Đồ án thiết kế thiết bị tháp chưng cất

Trường Đại Học Cơng Nghiệp TP.HCM Trung Tâm TNTH Hóa Học Tháp chưng cất liên tục hỗn hợp benzen – toluen MỤC LỤC: …………………………………………………………………………… Lời nói đầu: …………………………………………………………………………… CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHƯNG CẤT 1.1 Cơ sỏ lý thuyết củ trình chưng cất:…………………………………………… 1.2 Lựa chọn phương pháp làm việc:………………………………………………… 1.2.1 Chưng đơn giản:………………………………………………………… 1.2.1 Chưng cất phức tạp ……………………………………………………… 1.2.3 Chưng chân không: ……………………………………………………… 1.3 Giới thiệu loại tháp chưng cất: ……………………………………………… 1.4 Cấu tạo ngun tắc hoạt động tháp đĩa hình chóp: ………………………… 1.4.1 Cấu tạo: ………………………………………………………………… 1.4.2 Nguyên tắc hoạt động: …………………………………………………… 1.5 Quá trìng làm việc: ………………………………………………………………… 1.6 Sản phẩm q trình chưng cất………………………………………………… 1.6.1 Tính chất lí hóa benzene: …………………………………………… 1.6.1.1 Tính chất vật lí benzen: ……………………………………… 1.6.1.2 Tính chất hóa học benzen: …………………………………… 1.6.1.3 Điều chế ứng dụng: …………………………………………… 1.6.2 Tính chất lí hóa toluen: ……………………………………………… 1.6.2.1 Tính chất vật lí toluen: ………………………………………… 1.6.2.2 Tính chất hóa học toluen:……………………………………… 1.6.2.3 Điều chế ứng dụng: …………………………………………… CHƯƠNG 2: TÍNH CƠNG NGHỆ………………………………………………… 2.1 Lưu lượng hỗn hợp đầu sản phẩm đáy: …………………………………… 2.2 Xác định số đĩa tháp:…………………… … ……………………………… 2.2.1 Đường cong cân - đồ thị t-x-y theo thực nghiệm: ………………… 2.2.2 Phương trình đường nồng độ làm việc: ………………………………… 2.2.3 Xác định số đĩa thực tế:…………………………………………………… 2.3 Tính đường kính thiết bị: …………………………………… ……………… 2.3.1 Đường kính đoạn luyện: …………………………………… ……… 2.3.1.1 Lượng trung bình đoạn luyện: ………………………… 2.3.1.2 Tốc độ trung bình đoạn luyện: ……………………… SVTH: GVHD: Lớp : Trường Đại Học Công Nghiệp TP.HCM Trung Tâm TNTH Hóa Học Tháp chưng cất liên tục hỗn hợp benzen – toluen 2.3.2 Đường kính đoạn chưng: …………………………………… ……… 2.3.2.1 Lương trung bình đoạn chưng: 2.3.2.2 Tốc độ trung bình đoạn chưng: ………………………… 2.4 Cân nhiệt lượng: …………………………………… ……………… 2.4.1 Cân nhiệt lượng thiết bị đun nóng hỗn hợp đầu: 2.4.1.1 Nhiệt lượng đốt mang vào QD1: 2.4.1.2 Nhiệt lượng hỗn hợp đầu mang vào thiết bị đun sôi hỗn hợp đầu Qf: …………………………………… …………………… 2.4.1.3 Nhiệt lượng hỗn hợp đầu mang khỏi thiết bị đun sôi QF: …… 2.4.1.4 Nhiệt lượng tổn hao môi trường xung quanh Qm: ……………… 2.4.1.5 Lượng đốt cần dùng đễ đun sôi hỗn hợp đầu: ………………… 2.4.2 Cân nhiệt lượng tháp chưng luyện: …………………………… 2.4.2.1 Lượng nhiệt lượng lỏng hồi lưu mang vào tháp QR: …………… 2.4.2.2 Nhiệt lượng sản phẩm đ áy mang Qw: ……………………… 2.4.2.3 Nhiệt lượng mang khỏi tháp chưng Qy: ………………… 2.4.2.4 Nhiệt lượng đốt mang vào để đun sôi hỗn hợp đáy tháp Qm: 2.4.3 Cân nhiệt lượng thiết bị ngưng tụ hồi lưu: …………………… 2.4.4 Cân nhiệt lượng thiết bị làm lạnh: …………………………… 2.5 Tính kết