Tính toán, thiết kế hệ thống tháp mâm chóp dùng để chưng cất hỗn hợp cloroform cacbontetraclorua

Tên đồ án: Tính toán, thiết kế hệ thống tháp mâm chóp dùng để chưng cất hỗn hợp Cloroform - Cacbontetraclorua 2.. Nhiệm vụ đồ án yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu Năng suất 7500kg/n

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN HỌC PHẦN

KHOA: CÔNG NGHỆ HOÁ HỌC

BỘ MÔN: MÁY & THIẾT BỊ

DHHD6B

1 Tên đồ án:

Tính toán, thiết kế hệ thống tháp mâm chóp dùng để chưng cất hỗn hợp

Cloroform - Cacbontetraclorua

2 Nhiệm vụ đồ án (yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu)

Năng suất 7500kg/ngày (theo sản phẩm đỉnh)

Thành phần phần mol cloroform trong dòng nhập liệu 20% mol

Quá trình thu hồi được 90% lượng cloroform trong dòng nhập liệu

Sản phẩm đỉnh có thành phần cloroform 90% khối lượng

Tổng quan nguyên liệu, quá trình chưng cất

Tính toán công nghệ (cân bằng vật chất, cân bằng năng lượng, điều kiện làm việc….)

Xác định kích thước thiết bị Lựa chọn vật liệu chế tạo, tính bền cho thiết bị (đáy, nắp, mặt bích, thân, chân đỡ, tai treo….)

Tính toán, chọn các thiết bị phụ trang bị cho hệ thống (Bơm, bồn cao vị, thiết bị trao đổi nhiệt, nồi đun, hệ thống đường ống….)

Vẽ sơ đồ nguyên lý làm việc hệ thống, cấu tạo chi tiết thiết bị chính (bản vẽ A1)

Các thông số khác sinh viên tự chọn cho phù hợp

3 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 19/05/2013

4 Ngày hoàn thành nhiệm vụ:14/07/2013

5 Họ và tên người hướng dẫn: Lê Văn Nhiều

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2013

(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)

LỜI CẢM ƠN

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Phần đánh giá:  Ý thức thực hiện:

 Nội dung thực hiện:

 Hình thức trình bày:

 Tổng hợp kết quả:

Điểm bằng số: Điểm bằng chữ:

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm

Giáo viên hướng dẫn

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Phần đánh giá:  Ý thức thực hiện:

 Nội dung thực hiện:

 Hình thức trình bày:

 Tổng hợp kết quả:

Điểm bằng số: Điểm bằng chữ:

Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2010

Giáo viên phản biện

MỤC LỤC

TỒNG QUAN 4

1 LÝ THUYẾT VỀ CHƯNG CẤT: 4

2 GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU: 7

3 ĐIỀU CHẾ: 8

QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 10

CÂN BẰNG VẬT CHẤT 13

1 CÁC THÔNG SỐ BAN DẦU: 13

2 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG XUẤT LƯỢNG CẦN THIẾT: 14

