thiết kế tháp chóp chưng cất liên tục hệ hai cấu tử nước – acid acetic ở áp suất khí quyển, năng suất hỗn hợp đầu 20 000 tấn trên năm

Chưng luyện Acid acetic Nước GVHD: Hoàng Minh Nam Trang 1 Đại học Quốc gia TpHCM Trường Đại học Bách Khoa Khoa Công nghệ Hóa học Dầu khí BỘ MÔN MÁY THIẾT BỊ

 ĐỒ ÁN MÔN HỌC Quá trình Thiết bị (MSMH: 605040) ĐỀ TÀI: “thiết kế hệ thống chưng cất Nước – Axit axetic có năng suất là 500lh” GVHD : Thầy Hoàng Minh Nam SVTH : Văn Thị Ánh Minh MSSV : 60301693 Lớp : HC03 – TP2 Ngành : Hóa thực phẩm Năm học 20052006 Chưng luyện Acid acetic Nước GVHD: Hoàng Minh Nam Trang 2 MỤC LỤC Lời mở đầu ......................................................................................................................... 1 CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU . ............................................................................................. 2 I. Lý thuyết về chưng cất ................................................................................................. 2 1. Khái niệm .................................................................................. 2 2. Các phương pháp chưng cất. ..................................................... 2 3. Thiết bị chưng cất ..................................................................... 3 II. Giới thiệu sơ bộ về nguyên liệu. .................................................................................. 3 1. Axit axetic ................................................................................. 3 2. Nước. ......................................................................................... 4 CHƯƠNG II: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ .................................................................... 5 CHƯƠNG III: CÂN BẰNG VẬT CHẤT ........................................................................ 8 I. Các thông số ban đầu. ...................................................................................... 8 II. Xác định suất lượng sản phẩm đỉnh và sản phẩm đáy thu được ................... 8 III. Xác định tỉ số hoàn lưu làm việc ...................................................................... 9 IV. Xác định suất lượng mol các dòng pha ......................................................... 10 CHƯƠNG IV: TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT ................................................................... 12 CHƯƠNG V: TÍNH THIẾT BỊ CHÍNH. ...................................................................... 14 I. Đường kính tháp…... ...................................................................................... 14 II. Chiều cao tháp ................................................................................................ 18 III. Trở lực tháp .................................................................................................... 19 IV. Bề dày tháp ...................................................................................................... 23 V. Bề dày mâm ..................................................................................................... 25 VI. Bích ghép thân – đáy và nắp .......................................................................... 26 VII. Chân đỡ tháp ................................................................................................... 27 VIII. Tai treo tháp .................................................................................................... 28 IX. Cửa nối ống dẫn với thiết bị – bích nối các bộ phận của thiết bị và ống dẫn……………. .............................................................................................. 29 1. Ống nhập liệu........................................................................ 30 2. Ống hơi ở đỉnh tháp. ............................................................. 