đồ án chưng luyện tháp chóp CH3COCH3 –CH3COOH.

Thiết kế tháp chưng liên tục loại tháp chóp để phân tách hỗn hợp CH3COCH3 –CH3COOH. CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU: + Hỗn hợp cần tách: CH3COCH3 –CH3COOH. + Năng suất tính theo hỗn hợp đầu: F= 10,3 (tấnh) + Nồng độ cấu tử dễ bay hơi: Hỗn hợp đầu: aF = 0,34 (phần khối lượng) Sản phẩm đỉnh: ap = 0,92 (phần khối lượng) Sản phẩm đáy: aw = 0,012(phần khối lượng) + Tháp làm việc ở áp suất thường + Hỗn hơp đầu được gia nhiệt đến nhiệt độ sôi.

ĐỒ ÁN MÔN QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ

BỘ MÔN QUÁ TRÌNH -THIẾT BỊ

Mã sinh viên :0541120238

Lớp :CÔNG NGHỆ HÓA 3

K5

Hà nội 5-2013

BỘ CÔNG THƯƠNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Đồ án môn học quá trình và thiết bị

+ Năng suất tính theo hỗn hợp đầu: F= 10,3 (tấn/h)

+ Nồng độ cấu tử dễ bay hơi:

- Hỗn hợp đầu: aF = 0,34 (phần khối lượng)

- Sản phẩm đỉnh: ap = 0,92 (phần khối lượng)

- Sản phẩm đáy: aw = 0,012(phần khối lượng)

+ Tháp làm việc ở áp suất thường

+ Hỗn hơp đầu được gia nhiệt đến nhiệt độ sôi.

III) NỘI DUNG CÁC PHẦN THUYẾT MINH VÀ TÍNH TOÁN:

1/ Giới thiệu chung: + Mở đầu và giải thích về hỗn hợp được chưng luyện.

+ Vẽ và thuyết minh dây chuyền sản xuất.

-Tính toán giá đỡ và tai treo 4/ Kết luận chung.

5/ Tài liệu tham khảo

IV) CÁC BẢN VẼ VÀ ĐỒ THỊ:

+ Bản vẽ dây chuyền sản xuất A4

+ Bản vẽ thiết bị chính và lắp giáp A0

Nhận Xét Của Giáo Viên Hướng Dẫn



Hà Nội, ngày … tháng … năm 2011

Người nhận xét

MỤC LỤC

Lời mở đầu 5

Phần I: Giới thiệu chung 7

I.Giới thiệu về hỗn hợp chưng 7

1.Axeton 7

2.Axit axetic 8

II.Sơ đồ chưng 9

1.Chú thích các kí hiệu trong quy trình 9

2.Thuyết minh dây chuyền sản xuất 10

3.Các kí hiệu trước khi tính 10

Phần II: Tính toán thiết bị chính 12

I.Tính cân bằng vật liệu toàn thiết bị 12

1.Cân bằng vật liệu 12

2.Xác định số bậc thay đổi nồng độ 13

II.Tính đường kính tháp 27

1.Lưu lượng các dòng pha đi trong tháp 27

2.Vận tốc hơi đi trong tháp 32

3 Đường kính đoạn luyện 36

4 Đường kính đoạn chưng 37

III.Chiều cao tháp 37

1.Hệ số khuếch tán 37

2.Hệ số cấp khối 39

3.Hệ số chuyển khối 45

IV.Tính trở lực của tháp 50

1.Trở lực của đĩa khô 51

2.Trở lực của đĩa do sức căng bề mặt 52

3.Trở lực của lớp chất lỏng trên đĩa 54

V.Tính cân bằng nhiệt lượng 58

1.Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu 58

2.Cân bằng nhiệt lượng của tháp chưng luyện 61

3.Cân bằng nhiệt lượng cho thiết bị ngưng tụ 64

4.Cân bằng nhiệt lượng tại thiết bị làm lạnh 65

Phần III: Tính thiết bị phụ 67

I.Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu 67

1.Hiệu số nhiệt độ trung bình 67

2.Lượng nhiệt trao đổi 67

3.Diện tích trao đổi nhiệt 68

II.Tính bơm và thùng cao vị 75

1.Các trở lực quá trình cấp liệu 75

2.Chiều cao thùng cao vị so với đĩa tiếp liệu 85

3.Chiều cao làm việc của bơm 86

4 Áp suất toàn phần của bơm và năng suất bơm 87

III.Tính toán cơ khí và lựa chọn 88

1.Tính toán thân tháp 88

2.Tính chóp và kích thước cơ bản của chóp 91

3.Tính đáy và nắp thiết bị 93

4.Chọn mặt bích 95

5 Đường kính các ống dẫn 96

6.Khối lượng tháp 99

7.Tính tai treo 102

8.Tính chân đỡ 103

Kết luận 104

Tài liệu tham khảo 105

LỜI MỞ ĐẦU

Chúng ta đang sống trong thế giới với khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển Trong ngành công nghệ vật liệu mới không thể không nhắc đến ngành công nghiệp hóa học, bởi công nghệ hoá thuộc lĩnh vực công nghệ đòi hỏi kỹ thuật cao, mức độ phát triển công nghệ này được coi như một chỉ thị về trình độ phát triển của một đất nước.

Nhận thấy rõ sự phát triển như vũ bão của ngành công nghệ hóa học, với lối tư duy nhạy bén và sáng tạo, khoa Công nghệ Hóa Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội đã đào tạo ra những sinh viên chuyên ngành Hóa Điều đó không chỉ cung cấp cho đất nước đội ngũ những công nhân lành nghề, thợ kỹ thuật có tay nghề cao mà nó còn mở cơ hội việc làm cho giới trẻ trong lĩnh vực khá mới

mẻ này.

Là một sinh viên khoa Công Nghệ Hóa, chúng em được trang bị rất nhiều kiến thức cơ bản về các quá trình thiết bị của công nghệ sản xuất những sản phẩm hóa học Nhận được bản đồ án này là một cơ hội tốt để chúng em được tìm hiểu về các quá trình công nghệ, được vận dụng những kiến thức đã được học và mở rộng vốn kiến thức của mình, từ đó giúp chúng em có cái nhìn cụ thể hơn về nghành nghề mình đã lựa chọn.

Công nghệ hóa học là một ngành giữ vị trí, vai trò quan trọng trong việc sản xuất phục vụ cho nhiều lĩnh vực, cho mọi nghành kinh tế quốc dân, tạo tiền

đề cho nhiều ngành phát triển theo Với nhiều phương pháp sản xuất khác nhau như lắng, lọc, đun nóng, làm nguội, chưng luyện, hấp thụ, hấp phụ, trích ly, sấy khô, đông lạnh…đã tạo ra rất nhiều sản phẩm đa dạng, phong phú đáp ứng nhu cầu ngày càng lớn của con người Đặc biệt được ứng dụng nhiều nhất là chưng luyện, nó được ứng dụng trong nhiều ngành, lĩnh vực, đặc biệt là công nghệ lên men, công nghệ tổng hợp hữu cơ, lọc - hóa dầu, công nghệ sinh học

Vậy chưng cất là gì?quy trình công nghệ của nó như thế nào.ứng dụng của nó

ra sao,thiết bị vật sử dụng cho quy trình công nghệ này cần đảm bảo những yêu cầu nào và phải được tính toán ra sao?Vì vậy em xin đi sâu vào nghiên cứu về quá trình công nghệ và vận hành quy trình công nghệ của quá trình chưng luyện tháp chóp để phân tách hai hỗn hợp axeton và axit axetic

Chưng là phương pháp dùng để tách hỗn hợp khí lỏng thành các cấu tử riêng biệt dựa vào nhiệt độ sôi khác nhau của các cấu tử trong hỗn hợp Khi chưng thu được nhiều sản phẩm và thường có bao nhiêu cấu tử thì có bấy nhiêu sản phẩm.

Riêng đối với phương pháp chưng luyện hai cấu tử thì sản phẩm đỉnh gồm chủ yếu là cấu tử dễ bay hơi còn sản phẩm đáy là cấu tử khó bay hơi.