3 XÁC ĐỊNH CHỈ SỐ HOÀN LƯU THÍCH HỢP: 15

4 PHƯƠNG TRÌNH ĐƯỜNG LÀM VIỆC VÀ SỐ MÂM LÝ THUYẾT: .17 5 XÁC ĐỊNH SỐ MÂN THỰC TẾ: 19

CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG 22

1 CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG CHO THIẾT BỊ NGƯNG TỤ: 22

2 CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG CHO THIẾT BỊ GIA NHIỆT DÒNG NHẬP LIỆU ĐẾN NHIỆT ĐỘ SÔI: 22

3 CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG CHO THIẾT BỊ LÀM NGUỘI SẢN PHẨM ĐÁY: 22

4 CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG CHO THIẾT BỊ LÀM NGUỘI SẢN PHẨM ĐỈNH: 23

5 NHIỆT LƯỢNG CUNG CẤP CHO ĐÁY THÁP: 23

TÍNH TOÁN THÁP CHƯNG CẤT 24

1 ĐƯỜNG KÍNH ĐOẠN CẤT: 24

2 ĐƯỜNG KÍNH ĐOẠN CHƯNG: 28

3 TRỞ LỰC THÁP CHỚP 32

TÍNH TOÁN CƠ KHÍ 38

1 THÂN THÁP 38

2 TÍNH TOÁN CHÓP: 40

3 TÍNH TOÁN ĐÁY VÀ NẮP THIẾT BỊ 44

4 BÍCH GÉP THÂN VÀ NẮP: 46

5 ĐƯỜNG KÍNH CÁC ỐNG DẪN – BÍCH GHÉP CÁC ỐNG DẪN: 49

6 TÍNH TOÁN CHÂN ĐỞ TAI TREO: 55

TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ 60

1 THIẾT BỊ NGƯNG TỤ SẢN PHẨM ĐỈNH: 60

2 THIẾT BỊ ĐUN SÔI ĐÁY THÁP: 67

3 THIẾT BỊ LÀM NGUỘI SẢN PHẨM ĐỈNH: 72

4 THIẾT BỊ LÀM NGUỘI SẢN PHẨM ĐÁY: 80

5 THIẾT BỊ ĐUN SÔI NHẬP LIỆU: 86

6 BỒN CAO VỊ: 91

7 BƠM: 95

TÀI LIỆU THAM KHẢO: 99

MỤC LỤC BẢNG BIỂU VÀ BIỂU ĐỒ

Bảng 1.1 So sánh ưu nhược điểm của các loại tháp : 7

Hình 2.1 quy trình công nghệ 12

Hình 2.2 : cân bằng pha của hệ 2 cấu tử Cloroforme – Carbontetraclorua 16

Hình 2.3 đồ thị quan hệ thể tích thiết bị và chỉ số hoàn lưu 17

Hình 2.4 : đồ thị xác định số mâm lý thuyết chưng hệ Cloroforme – Carbontetraclorua tại P= 1atm 18

LỜI MỞ ĐẦU

Khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển đóng góp to lớn cho nềncông nghiệp nước ta nói riêng và thế giới nói chung Một trong nhữngngành có đóng góp vô cùng to lớn đó là ngành công nghiệp hoá học, đặcbiệt là ngành sản xuất các hoá chất cơ bản

Hiện nay, các ngành công nghiệp cần sử dụng rất nhiều hoá chất có độ tinhkhiết cao Nhu cầu này đặt ra cho các nhà sản xuất hoá chất sử dụng nhiềuphương pháp để nâng cao độ tinh khiết của sản phẩm như : trích ly, chưngcất, cô đặc, hấp thu … Tuỳ theo đặc tính yêu cầu của sản phẩm mà ta có sựlựa chọn phương pháp cho phù hợp Đối với hệ cloroforme –carbontetraclorua là hệ 2 cấu tử tan lẫn vào nhau, ta chọn phương phápchưng cất để nâng cao độ tinh khiết cho cloroforme

Đồ án môn học Quá trình & Thiết bị là một môn học mang tính tổng hợptrong quá trình học tập của các kỹ sư Công nghệ Hoá học tương lai Mônhọc này giúp sinh viên có thể tính toán cụ thể : quy trình công nghệ, kếtcấu, giá thành của một thiết bị trong sản xuất hoá chất - thực phẩm Đây làlần đầu tiên sinh viên được vận dụng các kiến thức đã học để giải quyếtcác vấn đề kỹ thuật thực tế một cách tổng hợp

Nhiệm vụ của đồ án là thiết kế tháp mâm chóp để chưng cất hỗn hợpCloroforme – Carbontetraclorua ở áp suất thường với năng suất theo sảnphẩm đỉnh(Cloroforme) 7500 kg/ngày có nổng độ 90% phần khối lượngcloroforme, Thành phần phần mol cloroform trong dòng nhập liệu 20%

mol Quá trình thu hồi được 90% lượng cloroform trong dòng nhập liệu.Sản phẩm đỉnh có thành phần cloroform 90% khối lượng