30 3. Ống hoàn lưu ........................................................................ 31 4. Ống hơi ở đáy tháp. .............................................................. 31 5. Ống dẫn lỏng vào nồi đun..................................................... 31 6. Ống dẫn lỏng ra khỏi nồi đun. .............................................. 32 X. Lớp cách nhiệt ................................................................................................ 33 CHƯƠNG V: TÍNH THIẾT BỊ PHỤ. ........................................................................... 34 I. Thiết bị đun sôi đáy tháp…... ......................................................................... 34 II. Thiết bị làm nguội sản phẩm đáy ................................................................... 37 III. Thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh ................................................................... 41 IV. Thiết bị đun sôi dòng nhập liệu ..................................................................... 44 V. Bồn cao vị ........................................................................................................ 48 VI. Bơm. ............................................................................................................. 51 Chưng luyện Acid acetic Nước GVHD: Hoàng Minh Nam Trang 3 CHƯƠNG VII: TÍNH KINH TẾ. .................................................................................. 53 Lời kết… ……………… ................................................................................................. 55 Tài liệu tham khảo ........................................................................................................... 55 Chưng luyện Acid acetic Nước GVHD: Hoàng Minh Nam Trang 4 Chương 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 bị 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 nghê, kết cấu, giá thành của một thiết bị 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 500lh, nồng độ nhập liệu là 8%(kg axitkg hỗn hợp), nồng độ sản phẩm đỉnh là 95,5%(kg nướckg hỗn hợp), nồng độ sản phẩm đáy là 28%(kg axitkg hỗn hợp). Sử dụng hơi đốt có áp suất 2,5at. Chưng luyện Acid acetic Nước GVHD: Hoàng Minh Nam Trang 5 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 (nghĩa 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 (nghĩa 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 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 bị chưng cất: Trong sản xuất thường dùng nhiều loại thiết bị khác nhau để tiến hành chưng cất. Tuy nhiên yêu cầu cơ bản chung của các thiết bị vẫn giống nhau nghĩa 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 đĩa, ta có: Tháp mâm chóp : trên mâm bố trí có chóp dạng tròn, xupap, chữ s… Chưng luyện Acid acetic Nước GVHD: Hoàng Minh Nam Trang 6 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 định. Hiệu suất cao. Nhược điểm Do có hiệu ứng thành → hiệu suất truyền khối thấp. Độ ổn định không cao, khó vận hành. Do có hiệu ứng thành → khi tăng năng suất thì hiệu ứng thành tăng → khó tăng năng suất. Thiết bị 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 20oC)  Khi hạ nhiệt độ xuống 1 ít đã đông đặc thành 1 khối tinh thể có Tonc = 16,635 – 0,002o, Tosôi = 118oC  Tan trong nước, rượu và ete theo bất kỳ tỷ lệ nào  Là 1 axit yếu, hằng số phân ly nhiệt động của nó ở 25oC là K = 1,75.10 5− Tính ăn mòn kim loại:  Axit axetic ăn mòn sắt.  