thiết kế tháp chưng luyện làm việc liên ở áp suất thường để tách hai cấu tử axit axetic va benzen

I. TÄØNG QUAN VÃÖ SAÍN PHÁØM BENZEN VAÌ AXIT AXÃTIC ì Benzen (C6H6) vaì Axit axãtic (CH3COOH) laì häùn håüp hoìa tan hoaìn toaìn vaìo nhau theo báút kç tè lãû naìo. Trong âoï : 1. Axit axãtic :  Axit Axetic nguyãn cháút laì cháút loíng khäng maìu, coï muìi xäúc, coï vë chua, tan nhiãöu trong næåïc, coï tyí troüng = 1,049, nhiãût âäü säi tS =117,9; nhiãût âäü noïng chaíy tnc = 16,7 oC khi kãút tinh thaình nhæîng tinh thãø tæång tæû næåïc âaï, coï cäng thæïc phán tæí CH3COOH, M= 60. - Hoìa tan vä haûn trong næåïc, ngoaìi ra coï thãø tan trong ræåüu, este - Hoìa tan täút caïc håüp cháút S, P, halogen... - Bãön nhiãût, ngay caí khi åí nhiãût âäü 4000C thç håi cuía acid acetic cuîng khäng bë phán huíy - Âäüc, dãù laìm hoíng niãm maûc màõt, åí näöng âäü âàûc dãù laìm boíng da. Axit Axetic âæåüc biãút âãún tæì ráút láu dæåïi daûng dáúm. Noï phäø biãún trong thæûc váût åí traûng thaïi tæû do hoàûc este. Coï nhiãöu phæång phaïp âiãöu chãú Axit Axetic: • Ngaìy xæa ngæåìi ta âiãöu chãú Axit Axetic bàòng caïch cho dung dëch ræåüu loaîng (hoàûc dung dëch næåïc âæåìng ) lãn men giáúm hay chæng cáút khan gäù. • Trong cäng nghiãûp hiãûn nay, phæång phaïp quan troüng âãø âiãöu chãú Axit Axetic laì cho oxy hoïa Axetan âehit hoàûc oxay hoïa butan. • Täøng håüp tæì aceton qua Keten • Täøng håüp tæì C2H2, C2H4. • Täøng håüp tæì phán âoaûn xàng nheû hay n-butan • Täøng håüp tæì CO vaì ræåüu metylic CH3OH: laì phæång phaïp hiãûu quaí nháút Axit Axetic coï nhiãöu æïng duûng trong cäng nghiãûp cuîng nhæ âåìi säúng : laìm giáúm àn , täøng håüp mäüt säú cháút thåm, âiãöu chãú cao su nhán taûo, axeton, vaì caïc muäúi Axetat Mäüt säú saín pháøm tæì Axit Axetic: - Natri axetat laì cháút haïo næåïc, duìng laìm taïc nhán ngæng tuû vaì âiãöu chãú andãhit axetic - Nhäm axetat duìng trong cäng nghiãûp nhuäüm vaì cháút cáöm maïu . - Dung dëch muäúi chç axetat (buric) âæåüc laìm giáúm chç duìng trong y hoüc âãø chæîa caïc bãûnh vãö da, caïc vãút boíng, bong gán. 2. BENZEN: Benzen laì håüp cháút voìng thåm, âoï laì mäüt cháút loíng khäng maìu, coï muìi thåm âàûc træng, nheû hån næåïc, tan nhiãöu trong caïc dung mäi hæîu cå âäöng thåìi laì mäüt dung mäi täút cho nhiãöu cháút nhæ Iät (I2), læu huyình (S), cháút beïo...., t0s= 80,10C åí 1 at, âäng âàûc åí t0â=5,50C, tyí khäúi d204 = 0,879. Vãö màût hoïa hoüc, Benzen laì mäüt håüp cháút voìng bãön væîng, tæång âäúi dãù tham gia phaín æïng thãú, khoï tham gia caïc phaín æïng cäüng, OXH. Âàûc tênh hoïa hoüc naìy goüi laì tênh thåm. Vãö æïng duûng : duìng âiãöu chãú nitro benzen, anilin, täøng håüp pháøm nhuäüm, dæåüc pháøm..., Clobenzen laì dung mäi täøng håüp DDT, hexacloaran (thuäúc træì sáu) Stiren (monome âãø täøng håüp cháút deío) vaì nhiãöu saín pháøm quan troüng khaïc... Benzen coìn âæåüc duìng laìm dung mäi... Nguäön cung cáúp Benzen cho cäng nghiãûp laì nhæûa chæng cáút, than âaï, hexan vaì toluen cuía dáöu moí. Khi nung than beïo åí nhiãût âäü cao âãø luyãûn than cäúc âæåüc nhæûa than âaï. Trong nhæûa than âaï coï chæïa ráút nhiãöu caïc cháút hæîu cå khaïc nhau khi chæng cáút phán âoaûn thu âæåüc Benzen. Nhçn chung caí Axit axãtic vaì Benzen âãöu âoïng vai troì quan troüng trong cäng nghiãûp hoïa hoüc, æïng duûng räüng raîi trong âåìi säúng haìng ngaìy, nãn viãûc chæng cáút, taïch riãng thu Benzen, Axit axãtic laì mäüt váún âãö âæåüc nhiãöu ngæåìi, nhiãöu ngaình nghãö quan tám. II. GIÅÏI THIÃÛU VÃÖ PHÆÅNG PHAÏP CHÆNG _CHÆNG