phần I mở đầu Giới thiệu chung dây chuyền sản xuất Chng cất phơng pháp dùng để tách hỗn hợp lỏng nh hỗn hợp khí lỏng thành cấu tử riêng biệt, dựa vào độ bay khác cấu tử hỗn hợp Khi chng cất, hỗn hợp đầu có cấu tử ta thu đợc nhiêu cấu tử sản phẩm Theo đề hỗn hợp đầu gồm cấu tử RợuEtylic Nớc nên đợc gọi chng cất hỗn hợp cấu tử Sau trình chng cất, ta thu đợc sản phẩm đỉnh cấu tử có độ bay lớn hơn(RợuEtylic) phần cấu tử có độ bay bé (Nớc) Sản phẩm đáy gồm hầu hết cấu tử khó bay (Nớc) phần rÊt Ýt cÊu tư dỊ bay h¬i (R¬uEtylic) Trong trêng hợp ta dùng tháp chng luyện loại tháp đệm, làm việc áp suất thờng (1at) với hỗn hợp đầu vào nhiệt độ sôi Phần II Sơ đồ dây chuyền công nghệ I Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất (hình 1) II Thuyết minh sơ đồ Nguyên liệu đầu đợc chứa thùng chứa (1) đợc bơm (2) bơm lên thùng cao vị (3) Mức chÊt láng cao nhÊt vµ thÊp nhÊt ë thïng cao vị đợc khống chế chảy tràn Hỗn hợp đầu từ thùng cao vị (3) tự chảy xuống thiết bị đun nóng hỗn hợp đầu (4), trình tự chảy đợc theo dõi đồng hồ lu lợng Tại thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu (4) (dùng nớc bÃo hoà), hỗn hợp đầu đợc gia nhiệt tới nhiệt độ sôi, sau đạt tới nhiệt độ sôi, hỗn hợp đợc đa vào đĩa tiếp liệu tháp chng luyện loại tháp đệm (5) Trong tháp, từ dới lên tiếp xúc trực tiếp với lỏng chảy từ xuống, xảy trình bốc ngng tụ nhiều lần Theo chiều cao tháp, lên cao nhiệt độ thấp nên qua tầng đệm từ dới lên, cấu tử có nhiệt độ sôi cao ngng tụ Quá trình tiếp xúc lỏng tháp diễn liên tục làm cho pha ngày giầu cấu tử dễ bay hơi, pha lỏng ngày giầu cấu tử khó bay Cuối đỉnh tháp ta thu đợc hầu hết cấu tử dễ bay (RợuEtylic) phần cấu tử khó bay hơi(Nớc) Hỗn hợp đợc vào thiết bị ngng tụ (6) đợc ngng tụ hoàn toàn (tác nhân nớc lạnh) Một phần chất lỏng sau ngng tụ cha đạt yêu cầu đợc qua thiết bị phân dòng (7) để hồi lu trở đỉnh tháp, phần lại đợc đa vào thiết bị làm lạnh (8) để làm lạnh đến nhiệt độ cần thiết sau vào thùng chứa sản phẩm đỉnh (10) Chất lỏng hồi lu từ xuống dới, gặp có nhiệt độ cao từ dới lên, phần cấu tử có nhiệt độ sôi thấp lại bốc lên, phần cấu tử khó bay pha sÏ ngng tơ ®i xng Do ®ã nång ®é cÊu tử khó bay pha lỏng ngày tăng, cuối đáy tháp ta thu đợc hỗn hợp lỏng gồm hầu hết cấu tử khó bay (Nớc) phần cấu tử dễ bay (RợuEtylic), hỗn hợp lỏng đợc đa khỏi đáy tháp, qua thiết bị phân dòng, phần đợc đa thùng chứa sản phẩm đáy (11), phần đợc tận dụng đa vào nồi đun sôi đáy tháp (9) dùng nớc bÃo hoà Thiết bị (9) có tác dụng đun sôi tuần hoàn bốc hỗn hợp đáy (tạo dòng từ dới lên tháp) Nớc ngng thiết bị gia nhiệt đợc tháo qua thiết bị tháo nớc ngng (12) Tháp chng luyện làm việc chế độ liên tục, hỗn hợp đầu vào sản phẩm đợc lấy liện tục III Chế độ thuỷ động tháp đệm Trong tháp ®Ưm cã chÕ ®é thủ ®éng lµ chÕ ®é chảy dòng, chế độ độ chế độ xoáy Khi vËn tèc khÝ bÐ, lùc hót ph©n tư lín vợt lực lỳ Lúc trình chuyển khối đợc xác định dòng khuyếch tán phân tử Tăng vận tốc lên lực lỳ trở nên cân với lực hút phân tử Quá trình chuyển khối lúc không đợc định khuyếch tán phân tử mà khuyếch tán đối lu Chế độ thuỷ động gọi chế độ độ Nếu ta tiếp tục tăng vận tốc khí lên chế độ độ chuyển sang chế độ xoáy Trong giai đoạn trình khuyếch tán đợc định khuyếch tán đối lu Nếu ta tăng vận tốc khí lên đến giới hạn xảy tợng đảo pha Lúc chất lỏng chiếm toàn tháp trở thành pha liên tục, pha khí phân tán vào chất lỏng trở thành pha phân tán Vận tốc khí ứng với thời điểm gọi vận tốc đảo pha Khí sục vào lỏng tạo thành bọt giai đoạn chế độ làm việc tháp gọi chế độ sủi bọt chế độ vận tốc