Nhôm bị ăn mòn bởi axit loãng, nó đề kháng tốt đối với axit axetic đặc và thuần khiết. Đồng và chì bị 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. CH3CHO + ½ O2 = CH3COOH C2H5OH + O2 = CH3COOH + H2O 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 80oC 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. CH3CHO + ½ O2  → C80ôûaxetatCoban o CH3COOH Chưng luyện Acid acetic Nước GVHD: Hoàng Minh Nam Trang 7 3) Tổng hợp đi từ cồn metylic và Cacbon oxit. Hiệu suất có thể đạt 50 – 60% so với lý thuyết bằng cách cố định cacbon oxit trên cồn metylic qua xúc tác. Nhiệt độ từ 200 – 500oC, áp suất 100 – 200atm: CH3OH + CO → CH3COOH với sự hiện diện của metaphotphit hoặc photpho – vonframat kim loại 2 và 3 hóa trị (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 vị 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. Tính chất vật lý:  Khối lượng phân tử : 18 g mol  Khối lượng riêng d40 c : 1 g ml  Nhiệt độ nóng chảy : 00C  Nhiệt độ sôi : 1000 C Nước là hợp chất chiếm phần lớn trên trái đất (34 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 vị. 4. Thiết bị đun sôi dòng nhập liệu. 5. Bẩy hơi. 6. Lưu lượng kế. 7. Nhiệt kế. 8. Tháp chưng cất. 9. Thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh. Chưng luyện Acid acetic Nước GVHD: Hoàng Minh Nam Trang 8 10. Áp kế. 11. Thiết bị đun sôi đáy tháp. 12. Thiết bị làm nguội sản phẩm đáy. 13. Bồn chứa sản phẩm đáy. 14. Bộ phận chia dòng. 15. Bồn chứa sản phẩm đỉnh. Chưng luyện Acid acetic Nước GVHD: Hoàng Minh Nam Trang 9 1 2 3 4 8 9 11 12 13 T T P T5 6 7 10 x = 92% t° = 25°C Hôi ñoát P = 2,5at Nöôùc ngöng Nöôùc la øm laïnh t° = 25°C t° = 40°C Hôi ñoát P = 2,5at Nöôùc ngöng Nöôùc laøm laïnh t° = 25°C t° = 35°C x =72% t° = 40°C Nöôùc 14 Chưng luyện Acid acetic Nước GVHD: Hoàng Minh Nam Trang 10 Hỗn hợp Nước – Axit axetic có nồng độ nước 92% (theo phần khối lượng), nhiệt độ khoảng 250C tại bình chứa nguyên liệu (1) được bơm (2) bơm lên bồn cao vị (3). Sau đó, hỗn hợp được gia nhiệt đến nhiệt độ sôi trong thiết bị đun sôi dòng nhập liệu (4), rồi được đưa vào tháp chưng cất (8) ở đĩa nhập liệu. Trên đĩa 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 bị 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 đĩa 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 bị ngưng tụ (9) và được ngưng tụ hoàn toàn. Một phần của chất lỏng ngưng tụ được hoàn lưu về tháp ở đĩa 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 dịch lỏng ở đáy đi ra khỏi tháp vào nồi đun (11). Trong nồi đun dung dịch 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 bị làm nguội sản phẩm đáy (12), được làm nguội đến 400C, 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. Chương 3 CÂN BẰNG VẬT CHẤT I. CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU : Chọn loại tháp là tháp mâm xuyên lỗ. Khi chưng luyện dung dịch axit axetic thì cấu tử dễ bay hơi là nước. Chưng luyện Acid acetic Nước GVHD: Hoàng Minh Nam Trang 11 Hỗn hợp:    =⇒ =⇒ )molg(18MOH:Nöôùc )molg(60MCOOHCH:axeticAxit N2 A3  Năng suất nhập liệu: GF = 0.5 (m3h)  Nồng độ nhập liệu: xF = 92% (kg nước kg hỗn hợp)  Nồng độ sản phẩm đỉnh: xD = 99.5% (kg nước kg hỗn hợp)  Nồng độ sản phẩm đáy: xW = 72% (kg nước kg hỗn hợp)  Chọn:  Nhiệt độ nhập liệu: tFV = 25oC  Trạng thái nhập liệu là trạng thái lỏng sôi. Đối với thiết bị đun sôi đáy tháp :  Ap suất hơi đốt : Ph = 2.5at Đối với thiết bị làm nguội sản phẩm đáy :  Nhiệt độ sản phẩm đáy sau khi làm nguội: tWR = 40oC  Nhiệt độ dòng nước lạnh đi vào: tV = 25oC  Nhiệt độ dòng nước lạnh đi ra: tR = 35oC Đối với thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh :  Nhiệt độ dòng nước lạnh đi vào: tV = 25oC  Nhiệt độ dòng nước lạnh đi ra: tR = 40oC  Các ký hiệu:  GF, F: suất lượng nhập liệu tính theo kgh, kmolh.  GD, D: suất lượng sản phẩm đỉnh tính theo kgh, kmolh.  GW, W: suất lượng sản phẩm đáy tính theo kgh, kmolh.  