LIÃN TUÛC & VIÃÛC LÆÛA CHOÜN THIÃÚT BË THAÏP ÂÃÛM : Chæng luyãûn häùn håüp Axit axãtic - Benzen bàòng phæång phaïp Chæng luyãûn liãn tuûc båíi thaïp âãûm laìm viãûc åí aïp xuáút thæåìng. Trong cäng nghãû hoïa hoüc coï nhiãöu phæång phaïp âãø phán riãng häùn håüp hai hay nhiãöu cáúu tæí tan mäüt pháön hay hoaìn toaìn vaìo nhau nhæ : háúp thuû, háúp phuû, li tám, trêch li, chæng...Mäùi phæång phaïp âãöu coï nhæîng âaûc thuì riãng vaì nhæîng æu nhæåüc âiãøm nháút âënh. Viãûc læûa choün phæång phaïp vaì thiãút bë cho phuì håüp tuyì thuäüc vaìo häùn håüp ban âáöu, yãu cáöu saín pháøm vaì âiãöu kiãûn kinh tãú. Âäúi våïi häùn håüp Benzen vaì Axit axãtic laì häùn håüp hai cáúu tæí tan hoaìn toaìn vaìo nhau theo báút kyì tyí lãû naìo coï nhiãût âäü säi khaïc biãût nhau thç phæång aïn täúi æu âãø taïch häùn håüp trãn laì chæng cáút. Chæng cáút laì phæång phaïp taïch cáúu tæí ra khoíi häùn håüp dæûa vaìo âäü bay håi khaïc nhau giæîa caïc cáúu tæí (nghéa laì åí cuìng mäüt nhiãût âäü aïp suáút håi cuía caïc cáúu tæí seî khaïc nhau) bàòng caïch thæûc hiãûn quaï trçnh chuyãøn pha vaì trao âäøi nhiãût giæîa hai pha loíng khê. Saín âènh thu âæåüc gäöm cáúu tæí coï âäü bay håi låïn mäüt pháön cáúu tæí coï âäü bay håi tháúp hån. Coìn saín pháøm âaïy thu âæåüc chuí yãúu laì cáúu tæí khoï bay håi vaì mäüt pháön cáúu tæí dãù bay håi.ÅÍ âáy dung mäi vaì cháút tan âãöu bay håi. Trong saín xuáút chuïng ta thæåìng gàûp nhæîng phæång phaïp chæng cáút sau âáy : - Chæng âån giaín : duìng âãø taïch så bäü vaì laìm saûch caïc cáúu tæí khoíi taûp cháút (yãu cáöu caïc cáúu tæí coï âäü bay håi khaïc xa nhau). - Chæng bàòng håi næåïc træûc tiãúp : taïch caïc häùn håüp gäöm caïc cháút khoï bay håi vaì taûp cháút khäng bay håi (Cháút âæåüc taïch khäng tan trong næåïc). - Chæng chán khäng : trong træåìng håüp cáön haû tháúp nhiãût âäü säi cuía cáúu tæí.

ọử aùn mọn hoỹc Trang 1 Chổng luyóỷn lión tuỷc TAèI LIU THAM KHAO I. Cồ sồớ caùc quaù trỗnh vaỡ thióỳt bở trong cọng nghóỷ hoaù hoỹc, tỏỷp 1 _ Nhaỡ xuỏỳt baớn õaỷi hoỹc vaỡ trung hoỹc chuyón nghióỷp 1978 _ II. Cồ sồớ caùc quaù trỗnh vaỡ thióỳt bở trong cọng nghóỷ hoaù hoỹc, tỏỷp 2 _ Nhaỡ xuỏỳt baớn õaỷi hoỹc vaỡ trung hoỹc chuyón nghióỷp 1978 _ III. Sọứ tay caùc quaù trỗnh vaỡ thióỳt bở trong cọng nghóỷ hoaù hoỹc, tỏỷp 1 _ Nhaỡ xuỏỳt baớn khoa hoỹc kyợ thuỏỷt Haỡ Nọỹi 1978 _ IV. Sọứ tay caùc quaù trỗnh vaỡ thióỳt bở trong cọng nghóỷ hoaù hoỹc, tỏỷp 2 _ Nhaỡ xuỏỳt baớn khoa hoỹc kyợ thuỏỷt Haỡ Nọỹi 1978 _ GVHD : ThS. Ló Thở Nhổ Yẽ Âäư ạn män hc Trang 2 Chỉng luûn liãn tủc CHỈÅNG I : TÄØNG QUAN VÃƯ SN PHÁØM - DÁY CHUƯN CÄNG NGHÃÛ I. TÄØNG QUAN VÃƯ SN PHÁØM BENZEN V AXIT AXÃTIC ì Benzen (C 6 H 6 ) v Axit axãtic (CH 3 COOH) l häùn håüp ha tan hon ton vo nhau theo báút kç tè lãû no. Trong âọ : 1. Axit axãtic : − Axit Axetic ngun cháút l cháút lng khäng mu, cọ mi xäúc, cọ vë chua, tan nhiãưu trong nỉåïc, cọ t trng 20 4 d = 1,049, nhiãût âäü säi t S =117,9; nhiãût âäü nọng chy t nc = 16,7 o C khi kãút tinh thnh nhỉỵng tinh thãø tỉång tỉû nỉåïc âạ, cọ cäng thỉïc phán tỉí CH 3 COOH, M= 60. - Ha tan vä hản trong nỉåïc, ngoi ra cọ thãø tan trong rỉåüu, este - Ha tan täút cạc håüp cháút S, P, halogen - Bãưn nhiãût, ngay c khi åí nhiãût âäü 400 0 C thç håi ca acid acetic cng khäng bë phán hy - Âäüc, dãù lm hng niãm mảc màõt, åí näưng âäü âàûc dãù lm bng da. Axit Axetic âỉåüc biãút âãún tỉì ráút láu dỉåïi dảng dáúm. Nọ phäø biãún trong thỉûc váût åí trảng thại tỉû do hồûc este. Cọ nhiãưu phỉång phạp âiãưu chãú Axit Axetic: • Ngy xỉa ngỉåìi