Thay vì đưa vào trong hỗn hợp một pha mới để tạo nên sự tiếp xúc giữahai pha như trong quá trình hấp thu hoặc nhả khí, trong quá trình chưng cấtpha mới được tạo nên bằng sự bốc hơi hoặc ngưng tụ

Chưng cất và cô đặc khá giống nhau, tuy nhiên sự khác nhau căn bản nhấtcủa 2 quá trình này là trong quá trình chưng cất dung môi và chất tan đềubay hơi (nghĩa là các cấu tử đều hiện diện trong cả hai pha nhưng với tỷ lệkhác nhau), còn trong quá trình cô đặc thì chỉ có dung môi bay hơi cònchất tan không bay hơi

Khi chưng cất ta thu được nhiều cấu tử và thường thì bao nhiêu cấu tử sẽthu được bấy nhiêu sản phẩm Nếu xét hệ đơn giản chỉ có 2 cấu tử thì ta sẽthu được 2 sản phẩm : Sản phẩm đỉnh chủ yếu gồm cấu tử có độ bay hơilớn (nhiệt độ sôi nhỏ) Sản phẩm đỉnh chủ yếu gồm cấu tử có độ bay hơinhỏ (nhiệt độ sôi lớn) Đối với hệ cloroforme – carbontetraclorua Sảnphẩm đỉnh chủ yếu gồm cloroforme và một ít carbontetraclorua.Sản phẩmđáy chủ yếu là carbontetraclorua và một ít cloroforme

 Cấp nhiệt gián tiếp

Vậy : Đối với hệ cloroforme – carbontetraclorua , ta chọn phương pháp

chưng cất liên tục ở áp suất thường

Trong sản xuất, người ta thường dùng nhiều loại thiết bị khác nhau để tiếnhành chưng cất Tuy nhiên, yêu cầu cơ bản chung của các thiết bị vẫngiống nhau nghĩa là diện tích 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 khíphân tán vào pha lỏng ta có các loại tháp mâm, nếu pha lỏng phân tán vàopha khí ta có tháp chêm, tháp phun, …Ở đây ta khảo sát 2 loại thườngdùng là tháp mâm và tháp chêm.

 Tháp mâm : thân tháp hình trụ, thẳng đứng phía trong có gắn các mâm cócấu tạo khác nhau, trên đó pha lỏng và pha hơi đượ cho tiếp xúc với nhau.Tuỳ theo cấu tạo của đĩa, ta có :

 Tháp mâm chóp : trên mâm bố trí có chóp dạng tròn, xupap, …

 Tháp mâm xuyên lỗ : trên mâm có nhiều lỗ hay rãnh

 Tháp chêm (tháp đệm) : tháp hình trụ, gồm nhiều bậc nối với nhau bằngmặt bích hay hàn Vật chêm được cho vào tháp theo một trong hai phươngpháp sau : xếp ngẫu nhiên hay xếp thứ tự

Bảng 1.1 So sánh ưu nhược điểm của các loại tháp :

Ưu

điểm

- Cấu tạo khá đơn giản

- Trở lực thấp

- Làm việc được với chất lỏng bẩn

nếu dùng đệm cầu có    của

- Do có hiệu ứng thành  khi tăng

năng suất thì hiệu ứng thành tăng

 khó tăng năng suất

Vậy :qua phân tích trên ta sử dụng tháp mâm chóp để chưng cất hệ

Người ta sử dụng clorofom làm chất phản ứng và dung môi Clorofom còn

là một chất độc với môi trường.