xi, xi : nồng độ phần mol, phần khối lượng của cấu tử i. II. XÁC ĐỊNH SUẤT LƯỢNG SẢN PHẨM ĐỈNH và SẢN PHẨM ĐÁY THU ĐƯỢC : Tra bảng 1.249, trang 310, 5 ⇒ Khối lượng riêng của nước ở 25oC: ρN = 996,5 (kgm3) Tra bảng 1.2, trang 9, 5 ⇒ Khối lượng riêng của axit axetic ở 25oC: ρAL = 1042,75 (kgm3) Áp dụng trong công thức (1.2), trang 5, 5: 75,1042 08.0 5,996 92,01 +=+= A FA N FN hh xx ρρρ ⇒ ρhh = 1000 (kgm3) Năng suất nhập liệu : GF = 0,5 (m3h) × 1000 (kgm3) = 500 (kgh) Đun gián tiếp :    += += WWDDFF WDF xGxGxG GGG ⇔ FD W WF D WD F xx G xx G xx G − = − = − Nên : GD = 64,363500725,99 7292 = − − = − − F WD WF G xx xx (kgh) Và: GW = GF – GD = 500 – 363,64 = 136,36 (kgh) III. XÁC ĐỊNH TỈ SỐ HOÀN LƯU LÀM VIỆC : 1. Nồng độ phần mol: Chưng luyện Acid acetic Nước GVHD: Hoàng Minh Nam Trang 12 = − + = − + = 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 xxf = 1,30215 3. Tỉ số hoàn lưu làm việc: Chưng luyện Acid acetic Nước GVHD: Hoàng Minh Nam Trang 13 xF yF Hình 1: Đồ thị cân bằng pha của hệ Nước – Axit axetic Dựa vào hình 1 ⇒ yF = 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 = 1,3Rmin + 0,3 = 3,2562 IV. XÁC ĐỊNH SUẤT LƯỢNG 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: MHD = MLD = xD. MN + (1 – xD). MA = 0,9985. 18 + (1 – 0,9985). 60 = 18,063 (kgmol) Suất lượng khối lượng của dòng hơi tại đỉnh tháp: GHD = (R +1)GD = (3,2562 + 1). 363,64 = 1547,71 (kgh) Suất lượng mol của dòng hơi tại đỉnh tháp: nHD = 063,18 71,1547 = HD HD M G = 85,684 (kmolh) L L nHD nHD Chưng luyện Acid acetic Nước GVHD: Hoàng Minh Nam Trang 14 Suất lượng khối l

Đồ án trình thiết bị LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, với phát triển vượt bậc khoa học công nghệ, ngành công nghiệp giới nói chung Việt Nam nói riêng cần hóa chất có tiêu chuẩn chất lượng độ tinh khiết cao Các phương pháp phổ biến áp dụng rộng rải để nâng cao độ tinh khiết như: chưng cất, trích ly, đặc, hấp thụ….tùy theo đặc tính u cầu sản phẩm mà có lựa chọn phương pháp phù hợp Đồ án mơn học Q trình Thiết bị mơn học mang tính tổng hợp q trình học tập kỹ sư hóa học tương lai Môn học giúp sinh viên giải nhiệm vụ tính tốn cụ thể : u cầu cơng nghệ, kết cấu, giá thành thiết bị sản xuất hóa chất thực phẩm Đây bước để sinh viên vận dụng kiến thức học nhiều môn để giải vấn đề thực tế kỹ thuật công nghiệp cách tổng hợp Nhiệm vụ đồ án môn học thiết kế tháp chóp chưng cất liên tục hệ hai cấu tử nước – acid acetic áp suất khí quyển, suất hỗn hợp đầu 20.000 tấn/năm Đối với hệ nước – acid acetic hệ hai cấu tử hòa lẫn vào hồn tồn, có nhiệt độ sơi cách xa nên ta dung phương pháp chưng cất để thu sản phẩm có độ tinh khiết cao Hồn thành đồ án môn học, chúng em chân thành gửi lời cảm ơn đến ban giám hiệu nhà trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu khoa hóa hoc công nghệ thực phẩm tạo điều kiện cho chúng em thực đồ án Chúng em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Dương Khắc Hồng giúp đỡ chúng em q trình tính tốn để hồn thành đồ án Sau chúng em xin kính chúc quý thầy cô dồi sức khỏe tận tâm cơng việc Nhóm sinh viên thực Đồ án trình thiết bị CHƯƠNG I : TỔNG QUAN I LÝ THUYẾT VỀ CHƯNG CẤT Phương pháp chưng cất: Chưng cất trình phân tách hỗn hợp lỏng (hoặc khí lỏng) thành cấu tử riêng biệt dựa vào khác độ bay chúng (hay nhiệt độ sôi khác áp suất), cách lặp lặp lại nhiều lần trình bay – ngưng tụ, vật chất từ pha lỏng vào pha ngược lại Khác với cô đặc, chưng cất làq trình dung mơi chất tan bay hơi, cịn đặc q trình có dung mơi bay Khi chưng cất ta thu nhiều cấu tử thường cấu tử thu nhiêu sản phẩm Nếu xét hệ đơn giản có hệ cấu tử ta thu sản phẩm: sản phẩm đỉnh chủ yếu gồm gồm cấu tử có độ bay lớn (nhiệt độ sôi nhỏ ), sản phẩm đáy chủ yếu gồm cấu tử có độ bay bé(nhiệt độ sôi lớn).