THIẾT kế THIẾT bị NGƯNG tụ CHO THÁP mâm CHÓP CHƯNG cất hỗn hợp ETANOL nước

Trang 1

ĐAMH Quá trình & Thiết bị GVHD: Ths.Vũ Bá Minh

ĐỒ ÁN MƠN HỌC QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ

Đề tài THIẾT KẾ THIẾT BỊ NGƯNG TỤ CHO THÁP MÂM CHĨP

CHƯNG CẤT HỖN HỢP ETANOL-NƯỚC

NĂNG SUẤT 2000 L/h

MỤC LỤC



Page LỜI NĨI ĐẦU ……… 3

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN ……… 4

CHƯƠNG 2 : CÂN BẰNG VẬT CHẤT I Các thơng số ban đầu ……… 15

II Xác định suất lượng sản phẩm đỉnh và sản phẩm đáy ……… 15

III Xác định tỉ số hồn lưu thích hợp ……… 17

IV Phương trình đường làm việc số mâm lý thuyết ……… 17

V Xác định số mâm thực tế ……….………… 18

VI Xác định suát lượng Mol của các dịng pha……… 21

CHƯƠNG 3 : CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG I Cân bằng nhiệt lượng của tháp chưng cất ……… 22

II Cân bằng nhiệt lượng cho thiết bị trao đổi nhiệt giữa dịng nhập liệu và dịng sản phẩm đáy ……… 23

III Cân bằng nhiệt lượng cho thiết bị đun nĩng dịng nhập liệu ……… 23

IV Cân bằng nhiệt lượng cho thiết bị ngưng tụ hồi lưu ……… 24

V Cân bằng nhiệt lượng cho thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh ……… 25

Trang 2

CHƯƠNG 4 : THÁP CHƯNG CẤT

I Tính đường kính tháp ……… 25

II Tính chiều cao tháp ……… 30

III Tính tốn chĩp 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 nĩng dịng nhập liệu ……… 63

IV Thiết bị đun sơi đáy tháp ……… 68

V Bồn cao vị ……… 71

VI Bơm ……… 75

CHƯƠNG 7 : GIÁ THÀNH THIẾT BỊ ……… 77

TÀI LIỆU HAM KHẢO ……… 78

Trang 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 bị 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 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 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 cĩ áp suất 2,5at

Trang 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 đuợc sử dụng trong các

trường hợp sau:

+ Khi nhiệt độsôi 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 bị hoạt động liên tục) là quá trình

được thực hiện liên tục, nghịch 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)

Trang 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 bị 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 đĩa, 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 định - Hoạt động ổn định

Nhược điểm: - Hiệu suất thấp - Trở lực khá cao - Cấu tạo phức tạp

- Độ ổn định kém

- Yêu cầu lắp đặt khắt khe

- Lắp đĩa thật phẳng

- Trở lực lớn

Trang 6

- Thiết bị nặng - Không làm việc với chất lỏng bẩn

3 Thiết bị ngưng tụ loại vỏ ống:

a) Thiết bị ngưng tụ ống chùm nằm ngang:

Thiết bị ngưng tụ ống chùm nằm ngang là thiết bị ngưng tụ được sử dụng rất phổ biến Thiết bị 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 định, 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/m2 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

Trang 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 bị thêm hệ thống nước giải nhiệt gồm: Tháp giải nhiệt, bơm nước giải nhiệt, hệ thống đường ống nước, thiết bị 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 bị 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 bị 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/m2 ở độ chênh nhiệt độ 4-5K, tương ứng hệ số truyền nhiệt k = 800-1000 W/m2.K

Trang 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: CH3-CH2-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): 78.4oC

+ Khối lượng riêng: d420 = 810 (Kg/m3)

 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:

CH3-CH2-OH CH3-CH2-O- + H+

Hằng số phân ly của etanol: 18

10

2 3



CH OH 

CH

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(NaNH2):

CH3-CH2-OH + NaH CH3-CH2-ONa + H2

Natri etylat

2 2

của nước, nên khi muối Natri etylat tan trong nước sẽ bị thuỷ phân thành rượu

trở lại

Trang 9

+ Tác dụng với acid tạo ester: Rượu etanol có tính bazơ tương đương với nước Khi rượu tác dụng với acid vô cơ H2SO4, HNO3 và acid hữu cơ đều tạo ra ester

