Đang tải... (xem toàn văn)
THIẾT kế THIẾT bị NGƯNG tụ CHO THÁP mâm CHÓP CHƯNG cất hỗn hợp ETANOL nước
ẹAMH Quaự trỡnh & Thieỏt bũ GVHD: Ths.Vuừ Baự Minh SVTH:Nguyn Th Hi Page 1 N MễN HC QU TRèNH & THIT B ti THIT K THIT B NGNG T CHO THP MM CHểP CHNG CT HN HP ETANOL-NC NNG SUT 2000 L/h MUẽC LUẽC Page LI NểI U 3 CHNG 1 : TNG QUAN 4 CHNG 2 : CN BNG VT CHT I. Cỏc thụng s ban u . 15 II. Xỏc nh sut lng sn phm nh v sn phm ỏy 15 III. Xỏc nh t s hon lu thớch hp 17 IV. Phng trỡnh ng lm vic s mõm lý thuyt 17 V. Xỏc nh s mõm thc t . 18 VI. Xỏc nh suỏt lng Mol ca cỏc dũng pha 21 CHNG 3 : CN BNG NNG LNG I. Cõn bng nhit lng ca thỏp chng ct 22 II. Cõn bng nhit lng cho thit b trao i nhit gia dũng nhp liu v dũng sn phm ỏy . 23 III. Cõn bng nhit lng cho thit b un núng dũng nhp liu 23 IV. Cõn bng nhit lng cho thit b ngng t hi lu 24 V. Cõn bng nhit lng cho thit b lm ngui sn phm nh . 25 ÑAMH Quaù trình & Thieát bò GVHD: Ths.Vuõ Baù Minh SVTH:Nguyễn Thị Hải Page 2 CHƯƠNG 4 : THÁP CHƯNG CẤT I. Tính đường kính tháp …………………………………………………. 25 II. Tính chiều cao tháp ………………………………………………… 30 III. Tính toán chóp và ống chảy chuyền …………………………………… 31 IV. Tính trở lực tháp ……………………………………………………… 36 CHƯƠNG 5 : THIẾT BỊ CHÍNH THIẾT BỊ NGƯNG TỤ SẢN PHẨM ĐỈNH I. Tính kích thước thiết bị ……………………………………………… 40 II. Tính cơ khí …………………………………………………………… 45 CHƯƠNG 6 : TÍNH THIẾT BỊ PHỤ I. Thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh …………………………………… 54 II. Thiết bị trao đổi nhiệt giữa nhập liệu và sản phẩm đáy ………………… 58 III. Thiết bị đun nóng dòng nhập liệu …………………………………… 63 IV. Thiết bị đun sôi đáy tháp …………………………………………… 68 V. Bồn cao vị …………………………………………………………… 71 VI. Bơm …………………………………………………………………. 75 CHƯƠNG 7 : GIÁ THÀNH THIẾT BỊ …………………………………… 77 TÀI LIỆU HAM KHẢO …………………………………………………. 78 ĐAMH Quá trình & Thiết bò GVHD: Ths.Vũ Bá Minh SVTH:Nguyễn Thị Hải Page 3 LỜI NĨI ĐẦU Khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển và cùng với nó là nhu cầu ngày càng cao về độ tinh khiết của các sản phẩm. Vì thế, các phương pháp nâng cao độ tinh khiết luôn luôn được cải tiến và đổi mới để ngày càng hoàn thiện hơn, như là: cô đặc, hấp thụ, chưng cất, trích ly,… Tùy theo đặc tính yêu cầu của sản phẩm mà ta có sự lựa chọn phương pháp phù hợp. Đối với hệ Etanol-Nước là 2 cấu tử tan lẫn hoàn toàn, ta phải dùng phương pháp chưng cất để nâng cao độ tinh khiết. Đồ án môn học Quá trình và Thiết bò là một môn học mang tính tổng hợp trong quá trình học tập của các kỹ sư Công nghệ Hóa học tương lai. Môn học giúp sinh viên giải quyết nhiệm vụ tính