Thiết kế hệ thống chưng cất nước acid acetid có năng suất 500l giờ nồng độ nhập liệu là 8% nồng độ sản phẩm đỉnh là 95,5% nồng độ sản phẩm đáy là 28%

Khoa hoïc kyõ thuaät ngaøy caøng phaùt trieån vaø cuøng vôùi noù laø nhu caàu ngaøy caøng cao veà ñoä tinh khieát cuûa caùc saûn phaåm. Vì theá, caùc phöông phaùp naâng cao ñoä tinh khieát luoân luoân ñöôïc caûi tieán vaø ñoåi môùi ñeå ngaøy caøng hoaøn thieän hôn, nhö laø: coâ ñaëc, haáp thuï, chöng caát, trích ly,… Tuøy theo ñaëc tính yeâu caàu cuûa saûn phaåm maø ta coù söï löïa choïn phöông phaùp phuø hôïp. Ñoái vôùi heä Nöôùc – Axit axetic laø 2 caáu töû tan laãn hoaøn toaøn, ta phaûi duøng phöông phaùp chöng caát ñeå naâng cao ñoä tinh khieát.Ñoà aùn moân hoïc Quaù trình vaø Thieát bò laø moät moân hoïc mang tính toång hôïp trong quaù trình hoïc taäp cuûa caùc kyõ sö Coâng ngheä Hoùa hoïc töông lai. Moân hoïc giuùp sinh vieân giaûi quyeát nhieäm vuï tính toaùn cuï theå veà: quy trình coâng ngheâä, keát caáu, giaù thaønh cuûa moät thieát bò trong saûn xuaát hoùa chaát thöïc phaåm. Ñaây laø böôùc ñaàu tieân ñeå sinh vieân vaän duïng nhöõng kieán thöùc ñaõ hoïc cuûa nhieàu moân hoïc vaøo giaûi quyeát nhöõng vaán ñeà kyõ thuaät thöïc teá moät caùch toång hôïp.Nhieäm vuï cuûa Ñoà aùn naøy laø thieát keá heä thoáng chöng caát Nöôùc – Axit axetic coù naêng suaát laø 500lh, noàng ñoä nhaäp lieäu laø 8%(kg axitkg hỗn hợp), noàng ñoä saûn phaåm ñænh laø 95,5%(kg nướckg hỗn hợp), noàng ñoä saûn phaåm ñaùy laø 28%(kg axitkg hỗn hợp). Söû duïng hôi ñoát coù aùp suaát 2,5at.

Chưng luyện Acid acetic - Nước GVHD: Hoàng Minh Nam Trang 1 LỜI MỞ 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 Nước – Axit axetic 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 bò 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 bò 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 hệ thống chưng cất Nước – Axit axetic có năng suất là 500l/h, nồng độ nhập liệu là 8%(kg axit/kg hỗn hợp), nồng độ sản phẩm đỉnh là 95,5%(kg nước/kg hỗn hợp), nồng độ sản phẩm đáy là 28%(kg axit/kg hỗn hợp). Sử dụng hơi đốt có áp suất 2,5at. Chưng luyện Acid acetic - Nước GVHD: Hoàng Minh Nam Chương 1 GIỚI THIỆU I. LÝ THUYẾT VỀ CHƯNG CẤT : 1. Khái niệm:  Chưng cất là quá trình dùng để tách các cấu tử của một hỗn hợp lỏng cũng như hỗn hợp khí lỏng thành các cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong hỗn hợp (nghóa là khi ở cùng một nhiệt độ, áp suất hơi bão hòa của các cấu tử khác nhau).  Thay vì đưa vào trong hỗn hợp một pha mới để tạo nên sự tiếp xúc giữa hai pha như trong quá trình hấp thu hoặc nhả khí, trong quá trình chưng cất pha mới được tạo nên bằng sự bốc hơi hoặc ngưng tụ.  