CH3-CH2-OH + HO-SO3-H CH3-CH2O-SO3-H + H2O

CH3-CH2O-H + HO-CO-CH3 CH3-COO-C2H5 + H2O

* Phản ứng trên nhóm hydroxyl:

+ Tác dụng với HX:

CH3-CH2-OH + HX CH3-CH2-X + H2O + Tác dụng với Triclo Phốt pho:

CH3-CH2-OH + PCl3 CH3-CH2-Cl + POCl + HCl

+ Tác dụng với NH3:

CH3-CH2-OH + NH3 C2H5-NH2 + H2O + Phản ứng tạo eter và tách loại nước:

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

Trang 10

Sơ đồ tóm tắt vị 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 H2SO4; thuỷ phân dẫn xuất halogen và ester của etanol khi đun nóng với nước xúc tác dung dịch 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:

C6H6O6 2C2H5OH + 2CO2 + 28 Kcal

Trong đó: 95% nguyên liệu chuyển thành etanol và CO2

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

vị nhưng khối nước dày sẽ có màu xanh nhạt

Nấm men Zymaza

+ Thuốc súng không khói

+ Nhiên liệu hoả tiễn, bom bay

Trang 11

Khi hóa rắn nó có thể tồn tại ở dạng 5 dạng tinh thể khác nhau:

Khối lượng phân tử : 18 g / mol Khối lượng riêng d40 c : 1 g / ml Nhiệt độ nóng chảy : 00C

Nhiệt độ sôi : 1000 C Nước là hợp chất chiếm phần lớn trên trái đất (3/4 diện tích trái đất là nước

biển) và rất cần thiết cho sự sống

Nước là dung môi phân cực mạnh, có khả năng hoà tan nhiều chất và là dung môi rất quan trọng trong kỹ thuật 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

y(%phân

mol) 0 33,2 44,2 53,1 57,6 61,4 65,4 69,9 75,3 81,8 89,8 100 t(oC) 100 90,5 86,5 83,2 81,7 80,8 80 79,4 79 78,6 78,4 78,4

Trang 12

Hệ Etanol -Nước

III CÔNG NGHỆ CHƯNG CẤT HỆ ETANOL – NƯỚC:

Etanol là một chất lỏng tan vô hạn trong H2O, nhiệt độ sôi là 78,40C ở

760mmHg, nhiệt độ sôi của nước là 100oC ở 760mmHg : hơi cách biệt khá xa nên phương pháp hiệu quả để thu etanol có độ tinh khiết cao là phương pháp chưng

cất

Trong trường hợp này, ta không thể sử dụng phương pháp cô đặc vì các cấu tử đều có khả năng bay hơi, và không sử dụng phương pháp trích ly cũng như phương pháp hấp thụ do phải đưa vào một pha mới để tách, có thể làm cho quá trình phức tạp hơn hay quá trình tách không được hoàn toàn

* Sơ đồ qui trình công nghệ chưng cất hệ Etanol – nước:

Trang 13

Trang 14

Chú thích các kí hiệu trong qui trình:

1 Bồn chứa nguyên liệu

10 Thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh

11 Bộ phận phân dòng

12 Lưu lượng kế

13 Thiết bị 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 300C tại bình chứa nguyên liệu (1) được bơm (2) bơm lên bồn cao vị (3)

Từ đó được đưa đến thiết bị trao đổi nhiệt (4) ( trao đổi nhiệt với sản phẩm đáy Sau đó, hỗn hợp được đun sôi đến nhiệt độ sôi trong thiết bị gia nhiệt(6)ù, hỗn hợp được đưa vào tháp chưng cất (9) ở đĩa nhập liệu

Trên đĩa 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, có sự tiếp xúc và trao đổi giữa hai pha với nhau Pha lỏng chuyển động trong phần

chưng càng xuống dưới càng giảm nồng độ các cấu tử dễ bay hơi vì đã bị 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 đĩa 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 bị ngưng tụ (10) và

được ngưng tụ hoàn toàn Một phần chất lỏng ngưng tụ đi qua thiết bị làm nguội

sản phẩm đỉnh (13), được làm nguội đến 400C , rồi được đưa qua bồn chứa sản

phẩm đỉnh (14) Phần còn lại của chất lỏng ngưng tụ đựơc hoàn lưu về tháp ở đĩa trên cùng với tỉ số hoàn lưu tối ưu Một phần cấu tử có nhiệt độ sôi thấp được bốc