ta âiãưu chãú Axit Axetic bàòng cạch cho dung dëch rỉåüu long (hồûc dung dëch nỉåïc âỉåìng ) lãn men giáúm hay chỉng cáút khan gäù. • Trong cäng nghiãûp hiãûn nay, phỉång phạp quan trng âãø âiãưu chãú Axit Axetic l cho oxy họa Axetan âehit hồûc oxay họa butan. COOHCHCHOCHOHCHCH MnO Hg − →− →+≡ ++ 3 , 32 2 2 2 COOHCHCHCHCHCH atmO O 3 70,180, 3223 2 2  →−−− • Täøng håüp tỉì aceton qua Keten • Täøng håüp tỉì C 2 H 2 , C 2 H 4 . • Täøng håüp tỉì phán âoản xàng nhẻ hay n-butan • Täøng håüp tỉì CO v rỉåüu metylic CH 3 OH: l phỉång phạp hiãûu qu nháút Axit Axetic cọ nhiãưu ỉïng dủng trong cäng nghiãûp cng nhỉ âåìi säúng : lm giáúm àn , täøng håüp mäüt säú cháút thåm, âiãưu chãú cao su nhán tảo, axeton, v cạc múi Axetat Mäüt säú sn pháøm tỉì Axit Axetic: - Natri axetat l cháút hạo nỉåïc, dng lm tạc nhán ngỉng tủ v âiãưu chãú andãhit axetic - Nhäm axetat dng trong cäng nghiãûp nhüm v cháút cáưm mạu . - Dung dëch múi chç axetat (buric) âỉåüc lm giáúm chç dng trong y hc âãø chỉỵa cạc bãûnh vãư da, cạc vãút bng, bong gán. GVHD : ThS. Lã Thë Nhỉ Âäư ạn män hc Trang 3 Chỉng luûn liãn tủc 2. BENZEN: Benzen l håüp cháút vng thåm, âọ l mäüt cháút lng khäng mu, cọ mi thåm âàûc trỉng, nhẻ hån nỉåïc, tan nhiãưu trong cạc dung mäi hỉỵu cå âäưng thåìi l mäüt dung mäi täút cho nhiãưu cháút nhỉ Iät (I 2 ), lỉu hunh (S), cháút bẹo , t 0 s = 80,1 0 C åí 1 at, âäng âàûc åí t 0 â =5,5 0 C, t khäúi d 20 4 = 0,879. Vãư màût họa hc, Benzen l mäüt håüp cháút vng bãưn vỉỵng, tỉång âäúi dãù tham gia phn ỉïng thãú, khọ tham gia cạc phn ỉïng cäüng, OXH. Âàûc tênh họa hc ny gi l tênh thåm. Vãư ỉïng dủng : dng âiãưu chãú nitro benzen, anilin, täøng håüp pháøm nhüm, dỉåüc pháøm , Clobenzen l dung mäi täøng håüp DDT, hexacloaran (thúc trỉì sáu) Stiren (monome âãø täøng håüp cháút do) v nhiãưu sn pháøm quan trng khạc Benzen cn âỉåüc dng lm dung mäi Ngưn cung cáúp Benzen cho cäng nghiãûp l nhỉûa chỉng cáút, than âạ, hexan v toluen ca dáưu m. Khi nung than bẹo åí nhiãût âäü cao âãø luûn than cäúc âỉåüc nhỉûa than âạ. Trong nhỉûa than âạ cọ chỉïa ráút nhiãưu cạc cháút hỉỵu cå khạc nhau khi chỉng cáút phán âoản thu âỉåüc Benzen. Nhçn chung c Axit axãtic v Benzen âãưu âọng vai tr quan trng trong cäng nghiãûp họa hc, ỉïng dủng räüng ri trong âåìi säúng hng ngy, nãn viãûc chỉng cáút, tạch riãng thu Benzen, Axit axãtic l mäüt váún âãư âỉåüc nhiãưu ngỉåìi, nhiãưu ngnh nghãư quan tám. II. GIÅÏI THIÃÛU VÃƯ PHỈÅNG PHẠP CHỈNG _CHỈNG LIÃN TỦC & VIÃÛC LỈÛA CHN THIÃÚT BË THẠP ÂÃÛM : Chỉng luûn häùn håüp Axit axãtic - Benzen bàòng phỉång phạp Chỉng luûn liãn tủc båíi thạp âãûm lm viãûc åí ạp xút thỉåìng. Trong cäng nghãû họa hc cọ nhiãưu phỉång phạp âãø phán riãng häùn håüp hai hay nhiãưu cáúu tỉí tan mäüt pháưn hay hon ton vo nhau nhỉ : háúp thủ, háúp phủ, li tám, trêch li, chỉng Mäùi phỉång phạp âãưu cọ nhỉỵng âảc th riãng v nhỉỵng ỉu nhỉåüc âiãøm nháút âënh. Viãûc lỉûa chn phỉång phạp v thiãút bë cho ph håüp tu thüc vo häùn håüp ban âáưu, u cáưu sn pháøm v âiãưu kiãûn kinh tãú. Âäúi våïi häùn håüp Benzen v Axit axãtic l häùn håüp hai cáúu tỉí tan hon ton vo nhau theo báút k t lãû no cọ nhiãût âäü säi khạc biãût nhau thç phỉång ạn täúi ỉu âãø tạch häùn håüp trãn l chỉng cáút. Chỉng cáút l phỉång phạp tạch cáúu tỉí ra khi häùn håüp dỉûa vo âäü bay håi khạc nhau giỉỵa cạc cáúu tỉí (nghéa l åí cng mäüt nhiãût âäü ạp sút håi ca cạc cáúu tỉí s khạc nhau) bàòng cạch thỉûc hiãûn quạ trçnh chuøn pha v trao âäøi nhiãût giỉỵa hai pha lng khê. Sn âènh thu âỉåüc gäưm cáúu tỉí cọ âäü bay håi låïn mäüt pháưn cáúu tỉí cọ âäü bay håi tháúp hån. Cn sn pháøm âạy thu âỉåüc ch úu l cáúu tỉí khọ bay håi v mäüt pháưn cáúu tỉí dãù bay håi.