Đồ án môn học - Chưng luyện liên tục hỗn hợp rượu metylic - nước Phần 1 : MỞ ĐẦU I.Lý thuyết về chưng luyện Chưng là phương pháp dùng để tách các hỗn hợp chất lỏng cũng như các 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 cùng một nhiệt độ thì áp suất hơi của các cấu tử khác nhau. Khi chưng ta thu được nhiều sản phẩm và thường bao nhiêu cấu tử sẻ có bấy nhiêu sản phẩm .Đối với trưòng hợp hỗn hợp chưng chỉ gồm hai cấu tử thì sản phẩm đỉnh gồm cấu tử có độ bay hơi lớn và một phần rất ít cấu tử có độ bay hơi bé còn sản phẩm đáy gồm cấu tử có độ bay hơi bé và một phần rất ít cấu tử có độ bay hơi lớn. Trong sản xuất có rất nhiều phương pháp chưng như chưng đơn giản ,chưng bằng hơi nước trực tiếp ,chưng chân không và chưng luyện .Tùy thuộc vào điều kiện sẵn có , tính chất hỗn hợp , yêu cầu về độ tinh khiết sản phẩm mà ta chọn phương pháp chưng cho thích hợp . - Chưng đơn giản dùng để tách các hỗn hợp gồm các cấu tử có độ bay hơi rất khác nhau .Phương pháp này thường dùng để tách sơ bộ và làm sạch cấu tử khỏi tạp chất. - Chưng bằng hơi nước trực tiềp dùng tách các hỗn hợp gồm các chất khó bay hơi và tạp chất không bay hơi ,thường dùng trong trường hợp chất được tách không tan vào nước - Chưng chân không dùng trong trường hợp cần hạ thấp nhiệt độ sôi cấu tử .Ví dụ như trường hợp các cấu tử trong hỗn hợp dễ bị phân hủy ở nhiệt độ cao hay trường hợp các cấu tử có nhiệt độ sôi quá cao. - Chưng luyện là phương pháp phổ biến nhất để tách hoàn toàn hỗn hợp các cấu tử dễ bay hơi có tính chất hòa tan một phần hoặc hòa tan hoàn toàn vào nhau. Chưng luyện ở áp suất thấp dùng cho các hỗn hợp dễ bị phân hủy ở nhiệt độ cao và hỗn hợp có nhiệt độ sôi cao. Chưng luyện ở áp suất cao dùng cho các hỗn hợp không hóa lỏng ở áp súât thường. Chưng luyện ở áp suất thường (áp suất khí quyển ) dùng cho hỗn hợp không thuộc các trường hợp trên. Người ta tiến hành chưng luyện hỗn hợp cần chưng trong tháp chưng luyện ,tháp gồm nhiều đĩa ,trên mỗi đĩa xảy ra quá trình chuyển khối giữa pha lỏng và pha hơi. Hơi đi từ dưới lên qua các lổ của đĩa ,lỏng đi từ trên xuống theo các ống chảy chuyền, nồng độ các cấu tử và nhiệt độ sôi ở mỗi đĩa thay đổi theo chiều cao của tháp .Do đó một phàn cấu tử dễ bay hơi chuyển từ pha lỏng vào pha hơi và một phần ít hơn chuyển từ pha hơi vào pha lỏng , lặp lại nhiều lần bốc hơi và ngưng tụ như thế , hay nói một cách khác ,với một số đĩa tương ứng , cuối cùng ở trên đỉnh tháp ta thu được cấu tử dễ bay hơi ở dạng nguyên chất và ở tháp ta thu được cấu tử khó bay hơi ở dạng nguyên chất . Quá trình chưng luyện được thực hiện trong thiết bị loại tháp làm việc liên tục hoặc gián đoạn. Trang 1 Đồ án môn học - Chưng luyện liên tục hỗn hợp rượu metylic - nước Ơ đây ta sẽ thiết kế hệ thống chưng luyện tháp