cấu tháp chưng luyện: …………………………………… 2.5.1 Kết cấu đĩa phần luyện: …………………………………… ……… 2.5.2 Kết cấu đĩa đoạn chưng: …………………………………… ……… 2.6 Tính khí thiết bị chính: …………………………………… …………… 2.6.1 Tính thân thiết bị chính: …………………………………… ……… 2.6.1.1 Xác định    : …………………………………… ……………… 2.6.1.2 Tính P: …………………………………… …………………… 2.6.1.3 Tính C: …………………………………… …………………… 2.6.1.4 Kiểm tra ứng suất theo áp suát thử: ……………………………… 2.6.2 Tính đáy nắp thiết bị: …………………………………… ……… 2.6.3 Tính bề dày lớp cách nhiệt: …………………………………… …… 2.6.4 Tính đường kính loại ống dẫn: …………………………………… 2.6.4.1 Đường kính ống dẫn hỗn hợp đầu vào đĩa tiếp liệu: ……………… SVTH: Lớp : GVHD: Trường Đại Học Công Nghiệp TP.HCM Trung Tâm TNTH Hóa Học Tháp chưng cất liên tục hỗn hợp benzen – toluen 2.6.4.2 Đường kính ống dẫn từ thiết bị ngưng tụ hồi lưu tháp: ………… 2.6.4.3 Đường kính ống dẫn khỏi đỉnh tháp: ……………………… 2.6.4.4 Đường kính ống dẫn sản phẩm đáy: ……………………………… 2.6.4.5 Đường kính ống dẫn nước bão hòa vào đáy tháp để đun sơi lại: … 2.6.4.6 Đường kính ống dẫn nước ngưng: ………………………………… 2.6.5 Chọn mặt bích: …………………………………… ………………… 2.6.5.1 Bích để nối thân thiết bị, nắp đáy: ……………………………… 2.6.5.2 Bích để nối ống dẫn với thiết bị: …………………………………… 2.6.6 Tính tải trọng tháp: …………………………………… ……… 2.6.6.1 Khối lượng thân tháp: …………………………………… 2.6.6.2 Khối lượng đáy nắp elip có gờ: …………………………… 2.6.6.3 Khối lượng chất lỏng tháp: ……………………………… 2.6.6.4 khối lượng đĩa: …………………………………… 2.6.6.5 Khối lượng lớp cách nhiệt: …………………………………… 2.6.6.6 Khối lượng bích: …………………………………… 2.6.7 Chọn tay treo, chân đỡ: …………………………………… ……… 2.6.7.1 Chọn tay treo: …………………………………… …………… 2.6.7.2 Chọn chân đỡ: …………………………………… …………… SVTH: Lớp : GVHD: Trường Đại Học Công Nghiệp TP.HCM Trung Tâm TNTH Hóa Học Tháp chưng cất liên tục hỗn hợp benzen – toluen CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CHƯNG CẤT 1.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA Q TRÌNH CHƯNG CẤT: Qúa trình chưng cất trình vật lý phân chia hỗn hợp thành thành phần gọi phân đoạn Quá trình thực biện pháp khác nhằm tách thành phần theo nhiệt độ sôi cấu tử có tronh hỗn hợp mà khơng làm phân huỷ chúng Hơi nhẹ bay lên, ngưng tụ thành phán lỏng tuỳ theo biện pháp tiến hành chưng cất mà người ta phân chia trinh chưng cất thành chưng cất đơn giản, chưng phức tạp, chưng cất nhờn cấu tử bay hơi, hay chưng cất chân không Chưng phương pháp dùng để tách hỗn hợp chất lỏng hỗn hợp khí lỏng thành cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay khác cấu tử hỗn hợp (nghĩa nhiệt độ, áp suất cấu tử khác ) Trong trường hộp đơn giản chưng khơng khác Tuy nhiên chúng có ranh giới bản; tường hợp chưng dung mơi chất tan bay Khi chưng ta thu nhiều sản phẩm thường cấu tử ta nhiêu sản phẩm Đối với trường hợp hai cấu tử ta có Sản phẩm đỉnh gồm cấu tử có độ bay lớn phần cấu tử có độ bay bé, sản phẩm