Trang 15

ĐAMH Quá trình & Thiết bị GVHD: Ths.Vũ Bá Minh hơi, còn lại cấu tử có nhiệt độ sôi cao trong chất lỏng ngày càng 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 dịch

lỏng đáy đi ra khỏi tháp vào nồi đun (15) 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 trao đổi nhiệt với dòng nhập liệu trong thiết bị (4) (sau khi qua bồn cao vị) Hệ thống làm việc liên tục cho ra sản phẩm đỉnh là etanol, sản phẩm đáy sau khi trao đổi nhiệt với nhập liệu có nhiệt độ là 450C được thải bỏ

CHƯƠNG 2 : CÂN BẰNG VẬT CHẤT

I CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU :

 Năng suất sản phẩm đỉnh: VD = 2000 (l/h)

 Nồng độ nhập liệu : xF = 25% mol etanol

 Nồng độ sản phẩm đỉnh : xD = 85% mol etanol

 Tỷ lệ thu hồi etanol : 99%

 Khối lượng phân tử của rượu và nước : MR =46 , MN =18

 Khối lượng riêng của rượu và nước ở nhiệt độ đỉnh t’D=78,50C:

o ρR=0,735(Kg/l)

o ρN=0.972(Kg/l)

 Chọn :

+ Nhiệt độ nhập liệu : t’F =30oC

+ Nhiệt độ sản phẩm đỉnh sau khi làm nguội : t’D =45oC

+ Nhiệt độ sản phẩm đáy sau khi trao đổi nhiệt : t’W = 45oC

+Trạng thái nhập liệu là trạng thái lỏng sôi

 Các kí hiệu :

+ GF , F : suất lượng nhập liệu tính theo Kg/h , Kmol/h

+ GD , D : suất lượng sản phẩm đỉnh tính theo Kg/h , Kmol/h

+ GW ,W : suất lượng sản phẩm đáy tính theo Kg/h , Kmol/h

+ xi ,x i : phân mol , phân khối lượng của cấu tử i

II XÁC ĐỊNH SUẤT LƯỢNG SẢN PHẨM ĐỈNH VÀ SẢN PHẨM ĐÁY :

 Cân bằng vật chất cho toàn tháp : F = D + W (II.1)

 Cân bằng cấu tử etanol (cấu tử nhẹ) : F.xF = D.xD + W.xW (II.2)

 Tỷ lệ thu hồi (99%) : F.xF  D.xD (II.3)

Với :

* Phân mol nhập liệu : xF = 0,25 (phân mol etanol )

Trang 16

18)

1(.46

x.46

F F

x x

x





Khối lượng phân tử trung bình dòng nhập liệu :

MF =46.x F (1x F).18 = 25 (Kg/Kmol)

* Phân mol sản phẩm đỉnh : xD =0,85 (phân mol etanol)

18 ).

1 ( 46

x 46

D D

x x

x





Khối lượng phân tử trung bình dòng sản phẩm đỉnh :

MD = 46.x D (1x D).18 =41.8 (Kg/Kmol) Khối lượng riêng dịng sản phẩm đỉnh ở nhiệt độ 30o

C

1.270.775 0,995

D =

8.41

786.0

1(

46

x.46

W W

D

W

x x

x





Ta có bảng sau:

Trang 17

III XÁC ĐỊNH TỈ SỐ HOÀN LƯU THÍCH HỢP:

1 Tỉ số hoàn lưu tối thiểu:

Tỉ số hoàn lưu tối thiểu là chế độ làm việc mà tại đó ứng với số mâm lý thuyết là vô cực Do đó ,chi phí cố định là vô cực nhưng chi phí điều hành (nhiên

liệu,nước và bơm…) là tối thiểu

Do đồ thị cân bằng của hệ Etanol-Nước có điểm uốn ,nên xác định tỉ số hoàn lưu tối thiểu bằng cách :

+Trên đồ thị cân bằng y-x ,từ điểm (0,85;0,85) ta kẻ một đường thẳng tiếp

tuyến với đường cân bằng tại điểm uốn , cắt trục Oy tại điểm có yo = 0,278

+Theo phương trình đường làm việc đoạn cất , khi xo =0 thì

yo =

1min 

R

x D =0,278 Vậy : tỉ số hoàn lưu tối thiểu : Rmin = 2,057

Tỉ số hoàn lưu làm việc (áp dụng công thức (IX-25b), trang 160, [II]):