Trong trường hợp đơn giản nhất, chưng cất và cô đặc không khác gì nhau, tuy nhiên giữa hai quá trình này có một ranh giới cơ bản là trong quá trình chưng cất dung môi và chất tan đều bay hơi (nghóa là các cấu tử đều hiện diện trong cả hai pha nhưng với tỷ lệ khác nhau), còn trong quá trình cô đặc thì chỉ có dung môi bay hơi còn chất tan không 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 cấu tử thì ta thu được 2 sản phẩm:  Sản phẩm đỉnh chủ yếu gồm cấu tử có độ bay hơi bé và một phần rất ít các cấu tử có độ bay hơi lớn.  Sản phẩm đáy chủ yếu gồm cấu tử có độ bay hơi lớn và một phần rất ít cấu tử có độ bay hơi bé. Đối với hệ Nước – Axit axetic thì:  Sản phẩm đỉnh chủ yếu là nước.  Sản phẩm đáy chủ yếu là axit axetic. 2. Các phương pháp chưng cất: 2.1. Phân loại theo áp suất làm việc: - Áp suất thấp - Áp suất thường - Áp suất cao 2.2. Phân loại theo nguyên lý làm việc: - Chưng cất đơn giản - Chưng bằng hơi nước trực tiếp - Chưng cất 2.3. Phân loại theo phương pháp cấp nhiệt ở đáy tháp: - Cấp nhiệt trực tiếp - Cấp nhiệt gián tiếp Trang 2 Chưng luyện Acid acetic - Nước GVHD: Hoàng Minh Nam Vậy: đối với hệ Nước – Axit axetic, ta chọn phương pháp chưng cất liên tục cấp nhiệt gián tiếp bằng nồi đun ở áp suất thường. 3. Thiết bò chưng cất: Trong sản xuất thường dùng nhiều loại thiết bò khác nhau để tiến hành chưng cất. Tuy nhiên yêu cầu cơ bản chung của các thiết bò vẫn giống nhau nghóa là diện tích bề mặt tiếp xúc pha phải lớn, điều này phụ thuộc vào mức độ phân tán của một lưu chất này vào lưu chất kia. Nếu pha khí phân tán vào pha lỏng ta có các loại tháp mâm, nếu pha lỏng phân tán vào pha khí ta có tháp chêm, tháp phun,… Ở đây ta khảo sát 2 loại 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, trên đó pha lỏng và pha hơi được cho tiếp xúc với nhau. Tùy theo cấu tạo của đóa, ta có: - Tháp mâm chóp : trên mâm bố trí có chóp dạng tròn, xupap, chữ s… - Tháp mâm xuyên lỗ: trên mâm có nhiều lỗ hay rãnh  Tháp chêm (tháp đệm): tháp hình trụ, gồm nhiều bậc 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 nhược điểm của các loại tháp: Tháp chêm Tháp mâm xuyên lỗ Tháp mâm chóp Ưu điểm - Cấu tạo khá đơn giản. - Trở lực thấp. - Làm việc được với chất lỏng bẩn nếu dùng đệm cầu có ρ ≈ ρ của chất lỏng. - Trở lực tương đối thấp. - Hiệu suất khá cao. - Khá ổn đònh. - Hiệu suất cao. Nhược điểm - Do có hiệu ứng thành → hiệu suất truyền khối thấp. - Độ ổn đònh không cao, khó vận hành. - Do có hiệu ứng thành → khi tăng năng suất thì hiệu ứng thành tăng → khó tăng năng suất. - Thiết bò khá nặng nề. - Không làm việc được với chất lỏng bẩn. - Kết cấu khá phức tạp. - Có trở lực lớn. - Tiêu tốn nhiều vật tư, kết