Tính toán và thiết kế tháp chưng luyện liên tục loại tháp đệm để phân tách hỗn hợp rượu etylic – nước

phần I mở đầu Giới thiệu chung dây chuyền sản xuất Chng cất phơng pháp dùng để tách hỗn hợp lỏng nh hỗn hợp khí lỏng thành cấu tử riêng biệt, dựa vào độ bay khác cấu tử hỗn hợp Khi chng cất, hỗn hợp đầu có cấu tử ta thu đợc nhiêu cấu tử sản phẩm Theo đề hỗn hợp đầu gồm cấu tử RợuEtylic Nớc nên đợc gọi chng cất hỗn hợp cấu tử Sau trình chng cất, ta thu đợc sản phẩm đỉnh cấu tử có độ bay lớn hơn(RợuEtylic) phần cấu tử có độ bay bé (Nớc) Sản phẩm đáy gồm hầu hết cấu tử khó bay (Nớc) phần cấu tử dề bay (RơuEtylic) Trong trờng hợp ta dùng tháp chng luyện loại tháp đệm, làm việc áp suất thờng (1at) với hỗn hợp đầu vào nhiệt độ sôi Phần II Sơ đồ dây chuyền công nghệ I Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất (hình 1) II Thuyết minh sơ đồ Nguyên liệu đầu đợc chứa thùng chứa (1) đợc bơm (2) bơm lên thùng cao vị (3) Mức chất lỏng cao thấp thùng cao vị đợc khống chế chảy tràn Hỗn hợp đầu từ thùng cao vị (3) tự chảy xuống thiết bị đun nóng hỗn hợp đầu (4), trình tự chảy đợc theo dõi đồng hồ lu lợng Tại thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu (4) (dùng nớc bão hoà), hỗn hợp đầu đợc gia nhiệt tới nhiệt độ sôi, sau đạt tới nhiệt độ sôi, hỗn hợp đợc đa vào đĩa tiếp liệu tháp chng luyện loại tháp đệm (5) Trong tháp, từ dới lên tiếp xúc trực tiếp với lỏng chảy từ xuống, xảy trình bốc ngng tụ nhiều lần Theo chiều cao tháp, lên cao nhiệt độ thấp nên qua tầng đệm từ dới lên, cấu tử có nhiệt độ sôi cao ngng tụ Quá trình tiếp xúc lỏng tháp diễn liên tục làm cho pha ngày giầu cấu tử dễ bay hơi, pha lỏng ngày giầu cấu tử khó bay Cuối đỉnh tháp ta thu đợc hầu hết cấu tử dễ bay (RợuEtylic) phần cấu tử khó bay hơi(Nớc) Hỗn hợp đợc vào thiết bị ngng tụ (6) đợc ngng tụ hoàn toàn (tác nhân nớc lạnh) Một phần chất lỏng sau ngng tụ cha đạt yêu cầu đợc qua thiết bị phân dòng (7) để hồi lu trở đỉnh tháp, phần lại đợc đa vào thiết bị làm lạnh (8) để làm lạnh đến nhiệt độ cần thiết sau vào thùng chứa sản phẩm đỉnh (10) Chất lỏng hồi lu từ xuống dới, gặp có nhiệt độ cao từ dới lên, phần cấu tử có nhiệt độ sôi thấp lại bốc lên, phần cấu tử khó bay pha ngng tụ xuống Do nồng độ cấu tử khó bay pha lỏng ngày tăng, cuối đáy tháp ta thu đợc hỗn hợp lỏng gồm hầu hết cấu tử khó bay (Nớc) phần cấu tử dễ bay (RợuEtylic), hỗn hợp lỏng đợc đa khỏi đáy tháp, qua thiết bị phân dòng, phần đợc đa thùng chứa sản phẩm đáy (11), phần đợc tận dụng đa vào nồi đun sôi đáy tháp (9) dùng nớc bão hoà Thiết bị (9) có tác dụng đun sôi tuần hoàn bốc hỗn hợp đáy (tạo dòng từ dới lên tháp) Nớc ngng thiết bị gia nhiệt đợc tháo qua thiết bị tháo nớc ngng (12) Tháp chng luyện làm việc chế độ liên tục, hỗn hợp đầu vào sản phẩm đợc lấy liện tục III Chế