Thiết kế tháp chưng cất hỗn hợp benzen toluen

LỜI MỞ ĐẦUTrong thời đại phát triển hiện nay, thì các ngành công nghiệp hóa chất cũng như nhu cầu sử dụng hóa chất-nguyên vật liệu có độ tinh khiết của Việt Nam ta nói riêng và thế giới

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM

TP.HỒ CHÍ MINH



KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

BỘ MÔN : QT & TB TRONG CNHH-SH-TP

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ

Thiết kế tháp chưng cất hỗn hợp Benzen-Toluen

Giáo viên HD: Tiền Tiến Nam Tên SV: Trương Phúc Diễm Oanh MSSV: 2004120208

TP Hồ Chí Minh , 2015

MỤC LỤC :

MỤC LUC :……… …2

LỜI MỞ ĐẦU :……….…4

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN……… 5

1 Khái niệm : ……… 5

2 Phương pháp chưng cất :……….…… 5

CHƯƠNG II: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ THUYẾT MINH CHI TIẾT SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ……….11

CHƯƠNG III: CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG……… 15

1 Cân bằng vật chất : ……… 15

2 Cân bằng năng lượng : ………20

CHƯƠNG IV : TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH : ……… ……30

1 Tính đường kinh tháp : ……… …30

2 Chiều cao thân tháp : ……… 39

3 Tính trở lực của tháp : ……… 39

4 Tính thân tháp chưng cất : ……… …52

5 Đáy và nắp thiết bị : ……… ….55

6 Chi tiết ống dẫn : ……….…57

7 Chọn bích và vòng đệm : ……… … …61

8 Tai treo – Chân đỡ : ……… …63

CHƯƠNG V : TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ : ………68

1 Thiết bị làm ngưng tụ : ……….………… …64

2 Thiết bị làm nguội sản phẩm đáy : ……….71

3 Thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh : ………73

4 Thiết bị nồi đun : ………75

5 Thiết bị đun sôi dòng nhập liệu : ……… 80

6 Bơm : ……….86

TÀI LIỆU THAM KHẢO : ……… 88

LỜI MỞ ĐẦU

Trong thời đại phát triển hiện nay, thì các ngành công nghiệp hóa chất cũng như nhu cầu

sử dụng hóa chất-nguyên vật liệu có độ tinh khiết của Việt Nam ta nói riêng và thế giới nói chung ngày càng cao, và “Chưng cất” là một trong những phương pháp để tách cũng như nâng cao nồng độ của cấu tử.Và sau khi được học xong các môn về quá trình và thiết

bị, em được thầy Tiền Tiến Nam giao cho Đồ án: “Chưng cất hỗn hợp benzen-toluen bằng tháp mâm chóp”, cùng với sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy, em đã thực hiện hoàn tấc đồ án được giao

Mặc dù đã nổ lực hết mình nhưng do là lần đầu tiên thực hiện Đồ án, cũng như kiến thức,

kĩ năng vẫn còn hạn chế nên gặp nhiều thiếu sót khi thực hiện Đồ án này, kính mong các thầy cô xem xét và chỉ bảo

Nhân đây em cũng xin gửi lời cảm ơn đến thầy Nam trong thời qua đã hướng dẫn em hòathiện Đồ án của mình, và thầy cô đã bỏ thời gian để xem xét cũng như chỉ bảo những sai sót cũng như hạn chế của mình trong Đồ án này

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN

( Lý thuyết về chưng cất )

1 Khái niệm :

- Chưng cất là quá trình dùng để tách các cấu tử của hỗn hợp lỏng cũng như hỗn hợp khí

lỏng thành các cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong hỗnhợp (nghĩa là khi ở cùng nhiệt độ, áp suất hơi bão hoà của các cấu tử khác nhau)

- Thay vì đưa vào trong hỗn hợp một pha mới để tạo nên sự tiếp xúc giữa hai pha như

trong quá trình hấp thu hoặc nhả khí, trong quá trình chưng cất pha mới được tạo nênbằng sự bốc hơi hoặc ngưng tụ