cấu phức tạp. Vậy: ta sử dụng tháp mâm xuyên lỗ để chưng cất hệ Nước – Axit axetic. II. GIỚI THIỆU SƠ BỘ VỀ NGUYÊN LIỆU : 1. Axit axetic: 1.1. Tính chất:  Là 1 chất lỏng không màu, có mùi sốc đặc trưng, trọng lượng riêng 1,0497 (ở 20 o C)  Khi hạ nhiệt độ xuống 1 ít đã đông đặc thành 1 khối tinh thể có T o nc = 16,635 – 0,002 o , T o sôi = 118 o C  Tan trong nước, rượu và ete theo bất kỳ tỷ lệ nào Trang 3 Chưng luyện Acid acetic - Nước GVHD: Hoàng Minh Nam  Là 1 axit yếu, hằng số phân ly nhiệt động của nó ở 25 o C là K = 1,75.10 5− Tính ăn mòn kim loại:  Axit axetic ăn mòn sắt.  Nhôm bò ăn mòn bởi axit loãng, nó đề kháng tốt đối với axit axetic đặc và thuần khiết. Đồng và chì bò ăn mòn bởi axit axetic với sự hiện diện của không khí.  Thiếc và một số loại thép nikel – crom đề kháng tốt đối với axit axetic. 1.2. Điều chế: Axit axetic được điều chế bằng cách: 1) Oxy hóa có xúc tác đối với cồn etylic để biến thành andehit axetic, là một giai đoạn trung gian. Sự oxy hóa kéo dài sẽ tiếp tục oxy hóa andehit axetic thành axit axetic. CH 3 CHO + ½ O 2 = CH 3 COOH C 2 H 5 OH + O 2 = CH 3 COOH + H 2 O 2) Oxy hóa andehit axetic được tạo thành bằng cách tổng hợp từ acetylen. Sự oxy hóa andehit được tiến hành bằng khí trời với sự hiện diện của coban axetat. Người ta thao tác trong andehit axetic ở nhiệt độ gần 80 o C để ngăn chặn sự hình thành peroxit. Hiệu suất đạt 95 – 98% so với lý thuyết. Người ta đạt được như thế rất dễ dàng sau khi chế axit axetic kết tinh được. CH 3 CHO + ½ O 2  → C80ởaxetatCoban o CH 3 COOH 3) Tổng hợp đi từ cồn metylic và Cacbon oxit. Hiệu suất có thể đạt 50 – 60% so với lý thuyết bằng cách cố đònh cacbon oxit trên cồn metylic qua xúc tác. Nhiệt độ từ 200 – 500 o C, áp suất 100 – 200atm: CH 3 OH + CO → CH 3 COOH với sự hiện diện của metaphotphit hoặc photpho – vonframat kim loại 2 và 3 hóa trò (chẳng hạn sắt, coban). 1.3. Ứng dụng: Axit axetic là một axit quan trọng nhất trong các loại axit hữu cơ. Axit axetic tìm được rất nhiều ứng dụng vì nó là loại axit hữu cơ rẻ tiền nhất. Nó được dùng để chế tạo rất nhiều hợp chất và ester. Nguồn tiêu thụ chủ yếu của axit axetic là:  Làm dấm ăn (dấm ăn chứa 4,5% axit axetic).  Làm đông đặc nhựa mủ cao su.  Làm chất dẻo tơ sợi xenluloza axetat – làm phim ảnh không nhạy lửa.  Làm chất nhựa kết dính polyvinyl axetat.  Làm các phẩm màu, dược phẩm, nước hoa tổng hợp.  Axetat nhôm dùng làm chất cắn màu (mordant trong nghề nhuộm)  Phần lớn các ester axetat đều là các dung môi, thí dụ: izoamyl axetat hòa tan được nhiều loại nhựa xenluloza. 