Đối với hệ nước – acid acetic sản phẩm đỉnh nước, sản phẩm đáy chủ yếu gồm acid acetic nước Các phương pháp chưng cất: phân loại theo ∗ Áp suất làm việc : chưng cất áp suất thấp, áp suất thường áp suất cao Nguyên tắc phương pháp dựa vào nhiệt độ sôi cấu tử, nhiệt độ sơi cấu tử q cao ta giảm áp suất làm việc để giảm nhiệt độ sôi cấu tử ∗ Nguyên lý làm việc: liên tục, gián đoạn(chưng đơn giản) liên tục ∗ Chưng cất đơn giản(gián đoạn): phương pháp đuợc sử dụng + + + + ∗ trường hợp sau: Khi nhiệt độ sôi cấu tử khác xa Khơng địi hỏi sản phẩm có độ tinh khiết cao Tách hỗn hợp lỏng khỏi tạp chất không bay Tách sơ hỗn hợp nhiều cấu tử Chưng cất hỗn hợp hai cấu tử (dùng thiết bị hoạt động liên tục) trình ∗ thực liên tục, nghịch dòng, nhều đoạn Phương pháp cất nhiệt đáy tháp: cấp nhiệt trực tiếp nước: thường áp dụng trường hợp chất tách không tan nước Vậy: hệ nước – acid acetic, ta chọn phương pháp chưng cất liên tục cấp nhiệt gián tiếp nồi đun áp suất thường Đồ án trình thiết bị Thiết bị chưng cất Trong sản xuất thường sử dụng nhiều loại tháp chúng có u cầu diện tích bề mặt tiếp xúc pha phải lớn, điều phụ thuộc vào độ phân tán lưu chất vào lưu chất Tháp chưng cất phong phú kích cỡ ứng dụng ,các tháp lớn thường ứng dụng cơng nghiệp lọc hố dầu Kích thước tháp : đường kính tháp chiều cao tháp tuỳ thuộc suất lượng pha lỏng, pha khí tháp độ tinh khiết sản phẩm Ta khảo sát loại tháp chưng cất thường dùng tháp mâm tháp chêm • Tháp mâm: thân tháp hình trụ, thẳng đứng phía có gắn mâm có cấu tạo khác để chia thân tháp thành đoạn nhau, mâm pha lỏng pha đựơc cho tiếp xúc với Tùy theo cấu tạo đĩa, ta có: ∗ ∗ Tháp mâm chóp : mâm bố trí có chép dạng:trịn ,xú bắp ,chữ s… Tháp mâm xuyên lỗ: mâm bố trí lỗ có đường kính (3-12) mm • Tháp chêm (tháp đệm): tháp hình trụ, gồm nhiều đoạn nối với mặt bích hay hàn Vật chêm cho vào tháp theo hai phương pháp: xếp ngẫu nhiên hay xếp thứ tự ∗ So sánh ưu nhược điểm loại tháp Tháp chêm Ưu điểm − − Đơn giản Trở lực thấp Nhược điểm − − − Thiết bị nặng Hiệu suất thấp Độ ổn định Tháp mâm xuyên lỗ Tháp chóp Hiệu suất tương đối cao Hoạt động ổn định Làm việc với chất lỏng bẩn − Trở lực cao − Yêu cầu lắp đặt khắt khe, đĩa lắp thật phẳng − − − − − Hiệu suất cao Hoạt động ổn định Không làm việc với chất lỏng bẩn − Cấu tạo phức tạp − Trở lực lớn − Nhận xét: ta thấy tháp chop cho hiệu suất cao làm việc ổn định Vậy: Chưng cất hệ nước – acid acetic ta dùng tháp chóp hoạt động liên tục áp suất thường, cấp nhiệt gián tiếp đáy tháp, nhập liệu sau trao đổi nhiệt với thiết Đồ án trình thiết bị bị gia nhiệt nhập liệu, sản phẩm đáy làm nguội để thu sản phẩm chính, sản phẩm đỉnh dẫn vào nồi đun để tạo nước nhiệt cấp nhiệt cho nhập liệu nồi đun đáy tháp II GIỚI THIỆU SƠ BỘ VỀ NGUYÊN LIỆU Nước Nước: chất lỏng khơng màu, khơng mùi,là dung mơi hịa tan tốt hợp chất phân cực,năng dung môi hữu cơ, khơng hịa tan dung mơi hữu cơ,…nước sơi 1000C đông đặc 00C Acid acetic Acid acetic loại acid quan trọng loại acid hữu cơ, rẻ nên sử dụng rộng rải hoá chất để điều chế nhiều hợp chất quan trọng Acid acetic ứng dụng nghành: + + + + + + Làm dấm ăn Đánh đông mủ cao su Làm chất dẻo tơ lụa xeluloza acetat Làm phim ảnh không nhạy lửa Làm chất kết dính polyvinyl acetat Làm phẩm màu, dược phẩm, nước hoa tổng hợp Hỗn hợp Nước – Acid acetic Ta có bảng thành phần lỏng (x) – (y) nhiệt độ sôi hỗn hợp Nước –Acid acetic áp suất 760 mmHg x(% mol) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 y(% mol) 9.2 16,7 30,3 42,5 53 62,6 71,6 79,5 86,4 93 100 t(0C) 115, 113, 110, 107, 105, 104, 103, 102, 101, 100, 100 118, Đồ thị 1: đồ thị t- x, y cho hệ Nước – Acid acetic Đồ án trình thiết bị III CÔNG NGHỆ CHƯNG CẤT NƯỚC – ACID ACETIC Sơ đồ quy trình cơng nghệ chưng cất hệ hai cấu tử Nước – Acid acetic Chú thích : Bơm Bồn cao vị Thiết bị gia nhiệt Lưu lượng kế Tháp chưng cất Thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh Bộ phận chỉnh dòng Bồn chứa sản phẩm đỉnh Nồi đun 10 Thiết bị tách nước ngưng 11 Bồn chứa nguyên liệu 12 Bẩy 13 Van xả khí khơng ngưng Đồ án q trình thiết bị 14 Bồn chứa sản phẩm đáy 15 Thiết bị làm lạnh Thuyết minh quy trình cơng nghệ Hỗn hợp nước-acid acetic có nồng độ nước 35% ( Kgnuoc/KgHH) , nhiệt độ khoảng 250C bồn chứa nguyên liệu (11) bơm (1) bơm lên bồn cao vị (2) Từ đưa đến thiết bị gia nhiệt (3) ( trao đổi nhiệt với sản phẩm đáy) Ở đây, hỗn hợp gia nhiệt đến nhiệt độ 103 0C Sau