chóp làm việc liên tục với hỗn hợp chưng là rượu mêtylic và nước.Khi chưng luyện liên tục , hỗn hợp đầu được đưa vào tháp ở đĩa tiếp liệu (nằm ở phần giữa thân tháp ) một cách liên tục , sản phẩm đỉnh và sản phẩm đáy cũng được lấy ra liên tục. II.Tính chất lý hóa của rượu mêtylic 1.Tính chất lý học: Rượu mêtylic là chất lỏng không màu,tan vô hạn trong nước có mùi vị đặc trưng , rất độc , chỉ một lượng nhỏ xâm nhập vào cơ thể cũng có thể gây mù lòa ,lượng lớn gây tử vong. -Nhiệt độ sôi ở áp suất khí quyển t 0 s = 64,5 0 C - Khối lượng riêng ở 20 0 C ρ = 791,7 Kg/m 3 -Độ nhớt ở 20 0 C µ = 0,6.10 3 N.s/m 2 =0,6 cp -Hệ số dẫn nhiệt ở 20 0 C λ = 0,179kcal/m.h.độ = 0,2082 W/m.độ -Nhiệt dung riêng ở 20 0 C C P = 2570 J/kg.độ -Nhiệt hóa hơi r = 262,79 kcal/kg ở 64,5 0 C -Nhiệt độ nóng chảy t nc = -97,8 0 C 2.Tính chất hóa học: Rượu mêtylic có công thức phân tử : CH 3 OH H công thức cấu tạo : H - C - O - H H phân tử lượng : 32 đvC Trong phân tử rượu mêtylic có 3 loại liên kết : C - H , C - O , O - H ,trong đó hai liên kết sau là liên kết cộng hóa trị phân cực ,đó là do độ âm điện của O lớn hơn của C và H nên trong cả hai liên kết đó cặp electron góp chung đều lệch về phía O làm cho nguyên tử H trở nên linh động hơn.Rượu mêtylic có khả năng tham gia các phản ứng sau: - làm phá vỡ liên kết C-OH với sự tách đi của nhóm -OH - làm phá vỡ liên kết _-O-H với sự tách đi của -H. - bị oxy hóa thành fomanđêhit : CH 3 OH + CuO  HCHO + Cu Rượu mêtylic được ứng dụng để sản xuất anđêhytfomic làm nguyên liệu cho công nghệ chất dẻo. III.Tính chất lý hóa của nước - Nước là chất lỏng không màu ,không mùi ,không vị. - Nhiệt độ sôi ở 760mmHg là 100 0 C. - Hóa lỏng ở 0 0 C. - Khối lượng riêng ρ = 997,08 kg/m 3 ở 25 0 C. - Độ nhớt µ = 0,8937.10 3 N.s/m 2 = 893,7 Cp ở 25 0 C - Nhiệt dung riêng C P = 0,99892 kcal/kg.độ ở 25 0 C - Nhiệt hóa hơi ở áp suất khí quyển r = 540 kcal/kg - Nước có công thức phân tử H 2 O ,công thức cấu tạo H-O-H Trang 2 Đồ án môn học - Chưng luyện liên tục hỗn hợp rượu metylic - nước - Nước là hợp chất phân cực mạnh, có thể hòa tan nhiều chất rắn ,lỏng ,khí - Nước cần thiết cho sinh hoạt hằng ngày ,sản xuất nông nghiệp ,công nghiệp , xây dựng , giao thông vận tải. - Nước dùng để điều chế oxy. IV.Ưu ,khuyết điểm của phương pháp chưng đĩa chóp : Ưu điểm:Tách được sản phẩm có độ tinh khiết cao,dễ khống chế quá trình,bề mặt tiếp xúc pha tương đối lớn ,trở lực không cao. Khuyết điểm:Tiếp xúc pha không liên tục, cấu tạo phúc tạp. V.Dây chuyền công nghệ: Thiết kế như hình vẽ. Hỗn hợp đầu từ bể chứa 1 được bơm 2 bơm lên thùng cao vị 3rồi theo ống dẫn qua van điều chỉnh lưu lượng 5 (điều chỉnh lượng hỗn hợp đầu vào tháp) đến thiết bị đun sôi hỗn hợp đầu 6 .Sự có mặt của thùng cao vị đảm bảo cho lượng hỗn hợp đầu vào