2. Nước: Trong điều kiện bình thường: nước là chất lỏng không màu, không mùi, không vò nhưng khối nước dày sẽ có màu xanh nhạt. Khi hóa rắn nó có thể tồn tại ở dạng 5 dạng tinh thể khác nhau. Trang 4 Chưng luyện Acid acetic - Nước GVHD: Hoàng Minh Nam Tính chất vật lý:  Khối lượng phân tử : 18 g / mol  Khối lượng riêng d 4 0 c : 1 g / ml  Nhiệt độ nóng chảy : 0 0 C  Nhiệt độ sôi : 100 0 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. Chương 2 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ Chú thích các kí hiệu trong qui trình: 1. Bồn chứa nguyên liệu. 2. Bơm. 3. Bồn cao vò. 4. Thiết bò đun sôi dòng nhập liệu. 5. Bẩy hơi. 6. Lưu lượng kế. 7. Nhiệt kế. 8. Tháp chưng cất. 9. Thiết bò ngưng tụ sản phẩm đỉnh. 10. Áp kế. 11. Thiết bò đun sôi đáy tháp. 12. Thiết bò làm nguội sản phẩm đáy. 13. Bồn chứa sản phẩm đáy. 14. Bộ phận chia dòng. 15. Bồn chứa sản phẩm đỉnh. Trang 5 Chửng luyeọn Acid acetic - Nửụực GVHD: Hoaứng Minh Nam Trang 6 1 2 3 4 8 9 11 12 13 T T P T 5 6 7 10 x = 92% t = 25 C Hụi ủoỏt P = 2,5at Nửụực ngửng Nửụực laứm laùnh t = 25 C t = 40 C Hụi ủoỏt P = 2,5at Nửụực ngửng Nửụực laứm laùnh t = 25 C t = 35 C x =72% t = 40 C Nửụực 14 Chưng luyện Acid acetic - Nước GVHD: Hoàng Minh Nam Hỗn hợp Nước – Axit axetic có nồng độ nước 92% (theo phần khối lượng), nhiệt độ khoảng 25 0 C tại bình chứa nguyên liệu (1) được bơm (2) bơm lên bồn cao vò (3). Sau đó, hỗn hợp được gia nhiệt đến nhiệt độ sôi trong thiết bò đun sôi dòng nhập liệu (4), rồi được đưa vào tháp chưng cất (8) ở đóa nhập liệu. Trên đóa nhập liệu, chất lỏng được trộn với phần lỏng từ đoạn luyện 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 bò pha hơi tạo nên từ nồi đun (11) lôi cuốn cấu tử dễ bay hơi. Nhiệt độ càng lên trên càng thấp, nên khi hơi đi qua các đóa từ dưới lên thì cấu tử có nhiệt độ sôi cao là axit axetic sẽ ngưng tụ lại, cuối cùng trên đỉnh tháp ta thu được hỗn hợp có cấu tử nước chiếm nhiều nhất (có nồng độ 99,5% phần khối lượng). Hơi này đi vào thiết bò ngưng tụ (9) và được ngưng tụ hoàn toàn. Một phần của chất lỏng ngưng tụ được hoàn lưu về tháp ở đóa trên cùng. Một phần cấu tử có nhiệt độ sôi thấp được bốc 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 (axit axetic). Hỗn hợp lỏng ở đáy có nồng độ nước là 72% phần khối lượng, còn lại là axit axetic. Dung dòch lỏng ở đáy đi ra khỏi tháp vào nồi đun (11). Trong nồi đun dung dòch lỏng một phần sẽ bốc hơi cung cấp lại cho tháp để tiếp tục làm việc, phần còn lại ra khỏi nồi đun đi qua thiết bò làm nguội sản phẩm đáy (12), được làm nguội đến 40 0 C, rồi được đưa qua bồn chứa sản phẩm đáy (13). Hệ thống làm việc liên tục cho ra sản phẩm đỉnh là nước được thải bỏ, sản phẩm đáy là axit axetic được giữ lại. Trang 7 Chưng luyện Acid acetic - Nước GVHD: Hoàng Minh Nam Chương 3 CÂN BẰNG VẬT