩn số Reynolds : Re N = v N . d tr .ρ N µN = 0,52.0,021.994,06 = 15024,4 > 104 : chế độ chảy rối, công 0,7225.10 −3 thức xác định chuẩn số Nusselt có dạng: Nu N = 0,021.ε l . Re N 0 ,8 PrN 0 , 43 .( PrN 0, 25 ) Prw Trong đó: + εl: hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào ReN và tỷ lệ chiều dài ống với đường kính L 1,5 ống: ReN = 15024,4 và d = 0,021 > 50 , nên εl =1. tr + PrN : chuẩn số Prandlt của nước ở 35oC, nên PrN = 5. + Prw : chuẩn số Prandlt của nước ở nhiệt độ trung bình của vách. Suy ra: Nu N = 137,7 Prw 0 , 25 Hệ số cấp nhiệt của nước trong ống: αN = Nu N .λ N 137,7.0,6257 4102,8 = = 0 , 25 0 , 25 d tr PrN .0,021 PrN Nhiệt tải phía nước làm lạnh: q N = α N .(t w 2 − t tbN ) = 4102,8 PrN 0 , 25 Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 (t w 2 − 35) (W/m2) (IV.4). 41 Chương 4 Tính toán thiết bị truyền nhiệt – thiết bị phu CBHD: Vũ Trường Sơn Với tw2 : nhiệt độ của vách tiếp xúc với nước (trong ống). * Nhiệt tải qua thành ống và lớp cáu: qt = t w1 − t w 2 , (W/m2). Σrt Trong đó: + tw1 : nhiệt độ của vách tiếp xúc với rượu (ngoài ống). + Σrt = δt + r1 + r2 λt Bề dày thành ống: δt = 2 (mm). Hệ số dẫn nhiệt của thép không gỉ: λt = 16,3 (W/m.K) Nhiệt trở trung bình của lớp bẩn trong ống với nước sạch: r1 = 1/5000 (m2.K/W) Nhiệt trở lớp cáu ngoài ống: r2 = 1/5800 (m2.K/W) Suy ra: ∑rt = 4,95.10-4 (m2.K/W). Vậy: qt = 4,95.10-4.(tw1 - tw2) (IV.5) * Hệ số cấp nhiệt của hơi ngưng tụ: rR .λ R .ρ R2 A α 1 = 0,725.4 = µ R .(t D −t w1 ).d ng (81,25 − t w1 ) 0, 25 3 rR .λR .ρ R µR .d ng 3 Đặt: A= 0,725.4 2 với [rR] = [J/kg] Tra hình V.20, trang 30 [5], hệ số phụ thuộc vào cách bố trí ống và số ống trên mỗi dãy thẳng đứng là: ε tb = 0,72 (vì xếp xen kẽ và số ống trong mỗi dãy thẳng đứng là 7 ống). α R = ε tb .α 1 Ẩn nhiệt ngưng tụ: rR = rD = 391,75 (kJ/kg) Nhiệt tải ngoài thành ống: qR = αR.(81,25-tw1) = A.(81,25-tw1)0,75 (IV.6). Từ (IV.4), (IV.5), (IV.6) ta dung phương pháp lặp để xác định tw1, tw2 : Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 42 Chương 4 Tính toán thiết bị truyền nhiệt – thiết bị phu CBHD: Vũ Trường Sơn Chọn: tw1 = 50,7oC Các tính chất lý học của rượu ngưng tụ được tra ở tài liệu tham khảo [4] ứng với nhiệt độ trung bình ttbD = t D +t w1 78,5 + 50,7 = = 65,975 oC: 2 2 + Khối lượng riêng: ρR = 829,26 (kg/m3). + Độ nhớt động lực: µR = 0,368.10-3 (N.s/m2). + Hệ số dẫn nhiệt: λR = 0,116 (W/m.K). rR .λ R .ρ R2 = 835,082 Khi đó: α 1 = 0,725.4 µ R .(t D −t w1 ).d ng 3 α R = ε tb .α1 = 601,259 Từ (IV.6): qR = 601,259.(81,25-50,7) = 18368,472 (W/m2). Xem nhiệt tải mất mát là không đáng kể: qt = qR =18368,472 (W/m2). Từ (IV.5), ta có: tw2 = tw1- qt .4,95.10 −4 = 41,608oC Suy ra: ttbw = t w1 + t w 2 50,7 + 41,608 = 46,154 oC = 2 2 Tra tài liệu tham khảo [4 (tập 1)], Prw = 4 Từ (IV.4): qN = 41012,8 .(41,608 − 35) = 19169,44 (W/m2). 4 0, 25 Kiểm tra sai số: ε= qN −q R qR = 19169,44 −18368,472 18368,472 =4,18% < 5% : thoả. Vậy: tw1 = 50,7oC và tw2 = 41,608oC. Khi đó: αN = 2901,118 (W/m2.oC). α R = 601,259 (W/m2.oC). Từ (IV.3): K = 1 = 399,54 1 1 −4 (W/m2.oC). + 4,95.10 + 2901,118 601,259 Từ (IV.2), bề mặt truyền nhiệt trung bình: Ftb = 1000410,78.1000 = 15,43 (m2). 3600.399,54.45,07 Suy ra chiều dài ống truyền nhiệt : Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 43 Chương 4 Tính toán thiết bị truyền nhiệt – thiết bị phu L' = CBHD: Vũ Trường Sơn 15,43 = 5,77 0,025 + 0,021 (m). π .37. 2 Chọn L’= 6 (m) Số ống trên đường chéo: b = 7 (ống) Tra bảng trang 21, [3] ⇒ Bước ống: t = 32 (mm) = 0,032 (m) 1.1.1Áp dung công thức (V.140), trang 49, [6]: ⇒ Đường kính trong của thiết bị: D = t.(b-1) + 4dng = 0,3 (m) Vậy : Thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh là thiết bị truyền nhiệt vỏ – ống gồm n = 37 (ống), dài L= 6 (m). 4.2.2 Thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh Chọn thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh là thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống. Ống truyền nhiệt được làm bằng thép X18H10T Chọn: + Nước làm lạnh đi trong ống 38x3 (ống trong) với nhiệt độ đầu: t 1 = 30 C, nhiệt độ cuối: t2 = 40oC. o + Sản phẩm đỉnh đi trong ống 57x3 (ống ngoài) với nhiệt độ đầu: t D = 81,25oC, nhiệt độ cuối: t’D = 35oC. Các tính chất lý học của nước làm lạnh được tra ở tài liệu tham khảo [4] ứng với nhiệt độ trung bình ttbN = t1 + t 2 = 35oC 2 + Nhiệt dung riêng: cN = 4,176 (kJ/kg.độ) + Khối lượng riêng: ρN = 994,06 (kg/m3) + Độ nhớt động lực: µN = 0,7225.10-3 (N.s/m2) + Hệ số dẫn nhiệt: λN = 0,6257 (W/m.K) Các tính chất lý học của sản phẩm đỉnh được tra ở tài liệu tham khảo [4] ứng với nhiệt độ trung bình ttbD = t D +t ' D 81,25 + 35 = = 58,125 oC 2 2 + Nhiệt dung riêng: cD= 1,918 (kJ/kg.