"thơm".Theo danh pháp IUPAC, hợp chất này có hai tên gồm cacbontetraclorua và tetraclomêtan Người ta còn gọi nó một cách thông tục là

Trong công nghiệp, người ta điều chế clorofom bằng đốt nóng hỗnhợp clo và clomêtan hay mêtan Ở nhiệt độ 400-500 °C, phản ứng halogenhóa gốc tự do diễn ra, chuyển mêtan hay clomêtan dần dần thành các hợpchất clo hóa.

Trước thập niên 1950, cacbon tetraclorua được sản xuất bằng clohóa cacbon disulfua ở 105-130 °C:

- CS2 + 3Cl2 → CCl4 + S2Cl2

QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

Hỗn hợp Cloroforme – Carbontetraclorua có nồng độ Cloroforme là 20%(phần mol), nhiệt độ nguyên liệu lúc đầu là 300C tại bình chứa nguyên liệu(1), được bơm (2) bơm lên bồn cao vị (3) Dòng nhập liệu được gia nhiệttới nhiệt độ sôi trong thiết bị truyền nhiệt ống chùm(4) Sau đó hỗn hợpđược đưa vào tháp chưng cất (6) ở đĩa nhập liệu và bắt đầu quá trình chưngcất Lưu lượng dòng nhập liệu được kiểm soát qua lưu lượng kế (5)

Trên đĩa nhập liệu, chất lỏng được trộn với phần lỏng từ đoạn luyện củatháp chảy xuống Trong tháp, hơi đi dưới lên gặp lỏng đi từ trên xuống Ởđây có sự tiếp xúc và trao đổi giữa hai pha với nhau Pha lỏng chuyểnđộng trong phần chưng càng xuống phía dưới càng giảm nồng độ các cấu

tử dễ bay hơi vì đã bị pha hơi tạo nên từ nồi đun (10) lôi cuốn cấu tữ dễbay hơi.Càng lên trên nhiệt độ càng thấp, nên khi hơi đi qua các đĩa từdưới lên thì cấu tử có nhiệt độ sôi cao là carbontetraclorua sẽ ngưng tụ lại,cuối cùng trên đỉnh tháp ta thu được hỗn hợp có cấu tử cloroforme chiếm

0.265

0.395

0.52

0.635

0.725

0.81

0.885

nhiều nhất (nồng độ 90% phần khối lượng) Hơi này đi vào thiết bị ngưng

tụ (7) được ngưng tụ hoàn toàn Một phần chất lỏng ngưng tụ đi qua thiết

bị làm nguội sản phẩm đỉnh (8), được làm nguội bằng thiết bị trao đổinhiệt ống lồng ống(8) rồi được đưa qua bồn chứa sản phẩm đỉnh (9) Phầncòn lại của chất lỏng ngưng tụ được hoàn lưu về tháp ở đĩa trên cùng với tỉ

số hoàn lưu thích hợp và được kiểm soát bằng lưu lượng kế(5) Cuối cùng

ở đáy tháp ta thu được hỗn hợp lỏng hầu hết là cấu tử khó bay hơi(Carbontetraclorua) Hỗn hợp lỏng ở đáy có nồng độ Carbontetracloruae là99% phần khối lượng, còn lại là Cloroformee Dung dịch lỏng ở đáy đi rakhỏi tháp vào nồi đun (10) Trong nồi đun dung dịch lỏng một phần sẽ bốchơi cung cấp lại cho tháp để tiếp tục làm việc, phần còn lại ra khỏi nồi đunđược cho qua thiết bị làm nguội sản phẩm đáy (13) rồi đi vào thiết bị làmnguội sản phẩm đáy(12) sau đó vào bồn chứa sản phẩm đáy(13)

Hệ thống làm việc liên tục cho ra sản phẩm đỉnh là Cloroforme, sản phẩmđáy là Carbontetraclorua

Ngu?i v? Bùi Ng?c Tho GVHD

b?n v? : QUY TRÌNH CÔNG NGH? t? l?