chuyển khối tăng nhanh, đồng thời trở lực tăng nhanh Trong thực tế, ta thờng cho tháp đệm làm việc chế độ màng có vận tốc nhỏ vận tốc đảo pha trình chuyển khối giai đoạn sủi bọt mạnh nhất, nhng giai đoạn ta khó khống chế trình làm việc Ưu điểm tháp đệm: + Hiệu suất cao bề mặt tiếp xúc pha lớn + Cấu tạo tháp đơn giản + Trở lực tháp không lớn + Giới hạn làm việc tơng đối rộng Nhợc điểm + Khó làm ớt đệm + Tháp cao phân phối chất lỏng không IV Bảng kê ký hiệu thờng dùng đồ án - F: Lợng hỗn hợp đầu, kg/h (hoặc kg/s, kmol/h) - P: Lợng sản phẩm đỉnh, kg/h (hoặc kg/s, kmol/h) - W: Lợng sản phảm đáy, kg/h (hoặc kg/s, kmol/h) - Các chØ sè F, P, W, A, B : t¬ng øng đại lợng thuộc hỗn hợp đầu, sản phẩm đỉnh, sản phẩm đáy củaRợuEtylic Nớc - a: nồng độ phần khối lợng, RợuEtylic kg /kg hỗn hợp - x: nồng độ phần mol, kmol RợuEtylic /kmol hỗn hợp - M: Khối lợng mol phân tử, kg/kmol - : độ nhớt, Ns/m2 - : khối lợng riêng, kg/m3 - Các số A, B, x, y, hh: tơng ứng đại lợng thuộc cấu tử RợuEtylic, Nớc, thành phần lỏng, thành phần hỗn hợp Ngoài ký hiệu cụ thể khác đợc định nghĩa chỗ Phần IIi Tính toán thiết bị I Tính cân vật liệu I.1 Tính toán cân vật liệu I.1.1 Hệ phơng trình cân vật liệu - Phơng trình cân vật liệu chung cho toàn tháp F=P+W 144] - Đối với cấu tử dễ bay h¬i FaF = Pap + Waw 144] [II – [II - Lợng sản phẩm đỉnh là: P=F a F −aw a p −a w Trong ®ã: F: suất tính theo hỗn hợp đầu, kg/s kg/h aF, ap, aw: lần lợt nồng độ cấu tử dễ bay hỗn hợp đầu, sản phẩm đỉnh, sản phẩm đáy, phần khối lợng Đầu cho F = 4000(kg/h) Vậy ta có lợng sản phẩm đỉnh là: P=F a F−aw a p −a w =3600 , 42−0 , 04 =1537 , 93−0 , 04 (kg/h) - Lợng sản phẩm đáy là: W = F -P = 3600-1537= 2063 (kg/h) I.1.2 Đổi nồng độ phần khối lợng sang nồng độ phần mol aF, ap, aw áp dụng công thức aA x= MA aA aB + MA MB [II – 126] Trong ®ã: aA, aB: nồng độ phần khối lợng RợuEtylic Nớc Ma, MB: khối lợng mol phân tử củaRợuEtylic Nớc Víi M A=M C H o=46 (kg/kmol) M B=M H O=18 (kg/kmol) Thay sè liƯu vµo ta cã: aF xF = MA a F ( 1−a F ) + MA MB aP x P= MA a P ( 1−a P ) + MA MB aw xw= MA a w ( 1−a w ) + MA MB , 42 46 = =0 , 221 , 42 1−0 , 42 + 46 18 (phÇn mol) ,93 46 = =0 , 839 ,93 1−0 , 93 + 46 18 (phÇn mol) ,04 46 = =0 , 016 ,04 1−0 ,04 + 46 18 (phÇn mol) I.1.3 Tính khối lợng phân tử trung bình hỗn hợp đầu, sản phẩm đỉnh, sản phẩm đáy Theo c«ng thøc: M = x.MA + (1 – x)MB Trong đó: M: khối lợng phân tử trung bình, kg/kmol x: nồng độ phần mol - Khối lợng phân tử trung bình sản phẩm đỉnh Mp = xp.MA + (1 – xp)MB Mp = 0,839.0,839 +(1- 0,839).18 Mp = 39,71 kg/kmol - Khối lợng phân tử trung bình hỗn hợp đầu MF = xF.MA + (1 xF)MB MF = 0,221.46 +(1- 0,221).18 MF = 24,188(kg/kmol) - Khèi lợng phân tử trung bình sản phẩm đáy Mw = xw.MA + (1 – xw)MB Mw = 0,016.46 +(1- 0,016).18 Mw = 18,448 (kg/kmol) I.1.4 Đổi đơn vị F, P, W tõ kg/h sang kmol/h F= F ( kg/h ) 3600 = =148 , 834 (kmol /h ) MF 24 , 188 P= P ( kg/h ) 1537 = =38 ,706 (1 kmol /h) Mp 39 , 71 W= W ( kg /h ) 2063 = =111, 828( kmol/h ) Mw 18 , 448 I.1.5 Lợng hỗn hợp đầu đơn vị sản phẩm đỉnh: F 148 , 834 f= = =3 , 845 P 38 , 706 I.2 Xác định số bậc thay đổi nồng độ I.2.1 Xác định Rmin dựa đồ thị y x Dựng đờng cân theo số liệu đờng cân b»ng sau: [II – 145] B¶ng x 10 20 30 40 50 60 70 80 90 10 Hỗnhợ p đẳng phí 33 44 53 57 61 65 69 75 81 89 10 89.4 2 4 8 10 90 86 83 81 80 79 78 78 78 t 80 79 78.15 5 4 - Từ số liệu bảng ta vẽ đồ thị đờng nồng độ cân lỏng(x)_ hơi(y) ta có:Bm ax=0.324 (kẻ tiếp tuyến với đờng nồng độ cân cắt trục tung Bm ax).mµ y B max = xp Rmin +1 Rmin=1,59 -Cho giá trị từ 1đến B