độ) + Khối lượng riêng: ρD = 837,56 (kg/m3) + Độ nhớt động lực: µD = 0,39.10-3 (N.s/m2) + Hệ số dẫn nhiệt: λD = 0,1357 (W/m.K) Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 44 Chương 4 Tính toán thiết bị truyền nhiệt – thiết bị phu CBHD: Vũ Trường Sơn a . Suất lượng nước cần dung để làm mát sản phẩm đỉnh: Suất lượng sản phẩm đỉnh: GD = 500 (kg/h) = 0,1389 (kg/s) Lượng nhiệt cần tải: Qt = GD.cD.(tD-t’D) = 0,1389 . 1918 . (81,25-35) = 12320,49 (J/s) = 12,32 (kJ/s) Suất lượng nước cần dung: GN = QD 12,32 = = 0,295 (kg/s) c N .(t 2 − t1 ) 4,176.( 40 − 38) b . Xác định bề mặt truyền nhiệt Bề mặt truyền nhiệt được xác định theo phương trình truyền nhiệt: Qt Ftb = K .∆t log ,(m2) (IV.7). Với: + K : hệ số truyền nhiệt. + ∆tlog : nhiệt độ trung bình logarit. • Xác định ∆tlog : Chọn kiểu truyền nhiệt ngược chiều, nên: ∆t log = (81,255 − 40) − (35 − 30) = 17,18 81,25 − 40 (K) Ln 35 − 30 • Xác định hệ số truyền nhiệt K Hệ số truyền nhiệt K được tính theo công thức: K= 1 1 1 + Σrt + αN αD ,(W/m2.K) (IV.8). Với: + αN : hệ số cấp nhiệt của nước trong ống (W/m2.K). + αD : hệ số cấp nhiệt của sản phẩm đỉnh (W/m2.K). + ∑rt : nhiệt trở của thành ống và lớp cáu. * Xác định hệ số cấp nhiệt của sản phẩm đỉnh ở ống ngoài Vận tốc của sản phẩm đỉnh đi trong ống ngoài: Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 45 Chương 4 Tính toán thiết bị truyền nhiệt – thiết bị phu vD = CBHD: Vũ Trường Sơn GD 4 0,1389 4 . = . = 0,182 (m/s) 2 2 2 ρ D π .( D tr − d ng ). 837,56 π .(0,051 − 0,038 2 ) Đường kính tương đương: dtd = Dtr –dng = 0,051- 0,038 = 0,013 (m) Chuẩn số Reynolds : Re D = v D. d td .ρ D µD = 0,182.0,013.837,56 = 5081,2 < 104 : chế độ chảy quá độ, 0,39.10 −3 công thức xác định chuẩn số Nusselt có dạng: Nu D = k o .ε l . PrD 0 , 43 PrD 0, 25 ) Prw1 .( Trong đó: + εl : hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc tỷ lệ chiều dài ống với đường kính ống, chọn εl =1. + ko : hệ số phụ thuộc vào chuẩn số Reynolds, ReD = 5081,2 nên ko = 15,82 + PrD : chuẩn số Prandlt của sản phẩm đỉnh ở 58,125oC, nên PrD = µD .c D 0,39.10 −3.1918 = = 5,5 λD 0,1357 + Prw1 : chuẩn số Prandlt của sản phẩm đỉnh ở nhiệt độ trung bình của vách. Suy ra: Nu D = 50,426 Prw1 0 , 25 Hệ số cấp nhiệt của sản phẩm đỉnh trong ống ngoài: αD = Nu D .λ D 50,426.0,1357 526,37 = = 0 , 25 0 , 25 d td Prw1 .0,013 Prw1 Nhiệt tải phía sản phẩm đỉnh: q D = α D .(t tbD − t w1 ) = 525,37 Prw1 0 , 25 (58,125 − t w1 ) (W/m2) (IV.9). Với tw1 : nhiệt độ của vách tiếp xúc với sản phẩm đỉnh (ngoài ống nhỏ). * Nhiệt tải qua thành ống và lớp cáu: qt = t w1 − t w 2 , (W/m2). Σrt Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 46 Chương 4 Tính toán thiết bị truyền nhiệt – thiết bị phu CBHD: Vũ Trường Sơn Trong đó: + tw2 : nhiệt độ của vách tiếp xúc với nước (trong ống nhỏ). + Σrt = δt + r1 + r2 λt Bề dày thành ống: δt = 3 (mm). Hệ số dẫn nhiệt của thép không gỉ: λt = 16,3 (W/m.K). Nhiệt trở trung bình của lớp bẩn trong ống với nước sạch: r1 = 1/5000 (m2.K/W). Nhiệt trở lớp cấu phía sản phẩm đỉnh: r2 = 1/5800 (m2.K/W). Suy ra: ∑rt = 5,56.10-4 (m2.K/W). Vậy qt = 1838,768 . (tw1-tw2) (IV.10). * Xác định hệ số cấp nhiệt của nước trong ống nhỏ: Vận tốc nước đi trong ống: vN = GN 4 0,295 4 . = . = 0,37 (m/s) 2 ρ N π .d tr 994,06 π .0,032 2 Chuẩn số Reynolds : Re N = v N . d tr .ρ N µN = 0,37.0,032.994,06 = 16290,2 > 104 : chế độ chảy rối, công 0,7225.10 −3 thức xác định chuẩn số Nusselt có dạng: Nu N = 0,021.ε l . Re N 0 ,8 PrN 0 , 43 .( PrN 0, 25 ) Prw 2 Trong đó: + εl : hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào Re N và tỷ lệ chiều dài ống với đường kính ống: ReN = 16290,2 chọn εl =1 + PrN : chuẩn số Prandlt của nước ở 35oC, nên PrN = 5. + Prw2 : chuẩn số Prandlt của nước ở nhiệt độ trung bình của vách. Suy ra: Nu N = 146,91 Prw 2 0 , 25 Hệ số cấp nhiệt của nước trong ống: Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 47 Chương 4 Tính toán thiết bị truyền nhiệt – thiết bị phu CBHD: Vũ Trường Sơn Nu N .λN 146,91.0,6257 2872,55 = = 0, 25 0, 25 d tr Prw 2 .0,032 Prw 2 αN = Nhiệt tải phía nước làm lạnh: q N = α N .(t w 2 − t tbN ) = 2872,55 Prw 2 0 , 25 (t w 2 − 35) (W/m2) (IV.11). Chọn: tw1 = 41,1oC Các tính chất lý học của sản phẩm đỉnh được tra ở tài liệu tham khảo [4] ứng với nhiệt độ tw1=41,1oC: + Nhiệt dung riêng: cR= 1804,929 (J/kg.độ). + Độ nhớt động lực: µR = 0,461.10-3 (N.s/m2). + Hệ số dẫn nhiệt: λR = 0,1384 (W/moK). µR .c R 0,1384.10 −3.1804,929 = = 6,01 Khi đó xem:Prw1 = λR 0,1384 526,37 Từ (IV.9): qD = 6,010, 25 .(58,125 − 41,1) = 5723,32 (W/m2). Xem nhiệt tải mất mát là không đáng kể: qt = qD = 5723,32 (W/m2). Từ (IV.10), ta có: tw2 = tw1 - qt .5,44.10 −4 = 37,987oC Suy ra: ttbw = t w1 + t w 2 42,65 + 36,069 = 39,360 oC = 2 2 Tra tài liệu tham khảo [4], Prw2 = 4,5 2872,55 Từ (IV.11): qN = 4,50,25 .