BV s? : 2

Ð? ÁN MÔN H? C QUÁ TRÌNH VÀ THI?T B? :

THI?T K? THÁP MÂM CHÓP CHUNG C?T H? HAI CÂU T? CACBONTETRACLORUA - CLOROFORME

TRU? NG Ð?I H? C CÔNG NGHI?P TPHCM KHOA MÁY THI?T B?

2 2 2

14

1

14 thi?t b? gia nhi?t

1 2

9 10 11

7 8

B?n ch?a nguyên li?u Bom B?n cao v?

Thi?t b? gia nhi?t nh?p li?u Luu lu?ng k?

Tháp chung c?t Thi?t b? ngung t?

Thi?t b? làm ngu?i s?n ph?m d?nh B?n ch?a s?n ph?m dáy Thi?t b? dun sôi dáy tháp B?y hoi B?n ch?a s?n ph?m dáy Thi?t b? làm ngu?i s?n ph?m dáy 12 13

Ð?c tính k? thu?t

Ly tâm

Hỗn hợp { CloroformeCH Cl3→ M Cloroforme=119,5 g /mol

CarbontetracloruaC Cl4→ M Carbontetraclorua=154 g/mol

- Năng suất D= 312,5kg/h (theo sản phẩm đỉnh)

- Thành phần phần mol cloroform trong dòng nhập liệu xF= 20% mol

- Quá trình thu hồi được hS = 90% lượng cloroform trong dòng nhậpliệu

- Sản phẩm đỉnh có thành phần cloroform x d´ = 90% khối lượng

2 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG XUẤT LƯỢNG CẦN THIẾT:

=0 , 921

MD =xD.MCHCL3 + (1- xD).MCCl4 = 0,921.119,5 + (1-0,921).154 = 122,2kg/kmol

Thay vào phương trình cân bằng vật chất xw = 0,0248

´

x w= x w M CHCl 3

x w M CHCl3+(1−xw) M CCl4=

0,248.119,50,248.119,5 +(1−0,248 ).154=0,019

´

x F= x F M CHCl 3

x F M CHCl3+(1−xF) M CC l 4=

0,2.119,50,2.119,5+(1−0,2).154=0,162

MF =xF.MCHCl3 + (1-xF).MCCl4 = 0,2.119,5 + (1-0.2).154 = 147,1 kg/kmol

MW =xW.MCHCl3 + (1- xW).MCCl4 = 0,0248 119,5 + (1-0,0248).154 =153,14kg/kmol

Tỉ số hoàn lưu tối thiểu là chế độ làm việc mà tại đó ứng với số mân lýthuyết là vô cực Do đó, chi phí cố định là vô cực nhưng chi phí điều hành(nhiên liệu, nước bơm, năng lượng, vật liệu…) là tối thiểu,

Hình 2.2 : cân bằng pha của hệ 2 cấu tử Cloroforme – Carbontetraclorua

Dựa vào hình 1 ta có xF = 0,2 yF* = 0,265

Tỷ số hoàn lưu tối thiểu :

392

375

Hình 2.3 đồ thị quan hệ thể tích thiết bị và chỉ số hoàn lưu

Theo đồ thị thì tỉ số hồi lưu thích hợp là R=15

y= R

R+1 x +

x D R+ 1=

15 15+ 1x +

f −1 R+1 xw =1,257x-0,00639

Hình 2.4 : đồ thị xác định số mâm lý thuyết chưng hệ Cloroforme –

Carbontetraclorua tại P= 1atm.