độ thuỷ động tháp đệm Trong tháp đệm có chế độ thuỷ động chế độ chảy dòng, chế độ độ chế độ xoáy Khi vận tốc khí bé, lực hút phân tử lớn vợt lực lỳ Lúc trình chuyển khối đợc xác định dòng khuyếch tán phân tử Tăng vận tốc lên lực lỳ trở nên cân với lực hút phân tử Quá trình chuyển khối lúc không đợc định khuyếch tán phân tử mà khuyếch tán đối lu Chế độ thuỷ động gọi chế độ độ Nếu ta tiếp tục tăng vận tốc khí lên chế độ độ chuyển sang chế độ xoáy Trong giai đoạn trình khuyếch tán đợc định khuyếch tán đối lu Nếu ta tăng vận tốc khí lên đến giới hạn xảy tợng đảo pha Lúc chất lỏng chiếm toàn tháp trở thành pha liên tục, pha khí phân tán vào chất lỏng trở thành pha phân tán Vận tốc khí ứng với thời điểm gọi vận tốc đảo pha Khí sục vào lỏng tạo thành bọt giai đoạn chế độ làm việc tháp gọi chế độ sủi bọt chế độ vận tốc chuyển khối tăng nhanh, đồng thời trở lực tăng nhanh Trong thực tế, ta thờng cho tháp đệm làm việc chế độ màng có vận tốc nhỏ vận tốc đảo pha trình chuyển khối giai đoạn sủi bọt mạnh nhất, nhng giai đoạn ta khó khống chế trình làm việc Ưu điểm tháp đệm: + Hiệu suất cao bề mặt tiếp xúc pha lớn + Cấu tạo tháp đơn giản + Trở lực tháp không lớn + Giới hạn làm việc tơng đối rộng Nhợc điểm + Khó làm ớt đệm + Tháp cao phân phối chất lỏng không IV Bảng kê ký hiệu thờng dùng đồ án - F: Lợng hỗn hợp đầu, kg/h (hoặc kg/s, kmol/h) - P: Lợng sản phẩm đỉnh, kg/h (hoặc kg/s, kmol/h) - W: Lợng sản phảm đáy, kg/h (hoặc kg/s, kmol/h) - Các số F, P, W, A, B : tơng ứng đại lợng thuộc hỗn hợp đầu, sản phẩm đỉnh, sản phẩm đáy củaRợuEtylic Nớc - a: nồng độ phần khối lợng, RợuEtylic kg /kg hỗn hợp - x: nồng độ phần mol, kmol RợuEtylic /kmol hỗn hợp - M: Khối lợng mol phân tử, kg/kmol - à: độ nhớt, Ns/m2 - : khối lợng riêng, kg/m3 - Các số A, B, x, y, hh: tơng ứng đại lợng thuộc cấu tử RợuEtylic, Nớc, thành phần lỏng, thành phần hỗn hợp - Ngoài ký hiệu cụ thể khác đợc định nghĩa chỗ Phần IIi Tính toán thiết bị I Tính cân vật liệu I.1 Tính toán cân vật liệu I.1.1 Hệ phơng trình cân vật liệu - Phơng trình cân vật liệu chung cho toàn tháp F=P+W [II [II 144] - Đối với cấu tử dễ bay FaF = Pap + Waw 144] - Lợng sản phẩm đỉnh là: P = F aF aw a p aw Trong đó: F: suất tính theo hỗn hợp đầu, kg/s kg/h aF, ap, aw: lần lợt nồng độ cấu tử dễ bay hỗn hợp đầu, sản phẩm đỉnh, sản phẩm đáy, phần khối lợng Đầu cho F = 4000(kg/h) Vậy ta có lợng sản phẩm đỉnh là: P = F aF aw 0,42 0,04 = 3600 = 1537 a p aw 0,93 0,04 (kg/h) - Lợng sản phẩm đáy là: W = F -P = 3600-1537= 2063 (kg/h) I.1.2 Đổi nồng độ phần khối lợng sang nồng độ phần mol aF, ap, aw áp dụng công thức x= aA MA aA a + B MA MB [II 126] Trong đó: aA, aB: nồng độ phần khối lợng RợuEtylic Nớc Ma, MB: khối lợng mol phân tử củaRợuEtylic Nớc Với M A = M C H o = 46 (kg/kmol) M B = M H 2O = 18 (kg/kmol) Thay số liệu vào ta có: aF 0,42 MA 46 xF = aF ( a F ) = 0,42 0,42 = 0,221 + + MA MB 46 18 (phần mol) aP 0,93 MA 46 xP = a P (1 a P ) = 0,93 0,93 = 0,839 + + MA MB 46 18 (phần mol) aw 0,04 MA 46 xw = a w (1 a w ) = 0,04 0,04 = 0,016 + + MA MB 46 18 (phần mol) I.1.3 Tính khối lợng phân tử trung bình hỗn hợp đầu, sản phẩm đỉnh, sản phẩm đáy Theo công thức: M = x.MA + (1 x)MB Trong đó: M: khối lợng phân tử trung bình, kg/kmol x: nồng độ phần mol - Khối lợng phân tử trung bình sản phẩm đỉnh Mp = xp.MA + (1 xp)MB Mp = 0,839.0,839 +(1- 0,839).18 Mp = 39,71 kg/kmol Khối lợng phân tử trung bình hỗn hợp đầu - MF = xF.MA + (1 xF)MB MF = 0,221.46 +(1- 0,221).18 MF = 24,188(kg/kmol) Khối lợng phân tử trung bình sản phẩm đáy - Mw = xw.MA + (1 xw)MB Mw = 0,016.46 +(1- 0,016).18 Mw = 18,448 (kg/kmol) I.1.4 Đổi đơn vị F, P, W từ kg/h sang kmol/h F= F ( kg / h ) 3600 = = 148,834 (kmol / h) MF 24,188 P= P( kg / h ) 1537 = = 38,706(1kmol / h) Mp 39,71 W= W ( kg / h ) 2063 = = 111,828 (kmol / h) Mw 18,448 I.1.5 Lợng hỗn hợp đầu đơn vị sản phẩm đỉnh: f = F 148,834 = = 3,845 P 38,706 I.2 Xác định số bậc thay đổi nồng độ I.2.1 Xác định Rmin dựa đồ thị y x Dựng đờng cân theo số liệu đờng cân sau: [II 145] Bảng x y 10 20 30 33 44 53 57 40 61 50 60 70 80 90 65 69 75 81 89 10 10 Hỗnhợ p đẳng phí 89.4 t 10 90 Bmax = 86 83 81 80 80 79 79 8 78 78 78 4 78.15 xp Rmin + - Từ số liệu bảng ta vẽ đồ thị đờng nồng độ cân lỏng(x)_ hơi(y) ta có:Bm ax=0.324 (kẻ tiếp tuyến với đờng nồng độ cân cắt trục tung Bm ax).mà Rmin=1,59 -Cho giá trị từ 1đến B 10 0,3.10 Re = Vậy dòng chảy ống chế độ chảy xoáy, hệ số ma sát đợc tính theo công thức sau: 6,81 0,9 = lg + Re 3,7 [I 380] : độ nhám tơng đối, xác định theo = d td [I 380] Tra bảng II.15, [I 381], với loại ống tráng kẽm ta đợc = 0,1mm = 0,1.10 = = 5.10 d td 0,2 6,81 0,9 5.10 = lg + 3,7 127152,46 = 0,0198 Pm = 0,0198 22,79 = 6,769 0,2 N/m2 Tính Pc - Trên ống có: + khuỷu 90o, khuỷu khuỷu 30o tạo thành Chọn a/b = => = 0,3.3 = 0,9 394] + ống nối cong có góc = 90o = 90o => A = R/dtd = => B = 0,15 [I a/b = => C = = 0,15 + van tiêu chuẩn, = 4,9 [I 397] = 3.1 + 2.2 + = 3.0,9 + 2.0,15 + 4,9 = 7,9 Pc = .Pd = 7,9.22,79 = 180,041 N/m2 Vậy áp suất tổng cộng P1 = Pd + Pm + Pc = 22,79 + 6,769 + 180,041 = 209,6 N/m2 - Chiều cao cột chất lỏng tơng ứng với P1 là: H1 = P1 209,6 = = 0,0268 g 798,028.9,81 m II.2 Trở lực ống dẫn từ thùng cao vị đến thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu Tính Pd - Khối lợng riêng hỗn hợp là: a a1 = + A B Với to = 20oC Nội suy theo bảng I.2 [I 9] ta đợc A = 791kg/m3 B = 879kg/m3 0,3 0,3 = + 791 879 = 851,61 kg/m3 - Tốc độ dung dịch chảy ống là: 4.F 4.21600 = = 0,2246 2 d 3600 , 14 ( , ) 850 , 61 3600 = m/s 850 ,61.0,22462 Pd = = 21,46 N/m3 Tính Pm Chuẩn số Reynon lu thể d Re = [I 399] à: độ nhớt hỗn hợp t = 20oC lgàhh = xtb.lgàA+ (1 - xtb).lgàB [I 84] Tại to = 20oC Nội suy theo bảng I.101, [I 91] ta đợc àA = 0,322.10-3 Ns/m2 àB = 0,65.10-3 Ns/m2 lgàhh = 0,37.lg(0,322.10-3) + (1 0,37)lg(0,65.10-3) àhh = 0,501.10-3 Ns/m2 d 0,2246.0,2.850 ,61 = = 76266,27 > 10 0,501.10 Re = Vậy dòng chảy ống chế độ chảy xoáy, hệ số ma sát đợc tính theo công thức sau: 6,81 0,9 = lg + 3,7 Re [I 380] Có = 5.10-4 6,81 0,9 5.10 = lg + 3,7 76266,27 = 0,021 Chọn chiều dài đoạn ống L = 15m Pm = 0,021 15 21,46 = 33,7995 0,2 N/m2 Tính Pc - Trở lực cục qua đoạn ống : + Trở lực vào ống, ta chọn = 0,52 + khuỷu 90o, khuỷu khuỷu 30o tạo thành Chọn a/b = => = 0,3.3 = 0,9 [I 394] + van tiêu chuẩn, = 4,9 [I 397] h = + 2.2 + = 0,52 + 2.0,9 + 4,9 = 7,22 Pc = Pđ = 7,22.21,46 = 154,9412 N/m2 P2 = Pđ + Pm + Pc = 21,46 + 33,7995 + 154,9412 = 210,2007 N/m2 - Chiều cao cột chất lỏng tơng ứng là: H2 = P2 210,2007 = = 0,0252 g 850 ,61.9,81 m II.3 Trở lực thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu Tính Pđ - Tốc độ lu thể trung bình ống là: = V f V: thể tích hỗn hợp V= F 3600. tb , m2/s f: tiết diện bề mặt truyền nhiệt f = n d m , m2 n: số ống thiết bị gia nhiệt, có n = 61 ống m: số ngăn thiết bị gia nhiệt, có m = ngăn Khối lợng riêng lu thể totb = 46,341oC, tính đợc phần tính thiết bị phụ, ta có tb = 821,866 kg/m3 V = 21600 = 7,3.10 3600.821,866 m2/s f = 61 3,14.0,033 = 0,013 4 m2 = 7,3.10 = 0,562 0,013 m/s Pd = 821,866 0,562 = 129,79 N/m2 Tính Pm - Chuẩn số Reynon lu thể Re = d [I 399] to = 46,341oC có = 0,3686.10-3 Ns/m2 0,562.821,866 0,033 = 41351,945 > 10 0,3686 10 Re = Vậy dòng chảy ống chế độ chảy xoáy, hệ số ma sát đợc tính theo công thức sau: 6,81 0,9 = lg + 3,7 Re [I 380] 0,1.10 = 0,033 = d 6,81 0,9 0,1.10 = lg + 3,7.0,033 41351,945 = 0,029 L .Pd Pm = d L = 4.1,5 = m Pm = 0,029 129,79 = 684 ,35 0,033 N/m2 Tính Pc Khi dòng chảy qua thiết bị gia nhiệt, phải qua ngăn nhiều chỗ - ngoặt, đột thu, đột mở Ta có tiết diện cửa vào thiết bị tiết diện cửa thiết bị f1 = d 3,14.0,2 = = 0,0314 4 m2 Tiết diện khoảng trống đầu thiết bị ngăn : f2 = D 3,14.0,608 = = 0,0725 m 4 m2 Tiết diện ống truyền nhiệt ngăn là: f3 = d n 3,14.0,033 61 = = 0,013 m 4 m2 Khi dòng chảy vào thiết bị gia nhiệt, tức đột mở f 0,0314 = = 0,43 f 0,0725 = (1 0,43) = 0,57 Khi dòng chảy từ khoảng trống vào ngăn, tức đột thu lần f3 0,013 = = 0,179 f 0,0725 = 0,4542 Khi dòng chảy từ ngăn khoảng trống, tức đột mở lần = (1 - 0,179)2 = 0,821 Khi dòng chảy khỏi thiết bị, tức đột thu Với f1 = 0,43 f2 Tra bảng II.16, [I-388] = 0,328 Từ ngăn sang ngăn lu thể đổi chiều 180o = 3,6 = + 4.2 + 43 + + 1.5 = 0,57 + 4.0,4542 + 4.0,821 + 0,328 + 3,6 = 9,5988 Pc = Pđ = 9,5988.129,79 = 1245,828 N/m2 Trở lực thuỷ tĩnh: PH = .g h = 821,866.9,81.1,5 = 12093,758 N/m2 P3 = Pđ + Pm + Pc +PH = 129,79 + 684,35 + 1245,828 + 12093,758 = 14153,726 N/m2 - Chiều cao cột chất lỏng tơng ứng với P3 là: P3 14153,726 = = 1,76 H3 = g 821,866 9,81 m II.4 Tính chiều cao thùmg cao vị so với đĩa tiếp liệu Viết phơng trình Becnuly cho điểm B: Chọn mặt chuẩn O - O Xét 1-1 tacó; Pa 20o C g + z = C = cos nt (1) Xét B tacó; Pa F2 + + hm = C = cos nt 2.g 67 ,57o C g (2) Từ (1) (2) Pa +z Pa F2 + + hm 2.g 67 ,57o C g 20o C g z= Pa F2 + + hm 2.g 67 ,57o C g = Pa - 20o C g Pa = 9,81.104 N/m2 PB = Pa + PL = 98100 +4030,044 = 102130,044 N/m2 20o C = 850,61 kg/m3 67 ,57o C = 798,028 kg/m3 F = 0,239 m/s hm =H1 + H2 + H3 = 0,0268 + 0,0252 + 1,76 hm = 1,812 m 0,239 98100 4030,044 98100 + + 1,812 = 3,1043 , 81 798 , 028 , 81 850 , 61 , 81 z= m II.5 Tính bơm - Bơm ly tâm làm việc áp suất thờng, chọn chiều cao hút bơm t o = 20oC 0,5 m bảng II.34 [I - 441] chiều cao bơm làm việc tuần hoàn đảm bảo không xảy tợng xâm thực - Chiều cao đẩy bơm Hđ = Hc + Z = (0,6 + 1,47 + 1,525) + 3,1043 = 6,6993 m - Chiều cao làm việc bơm HF = Hđ + Hh = 6,6993 + 0,5 = 7,1993 m Tổn thất áp suất đờng ống 850 ,61.0,22462 = = 21,46 Pđ = N/m3 Tính Pm phần tổn thất áp suất từ thùng cao vị đến thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu - ta tính đợc Re = 76266,27 = 0,021 - Chiều dài ống L = H + 0,8 = 7,1993 + 0,8 = 7,9993 m Pm = 0,021 7,9993 21,46 = 18,02 0,2 N/m2 Tính Pc - Trên đờng ống có khuỷu 90o , khuỷu khuỷu 30o tạo thành = 3.0,3 = 0,9 - Có van tiêu chuẩn: = 4,9 = + = 2.0,9 + 2.4,9 = 11,6 N/m2 Pc = 11,6.21,46 = 248,936 N/m2 P = Pđ + Pm + Pc = 21,46 + 18,02 + 248,936 = 288,416 N/m2 - Chiều cao cột chất lỏng tơng ứng là: P 288 ,416 = = 0,035 Hm = g 850 ,61.9,81 m - áp suất toàn phần bơm là: H = HF + Hm = 7,1993 + 0,035 = 7,2343 m - Công suất bơm là: N= Q. g.H 1000. , kw Trong đó: Q: suất bơm, m3/s : khối lợng riêng chất lỏng, kg/m3 g: gia tốc trọng trờng, m/s2 H: áp suất toàn phần bơm, m : hiệu suất chung bơm = o tl ck Ta chọn: hiệu suất thể tích o = 0,96 [I 439] hiệu suất thuỷ lực tl = 0,85 hiệu suất khí ck = 0,96 = 0,96 0,85 0,96 = 0,78 Q= F 3600 , m3/s Vậy suất bơm là: N= - F g H 21600.9,81 7,2343 = = 0,55 1000.3600. 1000.3600.0,78 kw Công suất động điện N dc = N tr dc , kw [I 439] Với tr: hiệu suất truyền động, chọn tr = đc: hiệu suất động điện, chọn đc = 0,8 N dc = N 0,55 = = 0,6875 tr dc 1.0,8 kw Trong thực tế chọn động điện có công suất lớn tính toán Ncđc = .Nđc Dựa vào bảng II.33 [I 439], có Nđc < hệ số dự trữ =1,5 Ncđc = 1,5.0,6875 = 1,03125 kw Vậy ta chọn bơm có công suất 1,1 kw [I 439] Phần VI Kết luận Qua thời gian làm việc nghiêm túc, với hớng dẫn trực tiếp nhiệt tình thầy Phạm Xuân Toản nh thầy cô môn Quá trình thiết bị công nghệ Hoá Học, em hoàn thành đồ án môn học, với nội dung tính toán thiết kế tháp chng luyện