đó, hỗn hợp đưa vào tháp chưng cất (5) đĩa nhập liệu Trên đĩa nhập liệu, chất lỏng trộn với phần lỏng từ đoạn cất tháp chảy xuống Trong tháp hơi, từ lên gặp chất lỏng từ xuống Ở đây, có tiếp xúc trao đổi hai pha với Pha lỏng chuyển động phần chưng xuống giảm nồng độ cấu tử dễ bay bị pha tạo nên từ nồi đun (9) lôi cấu tử dễ bay Nhiệt độ lên thấp, nên qua đĩa từ lên cấu tử có nhiệt độ sơi cao nước ngưng tụ lại, cuối đỉnh tháp ta thu hỗn hợp có cấu tử nước chiếm nhiều ( có nồng độ 95% theo khối lượng ) Hơi vào thiết bị điều chỉnh Đồ án q trình thiết bị dịng (7)sau phần ngưng tụ đưa qua thiết bị làm lạnh (15) đưa đến bồn chứa sản phẩm đỉnh (8) Phần lại chất lỏng ngưng hồi lưu tháp đĩa với tỷ số hoàn lưu tối ưu Một phần cấu tử có nhiệt độ sơi thấp bốc hơi, cịn lại cấu tử có nhiệt độ sơi cao chất lỏng ngày tăng Cuối cùng, đáy tháp ta thu hỗn hợp lỏng gồm hầu hết cấu tử khó bay ( acid acetic) Hỗn hợp lỏng đáy có nồng độ nước 4% theo khối lượng, lại acid acetic Dung dịch lỏng đáy khỏi tháp, phần đun, bốc nồi đun (9) cung cấp lại cho tháp để tiếp tục làm việc, phần lại đưa qua thiết bị làm lạnh (15) trao đổi nhiệt với nước, nhiệt độ sản phẩm đáy sau trao đổi nhiệt 400C, sau đưa đến bồn chứa sản phẩm đáy Hệ thống làm việc liên tục cho sản phẩm đỉnh nước, sản phẩm đáy acid acetic sau trao đổi nhiệt với nước làm mát đưa vào bồn chứa CHƯƠNG II : CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG I CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU • Nguyên liệu đầu vào (nhập liệu) hỗn hợp Nước - Acid axetic • Năng xuất nhập liệu là: F=0,35 • Nồng độ sản phẩm đỉnh là: D= 0,95 (kmol nước/ hỗn hợp) • Nồng độ sản phẩm đáy là: w= 0,04 (kmol nước/ hỗn hợp) • Năng xuất nhập liệu: 40,000 (tấn/năm) Đổi 40000 tấn/năm = 4563,18 Kg/h • Tháp hoạt động liên tục,chưng cất áp suất thường • Khối lượng phân tử Nước Acid acetic : MN=18 (Kg/Kmol), II MA=60(Kg/Kmol) • Chọn: + Nhiệt độ nhập liệu: tF=101,550C + Nhiệt độ sản phẩm đỉnh: tD =101,020C + Nhiệt độ sản phẩm đáy sau trao đổi nhiệt: tw =111,870C + Trạng thái nhập liệu: lỏng, sôi XÁC ĐỊNH XUẤT LƯỢNG SẢN PHẨM ĐỊNH VÀ SẢN PHẨM ĐÁY ∗Ký hiệu: GF , GD , GW - Lần lượt suất nhập liệu, suất sản phẩm đỉnh, suất sản phẩm đáy (kg/h) F, D, W - Suất lượng mol nhập liệu, suất lượng sản phẩm đỉnh, suất lượng sản phẩm đáy (kmol/h) - Nồng độ % khối lượng Aceton nhập liệu, sản phẩm đỉnh,sản phẩm đáy Đồ án trình thiết bị , - Nồng độ mol Aceton nhập liệu,sản phẩm đỉnh,sản phẩm đáy • Ta có, phương trình cân vật liệu: F=D+W (1) Đối với cấu tử dễ bay hơi: F.= D.+ W (2) Từ (1) (2), Suy hệ phương trình: { - F = D +W F xF = D xD +W xW (*) Chuyển đổi phần khối lượng sang phần mol: = = = xF M nuoc xF − xF + M nuoc M axit xD M nuoc xD − xD + M nuoc M acid xF M nuoc xW − xW + M nuoc M acid = = 0,35 18 0,35 − 0,35 + 18 60 0,95 18 0,95 − 0,95 + 18 60 = = 0,642 =0,984 0,04 18 = 0,122 0,04 − 0,04 + 18 60 Phân tử lượng trung bình dịng : Mtb F = Mnước + (1-xF).Macid= 0,642 18 + (1-0,642).60 = 33,036 MtbD =Mnước + (1-xD).Macid =0,984.18 + (1- 0,984).60 = 18,672 MtbW =.Mnước + (1-xW).Macid= 0,122.18 + (1-0,122).60 = 54,876 Suất lượng mol dòng nhập liệu: F= GF M tbF 4563,18 33,036 = = 138,127 (kmol/h) Thếvào hệphương (*) Đồ án trình thiết bị {F =xD +W xD +W xW F F =D  { { 138,127 = D +W 138,127.0,642 = D 0,984 +W 0,122 D =83,32( kmol / h ) W =54,80( kmol / h )  Suất lượng dòng sản phẩm đỉnh đáy (kg/h): GD = D.MtbD = 83,32.18,672 = 1555,75(kg/h) GW = W.MtbW = 54,802.54,876 = 3007,315(kg/h) Xuất lượng mol tương đối dòng nhập liệu: f = xP − xW 0,9845 − 0,122 = = 1,6587 xF − xW 0,642 − 0,122 Vậy: Năng suất sản phẩm đỉnh GD = 1555,75 (kg/h) Năng suất sản phẩm đáy GW = 3007,315 (kg/h) Suất lượng mol nhập liệu F= 138,127 (kmol/h) Suất lượng sản phẩm đỉnh D= 83,325 (kmol/h) Suất lượng sản phẩm đáy W= 54,082 (kmol/h) III XÁC ĐỊNH CHỈ SỐ HỒI LƯU LÀM VIỆC Tỉ số hồi lưu tối