CHẤT I. CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU : Chọn loại tháp là tháp mâm xuyên lỗ. Khi chưng luyện dung dòch axit axetic thì cấu tử dễ bay hơi là nước. Hỗn hợp:    =⇒ =⇒ )mol/g(18MOH:Nước )mol/g(60MCOOHCH:axeticAxit N2 A3  Năng suất nhập liệu: G F = 0.5 (m 3 /h)  Nồng độ nhập liệu: x F = 92% (kg nước/ kg hỗn hợp)  Nồng độ sản phẩm đỉnh: x D = 99.5% (kg nước/ kg hỗn hợp)  Nồng độ sản phẩm đáy: x W = 72% (kg nước/ kg hỗn hợp)  Chọn:  Nhiệt độ nhập liệu: t FV = 25 o C  Trạng thái nhập liệu là trạng thái lỏng sôi. Đối với thiết bò đun sôi đáy tháp :  p suất hơi đốt : P h = 2.5at Đối với thiết bò làm nguội sản phẩm đáy :  Nhiệt độ sản phẩm đáy sau khi làm nguội: t WR = 40 o C  Nhiệt độ dòng nước lạnh đi vào: t V = 25 o C  Nhiệt độ dòng nước lạnh đi ra: t R = 35 o C Đối với thiết bò ngưng tụ sản phẩm đỉnh :  Nhiệt độ dòng nước lạnh đi vào: t V = 25 o C  Nhiệt độ dòng nước lạnh đi ra: t R = 40 o C  Các ký hiệu:  G F , F: suất lượng nhập liệu tính theo kg/h, kmol/h.  G D , D: suất lượng sản phẩm đỉnh tính theo kg/h, kmol/h.  G W , W: suất lượng sản phẩm đáy tính theo kg/h, kmol/h.  x i , x i : nồng độ phần mol, phần khối lượng của cấu tử i. II. XÁC ĐỊNH SUẤT LƯNG SẢN PHẨM ĐỈNH và SẢN PHẨM ĐÁY THU ĐƯC : Tra bảng 1.249, trang 310, [5] ⇒ Khối lượng riêng của nước ở 25 o C: ρ N = 996,5 (kg/m 3 ) Tra bảng 1.2, trang 9, [5] ⇒ Khối lượng riêng của axit axetic ở 25 o C: ρ AL = 1042,75 (kg/m 3 ) Áp dụng trong công thức (1.2), trang 5, [5]: 75,1042 08.0 5,996 92,01 +=+= A FA N FN hh x x ρρρ ⇒ ρ hh = 1000 (kg/m 3 ) Năng suất nhập liệu : G F = 0,5 (m 3 /h) × 1000 (kg/m 3 ) = 500 (kg/h) Trang 8 Chưng luyện Acid acetic - Nước GVHD: Hoàng Minh Nam Đun gián tiếp :    += += WWDDFF WDF xGxGxG GGG ⇔ FD W WF D WD F xx G xx G xx G − = − = − Nên : G D = 64,363500 725,99 7292 = − − = − − F WD WF G xx xx (kg/h) Và: G W = G F – G D = 500 – 363,64 = 136,36 (kg/h) III. XÁC ĐỊNH TỈ SỐ HOÀN LƯU LÀM VIỆC : 1. Nồng độ phần mol: = − + = − + = 60 92,01 18 92,0 18 92,0 1 A F N F N F F M x M x M x x 0,9746 (mol nước/ mol hỗn hợp) = − + = − + = 60 72,01 18 72,0 18 72,0 1 A W N W N W W M x M x M x x 0,8955 (mol nước/ mol hỗn hợp) = − + = − + = 60 955,01 18 995,0 18 995,0 1 A D N D N D D M x M x M x x 0,9985 (mol nước/ mol hỗn hợp) 2. Suất lượng mol tương đối của dòng nhập liệu: 8955,09746,0 8955,09985,0 − − = − − = WF WD xx xx f = 1,30215 3. Tỉ số hoàn lưu làm việc: Trang 9 x F y F ∗ Chưng luyện Acid acetic - Nước GVHD: Hoàng Minh Nam Hình 1: Đồ thò cân bằng pha của hệ Nước – Axit axetic Dựa vào hình 1 ⇒ y F * = 0,9819 Tỉ số hoàn lưu tối thiểu: 9746,09819,0 9819,09985,0 * * min − − = − − = FF FD xy yx R = 2,274 Tỉ số hoàn lưu làm việc: R = 1,3R min + 0,3 = 3,2562 IV. XÁC ĐỊNH SUẤT LƯNG MOL CỦA CÁC DÒNG PHA : Coi lưu lượng mol của các dòng pha đi trong mỗi đoạn tháp (chưng và luyện) là không đổi. 1. Tại đỉnh tháp: Vì tại đỉnh tháp nồng độ phần mol của nước trong pha lỏng và pha hơi bằng nhau. ⇒ Khối lượng của pha hơi và pha lỏng tại đỉnh tháp là bằng nhau: M HD = M LD = x D . M N + (1 – x D ). M A = 0,9985. 