R = 1,3Rmin + 0,3 = 1,3.2,057+0.3 = 2,974

IV PHƯƠNG TRÌNH ĐƯỜNG LÀM VIỆC SỐ MÂM LÝ THUYẾT:

1 Phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn cất(luyện) :

y =

1

R D =

1974,2

85,0

1974,2

974,2



 x =0,748 x + 0.214

2 Phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn chưng :

R

f x R

f R

.1

1

1434,3.1975,2

434,3974,2

85 , 0

F = 3,434 : chỉ số nhập liệu

3 Số mâm lý thuyết :

Đồ thị xác định số mâm lý thuyết :(Xem hình ở trang sau )

Trang 18

Từ đồ thị: 26 mâm bao gồm : 19 mâm cất

1 mâm nhập liệu

6 mâm 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 :

tb

lt ttηN

N 

Trang 19

ĐAMH Quá trình & Thiết bị GVHD: Ths.Vũ Bá Minh trong đó: tb : hiệu suất trung bình của đĩa, 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 thuyết

 Xác định hiệu suất trung bình của tháp tb :

+ Độ bay tương đối của cấu tử dễ bay hơi :

x

1 y 1

Với : x :phân mol của rượu trong pha lỏng

y* : phân mol của rượu trong pha hơi cân bằng với pha lỏng

* Tại vị trí nhập liệu :

xF = 0,25 ta tra đồ thị cân bằng của hệ : y*

F = 0.555

tF = 82.3 oC +

25,0

25,01.555,01

555,0x

x1y1

yα

F

*

* F

F =59.10-6.9,81 = 0,58.10-3 (N.s/m2)

Suy ra : F .F =3,75.0,58=2,175

Tra tài liệu tham khảo [4(tập 2) – trang 172] : F = 0,41

* Tại vị trí mâm đáy :

xW = 0,004 ta tra đồ thị cân bằng của hệ : y*

W = 0,051

tW = 98,9oC +

004,0

004,01.051,01

051,0x

x1y1

yα

W

*

* W

1 ( 46

46

W W

x x

Trang 20

+

85,0

85,01.86,01

86,0x

x1y1

yα

D

*

* D

1(.46

.46

D D

x x

1(.46

.466 6

Tra tài liệu tham khảo [4(tập 2) – trang 172] : 10 = 0,51

*Tại vị trí mâm chưng 5 :

x5 = 0,0634 ta tra đồ thị cân bằng của hệ : y*

5 = 0,37

+

0634,0

0634,01.37,01

37,0x

x1y1

yα

5

5 5

1(.46

.465 5

Tra tài liệu tham khảo [4(tập 2) – trang 172] : 5 = 0,36

Suy ra: hiệu suất trung bình của tháp :

Trang 21

26

0, 443

tt

Vậy chọn Ntt = 58 mâm , gồm: 42 mâm cất

1 mâm nhập liệu

15 mâm chưng

VI XÁC ĐỊNH SUẤT LƯỢNG MOL CỦA CÁC DÒNG PHA :

 Suất lượng mol của dòng nhập liệu, sản phẩm đỉnh và sản phẩm đáy:

Suất lượng mol (kmol/h) Suất lượng khối lượng (kg/h) Khối lượng mol (kg/kmol)(M)

 Cân bằng vật chất cho thiết bị ngưng tụ hồi lưu:

CHƯƠNG 3: CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG

Các thông số:

 xF = 0.25  tFS = 82,30C

 xD = 0.85  tDS =78,5 0C

 xW = 0.004  tWS = 98,9

 Chọn hơi đốt là hơi nước bão hòa ở áp suất tuyệt đối 2.5at

Tra bảng 57, trang 46, [6]:

Trang 22

 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 LƯỢNG CỦA THÁP CHƯNG CẤT:

Chọn:

 Hơi đốt là hơi nước bão hòa ở áp suất tuyệt đối 2.5at, rh = 2189.5 (kJ/kg)

Cân bằng nhiệt lượng cho toàn tháp:

QĐ + GFCFStFS = Qnt + GDCDStDS + GWCWStWS + Qtt

Nhiệt lượng nồi đun của tháp cung cấp:

