Đồ án môn học quá trình và thiết bị: Thiết kế tháp chưng liên tục loại tháp đĩa lỗ có ống chảy truyền để phân tách hỗn hợp CH3COCH3 –H20.

Đồ án môn học quá trình và thiết bị I)ĐẦU ĐỀ THIẾT KẾ: Thiết kế tháp chưng liên tục loại tháp đĩa lỗ có ống chảy truyền để phân tách hỗn hợp CH3COCH3 –H20. II) CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU: + Hỗn hợp cần tách: CH3COCH3 –H2O. + Năng suất tính theo hỗn hợp đầu: F= 20880(tấnh) + Nồng độ cấu tử dễ bay hơi: Hỗn hợp đầu: aF = 0,31(phần khối lượng) Sản phẩm đỉnh: ap = 0,97 (phần khối lượng) Sản phẩm đáy: aw = 0,01(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. 2 Tính toán thiết bị chính: + Tính toán cân bằng vật liệu toàn thiết bị + Tính đường kính tháp + Tính chiều cao tháp + Tính cân bằng nhiệt + Tính trở lực của tháp 3 Tính thiết bị phụ: + Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu,hỗn hợp đáy + Tính bơm + Tính thùng cao vị + Tính toán cơ khí và lựa chọn Bề dày thiết bị Tính đường kính các ống dẫn Tính đáy và nắp thiết bị Chọn bích ghép 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

Trang 1

ĐỒ ÁN MÔN QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ

BỘ MÔN QUÁ TRÌNH -THIẾT BỊ

Trang 2

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà NộiKhoa Công Nghệ Hóa

Giáo viên hướng dẫn :PHAN THỊ QUYÊN

Sinh viên :ĐẶNG HỮU HƯỚNG

Mã sinh viên :0974140022

Lớp :LTCĐĐH HÓA 1-K9

Hà nội 5-2014

Đồ án môn học quá trình và thiết bị

+ Năng suất tính theo hỗn hợp đầu: F= 20880(tấn/h)

+ Nồng độ cấu tử dễ bay hơi:

- Hỗn hợp đầu: aF = 0,31(phần khối lượng)

Trang 3

- Sản phẩm đáy: aw = 0,01(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

Trang 4

5/ Tài liệu tham khảo

Trang 5

Hà Nội, ngày … tháng … năm 2014

Người nhận xét

Trang 6

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 9

PHẦN I : GIỚI THIỆU CHUNG 11

1.Tổng quan về quá trình chưng luyện 11

1.1 Phương pháp chưng luyện: 11

2.Giới thiệu về hỗn hợp được chưng luyện 12

2.1 Nước( H 2 O) 12

2.2 Axêtôn(C 3 H 6 O) 15

3.Vẽ và thuyết minh dây chuyền sản xuất: 18

3.1 Dây chuyền sản xuất: 18

3.2.Thuyết minh 20

PHẦN II: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH 21

2.1 Tính toán cân bằng vật liệu toàn thiết bị: 21

2.2 Cân bằng vật liệu : 22

2.3 Tính chỉ số hồi lưu tối thiểu: 23

2.3.1.Tính chỉ số hồi lưu thích hợp: 25

2.3.2.Số đĩa lý thuyết 42

2.3.3.Phương trình đường nồng độ làm việc: 42

2.4.Tính đường kínhtháp 42

2.4.1 Lượng hơi trung bình các dòng pha đi trong tháp 43

2.4.2.Khối lượng riêng trung bình 47

2.4.3 Vận tốc hơi đi trong tháp 50

2.4.4 Tính đường kính tháp 50

2.4.5 Chiều cao làm việc của tháp 52

2.5 Hệ số chuyển khối, đường cong động học, số đĩa thực tế: 58

2.5.1 Hiệu suất tháp, chiều cao tháp 63

2.5.2.đĩa lỗ 63

2.6 Tính trở lực của tháp 64

2.6.1.Trở lực của đĩa khô ΔPP k : 64

2.6.2 Trở lực do sức căng bề mặt ΔPP s , N/m2 65

Trang 7

2.5 Tính cân bằng nhiệt lượng 69

2.5.1-Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị đun nóng hỗn hợp đầu 70

2.5.2 Tính cân bằng nhiệt lượng toàn tháp chưng luyện 72

2.5.3 Tính cân bằng nhiệt lượng trong thiết bị ngưng tụ: 74

2.5.4 Tính cân bằng nhiệt lượng trong thiết bị làm lạnh 75

Chương 3 TÍNH TOÁN CƠ KHÍ 77

3.1 Tính toán thân tháp: 77

3.1.1 Áp suất trong thiết bị 77

3.1.2 Ứng suất cho phép 78

3.1.3 Tính hệ số bền của thành hình trụ theo phương dọc: 78

3.1.4 Đại lượng bổ sung 79

3.1.5 Chiều dày thân tháp 79

3.2 Tính đường kính các ống dẫn 80

3.2.1 Đường kính ống chảy chuyền 80

3.2.2 Đường kính ống dẫn hỗn hợp đầu vào tháp 80

3.2.3 Đường kính ống dẫn hơi đỉnh tháp 81

3.2.4 Đường kính ống dẫn sản phẩm đáy 82

3.2.5.Đường kính ống dẫn hơi ngưng tụ hồi lưu 82

3.2.6 Đường kính ống dẫn hơi sản phẩm đáy hồi lưu 83

3.3 Tính đáy và nắp thiết bị 84

3.4 Chọn mặt bích 86

3.4.1 Chọn mặt bích để nối thân tháp và nắp, đáy 86

3.5 Tính và chọn giá đỡ, tai treo 89

3.5.1 Tính khối lượng toàn bộ tháp 89

3.5.2 Tính tai treo 91

PHẦN 4:TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ 94

4.1-Tính toán thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu 94

4.1.1 Xác định lượng nhiệt cần thiết để đun sôi dung dịch đầu 94

4.1.2-Hệ số cấp nhiệt cho từng lưu thể ,nhiệt tải trung bình 95

4.2 Tính bơm và thùng cao vị 102

4.2.1 Tính các trở lực 103

4.2.2 Tính chiều cao thùng cao vị so với đĩa tiếp liệu 111

Trang 8

KẾT LUẬN 116 TÀI LIỆU THAM KHẢO 117

LỜI CẢM ƠN

Chúng ta đang sống trong nền kinh tế hậu công nghiệp hay còn gọi là kinh tế mới, nền kinh tế tri thức Đặc trưng chủ yếu của nền kinh tế này là sự xuất hiện của các ngành công nghệ cao, công nghệ tự động hóa và người máy, công nghệ thông tin, công nghệ vậtliệu mới… Trong ngành công nghệ vật liệu mới không thể không nhắc tới ngành công nghệ hóa học, bởi công nghệ hóa học thuộc nghành công nghệ đòi hỏi kỹ thuật cao, mức

độ phát triển khoa học của một đất nước

Khi mà khoa học kỹ thuật càng phát triển, nhu cầu về đồ dùng phương tiện phục vụ càng lớn thì đòi hỏi đến sản phẩm hóa học càng nhiều 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, những thợ

kỹ thuật có tay nghề cao mà nó còn mở ra cơ hội việc làm cho giới trẻ trong lĩnh vực khá mới mẻ này

Là một sinh viên khoa Công Nghệ Hóa của trường, chúng em đã được trang bị rất nhiều những kiến thức cơ bản về các quá trình thiết bị của công nghệ sản xuất những sản phẩm hóa học, để củng cố những kiến thức đã học, cũng như để phát huy trình độ độc lập sáng tạo giải quyết một vấn đề cụ thể của sinh viên trong thực tế sản xuất, chinh vì vậy khi

được nhận bản đồ án quá trình thiết bị này là một cơ hội tốt để cho 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 cho chúng em cái nhìn cụ thể hơn về ngành nghề mình đã lựa chọn

Bản đồ án này không chỉ làm sáng tỏ thêm lý thuyết, nắm vững phương pháp tính toán vànguyên lý vận hành thiết bị, mà đây chính là một cơ hội tốt để sinh viên tập dượt giải

Trang 9

Để hoàn thành được bản đồ án này em xin gửi lời cám ơn chân thành nhất đến các thầy

cô khoa Công Nghệ Hóa, đặc biệt là thầy giáo Nguyễn Thế Hữu đã giành cho chúng em

sự ưu đãi đặc biệt, tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em làm

đồ án

Do thời gian và kiến thức bản thân em còn hạn chế nên bản đồ án không tránh khỏi những thiếu sót em rất mong nhận được sự góp ý, những lời nhận xét và sửa chữa của thầy cô để bản đồ án của em được hoàn chỉnh hơn

Một lần nữa em xin chân thành cám ơn!

Trang 10

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 hóahọc, bởi công nghệ hoá thuộc lĩnh vực công nghệ đòi hỏi kỹ thuật cao, mức độ phát triểncông 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 duynhạy bén và sáng tạo, khoa Công nghệ Hóa Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội đã đàotạo ra những sinh viên chuyên ngành Hóa Điều đó không chỉ cung cấp cho đất nước độingũ những công nhân lành nghề, thợ kỹ thuật có tay nghề cao mà nó còn mở cơ hội việclàm 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 kiếnthức 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 trìnhcông nghệ, được vận dụng những kiến thức đã được học và mở rộng vốn kiến thức củamình, 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 xuấtphục vụ cho nhiều lĩnh vực, cho mọi nghành kinh tế quốc dân, tạo tiền đề cho nhiềungành phát triển theo Với nhiều phương pháp sản xuất khác nhau như lắng, lọc, đunnóng, làm nguội, chưng luyện, hấp thụ, hấp phụ, trích ly, sấy khô, đông lạnh…đã tạo rarất 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, côngnghệ sinh học

Vậy chưng cất là gì?quy trình công nghệ của nó như thế nào.ứng dụng của nó rasao,thiết bị vật sử dụng cho quy trình công nghệ này cần đảm bảo những yêu cầu nào vàphải 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

Trang 11

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 làcấu 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 Chưngluyện 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

Cuối cùng , em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn Quá Trình Thiết

Bị , đặc biệt là cô nguyễn thị Quyên , người đã trực tiếp hướng dẫn và giúp đỡ em rấtnhiều trong suốt thời gian thực hiện đồ án thiết kế

Trang 12

PHẦN I : GIỚI THIỆU CHUNG 1.Tổng quan về quá trình chưng luyện

1.1 Phương pháp chưng luyện:

1.1.1.Khái niệm và phân loại

Chưng luyện là một phương pháp nhằm để phân tách một hỗn hợp khí đã hóa lỏng dựa trên độ bay hơi tương đối khác nhau giữa các cấu tử thành phần ở cùng một áp suất.Phương pháp chưng luyện này là một quá trình trong đó hỗn hợp được bốc hơi và ngưng tụ nhiều lần Kết quả cuối cùng ở đỉnh tháp ta thu được một hỗn hợp gồm hầu hết các cấu tử dễ bay hơi và nồng độ đạt yêu cầu Phương pháp chưng luyện cho hiệu suất phân tách cao, vì vậy nó được sử dụng nhiều trong thực tế

Dựa trên các phương pháp chưng luyện liên tục, người ta đưa ra nhiều thiết bị phân tách đa dạng như tháp chóp, tháp đĩa lỗ không có ống chảy truyền, tháp đĩa lỗ có ống chảy truyền, tháp đệm… Cùng với các thiết bị ta có các phương pháp chưng cất là:

- Chưng chân không dùng trong trường hợp cần hạ thấp nhiệt độ sôi cấu tử Ví dụ như trường hợp các cấu tử trong hỗn hợp dễ bị phân hủy ở nhiệt độ cao hay trường hợp các cấu tử có nhiệt độ sôi quá cao

Nguyên tắc của phương pháp này là dựa trên nhiệt độ sôi của các cấu tử: nếu nhiệt

độ sôi của các cấu tử quá cao thì giảm áp suất làm việc để giảm nhệt độ sôi của các cấu tử

Trang 13

c.Nguyên lý làm việc: có thể làm việc theo nguyên lý liên tục hoặc gián đoạn

-Chưng gián đoạn: phương pháp này được sử dụng khi: Nhiệt độ sôi của các cấu tử khác xa nhau Không cần đòi hỏi sản phẩm có độ tinh khiết cao.Tách hỗn hợp lỏng ra khỏi tạp chất không bay hơi.Tách sơ bộ hỗn hợp nhiều cấu tử

- Chưng liên tục: là quá trình được thực hiện liên tục nghịch dòng và nhiều đoạn

1.1.2 Thiết bị chưng luyện.

Trong sản xuất thường sử dụng rất nhiều loại tháp khác nhau nhưng chúng đều có một yêu cầu cơ bản là diện tích tiếp xúc bề mặt pha lớn

Các loại tháp như: tháp đĩa chop , tháp loại đệm, tháp đĩa lỗ có ống chảy truyền, tháp đĩa lỗ không ống chảy truyền…vv

Tháp chưng luyện phong phú về kích cỡ và ứng dựng Các tháp lớn thường được sử dụng trong công nghệ lọc hóa dầu Đường kính tháp phụ thuộc vào lượng pha lỏng và lượng pha khí, độ tinh khiết của sản phẩm Mỗi loại tháp chưng lại có cấu tạo riêng, có

ưu điểm và nhược điểm khác nhau, vậy ta phải chọn loại tháp nào cho phù hợp với hỗn hợp cấu tử cần chưng và tính toàn kích cỡ của thết bị cho phù hợp với yêu cầu

2.Giới thiệu về hỗn hợp được chưng luyện

2.1 Nước( H 2 O)

Nước là một hợp chất hóa học của oxy và

hidro, có công thức hóa học là H2O Với các

tính chất lý hóa đặc biệt (ví dụ như tính lưỡng

cực, liên kết hiđrô và tính bất thường của khối

lượng riêng) nước là một chất rất quan trọng

trong nhiều ngành khoa học và trong đời sống;

70% diện tích của Trái Đất được nước che phủ nhưng chỉ 0,3% tổng lượng nước trên TráiĐất nằm trong các nguồn có thể khai thác dùng làm nước uống

Trang 14

Phân tử nước bao gồm hai nguyên tử hidro và một nguyên tử oxy Về mặt hình học thì phân tử nước có góc liên kết là 104,45° Do các cặp điện tử tự do chiếm nhiều chỗ nêngóc này sai lệch đi so với góc lý tưởng của hình tứ diện Chiều dài của liên kết O-H là 96,84 picomet

- Các phân tử nước tương tác lẫn nhau thông qua liên kết hiđrô và nhờ vậy có lực hút phân tử lớn Đây không phải là một liên kết bền vững Liên kết của các phân tử nước thông qua liên kết hidro chỉ tồn tại trong một phần nhỏ của một giây, sau đó các phân tử nước tách ra khỏi liên kết này và liên kết với các phân tử nước khác

- Đường kính nhỏ của nguyên tử hidro đóng vai trò quan trọng cho việc tạo thành các liên kết hidro, bởi vì chỉ có như vậy nguyên tử hidro mới có thể đến gần nguyên tử oxy một chừng mực đầy đủ Các chất tương đương của nước, thí dụ như dihidro sulfua (H2S), không tạo thành các liên kết tương tự vì hiệu số điện tích quá nhỏ giữa các phần liên kết Việc tạo chuỗi của các phân tử nước thông qua liên kết cầu nối hidro là nguyên nhân cho nhiều tính chất đặc biệt của nước, thí dụ như nước mặc dù có khối lượng mol

Trang 15

tại ở dạng khí cùng ở trong những điều kiện này Nước có khối lượng riêng nhỏ nhất ở 4

độ Celcius và nhờ vào đó mà băng đá có thể nổi lên trên mặt nước; hiện tượng này được giải thích nhờ vào liên kết cầu nối hiđro

Liên kết hiđro:

Các tính chất hóa lý của nước:

Cấu tạo của phân tử nước tạo nên các liên kết hiđrô giữa các phân tử là cơ sở cho nhiều tính chất của nước Cho đến nay một số tính chất của nước vẫn còn là câu đố cho các nhà nghiên cứu mặc dù nước đã được nghiên cứu từ lâu

Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của nước đã được Anders Celsius dùng làm hai điểm mốc cho độ bách phân Celcius Cụ thể, nhiệt độ nóng chảy của nước là 0 độ

Celcius, còn nhiệt độ sôi (760 mm Hg) bằng 100 độ Celcius Nước đóng băng được gọi lànước đá Nước đã hóa hơi được gọi là hơi nước Nước có nhiệt độ sôi tương đối cao nhờ liên kết hiđrô

Dưới áp suất bình thường nước có khối lượng riêng (tỷ trọng) cao nhất là ở 4 °C: 1 g/cm³ đó là vì nước vẫn tiếp tục giãn nở khi nhiệt độ giảm xuống dưới 4 °C Điều này không được quan sát ở bất kỳ một chất nào khác Điều này có nghĩa là: Với nhiệt độ trên

4 °C, nước có đặc tính giống mọi vật khác là nóng nở, lạnh co; nhưng với nhiệt độ dưới

4 °C, nước lại lạnh nở, nóng co Do hình thể đặc biệt của phân tử nước (với góc liên kết 104,45°), khi bị làm lạnh các phân tử phải dời xa ra để tạo liên kết tinh thể lục giác mở

Vì vậy mà tỉ trọng của nước đá nhẹ hơn nước thể lỏng

Trang 16

Khi đông lạnh dưới 4 °C, các phân tử nước phải dời xa ra để tạo liên kết tinh thể lục giác mở

Nước là một dung môi tốt nhờ vào tính lưỡng cực Các hợp chất phân cực hoặc có tính ion như axít, rượu và muối đều dễ tan trong nước Tính hòa tan của nước đóng vai trò rất quan trọng trong sinh học vì nhiều phản ứng hóa sinh chỉ xẩy ra trong dung dịch nước

Nước tinh khiết không dẫn điện Mặc dù vậy, do có tính hòa tan tốt, nước hay có tạpchất pha lẫn, thường là các muối, tạo ra các ion tự do trong dung dịch nước cho phép dòng điện chạy qua

Về mặt hóa học, nước là một chất lưỡng tính, có thể phản ứng như một axit hay bazơ Ở 7 pH (trung tính) hàm lượng các ion hydroxyt (OH-) cân bằng với hàm lượng củahydronium (H3O+) Khi phản ứng với một axit mạnh hơn thí dụ như HCl, nước phản ứng như một chất kiềm:

HCl + H2O ↔ H3O+ + Cl

-Với ammoniac nước lại phản ứng như một axit:

NH3 + H2O ↔ NH4 + OH

-2.2 Axêtôn(C 3 H 6 O)

Axeton là hợp chất hữu cơ, có công thức là

(CH3)2CO Axeton là một chất lỏng dễ cháy, không

màu và là dạng xeton đơn giản nhất Axeton tan

trong nước và là dung môi chủ yếu dùng để làm

sạch trong phòng thí nghiệm, đồng thời là một chất

dùng để tổng hợp các chấthữu cơ và còn được sử

dụng trong các thành phần hoạt chất của sơn móng

tay 6,7 triệu tấn axeton được sản xuất trên toànthế giới trong năm 2010, chủ yếu sử dụng làm dung môi và sản xuất metyl metacrilat và bisphenol Axeton được sản xuất và thải ra trong cơ thể người thông qua quá trình trao đổi chất và thường có trong máu và nước tiểu.Thử nghiệm độc tính sinh sản cho thấy rằng nó có tiềm năng thấp gây ra vấn đề sinh sản Phụ nữ mang thai và cho con bú, trẻ em và những người mắc bệnh tiểu đường tiết nhiều axeton hơn những người khác Đồng thời, khẩu phần ăn nhiều chứa nhiều xeton làm tăng hàm lượng axeton, giúp trẻ sơ sinh và trẻ nhỏ giảm những cơn động kinh nếu mắc bệnh động kinh đề kháng

Trang 17

Công thức hóa học : CH3-CO-CH3

2.2.1 Một số thông số vật lý của axeton:

2.2.2Tính chất :

a.Tính chất vật lí :

- Aceton là chất lỏng không mầu, dễ bay hơi và có mùi đặc biệt

- Khác với ancol giữa các phân tử aceton không có liên kết H nên t0 nóng chảy thấp hơn ancol nhưng có t0 sôi cao hơn hydrocacbon vì nhóm C=O phân cực

Aceton tan tốt trong nước nhờ có liên kết H với nước

b.Tính chất hóa học :Trong phân tử axêtôn liên kết C=O luôn luôn phân cực về phía

O vì oxi có độ âm điện lớn hơn C nên nhóm C=O sẽ quyết định những tính chất hóa học đặc chưng của axêtôn và đặc chưng nhất là phản ứng cộng nucleophin

Trang 18

Cộng rượu tạo hêmixetal (phản ứng khó xảy ra và hiệu suất không cao)

Cộng natrihydrosunphit tạo thành hợp chất cộng bisunphit

Cộng xianua tạo thành xianhydrin

Cộng hợp chất cơ Magiê

Phản ứng thế nguyên tử oxi của nhóm cacbonyl

Thực chất đây là phản ứng cộng nucleophin vào nhóm C=O và được nối tiếp ngay bằng phản ứng tách nước để được sản phẩm thay thế

phản ứng thế tạo liên kết C=C ( phản ứng andol hoá)

- Khi có mặt chất xúc tác là bazơ, phân tử aceton có thể tác dụng với phân tử khác

có nhóm -CH2- linh động (-CH2- bên cạnh nhóm hút e như C=O, NO2 )

a.Sản xuất sơn và nhựa resin

Acetone là dung môi hoà tan tốt nitrocellulose, cellulose acetate, cellulose ether, được

Trang 19

sơn mau khô vì có tốc độ bay hơi cao Ngoài ra cũng dùng Acetone trong sản xuất sơn có hàm lượng chất rắn cao

d Các ứng dụng khác:

Acetone được dùng trong các ứng dụng sau :

- Dung môi tẩy rửa và khử nước cho các thành phần điện tử

- Đồng dung môi cho neoprene (cao su tổng hợp), cho acrylic và nitrocellulose

- Mực in mau khô

- Dung môi tẩy trong tẩy rửa khô

Trang 20

3.Vẽ và thuyết minh dây chuyền sản xuất:

3.1 Dây chuyền sản xuất:

3

4 5

Trang 21

Hình 1.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ chưng luyện liên tục

CHÚ THÍCH:

6 Thiết bị ngưng tụ hồi lưu

3.2.Thuyết minh

Dung dịch đầu ở thùng (1) được bơm (2) bơm liên tục lên thùng cao vị (3), mức chấtlỏng 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 đunnóng đến nhiệt độ sôi bằng hơi nước bão hoà, từ thiét bi 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 sẽ được ngưng tụ lại và cuối cùng trên đỉnh ta thu được hỗn hợp gồm hầu hết các cấu tử dễ bay hơi Hơi đó đi vàothiết 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 trên cùng.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 cũngđược tháo ra liên tục

Trang 22

PHẦN II: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH 2.1 Tính toán cân bằng vật liệu toàn thiết bị:

Kí hiệu các đại lượng như sau:

F : lượng nguyên liệu đầu (kmol/h)

P : lượng sản phẩm đỉnh (kmol/h)

W: lượng sản phẩm đáy (kmol/h)

xF: nồng độ phần mol của cấu tử dễ bay hơi trong hỗn hợp đầu

xP: nồng độ phần mol của cấu tử dễ bay hơi trong sản phẩm đỉnh

xW: nồng độ phần mol của cấu tử dễ bay hơi trong sản phẩm đáy

Giả thiết:

+ Số mol pha hơi đi từ dưới lên là bằng nhau trong tất cả mọi tiết diện của tháp + Số mol chất lỏng không thay đổi theo chiều cao đoạn chưng và đoạn luyện + Hỗn hợp đầu đi vào tháp ở nhiệt độ sôi.

+ Chất lỏng ngưng tụ trong thiết bị ngưng tụ có thành phần bằng thành phần của hơi

đi ra ở đỉnh tháp

+ Cấp nhiệt ở đáy tháp băng hơi đốt gián tiếp

Yêu Cầu thiết bị:

F: Năng suất thiết bị tính theo hỗn hợp đầu = 20880 kg/giờ

Thiết bị làm việc ở áp suất thường (P = 1 at)

Tháp chưng loại: tháp đĩa lỗ có ống chảy truyền

Điều kiện:

aF : Nồng độ nước trong hỗn hợp đầu = 31% (phần khối lượng)

aP: Nồng độ nước trong sản phẩm đỉnh = 97% (phần khối lưọng)

aW: Nồng độ nước trong sản phẩm đáy = 1% (phần khối lượng)

MA: Khối lượng phân tử của nước = 18 (kg/kmol)

MB: Khối lượng phân tử của metylic = 58 (kg/kmol)

Đổi từ phần khối lượng sang phần mol:

Trang 24

Phương trình cân bằng vật liệu:

Phương trình cân bằng vật liệu cho cấu tử dễ bay hơi (H2O):

G.a F = G.a P + G.a W

G = F \f(a-a,a-a = 20880.0,97−0,310,97−0,01 =14355 (kg/h)

- GW= 18,12514355 = 792 ( kmol/h)

2.3 Tính chỉ số hồi lưu tối thiểu:

Từ số liệu bảng IX.2a (Sổ tay QT&TBCNHC-2 trang 145 ) ta có thành phần cân

bằng lỏng hơi của nước – metylic được cho theo bảng sau :

Trang 25

Từ bảng số liệu trên ta vẽ được đồ thị y - x, từ đó xác định được chỉ số hồi lưu

tối thiểu:

Với giá trị x = 0,122 ta kẻ đường song song với trục y và cắt đường cân bằng ,từ

đó ta kẻ đường song song với trục x cắt trục y tại B và ta xác định được giá trị

y* = 0,73826

Trang 26

Trong đó: β: hệ số dư hay hệ số hiệu chỉnh

Tính gần đúng ta lấy chỉ số hồi lưu làm việc bằng:

min

(1, 2 2,5)

Ta biết Rmin, cho β biến thiên bất kì trong khoảng (1,2÷2,5), tính được R tương ứng

Ở mỗi R tương ứng ta vẽ đường làm việc và vẽ các bậc thay đổi nồng độ lý thuyết N.Dưới đây là các đồ thị xác định số đĩa lí thuyết trên cơ sở đường cân bằng, x P, x F,

W

x Đường làm việc đoạn luyện đi qua điểm (x P,y P) và cắt trục tung tại điểm có tung độ

B = \f(x,R+1 , đường làm việc đoạn chưng đi qua giao điểm của đường làm việc đoạn luyện với đường x F const và điểm (x W,y W) Vẽ các tam giác như hình ta thu được số đĩa lý thuyết

Trang 27

R =0,3324 , B=0,682 Khi đó ta xac định được số đĩa lí thuyết Nlt =9

Trang 28

Khi β =1,3

R =0,3601 ,B=0,668 Khi đó ta xac định được số đĩa lí thuyết Nlt =8

Trang 29

Khi β =1,4

Trang 30

Khi β =1,5

Trang 31

Trang 32

Khi β =1,6

Trang 33

Khi β =1,7

R =0,471 , B=0,618 Khi đó ta xac định được số đĩa lí thuyết Nlt =7

Trang 34

Khi β =1,8

Trang 35

Khi β =1,9

Trang 36

Khi β = 2

Trang 38

Khi β = 2,1

Trang 39

Khi β = 2,2

Trang 40

Khi β = 2,3

Định dạng
Số trang	119
Dung lượng	1,43 MB