- Chưng cất và cô đặc khá giống nhau, tuy nhiên sự khác nhau căn bản nhất của 2 quá trình

này là trong quá trình chưng cất dung môi và chất tan đều bay hơi (nghĩa là các cấu tửđều hiện diện trong cả hai pha nhưng với tỷ lệ khác nhau), còn trong quá trình cô đặc thìchỉ có dung môi bay hơi còn chất tan không bay hơi

- Khi chưng cất ta thu được nhiều cấu tử và thường thì bao nhiêu cấu tử sẽ thu được bấy

nhiêu sản phẩm Nếu xét hệ đơn giản chỉ có 2 cấu tử thì ta sẽ thu được 2 sản phẩm :

Sản phẩm đỉnh chủ yếu gồm cấu tử có độ bay hơi lớn (nhiệt độ sôi nhỏ)

Sản phẩm đỉnh chủ yếu gồm cấu tử có độ bay hơi nhỏ (nhiệt độ sôi lớn)

- Đối với hệ Benzen – Toluen

Sản phẩm đỉnh chủ yếu gồm benzen và một ít toluen

Sản phẩm đáy chủ yếu là toluen và một ít benzen

 Nguyên tắc làm việc : dựa vào nhiệt độ sôi của các cấu tử, nếu nhiệt độ sôi của các cấu tửquá cao thì ta giảm áp suất làm việc để giảm nhiệt độ sôi của các cấu tử.

_ Nguyên lí làm việc :

 Chưng một bậc

 Chưng lôi cuốn theo hơi nước

 Chưng cất_ Cấp nhiệt ở đáy tháp :

 Cấp nhiệt trực tiếp

 Cấp nhiệt gián tiếp

Vậy : Đối với hệ Benzen – Toluen, ta chọn phương pháp chưng cất liên tục ở áp

suất thường

a Thiết bị chưng cất :

_ Trong sản xuất, người ta thường dùng nhiều loại thiết bị khác nhau để tiến hành chưng cất Tuy nhiên, yêu cầu cơ bản chung của các thiết bị vẫn giốngnhau nghĩa là diện tích tiếp xúc pha phải lớn Điều này phụ thuộc vào mức

độ phân tán của một lưu chất này vào lưu chất kia Nếu pha khí phân tán vào pha lỏng ta có các loại tháp mâm, nếu pha lỏng phân tán vào pha khí ta

có tháp chêm, tháp phun, …Ở đây ta khảo sát 2 loại thường dùng là tháp mâm và tháp chêm

_ Tháp mâm : thân tháp hình trụ, thẳng đứng phía trong có gắn các mâm có cấu tạo khác nhau, trên đó pha lỏng và pha hơi đượ cho tiếp xúc với nhau Tuỳ theo cấu tạo của đĩa, ta có :

_ Tháp mâm chóp : trên mâm bố trí có chóp dạng tròn, xupap, …

_ Tháp mâm xuyên lỗ : trên mâm có nhiều lỗ hay rãnh

_ Tháp chêm (tháp đệm) : tháp hình trụ, gồm nhiều bậc nối với nhau bằng mặt bích hay hàn Vật chêm được cho vào tháp theo một trong hai phương pháp sau : xếp ngẫu nhiên hay xếp thứ tự

_ So sánh ưu nhược điểm của các loại tháp :

Tháp chêm Tháp mâm xuyên lỗ Tháp chóp

Ưu điểm - Cấu tạo khá đơn giản.

- Trở lực thấp

- Làm việc được với chất lỏng

- Trở lực tương đốithấp

- Hiệu suất khá cao

- Khá ổn định

- Hiệu suất cao

tăng năng suất thì hiệu ứng

thành tăng → khó tăng năng

_ Vậy :Theo yêu cầu của đồ án, ta sử dụng mâm chóp để chưng cất hỗn hợp benzen-toluen

b Giới thiệu về nguyên liệu : Benzen & Toluen :