toán cụ thể về: quy trình công nghêä, kết cấu, giá thành của một thiết bò 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 học vào giải quyết những vấn đề kỹ thuật thực tế một cách tổng hợp. Nhiệm vụ của Đồ án này là thiết kế thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh cho tháp mâm chóp chưng cất Etanol-Nước có năng suất là 2000 l/h, nồng độ nhập liệu là 25% khối lượng, nồng độ sản phẩm đỉnh là 85% khối lượng. Sử dụng hơi đốt có áp suất 2,5at. ĐAMH Quá trình & Thiết bò GVHD: Ths.Vũ Bá Minh SVTH:Nguyễn Thị Hải Page 4 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN I. LÍ THUYẾT VỀ CHƯNG CẤT: 1. Các phương pháp chưng cất: Chưng cất là quáù trình phân tách hỗn hợp lỏng (hoặc khí lỏng) thành các cấu tử riêng biệt dựa vào sự khác nhau về độ bay hơi của chúng (hay nhiệt độ sôi khác nhau ở cùng áp suất), bằng cách lặp đi lặp lại nhiều lần quá trình bay hơi - ngưng tụ, trong đó vật chất đi từ pha lỏng vào pha hơi hoặc ngược lại. Khác với cô đặc, chưng cất là quá trình trong đó cả dung môi và chất tan đều bay hơi, còn cô đặc là quá trình trong đó chỉ có dung môi bay hơi. Khi chưng cất ta thu được nhiều cấu tử và thường thì bao nhiêu cấu tử sẽ thu được bấy nhiêu sản phẩm. Nếu xét hệ đơn giản chỉ có 2 hệ cấu tử thì ta thu được 2 sản phẩm: sản phẩm đỉnh chủ yếu gồm gồm cấu tử có độ bay hơi lớn (nhiệt độ sôi nhỏ ), sản phẩm đáy chủ yếu gồm cấu tử có độ bay hơi bé(nhiệt độ sôi lớn) .Đối với hệ Etanol - Nước sản phẩm đỉnh chủ yếu gồm etanol và một ít nước , ngược lại sản phẩm đáy chủ yếu gồm nước và một ít etanol. Các phương pháp chưng cất: được phân loại theo: Áp suất làm việc : chưng cất áp suất thấp, áp suất thường và áp suất cao. Nguyên tắc của phương pháp này là dựa vào nhiệt độ sôi của các cấu tử, nếu nhiệt độ sôi của các cấu tử quá cao thì ta giảm áp suất làm việc để giảm nhiệt độ sôi của các cấu tử. Nguyên lý làm việc: gián đoạn (chưng đơn giản) và liên tục. * Chưng cất đơn giản(gián đoạn): phương pháp này đïc sử dụng trong các trường hợp sau: + Khi nhiệt độ sôi của các cấu tử khác xa nhau. + Không đòi hỏi sản phẩm có độ tinh khiết cao. + Tách hỗn hợp lỏng ra khỏi tạp chất không bay hơi. + Tách sơ bộ hỗn hợp nhiều cấu tử. * Chưng cất hỗn hợp hai cấu tử (dùng thiết bò hoạt động liên tục) là quá trình được thực hiện liên tục, nghòch dòng, nhều đoạn. Phương pháp cất nhiệt ở đáy tháp: cấp nhiệt trực tiếp bằng hơi nước (thường được áp dụng trường hợp chất được tách không tan trong nước). ĐAMH Quá trình & Thiết bò GVHD: Ths.Vũ Bá Minh SVTH:Nguyễn Thị Hải Page 5 Vậy: đối với hệ Etanol – Nước, ta chọn phương pháp chưng cất liên tục cấp nhiệt gián tiếp bằng nồi đun ở áp suất thường. 