tháp không dao động ,trong trường hợp công suất bơm quá lớn hỗn hợp đầu sẽ theo ống tuần hoàn 4 tràn về bể chứa hỗn hợp đầu .Thiết bị đun sôi 6 là thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm với tác nhân nóng là hơi nước bão hòa . Ra khỏi thiết bị đun sôi ,hỗn hợp đầu ở nhiệt độ sôi đi vào tháp 7 ở đĩa nạp liệu . Sản phẩm đỉnh ở dạng hơi được ngưng tụ hoàn toàn khi đi qua thiết bị ngưng tụ 8 đến thiết bị phân tách hồi lưu 9 ,một phần sản phẩm đỉnh hồi lưu trở về đỉnh tháp,phần còn lại đi vào thiết bị làm nguội 10 được làm lạnh và đi vào bể chứa sản phẩm đỉnh 11.Thiết bị ngưng tụ 8 và thiết bị làm nguội 10 cũng là thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm với tác nhân làm nguội là nước lạnh . Sản phẩm đáy đi ra khỏi tháp ở đáy được dẫn vào bể chứa sản phẩm đáy 12 ,được làm nguội tự nhiên .Sản phẩm đáy ở đây là nước có chứa một ít metylic nên được xủ lý rồi thải ra môi trường . 13 là tháp chứa nước làm mát . 14 là bình phân phối hơi đốt . Phần 2 : TÍNH CÔNG NGHỆ Các ký hiệu sử dụng trong quá trình tính toán : G F : lượng hỗn hợp đầu G P : lượng sản phẩm đỉnh G W : lượng sản phẩm đáy a F : nồng độ phần khối lượng của cấu tử dễ bay hơi trong hỗn hợp đầu a P : nồng độ phần khối lượng của cấu tử dễ bay hơi trong sản phẩm đỉnh a W : nồng độ phần khối lượng của cấu tử dễ bay hơi trong sản phẩm đáy x F : nồng độ phần mol cấu tử dễ bay hơi trong hỗn hợp đầu. x P : nồng độ phần mol cấu tử dễ bay hơi trong trong sản phẩm đỉnh x W : nồng độ phần mol cấu tử dễ bay hơi trong sản phẩm đáy Cấu tử dễ bay hơi A: rượu metylic , cấu tử khó bay hơi B : nước. Trang 3 Đồ án môn học - Chưng luyện liên tục hỗn hợp rượu metylic - nước Chương I: TÍNH SỐ ĐĨA I.Tính lượng hỗn hợp : 1.Nồng độ phần mol: x A = B B A A A A M a M a M a + => x F = 18623238 3238 + = 0,2564 phần mol => x P = 1823298 3298 + = 0,965 phần mol => x W = 1898322 322 + = 0,0113 phần mol 2.Lưu lượng hỗn hợp đầu và sản phẩm đáy: Phương trình cân bằng vật liệu cho toàn tháp: F = P + W (1) Viết cho cấu tử dễ bay hơi: F.x F = P.x P + W.x W (2) Từ (1) và (2) suy ra: wP xx F − = wF xx P − = FP xx W − Vậy lượng sản phảm đỉnh là: P = F. wP wF xx xx − − = 2000. 0113,0965,0 0113,02564,0 − − = 514 Kg/h Lượng sản phẩm đáy là: W = F. wP FP xx xx − − = 2000. 0113,0965,0 2564,0965,0 − − = 1486 Kg/h Gọi F M là phân tử lượng trung bình của hỗn hợp đầu F M = x F .M A + (1-x F ).M B = 0,2564.32 + 0,7436.18 = 21,5896 (g) Lượng hỗn hợp đầu tính theo Kmol/h là: F = 5896,21 2000 = 92,637 (Kmol/h) Lượng sản phẩm đỉnh tính theo Kmol/h là: F = F. wP wF xx xx − − = 92,637. 0113,0965,0 0113,02564,0 − − =23,808 (Kmol/h) Trang 4 Đồ án môn học - Chưng luyện liên tục hỗn hợp rượu metylic - nước Lượng sản phẩm đáy tính theo Kmol/h là: W = F. wP FP xx xx − − = 92,637. 