chưng cất hỗn hợp methanol-nước

Tổng quan I. Giới thiệu về nguyn liệu 1. Methanol     !"# $%&'()*+!, - ./,0123! - 4*,156783!   - 9:'(;%,-65  <75=4> - 9:'(),=2?  <584> - @(A,1?69)3! 0 B01   1.1. Ứng dụng '"!*'!"!!:'('* "CA!%:'D);E  4;21F!'%DG!"%"H');E"I )J '"KEH!$L!"!%J 1.2. Sản xuất ')H)M'N%O! P+7&L& Q4OR;7 !'S  PT)&%  P!)U $E%*$B 0 "A"C+)%D 0 & 0 VW, 0  X 0 0 0 X2 0  :%!');E$YNVMOVH 0 &:B V)V!ZE 2. Nước ['\ :$W],A ! ! & * A"%)U!ES 4^DLSB"S?"SD  [P&_`, -4*V/ ,783! -4*" 2    ,73! -9:'(;% ,1 1  -9:'() ,711 1  9AVO!VaA'<32":P'A$D>&aO)M )* 9A"!VM!S ;bL\&"!R c_ 3. Hỗn hợp Methanol-nước [$;$Y-V!-AB7! Bảng 1    711 60 855 875 58 5? 57 570 =6 =5? == =2? E 1 ? 71 01 1 21 ?1 =1 51 81 61 711 % 1 0=8 278 ?56 ==? 506 556 80? 85 67? 6?8 711 d'% EVa %Va II. Lý thuyết về chưng cất: 1. Khi niệm: RW"'D/+!(V<eV P >/$:"M&'($% +/V< B !(:'(V)$+/ > [%&W'&V!(V!A'DS)MOVEfVR WVZ; PRWV!A'S$Y)M$*Z C []V';&'Z  W%f RW%!(A$;RW"!&'\$%< /'\:":;V&Ag: >RW'ZWh "!$% $% 4'\/&]W:$/)U'$% );VQ!9OE:';h0/W'0);VQ!, Xi;VQ!'h+%OL!/'($%A&!(VaP/'($% $ Xi;VQ!'%+%OL!/'($%$&!(VaP/'($%A Vậy'*&A:!-AW, -i;VQ!'h+%O! -i;VQ!'%+%OA 2. Cc phương php chưng cất: 07.SV)!&: -V)V -V)] -V) 00.S%`!&: -'; -$YAMOV -'/ 0.SVVVV:B'%V -V:MOV -V:OV Vậy'*&A:!-AVVVCV:OV 3. Thiết bị chưng cất: [);E]"\SO$ 'DO[%% a$;+O$&K*":P$\!ZOVEVV;A'\% VC(&!'(V+!(%& 9OV PV&V SV!!OVV&V PV!VVJd'% ;)0S ]"V!!&V! -[V!!,VWCj'VP^!!S 'V &V'OVE&A[%S+', - Thp mm chĩp,!!$*PV"SEVVf)J - Thp mm xuyn lỗ,!!\% -[V!<V':!>,VWCL!\$_*&A$Y!Z$P%T_! '&V!(VVV,EOVK%EOVM i)'D!+SV, Thp chm Thp mm xuyn lỗ Thp mm chĩp Ưu điểm -S '; -[BMV -!&:'&A$Q -[BM'*V -:)  -4N' -:) Nhược điểm -k::) %\ *V -@(N'V &_ -4bb) -[O$ Z\ -4!&:'&A $Q -4O VSV -BMA -[*\&_  OV SV [$%)/"CV!!E%'D:!-A CHƯƠNG 2 Quy trình cơng nghệ 1. Thuyết minh quy trình cơng nghệ: V!-AL'(_V:!71F<Va*>:'( ;08 1 S$W%:<7>'$!<7>$!$L&<0>[H''''O O$'N:&A);VQ!'%<70>i'V':'O:'()O $')"_V:<>L''&V<?>B'_V: ['_V:'(&AVaH'S%:+V;%E*[ V'H"AZVHE*d'%)MOVE&'NfV&A .%D'(VaE*"A;!L'(/"#$%&W' $VSHA'VMOV&'%V*/"#$%9:'( V 'R'H"AW/:'()A)UCS *'hV'V/!)O!\<L'(6?FVa *>%'&O$C<5>&'CLL(Va+ C'L&\VB'.aS'!('O21 1 L'&\$W );VQ!'h (Va/:'()V'$*S/:'() %b*B'%V'VaO/ $%<A> VB'%L'(!7?FVa *SAk"B'% ' V'&O$'N:&A"_V:L''R$L);VQ!'% <77> :*!&:C);VQ!'h!i;VQ!'%A)   'N:&A"_V:';$B:'(=1 1  Ch thích cc kí hiệu trong qui trình: 7 lL%: 0 l!  lL& 2 [O$'N: ? [O$')"_V: = O 5 [V 8[O$');VQ!'% 6lL);VQ!'h 71[O$C);VQ!'h 77[O$!();VQ!'h 70lQ% 7lL);VQ!'% CHƯƠNG 3 TÍNH TỐN SƠ BỘ I. Cc thơng số ban đầu: -SVV!!E%[O$S'(C -4%:""!W/"#$%! - V, X,   m n0<3!