QĐ = Qnt + GDCDStDS + GWCWStWS - GFCFStFS + Qtt

Giả sử: Qtt = 0,05Qđ 0,95Qđ = Qnt + GDCDStDS + GWCWStWS - GFCFStFS

Với CFS, CDS, CWS là nhiệt dung riêng ở tFS, tDS, tWS:

Tra bảng 1.153, trang 171, [7]

 Nhiệt dung riêng của etanol ở tFS = 82,3oC : CR = 3,26 (kJ/kg.K)

 Nhiệt dung riêng của nước ở tFS = 82,3oC : CN = 4,2 (kJ/kg.K)

Q G r

Trang 23

II CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG CHO THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT GIỮA

DÒNG NHẬP LIỆU VÀ DÒNG SẢN PHẨM ĐÁY

Chọn:

 Dòng nhập liệu có nhiệt độ vào tFV =300C

 Gia nhiệt bằng dòng sản phẩm đáy: có nhiệt độ vào là tWV=98,9oC

 Chonï nhiệt độ ra của dòng đáy sau làm nguội là tWR= 45oC

 Nhiệt dung riêng nước tại tWV =98,8oC là Cn=4,23(KJ/Kg.độ)

 Nhiệt dung riêng rượu tại tWV =98,8oC là Cr=3,452(KJ/Kg.độ)

o Nhiệt dung riêng trung bình dòng đáy tại tWV =98,8oC

CWV = x C W R (1 x W)C N=0,01.3,452+(1-0,01).4,23 = 4,22 (kJ/kg.K)

o Entanpi dòng đáy vào là hv=CWv.tWV=4,22.98,9=417,57(KJ/Kg)

 Nhiệt dung riêng nước tại tWR =45oC là Cn=4,18(KJ/Kg.độ)

 Nhiệt dung riêng rượu tại tWR =45oC là Cr=2,85(KJ/Kg.độ)

o Nhiệt dung riêng trung bình dòng đáy tại tWR =45oC

 Nhiệt dung riêng nước tại tFV =30oC là Cn=4,175(KJ/Kg.độ)

 Nhiệt dung riêng rượu tại tFV =30oC là Cr=2,6(KJ/Kg.độ)

o Nhiệt dung riêng trung bình dòng nhập liệu tại tFV =30oC

Trang 24

 Dòng nhập liệu có nhiệt độ vào tFV =63,30C và nhiệt độ ra tFR = 82,30C

 Gia nhiệt bằng dòng hơi nước bão hòa ở áp suất tuyệt đối 2.5at

Tra bảng 1.153, trang 173, [7]

 Nhiệt dung riêng của etanol ở 72,7oC : CR = 3,1(kJ/kg.K)

 Nhiệt dung riêng của nước ở 72,7oC : CN = 4,19(kJ/kg.K

 Nhiệt dung riêng trung bình dòng nhập liệu ở 72,7oC

Q G r

IV CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG 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 bị ngưng tụ hồi lưu:

Qnt = GD(R + 1)rD = Gn(hR – hV) Với:

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:

N D R

Trang 25

Tra bảng 1.250, trang 312, [7]

 Enthalpy của nước ở 300C : hV = 125,7(kJ/kg)

 Enthalpy của nước ở 500C : hR = 209,3 (kJ/kg)

Lượng nước cần dùng:

5947304, 4

209,3 125, 7

n n

 Nước làm lạnh có nhiệt độ vào tV = 300C và nhiệt độ ra tR = 400C

 Sản phẩm đỉnh có nhiệt độ vào tDV = 78,50C và nhiệt độ ra tDR = 450C

Lượng nhiệt tiêu thụ để làm nguội sản phẩm đỉnh:

Q = GDCD(tDv – tDR) = Gn.(hR - hV)

Nhiệt dung riêng của sản phẩm đỉnh:

N D R

Tra bảng 1.153, trang 171, [7]

 Nhiệt dung riêng của etanol ở 61,7 oC : CR = 2,58 (kJ/kg.K)

 Nhiệt dung riêng của nước ở 61,7 oC : CN = 4,18 (kJ/kg.K)

 Nhiệt dung riêng trung bình dòng đỉnh ở 61,7 oC

N D R

Tra bảng 1.250, trang 312, [7]

 Enthalpy của nước ở 300C : hV = 125,7(kJ/kg)

 Enthalpy của nước ở 400C : hR = 166,88 (kJ/kg)

g

)