(38,987 − 35) = 5890,19 (W/m2). Kiểm tra sai số: ε= qN − q D qD = 5890,19 − 5723,32 5723,32 = 2,92% < 5% : thoả. Vậy: tw1 = 41,1oC và tw2 = 37,987oC. 2872,55 Khi đó: αN = 4,50, 25 = 1972,26 (W/m2.oC). αD = 526,37 = 336,17 (W/m2.oC) 6,010, 25 Từ (IV.8): K = 1 1 1 + 5,44.10 −4 + 1072,26 336,17 Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 = 248,4 (W/m2.oC) 48 Chương 4 Tính toán thiết bị truyền nhiệt – thiết bị phu CBHD: Vũ Trường Sơn Từ (IV.7), bề mặt truyền nhiệt trung bình: Ftb = 12320,49 248,4.17,18 = 2,89 (m2) Suy ra chiều dài ống truyền nhiệt : L = 2,89 = 1,38 0,038 + 0,032 (m). nπ . 2 Chọn L = 1,5 m và n = 19 ống Kiểm tra: L 1,9 = = 59,375 > 50 thì εl = 1 (thoả). d tr 0,032 Ống được bố trí theo hình lục giác đều. Chọn bước ngang giữa 2 ống là 48 (mm) và b = 7 ống Đường kính trong của thiết bị: D = t.(b-1) + 4.dng = 0,44 (m) Vậy: thiết bị làm mát sản phẩm đỉnh là thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống với chiều dài ống truyền nhiệt L = 1,5 (m), gồm 19 ống. 4.2.3 Nồi đun gia nhiệt sản phẩm đáy Chọn nồi đun gia nhiệt sản phẩm đáy là nồi đun, ống truyền nhiệt được làm bằng thép X18H10T, kích thước ống 38x3. Chọn hơi đốt là hơi nước ở 2 at, đi trong ống 38x3. Tra tài liệu tham khảo [4], ta có: + Nhiệt độ sôi: tsN = 119,6oC. + Ẩn nhiệt hóa hơi: rN = 2208 (kJ/kg). Sản phẩm đáy trước khi vào nồi đun có nhiệt độ là t’ 1 = 103,34oC (do x1’ = 0,0172), nhiệt độ ra là tW = 108,3oC. a . Suất lượng hơi nước cần dùng Lượng nhiệt cần tải cung cấp cho đáy tháp: Qđ = 216,4 (kW) Suất lượng hơi nước cần dung: GhN = Qd 216,4 = = 0,098 (kg/s) rN 2208 b . Xác định bề mặt truyền nhiệt Bề mặt truyền nhiệt được xác định theo phương trình truyền nhiệt: Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 49 Chương 4 Tính toán thiết bị truyền nhiệt – thiết bị phu Qd Ftb = K .∆t log ,(m2) CBHD: Vũ Trường Sơn (IV.12). Với: + K : hệ số truyền nhiệt. + ∆tlog : nhiệt độ trung bình logarit. • Xác định ∆tlog : Chọn kiểu truyền nhiệt ngược chiều, nên: ∆t log = (119,6 −103,34) − (119,6 −108,3) = 13,63 119,6 −103,34 Ln 119,6 −108,3 (K). • Xác định hệ số truyền nhiệt K: Hệ số truyền nhiệt K được tính theo công thức: K= 1 1 1 + Σrt + αN αD ,(W/m2.oK) (IV.13). Với: + αN : hệ số cấp nhiệt của hơi nước (W/m2.K). + αD : hệ số cấp nhiệt của sản phẩm đáy (W/m2.K). + ∑rt : nhiệt trở của thành ống và lớp cáu. * Xác định hệ số cấp nhiệt của hơi nước: Hệ số cấp nhiệt của hơi nước được xác định theo công thức: αN = 0,725.4 rn .ρ n2 .λ3n µ n .( t n − t w1 ).d tr (công thức 3.65 tr 120 [2]) Với: + tw1 : nhiệt độ của vách tiếp xúc với hơi nước(trong ống). Nhiệt tải phía hơi: q N = αN .(t sN − t w1 ) = αN .(119,6 − t w1 ) (W/m2) (IV.14). * Nhiệt tải qua thành ống và lớp cáu: qt = t w1 − t w 2 , (W/m2). Σrt Trong đó: + tw2 : nhiệt độ của vách tiếp xúc với sản phẩm đáy (ngoài ống). + Σrt = δt + r1 + r2 λt Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 50 Chương 4 Tính toán thiết bị truyền nhiệt – thiết bị phu CBHD: Vũ Trường Sơn Bề dày thành ống: δt = 3 (mm). Hệ số dẫn nhiệt của thép không gỉ: λt = 16,3 (W/m.K). Nhiệt trở trung bình của lớp bẩn trong ống với nước sạch: r 1 = 1/5000 (m .K/W). 2 Nhiệt trở lớp cấu phía sản phẩm đáy: r2 =1/5800(m2.K/W). Suy ra: ∑rt = 5,56.10-4 (m2.K/W). * Xác định hệ số cấp nhiệt của sản phẩm đáy: Hệ số cấp nhiệt của sản phẩm đáy được xác định theo công thức (chế độ sôi sủi bọt)  ρ .r αs = 7,77 . 10 .  h  ρ − ρh -2    0,033 ρ .  σ 0,333 λ0 ,75 .q 0,7 . 0 , 45 0.117 0,37 µ .c .Ts Nhiệt độ sôi trung bình của dòng sản phẩm ở ngoài ống: tS = t1' + t w 103,34 + 108,3 = 105,82oC = 2 2 ⇒ TS = 105,82 + 273 = 378,82 (K) Tại nhiệt độ sôi trung bình thì:  Khối lượng riêng của pha hơi trong dòng sản phẩm ở ngoài ống: ρh = PM HW 1 × 90,348 = 22 , 4 = 2,91(kg/m3) RTS × (105,82 + 273) 273 Khối lượng riêng :  ρB = 786,016 (kg/m3) (Bảng 1.249, trang 310, [4])  ρT = 781,6 (kg/m3) (Bảng 1.2, trang 9, [4]) Nên: x 1 − xW 1 0,04 0,96 = W + = + ⇒ ρ = 781,78 (kg/m3) ρ ρB ρT 786,016 781,6 Độ nhớt  µB = 2,49.10-4 (N.s/m2) (Bảng 1.249, trang 310, [4])  µT = 2,6.10-4 (N.s/m2) (Bảng 1.101, trang 91, [4]) Nên: lgµ = xWlgµB + (1 - xW)lgµT = 0,05.lg(2,49.10-4) + (1 – 0,05).lg(2,6.10-4) ⇒ µ = 2,59.10-4 (N.s/m2) Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 51 Chương 4 Tính toán thiết bị truyền nhiệt – thiết bị phu CBHD: Vũ Trường Sơn Hệ số dẫn nhiệt ;  λB = 0,198 (W/m.K) (Bảng 1.249, trang 310, [4])  λT = 0,114 (W/m.K) (Bảng 1.130, trang 134, [4]) Áp dụng công thức (1.33), trang 123, [5]): λ = λB.xW + λT.(1 - xW) – 0,72 xw .(1 - xW).(λB - λT) = 0,1197 (W/m.K) Nhiệt dung riêng :  CB = 2137,46 (J/kg.K) (Bảng 1.249, trang 310, [4])  CT = 2087,46 (J/kg.K) (Bảng 1.154, trang 172, [4]) Nên: c = cB x W + cT. (1 - x W ) = 2089,46 (J/kg.K) Sức căng bề mặt:  σB = 18,1.10-3 (N/m) (Bảng 1.249, trang 310, [4])  σT = 18,79.10-3 (N/m) (Bảng 1.242, trang 300, [4]) Nên: σ = σ Bσ T = 9,22.10-3 (N/m) σ B +σT Nhiệt hóa hơi  rB = 374,092.103 (J/kg) (Bảng 1.250, trang 312, [4])  rT = 364,84.103 (J/kg) (Toán đồ 1.65, trang 255, [4]) Nên: r = rN x W + rA. (1 - x W ) = 365,21.103 (J/kg) 3.1.Xác định hệ số cấp nhiệt của hơi đốt trong ống: Áp dụng công thức (3.65), trang 120, [4]: α n = 0,7254 rn .