2. Thiết bò chưng cất: Trong sản xuất thường sử dụng rất nhiều loại tháp chưng cất nhưng chúng đều có một yêu cầu cơ bản là diện tích bề mặt tiếp xúc pha phải lớn ,điều này phụ thuộc vào độ phân tán của lưu chất này vào lưu chất kia . Tháp chưng cất rất phong phú về kích cỡ và ứng dụng ,các tháp lớn nhất thường được ứng dụng trong công nghiệp lọc hoá dầu. Kích thước của tháp : đường kính tháp và chiều cao tháp tuỳ thuộc suất lượng pha lỏng, pha khí của tháp và độ tinh khiết của sản phẩm. Ta khảo sát 2 loại tháp chưng cất thường dùng là tháp mâm và tháp chêm. Tháp mâm: thân tháp hình trụ, thẳng đứng phía trong có gắn các mâm có cấu tạo khác nhau để chia thân tháp thành những đoạn bằng nhau, trên mâm pha lỏng và pha hơi đựơc cho tiếp xúc với nhau. Tùy theo cấu tạo của đóa, ta có: * Tháp mâm chóp : trên mâm bố trí có chóp dạng:tròn, xú bắp, chữ s… * Tháp mâm xuyên lỗ: trên mâm bố trí các lỗ có đường kính (3-12) mm. Tháp chêm(tháp đệm): tháp hình trụ, gồm nhiều đoạn nối với nhau bằng mặt bích hay hàn. Vật chêm được cho vào tháp theo một trong hai phương pháp: xếp ngẫu nhiên hay xếp thứ tự. * So sánh ưu và nhược điểm của các loại tháp : Tháp chêm. Tháp mâm xuyên lỗ Tháp mâm chóp. Ưu điểm: - Đơn giản. - Hiệu suất tương đối cao. - Hiệu suất cao. - Trở lực thấp. - Hoạt động khá ổn đònh. - Hoạt động ổn đònh. - Làm việc với chất lỏng bẩn. Nhược điểm: - Hiệu suất thấp. - Trở lực khá cao. - Cấu tạo phức tạp. - Độ ổn đònh kém. - Yêu cầu lắp đặt khắt khe - Lắp đóa thật phẳng. - Trở lực lớn. ĐAMH Quá trình & Thiết bò GVHD: Ths.Vũ Bá Minh SVTH:Nguyễn Thị Hải Page 6 - Thiết bò nặng. - Không làm việc với chất lỏng bẩn. 3. Thiết bò ngưng tụ loại vỏ ống: a) Thiết bò ngưng tụ ống chùm nằm ngang: Thiết bò ngưng tụ ống chùm nằm ngang là thiết bò ngưng tụ được sử dụng rất phổ biến. Thiết bò dược giải nhiệt bằng nước. Bình ngưng có thân hình trụ nằm ngang làm từ vật liệu thép X18H10T. Các ống trao đổi nhiệt là các ống thép X18H10T hay ống đồng có cánh về phía môi chất lạnh. Các ống trao đổi nhiệt được hàn kín hoặc nong vào hai vỉ ống ở hai đầu. Hai đầu thân bình là các nắp bình. Các nắp bình tạo thành vách phân dòng nước để nước tuần hoàn nhiều lần trong bình ngưng. Mục đích tuần hoàn nhiều lần là để tăng thời gian tiếp xúc của nước và môi chất; tăng tốc độ chuyển động của nước trong các ống trao đổi nhiệt nhằm nâng cao hệ số toả nhiệt. Cứ một lần nước chuyển động từ đầu này đến đầu kia của bình thì gọi là một pass. Một trong