> X9A, 0  9 n78<3!>  9b)_V:,o p n7111<3>  9L'(_V:, F x n71F< 3 V>  9L'();VQ!'h, P x n6?F< 3 V>  9L"();VQ!'%, W x n7?F< 3 V>  , -9:'(_V:$'a, l@ n08   -9:'();VQ!'h) !(, .m n=1   -9:'("AS'&, T n08   -9:'("AS', m n21   -[S_V:&VS)   `:, o p p,)_V:P 3 !3 o . .,));VQ!'hP 3 !3 o q q,));VQ!'%P 3 !3 ,)"L !3 E   i x ,L'(Va!Va *+/ II. Cn bằng vật chất: 1. Nồng độ phần mol của Methanol trong thp 1?881 783>717<0371 0371 3>7<3 3 = −+ = −+ = NFRF RF F MxMx Mx x 67221 783>6?17<036?1 036?1 3>7<3 3 = −+ = −+ = NPRP RP P MxMx Mx x 118?1 783>17?17<0317?1 037?11 3>7<3 3 = −+ = −+ = NWRW RW W MxMx Mx x [H)*:+$;7E%"M'L-E%:-A Đồ thị 1 đồ thị t-x,y cho hệ Methnol- nước kS_V:&VS)H'L7SE p n 11?88()%:'(_V:&V [ p n67? 1  [$;702671r7s' N ρ n6=20? 3!  [$;706r7s' R ρ n50076 3!  i% *+V _V:&V  711507 0?6=2 717 76500 71 7 7 − = − += − += N F R F F xx ρρρ ⇒ 16 = F ρ  3!  i%o p n61 3 [ 27678>717<071>7< =−+=−+= NFRFF MxMxM 3 ! 9 1628 276 16 === F F M G F  !3 2. Suất lượng mol của cc dịng -.W$Y&_LV pn.Xq pE p n.E . XqE q -[O&':VW)    =+ =+ 1?8811628118?167221 1628 WP WP ⇒ .n0=5 !3 qn2?20 !3 -S 1778>6?17<06?1>7< =−+=−+= NPRPP MxMxM  3 ! 077878>17?17<017?1>7< =−+=−+= NWRWw MxMxM  3 ! -i% o . n. . n0=571n8?5 3 o q nq q n2?207807n8057 3 3. Cc phương trình lm việc -[H$;)*:7E%"M'LW$YV+:-ABV) 7! -TAE p n11?88()%H'L0' t F y n106? X[h)*L*D m ! =00 1?88106?1 06?167221 t t = − − = − − = FF FP xy yx X[h)*L!&:, mn7m ! X1n70=0X1n57 Xi!'*+"_V:  1778 1?8811?881 118?167221 = − − = − = − WF WP xx xx f .W']!&:+Va, u171=72118?1 757 17787  757 177857 7 7 7 −= + − + + + =⋅ + − +⋅ + + = xxx R f x R fR y W % u171=72 −= xy .W']!&:+Va%:, 7621588167221 757 7  757 57  7 7 7 += + + + = + +⋅ + = xxx R x R R y P % 76215881 += xy Đồ thị 2: đồ thì cn bằng pha của hệ Methanol-nước ở p suất 1atm CHƯƠNG 4: Thiết kế chế tạo thp chưng cất I. Đường kính thp: 1. Phần luyện: 4*$W+VVa%:, -9L'(Va!$W+VVa%:, 28==1 0 1?88167221 0 = + = + = FP L xx x ! -9()%H'L7':'($W+VVa%: [  n52   -9L'(Va *$W+V%:, ?0?1 0 716?1 0 = + = + = FP L xx x -[$;702677v7w  4*+AB52  , ρ 9 n65?5= 3!  -[$;706v7w 4*+!B52  , ρ m n5655 3!  -V"C<70>?v7w  7176=7 5=6?5 ?0?17 5556 ?0?1 7 7 − = − += − += N L R L LL xx ρρρ  x ρ  n8?58 3!  $4*$W+VVa%:, -9L'($W+VVa%:, %  n1588E  X1762n1588128==X1762n1?55? x9:'($W+VVa%:,[  n87=   -4*!$W+VVa%:,   n%   m X<7y%  > 9 n1?55?0X<7y1?55?>78n0=18? 