ρ n2 .λ3n µ n .(t n - t W1 ).d tr Dùng phép lặp: chọn tW1 = 119 (oC) Nhiệt độ trung bình của màng nước ngưng tụ: tm = ½ (tn + tW1) = 119,3oC Tại nhiệt độ này thì:  Khối lượng riêng của nước: ρn = 943,525 (kg/m3)  Độ nhớt của nước: µn = 2,34.10-4 (N.s/m2)  Hệ số dẫn nhiệt của nước: λn = 0,6862 (W/m.K) Nên: αn = 14060,05 (W/m2.K) Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 52 Chương 4 Tính toán thiết bị truyền nhiệt – thiết bị phu CBHD: Vũ Trường Sơn ⇒ qn = αn (tn – tW1) = 8436,03(W/m2) ⇒ qt = qn = 8436,03 (W/m2) (xem nhiệt tải mất mát là không đáng kể) ⇒ tw2 = tw1 - qtΣrt = 114,3oC ⇒ αS = 980,25 (W/m2.K) (với q = qt) ⇒ qS = αS (tW2 – tS) = 8282,648 (W/m2) Kiểm tra sai số: ε= q n −q S qn 100% = 1,82% < 5% (thỏa) Kết luận: tw1 = 119 oC và tw2 = 114,3 oC Từ (IV.13): K= 1 = 607,06 1 1 (W/m2.oC) −4 + 5,56.10 + 14060,05 980,25 Từ (IV.12), bề mặt truyền nhiệt trung bình: Ftb = 216,4.1000 607,06.13,63 = 26,15 (m2) Chọn số ống truyền nhiệt: n = 61 (ống). Chiều dài ống truyền nhiệt: L = 26,15 = 3,9 0,038 + 0,032 (m) π .61. 2 Chọn: L = 4 (m) Vậy: nồi đun gia nhiệt sản phẩm đáy là thiết bị truyền nhiệt vỏ - ống với số ống n = 61, chiều dài ống truyền nhiệt L = 4 (m). Ống được bố trí theo hình lục giác đều. Nên ta có số ống trên đường chéo hình lục giác: b = 9 (ống). Chọn bước ngang giữa hai ống: t = 0,048 (m). Đường kính trong của thiết bị: D = t.(b-1)+4.dng = 0,536 (m) 4.2.4 Thiết bị đun sôi dòng nhập liệu Chọn thiết bị đun sôi dòng nhập liệu là thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống. Ống truyền nhiệt được làm bằng thép X18H10T:  Kích thước ống trong: 38 x 3 Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 53 Chương 4 Tính toán thiết bị truyền nhiệt – thiết bị phu CBHD: Vũ Trường Sơn  Kích thước ống ngoài: 57 x 3 Chọn:  Dòng nhập liệu đi trong ống trong với nhiệt độ vào tV = tFV = 25 oC và nhiệt độ ra tR = tFS = 100,4 oC.  Hơi ngưng tụ đi trong ống ngoài có áp suất 1,2 at:  Nhiệt hóa hơi: rH  Nhiệt độ sôi: t H 2O = rn = 2249000 (J/kg) = tn = 104,2 (oC) Suất lượng nước cần dung: a) GN = 2O Q E 339747,08 = = 150,94kg / h = 0,0419kg / s ) rn 2249 Hiệu số nhiệt độ trung bình : b) Chọn kiểu truyền nhiệt ngược chiều, nên: ∆t log = (104,2 − 25) − (104,2 −100,4) 104,2 − 25 Ln 104,2 −100,4 = 24,827 (K) Hệ số truyền nhiệt : c) Hệ số truyền nhiệt K được tính theo công thức: K= 1 1 1 + Σrt + αF αn ,(W/m2.K) Với:  αF : hệ số cấp nhiệt của dòng nhập liệu trong ống (W/m2.K).  αn : hệ số cấp nhiệt của hơi đốt ngoài ống (W/m2.K).  ∑rt : nhiệt trở qua thành ống và lớp cáu.  Xác định hệ số cấp nhiệt của dòng nhập liệu trong ống: Kích thước của ống trong:  Đường kính ngoài: dn = 38 (mm) = 0,038 (m)  Bề dày ống: δt = 3 (mm) = 0,003 (m)  Đường kính trong: dtr = 0,032 (m) Nhiệt độ trung bình của dòng nhập liệu trong ống: tF = ½ (tV + tR) = 62,7 (oC). Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 54 Chương 4 Tính toán thiết bị truyền nhiệt – thiết bị phu CBHD: Vũ Trường Sơn Tại nhiệt độ này thì:  Khối lượng riêng của Benzen: ρB = 833,165 (kg/m3)  Khối lượng riêng của Toluen: ρT = 825,3 (kg/m3) Nên: x 1 − xF 1 0,22 1 − 0,22 = F + = + ⇒ ρF = 827,018 (kg/m3) ρF ρB ρT 833,165 825,3  Độ nhớt của Benzen: µB = 3,8.10-4 (N.s/m2)  Độ nhớt của Toluen: µT = 3,723.10-4 (N.s/m2) Nên: lgµF = xFlgµB + (1 – xF)lgµT = 0,25.lg(3,8.10-4) + 0,75.lg(3,273.10-4) ⇒ µF = 3,7459.10-4 (N.s/m2)  Hệ số dẫn nhiệt của Benzen: λB = 0,13519 (W/m.K)  Hệ số dẫn nhiệt của Toluen: λT = 0,1269 (W/m.K) Nên: λF = λN.xF + λA.(1 - xF) – 0,72 xF.(1 - xF)(λN - λA) = 0,1276799 (W/m.K)  Nhiệt dung riêng của Benzen: cB = 1944,175 (J/kg.K)  Nhiệt dung riêng của toluen: cT = 1910,18 (J/kg.K) Nên: cF = cN x F + cA. (1 - x F ) = 1918,1425 (J/kg.K) Áp dụng công thức (V.35), trang 12, [4]: PrF = c F µF = 5,62376 λF Vận tốc của dòng nhập liệu đi trong ống: vF = 4G F 4 × 2500 = = 1,0446 (m/s) 2 3600 ρπd tr 3600 × 827,08 × π × 0,032 2 Chuẩn số Reynolds : Re F = v F d tr ρ F µF = 1,0446 × 0,032 × 827,08 = 73639,11 > 104 : chế độ chảy rối 3,7459.10 −4 Áp dụng công thức (3.27), trang 110, [4] ⇒ công thức xác định chuẩn số Nusselt: Nu F = 0,021.ε l . Re 0 ,8 F 0 , 43 F Pr  Pr . F  Prw 2    0 , 25 Trong đó: ε1 – hệ số tính đến ảnh hưởng của hệ số cấp nhiệt theo tỷ lệ giữa chiều dài L và đường kính d của ống. Tra bảng 3.1, trang 110, [4] ⇒ chọn ε1 = 1 Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 55 Chương 4 Tính toán thiết bị truyền nhiệt – thiết bị phu CBHD: Vũ Trường Sơn Hệ số cấp nhiệt của dòng nhập liệu đi trong ống trong: αF =  qt = Nu F .