những vấn đề cần quan tâm khi chế tạo bình ngưng là bố trí số lượng ống của các pass phải đều nhau, nếu không đều thì tốc độ nước trong các pass sẽ khác nhau, tạo nên tổn thất áp lực không cần thiết. Nguyên lý làm việc của bình như sau: hơi từ máy nén được đưa vào bình và bao phủ lên không gian giữa các ống trao đổi nhiệt và thân bình. Bên trong bình hơi trao đổi nhiệt với nước lạnh chuyển động bên trong các ống trao đổi nhiệt và ngưng tụ lại thành lỏng. Lỏng ngưng tụ bao nhiêu lập tức chảy ngay về bình chứa đặt bên dưới bình ngưng. Một số hệ thống không có bình chứa cao áp mà sử dụng một phần bình ngưng làm bình chứa. Trong trường hợp này người ta không bố trí các ống trao đổi nhiệt phần dưới của bình. Để lỏng ngưng tụ chảy thuận lợi phải có ống cân bằng nối phần hơi bình ngưng với bình chứa cao áp. Ưu điểm - Bình ngưng ống chùm nằm ngang, giải nhiệt bằng nước nên hiệu quả giải nhiệt cao, mật độ dòng nhiệt khá lớn. Dễ dàng thay đổi tốc độ nước trong bình để có tốc độ thích hợp nhằm nâng cao hiệu quả trao đổi nhiệt, bằng cách tăng số pass tuần hoàn nước. - Hiệu quả trao đổi nhiệt khá ổn đònh, ít phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường. - Cấu tạo chắc chắn, gọn và rất tiện lợi trong việc lắp đặt trong nhà, có suất tiêu hao kim loại nhỏ, khoảng 40-45 kg/m 2 diện tích bề mặt trao đổi nhiệt, hình dạng đẹp phù hợp với yêu cầu thẩm mỹ công nghiệp. - Dễ chế tạo, lắp đặt, vệ sinh, bảo dưỡng và vận hành. ĐAMH Quá trình & Thiết bò GVHD: Ths.Vũ Bá Minh SVTH:Nguyễn Thị Hải Page 7 - Có thể sử dụng một phần của bình để làm bình chứa - Ít hư hỏng và tuổi thọ cao: Đối với các loại dàn ngưng tụ kiểu khác, các ống sắt thường xuyên phải tiếp xúc môi trường nước và không khí nên tốc độ ăn mòn ống trao đổi nhiệt khá nhanh. Đối với bình ngưng, do thường xuyên chứa nước nên bề mặt trao đổi nhiệt hầu như luôn luôn ngập trong nước mà không tiếp xúc với không khí. Vì vậy tốc độ ăn mòn diễn ra chậm hơn nhiều. Nhược điểm - Đối với hệ thống lớn sử dụng bình ngưng không thích hợp vì khi đó đường kính bình quá lớn, không đảm bảo an toàn. Nếu tăng độ dày thân bình sẽ rất khó gia công chế tạo. Vì vậy các nhà máy công suất lớn, ít khi sử dụng bình ngưng. - Khi sử dụng bình ngưng, bắt buộc trang bò thêm hệ thống nước giải nhiệt gồm: Tháp giải nhiệt, bơm nước giải nhiệt, hệ thống đường ống nước, thiết bò phụ đường nước vv… nên tăng chi phí đầu tư và vận hành. Ngoài buồng máy, yêu cầu phải có không gian thoáng bên ngoài để đặt tháp giải nhiệt. Quá trình làm việc của tháp luôn luôn kéo theo bay hơi nước đáng kể, nên