18 + (1 – 0,9985). 60 = 18,063 (kg/mol) Suất lượng khối lượng của dòng hơi tại đỉnh tháp: G HD = (R +1)G D = (3,2562 + 1). 363,64 = 1547,71 (kg/h) Suất lượng mol của dòng hơi tại đỉnh tháp: Trang 10 L L n HD n HD [...]... 3481914,263 (kJ/h) 0,95 Nếu dùng hơi nước bão hòa (không chứa ẩm) để cấp nhiệt thì: Qđ = G H 2O rH 2O Qđ = Qđ Vậy lượng hơi nước cần dùng là : G H 2O = r = 1590,278 (kg/h) H2O Thiết bò làm nguội sản phẩm đáy Chọn:  Nước làm lạnh đi trong ống trong với nhiệt độ vào t V = 25oC và nhiệt độ ra t R = 35oC  Sản phẩm đáy đi trong ống ngoài với nhiệt độ vào t WS = 100,6315oC và nhiệt độ ra tWR = 40oC Cân bằng nhiệt:... đặc biệt là khi cần làm mặt bích bằng vật liệu bền hơn thiết bò  Bích ren: chủ yếu dùng cho thiết bò làm việc ở áp suất cao Chọn bích được ghép thân, đáy và nắp làm bằng thép CT3, cấu tạo của bích là bích liền không cổ Trang 26 Chưng luyện Acid acetic - Nước GVHD: Hoàng Minh Nam Tra bảng XIII.27, trang 417, [6]: Ứng với Dt = φ = 850 (mm) và áp suất tính toán P = 0,1579 (N/mm 2) ⇒ chọn bích có các thông... nhiệt cho nồi đun để tháp không bò nguội (nhất là sản phẩm đỉnh, ảnh hưởng đến hiệu suất của tháp) Khi đó, chi phí cho hơi đốt sẽ tăng Để tháp không bò nguội mà không tăng chi phí hơi đốt, ta thiết kế lớp cách nhiệt bao quanh thân tháp Chọn vật liệu cách nhiệt cho thân tháp là amiăng có bề dày là δa Tra bảng 28, trang 416, [4]: Hệ số dẫn nhiệt của amiăng là λa = 0,151 (W/m.K) Nhiệt lượng tổn thất ra... : hệ số cấp nhiệt của hơi đốt (W/m2.K)  αS : hệ số cấp nhiệt của sản phẩm đáy (W/m2.K)  ∑rt : nhiệt trở qua thành ống và lớp cáu 3.1 Nhiệt tải qua thành ống và lớp cáu: t −t q t = w1 w 2 , (W/m2) Σrt Trong đó:  tw1 : nhiệt độ của vách tiếp xúc với hơi đốt (trong ống), oC  tw2 : nhiệt độ của vách tiếp xúc với sản phẩm đáy (ngoài ống), oC δ Σrt = t + r1 + r2 λt Trang 34 Chưng luyện Acid acetic - Nước. .. C a ) 850 + (3 − 2) Kết luận: S = 3 (mm) 2 Đáy và nắp: Chọn đáy và nắp có dạng hình ellip tiêu chuẩn, có gờ, làm bằng thép X18H10T Chọn bề dày đáy và nắp bằng với bề dày thân tháp: S = 3 (mm) Trang 24 Chưng luyện Acid acetic - Nước GVHD: Hoàng Minh Nam  S − Ca  D ≤ 0,125  t Kiểm tra điều kiện:  2[σ]ϕ h (S − C a ) [P] = ≥P  R t + (S − C a )  Trong đó: Dt = φ Vì đáy và nắp có hình ellip tiêu chuẩn... (mm) VI