λF d tr Nhiệt tải qua thành ống và lớp cáu : t w1 − t w 2 , (W/m2). Σrt Trong đó:  tw1 : nhiệt độ của vách tiếp xúc với hơi đốt, oC  tw2 : nhiệt độ của vách tiếp xúc với dòng nhập liệu, oC Σrt = δt + r1 + r2 λt  Bề dày thành ống: δt = 0,003 (m)  Hệ số dẫn nhiệt của thép không gỉ: λt = 16,3 (W/mK)  Nhiệt trở lớp cáu trong ống: r1 = 1/5800 (m2.K/W)  Nhiệt trở lớp cáu ngoài ống: r2 =1/5800 (m2.K/W) Nên: ∑rt = 5,289.10-4 (m2.K/W)  Xác định hệ số cấp nhiệt của hơi ngưng tụ ngoài ống : Kích thước của ống ngoài:  Đường kính ngoài: Dn = 57 (mm) = 0,057 (m)  Bề dày ống: δt = 3 (mm) = 0,003 (m)  Đường kính trong: Dtr = 0,051 (m) Áp dụng công thức (3.65), trang 120, [1]: α n = 0,7254 rn .ρ 2n .g.λ3n µ n .(t n - t W1 ).d n Dùng phép lặp: chọn tW1 = 102,09 (oC) Nhiệt độ trung bình của màng nước ngưng tụ: tm = ½ (tn + tW1) = 103,145 (oC) Tại nhiệt độ này thì:  Khối lượng riêng của nước: ρn = 956,0727 (kg/m3)  Độ nhớt của nước: µn = 2,74767.10-4 (N.s/m2)  Hệ số dẫn nhiệt của nước: λn = 0,682629 (W/m.K) Nên: αn = 15217,95721 (W/m2K) Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 56 Chương 4 Tính toán thiết bị truyền nhiệt – thiết bị phu CBHD: Vũ Trường Sơn ⇒ qn = αn (tn – tW1) = 32109,88971 (W/m2) ⇒ qt = qn = 32109,88971 (W/m2) (xem nhiệt tải mất mát là không đáng kể) ⇒ tw2 = tw1 - qtΣrt = 85,12 (oC) Tại nhiệt độ này thì:  Độ nhớt củaBenzen: µB = 3,02221.10-4 (N.s/m2)  Độ nhớt của Toluen: µT = 3,0674.10-4 (N.s/m2) Nên: lgµW2 = xFlgµB + (1 – xF)lgµT = 0,25.lg(3,0221.10-4) + 0,75.lg(4,7.10-4) ⇒ µW2 = 3,05604.10-4 (N.s/m2)  Hệ số dẫn nhiệt của Benzen: λB = 0,1296169 (W/m.K)  Hệ số dẫn nhiệt của Tluen: λT = 0,1219531 (W/m.K) Nên: λW2 = λN.xF + λA.(1 - xF) – 0,72 xF.(1 - xF)(λN - λA) = 0,122604523 (W/m.K)  Nhiệt dung riêng của Benzen: cB = 2076,705 (J/kg.K)  Nhiệt dung riêng của Toluen: cT = 2082,982(J/kg.K) Nên: cW2 = cN x F + cA. (1 - x F ) = 2014,801(J/kg.K) Áp dụng công thức (V.35), trang 12, [4]: PrW2 = c W2 µ W2 = 5,0220918 λ W2 Nên: NuF = 355,6064494 ⇒ αF = 1418,032391 (W/m2K) ⇒ qF =αF (tW2 - tF) = 31773,96428 (W/m2) Kiểm tra sai số: ε= q n −q F qn 100% = 1,0462 % < 5% (thỏa) Kết luận: tw1 = 102,09 oC và tw2 = 85,10707 oC  K = d) Xác định hệ số truyền nhiệt : 1 = 769,3406364 (W/m2.K) 1 / 1418,03291 + 5,289.10 −4 +1 / 15217,95721 Bề mặt truyền nhiệt : Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 57 Chương 4 Tính toán thiết bị truyền nhiệt – thiết bị phu CBHD: Vũ Trường Sơn Bề mặt truyền nhiệt được xác định theo phương trình truyền nhiệt: 339474,08 ×1000 Q F F = K .∆t = 3600 × 769,3406364 × 24,827 = 4,936912 (m2) log e) Cấu tạo thiết bị : Chọn n = 3 F Chiều dài ống truyền nhiệt: L = L nπ d n + d tr = 11,231 (m) ⇒ chọn L = 12 (m) 2 12 Kiểm tra: d = 0,032 = 375 > 50 ⇒ εl = 1: thỏa tr Kết luận: Thiết bị đun sôi dòng nhập liệu là thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống với chiều dài ống truyền nhiệt L = 12 (m), chia thành 4 dãy, mỗi dãy 3m. ⇒ Đường kính trong của thiết bị: D = t.(b-1) + 4dng = 0,61 (m) 4.2.5 Bồn cao vị Tổn thất đường ống dẫn: Chọn ống dẫn có đường kính trong là dtr = 80 (mm) Tra bảng II.15, trang 381, [4] ⇒ Độ nhám của ống: ε = 0,2 (mm) = 0,0002 (m) (ăn mòn ít) Tổn thất đường ống dẫn:  l1  vF2  h 1 =  λ 1 + Σ ξ 1 .  d1  2g (m) Trong đó:  λ1 : hệ số ma sát trong đường ống.  l1 : chiều dài đường ống dẫn, chọn l1 = 30(m).  d1 : đường kính ống dẫn, d1 = dtr = 0,08(m).  ∑ξ1 : tổng hệ số tổn thất cục bộ.  vF : vận tốc dòng nhập liệu trong ống dẫn  Xác định vận tốc dòng nhập liệu trong ống dẫn : Các tính chất lý học của dòng nhập liệu được tra ở nhiệt độ trung bình: Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 58 Chương 4 Tính toán thiết bị truyền nhiệt – thiết bị phu tF = CBHD: Vũ Trường Sơn t FV + t FS = 62,7 (oC) 2 Tại nhiệt độ này thì:  Khối lượng riêng của Benzen: ρB = 833,165 (kg/m3)  Khối lượng riêng của Toluen: ρT = 825,3 (kg/m3) Nên: x 1 − xF 1 0,22 1 − 0,22 = F + = + ⇒ ρF = 827,02 (kg/m3) ρF ρN ρA 833,165 825,3  Độ nhớt của Benzen: µB = 3,8.10-4 (N.s/m2)  Độ nhớt của Toluen: µT =3,726.10-4 (N.s/m2) Nên: lgµF = xFlgµN + (1 – xF)lgµA = 0,25.lg(3,8.10-4) + 0,75.lg(3,726.10-4) ⇒ µF =3,744.10-4 (N.s/m2) Vận tốc của dòng nhập liệu đi trong ống: vF = 4G F 4 × 2500 = = 0,167 (m/s) 2 3600 ρ F πd tr 3600 × 827,02 × π × 0,08 2  Xác định hệ số ma sát trong đường ống : Chuẩn số Reynolds : Re F = v F d tr ρ F 0,167 × 0,08 × 827,02 = = 29511,18 µF 3,726.10 −4 Theo tài liệu tham khảo [4 (tập 1)], ta có: + Chuẩn số Reynolds tới d hạn: Regh1= 6. 1  ε  8 7 8  80  = 6.   0,2  7 =5648,513 + Chuẩn số Reynolds khi bắt đầu xuất hiện vung nhám: d Ren1= 220. 1  ε  9 8 9  80    0,2  = 220. 8 =186097,3 Suy ra: Regh1 < Re1< Ren1: khu vực chảy quá độ, khi đó (tài liệu tham khảo [4 (tập 1)]):  ε 100   λ1= 0,1.1,46. + d 1 Re1     0 , 25 = 0,0296 Xác định tổng hệ số tổn thất cục bộ : Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 59 Chương 4 Tính toán thiết bị truyền nhiệt – thiết bị phu  CBHD: Vũ Trường Sơn Chỗ uốn cong : Tra bảng II.16, trang 382, [4]: Chọn dạng ống uốn cong 90o có bán kính R với R/d = 2 thì ξu1 (1 chỗ) = 0,15. Đường ống có 6 chỗ uốn ⇒ ξu1 = 0,15. 