chi phí nước giải nhiệt khá lớn, nước thường làm ẩm ướt khu lân cận, vì thế nên bố trí xa các công trình. - Kích thước bình tuy gọn, nhưng khi lắp đặt bắt buộc phải để dành khoảng không gian cần thiết hai đầu bình để vệ sinh và sửa chữa khi cần thiết. - Quá trình bám bẩn trên bề mặt đường ống tương đối nhanh, đặc biệt khi chất lượng nguồn nước kém. b) Thiết bò ngưng ống chùm thẳng đứng: Để tiết kiệm diện tích lắp đặt người ta sử dụng bình ngưng ống vỏ đặt đứng. Cấu tạo tương tự bình ngưng ống chùm nằm ngang, gồm có: vỏ bình hình trụ thường được chế tạo từ thép X18H10T, bên trong là các ống trao đổi nhiệt thép áp lực C20, bố trí đều, được hàn hoặc núc vào các mặt sàng. Nước được bơm bơm lên máng phân phối nước ở trên cùng và chảy vào bên trong các ống trao đổi nhiệt. Để nước chảy theo thành ống trao đổi nhiệt, ở phía trên các ống trao đổi nhiệt có đặt các ống hình côn. Phía dưới bình có máng hứng nước. Nước sau khi giải nhiệt xong thường được xả bỏ. Hơi quá nhiệt sau máy nén đi vào bình từ phía trên. Lỏng ngưng tụ chảy xuống phần dưới của bình giữa các ống trao đổi nhiệt và chảy ra bình chứa cao áp. Bình ngưng có trang bò van an toàn, đồng hồ áp suất, van xả khí, kính quan sát mức lỏng. Ưu điểm - Hiệu quả trao đổi nhiệt khá lớn, phụ tải nhiệt của bình đạt 4500 W/m 2 ở độ chênh nhiệt độ 4-5K, tương ứng hệ số truyền nhiệt k = 800-1000 W/m 2 .K ĐAMH Quá trình & Thiết bò GVHD: Ths.Vũ Bá Minh SVTH:Nguyễn Thị Hải Page 8 - Thích hợp cho hệ thống công suất trung bình và lớn, không gian lắp đặt chật hẹp, phải bố trí bình ngưng ở ngoài trời. - Do các ống trao đổi nhiệt đặt thẳng đứng nên khả năng bám bẩn ít hơn so với bình ngưng ống chùm nằm ngang, do đó không yêu cầu chất lượng nguồn nước cao lắm. - Do kết cấu thẳng đứng nên lỏng môi chất chảy ra ngoài khá thuận lợi. Nhược điểm - Vận chuyển, lắp đặt, chế tạo, vận hành tương đối phức tạp. - Lượng nước tiêu thụ khá lớn nên chỉ thích hợp những nơi có nguồn nước dồi dào và rẻ tiền. - Đối với hệ thống rất lớn sử dụng bình ngưng kiểu này không thích hợp, do kích thước cồng kềnh, đường kính bình quá lớn không đảm bảo an toàn. II. GIỚI THIỆU SƠ BỘ NGUYÊN LIỆU: Nguyên liệu là hỗn hợp Etanol - Nước. 1 . Etanol: (Còn gọi là rượu etylic , cồn êtylic hay cồn thực phẩm). Etanol có công thức phân tử: CH 3 -CH 2 -OH, khối lượng phân tử: 46 đvC. Là chất lỏng có mùi đặc trưng, không độc, tan nhiều trong nước. Một số thông số vật lý và nhiệt động của etanol: + Nhiệt độ sôi ở 760(mmHg): 78.4 o C. + Khối lượng riêng: d 4 20 = 810 (Kg/m 3 ). Tính chất hóa học: Tất cả các phản ứng