*( 

Trang 26

ĐAMH Quá trình & Thiết bị GVHD: Ths.Vũ Bá Minh Trong đó gtb : lượng hơi trung bình đi trong tháp ( Kg/h )

(tb * y )tb : tốc độ hơi trung bình đi trong tháp ( Kg/h )

Vì rằng lượng hơi và lượng lỏng thay đổi theo chiều cao của tháp và khác nhau trong mỗi đoạn cho nên ta phải tính đường kính trung bình riêng cho từng đoạn : đoạn chưng và đoạn cất

1 Đường kính đoạn cất :

 Nồng độ trung bình của pha lỏng :

2

85 , 0 25 , 0

 D

F x x

 Nồng độ trung bình của pha hơi theo phương trình đường làm việc :

yL = 0.748 * xL + 0.219

= 0.748 * 0.55 + 0.219 = 0.63

 Nhiệt độ trung bình của pha hơi, pha lỏng từ giãn đồ t-x,y:

*

MtbL

=

)6,80273(

*4.22

273

*64,35

*55.0

46

*55.0

 1 , 28 10 ^ 3

972

) 757 , 0 1 ( 8 , 733

757 , 0 ) 1 ( 1

l Lx

x x

Trang 27

= 1517,68 ( 2,974 + 1) = 6031,3 ( Kg/h )

g1 : lượng hơi đi vào đĩa dưới cùng của đoạn cất

D D L

D L

r g r g

x G x G y g

G G g

1 1 1 1

1 1

( Bảng I.212-Sổ tay tập một )

yD = 0.86 ( phần mol )  y D = 0,94 ( phần khối lượng )

*

935.0

*68,151746

.0

*

68,1517

1 1

1 1 1

1 1

r g

G y g

G g

2,4029

64,0

1 1 1

L

G g y

2

2 , 4029 3

, 6031 2

Trang 28

h : khoảng cách mâm ( m ), chọn h = 0.3

[] : hệ số tính đến sức căng bề mặt

1 +

6,62

25 ,

5030 = 1,422 ( m ) Chọn Dcất theo tiêu chuẩn : 1,4 ( m)

2 Đường kính đoạn chưng :

 Nồng độ trung bình của pha lỏng :

2

004 , 0 25 , 0

 w

F x x

 Nồng độ trung bình của pha hơi theo phương trình đường làm việc :

yC = 1,864 x – 0.0024

= 1,864*0,127-0,0024 = 0.234

 Nhiệt độ trung bình của pha hơi, pha lỏng từ giãn đồ t-x,y:

*

MtbC =

)6,93273(

*4.22

273

*55,24

 = 0,816 ( Kg/m3 )

Trang 29

 Khối lượng riêng pha lỏng :

xC = 0.127  xC =

18

*)127.01(46

*127.0

46

*127.0

27 , 0 ) 1 (

N C R

C Cx

x x

tb

g g

g1C: lượng hơi đi vào đoạn chưng

gnC : lượng hơi ra khỏi đoạn chưng

Vì lượng hơi ra khỏi đoạn chưng bằng lượng hơi đi vào đoạn luyện nên

tb

g g

Lượng hơi đi vào đoạn chưng g1C, lượng lỏng G1C và hàm lượng lỏng x1C được xác định theo hệ phương trình cân bằng vật chất và cân bằng năng lượng :

1

1 1 1

1 1

x W y g x G

W g G

nC nC C C

w W

C C C

C C

Với W= 1660,87 ( Kg/h )

W

xW = 0.004  từ đường cân bằng yW = 0.05 ( phần mol )

 y W = 0.118 ( phần khối lượng

Trang 30

*

*4

,2087

*

01,0

*87,1660118

,0

*

87,1660

1 1 1

1 1

r g r g g

g x

G

g

G

nC nC C

C C C

C C

) / ( 87 , 4389

) / ( 2729

1 1 1

C C C

x

h Kg G

h Kg g

, 4029 2

Vận tốc hơi đi trong tháp :

( y * y )tb = 0.065 * [] * h*Cx*Cy (Kg/m2*s )

Cx : khối lượng riêng trung bình của pha lỏng = 959,3 (Kg/m3)