6 = 0,9  Van : Tra bảng 9.5, trang 94, [7]: Chọn van cầu với độ mở hoàn toàn thì ξvan (1 cái) = 10. Đường ống có 2 van cầu ⇒ ξvan = 10. 2 = 20  Lưu lượng kế : ξl1 = 0 (coi như không đáng kể).  Vào tháp : ξtháp = 1 Nên: ∑ξ1 = ξu1 + ξvan + ξll = 21,9   Vậy: h1 = 0,0296 0,08 + 21,9 . 2 ×9,81 = 0,0469 (m) 0,167 2 30   Tổn thất đường ống dẫn trong thiết bị đun sôi dòng nhập liệu;  l2  v22 h 2 =  λ 2 + Σ ξ 2 .  d2  2g (m) Trong đó:  λ2 : hệ số ma sát trong đường ống.  l2 : chiều dài đường ống dẫn, l2 = 12 (m).  d2 : đường kính ống dẫn, d2 = dtr = 0,08(m).  ∑ξ2 : tổng hệ số tổn thất cục bộ.  v2 : vận tốc dòng nhập liệu trong ống dẫn  Vận tốc dòng nhập liệu trong ống dẫn :v2 = 1,0446 (m/s)  Xác định hệ số ma sát trong đường ống : Chuẩn số Reynolds : Re2 = 73838,04 > 4000: chế độ chảy rối Độ nhám: ε = 0,0002 Chuẩn số Reynolds giới hạn: Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 60 Chương 4 Tính toán thiết bị truyền nhiệt – thiết bị phu CBHD: Vũ Trường Sơn Regh = 6(d1/ε)8/7 = 5648,513 Chuẩn số Reynolds khi bắt đầu xuất hiện vung nhám: Ren = 220(d1/ε)9/8 = 186097,3 Vì Regh < Re1 < Ren ⇒ chế độ chảy rối ứng với khu vực quá độ. Áp dụng công thức (II.64), trang 379, [4] λ2 =  ε 100  0,1. 1,46. d + Re    2 2  = 0,0322 Xác định tổng hệ số tổn thất cục bộ :   0 , 25 Chữ U : Tra bảng 9.5, trang 94, [7]: ξU2 (1 chỗ) = 2,2 Đường ống có (4 – 1) = 3 chữ U ⇒ ξU2 = 2,2. 3 = 6,6  Đột thu : Tra bảng II.16, trang 382, [4]: Fo 0,032 2 = Khi = 0,160 thì ξđột thu 2 (1chỗ) = 0,458 F1 0,08 2 Có 1 chỗ đột thu ⇒ ξđột thu 1 = 0,458  Đột mở : Tra bảng II.16, trang 382, [4]: Fo 0,032 2 = Khi = 0,160 thì ξđột mở 2 (1chỗ) = 0,708 F1 0,08 2 Có 1 chỗ đột mở ⇒ ξđột mở 2 = 0,708 Nên: ∑ξ2 = ξU2 + ξđôt thu 2 + ξđột mở 2 = 7,766   Vậy: h2 = 0,0322 0,08 + 7,766 . 2 × 9,81 = 0,701 (m) 1,0446 2 12   Chiều cao bồn cao vị: Chọn :  Mặt cắt (1-1) là mặt thoáng chất lỏng trong bồn cao vị.  Mặt cắt (2-2) là mặt cắt tại vị trí nhập liệu ở tháp. Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 61 Chương 4 Tính toán thiết bị truyền nhiệt – thiết bị phu CBHD: Vũ Trường Sơn Aup dụng phương trình Bernoulli cho (1-1) và (2-2): z1 + 2 2 P1 P2 v v + 1 = z2 + + 2 +∑hf1-2 ρF .g ρF .g 2. g 2. g 2 2 P − P v − v1 ⇔ z1 = z2 + 2 1 + 2 +∑hf1-2 ρ F .g 2.g Trong đó:  z1: độ cao mặt thoáng (1-1) so với mặt đất, hay xem như là chiều cao bồn cao vị Hcv = z1.  z2: độ cao mặt thoáng (2-2) so với mặt đất, hay xem như là chiều cao từ mặt đất đến vị trí nhập liệu: z2 = hchân đỡ + hnắp + (Nchưng+1) .(h + δmâm ) = 0,24 + 0,2625 + 9.(0,25 + 0,0018) = 2,6737 (m).  P1 : áp suất tại mặt thoáng (1-1), chọn P1 = 1 at = 9,81.104 (N/m2)  P2 : áp suất tại mặt thoáng (2-2) Xem ∆P = P2 – P1 = nttL .∆PL = 11. 376,78 = 4144,58 (N/m2)  v1 : vận tốc tại mặt thoáng (1-1), xem v1 = 0 (m/s).  v2 : vận tốc tại vị trí nhập liệu, v2 = vF = 0,167 (m/s).  ∑hf1-2 : tổng tổn thất trong ống từ (1-1) đến (2-2): ∑hf1-2 = h1 + h2 = 0,747441 (m) Vậy: Chiều cao bồn cao vị: 2 2 P − P v − v1 Hcv = z2 + 2 1 + 2 +∑hf1-2 ρ F .g 2.g 4144,58 = 2,6737+ 827,018 ×9,81 + 0,167 2 − 0 + 2 ×9,81 0,747441 = 3,933416 (m) Chọn Hcv = 5 (m). 4.2.6 Bơm Năng suất: Nhiệt độ dòng nhập liệu là tF = 25oC. Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 62 Chương 4 Tính toán thiết bị truyền nhiệt – thiết bị phu CBHD: Vũ Trường Sơn Tại nhiệt độ này thì:  Khối lượng riêng của Benzen: ρB = 873,75 (kg/m3)  Khối lượng riêng của Toluen: ρT = 861,25 (kg/m3) Nên: x 1 − xF 1 0,22 1 − 0,22 = F + = + ⇒ ρF = 863,97 (kg/m3) ρF ρN ρA 873,75 861,25  Độ nhớt của Benzen: µB = 6,05.10-4 (N.s/m2)  Độ nhớt của Toluen: µT = 5,54.10-3 (N.s/m2) Nên: lgµF = xFlgµN + (1 – xF)lgµA = 0,25.lg(6,05.10-4) + 0,75.lg(5,54.10-3) ⇒ µF =5,66.10-4 (N.s/m2) Suất lượng thể tích của dòng nhập liệu đi trong ống: QF = GF 2500 = = 2,894 (m3/h) ρ F 863,97 Vậy: chọn bơm có năng suất Qb = 3 (m3/h) Cột áp: Chọn :  Mặt cắt (1-1) là mặt thoáng chất lỏng trong bồn chứa nguyên liệu.  Mặt cắt (2-2) là mặt thoáng chất lỏng trong bồn cao vị. Áp dụng phương trình Bernoulli cho (1-1) và (2-2): z1 + 2 2 P1 P2 v v + 1 + Hb = z 2 + + 2 +∑hf1-2 ρF .g ρF .g 2. g 2. g Trong đó:  z1: độ cao mặt thoáng (1-1) so với mặt đất, chọn z1 = 1 m.  z2: độ cao mặt thoáng (2-2) so với mặt đất, z2 = Hcv = 5 m.  P1 : áp suất tại mặt thoáng (1-1), chọn P1 = 1 at.  P2 : áp suất tại mặt thoáng (2-2), chọn P2 = 1 at.  v1,v2 : vận tốc tại mặt thoáng (1-1) và(2-2), xem v1= v2 = 0(m/s).  ∑hf1-2 : tổng tổn thất trong ống từ (1-1) đến (2-2).  Hb : cột áp của bơm.  Tính tổng trở lực trong ống: Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 63 Chương 4 Tính toán thiết bị truyền nhiệt – thiết bị phu CBHD: Vũ Trường Sơn Chọn đường kính trong của ống hút và ống đẩy bằng nhau: dtr = 50 (mm) Tra bảng II.15, trang 381, [4] ⇒ Độ nhám của ống: ε = 0,2 (mm) = 0,0002 (m) (ăn mòn ít) Tổng trở lực trong ống hút và ống đẩy  lh + lñ  vF 2   λ + Σ ξ + Σ ξ ∑hf1-2 =  h ñ . d tr   2g Trong đó:  lh : chiều dài ống hút. Chiều cao hút của bơm: Tra bảng II.34, trang 441, [4] ⇒ hh = 4,5 (m) ⇒ Chọn lh = 6 (m).  