BÍCH GHÉP THÂN – ĐÁY và NẮP : Mặt bích là bộ phận quan trọng dùng để nối các phần của thiết bò cũng như nối các bộ phận khác với thiết bò Các loại mặt bích thường sử dụng:  Bích liền: là bộ phận nối liền với thiết bò (hàn, đúc và rèn) Loại bích này chủ yếu dùng thiết bò làm việc với áp suất thấp và áp suất trung bình  Bích tự do: chủ yếu dùng nối ống dẫn làm việc ở nhiệt độ cao, để nối các bộ... (kg/mol) Suất lượng mol của dòng sản phẩm đáy: GW 136,36 = W= = 6,09 (kmol/h) M LW 22,389 Và: nLW = n’LF = 65,55 (kmol/h) nHW = nHF = nHD = 85,684 (kmol/h) Chương 4 Trang 11 Chưng luyện Acid acetic - Nước GVHD: Hoàng Minh Nam TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT Chọn hơi đốt là hơi nước ở 2,5at Tra bảng 1.251, trang 314, [5]:  Nhiệt hóa hơi: rH 2O = rn = 2189500 (J/kg)  Nhiệt độ sôi: t H 2O = tn = 126,25 (oC) Dòng sản phẩm. .. được Trong thiết bò này, ta sử dụng mối ghép tháo được Đối với mối ghép tháo được, người ta làm đoạn ống nối, đó là đoạn ống ngắn có mặt bích hay ren để nối với ống dẫn:  Loại có mặt bích thường dùng với ống có đường kính d > 10mm  Loại ren chủ yếu dùng với ống có đường kính d ≤ 10mm, đôi khi có thể dùng với d ≤ 32mm Trang 29 Chưng luyện Acid acetic - Nước GVHD: Hoàng Minh Nam Ống dẫn được làm bằng... nt Lượng nước cần dùng: G n = = 55459,3 (kg/h) hR − hV Thiết bò đun sôi dòng nhập liệu Chọn:  Dòng nhập liệu đi trong ống trong với nhiệt độ vào t V = tFV = 25 oC và nhiệt độ ra tR = tFS = 100,1524 oC  Hơi ngưng tụ đi trong ống ngoài có áp suất 2,5at:  Nhiệt hóa hơi: rH 2O = rn = 2189500 (J/kg)  Nhiệt độ sôi: t H 2O = tn = 126,25 (oC) Tra bảng 1.249, trang 310, [5] ⇒ Nhiệt dung riêng của nước ở 25oC... mâmđều hoạt động IV BỀ DÀY THÁP : 1 Thân tháp: Vì tháp hoạt động ở áp suất thường nên ta thiết kế thân hình trụ bằng phương pháp hàn hồ quang điện, kiểu hàn giáp mối 2 phía Thân tháp được ghép với nhau bằng các mối ghép bích Vì tháp hoạt động ở nhiệt độ cao (>100oC) nên ta phải bọc cách nhiệt cho tháp Để đảm bảo chất lượng của sản phẩm và khả năng ăn mòn của axit axetic đối với thiết bò, ta chọn thiết bò . này là thiết kế hệ thống chưng cất Nước – Axit axetic có năng suất là 500l/ h, nồng độ nhập liệu là 8%( kg axit/kg hỗn hợp), nồng độ sản phẩm đỉnh là 95,5%( kg nước/ kg hỗn hợp), nồng độ sản phẩm. (m 3 /h)  Nồng độ nhập liệu: x F = 92% (kg nước/ kg hỗn hợp)  Nồng độ sản phẩm đỉnh: x D = 99.5% (kg nước/ kg hỗn hợp)  Nồng độ sản phẩm đáy: x W = 72% (kg nước/ kg hỗn hợp)  Chọn:  Nhiệt độ. bò ngưng tụ sản phẩm đỉnh. 10. Áp kế. 11. Thiết bò đun sôi đáy tháp. 12. Thiết bò làm nguội sản phẩm đáy. 13. Bồn chứa sản phẩm đáy. 14. Bộ phận chia dòng. 15. Bồn chứa sản phẩm đỉnh. Trang 5 Chửng