ÅÍ âáy dung mäi v cháút tan âãưu bay håi. Trong sn xút chụng ta thỉåìng gàûp nhỉỵng phỉång phạp chỉng cáút sau âáy : GVHD : ThS. Lã Thë Nhỉ Âäư ạn män hc Trang 4 Chỉng luûn liãn tủc - Chỉng âån gin : dng âãø tạch så bäü v lm sảch cạc cáúu tỉí khi tảp cháút (u cáưu cạc cáúu tỉí cọ âäü bay håi khạc xa nhau). - Chỉng bàòng håi nỉåïc trỉûc tiãúp : tạch cạc häùn håüp gäưm cạc cháút khọ bay håi v tảp cháút khäng bay håi (Cháút âỉåüc tạch khäng tan trong nỉåïc). - Chỉng chán khäng : trong trỉåìng håüp cáưn hả tháúp nhiãût âäü säi ca cáúu tỉí. - Chỉng luûn : l phỉång phạp phäø biãún nháút dng âãø tạch hon ton häùn håüp cạc cáúu tỉí dãù bay håi cọ tênh cháút ha tan mäüt pháưn hay ha tan hon ton vo nhau. Vãư thỉûc cháút âáy l quạ trçnh chỉng nhiãưu láưn âãø thu âỉåüc sn pháøm tinh khiãút. Ngỉåìi ta âån gin hãû thäúng bàòng cạch thay c hãû thäúng så âäư thiãút bë phi chãú tảo phỉïc tảp v cäưng kãưnh båíi mäüt thạp gi l thạp chỉng luûn. Trong âọ cạc dng pha chuøn âäüng ngỉåüc chiãưu nhau. Chỉng luûn åí ạp sút tháúp dng cho häùn håüp dãù bë phán hy åí nhiãût âäü cao v cạc häùn håüp cọ nhiãût âäü säi quạ cao. Chỉng luûn åí ạp sút cao dng cho cạc häùn håüp khäng họa lng åí ạp sút thỉåìng. Quạ trçnh chỉng luûn âỉåüc thỉûc hiãûn trong thiãút bë loải thạp lm viãûc liãn tủc hay giạn âoản. Cọ hai loải thiãút bë thạp l thạp âãûm v thạp âéa. Trong âọ : ♦ Thạp âãûm Thạp âãûm l mäüt thạp hçnh trủ gäưm nhiãưu âoản näúi våïi nhau bàòng màût bêch hay hn. Trong thạp ngỉåìi ta âäø âáưy âãûm, thạp âãûm âỉåüc ỉïng dủng räüng ri trong k nghãû họa hc âãø háúp thủ, chỉng luûn, lm lảnh. ÅÍ âáy sỉí dủng thạp âãûm âãø chỉng cáút häùn håüp Benzen Axit axãtic do nọ cọ nhỉỵng ỉu âiãøm sau : - Hiãûu sút cao vç bãư màût tiãúp xục låïn - Giåïi hản lm viãûc tỉång âäúi räüng - Thiãút bë âån gin gn nhẻ dãù thạo råìi dãù sỉía chỉỵa - Tråí lỉûc khäng cao lm viãûc äøn âënh v chỉng âỉåüc sn pháøm âi hi âäü tinh khiãút cao - Thạp âãûm cọ thãø lm viãûc åí ạp sút thỉåìng, ạp sút chán khäng, lm viãûc liãn tủc hồûc giạn âoản. Cáúu tảo kêch thỉåïc âãûm tu thüc chãú âäü lm viãûc v u cáưu âäü tinh khiãút ca sn pháøm Nhỉng nọ cng cọ hản chãú l khọ lm ỉåït âãưu âãûm. Nãúu thạp quạ cao thç phán phäúi cháút lng khäng âäưng âãưu. Âãø khàõc phủc, chia âãûm thnh nhiãưu táưng cọ âàût thãm âéa phán phäúi cháút lng âäúi våïi mäùi táưng GVHD : ThS. Lã Thë Nhỉ Âäư ạn män hc Trang 5 Chỉng luûn liãn tủc ♦ Thạp âéa : Trong thỉûc tãú hay gàûp cạc loải âéa läù, âéa chọp cọ äúng chy chuưn hồûc khäng cọ äúng chy chuưn. Trong thạp âéa khê hay håi phán tạn qua cạc låïp cháút lng chuøn âäüng cháûm tỉì trãn xúng dỉåïi. Hai pha lng v håi trong thạp âéa thỉûc hiãûn tiãúp xục nhau åí trãn mäùi báûc riãng biãût. So våïi thạp âãûm, thạp âéa vỉìa phỉïc tảp (khọ lm) vỉìa täún kim loải hån. Củ thãø la ì: Âäúi våïi thạp loải âéa cọ khọ khàn trong viãûc chn kãút cáúu täúi ỉu ca âéa. Viãûc chn loải âéa ngoi cạc u cáưu vãư chỉng (nhỉ cỉåìng âäü chuøn khäúi cao, giạ thnh chãú tảo âéa nh ) cn phi chụ tåïi mäüt loảt cạc u cáưu khạc do âàûc th cäng nghãû âàût ra nhỉ : khong lm viãûc äøn âënh ca âéa, kh nàng chëu àn mn ca âéa cao, kh nàng lm viãûc våïi cháút lng cọ láùn càûn báøn cå hc Cọ khong 20 loải âéa : âéa chọp trn, âéa chọp chỉỵ nháût, âéa läù cọ äúng chy chuưn, âéa ventuyri Thäng thỉåìng ngỉåìi ta chia ra thạp âéa cọ äúng chy chuưn, thạp âéa khäng cọ äúng chy chuưn. Trong thạp âéa cọ äúng chy chuưn khê