Cy : khối lượng riêng trung bình của pha hơi = 0.816 ( Kg/ m3 )

h : khoảng cách mâm ( m ), chọn h = 0.3

[] : hệ số tính đến sức căng bề mặt

1 + 59

1 )

hh = 12.27 < 20 dyn/cm Nên theo sổ tay tập hai : [] = 0.8

3379 = 1,322 ( m ) Chọn Dchưng theo tiêu chuẩn = 1,4 ( m)

Do đó chọn Dtháp = 1,4 ( m )

II TÍNH CHIỀU CAO THÁP:

Chiều cao của thân tháp:

Hthân = Ntt(Hđ +  ) + 0,8 =59(0,3 + 0,004) + 0,8 = 19 (m)

Trong đó:

 nt : số mâm thực tế, nt = 59 đĩa

Trang 31

 Hđ : khoảng cách giữa các mâm (m), Hđ = 0,3 (m)

 : chiều dày của mâm, chọn  = 4mm = 0,004m

Chọn đáy (nắp) ellip tiêu chuẩn có t 0, 25

t

h

D   ht = 0,25.0,8 = 0,2m = 200mm Chọn chiều cao gờ: hg = 50mm = 0,05m

Chiều cao đáy (nắp): Hđn = ht + hg = 0,2 + 0,05 = 0,25m = 250mm

Kết luận:

Chiều cao toàn tháp: H = Hthân + 2Hđn = 19 + 2.0,25 = 19,5( m)

III TÍNH TOÁN CHÓP VÀ ỐNG CHẢY CHUYỀN:

 Chọn đường kính ống hơi dh = 50 ( mm ) = 0,050 ( m )

 Số chóp phân bố trên đĩa (IX-212-trang 236)

D : đường kính trong của tháp

dh :Chọn đường kính ống hơi

 Chiều cao chóp phía trên ống dẫn hơi :

 t =75 + 2*2 + 35 = 114 (mm)

Trang 32

1.Tính cho phần cất :

 Chiều cao khe chóp :

b = . 2.

.

Ly Ly Lx

g

  



Lx: khối lượng riêng của lỏng phần cất

Ly : khối lượng riêng của hơi phần cất

 : hệ số trở lực của đĩa chóp  = 1.5 2 , chọn  = 2

Ly 4. 2

3600

y h

 Chiều rộng khe chóp : a = 2  7 mm ; chọn a = 3 ( mm )

Khoảng cách giữa các khe c = 3  4 mm ,chọn c = 3 ( mm )

 Số lượng khe hở của mỗi chóp :

Lx c

G d

z : số ống chảy chuyền , chọn z = 1

c : tốc độ chất lỏng trong ống chảy chuyền

c = 0.1  0.2 ( m/s ),Chọn c = 0.15 ( m/s )

Lx: khối lượng riêng của lỏng phần cất

x = 780,26( Kg/m3 )

Trang 33

3600 3600 .780, 26.0,15.1

x c

2.Tính cho phần chưng :

 Chiều cao khe chóp :

b = . 2.

.

Cy Cy Cx

g

  



Cx: khối lượng riêng của lỏng phần chưng

Cy : khối lượng riêng của hơi phần chưng

 : hệ số trở lực của đĩa chóp  = 1.5 2 , chọn  = 2

Cy 4. 2

3600

y h

 Chiều rộng khe chóp : a = 2  7 mm ; chọn a = 3 ( mm )

Khoảng cách giữa các khe c = 3  4 mm ,chọn c = 3 ( mm )

 Số lượng khe hở của mỗi chóp :

Cx c

G d

Trang 34

c : tốc độ chất lỏng trong ống chảy chuyền

Q

h L

 

 

 

 Với E : hệ số hiệu chỉnh cho gờ chảy tràn , phụ thuộc vào 2 giá trị :X,

Q L

QL :lưu lượng pha lỏng trung bình trong tháp được tính như sau :

+ Lưu lượng chất lỏng trong phần cất của tháp :

 Xác định L w :chiều dài hiệu dụng của gờ chảy tràn (m)

Diện tích dành cho ống chảy chuyền là 20% diện tích mâm , nên ta có

phương trình sau :

Trang 35



.2,0sin180



 o o

o

n n

Với : no :góc ở tâm chắn bởi chiều dài đoạn Lw Dùng phương pháp lặp ta được : no = 83,837o

Suy ra : W sin( ) 1, 4.sin(83,837) 0,935( )