3 ! -4*$W+VVa%:,  386=?1 >05=87< 05 200 18?0=7 mkg RT PM HL HL HL = +⋅ == ρ - ;!!n0?1!! -[W0020v=w, n1108 -T_*V'Va%: smC HL LL L 38??1 86=?1 588? 1081 === ρ ρ ω  V'Va%:+V, [...]... 3,14.0,855 2 Phần chưng: a Khối lượng ring trung bình của pha lỏng trong phần chưng: - Nồng độ phần mol trung bình của pha lỏng trong phần chưng: xC = x F + xW 0,0588 + 0,0085 = = 0,034 (mol metanol/mol hỗn hợp) 2 2 - Nhiệt độ trung bình của pha lỏng trong phần chưng: TLC = 94,6 oC - Nồng độ phần khối lượng trung bình của pha lỏng trong luyện: xC = x F + xW 0,1 + 0,015 = = 0,0575 kg metanol/ kg hỗn hợp 2 2 -... bình của pha hơi trong phần chưng - Nồng độ trung bình của pha hơi trong phần chưng yC = 4,61xC - 0,031 = 4,61.0,034 – 0,031 = 0,126 ̃ Nhiệt độ trung bình của pha hơi trong phần chưng: THC = 96,4 oC - Khối lượng mol trung bình của pha hơi trong phần chưng MHC = yC MR + (1 – yC) MN = 0,126.32 + (1 – 0,126) 18 = 19,76 kg/kmol - Khối lượng ring trung bình của pha hơi trong phần chưng: ρ HC = PM HC 1.19,76... 273) 273 - Chọn khoảng cch mm h = 250 mm - Vận tốc pha hơi đi trong phần chưng: - Tra hình 2.2, trang 42,[6]: ωC = C C = 0,028 ρ LC 941,39 = 0,028 = 1,142 m / s ρ HC 0,566 - Lưu lượng pha hơi đi trong thp: QV = G P (1 + R).22,4.THC 83,57.(1 + 3,71).22,4.(96,4 + 273) = = 0,106 m 3 / s M P To 3600 31,3.273.3600 - Đường kính đoạn chưng DC = 4.QV 4.0,106 = = 0,344 m π ω C 3,14.1,142 Tra bảng IX.4a, trang... y*).x (1 − 0,972).0,9144 Tra bảng 1.104, trang 96, [1] ̃ Độ nhớt của nước mN = 0,432 cP Dng tốn đồ 1.18, trang 90, [1] ̃ Độ nhớt của metanol mR = 0,325 cP Cơng thức (I.12), trang 84, [1] Độ nhớt của hỗn hợp lỏng: lgmhh = x1lgm1 + x2lgm2 Nn: lgmhh = 0,9144.lg0,325 + (1 – 0,9144).lg0,432 = -0,478 ̃ mhh = 0,333 cP ̃ aLmL = 3,250.0,333 = 1,082 Tra hình IX, trang 171, [2] ̃ E = 46% + Vị trí nhập liệu Nồng... y*).x (1 − 0,305).0,0588 Tra bảng 1.104, trang 96, [1] ̃ Độ nhớt của nước mN = 0,312 cP Dng tốn đồ 1.18, trang 90, [1] ̃ Độ nhớt của metanol mR = 0,245 cP Cơng thức (I.12), trang 84, [1] Độ nhớt của hỗn hợp lỏng: lgmhh = x1lgm1 + x2lgm2 Nn: lgmhh = 0,0588.lg0,245 + (1 – 0,0588).lg0,312 = -0,512 ̃ mhh = 0,308 cP ̃ aLmL = 7,025.0,308 = 2,161 Tra hình IX, trang 171, [2] ̃ E = 41% + Vị trí đy: Nồng độ phần... y*).x (1 − 0,052).0,0085 Tra bảng 1.104, trang 96, [1] ̃ Độ nhớt của nước mN = 0,289 cP Dng tốn đồ 1.18, trang 90, [1] ̃ Độ nhớt của metanol mR = 0,215 cP Cơng thức (I.12), trang 84, [1] Độ nhớt của hỗn hợp lỏng: lgmhh = x1lgm1 + x2lgm2 Nn: lgmhh = 0,0085.lg0,215 + (1 – 0,0085).lg0,289 = -0,541 ̃ mhh = 0,288 cP ̃ aLmL = 6,40.0,288 = 1,842 Tra hình IX, trang 171, [2] ̃ E = 43% + Hiệu suất trung bình... N/m2 Tổng trở lực của 1 mm trong phần chưng của thp l: DPC = DPkC + DPsC + DPbC = 57,33 + 12,92 + 199,29 = 269,54 N/m2 Kiểm tra hoạt động của mm: - Kiểm tra lại khoảng cch mm h = 0,25m đảm bảo cho điều kiện hoạt động bình thường của thp: h > 1,8 ∆P ( trang 70, [3] ) ρL g Với cc mm trong phần luyện trở lực thuỷ lực qua 1 mm lớn hơn trở lực thuỷ lực của mm trong phần chưng, ta cĩ: 1,8 ∆PL 286,27 = 1,8 =... phần luyện sẽ khơng bị ngập lụt 6.2 Phần chưng DhlC = 0,0032 1000 = 3,2 (mm) DPC = hd 'C 269,54 269,54 × 1000 = × 1000 = 40,02 mm.chất lỏng ρ LC g 941,39.9,81  Q = 0,128. LC  100.S d  2 2   4,83.10 −5.3600  −5  = 0,128.  100.0,10  = 3,89.10 mm.chất lỏng      Nn: hdC = 30 + 3,2 + 40,02 + 3,89.10-5 = 73,22 mm < 125 mm Vậy: Khi hoạt động thì mm ở phần chưng sẽ khơng bị ngập lụt Kết luận: Khi... với ống cĩ đường kính d £ 10mm, đơi khi cĩ thể dng với d £ 32mm Ống dẫn được lm bằng thp X18H10T Bích được lm bằng thp CT3 , cấu tạo của bích l bích liền khơng cổ 1 Ống nhập liệu: Khối lượng ring của hỗn hợp: rF = 933,0 kg/m3 Chọn loại ống nối cắm su vo thiết bị Chọn vận tốc chất lỏng trong ống nối l vF = 1 m/s Đường kính trong của ống nối: Dy = 4.G F 4.933,0 = = 0,0188 m 3600 ρ F πv F 3600 × 933,0 ×... nước: µN = 2,85.10-4 N.s/m2 (Tra bảng 1.104, trang 96, [1]) - Độ nhớt của methanol: µA = 2,45.10-4 N.s/m2 (Dng tốn đồ 1.18, trang 90, [1]) Sử dụng cơng thức (I.12), trang 84, [1] suy ra độ nhớt của hỗn hợp lỏng: lgmhh = x1lgm1 + x2lgm2 Nn: lgmhh = 0,0085.lg(2,45.10-4) + (1 – 0,0085).lg(2,85.10-4) ⇒ mhh = 2,846.10-4 N.s/m2 - Hệ số dẫn nhiệt của nước: λN = 0,680 W/mK (Bảng 1.249, trang 310, [5]) - Hệ . xxx R x R R y P % 76215881 += xy Đồ thị 2: đồ thì cn bằng pha của hệ Methanol -nước ở p suất 1atm CHƯƠNG 4: Thiết kế chế tạo thp chưng cất I. Đường kính thp: 1. Phần luyện: 4*$W+VVa%:, -9L'(Va!$W+VVa%:, 28==1 0 1?88167221 0 = + = + = FP L xx x ! -9()%H'L7':'($W+VVa%: [  n52   -9L'(Va. 506 556 80? 85 67? 6?8 711 d'% EVa %Va II. Lý thuyết về chưng cất: 1. Khi niệm: RW"'D/+!(V<eV. $% 4'/&]W:$/)U'$% );VQ!9OE:';h0/W'0);VQ!, Xi;VQ!'h+%OL!/'($%A&!(VaP/'($% $ Xi;VQ!'%+%OL!/'($%$&!(VaP/'($%A Vậy'*&A:!-AW, -i;VQ!'h+%O! -i;VQ!'%+%OA 2. Cc phương php chưng cất: 07.SV)!&: -V)V -V)] -V) 00.S%`!&: -'; -$YAMOV -'/ 0.SVVVV:B'%V -V:MOV -V:OV Vậy'*&A:!-AVVVCV:OV 3.