v lng chuøn âäüng riãng biãût âäúi våïi nhau tỉì âéa ny qua âéa khạc. Trong thạp âéa khäng cọ äúng chy chuưn khê v lng chuøn tỉì âéa ny sang âéa khạc theo cng mäüt läù hay rnh. Âäúi våïi thạp âéa cọ äúng chy chuưn : Thạp âéa cọ äúng chy chuưn âỉåüc chia thnh nhiãưu kiãøu khạc nhau. Thäng thỉåìng hay gàûp l thạp chọp, thạp lỉåïi, thạp âéa hçnh chỉỵ S. ♦ Thạp chọp : Cáúu tảo : Gäưm nhiãưu âéa làõp trong mäüt thán hçnh trủ, trãn âéa cọ làõp chọp, åí mäùi âéa cọ mäüt säúï äúng chy chuưn phủ thüc vo kêch thỉåïc chọp v lỉu lỉåüng lng, cọ thãø l mäüt äúng hồûc nhiãưu hån, cọ thãø l hai bãn hay chênh giỉỵa âéa. Chọp cọ thãø trn hay cọ dảng khạc. ÅÍ chọp cọ rnh âãø khê âi qua.rnh cọ thãø l hçnh chỉỵ nháût, tam giạc hay l trn (Hçnh dạng ca rnh khäng nh hỉåíng máúy âãún quạ trçnh). Chọp âỉåüc làõp vo âéa bàòng nhiãưu kiãøu khạc nhau. Ngun tàõc hoảt âäüng : Cháút lng chy tỉì âéa ny sang âéa khạc nhåì äúng chy chuưn. Khê âi tỉì dỉåïi lãn qua cạc äúng khê räưi xun qua cạc rnh ca chọp v sủc vo trong låïp cháút lng åí trãn âéa. Hiãûu qu ca quạ trçnh sủc khê vo lng phủ thüc ráút nhiãưu vo váûn täúc. Nãúu váûn täúc khê bẹ thç phảm vi sủc khê bẹ, nhỉng nãúu váûn täúc låïn thç quạ trçnh sủc khê cng khäng täút vç lục âọ cọ thãø xy ra hiãûn tỉåüng cháút lng bë bàõn theo khê, hồûc l cháút lng bë dảt riãng ra mäüt vng. Hiãûn tỉåüng bàõn cháút lng l do : Khong cạch giỉỵa cạc âéa, váûn täúc khê qua rnh, khong cạch giỉỵa cạc chọp, khäúi lỉåüng riãng ca khê v lng, cáúu tảo kêch thỉåïc ca chọp v äúng chy chuưn. III. THUÚT MINH DÁY CHUƯN CÄNG NGHÃÛ 1. Så âäư cäng nghã û : Hãû thäúng thiãút bë cäng nghãû chỉng luûn liãn tủc täøng quạt gäưm cọ : GVHD : ThS. Lã Thë Nhỉ ọử aùn mọn hoỹc Trang 6 Chổng luyóỷn lión tuỷc - (1) : Thaùp chổng luyóỷn gọửm coù 2 phỏửn : phỏửn trón gọửm tổỡ trón õộa tióỳp lióỷu trồớ lón õốnh goỹi laỡ õoaỷn luyóỷn, phỏửn dổồùi gọửm tổỡ õộa tióỳp lióỷu trồớ xuọỳng goỹi laỡ õoaỷn chổng. - (2) : Thióỳt bở õun noùng duỡng õóứ õun noùng họựn hồỹp õỏửu. Sổớ duỷng thióỳt bở loaỷi ọỳng chuỡm, duỡng hồi nổồùc baợo hoaỡ õóứ õun noùng vỗ noù coù hóỷ sọỳ cỏỳp nhióỷt lồùn, ỏứn nhióỷt ngổng tuỷ cao. Hồi nổồùc baợo hoaỡ õi ngoaỡi ọỳng, loớng õi trong ọỳng - (3) : Thuỡng cao vở - (4) : Bọỹ phỏỷn õun bọỳc hồi õaùy thaùp, coù thóứ õaỷt trong hay ngoaỡi thaùp. õỏy ta cuợng sổớ duỷng hồi nổồùc baợo hoaỡ õóứ õun vồùi hồi õi trong ọỳng loớng õi ngoaỡi ọỳng. - (5) : Thióỳt bở ngổng tuỷ hoaỡn toaỡn, nổồùc laỷnh õi trong ọỳng. - (6) : Thióỳt bở laỡm laỷnh saớn phỏứm õốnh. - (7) : Thuỡng chổùa saớn phỏứm õốnh - (8) : Thuỡng chổùa saớn phỏứm õaùy. - (9) : Thuỡng chổùa họựn hồỹp õỏửu. 2. Quaù trỗnh laỡm vióỷc: Họựn hồỹp Axit axótic, Benzen laỡ mọỹt họựn hồỹp loớng hoỡa tan hoaỡn toaỡn vaỡo nhau theo moỹi tyớ lóỷ. Ta coù t S Axit axótic = 118 0 C > t S Benzen = 80,1 o C nón õọỹ bay hồi cuớa Axit axótic beù hồn õọỹ bay hồi cuớa Benzen. Vỏỷy suy ra saớn phỏứm õốnh chuớ yóỳu laỡ Benzzen vaỡ mọỹt phỏửn rỏỳt ờt Axit axótic, ngổồỹc laỷi saớn phỏứm õaùy laỷi chuớ yóỳu laỡ Axit axótic vaỡ mọỹt phỏửn rỏỳt ờt laỡ Benzen. Tióỳn haỡnh cuỷ thóứ : Trổồùc hóỳt họựn hồỹp Axit axótic, Benzen tổỡ thuỡng chổùa (9) õổồỹc bồm vaỡo thuỡng cao vở (3) rọửi dỏựn xuọỳng thióỳt bở õun noùng (2). Sổỷ coù mỷt cuớa thuỡng cao vở õaớm baớo cho lổồỹng họựn hồỹp õỏửu vaỡo thaùp khọng dao õọỹng, trong trổồỡng hồỹp cọng suỏỳt bồm quaù lồùn họựn hồỹp õỏửu seợ theo ọỳng tuỏửn hoaỡn traỡn vóử bóứ chổùa họựn hồỹp õỏửu. (2) dung dởch õổồỹc õun noùng õóỳn nhióỷt õọỹ sọi bũng hồi nổồùc baợo hoaỡ. Ra khoới thióỳt bở