thiểu Tỉ số hồi lưu tối thiểu chế độ làm việc mà ứng với số mâm lí thuyết vơ cực Do đó, chi phí cố định vơ cực chi phí điều hành (nhiên liệu, nước, bơm…) tối thiểu Do nhập liệu trạng thái bão hòa, nên Rmin xác định sau: Rmin = * xD − yF * yF − xF , Trong đó: xD: phần mol cấu tử dể bay sản phẩm đỉnh xF: phần mol cấu tử dể bay hỗn hợp đầu Đồ án trình thiết bị yF*: nồng độ cấu tử dễ bay pha cân băng với xF ta có : xF=0,642 (%mol) → * xD − yF * yF − xF Rmin= = y* F = 0,75 0,984 − 0,75 0,75 − 0,642 = 2,167 Tỉ số hồi lưu thích hợp Phương trình nồng độ làm việc đoạn cất y= R x x+ D R +1 R +1 R R +1 R +1 →y= + = Phương trình nồng độ làm việc đoạn chưng y= R+ f f −1 x− x R +1 R +1 W Ta có bảng sau: Rx 2,817 3,251 3,684 4,117 4,551 4,984 5,418 Bi 0,349 0,231 0,210 0,192 0,177 0,164 0,153 mx 21 21 21 18 17 17 mx(Rx+1) 89,217 98,364 107,394 92,07 101,728 109,106 Ychưng 1,172x – 0,021 1,155x – 0,019 1,140x – 0,017 1,129x – 0,016 1,119x – 0,014 1,110x – 0,013 1,103x – 0,013 Ycất 0,631x + 0,349 0,765x + 0,231 0,787x +0,210 0,805x + 0,192 0,820x + 0,177 0,833x + 0,164 0,844x + 0,153 Vẽ đồ thị quan hệ mx(Rx+ 1) Rx để tìm Rth 10 Đồ án trình thiết bị Vận tốc nước ống: w= Gn 3913, 726 = = 0, 00768(m / s ) ρ n n.0, 785.d 3600.942.187.0, 032 2.0, 785 - Tính chuẩn số Re w.d ρ N 0, 00768.0, 032.942 = = 296,32 µN 0, 782.10−3 Re = 10 0,5 Do hệ số cấp nhiệt α1 xác định theo công thức : r.ρ λ 2173.103.994,32.0,7863 α1 = 1, 28 =1, 28 = 24755 µ.∆ t d dt 0,233.10-3 3.0,032 (W/m2.độ) Trong đó: ρ1 = 994 (Kg/m3) λ = 0.768 (W/m2.độ ) ∆ t1 = 3o C Chọn Tính hệ số cấp nhiệt sản phẩm đáy nồi - Hệ số cấp nhiệt α2 cho chế độ sủi bọt áp dụng theo công thức V.94 Sổ tay tập2 - Xem sản phẩm đáy nước nồng độ Acetone nhỏ Khi tính hệ số cấp nhiệt theo công thức V.95 Sổ tay tập α = 0.56.q 0.7 ρ 0.5 (W/m2.độ) Với p = 1.114 at : áp suất làm việc bề mặt thoáng dung dịch q = q1 :giả thiết truyền nhiệt ổn định q = q1 = α1.∆ t1 = 24755.3 = 74265 → α = 0,56.742650,7.1,1140,15 = 1100,77 (W/m2.độ) Chọn Δt2 = 14,5 0C → t tw2 = ( 102,622 + 111, ) / + 14.5 = 121,56 o C ⇒ q = 1100, 77.14.5 = 15961.165 (W / m ) Sai số q1 q2 : q1 − q2 = 0, 043 < 0, 05 q1 74 Đồ án trình thiết bị Vậy thông số chọn phù hợp Hệ số truyền nhiệt 1 δ 1 K =  + r1 + + r2 +  λ α2   α1 −1 λ = λCu = 93 (W/m2.độ) δ = (mm)= 0.002 (m) α1 = 24755 (W/m2.độ ) α2= 1100,77 ( W/m2.độ) Xem hệ số cáu bẩn nước bẩn r1 = 0,387.10-3 (W/m2.độ) Xem hệ số cáu bẩn nước thường r2 = 0,464.10-3 (W/m2.độ) K = 549, 04 Bề mặt truyền nhiệt F= Q = 80, 46(m ) K ∆ t log Chiều dài ống L= F = 4, 28(m) nπ d h Vậy L=4,5(m) V BƠM Chọn đường kính ống dẫn bơm : db=500(mm), bề dày ống s=4(mm) Tốc độ lưu trung bình ống d= ν 0,785.w Ta có: 75 Đồ án q trình thiết bị ν ( : lưu lượng thể tích ⇒ω = ν 0,785.d ν= mà ρ: m3 ) s F F ⇒ω = ρ 0,785.d ρ khối lượng riêng hỗn hợp đầu 280C T=280C => = 784,8 kg/m3 =995,6 kg/m3 xF − xF 0,35 − 0,35 = + = + = 1,098.10−3 ρ ρN ρA 784,8 995,6 ⇒ ρ = 910,045( kg / m ) 4563,18 ω= = 0,7( m / s) 0,785.(0,05) 910,045.3600 - Áp suất toàn phần bơm H = + H0 +hm : tổng trở lực = + + + + + Áp suất động học = == 222,96(N/m2) + Áp suất khắc phục ma sát dòng chảy ổn định () = Bề dày ống : chọn = 4(mm) Dtd = 200 + = 208 mm Hệ số trở lực ma sát 76 Đồ án q trình thiết bị Ta có: ∆ 6,81 0,9 ∆ − 2log [( ) + ] Re 3,7 λ ∆= : độ nhám tương đối: ε Dtd ; chọn ε =0,1.10-3(m) Re=20750,71 = -2log[] =  λ = 0,028  Chọn l=15(m) => = 0,028 = 450,20 (N/m2) + Áp suất khắc phục trở lực cục ( = ξ , trang 377, [1] ξ: hệ số trở lực cục toàn đường ống bao gồm Một van tiêu chuẩn: ξ=0,5 Hai khuỷu ghép 900 (do hai khuỷu 450 tạo thành, lấy = 1)  ξ= 2.0,1=0,2 Trở lực vào ống ξ=0,5 Trở lực ống ξ=1  ξ= 4,4+0,2+0,5+ = 6,1 0,72 ∆Pc = 6,1.910,045 = 1360,06( N / m ) + áp suất khắc phục trở lực thiết bị: =0 =0 = + + = 222,96 + 450,20 + 1360,06 = 2033,22 N/m2 77 Đồ án trình thiết bị hm = 2033,22 = 2,23(m ) 910,045 