+ Chiều rộng của ống chảy chuyền :

dw = 0,15 D= 0,21 (m)=210(mm) + Diện tích của ống chảy chuyền

Sd = 0,04.F=0,04.0,154 = 0,00616 (m2) +Khoảng cách giữa hai gờ chảy tràn

l = D - 2.dw=1,4 -2.0,21=0,98(m) + Diện tích giữa hai gờ chảy tràn :

A = F – 2.Sd = F(1 -2*0,04 ) = 0,92F=0,14(m2) Chiều rộng trung bình : Bm = 0,14 0,14

Q

+ 0,82.v G = 0,82.0,7456 1, 018= 0.616

30,816 1, 22

  

34140,93 4123,15

4132, 04( / )

Ly Cy G

Trang 36

Cg = 1,1

- Giá trị 4* ' tra từ hình 5.14a trang 81 Tập 3 với:

hm = 75 được 4 ' = 22,5 hay ' = 22, 5 5, 6

IV TÍNH TRỞ LỰC THÁP

Trở lực tháp chóp được xác định theo công thức :

P = Ntt * Pđ ( N/m2)

Ntt : số mâm thực của tháp

Pđ : tổng trở lực qua một mâm

Ở phần chưng và phần cất, trở lực qua các đĩa không đồng đều Do đó để chính xác , trở lực sẽ được tính riêng cho từng phần

A Tổng trở lực phần cất :

Tổng trở lực qua một dĩa :

Pđ = Pk + Ps +Pt

Pk : trở lực đĩa khơ

Ps : trở lực do sức căng bề mặt

Pt : trở lực của lớp chất lỏng trên đĩa

1 Trở lực đĩa khô P k :

Trang 37

 : sức căng bề mặt trung bình của hỗn hợp

Ở tLx= 79,7 OC R = 17,5*10-3 (N/m) n = 62,5*10-3 (N/m)

( Tra bảng I-242 Sổ tay tập một )

2

4

b a

hr : chiều cao của khe chóp (m), hr = b = 20 (mm) = 0,02 (m)

hb : chiều cao lớp bọt trên đĩa (m)

hb =

b

b x ch b

x x

c

F

f h h f h f

F h h

( )

Trang 38

Fo = F – 2.Sd = 0,92 F = 0,92.0,154=0,14 (m2)

f : tổng diện tích các chóp trên đĩa

f = 0,785 dch2 .n = 0,785 0,0752.79 = 0,348 (m2)

hch : chiều cao của chóp

o Tổng trở lực phần cất:

Pcất = Ntt.cất * Pđ.cất = 42* 308 = 12936 (N/m2)

B Tổng trở lực phần chưng :

Tổng trở lực qua một dĩa :

Pđ = Pk + Ps +Pt

Pk : trở lực đĩa khơ

Ps : trở lực do sức căng bề mặt

Pt : trở lực của lớp chất lỏng trên đĩa

1 Trở lực đĩa khô P k :

Trang 39

 : sức căng bề mặt trung bình của hỗn hợp

Ở tCx= 85,2 OC R = 17*10-3 (N/m) n = 61,5*10-3 (N/m)

( Tra bảng I-242 Sổ tay tập một )

2

4

b a

hr : chiều cao của khe chóp (m), hr = b = 20 (mm) = 0,02 (m)

hb : chiều cao lớp bọt trên đĩa (m)

hb =

b

b x ch b

x x

c

F

f h h f h f

F h h

( )

Trang 40

Fo : phần diện tích bề mặt đĩa có gắn chóp ( nghĩa là trừ hai phần diện tích đĩa để bố trí ống chảy chuyền )

Fo = F – 2.Sd = 0,92 F = 0,92.0,154=0,14 (m2)

f : tổng diện tích các chóp trên đĩa

f = 0,785 dch2 .n = 0,785 0,0752.79 = 0,348 (m2)

hch : chiều cao của chóp

P g

CHƯƠNG 5: THIẾT BỊ CHÍNH - THIẾT BỊ NGƯNG TỤ SẢN PHẨM ĐỈNH

I TÍNH KÍCH THƯỚC THIẾT BỊ:

 Chọn thiết bị ngưng tụ vỏ – ống loại TH đặt nằm ngang

 Ống truyền nhiệt được làm bằng thép X18H10T, kích thước ống 25x2,5, L=

3(m)

Định dạng
Số trang	80
Dung lượng	1,3 MB