õun noùng, dung dởch õi vaỡo thaùp chổng luyóỷn (1) ồớ vở trờ õộa tióỳp lióỷu. Do õaợ dổồỹc õun noùng õóỳn nhióỷt õọỹ sọi nón taỷi õỏy Benzen thổỷc hióỷn quaù trỗnh chuyóứn khọỳi tổỡ pha loớng sang pha hồi vaỡ tióỳn vóử õốnh thaùp. Axit axótic laỡ cỏỳu tổớ khoù bay hồi ồớ nhióỷt õọỹ naỡy noù vỏựn õang ồớ thóứ loớng vaỡ phỏn phọỳi xuọỳng dổồùi. Nhổ vỏỷy trong thaùp hồi Benzen õi tổỡ dổồùi lón gỷp loớng Axit axótic õi tổỡ trón xuọỳng. Vỗ nhióỷt õọỹ caỡng lón caỡng thỏỳp nón khi hồi Benzen õi tổỡ dổồùi lón coù mang theo mọỹt phỏửn cỏỳu tổớ Axit axótic, cỏỳu tổớ coù nhióỷt õọỹ sọi cao seợ ngổng tuỷ laỷi vaỡ cuọỳi cuỡng ồớ trón õốnh ta thu õổồỹc họựn hồỹp gọửm hỏửu hóỳt cỏỳu tổớ Benzen dóự bay hồi. Hồi õoù õi vaỡo thióỳt bở ngổng tuỷ (5) õổồỹc ngổng tuỷ laỷi. Mọỹt phỏửn chỏỳt loớng ngổng õi qua thióỳt bở laỡm laỷnh (6) õóỳn nhióỷt õọỹ cỏửn thióỳt rọửi õi vaỡo thuỡng chổùa saớn phỏứm õốnh (7). Mọỹt phỏửn khaùc họửi lổu vóử thaùp ồớ õộa trón cuỡng õóứ tng mổùc õọỹ taùch. Tổồng tổỷ quaù trỗnh dởch chuyóứn cuớa Axit axótic seợ keùo theo 1 phỏửn cỏỳu tổớ Benzen vaỡ caỡng xuọỳng thỏỳp t 0 cuớa thaùp caỡng tng khi chỏỳt loớng Axit axótic õi tổỡ trón xuọỳng gỷp hồi Benzen coù nhióỷt õọỹ cao hồn, mọỹt phỏửn cỏỳu tổớ coù nhióỷt õọỹ sọi thỏỳp õổồỹc bọỳc hồi vaỡ do õoù nọửng õọỹ Axit axótic khoù bay hồi trong chỏỳt loớng ngaỡy caỡng tng. Cuọỳi cuỡng ồớ õaùy thaùp ta GVHD : ThS. Ló Thở Nhổ Yẽ ọử aùn mọn hoỹc Trang 7 Chổng luyóỷn lión tuỷc thu õổồỹc họựn hồỹp loớng gọửm hỏửu hóỳt laỡ chỏỳt loớng Axit axótic khoù bay hồi. Chỏỳt loớng ồớ õaùy thaùp khi ra khoới thaùp õổồỹc laỡm laỷnh rọửi õổa vaỡo thuỡng chổùa saớn phỏứm (8). óứ tióỳt kióỷm hồi õọỳt ngổồỡi ta coù thóứ duỡng hồi ồớ õốnh thaùp õóứ õun noùng họựn hồỹp ban õỏửu. Do õoỡi hoới saớn phỏứm coù õọỹ tinh khióỳt cao laỡ : Nọửng õọỹ Benzen trong saớn phỏứm õốnh õaỷt 96,5% khọỳi lổồỹng, trong saớn phỏứm õaùy 4% khọỳi lổồỹng, vồùi nng suỏỳt theo họựn hồỹp õỏửu : 52000 kg/ngaỡy, nọửng õọỹ Benzen trong họựn hồỹp õỏửu 41% khọỳi lổồỹng, nón õoỡi hoới vióỷc tờnh toaùn sọỳ bỏỷc thay õọứi nọửng õọỹ cho phuỡ hồỹp dỏựn õóỳn chióửu cao thaùp, cọng suỏỳt laỡm vióỷc CHặNG II : TấNH CNG NGH THIT Bậ CHấNH A. CN BềNG VT LIU VAè NHIT LặĩNG : I. CN BềNG VT LIU : 1. Thọng sọỳ ban õỏửu : GOĩI F : lổu lổồỹng họựn hồỹp õỏửu, kg/h, kmol/h P : lổu lổồỹng saớn phỏứm õốnh kg/h, kmol/h W : lổu lổồỹng saớn phỏứm õaùy, kg/h, kmol/h a F : nọửng õọỹ họựn hồỹp õỏửu, % khọỳi lổồỹng a P : nọửng õọỹ saớn phỏứm õốnh, % khọỳi lổồỹng a W : nọửng õọỹ saớn phỏứm õaùy % lổồỹng x P : nọửng õọỹ họựn hồỹp õỏửu % mol x F : nọửng õọỹ họựn hồỹp õỏửu % mol x W : nọửng õọỹ họựn hồỹp õỏửu % mol óứ thuỏỷn tióỷn trong quaù trỗnh tờnh toaùn ta kyù hióỷu : Benzen : A, M A = 78 Axit axótic : B, M B = 60 Theo yóu cỏửu ban õỏửu F = 52000(kg/ngaỡy) = 2166,67(kg/h) 2. Tờnh cỏn bũng vỏỷt lióỷu: Phổồng trỗnh cỏn bũng vỏỷt vióỳt cho toaỡn thaùp: F = P + W (1) Phổồng trỗnh cỏn bũng vỏỷt lióỷu vióỳt cho cỏỳu tổớ nheỷ: F a F = P a P + Wa W (2) Tổỡ (1) vaỡ (2) suy ra: GVHD : ThS. Ló Thở Nhổ Yẽ WPWFWP aa W aa p aa F = = ọử aùn mọn hoỹc Trang 8 Chổng luyóỷn lión tuỷc )/(67,866 45,96 441 67,2166 hkg aa aa FP WP WF = = = Tổỡ (1) suy ra : W = F - P = 2166,67 - 866,67 = 1300(kg/h) Tờnh nọửng õọỹ phỏửn mol dổỷa vaỡo nọửng õọỹ phỏửn khọỳi lổồỹng: Thaỡnh phỏửn mol trong họựn hồỹp õỏửu: 35,0 60 41,01 78 41,0 78 41,0 1 = + = + = B F A F A F F M a M a M a x (phỏửn mol) = 35(%mol) Thaỡnh phỏửn mol trong saớn phỏứm õốnh: 955,0 60 965,01 78 965,0 78 965,0 1 = + = + = B P A p A P P M a