0113,0965,0 2564,0965,0 − − = 68,829 (Kmol/h) II.Xác định số đĩa của tháp 1.Đường cong cân bằng - đồ thị t-x-y theo thực nghiệm: Gọi x,y là nồng độ mol phần của thành phần lỏng và hơi của rượu mêtylic (tính theo phần mol) t ( 0 C) là nhiệt độ sôi của hỗn hợp hai cấu tử (ở 760 mmHg). Theo bảng IX.2a-Sổ tay QT&TBCN Hóa học Tập 2, trang 149 ,ta có: X 0 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Y 0 26,8 41,8 57,9 66,5 72,9 77,9 82,5 87 91,5 95,8 100 T 100 92,3 87,7 81,7 78 75,3 73,1 71,2 69,3 67,6 66 64,5 Dựa vào bảng số liệu này ta vẽ đồ thị đường cong cân bằng của hỗn hợp rươụ metylic và nước (Hình 1) và đồ thị biểu diễn đường cong sôi (Hình 2) . Theo đồ thị đường cân bằng ta xác định được y * F = 0,64 phần mol là nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong pha hơi cân bằng với pha lỏng trong hỗn hợp đầu. Theo đồ thị đường cong sôi ta xác định được nhiệt độ sôi của hỗn hợp đầu t s F =89 0 C ,của sản phẩm đỉnh t s P = 65,5 0 C ,của sản phẩm đáy t s W = 97 0 C . Chỉ số hồi lưu tối thiểu được xác định bằng công thức : R xmin = F F F P xy yx − − * * = 2564,064,0 64,0965,0 − − = 0,847 Hình vẽ 1,2,3: 2.Xác định R X thích hợp : Việc xác định R X thích hợp ta làm như sau: Lấy vài giá trị R X > R Xmin , với mỗi giá trị R X đã lấy ta tính x P /(R X +1) là giá trị tung độ của đường nồng độ làm việc , vẽ đường làm việc đoạn chưng và đoạn luyện ,từ đó xác định số đĩa lý thuyết N ứng với mỗi giá trị R X .Lập đồ thị với trục tung là N.(R X +) ,trục hoành là R X (Hình 3). Từ đồ thị ,xác định điểm cực tiểu , từ điểm cực tiểu suy ra R X thích hợp . R Xopt = 1,6 Từ R X thích hợp ,vẽ lại đường nồng độ làm việc đoạn chưng và đoạn luyện và xác định được số đĩa lý thuyết. N lt = 14 (đĩa) (4 đĩa chưng và 10 đĩa luyện). 3.Phương trình đường nồng độ làm việc: Trang 5 Đồ án môn học - Chưng luyện liên tục hỗn hợp rượu metylic - nước Đoạn chưng : x = w XX X x RL L y LR R . 1 . 1 + − + + + Với L là lượng hồn hợp đầu tính trên 1 đơn vị sản phẩm đỉnh, L= 891,3 808,23 637,92 == P F => x = 0113,0. 6,1891,3 1891,3 . 891,36,1 16,1 + − + + + y = 0,474.y + 0,0059 Đoạn luyện: x = 1 . 1 + + + X P X X R x x R R = 16,1 965,0 . 16,1 6,1 + + + x = 0,615.x + 0,371 4.Xác định số đĩa thực tế : Số đĩa thực tế được xác định theo công thức : N tt = tb lt N η Với tb µ là hiệu suất trung bình của thiết bị,là hàm của độ bay hơi tương đối α và độ nhớt µ của hỗn hợp µ = f(α,η). α = x x y y − − 1 . 1 Độ nhớt: lgµ hh =n.lgµ 1 + (1-n)lgµ 2 n là nồng độ cấu tử thứ nhất n -1 là nồng độ cấu tử thứ hai µ 1 ,µ 2 là độ nhớt hai cấu tử. η= η tb = .( 3 1 η 1 + η 2 + η 3 ) Với η 1 là hiệu suất ứng với đĩa trên cùng η 2 là hiệu suất ứng với đĩa tiếp liệu η 3 là hiệu suất ứng với đĩa cuối cùng *Ứng với đĩa tiếp liệu : Độ bay hơi: α F = 156,5 2564,0 2564,01 . 