Trong sản xuất ta thường gặp các phương pháp chưng khác nhau như: chưng đơn giản, chưng bằng hơi nước trực tiếp, chưng chân không và đặc biệt hơn là chưng luyện.

Chưng luyện là phương pháp thông dụng dùng để tách hoàn toàn hỗn hợp các cấu tử dễ bay hơi có tính chất hòa tan một phần hoặc hòa tan hoàn toàn vào nhau Chưng luyện ở áp suất thấp dùng cho các hỗn hợp dễ bị phân hủy nhiệt ở nhiệt độ cao, các cấu tử dễ bay hơi và ngược lại.

Vì thế, đề tài ” Thiết kế hệ thống chưng cất Aceton –Acid Acetic “ của môn “Đồ Môn Học Quá Trình Thiết Bị” cũng là một bước giúp cho sinh viên tập luyện và chuẩn bị cho việc thiết kế quá trình và thiết bị công nghệ trong lĩnh vực này.Để hoàn thành đồ án này , thực sự em đã cố gắng rất nhiều Song , vì đây là bước đầu làm quen với công tác thiết kế nên chắc hẳn không tránh khỏi những sai sót

Cuối cùng , em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn Quá Trình Thiết Bị , đặc biệt là thầy Nguyễn Thế Hữu , người đã trực tiếp hướng dẫn và giúp đỡ em rất nhiều trong suốt thời gian thực hiện đồ án thiết kế

PHẦN I GIỚI THIỆU CHUNG

I GIỚI THIỆU VỀ HỖN HỢP CHƯNG:

Aceton và acid acetic là hai loại hoá chất quan trọng trong nghành công nghiệp hóa chất.

* Tính chất hóa học đặc trưng của axeton:

Phản ứng chính của axeton chủ yếu vào nhóm cacbonyl(-CO-), ngoài ra còn có phản ứng thế vào nhóm -CH3 Dưới đây là một số ví dụ cụ thể:

-phản ứng ở nhóm –CO- : Axeton rất nghèo phản ứng, Xeton có phản ứng khử giống andehit nhưng tạo ra ancol bậc II:

CH3-CO-CH3 + H2  > CH3-CH(OH)-CH3

Xeton khó bị oxi hóa vì các gốc hidrocacbon đã cản trở không gian.Tuy nhiên nó cóthể bị oxi hóa bởi dung dich thuốc tím đun nóng với axit sunfuric tạo ra hỗn hợp các axit cacboxylic.

Phản ứng ở gốc hidrocacbon:

CH3-CO-CH3 + Br2  > CH3-CO-CH2Br + HBr

Lưu ý:Phản ứng trên xảy ra khi dùng brom khan và có xúc tác axit axetic đun nóng

* Các phương pháp điều chế axeton:

1-oxi hóa hidrocacbon:khi đốt cháy chậm n-ankan ở pha khí ta có thể thu được axeton

2-oxi hóa ancol:đây là phương pháp quan trọng nhất để điều chế hợp chất cacbonyl VD: CH3-CH(OH)-CH3 → CH3 –CO-CH3 +H2O

Propal-2-ol Axeton

3-oxi hóa cumen(chỉ riêng đối với của axeton)

C6H5-CH(CH3)2 +O2 → CH3 –CO-CH3 +C6H5-OH

2 Axit axetic:

Axit axetic là chất lỏng,không mầu,có mùi thơm chua,nó kết tinh ở 160 C,sôi ở

1180C.Một số thông số vật lý của axit axetic:

Khối lượng phân tử : 60 g / mol

Khối lượng riêng d4200 c : 1,049

*Tính chất hóa học đặc trưng của axit axetic:

-Tính axit:Do trong phân tử axit axetic có nhóm –COOH có nguyên tử H thể hiện tính axit CH3COOH có Ka=4,75,vì có tính axit nên nó có thể phản ứng với một số kimloại,oxit kim loại và kiềm:

2CH3COOH +2Na→2CH3COONa+H2

2CH3COOH +Mg → (CH3COO)2Mg+H2O

CH3COOH +NaOH→CH3COONa+H2O

Phản ứng tạo este: CH3COOH +R-OH →CH3COO-R+ H2O

Ví dụ: CH3COOH +C2H5-OH →CH3COO- C2H5+ H2O

*Các phương pháp điều chế:

-Oxi hóa hidrocacbon no:

-Oxi hóa anken thành hỗn hợp axit:

-Các ancol,andehit,xeton khi bị oxi hóa tạo ra hỗn hợp axit:

Ứng dụng:

Acid acetic: là một loại acid quan trọng nhất trong các loại acid hữu cơ Nó rẻ nên được ứng dụng rộng rãi và là hoá chất cơ bản để điều chế nhiều hợp chất quan trọng Acid acetic được ứng dụng trong các 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.

II SƠ ĐỒ CHƯNG :

1 Chú thích các kí hiệu trong qui trình:

4- Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu 9- Thiết bị gia nhiệt đáy tháp

5- Tháp chưng luyện 10- Thùng chứa sản phẩm đáy

11- Lưu lượng kế

2 Thuyết minh dây chuyền sản xuất:

Dung dịch đầu ở thùng (1) được bơm (2) bơm liên tục lên thùng cao vị (3), mứcchất lỏng cao nhất ở thùng cao vị được khống chế nhờ ống chảy tràn, từ thùng cao vị dung dịch được đưa vào thiết bị đun nóng (4) qua lưu lượng kế (11), ở đây dung dịch được đun nóng đến nhiệt độ sôi bằng hơi nước bão hoà, từ thiết bị gia nhiệt (4) dung dịch được đưa vào tháp chưng luyện (5) nhờ đĩa tiếp liệu, trong tháp hơi đi từ dưới lên gặp chất nỏng đi từ trên xuống, nhiệt độ và nồng độ các cấu tử thay đổi theo chiều cao của tháp Vì vậy hơi từ đĩa phía dưới lên đĩa phía trên, các cấu tử có nhiệt độ sôi cao (CH3COOH) sẽ được ngưng tụ lại và cuối cùng trên đỉnh ta thu được hỗn hợp gồm hầu hết các cấu tử dễ bay hơi (CH3COCH3) Hơi đó đi vào thiết bị ngưng tụ hồi lưu (6), ở đây nó được ngưng tụ lại

Một phần chất lỏng đi qua thiết bị làm lạnh (7) để làm lạnh đến nhiệt độ cần thiết rồi đi vào thùng chứa sản phẩm đỉnh (8), một phần khác hồi lưu về tháp ở đĩa trêncùng

Chất lỏng đi từ trên xuống gặp hơi có nhiệt độ cao hơn, một phần cấu tử có nhiệt độ sôi thấp được bốc hơi và do đó nồng độ cấu tử khó bay hơi trong chất lỏng ngày càng tăng và cuối cùng ở đáy tháp ta thu dược hỗn hợp lỏng gồm hầu hết là cấu

tử khó bay hơi Chất lỏng đi ra khỏi tháp được làm lạnh rồi đi vào thùng chứa sản phẩm đáy (10) Như vậy với thiết bị làm việc liên tục thì hỗn hợp đầu được đưa vào liên tục và sản phẩm cũng được tháo ra liên tục

3 Các kí hiệu trước khi tính:

+ Cấp nhiệt ở đáy tháp bằng hơi đốt gián tiếp

 Yêu Cầu thiết bị:

F: Năng suất thiết bị tính theo hỗn hợp đầu F = 10,3(tấn/h)

Thiết bị làm việc ở áp suất thường

Tháp chưng loại: tháp chóp

 Điều kiện:

aF : Nồng độ CH3-CO-CH3 trong hỗn hợp đầu = 0,34(phần khối lượng)

aP: Nồng độ CH3-CO-CH3 trong sản phẩm đỉnh = 0,92(phần khối lưọng)

aW: Nồng độ CH3-CO-CH3 trong sản phẩm đáy = 0,012(phần khối lượng)

MA: Khối lượng phân tử của CH3COCH3= 58(kg/kmol)

MB: Khối lượng phân tử của CH3COOH= 60(kg/kmol)

PHẦN II TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH

I TÍNH CÂN BẰNG VẬT LIỆU TOÀN THIẾT BỊ

1 Tính toán cân bằng vật liệu:

(sơ đồ hệ thống tháp chưng)

Hỗn hợp đầu vào F(CH3COCH3 - CH3COOH)được tách thành sản phẩm đỉnh

P(CH3COCH3) và sản phẩm đáy W(CH3COOH) ở đĩa trên cùng có một lượng lỏng hồilưu, ở đáy tháp có thiết bị đun sôi, lượng hơi đi ra đỉnh tháp là D

+ Theo phương trình cân bằng vật liệu cho toàn tháp:

F = P + W

+ Phương trình cân bằng vật liệu cho riêng cấu tử dễ bay hơi (CH3COCH3):

F.aF = P.aP + W.aW

-Lượng sản phẩm đáy:

W = F \f(a-a,a-a = 10300 = 6579,295(kg/h)

-Lượng sản phẩm đỉnh:

P = F - W = 10300 – 6579,295= 3720,705(kg/h)

Đổi nồng độ phần khối lượng sang phần mol

2 Xác định số bậc thay đổi nồng độ (số đĩa lý thuyết)

2.1 Xác định chỉ số hồi lưu tối thiểu

Dựng đường cân bằng theo số liệu đường cân bằng tra ở đường cân bằng lỏng- hơi và

nhiệt độ sôi của 2 cấu tử ở 760 mmHg ( tính theo % số mol ) của axeton-axit axetic( Bảng IX 2a_ 145_STQTTB tập II )

x% 0 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

t 0 C 118,1 110 103,8 93,1 85,8 79,7 74,6 70,2 66,1 62,6 59,2 56

-Đồ thị đường cân bằng lỏng hơi:

Vẽ đồ thị đường cân bằng lỏng hơi x _ y :

- Từ xF kẻ đường thẳng song song với trục y và cắt đường cân bằng

tại A từ A kẻ đường song song với trục x cắt trục y tại B Xác định trên đồ thị

-Xác định chỉ số hồi lưu làm việc: (Rx)

Vấn đề chọn chỉ số hồi lưu thích hợp rất quan trọng, vì khi chỉ số hồi lưu bé thì sốbậc của tháp lớn hơn nhưng tiêu tốn lượng hơi đốt ít, ngược lại khi chỉ số hồi lưu lớnthì số bậc tháp ít hơn nhưng tiêu tốn hơi đốt lớn

Rth : chỉ số hồi lưu thích hợp được tính theo tính chất thể tích tháp nhỏ nhất

Nlt : số bậc thay đổi nồng độ ( số đĩa lý thuyết )

→ Chỉ số hồi lưu thích hợp Rx = β Rmin

+ β = 1,5→ Rx = 0,4685 Số đĩa lý thuyết Nlt= 11

+ β = 1,6→ Rx = 0,4997 Số đĩa lý thuyết Nlt= 11

+ β = 1,7→ Rx = 0,5309 Số đĩa lý thuyết Nlt= 10

+ β = 1,8→ Rx = 0,5621 Số đĩa lý thuyết Nlt= 10

+ β = 1,9→ Rx = 0,5934 Số đĩa lý thuyết Nlt= 10

+ β = 2,0→ Rx = 0,6246 Số đĩa lý thuyết Nlt= 9

+ β = 2,1→ Rx = 0,6558 Số đĩa lý thuyết Nlt= 9

+ β = 2,2→ Rx = 0,6871 Số đĩa lý thuyết Nlt= 9

+ β = 2,3→ Rx = 0,7183 Số đĩa lý thuyết Nlt= 9

+ β = 2,4→ Rx = 0,7495 Số đĩa lý thuyết Nlt= 9

+ β = 2,5→ Rx = 0,7807 Số đĩa lý thuyết Nlt= 9

Hình 1: Đồ thị quan hệ giữa RX – Nlt(Rx + 1)

-Xác định đồ thị quan hệ giữa Rx và Nlt.(R+1) Ta thấy Rx =0,6246 có Nlt.(Rx+1) giá trị nhỏ nhất ( thể tích tháp nhỏ nhất ) → Rth = 0,6246

2.2 Phương trình làm việc của đoạn luyện :

- Phương trình cân bằng vật liệu

D0 = L0 + P Trong đó : D0 : lượng hơi đi từ dưới lên

L0 : lượng lỏng hồi lưu đi từ trên xuống

- Phương trình cân bằng vật liệu cho cấu tử dễ bay hơi là:

Với :

y : nồng độ phần mol cấu tử dễ bay hơi trong pha hơi đi từ dưới lên

x : nồng độ phần mol cấu tử dễ bay hơi trong pha lỏng chảy từ đĩa xuống

Rx : chỉ số hồi lưu

Thay số vào ta có :

yl =

→ y l = 0,3845x + 0,5678

2.3 Phương trình làm việc đoạn chưng:

- Phương trình cân bằng vật liệu:

Trong đó Số đĩa đoạn chưng =7

Số đĩa đoạn luyện =2

Đường kính của tháp được xác định theo công thức:

G R

gđ

GF

xP G1’, y1’ = yW

G1 x1 = xF

GW xW g1, y1

D=0,0188 √ g tb

( ρ y ω y)tb m (181-2)

gtb: lượng hơi đi trong tháp( lượng trung bình) Kg/h

ρy: khối lượng riêng trung bình Kg/m3

wy: tốc độ hơi đi trung bình trong tháp Kg/m2.s

Vì lượng hơi và lượng lỏng thay đổi theo chiều cao mỗi đoạn nên ta phải tính lượng hơi trung bình cho từng đoạn

1.1 Xác định lưu lượng hơi trung bình đi trong đoạn luyện:

Lượng hơi trung bình đi trong tháp chưng luyện có thể tính gần đúng bằng trung bình cộngcủa lượng hơi đi ra khỏi đĩa trên cùng của tháp và đĩa dưới cùng của đoạn luyện

gtb =

gđ+g1

2

gtb: lượng hơi trung bình đi trong đoạn luyện [ kmol/ h ]

gđ: lượng hơi đi ra khỏi đĩa trên cùng của tháp [kmol/ h]

g1: lượng hơi đi vào đĩa dưới cùng của đoạn luyện [ kmol/ h]

+Lượng hơi ra khỏi đỉnh tháp: gđ = GR + GP = GP.(Rx +1)

+Lượng hơi đi vào đoạn luyện

Lượng hơi g1, hàm lượng hơi y1 và lượng lỏng G1 đối với đĩa thứ nhất của đoạn luyện đượcxác định theo phương trình cân bằng vật liệu: Phương trình cân bằng vật liệu đối với cấu

Trong đó r1: ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp đi vào đĩa

rđ: ẩn nhiệt hóa hơi của cấu tử hỗn hợp hơi ra đỉnh tháp

x1 = xF = 0,3476 phần mol

yđ= xP= 0,9224 phần mol

Từ bảng cân bằng lỏng hơi và nhiệt độ của hỗn hợp 2 cấu tử CH3COCH3 và

CH3COOH ở 1at (II-146) :tF = (a)

Ta sử dụng công thức nội suy (a) nhiệt độ sôi của hỗn hợp đầu là tF = 82,8964 0C

r1 = rA.y1 + (1–y1).rB

rđ = rA.yđ + (1–yđ).rB

Với rA : ẩn nhiệt hóa hơi của cấu tử nguyên chất axeton

rB : ẩn nhiệt hóa hơi của cấu tử nguyên chất axetic

Bảng cân bằng lỏng hơi của CH3COCH3 và CH3COOH cần nội suy và từ tF =82,8964oC tra bảng I.212- STQTQB T1-trang 254 và trang 256:

Áp dụng công thức (b)cho CH3COCH3 và CH3COOH ta có :

Thay giá trị rA và rB vào biểu thức r1 ta có → r1 = rA.y1 + (1–y1).rB =(rA- rB)y1+ rB

Nhiệt độ sôi của hỗn hợp đỉnh (yđ = xP = 0,9224): Từ bảng thành phần cân bằng hơi (CH3COCH3- CH3COOH) ở 1at bảng IX2a (II-145), nội suy theo công thức (a) trang 28(với tF thay bằng tP) ta có:

F g’x g’1

Phương trình cân bằng vật liệu :

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

xW: thành phần cấu tử dễ bay hơi trong sản phẩm đáy

r1: ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp đi vào đĩa trên cùng của đoạn chưng

Ta có : GW = 109,700 (kmol/ h)

xW = 0,0124 (phần mol)

- Tính r1

Ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp đi vào đĩa trên cùng đoạn chưng bằng ẩn nhiệt hóa hơi

đi vào đoạn luyện → r1 = 6008,875 (kcal/kmol)

-Tính r’1

r’1 = rA y’1 + ( 1 – y’1 ) rB

rA, rB : ẩn nhiệt hóa hơi của cấu tử nguyên chất ở to = tW

r’1 : ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp ra khỏi đoạn chưng

y’1 = yW xác định theo đường cân bằng ứng với xW = 0,0124 nội suy theo bảng cânbằng lỏng hơi

rA=rCH3COCH3=108(kcal/kg) (theo toán đồ I-65 trang 255- STQTTB Tập I đối với axeton

ở bên dưới với aceton là điểm 22 trong toán đồ)

Bảng nhiệt hóa hơi của CH3COOH ở khoảng tW = 116,0912 oC:

Vậy ta có: rA=rCH3COCH3=108(kcal/kg)= 108(kcal/kg).58=6264

rB=r CH3COOH=93,278(kcal/kg)= 93,278(kcal/kg).60=5596,68

2 Vận tốc hơi đi trong tháp:

Tốc độ hơi ( khí ) trung bình đi trong tháp chóp xác định theo:

( ρy.wy)tb = 0,065 ϕδ √ h.ρxtb ρytb

Trong đó:

ρxtb: khối lượng riêng trung bình của lỏng (kg/m3)

ρ ytb: khối lượng riêng của hơi (kg/ m3)

h: khoảng cách giữa các đĩa (m)

2.1 Tính khối lượng riêng trung bình của pha lỏng:

ρxtb: khối lượng riêng trung bình của lỏng [ kg/ m3 ]

ρ xtb1, ρxtb2 : khối lượng riêng trung bình của aceton và axit acetic trong

pha lỏng lấy theo nhiệt độ trung bình [ kg/ m3 ]

atb1: phần khối lượng trung bình của axeton trong pha lỏng:

Bảng số liệu trong bảng IX 2a_STQTTB Tập II_145

ρaxit acetic =ρxtb(axit acetic)= =993,92( kg/ m3 )

Khối lượng riêng trung bình của pha lỏng trong đoạn luyện:( = )

ρxtbC : Khối lượng riêng trung bình pha lỏng ở đoạn chưng [kg/m3 ]

ρxtb1 ,ρxtb2: Khối lượng riêng trung bình của aceton và axit acetic trong

pha lỏng lấy theo nhiệt độ trung bình [ kg/ m3 ]

atb1: Phần khối lượng trung bình của cấu tử aceton trong pha lỏng

ρacetic 981 ρxtb(axit acetic)=? 958

ρaxit acetic =ρxtb(axit acetic)= =963,474( kg/ m3 )

→ Khối lượng riêng của lỏng trong đoạn chưng là:

2.2 Tính khối lượng trung bình của pha hơi:

a Khối lượng trung bình pha hơi ở đoạn luyện:

ADCT STQTTB II – 183

22, 4.T .273 [ kg/ m3 ]

Trong đó

MA, MB : khối lượng phân tử của rượu aceton và axit axetic

T : nhiệt độ làm việc trung bình của tháp ( oK )

ytbL: Nồng độ trung bình pha hơi trong đoạn luyện