M a M a x (phỏửn mol) = 95,5(%mol) Thaỡnh phỏửn mol trong saớn phỏứm õaùy: 031,0 60 04,01 78 04,0 78 04,0 1 = + = + = B W A W A W W M a M a M a x (phỏửn mol) = 3,1(%mol) Tờnh khọỳi lổồỹng mol trung bỗnh: - Trong họựn hồỹp õỏửu: M F = x F M A + (1- x F )M B = 0,35 *78 +(1- 0,35)*60 = 66,3(kg/kmol) - Trong saớn phỏứm õốnh: M P = x P M A + (1- x P )M B = 0,955*78 + (1-0,955)*60 = 77,19 (kg/kmol) - Trong saớn phỏứm õaùy: M W = x W M A + (1- x W )M B = 0,031*78 +(1- 0,031)*60 = 60,558 (kg/kmol) Lổu lổồỹng tờnh theo kmol/h: F = 2166,67/66,3 = 32,68 kmol/h P = 866,67/77,19 = 11,23 kmol/h W = 1300/60,558 = 21,47 kmol/h Nhổ vỏỷy ta coù baớng tọứng kóỳt thaỡnh phỏửn saớn phỏứm nhổ sau: Nọửng õọỹ phỏửn khọỳi lổồỹng Nọửng õọỹ phỏửn mol Lổu lổồỹng (kg/h) Lổu lổồỹng (kmol/h) GVHD : ThS. Ló Thở Nhổ Yẽ ọử aùn mọn hoỹc Trang 9 Chổng luyóỷn lión tuỷc Họựn hồỹp õỏửu 0,41 0,35 2166,67 32,68 Saớn phỏứm õốnh 0,965 0,955 866,67 11,23 Saớn phỏứm õaùy 0,04 0,031 1300 21,47 3. Thaỡnh phỏửn pha cuớa họựn hồỹp 2 cỏỳu tổớ axit axótic - benzen Baớng thaỡnh phỏửn cỏn bũng loớng hồi vaỡ nhióỷt õọỹ sọi cuớa họựn hồỹp 2 cỏứu tổớ ồớ aùp suỏỳt 760 mmHg (%mol) (dổỷa vaỡo baớng IX.2a/146.II) x 0 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 y 0 26 42 59 66,6 75 79 83 88 92,5 97 100 t 0 118,7 111,4 105,8 99 94 90,3 88 85,7 83,5 82 81,1 80,2 Tổỡ baớng sọỳ lióỷu trón ta veợ õổồỡng cỏn bũng trón õọử thở x-y vaỡ veợ õọử thở t- x, y (hỗnh 1- trang 10, hỗnh 2- trang 11) Goỹi: _ y F , y P , y W laỡ nọửng õọỹ phỏửn mol cuớa cỏỳu tổớ nheỷ trong pha hồi cỏn bũng vồùi pha loớng trong họựn hồỹp õỏửu, saớn phỏứm õốnh, saớn phỏứm õaùy. _ t F , t P , t W : nhióỷt õọỹ sọi cuớa họựn hồỹp õỏửu, saớn phỏứm õốnh, saớn phỏứm õaùy Bũng phổồng phaùp nọỹi suy vaỡ dổỷa vaỡo õọử thở ta coù kóỳt quaớ sau : Saớn phỏứm x (%mol) Phỏửn mol y (%mol) Phỏửn mol t sọi F 35 0,35 70,8 0,708 92,2 P 95,5 0,955 98,65 0,9865 80,6 W 3,1 0,031 16,12 0,1612 114,2 (Cọng thổùc nọỹi suy nhổ sau : AB AB AA xx yy xxyy += )( ; AB s A s B A s A xx tt xxtt += )( ) GVHD : ThS. Ló Thở Nhổ Yẽ ọử aùn mọn hoỹc Trang 10 Chổng luyóỷn lión tuỷc GVHD : ThS. Ló Thở Nhổ Yẽ Liquid Composition, Mole Fraction BENZENE 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 Vapor Composition, Mole Fraction BENZENE 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 X-Y Plot for BENZENE and ACETIC x = y Equilibrium curve [...]... = rP + C P t P λ1 , λ 2 : hm nhiãût ca Benzen v Axit Axetic, J/kg CP : nhiãût dung riãng ca häùn håüp håi ra khi thạp åí nhiãût âäü 80,6oC CP = CR = 2047,42 (J/kg.âäü) GVHD : ThS Lã Thë Nhỉ Âäư ạn män hc Trang 20 Chỉng luûn liãn tủc rP : áøn nhiãût họa håi ca häùn håüp åí âènh thạp tải nhiãût däü 80,6oC rP = rAaP + rB(1- aP) rA, rB : Nhiãût hoạ håi ca Benzen, Axit axãtic åí 80,6 oC Tra bng I-213/254.I... Xạc âënh chè säú häưi lỉu Rx min : x p − y * F 0,955 − 0,708 R X min = * = = 0,69 0,708 − 0,35 y F − xF Våïi xP _näưng âäü pháưn mol ca Benzen trong pha lng åí sn pháøm âènh xF_ näưng âäü pháưn mol ca Benzen trong pha lng åí häùn håüp âáưu y*F _näưng âäü pháưn mol ca Benzen trong pha håi nàòm cán bàòng pha lng åí häùn håüp âáưu 2 Xạc âënh chè säú häưi lỉu thêch håüp : Xạc âënh chè säú häưi lỉu thêch... âäúi våïi pha lng âoản luûn a 1 − atb1 1 = tb1 + (IX-104a/183.II) ρ xtb ρ x1 ρ x2 − − ρ xtb : khäúi lỉåüng riãng trung bçnh ca häùn håüp lng trong âoản luûn ρ x1 , ρ x 2 : khäúi lỉåüng riãng ca Benzen v Axit Axetic ca pha lng åí nhiãût âäü trung bçnh l 86,4oC, âỉåüc tra bng I-2/9.I : ρ x1 = 807,96(kg / m 3 ) ρ x 