liên tục loại tháp đệm để phân tách hỗn hợp Rợu Etylic Nớc Các công thức tính toán đợc tra cứu sổ tay tài liệu qui định, đảm bảo việc tính toán xác hợp lý Kết tính toán thuyết minh với vẽ thuyết trình hoàn toàn áp dụng vào thực tế Việc làm đồ án môn học thực đem lại hiệu cho em nói riêng cho sinh viên ngành nói chung, thông qua đó, sinh viên nâng cao đợc kỹ tính toán nh biết cách nhìn nhận vấn đề thiết kế cách hệ thống, đặc biết giúp cho sinh viên biết cách sử dụng, tra cứu tài liệu Có thể nói chuẩn bị tốt cho việc làm đồ án tốt nghiệp tới Tuy nhiên, hạn chế thời gian nh trình độ nên thuyết em thiếu rõ ràng mạch lạc việc trình bày, không tránh khỏi thiếu sót Em mong đợc thông cảm giúp đỡ bảo thầy, cô bạn Tài liệu tham khảo I- Tập thể tác giả Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất tập Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 1992 II - Hiệu đính Pts Trần Xoa, Pts Nguyễn Trọng Khuông, Pts Phạm Xuân Toản Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất tập Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 1999 III - Gs Ts Nguyễn Bin Tính toán trình, thiết bị công nghệ hoá chất thực phẩm tập Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 1999 IV - Gs Ts Nguyễn Bin Tính toán trình, thiết bị công nghệ hoá chất thực phẩm tập Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 1999 V - Nhóm tác giả Bộ môn máy hoá Hớng dẫn thiết trình thiết bị chuyển khối tập Trờng đại học Bách Khoa xuất bản, 1975 VI - Vơng Đình Nhân Sổ tay kỹ s hoá Nhà xuất Giáo Dục, 1961 VII - 8 [...]... có ày = àhh đợc tính theo [II 178] M hh m1 M A m2 M B = + à hh àA àB [I 85] Trong đó: Mhh, MA, MB: khối lợng phân tử của hỗn hợp và cấu tử Rợu Etylic và Nớc àhh, àA, àB: độ nhớt của hỗn hợp và cấu tử Rợu Etylic và Nớc m1, m2: nồng độ của Rợu Etylic và Nớc tính theo phần thể tích Đối với hỗn hợp khí thì nồng độ phần thể tích bằng nồng độ phần mol, nên m 1 = y1, m2 = y2 = 1 y1 Thay vào ta có: y1 M... HL, HC: chiều cao đoạn luyện và đoạn chng, m H1: khoảng cách không gian phần đỉnh tháp để đặt đĩa phân phối chất lỏng và ống hồi lu sản phẩm đỉnh, m H2: khoảng cách không gian giữa đoạn chng và đoạn luyện để đặt đĩa tiếp liệu và ống dẫn hỗn hợp đầu, m H3: khoảng cách không gian cho hồi lu đáy và để đặt ống hồi lu sản phẩm đáy, m Chọn: H1 = H3 = 1m H2 = 1,2m Vậy chiều cao toàn tháp là H = 4,022 + 1,47... III Tính chiều cao tháp - Đối với tháp đệm, chiều cao làm việc của tháp hay chiều cao lớp đệm đợc xác định theo công thức: H = hđv.my (m) [II 175] Trong đó: hđv: chiều cao của một đơn vị chuyển khối, m my: số đơn vị chuyển khối xác định theo nồng độ pha hơi III.1 Tính chiều cao đoạn luyện III.1.1 Tính chiều cao của một đơn vị chuyển khối - Chiều cao của một đơn vị chuyển khối của tháp đệm phụ thuộc vào... 133] Trong đó: A, B: hệ số liên hợp kể đến ảnh hởng của Rợu Etylic và Nớc Do Rợu Etylic và Nớc là những chất lỏng không liên kết nên A = 1; B = 1 1 1 + 58 78 1.10 6 D20 = ( 1/ 3 0,65 74 + 96 ) 1/ 3 2 = 2,79.10 9 , m2/s Nhiệt độ trung bình của lỏng trong đoạn luyện là to = 61,295oC Vậy - ta có: Dx = 2,79.10-9[1 + 0,0168.