4.3 Số mâm lý thuyết:

xác định số đĩa lý thuyết:

dựng đường làm việc của tháp bao gồm đường làm việc phần cất và phầnchưng Trên đồ thị y – x ta lần lượt vẽ các đường bật thang từ đó xác địnhđược số mâm lý thuyết lấy tròn là 23 mân

từ đồ thị, ta có 23 mâm bao gồm {10 mâ n đ o ạ n ch ư ng 1 m â mnh ậ p li ệ u

Với n D n F nW - lần lượt là hiệu suất ở đĩa trên cùng, hiệu suất ở đĩa

nhập liệu và hiệu suất ở đĩa dưới cùng

Xác định n D

ta có: Tđ(nhiệt độ đỉnh tháp) = 620C, xD = 0,921 suy ra yD = 0,96 sử dụngbảng I.101 trang 91- [1] tra và nội suy các giá trị độ nhớt CHCl3 = 0,387.10-

 hh = 2,08.0,316 = 0,82, theo hình IX.11 trang 171 – [1] thì n D =0,52

Xác định n F , tương tự như trên ta có:

TF(nhiệt độ đĩa nhập liệu) = 730C, xf = 0,2 suy ra yD = 0,265 sử dụng bảngI.101 trang 91 -[1] tra và nội suy các giá trị độ nhớt CHCl3 = 0,384.10-3

 hh = 1,44.0,496 = 0,714, theo hình IX.11 trang 171[1] thì n D =0,53

Xác định nw , tương tự như trên ta có:

Tw(nhiệt độ đĩa dưới cùng) = 770C, xw = 0,0248 suy ra yD = 0,0335 sử dụngbảng I.101 trang 91 [1] tra và nội suy các giá trị độ nhớt CHCl3 = 0,342.10-3

 hh = 1,36.0,491 = 0,668 theo hình IX.11 trang 171[1] thì n D =0.55

CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG

1 CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG CHO THIẾT BỊ NGƯNG TỤ:

Q f=1923 0,963 (73-30)

Nếu coi tổn thất trên đường nhập liệu là 5% thì Qf= 1,05.22,13 = 23,24 kJ/s.

Q w=312,5 1,06 (62-30)

Từ cân bằng nhiệt lượng ta có:

QT = Qnt + QW + QD – QF + Qf =1,05.(337,54+23,24+4,34+19,87) = 423,5kJ/s

Qf : là lượng nhiệt tổn thất, ta lấy khoảng 5% tổng lượng nhiệt có ích cungcấp cho đáy tháp

TÍNH TOÁN THÁP CHƯNG CẤT

D t=√4Vtb

π 3600 ωtb=0 ,0188√ g tb

(ρ y ω y)tbTrong đó:

Vtb: lượng hơi trung bình đi trong tháp m3/h

tb : tốc độ hơi trung bình đi trong tháp m/s

gtb : lượng hơi trung bình đi trong tháp kg/h

Lượng hơi trung bình đi trong đoạn chưng và đoạn cất khác nhau nênđường kính của đoạn chưng và đoạn cất khác nhau

1 ĐƯỜNG KÍNH ĐOẠN CẤT:

g tb=g d+g1

2 kg/hTrong đó:

gd: lượng hơi ra khỏi đỉa trên cùng của tháp kg/h.

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

G1 : lượng lỏng ở đĩa thứ nhất của đoạn cất

r1 : ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp đi vào đĩa thứ nhất của đoạn cất

rd :ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp đi ra ở đỉnh tháp

Tính r 1 : t1=tF = 730C, tra bảng I.212, tr 254 [1] ta có:

Ẩn nhiệt hóa hơi của Cloroforme : rCloroforme = 242,3 KJ/kg

Ẩn nhiệt hóa hơi của Carbontetraclorua : rCarbontetraclorua=196,6 KJ/kg.Suy ra : r1 = rCHCl3.y1 + (1-y1).rCCl4 = 45,7y1+ 196,6

Tính r d : td =620C, tra bảng I.212 trang 254 [1] ta có:

Ẩn nhiệt hóa hơi của Cloroforme : rCloroforme = 246,8KJ/kg

Ẩn nhiệt hóa hơi của Carbontetraclorua : rCarbontetraclorua=201.1 KJ/kg

xd =0,921 tra theo đường cân bằng yd=0.96

Vận tốc hơi đi trong tháp ở đoạn cất:

( ρy.wy)tb=0,065.ϕ [ σ ] √ h.ρxtbρytb

Với : xtb : khối lượng rieng trung bình của pha lỏng kg/m3

ytb : khối lượng rieng trung bình của pha hơi kg/m3

h: khoảng cách mâm (chọn h = 0,3 ứng với 0,6 <D <1,2m) -tr 184[2]

ϕ[σ] : hệ số tính đến sức căng bề mặt

ttb = 67,5oC , tra bảng I.2, trang 9, [1], ta có :

Với: σCloroforme =20,75.10-3 N/m, σ Carbontetraclorua = 21,16.10-3 N/m (số liệu

tra từ bảng I.242 trang 300 [1])

2 ĐƯỜNG KÍNH ĐOẠN CHƯNG:

g , tb

=g , n+g ,1

2

g’n : lượng hơi ra khỏi đoạn chưng kg/h

g’1 : lượng hơi đi vào đoạn chưng kg/h

xác định g’ n : gn’ = g1=6384 kg/h

{ G ' 1 = g ' 1 + W ¿ { G ' 1 .x' 1 = g ' 1 .y W + W.x W ¿¿¿¿

Với :

G1’: lượng hơi ở đĩa thứ nhất của đoạn

r’1: ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp hơi đi vào đĩa thứ nhất của đoạn chưng

đồ thị cân bằng của hệ ta có : y*w =0,0336( phần mol) = 0,0236 (phần kl)

t’1 =tw =770C, tra bảng - I.212 trang 254 [1] ta có:

Ẩn nhiệt hóa hơi của Cloroforme : rCloroforme = 240,7 KJ/kg

Ẩn nhiệt hóa hơi của Carbontetraclorua : rCarbontetraclorua =195 KJ/kg

Suy ra : r’1 = rCHCl3.y 1´ + (1-y 1´ ).rCCl4 = 196,2

Dựa vào phương trình của phần cất g1.r1= gd.rd ta tính được r

1 :205,8thay vào hệ phương trình trên ta tìm được

Tốc độ hơi trung bình đi trong tháp:

Vận tốc hơi đi trong tháp ở đoạn chưng:

( ρy.wy)tb=0,065.ϕ [ σ ] √ h.ρxtbρytb

Với : xtb : khối lượng rieng trung bình của pha lỏng kg/m3

ytb : khối lượng rieng trung bình của pha hơi kg/m3

h: khoảng cách mâm (chọn h = 0,3 ứng với 0,6 <D <1,2m) -tr 184[2]

Với: σCloroforme =19,67.10-3 N/m, σ Carbontetraclorua = 20,2.10-3 N/m (số liệu

tra từ bảng I.242 trang 300 [1])

bề dày của đĩa, m;

0,8 ÷ 1 – khoảng cách cho phép ở đỉnh và đáy thiết bị, m;

Hđ – khoảng cách giữa các đĩa, m

H = 44.(0,3 +0,004 ) +1 = 14,37 m lấy tròn là H = 14,37 m

Trong đó bề dày đĩa m tính ở phần bề dày đĩa

Vậy kết luận chiều cao tháp H = 14,37 m

Trở lực tháp chóp bao gồm: tổn thất áp suất khi dòng khí đi qua đĩa khô,tổn thất do sức căng bề mạt, tổn thất do lớp chất lỏng trên đĩa và bỏ qua sựbiến đổi chiều cao lớp chất lỏng trên đĩa

Trở lực tháp chóp được xác định theo công thức: [2]-tr 192

ΔPPt - Trở lực của lớp chất lỏng trên đĩa, N/m2

Trở lực của đĩa khô ΔPPk :

ΔPPk = ξ ρ y w

2 2

 Chọn đường kính ống hơi của chóp là 100mm

 Số chóp phân bố trên đĩa: