Thiết kế tháp chóp chưng cất hệ etanol – nước

ĐỒ ÁN Q TRÌNH THIẾT BỊ TRƯỜNG ĐH BÀ RỊA VŨNG TÀU KHOA HĨA HỌC & CNTP GVHD: Th.s Tống Thị Minh Thu Dương Khắc Hồng CỘNG HỊA XÃ HỘI CHŨ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập-tự do-hạnh phúc o0o - NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Ngành: Cơng nghệ kỹ thuật hóa học cơng nghệ thực phẩm I.TÊN ĐỀ TÀI : Thiết kế tháp chóp chưng cất hệ etanol – nước hoạt động liên tục với suất nhập liệu 1000kg/h có nồng độ nhập liệu 40% mol etanol thu sản phẩm đỉnh có nồng độ 85% mol etanol, nồng độ sản phẩm đáy 3% etanol II NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: ………(Viết thường, size 13)………………………………………….… … ………(Viết thường, size 13) ………………………………………….… … … III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN: IV NGÀY HỒN THÀNH NHIỆM VỤ: V HỌ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: Th.s Tống Thị Minh Thu Dương Khắc Hồng CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ký ghi rỏ họ tên) Bà Rịa Vũng Tàu,Ngày tháng năm2013 SINH VIÊN THỰC TẬP (Ký ghi rỏ họ tên) TRƯỞNG BỘ MƠN (Ký ghi rỏ họ tên) TRƯỞNG KHOA (Ký ghi rỏ họ tên) Trang ĐỒ ÁN Q TRÌNH THIẾT BỊ GVHD: Th.s Tống Thị Minh Thu Dương Khắc Hồng MỤC LỤC: CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Trang ĐỒ ÁN Q TRÌNH THIẾT BỊ GVHD: Th.s Tống Thị Minh Thu Dương Khắc Hồng 1.1.2.1 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 cho tiếp xúc với Tùy theo cấu tạo đĩa, ta có: 1.1.2.2 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 CHƯƠNG 2: CƠNG NGHÊ CHƯNG CÂT HÊ ETANOL VA NƯƠC .11 2.1 Sơ đồ qui trình cơng nghệ chưng cất hệ Etanol – Nước: 11 2.1.1 Chú thích ký hiệu qui trình: 11 2.1.2 Thút trình sơ đồ cơng nghệ: .11 CHƯƠNG TÍNH TỐN 13 3.1 Cân băng vât chất 13 3.1.1 Các thơng số ban đầu: 13 3.1.3.1 Xac đinh ty sơ hoan lưu thich hơp 14 .14 3.2 Cân băng nhiệt lương 14 3.2.1 Cân nhiệt lượng tháp chưng cất 14 3.3.1 Phương trình đường nồng độ làm việc đoạn cất 16 3.3.2 Phương trình đường nồng độ làm việc đoạn chưng .16 3.3.3 Số mâm lý thút 16 3.4 Xac đinh sơ mâm thưc tê 18 CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNH VA CƠ KHÍ CỦA THÁP CHƯNG CÂT 19 4.1 Thiêt bi chinh 19 4.1.1 Đường kính tháp 19 4.2 Tinh 36 4.2.1 Tính bề dày thân trụ tháp 37 4.2.3 Chọn bích vòng đệm 39 4.2.5 Chân đỡ tai treo thiết bị 41 4.2.5.1 Tinh sơ khơi lương thap: 41 4.2.5.2 Chọn tai treo: 42 4.2.5.3 Chọn chân đỡ: 43 4.3 Tinh thiêt bi phụ 44 4.3.1 Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đẩu hay thiết bị làm nguội sản phẩm đáy 44 4.3.1.1 Điều kiện nhiệt độ qua trình 44 4.3.1.3 Chọn thiêt bi 46 4.3.2 Thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh 49 4.3.2.1 Điều kiện nhiệt độ qua trình 49 4.3.3 Thiết bị ngưng tụ hồi lưu .53 4.3.3.1 Điều kiện nhiệt độ qua trình 53 4.3.3.4 Xac đinh hệ sơ cấp nhiệt từ dòng sản phẩm đỉnh đên ơng 54 4.3.3.5 Xac đinh sơ cấp nhiệt từ ơng đên nước .54 4.3.3.6 Nhiệt tải riêng 55 4.3.3.7 Hệ sơ truyền nhiệt .55 Trang ĐỒ ÁN Q TRÌNH THIẾT BỊ GVHD: Th.s Tống Thị Minh Thu Dương Khắc Hồng 4.3.3.8 Bề mặt truyền nhiệt .56 4.3.4 Thiết bị nồi đun .56 4.3.4.1 Điều kiện nhiệt độ qua trình 56 4.3.4.2 Nhiệt tải 57 4.3.4.3 Chọn thiêt bi 57 4.3.4.4 Xac đinh hệ sơ cấp nhiệt từ dòng sản phẩm đỉnh đên ơng 57 4.3.4.5 Tinh hệ sơ cấp nhiệt sản phẩm đay nồi 58 4.3.4.6 Hệ sơ truyền nhiệt .58 4.3.4.7 Bề mặt truyền nhiệt .59 4.3.4.8 Chiều dai ơng 59 4.3.5 Tính bồn cao vị 59 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VA KIẾN NGHỊ 63 ĐỒ ÁN THAM KHẢO 64 Trang ĐỒ ÁN Q TRÌNH THIẾT BỊ GVHD: Th.s Tống Thị Minh Thu Dương Khắc Hồng LỜI MỞ ĐẦU Một ngành có đóng góp to lớn đến nganh cơng nghiệp nước ta nói riêng thế giới nói chung ngành cơng nghệ hóa học Đặc biệt ngành hóa chất Trong thực tế sử dụng nhiều dạng hóa chất khác nhau: hỗn hợp nhiều chất hay đơn chất tinh khiết Mà nhu cầu loại hóa chất tinh khiết lớn Qua trình đáp ứng phần độ tinh khiết theo u cầu chưng cất: q trình tách cấu tử hỗn hợp lỏng- lỏng, hay hỗn hợp lỏng – khí thành cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay khác chúng Và hệ etanol – nước, khơng có điểm đẳng khí nên đật độ tinh khiết theo u cầu nhờ q trình chưng cất Nhiệm vụ thiết kế: thiết kế tháp chóp chưng cất hệ etanol – nước hoạt động liên tục với suất nhập liệu 1000kg/h có nồng độ nhập liệu 40% mol etanol thu sản phẩm đỉnh có nồng độ 85% mol etanol, nồng độ sản phẩm đáy 3% mol etanol Trang ĐỒ ÁN Q TRÌNH THIẾT BỊ GVHD: Th.s Tống Thị Minh Thu Dương Khắc Hồng CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 LÝ THUYẾT VỀ CHƯNG CẤT 1.1.1 Phương pháp chưng cất Chưng cất q trình phân tách hỗn hợp lỏng (hoặc khí lỏng) thành cấu tử riêng biệt dựa vào khác bay chúng (hay nhiệt độ sơi khác áp suất), cách lặp lặp lại nhiều lần q trình bay hơi-ngưng tụ, vật chất từ pha lỏng vào pha ngược lại Khác với đặc, chưng cất q trình chất tan dung mơi bay hơi, 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 cấu tử ta thu sản phẩm: sản phẩm đỉnh chủ ́u gồm cấu tử có độ bay lớn (nhiệt độ sơi nhỏ), sản phẩm đáy chủ ́u gồm cấu tử có độ bay bé(nhiệt độ sơi lớn) Đối với hệ Etanol Nước sản phẩm đáy chủ ́u gồm nước etanol Các phương pháp chưng cất phân loại theo: - Áp suất làm việc: chưng cất áp suất thấp, áp suất thường áp suất cao Ngun tắc phương pháp dựa vào nhiệt độ sơi cấu tử, nếu nhiệt độ sơi cấu tử q cao ta giảm áp suất làm việc để giảm nhiệt độ sơi cấu tử - Ngun lý làm việc: liên tục, gián đoạn (chưng đơn giản) liên tục + Chưng cất đơn giản (gián đoạn): phương pháp sử dụng trường hợp sau: • Khi nhiệt độ sơi cấu tử khác xa • Khơng đòi hỏi sản phẩm có độ tinh khiết cao • Tách hỗn hợp lỏng r a khỏi tạp chất khơng bay • Tách sơ hỗn hợp nhiều cấu tử + Chưng cất hỗn hợp hai cấu tử (dùng thiết bị hoạt động liên tục) q trình thực liên tục, nghịch dòng, nhiều đoạn • Phương pháp cấp nhiệt đáy tháp:cấp nhiệt trực tiếp nước Trang ĐỒ ÁN Q TRÌNH THIẾT BỊ GVHD: Th.s Tống Thị Minh Thu Dương Khắc Hồng Vậy: hệ Etanol-nước, ta chọn phương pháp chưng cất liên tục cấp nhiệt gián tiếp nồi đun áp suất thường 1.1.2 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, tháp lớn thường ứng dụng cơng nghiệp lọc hóa dầu Kích thước tháp: đường kính tháp chiều cao tháp tùy 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 1.1.2.1 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 cho tiếp xúc với Tùy theo cấu tạo đĩa, ta có: * Tháp mâm chóp: mâm bố trí có chép dạng: tròn, xú bắp, chữ s… * Tháp mâm xun lỗ: mâm bố trí lỗ có đường kính (3-12) mm 1.1.2.2 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 Bảng 1.1 So sánh ưu nhược điểm loại tháp: Tháp chêm Tháp mâm xun lỗ Tháp mâm chóp Ưu điểm: -Đơn giản -Trở lực thấp -Hiệu suất tương đối -Hiệu suất cao -Hoạt động ổn định cao -Hoạt động ổn định -Làm việc với chất lỏng bẩn Nhược điểm: -Hiệu suất thấp -Độ ổn định -Thiết bị nặng -Trở lực cao -u cầu lắp đặt khắt khe =>lắp đĩa thật phẳng -Cấu tạo phức tạp -Trở lực lớn -Khơng làm việc với chất lỏng bẫn Nhận xét: Tháp mâm xun lỗ trạng thái trung gian tháp chem tháp mâm chóp Nên ta chọn tháp chưng cất tháp mâm xun lỗ Vậy: Chưng cất hệ Etanol-Nước ta dùng tháp mâm xun lỗ hoạt động liên tục áp suất thường, cấp nhiệt gián tiếp đáy tháp 1.2 GIỚI THIỆU SƠ BỘ NGUN LIỆU Ngun liệu hỗn hợp Etanol – Nước Trang GVHD: Th.s Tống Thị Minh Thu Dương Khắc Hồng ĐỒ ÁN Q TRÌNH THIẾT BỊ 1.2.1 Etanol: (Còn gọi rượu etylic, cồn etylic hay cồn thực phẩm) Etanol có cơng thức phân tử: CH3-CH2-OH, khối lượng phân tử: 46 đvC Là chất lỏng có mùi đặc trưng, khơng độc, tan nhiều nước Một số thơng số vật lý nhiệt động etanol: + Nhiệt độ sơi 760(mmHg): 78,3oC + Khối lượng riêng: = 810 (Kg/m3) - Tính chất hóa học; Tất phản ứng hóa học xảy nhóm hydroxyl (-OH) etanol thể tính chất hóa học + Phản ứng hydro nhóm hydroxyl CH2-CH2-OH CH3 CH2-O- + H+ Hằng số phân ly etanol: KCH3-CH2-OH = 10-18, etanol chất trung tính * Tính acid rượu thể qua phản ứng với kim loại kiềm, Natri hydrua (NaH), Natri amid (NaNH2): CH3-CH2-OH + NaH CH3-CH2-ONa + H2 Natri etylat Do KCH3-CH2-OH < KH20 = 10-14: tính acid rượu nhỏ tính acid nước, nên muối natri etylat tan nước bị thủy phân thành rượu trở lại * Tác dụng với acid tạo ester: Rượu etanol có tính bazơ tương đương với nước Khi rượu tác dụng với acid vơ H2SO4, HNO3 acid hữu tạo ester CH3-CH2-OH + HO-SO3-H CH3-CH2O-H + HO-CO-CH3 H3- CH2O-SO3-H + H2O CH3-COO-C2H5 + H2O + Phản ứng nhóm hydroxyl: * Tác dụng với HX: CH3-CH2-OH + HX CH3-CH2-X + H2O * Tác dụng với Triclo Phốt pho: CH3-CH2-OH + PCl3 CH3-CH2-Cl + POCl + HCl * Tác dụng với NH3: CH3-CH2-OH + NH3 C2H5-NH2 + H2O * Phản ứng tạo ester tách loại nước 2CH3-CH2-OH (CH3-CH2)2O + H2O Trang GVHD: Th.s Tống Thị Minh Thu Dương Khắc Hồng ĐỒ ÁN Q TRÌNH THIẾT BỊ CH3-CH2-OH CH2=CH2 + H2O + Phản ứng hydro oxy hóa: CH3-CH2-OH CH3-CHO + H2 - Ứng dụng: Etanol có nhiều ứng dụng metanol, đóng vai trò quan trọng kinh tế quốc dân Nó ngun liệu dùng để sản xuất 150 mặt hàng khác ứng dụng rộng rãi ngành: cơng nghiệp nặng, y tế dược, quốc phòng, giao thơng vận tải, dệt, chế biến gỗ nơng nghiệp CN cao su tổng hợp Dung mơi hữu cơ: pha sơn Nhiên liệu Etanol Rượu mùi Thuốc trừ sâu Thuốc nhuộm Tơ nhân tạo Sát trùng Pha chế thuốc Sơn vecni Đồ nhựa keo dán Hương liệu Thuốc súng khơng khói tiễn Hình 1.1 Sơ đồ tóm tắt vị trí etanol ngành cơng nghiệp + Phương pháp điều chế: có nhiều phương pháp điều chế etanol: hydrat hóa etylen với xúc tác H2SO4; thủy phân dẫn xuất halogen ester etanol đun nóng với nước xúc tác dung dịch bazơ; hydro hóa aldyhyt acetic; từ hợp chất kim… Trong cơng nghiệp, điều chế etanol phương pháp lên men từ nguồn tinh bột rỉ đường Những năm gần đây, nước ta cơng nghiệp sản xuất etanol chủ ́u sử dụng chủng nắm men Saccharomyses cerevisiae để lên men tinh bột: C6H6O6 2C2H2OH + 2CO2 + 28Kcal Trong đó: 95% ngun liệu chuyển thành etanol CO 5% ngun liệu chuyển thành sản phẩm phụ: glyxerin, acid sucxinic, dầu fusel, metylic acid hữu (lactic, butylic…) 1.2.2 Nước: Trong điều kiện bình thường: nước chất lỏng khơng màu, khơng mùi, khơng vị khối nước dày có màu xanh nhạt Khi hóa rắn tồn dạng tinh thể khác nhau: • Khối lượng phân tử: 18 g/mol Trang GVHD: Th.s Tống Thị Minh Thu Dương Khắc Hồng ĐỒ ÁN Q TRÌNH THIẾT BỊ • Khối lượng riêng c: g/l • Nhiệt độ nóng chảy : 0oC • Nhiệt độ sơi: 100oC Nước hợp chất chiềm phần lớn trái đất (¾ diện tích trái đất nước biển) cần thiết cho sống Nước dung mơi phân cực mạnh, có khả hòa tan nhiều chất dung mơi quan trọng kỹ thuật hóa học 1.2.3 Hỗn hợp Etanol – nước Bảng 1.1 Ta có bảng thành phần lỏng (x) – (y) nhiệt độ hỗn hợp Etanol – Nước 760 mmHg X(% phân mol) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Y( % phân mol) 33.2 44.2 53.1 57.6 61.4 65.4 69.9 75.3 81.8 89.8 100 100 90.5 86.5 83.2 81.7 80.8 80 79.4 79 78.6 78.4 78.4 T(oC) Hình 1.1: Hình biễu diễn hệ cấu tử etanol- nước Trang 10 ĐỒ ÁN Q TRÌNH THIẾT BỊ GVHD: Th.s Tống Thị Minh Thu Dương Khắc Hồng 4.3.2.2 Nhiệt tải Nhiệt lượng cần thiết để làm nguội sản phẩm đỉnh (đã tính phần cân nhiệt): Q1N = 16764.76 * 4176.6(40 − 27) = 252.85 (KW) 1000 * 3666 4.3.2.3 Chọn thiết bị Chọn giá trị K: tra bảng 4.4 Sách Tính tốn q trình thiết bị, Nguyễn Bin, K (ở chế độ đối lưu cưỡng bức) = 300 (Kcal/m2.độ) hay K = 300*4.1868*1000/3600 = 348.9 (W/m2.độ) - Bề mặt truyền nhiệt: Q 252.85 * 1000 F = K ∆t = 348.9 * 13.9 = 52.14 (m2) log - F = π.d.n.L Chọn L = (m) d = 0.032 (m) →n= F = 220.86 (ống) π d L Chọn theo tiêu chuẩn: thiết bị ống chùm, đặt nằm ngang, vật liệu đồng thau, hệ số dẫn nhiệt λ = 93 W/h.độ Thiết bị gồm 241 ống, xếp thành hình sáu cạnh, số ống vòng ngồi cung 50 ống Chọn đường kính ngồi ống dh = 0.032m, loại ống 32x3mm.Chiều dài L = 3.66 (m) + Đường kính thiết bị : Dtr =t (b –1) +4.dh t: bước ống, chọn t =1.5dh =1.5*0.032 = 0.048 (m) b = 2.a –1 =2.9 –1 =17 (a = 9: số ống cạnh hình sáu cạnh ngồi ⇒ Dtr = 0.048* (17-1) + 4*0.032 = 0.896(m) Chọn D = 900(mm) = 0.9 (m) a Các lưu chất trạng thái Vì sản phẩm đáy có độ bẩn cao nên cho chảy bên ống, nhập liệu cho chảy ngồi ống b Xác định hệ số cấp nhiệt từ dòng sản phẩm đến thành ống - Tiết diện ngang khoảng ngồi ống là: S = 0.785*(D2tr – n.d2) = 0.785*(12 – 241*0.0322) = 0.59 m2 - Tốc độ chảy dòng sản phẩm đỉnh: w= D 3600 * ρ D * S Ở nhiệt độ trung bình dòng sản phẩm đỉnh t1tb = 47.4 0C, ta tra thơng số: ρetanol =765.54 (Kg/m3) Trang 50 GVHD: Th.s Tống Thị Minh Thu Dương Khắc Hồng ĐỒ ÁN Q TRÌNH THIẾT BỊ - ρnước =998.67(Kg/m3) → ρD =770.67 (Kg/m3) µetanol = 0.26*10-3(Ns.m2) µnước = 0.63*10-3(Ns.m2) → µD = 0.27*10-3(Ns.m2) → w = 1.223*10-3 (m/s) Đường kính tương đương khoảng ngồi ống : D − n.d 0.9 − 241 * 0.032 = = 0.065 (m) D + n.d 0.9 + 241 * 0.032 dtđ = - - Tính chuẩn số Re : ϖ d td ρ Re = = 226.9 µF 10 < Re < 2000: chế độ chảy dòng Tính chuẩn số Pr : + Chọn ∆t1 = 0C → tt1 = t1tb - ∆t1 = 47.4- = 41.4 0C Tra hình V.12 trang 12 Sổ tay tập hai: Pr47.4 = 3.81 Pr41.4 = 3.60  Pr →  41.66  Pr35.66 -    0.25  3.6  =   3.81  0.25 = 0.986 Chuẩn số Gr : Gr = g d td3 ρ β ∆t1 µ2 β: hệ số giãn nở thể tích, β = 1.53*10-3 (1/độ) (tra bảng 33 trang 420 tập 10) 9.81 * 0.065 * 770.67 * 1.53 * 10 −3 * → Gr = = 201493544.7 (0.27 * 10 −3 ) - - → (Gr)0.1 = 6.767 Chuẩn số Nu : Nu = 0.15* ε1* Re033 * Pr0.43 *Gr0.1 (Pr/Prt )0.25 ε1: hệ số hiệu chỉnh tra theo bảng V.2 trang 15, sổ tay tập hai (l/d > 50 nên chọn ε1 = 1) → Nu = 0.15* 1* 226.90.33* 3.60.43* 6.767* 0.986 = 10.4 Nu.λ 10.4 * 0.165 Hệ số cấp nhiệt α1 = d = 0.065 = 26.4 (W/m2.độ) td (λ tra 41.66 C bảng 0.165 W/m.độ) c Xác định hệ số cấp nhiệt từ thành ống đến nước : ttb2 = 33.5 0C, tra thơng số: ρnước =993.95 (Kg/m3) Trang 51 GVHD: Th.s Tống Thị Minh Thu Dương Khắc Hồng ĐỒ ÁN Q TRÌNH THIẾT BỊ - µnước = 0.75*10-3(Ns.m2) → µw = 0.349*10-3(Ns.m2) Vận tốc nước ống: w= - - Gn 16764.76 = ρ n * n * 0.785 * d 3600 * 993.95 * 241 * 0.785 * 0.026 → w = 0.0366 (m/s) Tính chuan số Re : ϖ d ρ Re = = 1261.12 µ 10 < Re < 2300: chế độ chảy dòng Tính chuẩn số Pr : + Chọn ∆t2 = 0C → tt2 = t2tb + ∆t2 = 33.5 + = 34.5 0C Tra hình V.12 trang 12 Sổ tay tập hai: Pr34.5 = 13.5 Pr33.5 = 14  Pr  →  33.5   Pr34.5  0.25  14  =   13.5  0.25 = 1.009 - Chuẩn số Gr : g d ρ β ∆t Gr = µ2 β: hệ số giãn nở thể tích, β = 0.331*10-3 (1/độ) (tra bảng 33 trang 420 tập 10) → Gr = 100235.969 → (Gr)0.1 = 3.163 - Chuẩn số Nu : Nu = 0.15* ε2* Re033 * Pr0.43 *Gr0.1 (Pr/Prt )0.25 ε2: hệ số hiệu chỉnh tra theo bảng V.2 trang 15, sổ tay tập hai ( l/d > 50 nên chọn ε2 = 1) → Nu = 15.71 Nu.λ = 378.85 (W/m2.độ ) - Hệ số cấp nhiệt α2 = d ( λ tra 33.5 C bảng 0.627 W/m2.độ) d .Nhiệt tải riêng: - q1 = α1* ∆t1 = 26.4*6 = 158.4 (W/m2) - q2 = α2* ∆t2 = 378.85*1 = 378.85 (W/m2) Sai số q1 q2: q − q1 = 0.58 > 0.05 (5%) Do ta phải tính lặp: q2 Trang 52 GVHD: Th.s Tống Thị Minh Thu Dương Khắc Hồng ĐỒ ÁN Q TRÌNH THIẾT BỊ 4.3.3 Thiết bị ngưng tụ hồi lưu 4.3.3.1 Điều kiện nhiệt độ q trình Nươ ùc S ả n p hẩm đ ỉnh Nước Sả n p h ẩm đ ỉnh Hình 4.3: Thiết bị ngưng tụ hồi lưu 78.50C 78.50C 400C 270C Thơng thường người ta chọn loại thiết bị ngưng tụ với chất làm lạnh nước để ngưng tụ Dòng nóng 78.5 0C (hơi ) → 78.5 0C (lỏng) Dòng lạnh 27 0C (lỏng ) → 40 0C (lỏng ) Chênh lệch nhiệt độ đầu nhỏ: ∆tn = 78.5 – 40 = 38.5 0C Chênh lệch nhiệt độ đầu lớn: ∆tL = 78.5 –27 = 51.5 0C Hiệu suất nhiệt trung bình: ∆tlog = 51.5 − 38.5 = 44.69  51.5  C ln   38.5  Nhiệt độ trung bình lưu thể: tt1 = 57.3 = 33.5 0C Trang 53 ĐỒ ÁN Q TRÌNH THIẾT BỊ GVHD: Th.s Tống Thị Minh Thu Dương Khắc Hồng tt2 = 57.3 – 23.2 = 34.1 0C 4.3.3.2 Nhiệt tải Q = 1500 *0.92 *2966.47 *1000/3600 = 1.13*106(W) Nhiệt lượng cần thiết để ngưng tụ sản phẩm đỉnh tháp (tiếp theo phần cân nhiệt) 4.3.3.3 Chọn thiết bị Chọn loại thiết bị ống chum, đặt nằm ngang vật liệu đồng thau, hệ số dẫn nhiệt: λ = 93 W/h.độ Thiết bị gồm 187 ống, xếp thành hình sáu cạnh, số ống vòng ngồi 43 ống Chọn đường kính ngồi ống dh = 0.032m, loại ống 32x3mm Đường kính thiết bị: Dtr =t (b –1) +4.dh t: bước ống, chọn t =1.5dh =1.5*0.032 = 0.048 (m) b = 2.a –1 =2.8 –1 =15 (a = 8: số óng cạnh hình sáu cạnh ngồi ) ⇒ Dtr = 0.048*(15-1) + 4*0.032 = 0.8(m) 4.3.3.4 Xác định hệ số cấp nhiệt từ dòng sản phẩm đỉnh đến thành ống Ở nhiệt độ trung bình dòng nóng tt1 = 78.5 0C, ta tra thơng số: ρ =748.97 (Kg/m3) µ = 0.23*10-3(Ns.m2) r = 521.42 *10-3: ẩn nhiệt ngưng tụ etanol c = 2296.22 J/Kg: nhiệt dung riêng etanol λ = 0.165 W/m.đơn: hệ số cáp nhiệt etanol dtđ = D − n.d 0.8 − 187 * 0.032 = = 0.066 (m) D + n.d 0.8 + 187 * 0.032 + Chọn ∆t = 0C → tw1 = 78.5 - = 75.5 0C r * ρ * λ3 521.42 * 10 * 784.97 * 0.165 4 = 28 * Hệ số cấp nhiệt α1 = 28* µ * ∆t * d td 0.23 *10 −3 * * 0.066 = 2966.56 (W/m2.độ) - Hệ số cấp nhiệt trung bình chùm ống : αch = ε * α1 Tra đồ thị V.18 trang 29 Sổ tay tập : ε = 0.90 → αch = 0.90*2966.56 = 2669.90 ( W/m2.độ) 4.3.3.5 Xác định số cấp nhiệt từ thánh ống đến nước - Nhiệt độ trung bình dòng lạnh ttb2 = (40 + 27)/2 = 33.5 0C, tra thơng số: ρnước =993.95 (Kg/m3) µnước = 0.75*10-3(Ns.m2) - Vận tốc nước ống : Trang 54 GVHD: Th.s Tống Thị Minh Thu Dương Khắc Hồng ĐỒ ÁN Q TRÌNH THIẾT BỊ w= Gn 3.893 = ρ n * n * 0.785 * d 993.95 * 187 * 0.785 * 0.032 Trong Gn = 3.893 (Kg/s) → w = 0.039 (m/s) - Tính chuẩn số Re : ϖ d ρ Re = = 1343.46 µ 10 < Re < 2300: chế độ chảy dòng - Tính chuẩn số Pr : + Chọn ∆t = 15 0C → tt2 = t2tb + ∆t2 = 33.5 + 15 = 48.5 0C Tra hình V.12 trang 12 Sổ tay tập hai: Pr48.5 = 10 Pr33.5 = 14  Pr →  33.5  Pr48 -    0.25 - 0.25 = 1.088 Chuẩn số Gr : Gr = -  14  =   10  g d ρ β ∆t µ2 β: hệ số giãn nở thể tích, β = 0.33*10-3 (1/độ) (tra bảng 33 trang 420 tập 10) → Gr = 1.5204*106 → (Gr)0.1 = 4.15 Chuẩn số Nu : Nu = 0.15* ε2* Re033 * Pr0.43 *Gr0.1 (Pr/Prt )0.25 ε2: hệ số hiệu chỉnh tra theo bảng V.2 trang 15, sổ tay tập hai (l/d > 50 nên chọn ε2 = 1) → Nu = 22.69 Nu.λ = 547.18 (W/m2.độ) Hệ số cấp nhiệt α2 = d ( λnước tra 33.5 C bảng 0.627 W/m2.độ) 4.3.3.6 Nhiệt tải riêng - q1 = αch* ∆t1 = 2669.90*3 = 8009.7 (W/m2) - q2 = α2* ∆t2 = 547.18*15 = 8207.67 (W/m2) Sai số q1 q2: q − q1 = 0.024 < 0.05 (5% ) q2 4.3.3.7 Hệ số truyền nhiệt δ -1 + r1 + + r2 + K=[ ] α1 λ α2 λ = λCu = 93 (W/m2.độ) Trang 55 ĐỒ ÁN Q TRÌNH THIẾT BỊ GVHD: Th.s Tống Thị Minh Thu Dương Khắc Hồng δ = (mm) = 0.003 (m) α1 = 2966.56 (W/m2.độ) α2= 547.18 (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=[ 0.003 + 0.387 *10 −3 + + 0.464 * 10 −3 + ]-1 2966.56 93 547.18 = 328.09 (W/m2.độ) 4.3.3.8 Bề mặt truyền nhiệt F= Q 1.13 *106 = = 77.41 (m2) K ∆tlog 328.09 * 44.49 4.3.3.9 Chiều dài ống L= F 77.41 = = 4.11 (m) n.π d h 3.1416 * 0.032 *187 Chọn L = 1.5 (m) Tóm lại: Thiết bị ngưng tụ hồi lưu – Thiết bị chùm ống có: Đường kính thiết bị D = 0.8 (m) = 800(mm) Số ống = 187 ống Chiều dài ống L = (m), đường kính d = 32(mm) = 0.032 (m) Nước ống, dòng sản phẩm đỉnh ngồi ống, thiết bị đặt nằm ngang 4.3.4 Thiết bị nồi đun 4.3.4.1 Điều kiện nhiệt độ q trình Hình: Thiết bị nồi đun Trang 56 ĐỒ ÁN Q TRÌNH THIẾT BỊ 119.60C GVHD: Th.s Tống Thị Minh Thu Dương Khắc Hồng 119.60C 106.50C 94.30C Ta dùng nước bão hòa có áp suất tuyệt đối 2at, nhiệt độ sơi 119.6 0C, để cấp nhiệt cho dung dịch Dòng nóng 119.6 0C (hơi) → 119.6 0C (hơi) Dòng lạnh 94.3 0C (lỏng) → 106.5 0C (hơi) (Tra nhiệt độ sơi etanol áp suất at Bảng I.207 trang 246 Sổ tay tập 1) Chênh lệch nhiệt đọ đầu vào: ∆tn = 25.3 0C Chênh lệch nhiệt độ đầu ra: ∆tL = 13.1 0C Hiệu số nhiệt độ trung bình: ∆tlog = 25.3 − 13.1 = 18.53  23.6  C ln   13.1  4.3.4.2 Nhiệt tải Nhiệt lượng nước cần cung cấp (tiếp theo pân cân nhiệt ): QD2 = 136093.4263 (W) 4.3.4.3 Chọn thiết bị Đặt nồi đun Kette riêng biệt với tháp Nồi đun tiếp nhận dòng lỏng bên tháp Nhờ nước bão hòa có nhiệt độ cao nhiệt độ dòng chảy giúp hóa phần chất lỏng đáy tháp mục đích tạo cho phần có điều kiện lên đỉnh tháp Ống dung nồi có kích thước: đường kính ngồi ống dh = 0.032m, loại ống 32x3mm Thiết bị gồm 187 ống, xếp thành hình sáu cạnh, số ống vòng ngồi 43 ống 4.3.4.4 Xác định hệ số cấp nhiệt từ dòng sản phẩm đỉnh đến thành ống - Xác định chuẩn số Re : Khi ngưng mặt ống nằm ngang: π d z.q Rem = (Trang 27 Sổ tay tập 2) 2.µ r Độ nhớt nước ngưng: µ = 0.233*10-3(Ns.m2) nhiệt độ 119.0 0C Trang 57 ĐỒ ÁN Q TRÌNH THIẾT BỊ GVHD: Th.s Tống Thị Minh Thu Dương Khắc Hồng r = 2173 *10-3 ( nhiệt hóa ) z: số ống dãy ống (ống xếp lên ống kia), z = ống Chọn Ksb = 700 (W/m2.độ) qsb = K.∆tlog = 700*17.84 = 12488 (W/m2) → Rem = 3.14 * 0.032 * * 12488 = 9.94 < 50 * 0.233 * 10 −3 * 2173 * 10 Và Pr119.6 = 2.5 > 0.5 Do hệ số cấp nhiệt α1 dước xác định theo cơng thức : r * ρ * λ3 2173 * 10 * 944 * 0.684 4 = 28 * α1 = 1.28* µ * ∆t * d td 0.208 *10 −3 * * 0.032 = 16513.77 (W/m2.độ) Trong ρ1 = 944 (Kg/m3) λ = 0.684 (W/m.độ) Chọn ∆t1 = 0C 4.3.4.5 Tính hệ số cấp nhiệt sản phẩm đáy nồi - Hệ số cấp nhiệt α2 cho chế độ sủi bọt áp dugj theo cơng thức V.94 Sổ tay tập - Xem sản phẩm đáy nước nòng độ etanol nhỏ Khi tính hệ số cấp nhiệt theo cơng thức V.95 Sổ tay tập α2 = 0.56* q0.7 *p0.5 (W/m2.độ) Với p = 1.114 at : áp suất bờ mặt thống dung dịch q = q1 : giả thút truyền nhiệt ổn định q = q1 = α * ∆t1 = 16513.77 * = 49541.31(W / m ) ⇒ α2 = 0.56 * 49541.310.7 * 1.114 0.15 = 1100.77 (W/m2.độ) - Chọn ∆t2 = 14.5 0C → ttw2 = (96 +106.5)/2 + 14.5 = 115.75 0C ⇒ q2 = 1100.77*14.5 = 15961.165 (W/m2) Sai số q1 q2: q − q1 = 0.033 < 0.05 (5%) q2 Vậy thơng số chọn phù hợp 4.3.4.6 Hệ số truyền nhiệt δ -1 + r1 + + r2 + K=[ ] α1 λ α2 λ = λCu = 93 (W/m2.độ) δ = (mm) = 0.002 (m) α1 = 16513.77 (W/m2.độ) α2= 1100.77 (W/m2.độ) Xem hệ số cáu bẩn nước bẩn r = 0.387*10-3 (W/m2.độ) Xem hệ số cáu bẩn nước thường r2 = 0.464*10-3 (W/m2.độ) Trang 58 ĐỒ ÁN Q TRÌNH THIẾT BỊ →K=[ GVHD: Th.s Tống Thị Minh Thu Dương Khắc Hồng 0.002 + 0.387 * 10 −3 + + 0.464 * 10 −3 + ]-1 16513.77 93 1100.77 = 539.88 (W/m2.độ) 4.3.4.7 Bề mặt truyền nhiệt Q 136093.4263 F = K ∆t = 539.88 *18.53 = 13.6 (m2) log 4.3.4.8 Chiều dài ống L= F 13.6 = = 0.72 (m) n.π d h 3.1416 * 0.032 *187 Chọn L = (m) 4.3.5 Tính bồn cao vị Trang 59 GVHD: Th.s Tống Thị Minh Thu Dương Khắc Hồng ĐỒ ÁN Q TRÌNH THIẾT BỊ - - Hình 4.3: Sơ đò cơng nghệ Tính sơ z2 : ( chiều cao từ đế chân đỡ đến vị trí nhập liệu ) z2 = ht + h + 261 + 8*(H + δm) + 100 + 155] (mm) ht, h: chiều cao đáy gờ, ht = 200 (mm), h = 39(mm) Chiều cao mâm thứ nhất: 261 H, δm: khoảng cách mâm chiều dày mâm H = 200, δm = (mm) Số mâm (tính đến vị trí nhập liệu): Khoảng cách từ mâm thứ đến vị trí nhập liệu: 100 (mm) Khoảng cách từ chân đỡ tới đáy tháp: 155 (mm) ⇒ z2 = 239 + 261 + 8(200 + ) + 100 + 155] = 2395 (mm) Xét hai mặt cắt 1-1 2-2 : ⇒ z1= z2 + P2 − P1 v 2 − v 21 + + ∑ hw1− γ 2g Trong : v1 =0 (m/s) P2 − P1 ∆Pcat 11643,1 = = = 1,616 (m) = 1616 (mm) γ γ 734,24 × 9.81 ρ = ρ F80,8 = 734,24 (Kg/m3 ) Chọn đường kính ống dẫn: d = 40 (mm) = 0.04 (m) C v2 = 4F × 9.5 × 10 −3 = = 7.6 (m/s) π d 3.1416 × 0.04 Tổng trở lực đường ống: λ l v 22 ) d 2.g i =1 Chọn sơ chiều dài ống dẫn l = 15 (m) + Tính hệ số λ : v d ρ F 7.6 × 0.04 × 734.24 = = 258559.2 > 104 Re = µF 0.53955 × 0.04 100 0.25 ) Nên λ = (1.46.∆ + Re Chọn ε = 0.2 (mm) (độ nhám tuyệt đối ống dẫn ) ε 0.2 ∆= = = 0.005 d 40 100 ) 0.25 = 0.3 ⇒ λ = (1.46 × 0.005 + 258559.2 + Các hệ số ổn thất cục :  Hệ số trở lực qua thiết bị gia nhiệt nhập liệu : ξ1 = (6 + × m)( S / d ) −0.03 × Re −0.26 Số dãy ống m = 11 24 ∑ hw1−2 = (∑ ξ i + Trang 60 GVHD: Th.s Tống Thị Minh Thu Dương Khắc Hồng ĐỒ ÁN Q TRÌNH THIẾT BỊ Dống = 0.021 (m) Khoảng cách hai tâm ống: S = t.cos30 = 26 (mm) ⇒ ξ1 = (6 + × 11)(26 / 21) −0.03 × 258559.2 −0.26 = 4.08  Hệ số trở lực qua đoạn uốn ống : ξ’ = ξ2 = ξ4 = ξ5 = ξ6 = ξ7 = ξ11 = ξ12 = ξ13 = ξ14 = ξ14 = ξ15 = ξ17 = A.B.C Góc uốn θ = 900 → A = a = 40 (mm) → a = → B = 0.21 d R =1→ C = d → ζ 1' = * 0.21 * = 0.21  Hệ số trở lực lưu lượng kế khơng đáng kể: ξ20 =  Hệ số trở lực van ống tròn ống thẳng : ξ” = ξ3 = ξ18 = ξ19 = ξ21 = 0.05  Hệ số đột mở ξ24 = 0.57 : Re= 258559.2 > 2.104 F0 d 02 0.04 = = = 0.25 F1 d12 0.08  Hệ số đột mở trước vào thiết bị gia nhiệt : ξ7 = 0.31 : Re= 258559.2 > 2.104 F0 d 02 0.04 = = = 0.44 F1 d12 0.06 (Chọn đường kính lỗ mở thiết bị gia nhiệt 60 (mm))  Hệ số đọt thus au thiết bị gia nhiệt : ξ10 = 0.32 : Re= 258559.2 > 104 F0 d 02 0.04 = = = 0.44 F1 d12 0.06  Chọn đường kính lỗ mở bồn cao vị : 100(mm) Hệ số đột thu ξ1 = 0.46 do: Re= 258559.2 > 104 F0 d 02 0.04 = = = 0.16 F1 d12 0.12  Hệ số tổn thất ống ngã : ξ16 = ξ23 = ξn = A.ξ’ + ξo F3 = 0.5 → A = 0.72 F2 V3 = 0.5 Tỷ số lưu lượng V2 Do Trang 61 GVHD: Th.s Tống Thị Minh Thu Dương Khắc Hồng ĐỒ ÁN Q TRÌNH THIẾT BỊ Và F3 = 0.5 F2 → ξ’ = 1.63 ξ0 = 0.53 ⇒ ξ16 = ξ23 = 0.72*1.63 + 0.53 = 1.70 ∑ ⇒ ξcb = ξ1 + ξ7 + ξ10 + 2.ξn + ξ + 11 ξ’+ ξ” = 0.46 + 0.31 + 0.32 + 2*1.7 + 4.79 + 11*0.21 + 4*0.05 = 11.79 0.03 * 1.5 1.2 ) = 1.691(m) = 1691(mm) 0.04 2.9.81 1.2 + 1.691 = 4.164 (m) = 4164 (mm) ⇒ z1 = 1.832 + 0.568 + * 9.81 ⇒ ∑ hw1−2 = (11.79 + Khoảng cách từ mâm nhập liệu đén chân đế thiết bị: H1 = z2 = 1832 (mm) Vậy khoảng cách từ mực chất longrmtrong bồn cao vị đến bơm (giả sử đặt đế chân đỡ) Hcv = z1 = 4164 (mm) o o Trang 62 ĐỒ ÁN Q TRÌNH THIẾT BỊ GVHD: Th.s Tống Thị Minh Thu Dương Khắc Hồng CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Sau ba tháng nghiên cứu, tơi tìm hiểu học tập vấn đề: + Thiết kế tháp chưng cất Etanol – Nước tương đối hồn chỉnh biết trước suất, nồng độ nhập liệu nồng độ, độ thu hồi sản phẩm đỉnh + Tính tốn tương đối chi tiết q trình làm việc thiết bị khả chịu bền thiết bị tính ăn mòn học hóa học, điều kiện làm việc thiết bị Đặc tính kĩ thuật thiết bị chưng cất thiết kế ứng với thơng số cho ban đầu: + Tỉ số hồn lưu thích hợp: R 2.4 + Số mâm chưng cất thực tế: 39 mâm + Đường kính tháp chưng cất kính: 1000 mm + Đường kính lỗ mâm: mm + Bề dày mâm: mm + Số chóp mâm: 44 + Trở lực tồn tháp: 11246.27 N/m2 + Khoảng cách hai mâm: 200 mm + Chiều cao tháp: 8878 mm + 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: 40 mm + Đường kính ống dẫn hơi: 150 mm Trang 63 ĐỒ ÁN Q TRÌNH THIẾT BỊ GVHD: Th.s Tống Thị Minh Thu Dương Khắc Hồng ĐỒ ÁN THAM KHẢO [1] Võ Văn Ban, Võ Bá Minh, Giáo trình Q trình vầ thiết bị cơng nghệ hóa học Tập 3, ĐHBK Tp.HCM [2] Phạm Văn Bơn, Giáo trình Q trình thiết bị cơng nghệ hóa học Tập 5, ĐHBK Tp.HCM [3] Giáo trình Q trình thiết bị cơng nghệ hóa học Tập 10 – Ví dụ tập, ĐHBK Tp.HCM [4] Sổ tay Q trình thiết bị cơng nghệ hóa học Tập Tập 2, ĐHBK Hà Nội [5] Gs, Ts Nguyễn Bin, Thiết bị cơng ngng nghệ hóa chất thực phẩm, Tập Tập [6] Raymond E.KIPK and Donald F.Othmer, Volume 1, Encyclopedia of Chemcial technology Trang 64 [...]... 15.453 3.3.3 S mõm lý thuyt * Xỏc nh hiu sut trung bỡnh ca thỏp tb + bay tng i ca hn hp etanol nc = - ( [4]-171) vi: - x: nng phõn mol ca etanol trong pha lng Y*: nng phõn mol ca etanol trong pha hi cõn bng vi pha lng xF = 0.4 y*F= 0.615 to sụi nhp liu l F = = 80.8oC = = 2.396 + Phõn khi lng nhp liu = T = 0.63 (kg etanol/ kg h2) = = 63.013 % v = 80.8oC Ta c àF = 55 (M.s/m2) Hay àF = 55.10-6 9.81 =... * r = g * r d d 1 1 r1 = retanol* y 1 + (1 - y 1 ) * rnc r = retanol* y D + ( 1 - y D ) * rnc Ti v trớ nhp liu: O tF =86.5 C ra = retanol =199.4 kcal/kg= 834.84 Kj/Kg= 38402.64(kJ/kmol) rb = rnc= 552.5 kcal/kg = 2313,207Kj/ Kg= 41637.726(kJ/kmol) ( Bng I.212-S tay tp mt ) r1 = ra * y 1 + (1 - y 1 ) * rb = 41637.726 - 3235.086 * y1 Ti v trớ nh thỏp: tD = 78.5 OC ra = retanol = 202.6 kcal/kg= 848.25(... N QU TRèNH THIT B GVHD: Th.s Tng Th Minh Thu Dng Khc Hng CHNG 2: CễNG NGH CHNG CT H ETANOL VA NC Etanol l mt cht lng tan vụ hn trong H2O, nhit sụi l 78,3 o C 760mmHg, nhit sụi ca nc l 100oC 760mmHg: hi cỏch bit khỏ xa nờn phng phỏp hiu qu thu etanol cú tinh khiờt cao l phng phỏp chng ct Trong trng hp ny, ta khụng th s dng phng phỏp cụ c vỡ cỏc cu t u cú kh nng... Tra th cõn bng h etanol nc (hỡnh 1.1) y* = 3.8% = 0.038 nhit sụi ca sn phm ỏy : tw = 90.5 + bay hi tng i ca sn phm ỏy: w = = = 1.277 + Nng phn khi lng ca sn phm ỏy: = T =0.0732 (kg etanol/ kg h2) = = 90.5 oC = 52.27% v = 48 (N.s/m2) àw àw = 48.10-6 9.81 = 0.47088.10-3 = 0.47088 (cp) => w àw = 1.277 0 47088=0.601 => w = 55% = 0.55 * Ti v trớ mõm nh xD = 0.85 Tra th cõn bng ca h etanol nc ( hỡnh... Minh Thu Dng Khc Hng N QU TRèNH THIT B CHNG 3 TNH TON 3.1 Cõn bng vt cht 3.1.1 Cỏc thụng s ban õu: Nng sut nhp liu : G = 1000(Kg/h) Nng nhp liu : x F = 40% mol etanol Nng sn phm nh : x D =85%mol etanol Nng sn phm ỏy : xW =3%mol etanol Khi lng phõn t cua ru va nc : M R =46, M N = 18 Chn : o Nhit nhp liu: t' F = 28 C F o Nhit sn phm nh sau khi lam ngui: t ' D = 35 C o Nhit sn phm ỏy sau... hi: F .=D (3.3) Phõn mol sn phm nh: x D =0,85 (phõn mol etanol) xD = 46.x D 46.0.85 = = 93,54% (theo khi lng) 46 x D + (1 x D ).18 46.0.85 + (1 0.85).18 Khi lng phõn t trung bỡnh dũng sn phm nh: Trang 13 N QU TRèNH THIT B GVHD: Th.s Tng Th Minh Thu Dng Khc Hng M D = 46.x D + (1 x D ).18 = 41,8 (Kg/Kmol) Phõn mol sn phm ỏy: xW =0.3% mol etanol 46.xW 46.0.3 xW = = = 52,27% 46 xW + (1 xW ).18... phm nh (16) Mt phõn cu t cú nhit sụi thp c bc hi, cũn li cu t cú nhit sụi cao trong cht lng ngy cng tng Cui cựng, ỏy thỏp ta thu c hn hp lng hõu hờt l cỏc cu t khú bay hi (etanol) Hn hp lng y cú nng nc l 3% mol, cũn li l etanol Dung dch lng i qua ỏy i ra khi thỏp vo ni un (13) Trong ni un dung dch lng mt phõn s bc hi cung cp li cho thỏp tiờp tc lm vic, phõn cũn li ra khi ni un i qua thiờt b... cụng ngh chng ct h Etanol Nc: 2.1.1 Chỳ thớch cỏc ký hiu trong qui trỡnh: 1 Bn cha nguyờn liu 2 Bm 3 Bm d phũng 4 Bn cao v 5 Thiờt b un sụi dũng nhp liu 6 By hi 7 Thỏp chng ct 8 Nhit kờ 9 p kờ 10 Thiờt b ngng t 11 B phn chnh dũng 12 Thiờt b lm lnh sn phm nh 13 Ni un 14 Thiờt b trao i nhit 15 Bn cha sn phm ỏy 16 Bn cha sn phm nh 17 Lu lng kờ 2.1.2 Thuyt trỡnh s cụng ngh: Hn hp Nc Etanol cú nng nhp... lng riờng pha hi: Mm = ym * Metanol + (1 ym) * Mnc = 0.69125 * 46 + (1 0.69125) * 18 = 37.36 (Kg/ Kmol) M m' * TO 37.36 * 273 y= = 1.292(Kg/m3) ' = 22.4 * T y 22.4 * (273 + 79.5) Khi lng riờng pha lng: Trang 19 GVHD: Th.s Tng Th Minh Thu Dng Khc Hng N QU TRèNH THIT B 0.625 * 58 xm = 0.625 x m = 0.625 * 46 + (1 0.625) * 18 = 0.80986 (phõn khi lng) O t x = 79.3 C etanol = 735.665 (Kg/m3) nc... =0.4(phõn mol etanol) 46.x F 46.0.4 xF = = = 63.013% (theo khi lng) 46 X F + (1 X F ).18 46.0.4 + (1 0.4).18 Khi lng phõn t trung bỡnh dũng nhp liu: M F = 46 ì x F + (1 x F ) ì 18 = 46 ì 0.4 + (1 0.4) ì 18 = 29,2 (Kg/Kmol) Sut lng nhp liu l: F= G F 1000 = = 34,247 (Kmol/h) M F 29,2 3.1.3 Xỏc nh sut lng sn phm inh v sn phm ỏy Cõn bng vt cht cho ton thỏp: F=D + W (3.1) Cõn bng cu t etanol (cu t