(61,295 - 20)] Dx = 4,726.10-9 m2/s Thay các giá trị vào ta có: Prx = Vậy: 2 àx... phụ thuộc vào dạng đệm, với đệm vòng thì a = 0,123 àx: độ nhớt của pha lỏng, Ns/m2 Vđ: thể tích tự do của đệm, m3/m3 x: khối lợng riêng của lỏng, kg/m3 : hệ số thấm ớt của đệm, nó phụ thuộc vào tỷ số giữa mật độ tới thực tế lên tiết diện ngang của tháp và mật độ tới thích hợp, xác định theo đồ thị IX.16 [II 178] Với U tt = Vx Ft : mật độ tới thực tế, m3/m2.h Utt = B.đ : mật độ tới thích hợp, m3/m2.h...G1: lợng lỏng đối với đĩa thứ nhất của đoạn luyện r1: ẩn nhiệt hoá hơi của hỗn hợp hơi đi vào đĩa rđ: ẩn nhiệt hoá hơi của hỗn hợp hơi đi ra khỏi đỉnh tháp x1 = xF = 0,221(phần mol) y1 = yF =0,371(phần mol) r1 = ra.y1 + (1-y1).rb [II - 182] Với ra, rb: ẩn nhiệt hoá hơi của các cấu tử nguyên chất là Rợu Etylic và Nớc ở t0 = tF = 82,86(0C) Nội suy theo bảng I.212 trong [I 254]... II.1.3 Tính tốc độ hơi đi trong tháp Tốc độ hơi đi trong tháp đệm = (0,8 ữ 0,9)s Với s là tốc độ sặc, m/s đợc tính theo công thức 1 [II 187] Y = 1,2e-4X [II 187] s2. d ytb à x Y= g Vd3 xtb à y Với G X = x G y 1/ 4 y tb x tb 0 ,16 [II 187] 1/ 8 [II 187] Trong đó: đ: bề mặt riêng của đệm, m2/m3 Vđ: thể tích tự do của đệm, m3/m3 g: gia tốc trọng trờng, m2/s Gx, Gy: lợng lỏng và. .. + 1 H = 8,692m IV Tính trở lực của tháp đệm - Trở lực đối với tháp đệm có thể đợc xác định theo công thức sau: G Pu = Pk 1 + A x G y 0 , 342 y x 0,19 à x à y 0 , 038 , N/m2 [II 189] Trong đó: P : tổn thất áp suất tại điểm đảo pha có tốc độ của khí bằng tốc độ của khí khi đi qua đệm khô, N/m2 Pk: tổn thất áp suất của đệm khô, N/m2 Gx, Gy: lu lợng của lỏng và của khí, kg/s àx,... trung bình đi trong tháp g ' tb g ' n + g '1 = 2 [II - 182] Trong đó: gn: lợng hơi đi ra khỏi đoạn chng, kg/h g1: lợng hơi đi vào đoạn chng, kg/h Vì lợng hơi đi ra khỏi đoạn chng bằng lợng hơi đi vào đoạn luyện (gn= g1) nên ta có thể viết: g ' tb = g 1 + g '1 2 [II - 182] Lợng hơi đi vào đoạn chng gl, lợng lỏng G1 và hàm lợng lỏng xl đợc xác định theo hệ phơng trình cân bằng vật liệu và cân bằng nhiệt... bình của hơi, 0K P: áp suất chung của hơi, P = 1at MA = 58: khối lợng phân tử của cấu tử Rợu Etylic MB = 78: khối lợng phân tử của cấu tử Nớc vA, vB: thể tích mol của hơi Rợu Etylic và Nớc , cm3/nguyên tử v A = vC3 H 6O = 74 v B = vC6 H 6 = 96 cm3/nguyên tử cm3/nguyên tử Phần trớc ta đã tìm đợc nhiệt độ trung bình của pha hơi trong đoạn luyện là t y0tb = 62,27450 C , vậy T = 335,27450K Vậy ta có: 0,0043.10