64,01 64,01 . 1 = − − = − − F F F F x x y y Độ nhớt : với t S F = 89 0 C lgµ F = OHFOHCHF xx 23 lg).1(lg µµ −+ = 0,2564.lg0,33 + (1 - 0,2564).lg0,3202 = -0,491 => µ F = 0,323 (Cp) Trang 6 Đồ án môn học - Chưng luyện liên tục hỗn hợp rượu metylic - nước Tích µ F .α F = 0,323.5,156 = 1,665 .Tra đồ thị hình IX.11 trang 171Sổ tay QT&TB CN Hóa học Tập 2 ta được hiệu suất của đĩa tiếp liệu η 2 = 44 %. *Ứng với đĩa trên cùng : Độ bay hơi : α P = 777,1 965,0 965,01 . 98,01 98,01 . 1 = − − = − − P P P P x x y y Độ nhớt : với t S P = 65,5 0 C lgµ P = OHPOHCHP xx 23 lg).1(lg µµ −+ = 0,965.lg0,49 + (1 - 0,965).lg0,4324 = -0,3117 => µ P = 0,488 (Cp) Tích µ F .α F = 0,488.1,777 = 0,88 .Tra đồ thị hình IX.11 trang 171Sổ tay QT & TB CN Hóa học Tập 2 ta được hiệu suất của đĩa trên cùng η 1 = 50 %. *Ứng với đĩa cuối cùng: Độ bay hơi: α W = 608,7 0113,0 0113,01 . 08,01 08,01 . 1 = − − = − − w w w w x x y y Độ nhớt : với t S W = 97 0 C lgµ W = OHwOHCHw xx 23 lg).1(lg µµ −+ = 0,0113.lg0,293 + (1 - 0,0113).lg0,293 = -0,533 => µ W = 0,293 (Cp) Tích µ F .α F = 0,293.7,608 = 2,23 .Tra đồ thị hình IX.11 trang 171 Sổ tay QT & TB CN Hóa học Tập 2 ta được hiệu suất của đĩa trên cùng η 3 = 40 %. Vậy hiệu suất trung bình: η tb = 3 1 (η 1 + η 2 + η 3 ) = 3 1 (44 + 50 + 40) = 44,667 (%) Số đĩa thực tế là : N tt = 3,31100. 667,44 14 == tb lt N η Vậy thục tế phải chọn 31 đĩa , trong đó số đĩa đoạn chưng là 9 đĩa và số đĩa đoạn luyện là 22 đĩa . (y F , y P , y W được xác định từ đồ thị đường cân bằng hình 1) (Độ nhớt của rượu mêtylic theo nhiệt độ được tra ở Bảng dùng cho toán đồ h.I.18 trang 93 Sổ tay QT&TB CN Hóa học Tập 2. Độ nhớt của nước theo nhiệt độ được tra ở Bảng I.102 trang 94). Chương II: TÍNH ĐƯỜNG KÍNH THIẾT BỊ Trang 7 Đồ án môn học - Chưng luyện liên tục hỗn hợp rượu metylic - nước Đường kính tháp được xác định từ công thức (IX.89) Sổ tay QT&TBCN Hóa học : D = tb tb V ωπ .3600. .4 , m Hoặc D = 0,0188. tbyy tb g ).( ωρ , m Trong đó : V tb - lượng hơi trung bình đi trong tháp , m 3 /h ω tb - tốc độ hơi trung bình đi trong tháp , m/s g tb - lượng hơi trung bình đi trong tháp ,kg/h (ρ y .ω y ) tb - tốc độ hơi trung bình đi trong tháp , kg/m 2 .s I.Đường kính đoạn luyện: 1.Lượng hơi trung bình đi trong đoạn luyện g tb có thể xem gần đúng bằng trung bình cộng lượng hơi đi ra khỏi đĩa trên cùng của tháp g đ và lượng hơi đi vào dưới cùng g 1 của đoạn luyện : g tb = 2 1 gg d + , kg/h Trong đó , g đ = G R +G P = G P (R X +1) công thức IX .92 trang 181 Sổ tay QTTB tập 2. Với G R : lượng lỏng hồi lưu , kg/h G P : lượng sản phẩm đỉnh, kg/h R X : chỉ số hồi lưu = > g đ = 514(1,6+1) = 1 336,4 kg/h Lượng hơi đi vào đĩa đầu tiên của đoạn luyện được xác định theo hệ phương trình cho ở trang 173 Sổ tay QTTB tập 2 :      = += += dd PP P rgrg xGxGyg GGg 11 1111 11 Trong đó x 1 = a F = 0,38 (phần khối lượng) x P = a P = 0,98 (phần khối lượng) G 1 :lượng lỏng đĩa thứ nhất đoạn luyện r đ :ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp đi ra khỏi đỉnh tháp r 1 :ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp đi vào đĩa thứ nhất đoạn luyện r 1 = r a .y 1 +(1-y 1 ).r b r đ = r a .y 1 +(1-y đ ).r b r a , r b :ẩn nhiệt hóa hơi của rượu metylic và nước . y đ = a P = 0,98 phần khối lượng . *Tính r 1 : hỗn hợp đầu vào tháp ở 89 0 C nên ta phải tính r a , r b ở 89 0 C. Trang 8 Đồ án môn học - Chưng luyện liên tục hỗn hợp rượu metylic - nước Theo bảng I.212 trang 254 Sổ tay QTTB tập 1 ta có: Ơ 60 0 C : r a1 = 265 kcal/kg r b1 =579 kcal/kg Ở 100 0 C r a2 = 242 kcal/kg r b2 = 539 kcal/kg = > 23 12 −=−=∆ aaa rrr kcal/kg 40 12 −=−=∆ bbb rrr kcal/kg Cttt 0 12 4060100 =−=−=∆ = > 575,0 40 23 −=−= ∆ ∆ b r a kcal/kg.độ 1 40 40 −=−= ∆ ∆ t r b kcal/kg.độ Theo phương pháp nội suy ta tính r a ,r b ở 89 0 C : r a 89 = r a 60 + 325,24829.575,0265)6089.( =−=− ∆ ∆ t r a kcal/kg r b 89 = r b 60 + 55029579)6089.( =−=− ∆ ∆ t r b kcal/kg Vậy r 1 = r a .y 1 +(1-y 1 ).r b = 248,325.y 1 + (1-y 1 ).550 = 550 - 301,675.y 1 *Tính r đ :hơi đi ra khỏi đỉnh tháp ở nhiệt độ 65,5 0 C,tương tự như trên: r a 65,5 = r a 60 + 84,2615,5.575,0265)605,65( =−=− ∆ ∆ t ra kcal/kg r b 65,5 = r b 60 + 5,5735,5579)605,65( =−=− ∆ ∆ t r b kcal/kg Vậy r đ = r a .y đ + (1- y đ ).r b = 261,84.0,98 +(1-0,98).573,5 = 268,07 kcal/kg Vậy ta có hệ phương trình :        −= == += += 11 11 111 11 .675,301550 748,35824807,268.4,1336. 98,0.51438.0 514 yr rg Gyg Gg Giải hệ ta được :        = = = = hkgG hkgg kgkcalr luongkhoiphany /54,522 /54,1036 /62,345 )__(6775,0 1 1 1 1 -Lượng hơi trung bình đi trong đoạn luyện : g tb = hkg gg d /47,1186 2 54,10364,1336 2 1 = + = + -Lượng lỏng trung bình đi trong đoạn luyện : Trang 9 Đồ án môn học - Chưng luyện liên tục hỗn hợp rượu metylic - nước G tb = hkg GRGGG XPR /47,672 2 54,5226,1.514 2 . 2 11 = + = + = + -Thành phần hơi cân bằng đi trên đoạn luyện : y tb = 83,0 2 6775,098,0 2 1 = + = + yy d phần khối lượng =0,73 phần mol -Phân tử lượng trung bình của hỗn hợp hơi : tb M = y tb .M A +(1- y tb ).M B = 0,73.32 + (1-0,73).18 = 28,22 đvC 2.Tốc độ hơi trung bình đi trong đoạn luyện : (ρ y ω y ) tb = 0,065ϕ[σ]. ytbxtb h ρρ ,kg/m 2 .s - Công thức IX.105 trang 184 Sổ tay QTTB tập 2. ρ xtb ,ρ ytb :khối lượng riêng trung bình của pha lỏng và pha hơi tính theo nhiệt độ trung bình , kg/m 3 . h : khoảng cách các đĩa trong tháp,m,với giá trị h được chọn theo đường kính tháp . ϕ[σ] : hệ số tính đến sức căng bề mặt. *Tính ϕ[σ] ở nhiệt độ trung bình : Nhiệt độ trung bình trong đoạn luyện : t tb = C tt PF 0 25,77 2 5,6589 2 = + = + Theo bảng I.242 trang 300 Sổ tay QTTB tập 1 ta có sức căng bề mặt của rươụ và nước : Ơ 60 0 C : σ a1 = 19,3.10 3 N/m = 19,3 dyn/cm (metylic) σ b1 = 66,2 dyn/cm (nước) Ơ 80 0 c : σ a2 = 17,6 dyn/cm (metylic) σ b2 = 62,6 dyn/cm (nước) = > 7,1 12 −=−=∆ aaa σσσ dyn/cm 6,3 12 −=−=∆ bbb σσσ dyn/cm Cttt 0 12 206080 =−=−=∆ => 085,0 20 7,1 −=−= ∆ ∆ t a σ dyn/cm.độ 18,0 20 6,3 −=−= ∆ ∆ t b σ dyn/cm.độ Bằng phương pháp nội suy ta tính được sức căng bề mặt của metylic và nước ở 77,25 0 C : σ a 77,25 = σ a1 60 + )6025,77( − ∆ ∆ t a σ = 19,3 - 0,085(77,25 -60) = 17,83 dyn/cm σ b 77,25 = σ b1 60 + 095,63)6025,77(18,02,66)6025,77( =−−=− ∆ ∆ t b σ dyn/cm Sức căng bề mặt của hỗn hợp được xác định theo công thức I.76 trang 299 Sổ tay QTTB tập 1: Trang 10 [...]... mm Trang 23 Đồ án môn học - Chưng luyện liên tục hỗn hợp rượu metylic - nước Vậy t1 = 45 74,33 +3+ + 2,5 + 75 = 140,2mm 2 2 2.Các kết cấu đĩa phần luyện : - Đường kính ống hơi d h = 50 mm - Số chóp n = 26 chóp - Đường kính chóp dch = 74,33 mm - Chiều cao chóp trên ống dẫn hơi h2 = 12,5 mm - Khoảng cách từ mặt đĩa đến chân chóp S = 5 mm - Chiều cao mức chất lỏng trên khe chóp h1 = 20 mm - Chiều cao... cấp để đun sôi hỗn hợp đầu Qf là nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang vào thiết bị đun sôi hỗn hợp Trang 14 Đồ án môn học - Chưng luyện liên tục hỗn hợp rượu metylic - nước QF là nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang ra khỏi thiết bị đun sôi hỗn hợp đầu Qm là nhiệt lượng do mất mát Qy là nhiệt lượng do hơi mang ra khỏi tháp chưng QR là nhiệt lượng do lượng hồi lưu mang vào tháp Qh là nhiệt lượng do hơi mang.. .Đồ án môn học - Chưng luyện liên tục hỗn hợp rượu metylic - nước => 1 1 1 = + σ hh σ a σ b σ σ σ hh = a b = 13,9 σa + σb dyn/cm Ta thấy σhh < 20 dyn/cm nên chọn ϕ[σ] = 0,8 *Tính khối lượng riêng trung bình : Theo bảng I.2 trang 9 Sổ tay QTTB tập 1 ta có khối lượng riêng của metylic và nước : - 600C : ρa1 = 756 kg/m3 (metylic) ρb1 = 983 kg/m3 (nước) - 800C : ρa2 = 736 kg/m3 (metylic) ρb2... ω C z Với GX - lưu lượng lỏng trung bình đi trong đoạn chưng , kg/h GX = 1361,07 kg/h ρX - khối lượng riêng trung bình của lỏng trong đoạn chưng, ρX = 902,53 kg/m3 z - số ống chảy chuyền , chọn z = 1 Trang 25 Đồ án môn học - Chưng luyện liên tục hỗn hợp rượu metylic - nước ωC - tốc độ chất lỏng trong ống chảy chuyền , chọn ωC = 0,15 m/s Vậy 4.1361,07 = 0,0596m 3600.π 902,53.0,15.1 dC = - Khoảng cách... nhiệt trở lớp nước ngưng ,r1 = 1 0-3 /0,2538 = 3,94.1 0-3 m2.độ/W r2: nhiệt trở thành thiết bị , r2 = 4.1 0-3 /16,3 = 0,2454.1 0-3 m2.độ/W r3: nhiệt trở lớp cách nhiệt dày δ , r3 = δ/0,0372 m2.độ/W Do đó : ∑ r = ∆t1/q = 50/110,68 = 0,4517 m2.độ/W Suy ra : r3 = ∑ r - r1 - r2 = 0,4475 m2.độ/W => δ = r3.0,0372 = 0,017 m = 17mm Trang 31 Đồ án môn học - Chưng luyện liên tục hỗn hợp rượu metylic - nước Để đảm bảo... 0,982 ρytb - khối lượng riêng trung bình pha hơi trong đoạn luyện , kg/m 3 ⇒ 4.1208,2 ωy = 3600.π 0,052.26 = 6,57 m/s ⇒ Chiều cao của khe chóp b= - 2.6,57 2.0,982 = 0,011m = 11 mm 9,81.800,6 Số lượng khe hở của mỗi chóp : i= 2 π d (d ch − h ) c 4.b Với gtb - lượng hơi trung bình đi trong đoạn luyện , kg/h Trang 22 Đồ án môn học - Chưng luyện liên tục hỗn hợp rượu metylic - nước Với c - khoảng cách... P = 514 kg/h tR : nhiệt độ lỏng hồi lưu ,tR = tF = 65,50C CR: nhiệt dung riêng của lỏng hồi lưu, CR = aP CA + (1-aP).CB CA,CB :nhiệt dung riêng của metylic và nước ở 65,5 0C Trang 16 Đồ án môn học - Chưng luyện liên tục hỗn hợp rượu metylic - nước Tra bảng nhiệt dung riêng của metylic và nước ở 60 0C và 800C , theo phương pháp nội suy ta có : 80 C 65,5 A =C 60 A = 2760 + 65 CB65,5 = 60 C − CA + A (65,5... chóp trên ống dẫn hơi - Khoảng cách từ mặt đĩa đến chân chóp - Chiều cao mức chất lỏng trên khe chóp - Chiều cao khe chóp - Khoảng cách giữa các khe - Số khe hở của mỗi chóp Trang 26 dh n dch h2 S h1 b c i = 50 mm = 26 chóp = 74,33 mm = 12,5 mm = 5 mm = 20 mm = 10 mm =3 mm = 14 khe Đồ án môn học - Chưng luyện liên tục hỗn hợp rượu metylic - nước - Đường kính ống chảy chảy chuyền d C = 59,6 mm Chiều cao... kính đoạn luyện , r = 268,07 kcal/kg = 1122,36 kJ/kg Trang 19 Đồ án môn học - Chưng luyện liên tục hỗn hợp rượu metylic - nước Vậy lượng nước lạnh cần dùng cho thiết bị ngưng tụ hồi lưu : Gn1 = P.( RX + 1).r 514.(1,6 + 1).1122360 = = 17937,83kg / h Cn (t2 − t1 ) 4180,89(45 − 25) IV.Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị làm lạnh: Dùng thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm P.CP.(t’1-t’2) = Gn2.Cn(t2-t1) - Công... = 26 (chóp ) - Chiều cao chóp phía trên ống dẫn hơi : h2 = 0,25.dh = 0,25.0,05 = 0,0125 m = 12,5 mm - Đường kính chóp : d ch = d h + (d h + 2.δ ch ) 2 2 Trang 24 Đồ án môn học - Chưng luyện liên tục hỗn hợp rượu metylic - nước Với δch :chiều dày chóp , chọn δch = 2,5 mm Vậy d ch = 502 + (50 + 2.2,5) 2 = 74,33 mm - Khoảng cách từ mặt dĩa đến chân chóp : S = 0 ÷ 25 mm , chọn S = 5 mm - Chiều cao mức . sôi hỗn hợp đầu. Q f là nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang vào thiết bị đun sôi hỗn hợp. Trang 14 Đồ án môn học - Chưng luyện liên tục hỗn hợp rượu metylic - nước Q F là nhiệt lượng do hỗn hợp. Đồ án môn học - Chưng luyện liên tục hỗn hợp rượu metylic - nước Phần 1 : MỞ ĐẦU I.Lý thuyết về chưng luyện Chưng là phương pháp dùng để tách các hỗn hợp chất lỏng cũng như các hỗn hợp khí. chất . Quá trình chưng luyện được thực hiện trong thiết bị loại tháp làm việc liên tục hoặc gián đoạn. Trang 1 Đồ án môn học - Chưng luyện liên tục hỗn hợp rượu metylic - nước Ơ đây ta sẽ thiết