2 = 973,64(kg / m 3 ) − atb1 : pháưn khäúi lỉåüng trung bçnh ca cáúu tỉí A trong pha lng... nhåït ca häùn håüp lng trong âoản luûn åí 86,4oC, âỉåüc tênh theo cäng thỉïc sau: lg µ x = xtb lg µ1 + (1 − xtb ) lg µ 2 x F + x P 0,35 + 0,955 = = 0,6525 (pháưn mol) 2 2 µ1 , µ 2 : Âäü nhåït ca Benzen v Axit Axetic åí 86,4oC, âỉåüc tra bng I-101/91.I v bàòng phỉång phạp näüi suy ta cọ : µ1 = 0,2984 *10 −3 ( Ns / m 2 ) µ 2 = 0,528 * 10 −3 ( Ns / m 2 ) ⇒ µ x = 0,363 *10 −3 ( Ns / m 2 ) xtb = * Tênh lỉu... lỉåüng riãng trung bçnh âäúi våïi pha lng âoản luûn a' 1 − a'tb1 1 = tb1 + ρ ' xtb ρ x1 ρ x2 a + aW 0,41 + 0,01 a 'tb1 = F = = 0,225 (pháưn khäúi lỉåüng) 2 2 ρ x1 , ρ x 2 : khäúi lỉåüng riãng ca Benzen v ca Axit Axetic åí nhiãût âäü trung bçnh ca âoản chỉng 103,2oC ρ x1 = 789,2(kg / m 3 ) ρ x 2 = 952,24(kg / m 3 ) ρ xtb = 909,94( kg / m 3 ) Suy ra : d/ Tênh váûn täúc håi trung bçnh trong âoản chỉng:... ) = 1,005 * 10 −3 ( Ns / m 2 ) lg µ ' x = xtb lg µ A + (1 − xtb ) lg µ B     1 4  ρ ' ytb   ρ'  xtb 1 8    xW + x F 0,031 + 0,35 = = 0,1905 (pháưn mol) 2 2 µ A , µ B : Âäü nhåït ca Benzen v Axit Axetic åí nhiãût âäü 103,2oC : µ A = 0,2543 * 10 −3 ( Ns / m 2 ) xtb = µ B = 0,446 *10 −3 ( Ns / m 2 ) ⇒ µ ' x = 0,4 * 10 −3 ( Ns / m 2 ) * Tênh lỉåüng lng, håi trung bçnh G’X, G’Y : G + G1′ 1249,23... 0,363.10-3 (Ns/m2) − µ y : âỉåüc tênh theo cäng thỉïc sau M hh y tb1 M A (1 − y tb1 ) M B = + µy µA µB M hh = y tb1 M A + (1 − y tb1 ) M B = 0,8 * 78 + (1 − 0,8) * 60 = 74,4 µ A , µ B : âäü nhåït ca håi Benzen, Axit Axetic åí 86,4oC µ A = 0,009174 * 10 −3 ( Ns / m 2 ) µ B = 0,0096 * 10 −3 ( Ns / m 2 ) ⇒ µ y = 0,00924 *10 −3 ( Ns / m 2 ) − − n − − m= ∑ tgα i ∆y ∑ ∆x = = 0,43 n n ρ x = 853,34(kg / m 3 ) , ρ y... Ns / m 2 ) µ y : âỉåüc tênh theo cäng thỉïc sau: M hh y 'tb1 M A (1 − y 'tb1 ) M B = + µy µA µB M hh = y 'tb1 M A + (1 − y 'tb1 ) M B = 0,38 * 78 + 0,62 * 60 = 66,84 µ A , µ B : âäü nhåït ca håi Benzen, Axit Axetic åí 103,2oC : µ A = 0,00958 * 10 −3 ( Ns / m 2 ) µ B = 0,0102 * 10 −3 ( Ns / m 2 ) ⇒ µ y = 0,00992 *10 −3 ( Ns / m 2 ) − m : Hãû säú gọc ca âỉåìng cán bàòng âoản chỉng: n ∑ tgα i ∑ ∆y ∆x =... 92,554 + 0,506.y1 (kcal/kg) − râ : ÁØn nhiãût họa håi ca häùn håüp âi ra khi âènh thạp râ = ra + rb (1 - ) = xP = 0,955 (pháưn mol) = 0,965 (pháưn khäúi lỉåüng) ra , rb : áøn nhiãût họa håi ca Benzen v Axit axãtic ngun cháút åí nhiãût âäü tF = 80,6oC, tra bng I-212/254.I v bàòng phỉång phạp näüi suy : Ta cọ: ra80,6 = 95,38 (kcal/kg) = 399,34 103 (kcal/kmol) rb80,6 = 91,648 (kcal /kg) = 383,7 103... trçnh cán bàòng váût viãút cho cáúu tỉí Benzen ′ G ′ x n = G y y ′ +1 + WxW x n ′ y n +1 = Rx + L L −1 x′ − xW , n Rx + 1 Rx + 1 Våïi L = F/P = 2166,67/866,67 = 2,5 Phỉång trçnh cọ dảng : y ′ +1 = A′x ′ + B ′ n n R X + L 1,38 + 2,5 L −1 2,5 − 1 = = 1,63 ; B = − = = 0,63 Våïi A = RX + 1 1,38 + 1 R X + 1 1,38 + 1 Váûy phỉång trçnh lm viãûc âoản chỉng : y = 1,63x - 0,63 Hai âỉåìng lm viãûc ny càõt nhau tải . VÃƯ SN PHÁØM BENZEN V AXIT AXÃTIC ì Benzen (C 6 H 6 ) v Axit axãtic (CH 3 COOH) l häùn håüp ha tan hon ton vo nhau theo báút kç tè lãû no. Trong âọ : 1. Axit axãtic : − Axit Axetic ngun cháút. hồỹp Axit axótic, Benzen tổỡ thuỡng chổùa (9) õổồỹc bồm va o thuỡng cao vở (3) rọửi dỏựn xuọỳng thióỳt bở õun noùng (2). Sổỷ coù mỷt cuớa thuỡng cao vở õaớm baớo cho lổồỹng họựn hồỹp õỏửu va o. hồỹp Axit axótic, Benzen laỡ mọỹt họựn hồỹp loớng hoỡa tan hoaỡn toaỡn va o nhau theo moỹi tyớ lóỷ. Ta coù t S Axit axótic = 118 0 C > t S Benzen = 80,1 o C nón õọỹ bay hồi cuớa Axit