hoá học xảy ra ở nhóm hydroxyl (-OH) của etanol là thể hiện tính chất hoá học của nó. * Phản ứng của hydro trong nhóm hydroxyl: CH 3 -CH 2 -OH CH 3 -CH 2 -O - + H + Hằng số phân ly của etanol: 18 10 23 OHCHCH K , cho nên etanol là chất trung tính. + Tính acid của rượu thể hiện qua phản ứng với kim loại kiềm, Natri hydrua(NaH), Natri amid(NaNH 2 ): CH 3 -CH 2 -OH + NaH CH 3 -CH 2 -ONa + H 2 Natri etylat Do 14 10 223 OHOHCHCH KK : tính acid của rượu nhỏ hơn tính acid của nước, nên khi muối Natri etylat tan trong nước sẽ bò thuỷ phân thành rượu trở lại. ĐAMH Quá trình & Thiết bò GVHD: Ths.Vũ Bá Minh SVTH:Nguyễn Thị Hải Page 9 + Tác dụng với acid tạo ester: Rượu etanol có tính bazơ tương đương với nước. Khi rượu tác dụng với acid vô cơ H 2 SO 4 , HNO 3 và acid hữu cơ đều tạo ra ester. CH 3 -CH 2 -OH + HO-SO 3 -H CH 3 -CH 2 O-SO 3 -H + H 2 O CH 3 -CH 2 O-H + HO-CO-CH 3 CH 3 -COO-C 2 H 5 + H 2 O * Phản ứng trên nhóm hydroxyl: + Tác dụng với HX: CH 3 -CH 2 -OH + HX CH 3 -CH 2 -X + H 2 O + Tác dụng với Triclo Phốt pho: CH 3 -CH 2 -OH + PCl 3 CH 3 -CH 2 -Cl + POCl + HCl + Tác dụng với NH 3 : CH 3 -CH 2 -OH + NH 3 C 2 H 5 -NH 2 + H 2 O + Phản ứng tạo eter và tách loại nước: 2CH 3 -CH 2 -OH (CH 3 -CH 2 ) 2 O + H 2 O CH 3 -CH 2 -OH CH 2 =CH 2 + H 2 O * Phản ứng hydro và oxy hoá: CH 3 -CH 2 -OH CH 3 -CHO + H 2 Ứng dụng: etanol có nhiều ứng dụng hơn metanol, nó đóng một vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Nó là nguyên liệu dùng để sản suất hơn 150 mặt hàng khác nhau và được ứng dụng rộng rãi trong các ngành: công nghiệp nặng, y tế và dược, quốc phòng, giao thông vận tải, dệt, chế biến gỗ và nông nghiệp. Al 2 O 3 t o Lạnh H + H 2 SO 4 >150 o C H 2 SO 4 >150 o C Cu 200-300 o C ĐAMH Quá trình & Thiết bò GVHD: Ths.Vũ Bá Minh SVTH:Nguyễn Thị Hải Page 10 Sơ đồ tóm tắt vò trí của etanol trong các ngành công nghiệp. Phương pháp điều chế: có nhiều phương pháp điều chế etanol: hydrat hoá etylen với xúc tác H 2 SO 4 ; thuỷ phân dẫn xuất halogen và ester của etanol khi đun nóng với nước xúc tác dung dòch bazơ; hydro hoá aldyhyt acêtic; từ các hợp chất cơ kim… Trong công nghiệp, điều chế etanol bằng phương pháp lên men từ nguồn tinh bột và rỉ đường. Những năm gần đây, ở nước ta công nghệ sản suất etanol chủ yếu là sử dụng chủng nấm men Saccharomyses cerevisiae để lên men tinh bột: C 6 H 6 O 6 2C 2 H 5 OH + 2CO 2 + 28 Kcal Trong đó: 95% nguyên liệu chuyển thành etanol và CO 2 . 5% nguyên liệu chuyển thành sản phẩm phụ: glyxêrin, acid sucxinic, dầu fusel, metylic và các acid hữu cơ(lactic, butylic…). 