Khoảng cách từ thùng cao vị đến đĩa tiếp liệu Gọi z khoảng cách từ thùng cao vị đến đĩa tiếp liệu - Ta có phương trình Bernoulli cho dịng chất lỏng thực + Z + = + + hm + P0,P1: áp suất thùng cao vị đĩa tiếp liệu + P0 = P1 = 1at = 9,81.10-4 N/m2 + : tốc độ lưu thể ống + hm: áp suất để thắng toàn trở lực đường ống + = = 943,4 kg/m3 + = Ts = 86,40C => = 965,96 kg/m3 = 718,4 kg/m3 = + = + = 1,16.10-3  = 861,84 kg/m3 -Tính áp suất tiêu tốn để thắng trở lực đường ống hm = hm1 + hm2 + hm3 hm: từ thùng cao vị đến thiết bị gia nhiệt hm1 = : tổng trở lực = + + + + + Áp suất động học () Chọn đường kính ống dẫn d = 0,15 m, dày 0,004m = = = 0,083 (m/s) ∆Pd = ρ ω 861,84.0,0832 = = 2,968( N / m ) 2 + Áp suất khắc phục ma sát dịng chảy ổn định ( 78 Đồ án q trình thiết bị = Chọn dtd = 100mm Hệ số trở lực ma sát =-2lg [ + ] ∆ ∆ : Độ nhám tương đối = = = 2.10-3 Re = = = 5378,4 = -2 lg [ + ] = 5,04 λ = 0,039 Chọn l = 6m = 0,039 = 6,95 Ns/m2 + Áp suất khắc phục trở lực cục () = ξ1 ξ: Hệ số trở lực cục toàn đường ống, theo trang 382, [I] gồm Một van hiệu chỉnh lưu lượng, chọn van có độ mở hồn tồn ξ=0,5 Hệ số trở lực uốn cong 900: ξ = 1,28.0,09.1,45 = 0.167 Trở lực vào ống: ξ = 0,5 Trở lực ống: ξ =  ξ = 10 + + 0,167 + + 0,5 = 11,66 = 11,66 = 136,56 N/m2 =0 79 Đồ án trình thiết bị =0  = + + = 0,305 + 1,005 + 136,56 = 137,87 N/m2  hm1 = = 0,016 (m) + hm2: Áp suất tiêu tốn để thắng trở lực thiết bị gia nhiệt hm2 = : Tổng trở lực =+ + + + Áp suất động học () = 0,083 (m/s) = n = 1441 = 4277(N/m2) + Áp suất khắc phục ma sát dòng chảy ổn định () dtd = = 0,042 (m) Công suất tiêu thụ bơm N = = (trang 439, [1]) F: lưu lượng cuả bơm F = 915,25 (kg/h) :hiệu suất tồn phần bơm, =0 tl.µck = 0,85, hiệu suất thể tích tính đến hao hụt chất lỏng tl = 0,81, hiệu suất thủy lực tính đến ma sát tạo dịng xốy bơm ck = 0,92, hiệu suất khí tính đến ma sát khí 80 Đồ án trình thiết bị = 0,85.0,81.0,92 = 0,633  N = = 0,026(kW) = 26W Vậy chọn bơm có cơng suất 0,026 kW Cơng suất động điện Nđc =(trang 439, [1]) = 1, hiệu suất truyền động = 0,8 , hiệu suất động điện Nđc = = 0,033 (kW) Trong thực tế thường chọn động điện có cơng suất lớn cơng suất tính toán Chọn = (trang 440, [1])  Nđc = 2.0,033 = 0,066 (kW) KẾT LUẬN Sau ba tháng nghiên cứu, chúng em tìm hiểu học tập vấn đề: + Thiết kế tháp chưng cất Acid Acetic – Nước tương đối hoàn chỉnh biết trước suất, nồng độ nhập liệu nồng độ, độ thu hồi sản phẩm đỉnh + Tính tốn tương đối chi tiết trình làm việc thiết bịvà khả chịu bền thiết bị tính ăn mịn học hố học, điều kiện làm việc thiết bị + Sơ tính chi phí đầu tư ban đầu cho tháp chưng cất 81 Đồ án trình thiết bị Đặc tính kỹ thuật thiết bị chưng cất thiết kế ứng với thông số cho ban đầu: + Tỉ số hồn lưu thích hợp: R = 3,251 + Số mâm chưng cất thực tế: 38 mâm + Đường kính tháp chưng cất: 1,5 m + Đường kính lỗ mâm: mm + Bề dày mâm: 1,8 mm + Số lỗ mâm: 40 lỗ + Khoảng cách hai mâm: 0,5m + Chiều cao tháp: 20 m + Thân – đáy – nắp làm thép X18H10T, có bề dày: mm + Bích ghép thân – đáy – nắp làm thép X18H10T, loại bích liền khơng cổ + Bích ghép ống dẫn làm thép CT3, loại bích liền khơng cổ + Đường kính ống dẫn chất lỏng: 55 mm + Đường kính ống dẫn hơi: 200 mm Ưu nhược điểm tháp chưng cất mâm xuyên lỗ tóm tắt phần đầu (chương I, mục I.2) 82 ... 0,04 (kmol nước/ hỗn hợp) • Năng xuất nhập liệu: 40 ,000 (tấn/ năm) Đổi 40000 tấn/ năm = 4563,18 Kg/h • Tháp hoạt động liên tục ,chưng cất áp suất thường • Khối lượng phân tử Nước Acid acetic : MN=18... Nước – Acid acetic Đồ án trình thiết bị III CÔNG NGHỆ CHƯNG CẤT NƯỚC – ACID ACETIC Sơ đồ quy trình cơng nghệ chưng cất hệ hai cấu tử Nước – Acid acetic Chú thích : Bơm Bồn cao vị Thiết bị gia... Tách hỗn hợp lỏng khỏi tạp chất không bay Tách sơ hỗn hợp nhiều cấu tử Chưng cất hỗn hợp hai cấu tử (dùng thiết bị hoạt động liên tục) trình ∗ thực liên tục, nghịch dòng, nhều đoạn Phương pháp cất