lđ : chiều dài ống đẩy, chọn lđ = 15 (m).  ∑ξh : tổng tổn thất cục bộ trong ống hút.  ∑ξđ : tổng tổn thất cục bộ trong ống đẩy.  λ : hệ số ma sát trong ống hút và ống đẩy.  vF : vận tốc dòng nhập liệu trong ống hút và ống đẩy (m/s). vF =  4Qb 4×3 = = 0,425 (m/s) 2 3600πd tr 3600 × π × 0,05 2 Xác định hệ số ma sát trong ống hút và ống đẩy : Chuẩn số Reynolds : Re F = v F d tr ρ F 0,425 × 0,05 × 863,97 = = 32408,67 µF 5,66.10 −4 Chuẩn số Reynolds giới hạn: Regh = 6(d1/ε)8/7 = 3301,065 Chuẩn số Reynolds khi bắt đầu xuất hiện vung nhám: Ren = 220(d1/ε)9/8 = 109674,3 Vì Regh < Re1 < Ren ⇒ chế độ chảy rối ứng với khu vực quá độ. Áp dụng công thức (II.64), trang 379, [4]: λ2 =  ε 100  0,1. 1,46. d + Re    2 2  Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 0 , 25 = 0,031 64 Chương 4 Tính toán thiết bị truyền nhiệt – thiết bị phu  CBHD: Vũ Trường Sơn Xác định tổng tổn thất cục bộ trong ống hút :  Chỗ uốn cong : Tra bảng II.16, trang 382, [4]: Chọn dạng ống uốn cong 90o có bán kính R với R/d = 2 thì ξu1 (1 chỗ) = 0,15. Ống hút có 2 chỗ uốn ⇒ ξu1 = 0,15. 2 = 0,3  Van : Tra bảng 9.5, trang 94, [7]: Chọn van cầu với độ mở hoàn toàn thì ξv1 (1 cái) = 10. Ống hút có 1 van cầu ⇒ ξv1 = 10 Nên: ∑ξh = ξu1 + ξv1 = 10,3  Xác định tổng tổn thất cục bộ trong ống đẩy :  Chỗ uốn cong : Tra bảng II.16, trang 382, [4]: Chọn dạng ống uốn cong 90o có bán kính R với R/d = 2 thì ξu2 (1 chỗ) = 0,15. Ống đẩy có 4 chỗ uốn ⇒ ξu2 = 0,15. 4 = 0,6  Van : Tra bảng 9.5, trang 94, [7]: Chọn van cầu với độ mở hoàn toàn thì ξv2 (1 cái) = 10. Ống đẩy có 1 van cầu ⇒ ξv2 = 10  Vào bồn cao vị : ξcv = 1 Nên: ∑ξđ = ξu1 + ξv1 + ξcv = 11,6 6 +8   Vậy: ∑hf1-2 = 0,031 0,05 +10,3 +11,6 . 2 ×9,81 =0,281 (m)   0,425 2  Tính cột áp của bơm: Hb = (z2 – z1) + ∑hf1-2 = (5 – 1) +0,821= 4,821 (m) Công suất: Chọn hiệu suất của bơm: ηb = 0,8. Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 65 Chương 4 Tính toán thiết bị truyền nhiệt – thiết bị phu CBHD: Vũ Trường Sơn Công suất thực tế của bơm: Nb = Qb H b ρF .g 3 × 4,821 × 863,97 × 9,81 = = 42,1702 (W) = 0,0566 (Hp). 3600.ηb 3600 × 0,8 Kết luận: Để đảm bảo tháp hoạt động liên tục ta chọn 2 bơm ly tâm loại XM, có: - Năng suất: Qb = 3 (m3/h) - Cột áp: Hb = 4,821(m) Công suất: Nb = 0,0566 (Hp) Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 66 KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu, em đã tìm hiểu và học tập được các vấn đề: + Thiết kế được tháp chưng cất benzen – toluen tương đối hoàn chỉnh khi biết trước năng suất, nồng độ nhập liệu và nồng độ, độ thu hồi của sản phẩm đỉnh. + Tính toán tương đối chi tiết quá trình làm việc của thiết bị và khả năng chịu bền của thiết bị về tính ăn mòn cơ học và hoá học, cũng như điều kiện làm việc của thiết bị. + Thiết bị có ưu điểm là năng suất cao, hoạt động ổn định. + Tuy nhiên, khi vận hành Ta cần chú ý về độ chính xác cao, các vấn đề an toàn lao động để tránh các rủi ro có thể xảy ra, gây thiệt hại về người và của. Đồ án Quá trình và Thiết bị hóa chất 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] . Võ Văn Ban, Vũ Bá Minh, “Quá trình và thiết bị công nghệ hoá học”, truyền khối (tập 3) – Trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM. [2] . Phạm Văn Bôn, Vũ Bá Minh, Hoàng Minh Nam, “Quá trình và thiết bị công nghệ hoá học”, Ví dụ và bài tập (tập 10) - Trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM. [3] . Phạm Văn Bôn, Nguyễn Đình Thọ, “Quá trình và thiết bị công nghệ hoá học, Quá trình và thiết bị truyền nhiệt (tập 5)”, Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia TP.HCM. [4] . Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông,“Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hoá chất tập 1” – Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật. [5] . Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông, Phạm Xuân Toản, “Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hoá chất tập 2”, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật. [6] . Hồ Lê Viên, “Thiết kế và tính toán các chi tiết thiết bị hoá chất”, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội 1978. [7]. Trần Hung Dũng – Nguyễn Văn Lực – Hoàng Minh Nam – Vũ Bá Minh, “Quá trình và thiết bị trong công nghệ hoá học – tập 1, quyển 2: Phân riêng bằng khí động, lực ly tâm, bơm, quạt, máy nén, tính hệ thống đường ống”, Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia TP.HCM. Đồ án Quá trình và Thiết bị hóa chất 68 [...]