ứng dụng của phương trình fenske trong giải quyết bài toán trong quá trình chưng cất

Khái niệm về chưng cất • Là quá trình dùng để tách các cấu tử của một hỗn hợp thành các cấu tử riêng biệt • Pha mới được tạo nên bằng sự bốc hơi hay ngưng tụ • Được ứng dụng rộng rãi ở

Trang 2

Chương 1: Cơ sở lí thuyết

I Khái niệm về chưng cất

• Là quá trình dùng để tách các cấu tử của

một hỗn hợp thành các cấu tử riêng biệt

• Pha mới được tạo nên bằng sự bốc hơi hay

ngưng tụ

• Được ứng dụng rộng rãi ở các lĩnh vực

Trang 3

Chương 1: Cơ sở lí thuyết

II Phương trình Fenske

• Là một công thức tinh toán

số giai đoạn lí thuyết tổi thiểu

• Dùng để tách hai thành phần

chính trong một hệ thống chưng

cất

• Hai thành phần chính là nặng

và nhẹ

Chương 1| 02

Trang 4

Phương trình Fenske

• Quá trình chưng cất xảy ra ở

trạng thái cân bằng

• Tốc độ bay hơi tương đối giữa hai thành phần chính là không đổi

trong quá trình chưng cất

Trang 5

Phương trình Fenske

Chương 1| 04

•: phần mol của thành phần nhẹ

•: phần mol của thành phần nặng

•: phần mol dễ bay hơi ở đáy

•: phần mol ít bay hơi ở đáy

•: độ bay hơi tương đối của phần nhẹ và nặng

Trang 6

Phương trình Fenske • Xác định các thành phần chính

(nhẹ và nặng chính) và các thành phần nặng không quan trọng

• Tính độ bay hơi tương đối của phần nặng và nhẹ

• Tìm

• Tính số đĩa lí thuyết tối thiểu

Trang 7

Chương 2: Giải quyết bài toán bằng Aspen Hysys V14.2

I Phương pháp chưng cất trực tiếp (Short Distillation)

Phương pháp chưng chất trực tiếp (Shortcut Distillation) hay còn được gọi

là Phương pháp Fenske-Underwood-Gilliland là công cụ hỗ trợ đắc lực cho phép tính toán thiết kế tháp chưng cất theo quy trình như sau:

Chương 2| 06

Trang 8

Chương 2: Giải quyết bài toán bằng Aspen Hysys

V14.2

1 Phương pháp chưng cất trực tiếp (Short Distillation)

1 Chọn các thành phần chính

2 Ước tính các sự phân phối của các

thành phần phụ

3 Ước tính áp suất của tháp chưng cất và

tính toán nhiệt độ của thiết bị ngưng tụ

(condenser) cũng như nồi hơi (reboiler)

Tính toán số giai đoạn tối thiểu theo lý

5

6

7

Phân bổ của các thành phân không chính yếu sử dụng phương trình Fenske

và Hengstebeck Tính toán tỉ số hồi lưu tối thiểu, , sử dụng phương pháp Underwood

Xác định số giai đoạn theo lý thuyết sử dụng tương quan Gilliland

Đánh giá các giai đoạn cho dòng nguyên

Trang 9

Chương 2| 08

2 Giải quyết bài toán

A preheated mixture (100 kmol.of a mixture containing 10, 20, 30, and 40 mol% of

propane, n-butane, n-pentane, and n-hexane, respectively (pressure at 700 kPa and temperature of 25 ◦C) is preheated before entering a distillation tower The liquid mole fraction of the mixture output from heater is thus 80% The mole fraction of n-butane in the bottom product is 0.05 and that of n-pentane in the distillate is also 0.05 Using the Fenske–Underwood–Gilliland method, calculate the minimum reflux ratio and the minimum number of theoretical stages needed Assuming a reflux ratio 1.5 times higher than the minimum reflux ratio, calculate the actual number of trays, optimal feed stage, condenser and reboiler temperature, and distribution of nonkey components into the distillate and bottom Consider a uniform pressure in the column of 700 kPa

Trang 10

Bước 1: Đầu tiên, chúng ta chọn danh sách các thành phần như đề bài và Fluid package

phù hợp, ở đây là Peng – Robinson:

Trang 11

Chương 2| 10

Bước 2: Thêm thiết bị Heater và Shortcut Column Chọn dòng Inlet F0 với các điều kiện:

Nhập phần Vapour của dòng ra từ Heater (F) và áp suất của dòng F (700kpa)

Trang 12

Bước 3: Nhập các thông số như đề bài:

Trang 13

Chương 2| 12

Hình 8 Kiểm tra lại các thông số sau khi đã nhập và tính toán bởi Hysys

Trang 14

3 Kết quả

Trang 15

Chương 2| 13

3 Kết luận

Để tách hỗn hợp hydrocarbon đã cho, vì sản phẩm chưng cất chứa 95 mol% n-butane và đáy chứa 95 mol% n-pentane, giá trị của tỷ số hồi lưu tối thiểu là 1.463 và số khay tối thiểu là 5.474 Nếu R = 1.5 số khay thực là 10.485, số giai đoạn cấp liệu tối ưu nhất là 6, nhiệt độ thiết bị ngưng tụ là khoảng và nhiệt độ nồi hơi là Thành phần sản phẩm chưng cất gồm 35.92 mol% propane, 58.89 mol% n-butane, 5 mol% n-pentane và 0.09 mol% n-hexane Lưu lượng mol của sản phẩm chưng cất là và của dòng sản phẩm đáy là

Trang 16

Cảm ơn mọi người đã lắng nghe!

Định dạng
Số trang	16
Dung lượng	2,41 MB