2 . Nước: Trong điều kiện bình thường: nước là chất lỏng không màu, không mùi, không vò nhưng khối nước dày sẽ có màu xanh nhạt. Nấm men Zymaza + Thuốc súng không khói. + Nhiên liệu hoả tiễn, bom bay. + Động lực. + Thuốc trừ sâu. + Sơn. + Vecni. + Đồ nhựa. + Keo dán. + Hương liệu. + Sát trùng. + Pha chế thuốc. + Thuốc nhuộm. + Tơ nhân tạo. + Rượu mùi. + Dấm. + Dung môi hữu cơ:pha sơn + Nguyên liệu. + Công nghiệp cao su tổng hợp + Động lực. Nhiên liệu. Etanol [...]... phẩm đáy và dòng nhập liệu 5 Bẫy hơi 6 Thiết bò gia nhiệt nhập liệu 7 p kế 8 Nhiệt kế 9 Tháp chưng cất 10 Thiết bò ngưng tụ sản phẩm đỉnh 11 Bộ phận phân dòng 12 Lưu lượng kế 13 Thiết bò làm nguội sản phẩm đỉnh 14 Bồn chứa sản phẩm đỉnh 15 Nồi đun đáy tháp 16 Bồn chứa sản phẩm đáy Thuyết minh qui trình công nghệ: Hỗn hợp etanol – nước có nồng độ etanol 25% ( theo phân mol), nhiệt độ khoảng... hơi nước cần dùng: Gh QĐ 215217,36 98,3 (Kg/h) rh 2189,5 IV CÂN BẰNG NHIỆT LƯNG CHO THIẾT BỊ NGƯNG TỤ HỒI LƯU: Chọn: Nước làm lạnh có nhiệt độ vào tV = 300C và nhiệt độ ra tR = 500C Hơi ngưng tụ hoàn toàn thành lỏng ở nhiệt độ ngưng tụ tDS = 78,5 0C Lượng nhiệt trao đổi ở thiết bò ngưng tụ hồi lưu: Qnt = GD(R + 1)rD = Gn(hR – hV) Với: rD x D rB (1 x D )rT rR, rN là nhiệt ngưng tụ của etanol. .. tăng Cuối cùng, ở đáy tháp ta thu được hỗn hợp lỏng hầu hết là các cấu tử khó bay hơi ( nước) Hỗn hợp lỏng ở đáy có nồng độ etanol là 0,004 phân mol, còn lại là nước Dung dòch lỏng đáy đi ra khỏi tháp vào nồi đun (15) Trong nồi đun dung dòch lỏng một phần sẽ bốc hơi cung cấp lại cho tháp để tiếp tục làm việc, phần còn lại ra khỏi nồi đun được trao đổi nhiệt với dòng nhập liệu trong thiết bò (4) (sau khi... (1) được bơm (2) bơm lên bồn cao vò (3) Từ đó được đưa đến thiết bò trao đổi nhiệt (4) ( trao đổi nhiệt với sản phẩm đáy Sau đó, hỗn hợp được đun sôi đến nhiệt độ sôi trong thiết bò gia nhiệt(6)ù, hỗn hợp được đưa vào tháp chưng cất (9) ở đóa nhập liệu Trên đóa nhập liệu, chất lỏng được trộn với phần lỏng từ đoạn cất của tháp chảy xuống Trong tháp hơi, đi từ dưới lên gặp chất lỏng từ trên xuống Ở đây,... hóa học 3 Hỗn hợp Etanol – Nước: Ta có bảng thành phần lỏng (x) – hơi (y) và nhiệt độ sôi của hỗn hợp Etanol Nước ở 760 mmHg: x(%phân mol) 0 y(%phân mol) 0 o t( C) 100 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 33,2 90,5 44,2 86,5 53,1 83,2 57,6 81,7 61,4 80,8 65,4 80 69,9 79,4 75,3 79 81,8 78,6 89,8 78,4 100 78,4 SVTH:Nguyễn Thị Hải Page 11 ĐAMH Quá trình & Thiết bò GVHD: Ths.Vũ Bá Minh Hệ Etanol -Nước y(%mol)... chưng( 5 mâm chưng+ 1 nồi đun) Tóm lại ,số mâm lý thuyết là Nlt = 25 mâm V XÁC ĐỊNH SỐ MÂM THỰC TẾ: Số mâm thực tế tính theo hiệu suất trung bình : N tt SVTH:Nguyễn Thị Hải N lt η tb Page 18 ĐAMH Quá trình & Thiết bò GVHD: Ths.Vũ Bá Minh trong đó: tb : hiệu suất trung bình của đóa, là một hàm số của độ bay hơi tương đối và độ nhớt của hỗn hợp lỏng : = f(,) Ntt : số mâm thực tế Nlt : số mâm lý... – trang 172] : 5 = 0,36 Suy ra: hiệu suất trung bình của tháp : 0, 41 0,36 0,575 0,51 0,36 0, 443 tb = F W D 10 5 5 5 Số mâm thực tế của tháp Ntt : SVTH:Nguyễn Thị Hải Page 20 ĐAMH Quá trình & Thiết bò Ntt GVHD: Ths.Vũ Bá Minh 26 =59 mâm 0, 443 Vậy chọn Ntt = 58 mâm , gồm: 42 mâm cất 1 mâm nhập liệu 15 mâm chưng VI XÁC ĐỊNH SUẤT LƯNG MOL CỦA CÁC DÒNG PHA : Suất... phần chưng càng xuống dưới càng giảm nồng độ các cấu tử dễ bay hơi vì đã bò pha hơi tạo nên từ nồi đun (15) lôi cuốn cấu tử dễ bay hơi.Nhiệt độ càng lên trên càng thấp, nên khi hơi đi qua các đóa từ dưới lên thì cấu tử có nhiệt độ sôi cao là nước sẽ ngưng tụ lại, cuối cùng trên đỉnh tháp ta thu được hỗn hợp có cấu tử etanol chiếm nhiều nhất (có nồng độ 85% phân mol) Hơi này đi vào thiết bò ngưng tụ (10)... rR, rN là nhiệt ngưng tụ của etanol và nước ở tDS = 78,50C Tra bảng 45, trang 38, [6] Nhiệt ngưng tụ của etanol ở tDS = 78,50C : rR = 852,56 (kJ/kg) Nhiệt ngưng tụ của nước ở tDS = 78,50C : rN = 2385,32 (kJ/kg) Nhiệt ngưng tụ trung bình của dòng sản phẩm đỉnh: rD x D rR (1 x D ).rN = 0,935.852,56 +(1-0,935).2385,32 = 952,2 (kJ/kg Nhiệt lượng ngưng tụ: Qnt = GD(R + 1)rD = 1571,68.(2,974+1).952,2=5... 98,9 Chọn hơi đốt là hơi nước bão hòa ở áp suất tuyệt đối 2.5at Tra bảng 57, trang 46, [6]: SVTH:Nguyễn Thị Hải Page 21 ĐAMH Quá trình & Thiết bò GVHD: Ths.Vũ Bá Minh Nhiệt ngưng tụ: rR = 852,56 (kJ/kg),rN = 2385,32(kJ/kg) Nhiệt độ ngưng tụ: 78,50C Sản phẩm đỉnh và sản phẩm đáy được làm nguội xuống 450C I CÂN BẰNG NHIỆT LƯNG CỦA THÁP CHƯNG CẤT: Chọn: Hơi đốt là hơi nước bão hòa ở áp suất tuyệt . những vấn đề kỹ thuật thực tế một cách tổng hợp. Nhiệm vụ của Đồ án này là thiết kế thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh cho tháp mâm chóp chưng cất Etanol- Nước có năng suất là 2000 l/h, nồng độ. cao là nước sẽ ngưng tụ lại, cuối cùng trên đỉnh tháp ta thu được hỗn hợp có cấu tử etanol chiếm nhiều nhất (có nồng độ 85% phân mol). Hơi này đi vào thiết bò ngưng tụ (10) và được ngưng tụ hoàn. hệ Etanol – Nước, ta chọn phương pháp chưng cất liên tục cấp nhiệt gián tiếp bằng nồi đun ở áp suất thường. 2. Thiết bò chưng cất: Trong sản xuất thường sử dụng rất nhiều loại tháp chưng cất