... sụ ban õu Nng suõt theo nhp liu : 2500 kg/gi Nng cõu t d bay hi trong nhp liu : 25% mol benzen Nng cõu t d bay hi trong san phõm inh: 95% mol benzen Nng cõu t d bay hi trong san phõm ỏy : 5% mol benzen Nguyờn liu vao h thụng nhit sụi Quỏ trỡnh lam vic trong thiờt b ỏp suõt thng Loi thiờt b s dng la thỏp mõm xuyờn l co ụng chay chuyờn Khụi lng phõn t cua benzen va toluene : MB = 78, MT =... chuyn tiờp to thanh benzen hay cỏc dn xuõt cua benzen C6H12 C6H6 i t acetylen un acetane trong s co mt cau cua xuc tỏc la than hot tinh hay phc cua niken nh Ni(CO)[(C6H5)P] s thu c benzen 3C2H2 C6H6 ụ an Qua trinh va Thiờt bi hoa chõt 4 Chng 1 Tụng quan vờ qua trinh chng cõt T benzen ta co th iờu chờ c cỏc dn xuõt cua benzen nh toluen bng phan ng Friedel - Crafts (phan ng ankyl hoa benzen bng cỏc dn... GF, GD, GW: Lng nguyờn liu õu, san phõm inh, san phõm ỏy aF, aD, aW: Phõn khụi lng cua Benzen hn hp õu, inh va ỏy xF, xD, xW: Phõn mol cua Benzen trong pha lng hn hp õu, inh va ỏy yF, yD, yW: Phõn mol cua Benzen trong pha hi hn hp õu, inh va ỏy 2.2 Xỏc nh suõt lng sn phõm inh va sn phõm ỏy Vỡ ờ bai cho theo % mol nờn phai i sang % khụi lng tinh lng san phõm inh va san phõm ỏy Ta co a= x.M B x.M... hoỏ hi cua benzen : rBd = 392,64 (kJ/kg) n nhit hoỏ hi cua toluen : rTd = 377,86 (kJ/kg) Suy ra : rd = rBd.yD + (1-yD).rTd =392,64.0,976 + (1- 0,976).377,86 = 392,29 (kJ/kg) * x1 = xF = 0,22 (theo phõn khụi lng) Giai h (III.1) , ta c : G1 = 2195,98 (kg/h) y1 = 0,35 (phõn khụi lng) g1 = 2695,98 (kg/h) Vy : gtb = 2555 + 2695,98 = 2625,49 (kg/h) 2 3.1.1.2 Tục hi trung binh i trong thap Tục gii hn... 0,79 0,854 0,91 95,2 92,1 89,4 86,8 84,4 0,9 1 0,959 1 82,3 80,2 Da vao bang nay ta v c ng cõn bng ycb= f(x) va xỏc nh c phõn mol (y) va nhit sụi tng ng Bng 2.2 Thanh phõn Benzen Toluen trong hn hp Nhit sụi (C) Thanh phõn cua Benzen trong hn hp % Khụi lng Phõn mol x Phõn mol y tF = 100,4 aF = 0,22 xF = 0,25 yF = 0,446 tD = 81,25 aD = 0,94 xD = 0,95 yD = 0,98 tW =108,3 aW = 0,04 xW = 0,05 yW = 0,118... trong thỏp (m3/h) tb : tục hi trung bỡnh i trong thỏp (m/s) gtb : lng hi trung bỡnh i trong thỏp (kg/h) Lng hi trung bỡnh i trong on chng va on cõt khỏc nhau Do o, ng kinh on chng va on cõt cung khỏc nhau 3.1.1 ng kinh on cõt : 3.1.1.1 Lng hi trung binh i trong thap : g tb = g d + g1 (kg/h) 2 gd : lng hi ra khi a trờn cung cua thỏp (kg/h) g1 : lng hi i vao a di cung cua on cõt (kg/h) Xỏc nh gd : gd... = GD + GW (1) [5] trang 144 Phng trỡnh cõn bng vt chõt ụi vi cõu t d bay hi (Benzen) GF aF = GD aD + GW aW (2) [5] trang 144 Giai h phng trỡnh (1) va (2) ta c: Lng dong san phõm inh: GD = 500 kg/h Lng dong san phõm ỏy: GW = 2000 kg/h Bng 2.1 Thanh phõn cõn bng lng (x), hi (y) tớnh theo % mol va nhit sụi ca hn hp 2 cõu t Benzen Toluen 760 mmHg x 0 0,05 0,1 y 0 0,118 0,214 0,38 t 108,3 106,1 102,2... dc = 4 Gx 3600 x wc z Tục chõt lng chay trong ụng chay chuyờn: chn wc = 0,1 m/s Lu lng lng trung bỡnh i trong thỏp: Gx (kg/h) cua lng: x (kg/m ) Khụi lng riờng trung bỡnh 3 - Lng lng trung bỡnh trong thỏp: Lng lng trung bỡnh trong phõn luyn: Lng lng a th nhõt on cõt: G1 = 2195,98 (kg/h) Lng lng hoan lu: Gh = Rth.D = 4,11.500 = 2055 (kg/h) => GtbL = G1 + Gh = 2125,49 (kg/h) 2 Lng lng trung bỡnh... Gh = 2125,49 (kg/h) 2 Lng lng trung bỡnh trong phõn chng: Lng san phõm ỏy: W = 2000 kg/h Lng lng mõm nhp liu: G2 = G1 + F = 2500 + 4752,4 = 72525,4 kg/h ụ an qua trinh thiờt bi _ Nhom 3 26 Chng 3 Tinh toan - thiờt kờ thap chng cõt => GtbC = => Gtb = CBHD: Vu Trng Sn G2 + W = 4626,2 (kg/h) 2 GtbL + GtbC = 3375,845 (kg/h) 2 tbC = 800,48kg / h tbL = 783,81kg / h tb = 792,145kg / h ng kinh ụng chay... Friedel - Crafts (phan ng ankyl hoa benzen bng cỏc dn xuõt ankyl halide vi s co mt cau xuc tỏc AlCl3 khan) C6H6 + CH3- Cl C6H5-CH3 1.2.3 Hn hp benzen toluen : Ta co bang thanh phõn lng (x) hi (y) va nhit sụi cua hn hp Benzen Toluen 760 mmHg.[4] x (% mol) y (% mol) t (oC) phõn phõn 0 5 10 20 0 11,8 21,4 38 110,6 108,3 106, 1 102,2 30 40 50 60 51, 1 98, 6 61, 9 71,2 79 95,2 92,1 89,4 70 80 85,4 91 86, ... thu t thực tế cách tổng qt Nhiệm vụ của mơn học này là thiết kế tháp chưng cất hệ benzen - toluen hoạt động liên tục với śt nhập liệu là 2500 kg/h có nồng độ 25% mol benzen, thu sản. .. đầu − Năng śt theo nhập liệu : 2500 kg/giờ − Nồng độ cấu tử dễ bay nhập liệu : 25% mol benzen − Nồng độ cấu tử dễ bay sản phẩm đỉnh: 95% mol benzen − Nồng độ cấu tử dễ bay sản phẩm. .. benzen, thu sản phẩm đỉnh có nồng độ 95% mol benzen và sản phẩm đáy có nồng độ là 5% mol benzen Em chân thành cảm ơn quý thầy mơn Cơng nghệ Hóa học và mơn Cơng Nghệ Thực phẩm, bạn

Ngày đăng: 06/10/2015, 11:02

Xem thêm: thiết kế tháp chưng cất hệ benzen -toluen hoạt động liên tục với năng suất nhập liệu là 2500 kg/h có nồng độ 25% mol benzen, thiết kế tháp chưng cất hệ benzen -toluen hoạt động liên tục với năng suất nhập liệu là 2500 kg/h có nồng độ 25% mol benzen

thiết kế tháp chưng cất hệ benzen -toluen hoạt động liên tục với năng suất nhập liệu là 2500 kg/h có nồng độ 25% mol benzen

Thông tin tài liệu

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

Tài liệu liên quan