_ Benzen: là một hợp chất mạch vòng, ở dạng lỏng không màu và có mùi

thơm nhẹ.Công thức phận tử là C6H6 Benzen không phân cực,vì vậy tan tốttrong các dung môi hữu cơ không phân cực và tan rất ít trong nước Trước đây người ta thường sử dụng benzen làm dung môi Tuy nhiên sau đó người

ta phát hiện ra rằng nồng độ benzen trong không khí chỉ cần thấp khoảng 1ppm cũng có khả năng gây ra bệnh bạch cầu, nên ngày nay benzen được

sử dụng hạn chế hơn_ Các tính chất vật lí của benzen:

o Khối lượng phân tử: 78,11

o Tỉ trọng(200C): 0,879

o Nhiệt độ sôi: 80oC

o Nhiệt độ nóng chảy: 5,50C_ Toluen: là một hợp chất mạch vòng,ở dạng lỏng và có tính thơm ,công

cực,do đó toluen tan tốt trong benzen.Toluen có tính chất dung môi tương

tự benzen nhưng độc tính thấp hơn nhiều, nên ngày nay thường được sử dụng thay benzen làm dung môi trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp

_ Đi từ nguồn thiên nhiên

_ Thông thường các hidrocacbon ít được điều chế trong phòng thí nghiệm, vì

có thể thu được lượng lớn nó bằng phương pháp chưng cất than đá, dầu mỏ…

_ Đóng vòng và dehiro hóa ankane

_ Các ankane có thể tham gia đóng vòng và dehidro hóa tạo thành hidro cacbon thơm ở nhiệt độ cao và có mặt xúc tác như Cr2O3, hay các lim loại chuyển tiếp như Pd, Pt

_ Các cycloankane có thể bị dehidro hóa ở nhiệt độ cao với sự có mặt của cácxúc tác kim loại chuyển tiếp tạo thành benzen hay các dẫn xuất cảu benzen

_ Đun acetane trong sự có mặt cảu của xúc tác là than hoạt tính hay phức của niken như Ni(CO)[(C6H5)P] sẽ thu được benzen

3C2H2  →xt

C6H6_ Từ benzen ta có thể điều chế được các dẫn xuất của benzen như toluen bằngphản ứng Friedel-Crafts (phản ứng ankyl hóa benzen bằng các dẫn xuất ankyl halide với sự có mặt cảu xúc tác AlCl3 khan

C6H6 + CH3- Cl   →AlCl 3

C6H5-CH3

_ Ta có bảng thành phần lỏng (x) – hơi (y) và nhiệt độ sôi của hỗn hợp

Benzen– Toluen ở 760 mmHg.(Tham khảo ST2)

CHƯƠNG II: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ

VÀ THUYẾT MINH CHI TIẾT SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ

_ Hỗn hợp đầu từ thùng chứa nguyên liệu được bơm (1) bơm liên tục lên bồn cao vị(2) Mức chất lỏng cao nhất ở thùng cao vị được khống chế nhờ ống chảy tràn Từbồn cao vị, hỗn hợp đầu qua thiết bị đun sôi dòng nhập liệu (3) Tại đây, dung dịchđược gia nhiệt bằng hơi nước bão hòa đến nhiệt độ sôi Sau đó,dung dịch đượcđưa vào tháp chưng luyện (5) qua đĩa tiếp liệu

_ Tháp chưng luyện gồm 2 phần: phần từ đĩa tiếp liệu trở lên trên là đoạn luyện, còn

từ đĩa tiếp liệu trở xuống là đoạn chưng

_ Như vậy, ở trong tháp,pha lỏng đi từ trên xuống tiếp xúc với pha hơi đi từ dướilên Hơi bốc từ đĩa dưới lên qua các lỗ đĩa trên và tiếp xúc với pha lỏng của đĩatrên, ngưng tụ một phần, vì thế nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong pha lỏng tăng dầntheo chiều cao của tháp Vì nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong lỏng tăng nên nồng độcủa nó trong hơi do lỏng bốc lên cũng tăng Cấu tử dễ bay hơi có nhiệt độ sôi thấphơn cấu tử khó bay hơi nên khi nồng độ của nó tăng nên thì nhiệt độ sôi của dungdịch giảm

_ Tóm lại, theo chiều cao tháp nồng độ cấu tử dễ bay hơi (cả pha lỏng và pha hơi)tăng dần, nồng độ cấu tử khó bay hơi (cả pha lỏng và pha hơi) giảm dần và nhiệt

độ giảm dần Cuối cùng ở đỉnh tháp ta sẽ thu được hỗn hợp hơi có thành phần hầuhết là cấu tử dễ bay hơi còn ở đáy tháp ta sẽ thu được hỗn hợp lỏng có thành phầncấu tử khó bay hơi chiếm tỉ lệ lớn Để duy trì pha lỏng trong các đĩa trong đoạnluyện, ta bổ sung bằng dòng hồi lưu được ngưng tụ từ hơi đỉnh tháp Hơi đỉnh thápđược ngưng tụ nhờ thiết bị ngưng tụ hoàn toàn (6), dung dịch lỏng thu được saukhi ngưng tụ một phần được dẫn tới hồi lưu trở lại đĩa luyện trên cùng để duy trìpha lỏng trong các đĩa đoạn luyện, phần còn lại được đưa qua thiết bị làm lạnh (7)

để đi vào bồn chứa sản phẩm đỉnh (8) Chất lỏng ở đáy tháp được tháo ra ở đáytháp,sau đó một phần được đun sôi bằng nồi đun đáy tháp (10) và hồi lưu và đáy

tháp, phần chất lỏng còn lại được đưa vào thiết bị làm nguội sản phẩm đáy (16),rồiđưa vào bồn chứa sản phẩm đáy (15) Nước ngưng của các thiết bị gia nhiệt đướctháo qua thiết bị tháo nước ngưng-bẫy hơi (12).

_ Như vậy, thiết bị làm việc liên tục (hỗn hợp đầu đưa vào liên tục và sản phẩmcũng được lấy ra liên tục)

CHƯƠNG III:

CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG

_ Hỗn hợp đầu đi vào tháp ở nhiệt độ sôi.

_ Chất lỏng ngưng tụ trong thiết bị ngưng tụ có thành phần bằng thànhphần của hơi đi ra ở đỉnh tháp

_ Cấp nhiệt ở đáy tháp băng hơi đốt gián tiếp

∗ Yêu cầu thiết bị:

_ Thiết bị làm việc ở áp suất thường P = 1 atm

_ Ta có hệ phương trình cân bằng vật chất tính toán theo suất lượng khối lượng

và nồng độ phần khối lượng : (ST2: IX.16, IX.16/144)

_ Chuyển đổi suất lượng khối lượng thành suất lượng mol :

∗ Chỉ số hoàn lưu :

_ Dựa vào bảng thành phần lỏng (x) – hơi (y) và nhiệt độ sôi của hỗn hợp

Benzen – Toluen ở 760 mmHg.(ST2: bảng ΙX.2a/146), ta nội suy, ta có

x (% phân

y (% phân

mol) 0 11,8 21,4 38 51,1 61,9 71,2 79 85,4 91 95,9 100

t (oC) 110,6 108,3 106,1 102,2 98,6 95,2 92,1 89,4 86,8 84,4 82,3 80,2

_ Chỉ số hoàn lưu tối thiểu :

_ Chỉ số hoàn lưu làm việc :

(ST2: IX.25b/159)

Ngoài ta còn có : (kmol/h)

(kg/h)_ Từ đây ta có được phương trình làm việc của phần cất :

∗ Số mâm lý thuyết :

_ Để xác định số mâm lý thuyết ta phải xác định ba đường gồm :

o Vẽ đường làm việc phần cất theo phương trình:

o Vẽ đường nhập liệu

o Vẽ đường làm việc phần chưng qua điểm W (x=y==0.04)

Hình: Đồ thị mâm lý thuyết

 Vậy số mâm lý thuyết của ta là: 12

 Vị trí mâm nhập liệu : 7

( 6 mâm phần luyện: từ mâm 1 đến mâm 6 ,

6 mâm phần chưng: từ mâm 7 đến mâm 12 )

∗ Số mâm thực tế :

_ Ta xác định số đĩa thực tế theo hiệu suất trung bình : (ST2: IX.59/170)

Ta có ,

Hình ΙX.11: xác định hiệu suất trung bình của thiết bị_ Trong đó :

_ Tra các nồng độ phần mol của cấu tử dễ bay hơi trong pha hơi và pha lỏng

ứng với mỗi số mâm lý thuyết dựa vào “Hình Đồ thị mâm lý thuyết” trên

_ Nội suy độ nhớt của benzene và toluene từ( ST1-bảng Ι.101/91), ứng với

từng nhiệt dộ nội suy được từ (ST2: bảng ΙX.2a/146) , rồi tính độ nhớt của

hỗn hợp theo công thức :

(_ Dựa vào tích số ( tra đồ thị để tìm hiệu suất trung bình (ST2:Hình

ΙX.1/171).Ta được bảng số liệu sau :

1 0.466 0.6

 Vậy số mâm thực tế phần luyện của ta là : 9

 Vậy số mâm thực tế phần chưng của ta là : 10

 Mâm nhập liệu là mâm số 10

2 Cân bằng năng lượng :

a Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị đun nóng dòng nhập liệu:

_ Phương trình cân bằng nhiệt lượng :

QD1 : Nhiệt lượng hơi đốt mang vào (J/h)

Qf : Nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang vào (J/h)

QF :Nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang ra (J/h)

Qng1 : Nhiệt lượng do nước ngưng mang ra (J/h)

Qxq1 : Nhiệt lượng mất mát (J/h)

_ Nhiệt lượng do hỗn hợp nhập liệu mang vào:

o Chọn nhiệt độ ban dầu của hỗn hợp : o

o Nội suy từ ( ST2: bảng: I.153/171), với , ta có :

_ Nhiệt lượng do hỗn hợp nhập liệu mang ra:

o Nhiệt độ của hỗn hợp ra khỏi thiết bị: nội suy từ (ST2: bảng IX.2a),

ta có : o

o Nội suy từ (ST2: bảng: I.153/171), với , ta có :

_ Nhiệt lượng do hơi đốt mang vào :

(J/kg)

D1 : Lượng hơi đốt (Kg/h)

_ Nhiệt lượng do nước ngưng mang ra:

_ Nhiệt lượng tổn thất ra môi trường xung quanh lấy bằng 5% nhiệt do

hơi đốt mang vào :_ Lượng hơi đốt ( lượng hơi nước) cần thiết để đun nóng hỗn hợp nhập liệu đến

o Nội suy từ (ST2:bảng I.148/166) ở ta có:

(kcal/kg°C) (J/kg°C)

b Cân bằng nhiệt lượng của tháp chưng cất :

_ Tổng lượng nhiệt mang vào tháp bằng tổng lượng nhiệt mang ra:

QD2 : Nhiệt lượng hơi đốt mang vào (J/h)

QL : Nhiệt lượng do lỏng hồi lưu mang vào tháp (J/h)

QF :Nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang vào tháp (J/h)

Qy :Nhiệt lượng do hơi mang ra ở đỉnh tháp (J/h)

Qw :Nhiệt lượng do sản phẩm đáy mang ra (J/h)

Qng2 : Nhiệt lượng do nước ngưng mang ra (J/h)

_ Nhiệt lượng do lỏng hồi lưu mang vào:

o Để thuận tiện cho quá trình tính toán, ta chọn bằng với nhiệt độ hơi ra ngoài đỉnh tháp: Nhiệt độ của hỗn hợp khí ra khỏi thiết bị: nội suy từ (ST2:bảng IX.2a/146),

ta có:

o

o Nội suy từ (ST2: bảng: I.153/171), với ta có :

_ Nhiệt lượng do hơi mang ra ở đỉnh tháp:

o

o

o Nội suy từ (ST2: bảng I.212/254) ở ,ta được :

o Nội suy từ (ST2: bảng: I.153/171), ở ta có :

_ Nhiệt lượng do sản phẩm đáy mang ra:

o Nội suy từ (ST2: bảng IX.2a/146), ta có:

o

o Nội suy từ (ST2: bảng: I.153/171), với ta có :

_ Nhiệt lượng do nước ngưng mang ra:

_ Nhiệt lượng tổn thất ra môi trường xung quanh lấy bằng 5% nhiệt do hơi đốt mang vào :

_ Lượng hơi đốt ( lượng hơi nước) cần thiết để đun sôi hỗn hợp ở đáy tháp là :

o Chọn hơi đốt là hơi nước bão hòa: p=2at, (ST1:bảng I.148/166)

o Nội suy từ (ST2: bảng I.212/254),ta được :(kcal/kg)

(J/kg)

o Nội suy từ (ST2:bảng I.148/166) ở ta có:

(J/kg)

c Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị ngưng tụ:

_ Ta chọn trường hợp nhưng tụ hoàn toàn thì:

Rút ra lượng nước lạnh tiêu tốn:

o Nội suy từ (ST2: bảng I.212/234) ở ,ta được :

o Chọn nhiệt độ vào của nước lạnh là: 30

o Chọn nhiệt độ ra của nước lạnh là: 40

o Nhiệt dung riêng của nước làm lạnh ở nhiệt độ trung bình:

o Nội suy (ST2:bảngI.149/168) ở 35 , ta được:

d Cân bằng nhiệt cho thiết bị làm nguội :

_ Vì dòng sản phẩm đỉnh đã ngưng tụ hoàn toàn trong thiết bị ngưng tụ nên ta cócông thức:

o Nhiệt độ sản phẩm đỉnh vào thiết bị làm lạnh bằng nhiệt độ sản phẩm đỉnh

ra khỏi thiết bị ngưng tụ, mà như ta đã chọn như ở trên là:

o Chọn nhiệt độ ra của sản phẩm đỉnh ra khỏi thiết bị làm lạnh là: 40

o Nhiệt dung riêng của dòng nóng ở nhiệt độ trung bình:

o

o Nội suy từ (ST2: bảng: I.153/171), ở ta có :

o Chọn nhiệt độ vào của nước lạnh là: 30

o Chọn nhiệt độ ra của nước lạnh là: 40

o Nhiệt dung riêng của ước làm lạnh ở nhiệt độ trung bình:

o Nội suy (ST2:bảngI.149/168) ở 35 , ta được:

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH

1 Tính đường kính tháp:

Đường kính được xác định theo công thức:

Tính lưu lượng trung bình các dòng pha đi trong tháp

Tính khối lượng riêng trung bình của các dòng pha đi trong tháp.Tính tốc độ hơi đi trong tháp

a Đường kính đoạn luyện:

∗ Lượng hơi trung bình đi trong đoạn luyện:

_ Có thể tính gần đúng bằng trung bình cộng của lượng hơi đi ra khỏi đĩa trên cùng của tháp (gđ) và lượng hơi đi vào đĩa dưới cùng của đoạn luyện (g1).

(kg/h) (IX.91/181) _ Ta có lượng hơi trung bình đi ra khỏi đỉnh tháp:

_ Lượng hơi đi vào đoạn luyện được xác định theo hệ phương trình cân bằng vật liệu và cân bằng nhiệt lượng như sau:

o =

o =

o Với: r1- ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp đi vào đĩa thứ nhất

rđ- ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp di ra khỏi đỉnh tháp

g1- lượng hơi đi vào đĩa cuối cùng của đoạn luyện

o Nồng độ phần mol trung bình trong đoạn luyện là:

* Khối lượng riêng trung bình :

_ Đối với pha hơi:

o

o oC

_ Đối với pha lỏng:

∗ Tốc độ hơi đi trong tháp chóp :

o h: khoảng cách giữa các đĩa (m): Giá trị h chọn theo đường kính tháp: Chọn h=0,25 (m)

o hệ số tính đến sức căng bề mặt:

Khi đyn/cm thì Khi đyn/cm thì

 Nội suy theo (ST2:bảng I.242/300) ở oC :

 do đyn/cm nên

Ta có

 Chọn đường kính tiêu chuẩn :

_ Vận tốc khi đi qua đoạn luyện :

b Tính đường kính đoạn chưng :

∗ Lượng hơi trung bình đi trong đoạn chưng:

_ Có thể tính gần đúng bằng trung bình cộng của lượng hơi đi ra khỏi đoạn chưng và lượng hơi đi vào đoạn chưng :

(kg/h) (IX.96/182) _ Vì lượng hơi đi ra khỏi đoạn chưng bằng lượng hơi đi vào đoạn luyện nên ta

o Nội suy từ (ST2: bảng ΙX.2a/146),ta có: =

o : ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp hơi đi vào trong đĩa thứ nhất của đoạn chưng:

 Nội suy từ (ST2: bảng I.212/254) ở ,ta được :

o Nồng độ phần mol trung bình trong đoạn luyện là:

* Khối lượng riêng trung bình :

_ Đối với pha hơi:

o

o oC

_ Đối với pha lỏng:

o

o Nội suy theo (ST1:bảng I.2/9) ở oC,ta được:

∗ Tốc độ hơi đi trong tháp chóp :

o h: khoảng cách giữa các đĩa (m): Giá trị h chọn theo đường kính tháp: Chọn h=0,25 (m)

o hệ số tính đến sức căng bề mặt:

Khi đyn/cm thì Khi đyn/cm thì

 Nội suy theo (ST2:bảng I.242/399) ở oC :

 do đyn/cm nên

Ta có

 Chọn đường kính tiêu chuẩn :

_ Vận tốc khi đi qua đoạn chưng :

2 Chiều cao của thân tháp :

_ Theo (ST2: bảng IX.5/170),dựa vào đường kính,ta có:

o Số đĩa giữa hai mặt bích : 2

o Khoảng cách giữa hai mặt nối bích : 0.5 (m)

o

o

o h = 0.25 (m)

_ Chiều cao thân tháp được xác định bằng phương pháp đường cong động học:

_ Hay chiều cao của thân tháp được tính như sau:

 Chọn chiều cao thân tháp : là 5.8 (m)

3 Tính trở lực của tháp:

_ Trở lực của tháp chóp bao gồm: tổn thất áp suất khi dòng khí đi qua đĩa khô, tổnthất do sức căng bề mặt, tổn thất thất do lớp chất lỏng trên đĩa và bỏ qua sự biếnđổi chiều cao lớp chất lỏng trên đĩa

_ Trở lực của tháp chóp được xác định theo công thức:

: số đĩa thực tế của tháp;

: tổng trở lực của một đĩa, (N/

: trở lực đĩa khô, (N/

: trở lực đĩa do sức căng bề mặt, (N/

: Trở lực của lớp chất lỏng trên đĩa, (N/

a. Trở lực của đĩa khô.

: hệ số trở lực, thường chọn (ở đây ta chọn )

khối lượng riêng của pha hơi,( kg/m3)

: tốc độ khí qua rãnh chóp, (m/s )

: lưu lượng hơi đi trong tháp ( m3/h)

: lượng hơi trung bình đi trong tháp

_ Chiều cao khe chóp:

_ Khoảng cách giữa các khe :

Chọn _ Chiều rộng khe chóp :

Chọn _ Khoảng cách từ đĩa đến mâm chóp: :

Chọn _ Số khe hở của mỗi chóp:

∗ Đoạn luyện:

_ Số chóp phân phối trên đĩa:

Vậy số chóp phân bố trên đĩa là:

o (kg/h)

o

∗ Đoạn chưng:

_ Số chóp phân phối trên đĩa:

Vậy số chóp phân bố trên đĩa là:

o (kg/h)

o

b Trở lực của đĩa do sức căng bề mặt:

: sức căng bề mặtđường kính tương đương của khe chóp

o Khi rãnh chóp mở hoàn toàn:

: diện tích tiết diện từ do của khe chóp: : chu vi rãnh

∗ Đoạn luyện:

_ Ở oC :

∗ Đoạn chưng:

_ Ở oC :

c Trở lực của chất lỏng trên đĩa:

o Chiều cao khe chóp:

o Khối lượng riêng của bọt, thường ,

Chọn

o : Gia tốc trọng trường:

o Chiều cao lớp bọt trên đĩa: (m)

o F : phần bề mặt có gắn chóp (m2)

o : tổng diện tích các chóp trên đĩa (m2)

o : chiều cao lớp chất lỏng trên ống chảy chuyền (m)

o Chiều cao lớp chất lỏng không lẫn bọt trên đĩa (m)

o : Chiều cao chóp (m)

o Chiều cao ống chảy chuyền lên trên đĩa: (m)

• Chiều cao mức chất lỏng trên khe chóp:

Chọn

• Chiều cao khe chóp

• Chiều cao mức chất lỏng bên trên ống chảy chuyền: (m)

 V : thể tích chất lỏng chảy qua (m3/h)

 : đường kính ống chảy chuyền (m)

_ Khoảng cách nhỏ nhất giữa các chóp: chọn

_ Khoảng cách nhỏ