17 -Tính cân b ng vằ ật liệu của đoạn chưng và đoạn luyện để xác định lưu lượng các dòng pha đi trong từng đoạn của tháp .... 24 -Tốc độ khí hơi trung bình đi trong đoạn luyện của tháp đ
SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ
S ơ đồ công nghệ, chú thích
STT Kí hi u ệ Tên thi t b ế ị
2 T-1 Thùng ch a h n hứ ỗ ợp đầu
3 T-2 Thùng ch a s n phứ ả ẩm đáy
4 T-3 Thùng ch a s n phứ ả ẩm đỉnh
5 H-1 Thiết b gia nhi t h n hị ệ ỗ ợp đầu
6 H-2 Thiết b gia nhiị ệt ở đáy tháp
7 C-1 Thiết b làm l nh s n phị ạ ả ẩm đáy
8 C-2 Thiết bị ngưng tụ ồ lưu sả h i n phẩm đỉnh
9 C-3 Thiết b làm l nh s n phị ạ ả ẩm đáy
10 R-1 Cơ cấu hồi lưu sản phẩm đỉnh
11 R-2 Cơ cấu hồi lưu hơi ở đáy tháp
14 X-1 Thiết bị tháo nước ngưng sau thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu
15 X-2 Thiết bị tháo nước ngưng sau thiết bị gia nhiệt ở đáy tháp
16 F-1 Lưu lượng kế đo lưu lượng hỗn hợp đầu
17 F-2 Lưu lượng kế đo lưu lượng sản phẩm đỉnh
Thuyết minh sơ đồ công nghệ
Dung dịch đầ ừu t thùng chứa h n hỗ ợp đầu T-1 được bơm P-1 bơm liên tục đưa vào thi t b gia nhi t h n hế ị ệ ỗ ợp đầu H-1 qua van V-2 và lưu lượng k F-1 ế Bơm P-2 được lắp song song dự phòng trường hợp bơm P-1 bị hỏng hóc Tại thiết bị gia nhiệt H-1, dung dịch được đun nóng đến nhiệt độ sôi tF thì được đưa vào tháp chưng luyện E-1 t i vạ ị trí đĩa tiếp liệu
Trong tháp chưng luyện E-1, hơi đi từ dưới lên gặp chất lỏng đi từ trên xuống, nồng độ các cấu tử thay đổi theo chiều cao của tháp, nhiệt độ sôi cũng thay đổi tương ứng với sự thay đổ ủa nồng độ Cụ thể trên mi c ột đĩa chóp c a tháp, ch t l ng có n ng ủ ấ ỏ ồ độ của cấu t dễ bay hơi là x , hơi bốử 1 c lên có nồng độ y1, trong đó y1>x1 Hơi này qua Đồ án Quá trình-Thi t bế ị trong CNHH-TP GVHD: TS.Nguyễn Văn Xá ống hơi đi lên đĩa trên, qua khe chóp, sục vào (tiếp xúc pha) với lỏng trên đó Nhiệt độ của ch t l ng ấ ỏ trên đĩa 2 thấp hơn đĩa 1, nên một phần hơi được ngưng tụ ại, do đó l nồng độ cấu tử dễ bay hơi trên đĩa này là x2>x1 Hơi bốc lên từ đĩa 2 có nồng độ cấu tử dễ bay hơi là y2>x2 đi lên đĩa 3, nhiệt độ của lỏng trên đĩa 3 thấp hơn đĩa 2, nên hơi được ngưng tụ một phần và ch t lấ ỏng trên đĩa 3 có nồng độ x3>x2 Trên mỗi đĩa xảy ra quá trình truy n ch t giề ấ ữa pha lỏng và pha hơi, quá trình bốc hơi và ngưng tụ một phần l p l i nhi u l n, cuặ ạ ề ầ ối cùng trên đỉnh tháp thu được s n phả ẩm đỉnh có nồng độ cấu t d bay ử ễ hơi cao và dưới đáy tháp thu được sản phẩm đáy có nồng độ cấu tử khó bay hơi cao
Lỏng dưới đáy giàu cấu tử khó bay hơi qua cơ cấu hồi lưu đáy tháp R-1, một phần sẽ được đưa ra khỏi thiết bị và làm lạnh ở thiết bị làm l nh C-1ạ , khi đạt đến nhiệt độ cần thiết sẽ được đưa vào thùng chứa sản phẩm đáy T-2 Một phần sản phẩm đáy sẽ được qua thiết b gia nhiệt ở đáy tháp H-2 hồi lưu ị để hơi ở tr về tháp
Hơi trên đỉnh tháp giàu c u t dấ ử ễ bay hơi đi vào thiết bị ngưng tụ ồi lưu C h -2, ở đây nó được ngưng tụ lại Qua cơ cấu hồi lưu R-2, một phần ch t l ng hấ ỏ ồi lưu về tháp ở đĩa trên cùng, một phần khác đi qua thiết bị làm l nh C-3 làm lạ để ạnh đến nhiệt độ cần thiết rồi đi vào thùng chứa sản phầm đỉnh T-3
Như vậy với thiết bị làm việc liên tục thì hỗn hợp đầu được đưa vào liên tục và sản phẩm cũng được tháo ra liên tục Đồ án Quá trình-Thi t bế ị trong CNHH-TP GVHD: TS.Nguyễn Văn Xá Đồ án Quá trình-Thi t bế ị trong CNHH-TP GVHD: TS.Nguyễn Văn Xá
PHẦN 3 BẢN KÊ CÁC KÍ HIỆU VÀ ĐẠI LƯỢNG
3.1 Các kí hiệu và đại lượng
Kí hi u ệ Tên g i ọ Đơn vị x Nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong pha lỏng phần mol y Nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong pha hơi phần mol y* Nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong pha hơi cân b ng v i pha l ng ằ ớ ỏ phần mol a Nồng độ cấu tử dễ bay hơi phần khối lượng
F Lưu lượng hỗn hợp đầu kg/h, kg/s
P Lưu lượng sản phẩm đỉnh kg/h, kg/s
W Lưu lượng sản phẩm đáy kg/h, kg/s
GF Lưu lượng hỗn hợp đầu kmol/h, kmol/s
GP Lưu lượng sản phẩm đỉnh kmol/h, kmol/s
GW Lưu lượng sản phẩm đáy kmol/h, kmol/s t 0 Nhiệt độ sôi 0 C
R Chỉ số hồi lưu α Hệ số bay hơi tương đối
NLT Số đĩa lí thuyết
NTT Số đĩa thực tế
D Đường kính tháp chưng luyện m
H Chiều cao tháp chưng luyện m
M Khối lượng mol kg/kmol r Ẩn nhiệt hóa hơi, ẩn nhiệt ngưng tụ kcal/kmol ρ Khối lượng riêng kg/m 3 ω Tốc độ lỏng hoặc hơi m/s σ Sức căng bề mặt dyn/cm; N/m μ Độ nhớt N.s/m 2 ; cP ΔP Trở l c cự ủa tháp chưng luyện N/m 2 ξ Hệ số trở l c ự
Q Nhiệt lượng J/h; kJ/h; J/s; kJ/s λ Hàm nhi t (nhiệ ệt lượng riêng) J/kg
C Nhiệt dung riêng J/kg.độ p Áp su t ấ N/m 2 , at Đồ án Quá trình-Thi t bế ị trong CNHH-TP GVHD: TS.Nguyễn Văn Xá
Các chỉ số dưới
Benzen B, cấu tử dễ bay hơi hơn
Tuluen T, cấu tử khó bay hơi hơn
A Của (thu c v ) A, c u tộ ề ấ ử dễ bay hơi hơn
B Của (thu c v ) B, c u tộ ề ấ ử khó bay hơi hơn
G Dòng khí/hơi dc Đoạn chưng dl Đoạn luyện x Thuộc v pha lề ỏng y Thuộc về pha hơi
1 Vị trí 1/ đĩa thứ nhất
2 Vị trí 2/ đĩa thứ hai k Vị trí k/ đĩa thứ k k – 1 Vị trí k – 1/ đĩa thứ k – 1 n Vị trí n/ đĩa thứ n tb Giá tr trung bình ị min Giá tr nh nh t ị ỏ ấ max Giá tr cị ực đại bh Hơi nước bão hòa
Các đại lượng, kí hi u khác ho c b trùng sệ ặ ị ẽ được kí hi u riêng t ng ph n ệ ở ừ ầ
TÍNH TOÁN K Ỹ THUẬ T THI T B Ế Ị CHÍNH
Tính cân b ng v t li u ằ ậ ệ
Công thức đổ ồng độ % khi n ối lượng sang nồng độ phần mol
Nồng độ mol của benzen trong pha lỏng của hỗn hợp đầu
Nồng độ mol của benzen trong pha lỏng của hỗn hợp sản phẩm đỉnh
Nồng độ mol của benzen trong pha lỏng của hỗn hợp sản phẩm đáy
Xác định chỉ số hồi lưu R th
Biểu diễn đường cân b ng pha l ng ằ ỏ – hơi
Bảng thành ph n cân b ng pha l ng (x) ầ ằ ỏ – hơi (y) và nhiệt độ sôi hỗn hợp hai c u tấ ử ở 760 mmHg (% mol) [2 149, B ng IX.2a.] – ả Hỗn hợp
Toluen x 0 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 y* 0 11,8 21,4 38 51,1 61,9 71,2 79 85,4 91 95,9 100 t, °C 110,6 108,3 106,1 102,2 98,6 95,2 92,1 89,4 86,8 84,4 82,3 80,2 Bảng 4.1.1.Bảng thành ph n cân b ng pha lầ ằ ỏng–hơi và nhiệt độ sôi h n h p benzen-toluen ỗ ợ Đồ án Quá trình-Thi t bế ị trong CNHH-TP GVHD: TS.Nguyễn Văn Xá thiết b [2 171] tìm giá trị – để ị η tương ứng
Xác định số đĩa lí thuyết dựa vào đồ thị Mc Cabe Thiesel –
Hình 4.3.1 Đồthị Mc Cabe xác nh sđị ố đĩa lí thuyết với Rth=2,6
Với Rth=2,6; phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn luyện là: y 0,722x 0,271và phương trình đường nồng độ làm việc đoạn chưng là: y 1,346x 0,0042 Dựng đồ thị Mc Cabe – Thiesel như đồ thị hình 4.3.1 Dựa vào đồ thị 4.3.1 xác định được:
- Số đĩa lí thuyết đoạn chưng NLT(c) =8 (đĩa)
- Số đĩa lí thuyết đoạn luy n Nệ LT(l) = 5 (đĩa)
- Số đĩa lí thuyết toàn tháp N = 13 LT (đĩa)
Xác định số đĩa thực tế dựa trên hi u su t trung bình ệ ấ
Xét vị trí đĩa tiếp li u x = 0,44 ệ F (phần mol), t 0 F 94,5 C 0
- N i suy t b ng sộ ừ ả ố liệu 4.3.1 có độ nhớt benzen 0,276 (cP); tuluen 0,2842 (cP) Đồ án Quá trình-Thi t bế ị trong CNHH-TP GVHD: TS.Nguyễn Văn Xá
F lg x lg (1 x ) lg 0,44 lg0, 276 (1 0, 44) lg0,2842
- Độ bay hơi tương đối của hỗn hợp: y (1 y ) * * 0,663 (1 0,663) 2,504 x (1 x) 0,44 (1 0,44)
- Tính tích s ố 0,281 2,504 0,704 Tra đồ thị hình IX11 Xác định hiệu suất trung bình c a thi t b [2 171] ủ ế ị – được giá tr ị F 0,53 53%
Xây d ng b ng sự ả ố liệu 4.3.2 và 4.3.3 bằng cách tính toán tương tự tại các bậc thay đổ ồng đội n của thiết bị theo thứ tự sau:
- T nừ ồng độ benzen trong pha l ng (x) ỏ xác định nhờ đồ thị hình 4.3.1, xác định nhiệt độ độ sôi (t và n 0 ) ồng độ benzen trong pha hơi cân bằng với pha lỏng (y*) dựa vào đồ thị 4.1.1 Nội suy độ nhớt dựa vào bảng số liệu 4.3.1 t nhiừ ệt độ sôi đã xác định Tính độ nhớt của hỗn hợp Xác định độ bay hơi tương đối dựa vào x và y* Tính tích số α.μ sau đó tra đồ thị hình IX11 Xác định hiệu suất trung bình của thiết bị [2 – 171] để tìm giá trị η tương ứng
Vị trí xw 1 2 3 4 5 6 7 8 xF x 0,012 0,017 0,03 0,057 0,1 0,167 0,25 0,34 0,423 0,44 y* 0,033 0,038 0,075 0,133 0,22 0,335 0,455 0,565 0,645 0,663 t 110,05 109,83 109,22 108,01 106,1 103,49 100,4 99,28 94,49 93,96 benzen 0,24 0,241 0,242 0,244 0,248 0,254 0,26 0,263 0,276 0,278 tuluen 0,251 0,252 0,253 0,255 0,259 0,264 0,27 0,273 0,284 0,285 hh 0,251 0,251 0,252 0,254 0,258 0,262 0,268 0,27 0,281 0,282 2,766 2,294 2,622 2,541 2,538 2,513 2,505 2,521 2,478 2,504 hh 0,694 0,576 0,661 0,645 0,655 0,658 0,671 0,681 0,696 0,706
Bảng 4.3.2 Xác định hiệu su t t i các bậc thay đổi nồng độ ủa đoạn chưngấ ạ c Hiệu su t làm vi c trung bình cấ ệ ủa đoạn chưng: tb(dc)
10 Đồ án Quá trình-Thi t bế ị trong CNHH-TP GVHD: TS.Nguyễn Văn Xá
Vị trí 9 10 11 12 13 xP x 0,523 0,64 0,793 0,857 0,927 0,974 y* 0,73 0,815 0,89 0,943 0,975 0,995 t 91,479 88,36 84,568 83,203 81,733 80,746 benzen 0,284 0,293 0,303 0,307 0,311 0,314 tuluen 0,291 0,27 0,308 0,311 0,315 0,317 hh 0,287 0,285 0,304 0,308 0,311 0,314
Bảng 4.3.3 Xác định hi u su t t i các bệ ấ ạ ậc thay đổi nồng độ ủa đoạn luy n c ệ Hiệu su t làm vi c trung bình cấ ệ ủa đoạn luyện: tb(d l) 53 53 55 51 50 43
Hiệu su t làm vi c trung bình cấ ệ ủa toàn tháp:
Số đĩa thự ế ủa đoạn chưng:c t c TT(dc) LT(dc) tb(dc)
Số đĩa thực tế của đoạn luyện: TT(dl) LT(dl) tb(dl)
Số đĩa thực tế c a toàn tháp:ủ TT LT tb
= NTT(dc) + NTT(dl) = 15 + 10 = 25 (đĩa) Đĩa tiếp liệu là đĩa số 8 tính từ dưới đáy tháp lên.
Chiều cao c a tháp ủ chưng luyện
Chiều cao của tháp chưng luyện:
H NTT h h +) N là sTT ố đĩa thự ếc t
+) h = hchưng = hluyện = 350 mm = 0,35 m: là kho ng cách giả ữa hai đĩa +) δ là chiều dày của đĩa, chọn δ = 3 mm = 0,003 m
+) ∆h là khoảng cách cho phép ở đỉnh và đáy thiế ị (dao đột b ng t 0,8 1m), ừ – chọn ∆h = 0,8 m
Chiều cao của đoạn chưng:
H N h Đồ án Quá trình-Thi t bế ị trong CNHH-TP GVHD: TS.Nguyễn Văn Xá Chiều cao của đoạn luy n: ệ
Chiều cao của đoạn toàn tháp :
4.4 Cân b ng nhiằ ệt lượng của tháp chưng luyện
Cân b ng nhiằ ệt lượng của thi t bế ị đun nóng hỗn hợp đầu:
QD1 + Q = Q + Q + Qf F ng1 xq1 [2 – 196 IX.149] – Trong đó: +) Q là nhiệt lượng hơi đốt mang vào (J/D1 h)
+) Qf là nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang vào (J/h)
+) QF là nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang ra (J/h)
+) Qng1 là nhiệt lượng do nước ngưng mang ra (J/h)
+) Qxq1 là nhiệt lượng do môi trường xung quanh lấy (J/h)
Nhiệt lượng hơi đốt mang vào
Trong đó: +) Q là nhiệt lượng hơi đốt mang vào (J/h)D1
+) D1 là lượng hơi đốt (kg/h)
+) r1 là ẩn nhiệt hóa hơi (J/kg)
+) λ1 là hàm nhiệt (nhiệt lượng riêng) của hơi đốt (J/kg)
+) θ1 là nhiệt độ nước ngưng
+) C1 là nhiệt dung riêng của nước ngưng (J/kg.độ)
Do không cần đun nóng quá 180 C ở đây ta sử dụng loại hơi đốt phổ biến trong 0 công nghiệp là hơi nước bão hòa
Vì nhiệt độ của hỗn hợp đầu là tF,96 0 C nên nhiệt độ của hơi đốt phải cao, chọn 132,9 0 C tương ứng với áp suất 3 at [1 – 314 – Bảng I.251 Tính chất hóa lý của hơi nước bão hòa phụ thuộc vào áp suất]
Tra bảng tính chất hóa lý của hơi nước bão hòa phụ thuộc áp suất [1 – 314] có nhiệt hóa hơi r1 = 518,1 (kcal/kg) = 2171.10 3 (J/kg); nhiệt lượng riêng (hàm nhiệt) λ1 = 651,6 (kcal/kg) = 2730.10 (J/kg) 3
Nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang vào f f f 2 –196
Q F.C t – IX.15 1 Trong đó: +) Qf là nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang vào (J/h)
+) F là lượng hỗn hợp đầu (kg/h)
+) Cf là nhiệt dung riêng của hỗn hợp đầu (J/kg.độ)
+) tf là nhiệt độ đầu của hỗn hợp ( 0 C)
Bảng nhiệt dung riêng phụ thuộc nhiệt độ của benzen và tuluen Đồ án Quá trình-Thi t bế ị trong CNHH-TP GVHD: TS.Nguyễn Văn Xá
Chất Nhiệt dung riêng Cp, J/kg ở nhiệt độ
-20 0 C 0 0 C 20 0 C 40 0 C 60 0 C 80 0 C 100 0 C 120 0 C Benzen - 1635 1730 1825 1930 2035 2120 2180 Tuluen 1520 1620 1710 1800 1900 1980 2070 2130 Bảng 4.4.1 Nhiệt dung riêng ph thu c nhiụ ộ ệt độ ủ c a benzen và tuluen ở ạ tr ng thái lỏng [1 171] – Giả sử gia nhiệt cho hỗn hợp đầu từ tf = 25 0 C Từ bảng số liệu 4.4.1 có nhiệt dung riêng của benzen và tuluen ở tf% 0 C là C = 1753,75 (B J/kg) ; C = 1732,5 T
Sử dụng công thức [1 – 152 – I.42] tính nhiệt dung riêng của hỗn hợp đầu:
Nhiệt lượng do h n hỗ ợp đầu mang ra
Trong đó: +) Q là nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang ra (J/h)F
+) CF là nhiệt dung riêng của hỗn hợp khi đi ra (J/kg.độ)
+) tf là nhiệt độ hỗn hợp sau khi ra khỏi thiết bị đun nóng ( 0 C)
Từ số liệu bảng 4.4.1 sử dụng công thức nội suy tìm giá trị nhiệt dung riêng của benzen và tuluen ở nhiệt độ cuối tF,96 0 C là C = 2094,33; C = 2042,82 T T
Sử dụng công thức [1 – 152 – I.42], nhiệt dung riêng của hỗn hợp đầu khi đi ra:
Nhiệt lượng do nước ngưng mang ra ng1 ng1 1 1 1 1 1
Trong đó: +) Qng1là nhiệt lượng do nước ngưng mang ra (J/h)
+) Gng1 là lượng nước ngưng, bằng lượng hơi đốt (kg/h)
Nhiệt lượng do môi trường xung quanh l y ấ xq1 1 1 2 –
Trong đó: +) Qxq1là nhiệt lượng mất ra môi trường xung quanh, lấy bằng 5% nhiệt lượng tiêu tốn (J/h)
Vậy, lượng hơi đốt (lượng hơi nước) cần thiết để đun nóng dung dịch đầu đến nhiệt độ sôi tF là: [2 – 197 IX 155] – Đồ án Quá trình-Thi t bế ị trong CNHH-TP GVHD: TS.Nguyễn Văn Xá
0,95 r 0,95 7 11 0 Nhiệt lượng hơi đốt mang vào:
Nhiệt lượng nước ngưng mang ra:
Q D C D ( r ) 386,37 (2730 2171) 10 215980830 (J/h) = 215980,83 (kJ/h) Nhiệt lượng mất ra môi trường xung quanh:
Cân b ng nhiằ ệt lượng của tháp chưng luyện
Tổng nhiệt lượng mang vào tháp = Tổng nhiệt lượng mang ra khỏi tháp
QF + QD2 + Q = Q + Q + Q + QR y W xq2 ng2 [2 – 197 IX.156] – Trong đó: +) Q là nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang vào thápF
+) QD2 là nhiệt lượng hơi đốt mang vào tháp
+) QR là nhiệt lượng do chất lỏng hồi lưu mang vào
+) Qy là nhiệt lượng do hơi nước mang ra ở đỉnh tháp
+) QW là nhiệt lượng do sản phẩm mang ra
+) Qxq2 là nhiệt lượng tổn thất ra môi trường xung quanh
+) Qng2 là nhiệt lượng do nước ngưng mang ra
Nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang vào
Trong đó: +) Q là nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang vào (J/h)F
+) CF là nhiệt dung riêng của hỗn hợp đầu (J/kg.độ)
+) tf là nhiệt độ hỗn hợp sau khi ra khỏi thiết bị đun nóng ( 0 C)
Từ số liệu bảng 4.4.1 sử dụng công thức nội suy tìm giá trị nhiệt dung riêng của benzen và tuluen ở nhiệt độ cuối tF,96 0 C là C = 2094,33; C = 2042,82 B T
Sử dụng công thức [2 – 152 – I.42] tính nhiệt dung riêng của hỗn hợp đầu:
Nhiệt lượng do hơi đốt mang vào đáy tháp
Trong đó: +) Q là nhiệt lượng hơi đốt mang vào đáy tháp (J/h)D2
+) D2 là lượng hơi đốt cần thiết để đun sôi dung dịch trong đáy Đồ án Quá trình-Thi t bế ị trong CNHH-TP GVHD: TS.Nguyễn Văn Xá tháp (kg/h)
+) r2 là ẩn nhiệt hóa hơi (J/kg)
+) λ2 là hàm nhiệt (nhiệt lượng riêng) của hơi đốt (J/kg)
+) θ2 là nhiệt độ nước ngưng
+) C2 là nhiệt dung riêng của nước ngưng (J/kg.độ)
Sử dụng hơi đốt là hơi nước bão hòa, ở nhiệt độ 132,9 C tương ứng với áp suất 0
Tra bảng tính chất hóa lý của hơi nước bão hòa phụ thuộc áp suất [1 – 314] có nhiệt hóa hơi r2 = 518,1 (kcal/kg) = 2171.10 3 (J/kg); nhiệt lượng riêng (hàm nhiệt) λ2 = 651,6 (kcal/kg) = 2730.10 (J/kg) 3
Nhiệt lượng do lượng lỏng hồi lưu mang vào
Trong đó: +) Q là nhiệt lượng do lượng lỏng hồi lưu (J/h)R
+) G = P.RR x là lượng lỏng hồi lưu (kg/h)
+) CR là nhiệt dung riêng của chất lỏng hồi lưu (J/kg.độ)
+) t = t = 80,746R P 0C là nhiệt độ chất lỏng hồi lưu ( 0 C)
+) P = 2153,125 (kg/h) là lượng sản phẩm đỉnh
+) R = 2,6 x là chỉ số hồi lưu
Lượng lỏng hồi lưu: G R P.R x 2153,125 2,6 5598,125 (kg/h)
Từ số liệu bảng 4.4.1 sử dụng công thức nội suy tìm giá trị nhiệt dung riêng của benzen và tuluen ở nhiệt độ tR,746 0 C là C = 2038,17 (J/B kg) ; C = 1983,375 T
Sử dụng công thức [2 – 152 – I.42] tính nhiệt dung riêng của hỗn hợp hồi lưu:
Nhiệt lượng do hơi mang ra ở đỉnh tháp y x d 2 – 1
Q P.(1 R ) 97 – IX.159 Trong đó: +) Q là nhiệt lượng do hơi mang ra ở đỉnh tháp (J/h)y
+) λd là hàm nhiệt (nhiệt lượng riêng) của hơi ở đỉnh tháp (J/kg) +) d a P B (1 a ) P T 2 – 197
Từ số liệu bảng 4.1.6 sử dụng công thức nội suy tìm giá trị nhiệt hóa hơi của benzen và tuluen ở nhiệt độ tP ,746 0 C là rB= 94,03(kcal/kg) = 393590,774 (J/kg); r = 90,88 (kcal/kg) = 380405,504 T (J/kg).
Từ số liệu bảng 4.4.1 sử dụng công thức nội suy tìm giá trị nhiệt dung riêng của benzen và tuluen ở nhiệt độ tP,746 0 C là C = 2038,17 (J/kg); C = 1983,375 B T
(J/kg) Đồ án Quá trình-Thi t bế ị trong CNHH-TP GVHD: TS.Nguyễn Văn Xá Nhiệt lượng riêng của benzenvà tuluen trong hỗn hợp hơi là:
T rT tP CT 380405,504 80,746 1983,375 540555,1 (J/kg) Nhiệt lượng riêng của hỗn hợp hơi ở đỉnh tháp:
Nhiệt lượng do sản phẩm đáy mang ra
Trong đó: +) Q là nhiệt lượng do sản phẩm đáy mang ra (J/h)W
+) W là lượng sản phẩm đáy tháp (kg/h)
+) CW là nhiệt dung riêng của sản phẩm đáy (J/kg.độ)
+) t = 110,048W 0C là nhiệt độ của sản phẩm đáy ( 0 C)
Từ số liệu bảng 4.4.1 sử dụng công thức nội suy tìm giá trị nhiệt dung riêng của benzen và tuluen ở nhiệt độ tW = 110,048 C là C = 2150,144 (J/kg); 0 B
Sử dụng công thức [2 – 152 – I.42] có nhiệt dung riêng của hỗn hợp sản phẩm đáy:
Nhiệt lượng do nước ngưng mang ra ng2 ng2 2 2 2 2 2 2 –
Trong đó: +) Qng2là nhiệt lượng do nước ngưng mang ra (J/h)
+) Gng2 là lượng nước ngưng tụ, bằng lượng hơi đốt (kg/h)
+) C2 là nhiệt dung riêng của nước ngưng (J/kg.độ)
+) θ2 là nhiệt độ của nước ngưng ( 0 C)
Nhiệt lượng do môi trường xung quanh l y ấ xq2 2 2 2 – 19
Q 0,05 D r 8 – IX.162 Trong đó: +) Qxq2là nhiệt lượng mất ra môi trường xung quanh, lấy bằng 5% nhiệt lượng tiêu tốn ở đáy tháp (J/h)
Như vậy: QF QD2 QR Qy QW Qxq2 Qng 2
Q D r C Q Q Q 0,05 D r D C Đồ án Quá trình-Thi t bế ị trong CNHH-TP GVHD: TS.Nguyễn Văn Xá Nên lượng hơi đốt cần thiết để đun sôi dung dịch ở đáy tháp là: y W ng2 xq2 F R
Thay s vào công thố ức trên ta được:
0,95 2171 10 Nhiệt lượng hơi đốt mang vào tháp:
Nhiệt lượng nước ngưng mang ra:
Nhiệt lượng mất ra môi trường xung quanh:
Cân b ng nhiằ ệt lượng của thi t bế ị ngưng tụ
Nếu chỉ ngưng tụ ồi lưu h x n1 n 2 1
P.R r G C t t 2 – 19 8 Trong đó: +) r là ẩn nhiệt ngưng tụ của hỗn hợp sản phẩm đỉnh (J/kg)
+) Gn1 là lượng nước lạnh tiêu tốn cần thiết (kg/h)
+) Cn là nhiệt dung riêng của nước ở nhiệt độ trung bình (t1+t2)/2 (J/kg.độ)
+) t , t1 2 là nhiệt độ vào, ra của nước làm lạnh ( 0 C)
Từ số liệu bảng 4.4.1 sử dụng công thức nội suy tìm giá trị ẩn nhiệt hóa hơi của benzen và tuluen ở nhiệt độ tP,746 0 C là rB= 2038,17(J/kg); r = 1983,375 T
(J/kg) Ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp sản phẩm đỉnh là: rhh(P) a P rB (1 a ) r P T
0,97 393590,774 (1 0,97) 380405,504 393195,22 (J/kg) Ẩn nhiệt ngưng tụ của hỗn hợp sản phẩm đỉnh là r nt(P) r hh(P) 393195, 22(J/kg) Chọn nhiệt độ vào của nước làm lạnh t1 0 C, nhiệt độ ra là t2P 0 C để tránh đóng cặn và kết tủa các muối trên bề mặt trao đổi nhiệt
Nội suy dựa vào bảng I.149 Nhiệt dung riêng của nước và hơi nước ở 0-500 0 C [1 – 168] xác định giá trị nhiệt dung riêng của nước ở nhiệt độ trung bình t=(t1+t2)/2=(20+50)/250 C là C = 0,n 99725 (cal/kg.độ) = 4175,29 (J/kg.độ)
Vậy, lượng nước lạnh cần tiêu tốn là: n1 x
) X 64 t Đồ án Quá trình-Thi t bế ị trong CNHH-TP GVHD: TS.Nguyễn Văn Xá Thay số vào công thức trên ta được: n1
Nếu ngưng tụ hoàn toàn x n n2 2 1
P.(R 1).r G C t t 2 – 981 Trong đó: +) Cn là nhiệt dung riêng của nước làm lạnh (J/kg.độ)
Giả thiết tương tự ới trườ v ng h p chợ ỉ ngưng tụ ồi lưu, tính được lượng nướ h c lạnh c n tiêu t n là: ầ ố n 2 x
C (t t ) 2 – 198 – IX.165 Thay s vào công thố ức trên ta được: n 2
Cân b ng nhiằ ệt lượng của thi t b làm lế ị ạnh
Nếu trong thi t bế ị ngưng ụ t chỉ ngưng tụ lượng hồi lưu
Trong đó: +) C là nhiệt dung riêng của sản phẩm đỉnh đã ngưng tụ (J/kg.độ)P
+) t’1, t’2 là nhiệt độ đầu, cuối của sản phẩm đỉnh đã ngưng tụ ( 0 C) Nhiệt dung riêng của sản phẩm đỉnh đã ngưng tụ chính bằng nhiệt dung riêng của lỏng hồi lưu vào tháp: CP CR 2036,53(J/kg.độ) Ẩn nhiệt ngưng tụ của hỗn hợp sản phẩm đỉnh là: nt(P) hh(P) 393195, 22 (J/kg) r r
Hỗn hợp sản phẩm đỉnh từ t’1=tP,746 0 C, giả sử được làm lạnh đến t’2 0 C Chọn nhiệt độ vào của nước làm lạnh t1 0 C, nhiệt độ ra là t2P 0 C để tránh đóng cặn và kết tủa các muối trên bề mặt trao đổi nhiệt
Nhiệt dung riêng của nước ở nhiệt độ trung bình t=(t1+t2)/2=(20+50)/25 0 C là
Cn = 0,99725 (cal/kg.độ) = 4175,29 (J/kg.độ)
Vậy, lượng nước làm lạnh cần tiêu tốn là:
Nếu đã ngưng tụ hoàn toàn trong thi t bế ị ngưng tụ
Trong đó: +) CP là nhiệt dung riêng của sản phẩm đỉnh đã ngưng tụ (J/kg.độ) +) t’1, t’2 là nhiệt độ đầu , cu i c a s n phố ủ ả ẩm đỉnh đã ngưng tụ ( 0 C)Giả thiết tương tự ới trườ v ng h p ợ thiế ị ngưng tụt b chỉ ngưng tụ ồi lưu, tính h được lượng nước lạnh cần tiêu tốn là:, lượng nước làm lạnh cần tiêu tốn là: Đồ án Quá trình-Thi t bế ị trong CNHH-TP GVHD: TS.Nguyễn Văn Xá
Cân b ng nhi ằ ệt lượ ng c ủa tháp chưng luyệ n
Cân b ng nhiằ ệt lượng của thi t bế ị đun nóng hỗn hợp đầu:
QD1 + Q = Q + Q + Qf F ng1 xq1 [2 – 196 IX.149] – Trong đó: +) Q là nhiệt lượng hơi đốt mang vào (J/D1 h)
+) Qf là nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang vào (J/h)
+) QF là nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang ra (J/h)
+) Qng1 là nhiệt lượng do nước ngưng mang ra (J/h)
+) Qxq1 là nhiệt lượng do môi trường xung quanh lấy (J/h)
Nhiệt lượng hơi đốt mang vào
Trong đó: +) Q là nhiệt lượng hơi đốt mang vào (J/h)D1
+) D1 là lượng hơi đốt (kg/h)
+) r1 là ẩn nhiệt hóa hơi (J/kg)
+) λ1 là hàm nhiệt (nhiệt lượng riêng) của hơi đốt (J/kg)
+) θ1 là nhiệt độ nước ngưng
+) C1 là nhiệt dung riêng của nước ngưng (J/kg.độ)
Do không cần đun nóng quá 180 C ở đây ta sử dụng loại hơi đốt phổ biến trong 0 công nghiệp là hơi nước bão hòa
Vì nhiệt độ của hỗn hợp đầu là tF,96 0 C nên nhiệt độ của hơi đốt phải cao, chọn 132,9 0 C tương ứng với áp suất 3 at [1 – 314 – Bảng I.251 Tính chất hóa lý của hơi nước bão hòa phụ thuộc vào áp suất]
Tra bảng tính chất hóa lý của hơi nước bão hòa phụ thuộc áp suất [1 – 314] có nhiệt hóa hơi r1 = 518,1 (kcal/kg) = 2171.10 3 (J/kg); nhiệt lượng riêng (hàm nhiệt) λ1 = 651,6 (kcal/kg) = 2730.10 (J/kg) 3
Nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang vào f f f 2 –196
Q F.C t – IX.15 1 Trong đó: +) Qf là nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang vào (J/h)
+) F là lượng hỗn hợp đầu (kg/h)
+) Cf là nhiệt dung riêng của hỗn hợp đầu (J/kg.độ)
+) tf là nhiệt độ đầu của hỗn hợp ( 0 C)
Bảng nhiệt dung riêng phụ thuộc nhiệt độ của benzen và tuluen Đồ án Quá trình-Thi t bế ị trong CNHH-TP GVHD: TS.Nguyễn Văn Xá
Chất Nhiệt dung riêng Cp, J/kg ở nhiệt độ
-20 0 C 0 0 C 20 0 C 40 0 C 60 0 C 80 0 C 100 0 C 120 0 C Benzen - 1635 1730 1825 1930 2035 2120 2180 Tuluen 1520 1620 1710 1800 1900 1980 2070 2130 Bảng 4.4.1 Nhiệt dung riêng ph thu c nhiụ ộ ệt độ ủ c a benzen và tuluen ở ạ tr ng thái lỏng [1 171] – Giả sử gia nhiệt cho hỗn hợp đầu từ tf = 25 0 C Từ bảng số liệu 4.4.1 có nhiệt dung riêng của benzen và tuluen ở tf% 0 C là C = 1753,75 (B J/kg) ; C = 1732,5 T
Sử dụng công thức [1 – 152 – I.42] tính nhiệt dung riêng của hỗn hợp đầu:
Nhiệt lượng do h n hỗ ợp đầu mang ra
Trong đó: +) Q là nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang ra (J/h)F
+) CF là nhiệt dung riêng của hỗn hợp khi đi ra (J/kg.độ)
+) tf là nhiệt độ hỗn hợp sau khi ra khỏi thiết bị đun nóng ( 0 C)
Từ số liệu bảng 4.4.1 sử dụng công thức nội suy tìm giá trị nhiệt dung riêng của benzen và tuluen ở nhiệt độ cuối tF,96 0 C là C = 2094,33; C = 2042,82 T T
Sử dụng công thức [1 – 152 – I.42], nhiệt dung riêng của hỗn hợp đầu khi đi ra:
Nhiệt lượng do nước ngưng mang ra ng1 ng1 1 1 1 1 1
Trong đó: +) Qng1là nhiệt lượng do nước ngưng mang ra (J/h)
+) Gng1 là lượng nước ngưng, bằng lượng hơi đốt (kg/h)
Nhiệt lượng do môi trường xung quanh l y ấ xq1 1 1 2 –
Trong đó: +) Qxq1là nhiệt lượng mất ra môi trường xung quanh, lấy bằng 5% nhiệt lượng tiêu tốn (J/h)
Vậy, lượng hơi đốt (lượng hơi nước) cần thiết để đun nóng dung dịch đầu đến nhiệt độ sôi tF là: [2 – 197 IX 155] – Đồ án Quá trình-Thi t bế ị trong CNHH-TP GVHD: TS.Nguyễn Văn Xá
0,95 r 0,95 7 11 0 Nhiệt lượng hơi đốt mang vào:
Nhiệt lượng nước ngưng mang ra:
Q D C D ( r ) 386,37 (2730 2171) 10 215980830 (J/h) = 215980,83 (kJ/h) Nhiệt lượng mất ra môi trường xung quanh:
Cân b ng nhiằ ệt lượng của tháp chưng luyện
Tổng nhiệt lượng mang vào tháp = Tổng nhiệt lượng mang ra khỏi tháp
QF + QD2 + Q = Q + Q + Q + QR y W xq2 ng2 [2 – 197 IX.156] – Trong đó: +) Q là nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang vào thápF
+) QD2 là nhiệt lượng hơi đốt mang vào tháp
+) QR là nhiệt lượng do chất lỏng hồi lưu mang vào
+) Qy là nhiệt lượng do hơi nước mang ra ở đỉnh tháp
+) QW là nhiệt lượng do sản phẩm mang ra
+) Qxq2 là nhiệt lượng tổn thất ra môi trường xung quanh
+) Qng2 là nhiệt lượng do nước ngưng mang ra
Nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang vào
Trong đó: +) Q là nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang vào (J/h)F
+) CF là nhiệt dung riêng của hỗn hợp đầu (J/kg.độ)
+) tf là nhiệt độ hỗn hợp sau khi ra khỏi thiết bị đun nóng ( 0 C)
Từ số liệu bảng 4.4.1 sử dụng công thức nội suy tìm giá trị nhiệt dung riêng của benzen và tuluen ở nhiệt độ cuối tF,96 0 C là C = 2094,33; C = 2042,82 B T
Sử dụng công thức [2 – 152 – I.42] tính nhiệt dung riêng của hỗn hợp đầu:
Nhiệt lượng do hơi đốt mang vào đáy tháp
Trong đó: +) Q là nhiệt lượng hơi đốt mang vào đáy tháp (J/h)D2
+) D2 là lượng hơi đốt cần thiết để đun sôi dung dịch trong đáy Đồ án Quá trình-Thi t bế ị trong CNHH-TP GVHD: TS.Nguyễn Văn Xá tháp (kg/h)
+) r2 là ẩn nhiệt hóa hơi (J/kg)
+) λ2 là hàm nhiệt (nhiệt lượng riêng) của hơi đốt (J/kg)
+) θ2 là nhiệt độ nước ngưng
+) C2 là nhiệt dung riêng của nước ngưng (J/kg.độ)
Sử dụng hơi đốt là hơi nước bão hòa, ở nhiệt độ 132,9 C tương ứng với áp suất 0
Tra bảng tính chất hóa lý của hơi nước bão hòa phụ thuộc áp suất [1 – 314] có nhiệt hóa hơi r2 = 518,1 (kcal/kg) = 2171.10 3 (J/kg); nhiệt lượng riêng (hàm nhiệt) λ2 = 651,6 (kcal/kg) = 2730.10 (J/kg) 3
Nhiệt lượng do lượng lỏng hồi lưu mang vào
Trong đó: +) Q là nhiệt lượng do lượng lỏng hồi lưu (J/h)R
+) G = P.RR x là lượng lỏng hồi lưu (kg/h)
+) CR là nhiệt dung riêng của chất lỏng hồi lưu (J/kg.độ)
+) t = t = 80,746R P 0C là nhiệt độ chất lỏng hồi lưu ( 0 C)
+) P = 2153,125 (kg/h) là lượng sản phẩm đỉnh
+) R = 2,6 x là chỉ số hồi lưu
Lượng lỏng hồi lưu: G R P.R x 2153,125 2,6 5598,125 (kg/h)
Từ số liệu bảng 4.4.1 sử dụng công thức nội suy tìm giá trị nhiệt dung riêng của benzen và tuluen ở nhiệt độ tR,746 0 C là C = 2038,17 (J/B kg) ; C = 1983,375 T
Sử dụng công thức [2 – 152 – I.42] tính nhiệt dung riêng của hỗn hợp hồi lưu:
Nhiệt lượng do hơi mang ra ở đỉnh tháp y x d 2 – 1
Q P.(1 R ) 97 – IX.159 Trong đó: +) Q là nhiệt lượng do hơi mang ra ở đỉnh tháp (J/h)y
+) λd là hàm nhiệt (nhiệt lượng riêng) của hơi ở đỉnh tháp (J/kg) +) d a P B (1 a ) P T 2 – 197
Từ số liệu bảng 4.1.6 sử dụng công thức nội suy tìm giá trị nhiệt hóa hơi của benzen và tuluen ở nhiệt độ tP ,746 0 C là rB= 94,03(kcal/kg) = 393590,774 (J/kg); r = 90,88 (kcal/kg) = 380405,504 T (J/kg).
Từ số liệu bảng 4.4.1 sử dụng công thức nội suy tìm giá trị nhiệt dung riêng của benzen và tuluen ở nhiệt độ tP,746 0 C là C = 2038,17 (J/kg); C = 1983,375 B T
(J/kg) Đồ án Quá trình-Thi t bế ị trong CNHH-TP GVHD: TS.Nguyễn Văn Xá Nhiệt lượng riêng của benzenvà tuluen trong hỗn hợp hơi là:
T rT tP CT 380405,504 80,746 1983,375 540555,1 (J/kg) Nhiệt lượng riêng của hỗn hợp hơi ở đỉnh tháp:
Nhiệt lượng do sản phẩm đáy mang ra
Trong đó: +) Q là nhiệt lượng do sản phẩm đáy mang ra (J/h)W
+) W là lượng sản phẩm đáy tháp (kg/h)
+) CW là nhiệt dung riêng của sản phẩm đáy (J/kg.độ)
+) t = 110,048W 0C là nhiệt độ của sản phẩm đáy ( 0 C)
Từ số liệu bảng 4.4.1 sử dụng công thức nội suy tìm giá trị nhiệt dung riêng của benzen và tuluen ở nhiệt độ tW = 110,048 C là C = 2150,144 (J/kg); 0 B
Sử dụng công thức [2 – 152 – I.42] có nhiệt dung riêng của hỗn hợp sản phẩm đáy:
Nhiệt lượng do nước ngưng mang ra ng2 ng2 2 2 2 2 2 2 –
Trong đó: +) Qng2là nhiệt lượng do nước ngưng mang ra (J/h)
+) Gng2 là lượng nước ngưng tụ, bằng lượng hơi đốt (kg/h)
+) C2 là nhiệt dung riêng của nước ngưng (J/kg.độ)
+) θ2 là nhiệt độ của nước ngưng ( 0 C)
Nhiệt lượng do môi trường xung quanh l y ấ xq2 2 2 2 – 19
Q 0,05 D r 8 – IX.162 Trong đó: +) Qxq2là nhiệt lượng mất ra môi trường xung quanh, lấy bằng 5% nhiệt lượng tiêu tốn ở đáy tháp (J/h)
Như vậy: QF QD2 QR Qy QW Qxq2 Qng 2
Q D r C Q Q Q 0,05 D r D C Đồ án Quá trình-Thi t bế ị trong CNHH-TP GVHD: TS.Nguyễn Văn Xá Nên lượng hơi đốt cần thiết để đun sôi dung dịch ở đáy tháp là: y W ng2 xq2 F R
Thay s vào công thố ức trên ta được:
0,95 2171 10 Nhiệt lượng hơi đốt mang vào tháp:
Nhiệt lượng nước ngưng mang ra:
Nhiệt lượng mất ra môi trường xung quanh:
Cân b ng nhiằ ệt lượng của thi t bế ị ngưng tụ
Nếu chỉ ngưng tụ ồi lưu h x n1 n 2 1
P.R r G C t t 2 – 19 8 Trong đó: +) r là ẩn nhiệt ngưng tụ của hỗn hợp sản phẩm đỉnh (J/kg)
+) Gn1 là lượng nước lạnh tiêu tốn cần thiết (kg/h)
+) Cn là nhiệt dung riêng của nước ở nhiệt độ trung bình (t1+t2)/2 (J/kg.độ)
+) t , t1 2 là nhiệt độ vào, ra của nước làm lạnh ( 0 C)
Từ số liệu bảng 4.4.1 sử dụng công thức nội suy tìm giá trị ẩn nhiệt hóa hơi của benzen và tuluen ở nhiệt độ tP,746 0 C là rB= 2038,17(J/kg); r = 1983,375 T
(J/kg) Ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp sản phẩm đỉnh là: rhh(P) a P rB (1 a ) r P T
0,97 393590,774 (1 0,97) 380405,504 393195,22 (J/kg) Ẩn nhiệt ngưng tụ của hỗn hợp sản phẩm đỉnh là r nt(P) r hh(P) 393195, 22(J/kg) Chọn nhiệt độ vào của nước làm lạnh t1 0 C, nhiệt độ ra là t2P 0 C để tránh đóng cặn và kết tủa các muối trên bề mặt trao đổi nhiệt
Nội suy dựa vào bảng I.149 Nhiệt dung riêng của nước và hơi nước ở 0-500 0 C [1 – 168] xác định giá trị nhiệt dung riêng của nước ở nhiệt độ trung bình t=(t1+t2)/2=(20+50)/250 C là C = 0,n 99725 (cal/kg.độ) = 4175,29 (J/kg.độ)
Vậy, lượng nước lạnh cần tiêu tốn là: n1 x
) X 64 t Đồ án Quá trình-Thi t bế ị trong CNHH-TP GVHD: TS.Nguyễn Văn Xá Thay số vào công thức trên ta được: n1
Nếu ngưng tụ hoàn toàn x n n2 2 1
P.(R 1).r G C t t 2 – 981 Trong đó: +) Cn là nhiệt dung riêng của nước làm lạnh (J/kg.độ)
Giả thiết tương tự ới trườ v ng h p chợ ỉ ngưng tụ ồi lưu, tính được lượng nướ h c lạnh c n tiêu t n là: ầ ố n 2 x
C (t t ) 2 – 198 – IX.165 Thay s vào công thố ức trên ta được: n 2
Cân b ng nhiằ ệt lượng của thi t b làm lế ị ạnh
Nếu trong thi t bế ị ngưng ụ t chỉ ngưng tụ lượng hồi lưu
Trong đó: +) C là nhiệt dung riêng của sản phẩm đỉnh đã ngưng tụ (J/kg.độ)P
+) t’1, t’2 là nhiệt độ đầu, cuối của sản phẩm đỉnh đã ngưng tụ ( 0 C) Nhiệt dung riêng của sản phẩm đỉnh đã ngưng tụ chính bằng nhiệt dung riêng của lỏng hồi lưu vào tháp: CP CR 2036,53(J/kg.độ) Ẩn nhiệt ngưng tụ của hỗn hợp sản phẩm đỉnh là: nt(P) hh(P) 393195, 22 (J/kg) r r
Hỗn hợp sản phẩm đỉnh từ t’1=tP,746 0 C, giả sử được làm lạnh đến t’2 0 C Chọn nhiệt độ vào của nước làm lạnh t1 0 C, nhiệt độ ra là t2P 0 C để tránh đóng cặn và kết tủa các muối trên bề mặt trao đổi nhiệt
Nhiệt dung riêng của nước ở nhiệt độ trung bình t=(t1+t2)/2=(20+50)/25 0 C là
Cn = 0,99725 (cal/kg.độ) = 4175,29 (J/kg.độ)
Vậy, lượng nước làm lạnh cần tiêu tốn là:
Nếu đã ngưng tụ hoàn toàn trong thi t bế ị ngưng tụ
Trong đó: +) CP là nhiệt dung riêng của sản phẩm đỉnh đã ngưng tụ (J/kg.độ) +) t’1, t’2 là nhiệt độ đầu , cu i c a s n phố ủ ả ẩm đỉnh đã ngưng tụ ( 0 C)Giả thiết tương tự ới trườ v ng h p ợ thiế ị ngưng tụt b chỉ ngưng tụ ồi lưu, tính h được lượng nước lạnh cần tiêu tốn là:, lượng nước làm lạnh cần tiêu tốn là: Đồ án Quá trình-Thi t bế ị trong CNHH-TP GVHD: TS.Nguyễn Văn Xá
Tính cơ khí
Tính toán cơ khí là nhằm thiết kế được tháp chưng luyện phù hợp với các thông số công nghệ của quá trình Do yêu cầu thiết kế tháp chưng luyện làm việc ở áp suất khí quyển pv0 mmHg=1,01.10 5 N/m 2 , nên ta chọn vật liệu chế tạo được cho toàn bộ tháp ch ng là thép ư X18H10T
Thép X18H10T là thép không gỉ trong đó thành phần C10 5 , chọn a/b=1, tra b ng II.16-N 30 [1 394] thì = 0,3 ả 0 – ξ1
1 Đoạn ống đẩy từ bơm đến thi t b gia nhi t h n hế ị ệ ỗ ợp đầu
Các số liệ ρu: = 866,21 (kg/m 3 ); ω = 1,77 (m/s) Đoạn ng có l p 1 van 1 chiố ắ ều để điều chỉnh lưu lượng và b o vả ệ bơm, có tr ở lực ξ1 Lắp thêm 1 lưu lượng k , có tr lế ở ực ξ2=0
Chọn van 1 chi u kiề ểu đĩa không có định hướng phía dưới có b/D = 1, tra 0 0, bảng II.16-N 47 0 [1 – 400] thì = 0,55 ξ1
66, 21 Áp suất để khắc ph c tr lụ ở ực cục b trên cộ ả 2 đoạn là: c c(1) c(2) 2 p p p 6,65 746,28 752,93 (N/m ) Áp suất để khắc ph c áp su t thụ ấ ủy tĩnh Áp su t kh c ph c áp su t thấ ắ ụ ấ ủy tĩnh được tính theo công thức:
Trong đó: +) ρ là khối lượng riêng của chất lỏng ở 25 0 C, ρ = 871,96 (kg/m ) 3 +) H là chiều cao nâng cột chất lỏng, H = 10(m)
Thay số: p H g.H 871,96.9,81.10 85539,3 (N/m ) 2 Áp suất để khắc ph c tr l c trong thi t bụ ở ự ế ị gia nhiệt hỗn hợp đầu Áp suất c n thiầ ết đểkhắc ph c trong thi t b gia nhi t h n hụ ế ị ệ ỗ ợp đầ Δpu t bao gồm: áp suất động l c hự ọc Δptd, áp su t do ma sát trên ng truy n nhiấ ố ề ệt Δptm, áp suất do trở ự l c c c bụ ộ Δptc, áp su t thấ ủy tĩnh ΔptH Áp suất động l c h c ự ọ
Trong phần tính toán thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu, tốc độ lỏng thực đạt tế Đồ án Quá trình-Thi t bế ị trong CNHH-TP GVHD: TS.Nguyễn Văn Xá ωt = 0,3 (m/s); khối lượng riêng tại ttb = 65,240C là ρ = 825,838 (kg/m ) 3
2 Áp suất để khắc phục ma sát trên ng truy n nhi t ố ề ệ
Các số liệ ρu: = 825,838 (kg/m 3 ); đường kính ống truyền nhiệt dtd=d= 0,021m; vận tốc lỏng ω = 0,3 (m/s)
Xác định hệ số ma sát λ:
- nhiỞ ệt độ t = 65,24tb 0C, độ nh t c a h n h p: ớ ủ ỗ ợ μ = 0,368.10 -3 (N.s/m 2 )
- Chuẩn số Reynold: Re d td 0,3 0,021 825,838 3 14137,99 10 4
- Chế độ chảy của dòng chất lỏng trong ống là chế độ chảy xoáy Do đó hệ số ma sát:
Re 3,7 , trong đó: dtd là độ nhám tương đối; ε là độ nhám tuyệt đối (m)
+ Chọn ống nguyên và ống hàn trong điều kiện ít ăn mòn theo bảng II.15 [1 – 381] ta có: ε = 0,2 (mm) Do đó độ nhám tương đối: Δ = 9,52.10 -3
Thiết bị có chiều dài ống truyền nhiệt H 2 = (m), chia làm 4 ngăn nên thực tế chiều dài đường đi của lỏng L = 6.2 = 12 (m)
L 12 825,838.0,3 p 0,205 4353,35 (N/m ) d 2 0,021 2 Áp suất để khắc ph c ụ trở ực cụ l c b bên trong thi t b ộ ế ị
Dòng l ng ch y trong thi t b phỏ ả ế ị ải qua các ngăn và nhiều chỗ đột mở, đột thu + Ti t di n c a vào ế ệ ử thiế ị (từ ống đẩt b y của bơm):
+ Ti t di n c a ra thi t b (d n vế ệ ử ế ị ẫ ề tháp): 2 d 2 3,14.0,1 2 2 f 0,00785 (m )
+ Giả s 4 ử ngăn có tiết diện đều nhau, ti t di n kho ng tr ng ế ệ ả ố ở 2 đầu thi t bế ị ứng với mỗi ngăn là: 3 d 2 1 3,14.0,4 2 1 2 f 0,0314 (m )
+ Gi s 61 ả ử ống được chia đều vào 4 ngăn thì trung bình mỗi ngăn có tổng tiết diện các ng truy n nhi t là: ố ề ệ
4 4 4 4 Đồ án Quá trình-Thi t bế ị trong CNHH-TP GVHD: TS.Nguyễn Văn Xá Xác định hệ số trở lực cục bộ:
+ Dòng ch y vào thi t b gia nhi t tả ế ị ệ ức là đột m fở 1/f3=0,03; tra b ng II.16-N 11 ả 0 [1 – 387] thì = 0,943 ξ1
+ Dòng ch y ả đi từ các ngăn vào các ng truy n nhi t, có 4 ố ề ệ ngăn ức là đột thu t 4 lần với f4/f3=0,159, tra b ng II.16-N 13 ả 0 [1 – 388] thì = 0,4582 ξ2
+ Dòng ch y ả đi từ các ống truy n nhiề ệt vào các ngăn, có 4 ngăn ức là đột mở t 4 lần với f4/f3=0,159, tra b ng II.16-N 11 ả 0 [1 – 388] thì = 0,7097 ξ3
+ Dòng ch y ra kh i ả ỏ thiế ịt b gia nhi t tệ ức là đột mở f2/f3=0,25, tra b ng II.16-ả
Thay số: p tc p td 5,8646.37,16 217,93 (N/m ) 2 Áp suất để khắc ph c áp suụ ất thủy tĩnh Ống truy n nhi t cao 2m ề ệ
Thay số: p tH g.H 825,838.9,81.2 16202,94 (N/m ) 2 Áp suất để khắc ph c tr l c trong thi t bụ ở ự ế ị gia nhiệt hỗn hợp đầu t td tm tc tH
Vậy áp su t toàn ph n cấ ầ ần để khắc phục mọi sức cản thủy lực trong hệ thống là: d m H C t k
Tính toán các thông số c a ủ bơm li tâm
Chiều cao toàn phần bơm cầ ạn t o ra: )
.g Hiệu suất chung của bơm (hiệu suất toàn phần): η = η0 ηtl ηck
- Tra bảng II.32 [1 – 439] có hiệu suất thể tích tính đến sự hao hụt chất lỏng chảy từ vùng áp suất cao đến vùng áp suất thấp và do chất lỏng rò qua các chỗ hở của bơm: η0 = 0,85-0,96; hiệu suất thủy lực, tính đến ma sát và sự tọa ra dòng xoáy trong bơm: ηtl = 0,8-0,85; hiệu suất cơ khí tính đến ma sát cơ khí ở ổ bi, ổ lót trục: ηck = 0,92-0,96
Công su t yêu c u trên trấ ầ ục động cơ của bơm:
Trong đó: +) Q = V = 1,85.10 -3 (m 3 /s) là năng suất của bơm: Đồ án Quá trình-Thi t bế ị trong CNHH-TP GVHD: TS.Nguyễn Văn Xá +) ρ là khối lượng riêng của chất lỏng ở 25 0 C, ρ = 866,21 (kg/m ) 3 +) H là chiều cao toàn phần của bơm, m/s; H = 18,44 (m)
+) η = 0,767 là hiệu suất toàn phần
Công suất động cơ điện: dc tr dc
. Trong đó: +) ηtrlà hiệu suất truyền động, chọn ηtr = 0,95
+) ηdc là hiệu suất động cơ điện, chọn ηdc = 0,85
Thay số: dc tr dc
Thông thường người ta chọn động cơ điệ ớn hơn so vớn l i công suất tính toán (lượng dư dựa vào khả năng quá tải):N c dc N , kW [1 439 II.191] dc
Tra b ng II.3 [1 440] có h s dả – ệ ố ự trữ 1,5 c dc dcN1,5 0.N 2,468)
Tính toán thi t b ế ị ngưng t ụ đỉ nh tháp
Để ngưng tụ hơi ta dùng thiết bị ngưng tụ loại ống chùm, kiểu thẳng đứng, chế tạo từ thép không rỉ X18H10T, có bọc lớp cách nhiệt bên ngoài và sử dụng nước lạnh làm tác nhân lạnh Giả thiết nhiệt độ đầu của nước là 20 C; nhiệt độ cuối chọn là 0 50 C 0 , để tránh hiện tượng các muối dễ kết tủa và đóng cặn lại trên bề mặt ống trao đổi nhiệt Tại thiết bị ngưng tụ đỉnh tháp xảy ra quá trình trao đổi nhiệt giữa hơi đi ra từ đỉnh tháp với nước làm lạnh, lượng nhiệt trao đổi ở đây đúng bằng nhiệt lượng cần cung cấp để hóa hơi lượng hơi đi ra khỏi đỉnh tháp
Ta chọn thiết bị trao đổi nhiệt loại ống chùm thẳng đứng với các thông số:
- Chiều cao ống trao đổi nhiệt: H 2 (m) - Đường kính ngoài của ống trao đổi nhiệt: d = 25 (mm) n
- Chiều dày thành ống trao đổi nhiệt: δ = 2 (mm)
- Đường kính trong của ống trao đổi nhiệt: d = 21 (mm) t
- Tác nhân nóng là hỗn hợp benzen – tuluenđi ra khỏi đỉnh tháp có độ tinh khiết cao nên ta cho đi bên ngoài chùm ống, còn tác nhân làm lạnh là nước lạnh ta cho đi bên trong các ống để dễ làm vệ sinh khi các chất bẩn bám trong ống ơi đi từ trên H xuống, nước đi từ dưới lên
- Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu: λ = 16,3 (W/m.độ) [2 – 313]
Yêu cầu thiết kế quan trọng nhất của việc thiết kế thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu là xác định được bề mặt truyền nhiệt Ngoài ra còn xác định các thông số khác như: đường kính, chiều cao, số ống và số ngăn thiết bị Đồ án Quá trình-Thi t bế ị trong CNHH-TP GVHD: TS.Nguyễn Văn Xá
Tính lượng nhiệt trao đổi
Xác định động l c quá trình truy n nhi t ự ề ệ
Nhiệt độ đầu vào của nước là: t = 20 C, d 0
Nhiệt độ cuối của nước là: tc= 50 0 C
Nhiệt độ ngưng tụ là: t = t = 80,75 C nt P 0
Hiệu số nhiệt độ trung bình giữa hai lưu thể: 1 2
Nhiệt độ trung bình của dòng nước trong ống: t tb t d t c 20 50 35 C 0
Trong phần cân bằng nhiệt lượng 4.4.3.2 đã xác định được
+) Ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi sản phẩm đỉnh: rnt = 393195,22 (J/kg)
+) Nhiệt dung riêng của nước ở nhiệt độ trung bình t5 0 C là Cn = 0,99725 (cal/kg.độ) = 4175,29 (J/kg.độ)
+) Lượng nước lạnh cần tiêu tốn nếu ngưng tụ hoàn toàn hơi ở đỉnh:
Nhiệt lượng trao đổi: nt nt (2,6 1) 0,598 393195,22 846470,67 (J/s)
Xác định hệ số truy n nhi t K ề ệ
Quá trình truy n nhi t bao g m 3 ph n: ề ệ ồ ầ
Cấp nhiệt từ hơi cho thành ng truy n nhi t ố ề ệ phía bên hơi (tường trái):
1 1 t1 q (W/m ) Trong đó: +) α1 là hệ số cấp nhiệt của hơi (W/m 2 độ)
+) Δt1 = tnt – tT1 là hiệu số nhiệt độ của hơi và thành ống phía tiếp xúc với hơi
Dẫn nhi t tệ ừ thành ống phía tiếp xúc hơi (tường trái) sang thành ng ti p xúc ố ế với nước (tường ph i) (d n nhi t qua 1mả ẫ ệ 2 thành ng): ố T 1 T 2 q t (W/m ) r
Trong đó: +) Σr là tổng nhiệt trở của thành ống (m 2 độ/W)
+) ΔtT = tT1 – tT2 là hiệu số nhiệt độ giữa 2 phía thành ống
+) tT1, tT2 là nhiệt độ 2 phía thành ống Đồ án Quá trình-Thi t bế ị trong CNHH-TP GVHD: TS.Nguyễn Văn Xá Cấp nhi t tệ ừ thành ống phía ti p xúc vế ới nướ (tườc ng phải) cho nước:
2 2 t2 q (W/m ) Trong đó: +) α2 là hệ số cấp nhiệt từ thành ống (W/m 2 độ)
+) Δt2 = tT2 – ttblà hiệu số nhiệt độ của nước và thành ống phía tiếp xúc với nước
Do đó hệ số truyền nhiệt K sẽ được xác định theo công thức:
Trong đó: +) i 1 2 i r r r là tổng nhiệt trở của thành ống (m 2 độ/W)
+) r , r1 2 là nhiệt trở cặn bẩn ở 2 phía của thành ống (m 2 độ/W) +) δ là bề dày của thành ống, m
+) λ = 16,3 (W/m.độ) là hệ số dẫn nhiệt của thành ống
Xác định hệ số cấp nhiệt α 2
Tính chu n sẩ ố Re, xác định chế độ chảy c a ủ nước
Trong đó: +) ω là tốc độ của nước giả sử nước chảy xoáy ω = , 1 (m/s) +) l = dtd là kích thước hình học, đường kính tương đương của ống truyền nhiệt
+) ρ là khối lượng riêng của nước, (kg/m ) 3
+) μ (N.s/m 2 ) là độ nhớt động lực của nước ở nhiệt độ ttb = 35 0 C Ở nhiệt độ ttb = 35 C 0 tra bảng I.5 [1 – 12] có ρ = 994,06 (kg/m 3 ); bảng I.102 có μ = 0,7225.10 -3 (N.s/m ) 2
Chọn ng truy n nhiố ề ệt kích thước 25x2 (mm) (đường kính ngoài 25mm, dày 2mm) nên đường kính trong của ống: d = 25 2.2 = 21 (mm)t – Ống d ng tròn ạ nên đường kính tương đương; dtd = d = 21 (mm) t
Trong đó: +) Cplà nhiệt dung riêng đẳng áp của nước tại ttb = 35 C 0 Đã tính được mục 5.3.1.2:ở C = Cp n = 4175,29 (J/kg.độ)
+) μ = 0,7225.10 -3 (N.s/m 2 ) : độ nhớt động lực của nước ở ttb = 35 0 C +) λ là hệ số dẫn nhiệt của nước (W/m.độ) Đồ án Quá trình-Thi t bế ị trong CNHH-TP GVHD: TS.Nguyễn Văn Xá Ở nhiệt độ ttb = 35 0 C tra bảng I.129 [1 – 135] có hệ số dẫn nhiệt của nước λ=0,543 (kcal/m.h.độ) = 0,631 (W/m.độ)
Tính chu n sẩ ố Nuyxen, xác định hệ số c p nhiấ ệt α 2
Chuẩn số Nuyxen được xác định theo công thức:
Nu l [2 11 V.33] Nu l Trong đó: +) α = α2 là hệ số cấp nhiệt từ thành ống (W/m 2 độ)
+) l = dtd = 0,021 (m) là kích thước hình học
+) λ = 0,631 (W/m.độ) là hệ số dẫn nhiệt của nước
Do chế độ chảy của nước trong ống là chế độ chảy xoáy (Re>10 4 ) nên:
Pr Trong đó: +) Prt là chuẩn số Pran của nước theo nhiệt độ trung bình của tường +) ε1 là hệ số hiệu chỉnh tính đến ảnh hưởng của tỉ số giữa chiều dài l và đường kính d của ống Do tỉ số l d 50 và Re = 28893,1 nên tra bảng V.2 [2 – 15] có ε1 = 1
Pr thể hiện ảnh hưởng của dòng nhiệt (đun nóng hay làm nguội) Khi chênh lệch giữa tường và dòng nhỏ thì
Xác định tổng tr nhi t cở ệ ủa thành ống Σr
Giả thiết l p c n b n bám trên b m t truy n nhi t (bên ớ ặ ẩ ề ặ ề ệ tường phía ti p xúc vế ới nước lạnh) có bề dày kho ng 0,5 mm và có nhi t tr trung bình ả ệ ở
- Lớp cặn bẩn phía tiếp xúc nước lạnh: r = 0,464.101 -3 (m 2 độ/W) [2 – 4]
- Bên phía hơi sản phẩm đỉnh sạch nên gần như không có cặn: r2 = (m0 2 độ/W) Thành ống dày δ = 2 (mm) = 0,002 (m); làm bằng thép X18H10T có hệ số dẫn nhiệt λ = 16,3 (W/m.độ)
Do đó, tổng nhiệt trở của thành ống là:
16,3 (m 2 độ/W) Đồ án Quá trình-Thi t bế ị trong CNHH-TP GVHD: TS.Nguyễn Văn Xá
Xác định hệ số cấp nhi t cệ ủa hơi sản phẩm đỉnh α 1
Khi tốc độ hơi trong ống nhỏ (Wh < 10 m/s) và màng lỏng ngưng chuyển động dòng thì h s c p nhiệ ố ấ ệt α1 của hơi đối với ống thẳng đứng:
Trong đó: +) α = α là hệ số cấp nhiệt của hơi 1 (W/m 2 độ)
+) A là hệ số phụ thuộc vào nhiệt độ màng nước ngưng tm
+) r (J/kg) là ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi, rnt = 393195,22 (J/kg) xác định trong phần 5.3.1.2
+) Δt1 là hiệu số nhiệt độ giữa lỏng ngưng (tn = 80,75 0 C) và nhiệt độ phía thành ống tiếp xúc (tT1) → Δt1 = tbh – t T1
+) H là chiều cao ống truyền nhiệt, H 2 (m) Giả thiết Δt1 = 9,9 0 C → t = tT1 n– Δt1 = 80,75 – 9,9 = 70,85 0 C
Hệ s A phố ụ thuộc vào nhiệt độ màng tm = 0,5(tT1+tn) = 0,5.(70,85+80,75) = 75,8 C, tra c0 ứu dựa vào b ng sả ố liệu [2 – 29] ta có: A = 166,06
Tải nhiệt riêng phía hơi đốt: q 1 1 t1 4021,43 9,9 39812,157 (W/m 2 ) Hiệu số nhiệt độ giữa 2 phía thành ống là:
Hiệu số nhiệt độ nước và thành ống tiếp xúc với nước làm lạnh: t2 t
Tải nhiệt riêng phía hỗn hợp hơi:
2, 4 4, 4 5 Giả thiết đưa ra chấp nhận được Chọn giá trị 1 4021,43(W/m 2 độ) và lượng nhiệt truyền cho 1m 2 ống trung bình là: tb q 1 q 2 41582,4 2
Xác định hệ số truy n nhi t K ề ệ
(W/m 2 độ) Đồ án Quá trình-Thi t bế ị trong CNHH-TP GVHD: TS.Nguyễn Văn Xá
Xác định diện tích bề mặt truyền nhi t ệ
Diện tích bề mặt truyền nhiệt: Q 2 q K t, (W/m ) [2 3 V.2]
Xác định số ống, cách s p xắ ếp ống trong thi t bế ị trao đổi nhi t ệ
Số ống của thiết bị được xác định theo công thức: F n f Trong đó: +) F = 20,8 m 2 là tổng diện tích bề mặt trao đổi nhiệt
+) f d h là diện tích bề mặt 1 ống truyền nhiệt, m tb 0 2
+) h = 20 m là chiều cao ống truyền nhiệt
2 2 là đường kính trung bình của một ống truyền nhiệt
Chọn sắp xếp ống theo hình 6 cạnh (kiểu bàn cờ) Quy chuẩn theo bảng số liệu V.II [2 48] ta có: –
- Tổng số ống của thiết bị là: n = 169 ống
- Số ống trên đường xuyên tâm của hình 6 cạnh là: b = 15 (ống)
- Số ống trên 1 cạnh của hình 6 cạnh: a = 0,5.(b+1) = (ống) [2 –8 48 – V.139] Đường kính trong c a thi t b ủ ế ị Đường kính trong của thiết bị được xác định theo công thức: D t.(b 1) 4.d Trong đó: +) d = d = 25mm n là đường kính của ống truyền nhiệt
+) t là bước ống, thường t = 1,2 – 1,5d Chọn t = 1,2d = 30 mm Thay số: D t.(b 1) 4.d 30.(16 1) 4.25 550mm 0,55m
Tính l i v n tạ ậ ốc và chia ngăn trong thiết bị
Vận t c l ng ch y trong ng cố ỏ ả ố ần đạt là: t 2 F t
VF là lưu lượng th tích ch t l ng, m ể ấ ỏ 3 /s d = 0,021 t m là đường kính trong c a mủ ột ống
Khối lượng riêng của hỗn hợp tại nhiệt độ trung bình ttb = 35 o C là ρhh 994,06 (kg/m ) 3 Đồ án Quá trình-Thi t bế ị trong CNHH-TP GVHD: TS.Nguyễn Văn Xá
→Lưu lượng thể tích của chất lỏng F n hh
Với tốc độ ủa c nước chảy trong ống đã chọn ω = m/s thì ω < ω , phải chia ngăn 1 t trong thi t bế ị để đảm bảo năng suất truyền nhiệt
Số ngăn của thiết bị 1
0,12 8,3 ≈ 9 ngăn Đồ án Quá trình-Thi t bế ị trong CNHH-TP GVHD: TS.Nguyễn Văn Xá
Như vậy trong đồ án, tháp chưng luyện loại đĩa chóp được thiết kế với các thông s chính, ố chỉ ố ồi lưu R = 2,6, s h đường kính trong D = 1,2 m, chi u cao H = ề 9,625 m (trong đó đoạn luy n 3,93; ệ đoạn chưng 5,695m)ứng với 25 đĩa (10 đĩa đoạn luyện và 15 đĩa đoạn chưng), tháp dày 4 mm, nắp và đáy có d ng elip ạ
Do đặc điểm quá trình chưng luyện là hệ số phân bố thay đổi theo chiều cao của tháp, đồng thời quá trình truyền nhi t di n ra song song v i quá trình chuy n kh i vì ệ ễ ớ ể ố vậy làm cho quá trình tính toán và thi t kế ế trở nên ph c t p Mứ ạ ột khó khăn nữa mà khi tính toán và thi t k hế ế ệ thống chưng luyện gặp phải là không có công thức cho việc tính toán các h sệ ố động h c c a quá trọ ủ ình chưng luyện ho c công thặ ức công thức chưa phản ánh được đầy đủ các tác dụng động học, các hiệu ứng hóa h c, hóa lí mà ch ọ ủ yếu là các công th c th c nghi m, và trong các công th c tính toán thì ph n l n phứ ự ệ ứ ầ ớ ải tính theo giá tr trung bình, các thông s v t lí ch y u n i suy, m t sị ố ậ ủ ế ộ ộ ố các kích thước, thông s có nhiố ều cách xác định tùy thu c vào nhà s n xu t, tiêu chu n cộ ả ấ ẩ ủa các nước cụ thể như Liên Xô (cũ), tiêu chuẩn Anh – Mỹ nên rất khó khăn cho việc tính toán chính xác
Trong ph m vi khuôn kh c a ạ ổ ủ đồ án môn h c, do th i gian không cho phép ọ ờ đồng thời do hạn chế về kiến th c lí thuyứ ết cũng như thự ế sản xuất và đây cũng là c t lần đầu tiên tiếp xúc với đồ án, trình bày b n thuy t minh b ng Microsoft Word, ả ế ằ đặc biệt là b n v l p thi t bả ẽ ắ ế ị chính vẽ tay trình bày trên giấy A1 nên không tránh khỏi những b ngỡ ỡ, sai sót Em mong được sự giúp đỡ và chỉ dạy của các thầy cô trong bộ môn
Qua đồ án em cũng xin gửi lời cảm ơn đến thầy Nguyễn Văn Xá đã quan tâm, giúp đỡ, chỉ bảo tận tình giúp em hoàn thành bài đồ án, hiểu rõ hơn về môn học, phương pháp thực hiện tính toán thiết kế, cách tra c u sứ ố li u và x lí sệ ử ố li u ệ
Em xin chân thành cảm ơn! Đồ án Quá trình-Thi t bế ị trong CNHH-TP GVHD: TS.Nguyễn Văn Xá
PHỤ LỤC 1: DANH SÁCH CÁC B NG BI U Ả Ể
Bảng 4.1.1.B ng thành ph n cân b ng pha lả ầ ằ ỏng–hơi và nhiệt độ sôi h n h p benzen-ỗ ợ toluen - 14 -
Bảng 4.1.3 B ng sả ố liệu quan h Nệ LT=f(R), V=NLT(R+1) - 18 -
Bảng 4.1.4 B ng sả ố liệu nhiệt độ sôi; lưu lượng các dòng h n hỗ ợp đầu, s n phả ẩm đỉnh và s n phả ẩm đáy - 21 -
Bảng 4.1.5 B ng sả ố liệu nồng độ ấ ử c u t phân b trong pha lố ỏng (x), trong pha hơi ra khỏi đĩa (y) và trong pha hơi cân bằng với lỏng trên đĩa (y*) trong hỗn hợp đầu, hỗn hợp s n phả ẩm đỉnh, hỗn hợp s n phả ẩm đáy - 21 -
Bảng 4.1.6 B ng nhiả ệt hóa hơi rhh (kcal/ kg) phụ thuộc vào nhiệt độ ủ c a benzen và tuluen - 22 -
Bảng 4.2.1 B ng khả ối lượng riêng phụ thuộc vào nhiệt độ ủ c a benzen và tuluen ở trạng thái l ng [1 9 B ng I.2] ỏ – – ả - 25 -
Bảng 4.3.1 Độ nhớt động lực phụ thuộc nhiệt độ ủ c a benzen và tuluen ở trạng thái lỏng [1 91 B ng I.101] – – ả - 29 -
Bảng 4.3.2 Xác định hiệu suất tại các bậc thay đổ ồng độ ủa đoạn chưngi n c - 31 -
Bảng 4.3.3 Xác định hiệu suất tại các bậc thay đổ ồng độ ủa đoại n c n luyện - 32 -
Bảng 4.4.1 Nhi t dung riêng phệ ụ thuộc nhiệt độ ủ c a benzen và tuluen - 34 -
Bảng 4.5.1 B ng các thông s tính ch t c a thép ả ố ấ ủ X18H10T - 40 -
Bảng 4.5.2 B ng ch n các thông s bích n i thân tháp vả ọ ố ố ới đáy và nắp tháp - 48 -
Bảng 4.5.3 B ng ch n thông s bích n i thân tháp v i các ng d n ả ọ ố ố ớ ố ẫ - 49 -
Bảng 4.5.4 B ng ch n chiả ọ ều dài đoạ ốn ng n i v i các ng d n ố ớ ố ẫ - 50 -
Bảng 4.5.5 B ng ch n chi u ả ọ ề dài đoạ ốn ng n i v i các ng dố ớ ố ẫn trong trường hợp cần cắm sâu ng vào thi t bố ế ị - 50 -
Bảng 4.5.6 B ng ch n thông s bích l p kính quan sát ả ọ ố ắ - 51 -
Bảng 4.5.8 B ng tính khả ối lượng các bích n i thân vố ới ống d n ẫ - 53 -
Bảng 4.5.9 Thi t k vòng ch u t i ki u tế ế ị ả ể ấm ốp góc đơn - 58 -
PHỤ LỤC 3: DANH SÁCH CÁC SƠ ĐỒ, HÌNH MINH H A Ọ Hình 4.1.1 Đồ thị quan hệ x, y t – - 15 -
Hình 4.1.2 Đồ thị đường cân b ng pha l ng (x) ằ ỏ – hơi (y) hỗn h p 2 c u t Benzen ợ ấ ử –
Hình 4.1.5 Đồ thị quan hệ NLT=f(R) - 19 - Đồ án Quá trình-Thi t bế ị trong CNHH-TP GVHD: TS.Nguyễn Văn Xá
Hình 4.1.6 Đồ thị quan hệ V=N (R+1) LT - 19 -
Hình 4.3.1 Đồ thị Mc Cabe xác định số đĩa lí thuyết với R =2,6 th - 30 -
Hình 4.5.1 Nắp và đáy thiế ị t b - 46 -
Hình 4.5.2 Bích li n bề ằng thép để nối thiết bị (ki u I) ể - 48 -Hình 4.5.3 Bích li n b ng kim lề ằ ại đen để ố n i các b ph n c a thi t b và ng d n - 50 -ộ ậ ủ ế ị ố ẫ