đáy gồm cấu tử có độ bay bé phần cấu tử có độ bay lớn 1.2 Lựa chọn phương pháp làm việc: Trong cơng nghệ hố học có nhiều phương pháp để phân riêng hỗn hợp hay nhiều cấu tử tan phần hay tan hoàn toàn vào như: hấp thụ, hấp phụ, li tâm, trích ly, chưng cất,… Mỗi phương pháp có đặc thù riêng ưu điểm định, việc lựa chọn phương pháp thiết bị phù hợp tuỳ thuộc vào hỗn hợp ban đầu, yêu cầu sản phẩm điều kiện kinh tế Đối với hỗn hợp benzen – toluen hỗn hợp cấu tử tan vào có nhiệt độ sơi khác phương pháp tối ưu để tách hỗn hợp chưng cất Chưng cất phương pháp phổ biến dùng để tách hoàn toàn hỗn hợp cấu tử dễ bay có tính chất hòa tan phần hòa tan hồn tồn vào Chưng cất áp suất thấp dùng cho hỗn hợp dễ bị phân hủy nhiệt độ cao hây hỗn hợp có nhiệt độ sôi cao dùng cho hỗn hợp khơng hóa lỏng áp suất thường 1.2.1 Chưng đơn giản: Chưng đơn giản trình chưng cất tiến hành cách bay dần dần, lần hay nhiều lần, hỗn hợp chất lỏng cần chưng a) Chưng bay dần dần: SVTH: Lớp : GVHD: Trường Đại Học Công Nghiệp TP.HCM Trung Tâm TNTH Hóa Học Tháp chưng cất liên tục hỗn hợp benzen – toluen Sơ đồ chưng bay trình bày hình 3-5a, gồm thiết bị đốt nóng liên tục hỗn hợp chất lỏng bình chưng từ nhiệt độ thấp tới nhiệt độ sôi cuối liên tục tách sản phẩm ngưng tụ bay thiết bi ngưng tụ 3, cuối thu sản phẩm lỏng bể chứa Phương pháp chưng thường áp dụng phòng thí nghiệm b) Chưng cất cách bay lần: Sơ đồ chưng cất yheo phương pháp trình bày hình 3-5 Phương pháp gọi bay cân Hỗn hợp chất lỏng cho liên tục vào thiết bị đun sôi 2, hỗn hợp đốt nóng đến nhiệt độ xác định áp suất P cho trước Pha lỏng-hơi tạo thành đạt đến trạng thái cân bằng, điều kiện lại cho vào thiết bị phân chia lần thiết bị đoạn nhiệt Pha qua thiết bị ngưng tụ vào bể chứa 4, từ ta nhận phần cất; phía thiết bị pha lỏng tách liên tục ta nhận phần cặn Tỉ lệ lượng tạo thành bay lần với lượng chất lỏng nguyên liệu chưng ban đầu gọi phần chưng cất (gọi tắt phần chưng) Chưng cất bay lần cho phép nhận phần chưng cất lớn so với bay điều kiện nhiệt độ áp suất Ưu điểm bật trình chưng cất cho phép áp dụng điều kiện thực tế chưng cất hỗn hợp Tuy với nhiệt độ chưng bị giới hạn, cho phép nhận phần cất lớn c) Chưng cất bay nhiều lần: Đây trình gồm nhiều trình chưng bay lần nối tiếp nhiệt độ tăng cao dần (hay áp suất thấp hơn) phần cặn hình 3-5c trình baỳ sơ đồ chưng hai lần Phần cân chưng lần nguyên liệu cho chưng lần hai đốt nóng đến nhiệt độ cao từ đỉnh thiết bị chưng lần ta nhận sản phẩn đỉnh, đáy thiết bị chưng lần hai ta nhận phần cặn Phương pháp chưng cất hổn hợp bay lần bay nhiều lần có ý nghĩa lớn thực tế cộng nghiệp dây chuyền hoạt động liên tục Quá trình bay lần áp dụng đốt nóng hỗn hợp thiết bị trao đổi nhiệt, lò óng trình tách pha khỏi pha lỏng phận cung cấp, phân phối tháp tinh luyện Chưng cất đơn giản, với loại bay lần, không đạt đọ phân chia cao cần phân chia rỏ ràng cấu tử thành phần hỗn hợp chất lỏng Để nâng cao khả phân chia hỗn hợp chất lỏng, người ta phải tiến hành chưng cất có hồi lưu hay chưng cất có tinh luyện – chưng cất phức tap 1.2.2 Chưng cất phức tạp a) Chưng cất có hồi lưu Chưng cất có hồi lưu q trình chưng lấy phần chất lỏng ngưng tụ từ tách cho quay lại tưới vào dòng bay lên Nhờ có tiếp xúc SVTH: Lớp : GVHD: Trường Đại Học Công Nghiệp TP.HCM Trung Tâm TNTH Hóa Học Tháp chưng cất liên tục hỗn hợp benzen – toluen đồng thêm lần pha lỏng pha mà pha tách khỏi hệ thống lại làm giàu thêm cấu tử nhẹ (có nhiệt độ sơi thấp hơn) so với khơng có hồi lưu, nhờ mà có độ phân chia cao Việc hồi lưu lại chất lỏng khống chế phận đặc biệt bố trí phía thiết bị chưng b) Chưng cất có tinh luyện: Chưng cất có tinh luyện cho độ phân chia cao kết hợp với hồi lưu Cơ sở trình tinh luyện trao đổi chất nhiều lần phía pha lỏng pha chuyển động ngược chiều Quá trình thực tháp (cột) tinh luyện Để đảm baoe tiếp xúc hoàn thiện pha pha lỏng tháp trang bi “đĩa hay đệm” Độ phân chia hỗn hợp cấu tử tháp phụ thuộc vào số lần tiếp xúc pha (số đĩa lý thuyết), vào lượng hồi lưu đĩa hồi lưu đỉnh tháp Công nghệ đại chưng cất hỗn hợp dựa vào trình chưng cất lần nhiều lần có tinh luyện Q trình tinh luyện xảy tháp chưng cất phân đoạn có bố trí đĩa Hình 3-6 mơ tả hoạt động tháp tinh luyện 1.2.3 Chưng chân không: Dùng trường hợp cần hạ thấp nhiệt độ sơi cấu tử Ví dụ trường hợp cấu tử hỗn hợp dễ bị phân hủy nhiệt độ cao hay trường hợp cấu tử có nhiệt độ sơi q cao 1.3 Giới thiệu loại tháp chưng cất: Quá trình chưng luyện thực thiết bị loại tháp làm việc liên tục gián đoạn Có hai loại thiết bị tháp đệm tháp đĩa Trong đó:  Tháp đệm tháp hình trụ gồm nhiều đoạn nối với mặt bích hay hàn Trong tháp người ta đổ đầy đệm, tháp đệm ứng dụng rộng rãi kỹ nghệ hoá học để hấp thụ chưng luyện, chưng luyện, làm lạnh  Tháp đĩa: thực tế hay gặp loại đĩa lỗ, đĩa chóp có ống chảy chuyền khơng có ống chảy chuyền Tháp đĩa ứng dụng kỹ nghệ hoá học Ttrong tháp đĩa khí hay phân tán qua lớp chất lỏng chuyển động chậm từ xuống Hai pha lỏng tháp đĩa thực tiếp xúc bậc riêng biệt So với tháp đệm, tháp đĩa vừa phức tạp (khó làm) vừa tốn kim loại Việc lựa chọn loại đĩa yêu cầu chưng (như cường độ chuyển khối cao, giá thành chế tạo đĩa nhỏ,…) phải ý tới loạt yêu cầu khác đặc thù công nghệ đặt như: khoảng làm việc ổn định đĩa, khả chịu ăn mòn đĩa cao, khả làm việc với chất lỏng có lẫn cặn bẩn học Có 20 loại đĩa: đĩa chóp tròn, đĩa chóp chữ nhật, đĩa lỗ có ốn chảy chuyền, đĩa ventuyri,… Thông thường người ta chia tháp đĩa có ống chảy chuyền tháp đĩa khơng có ống chảy chuyền  Tháp đĩa có ống chảy chuyền khí lỏng chuyển động riêng biệt từ đĩa qua đĩa khác  Trong tháp đĩa khơng có ống chảy chuyền khí lỏng chuyển từ đĩa sang đĩa khác theo lỗ hay rãnh SVTH: GVHD: Lớp : Trường Đại Học Cơng Nghiệp TP.HCM Trung Tâm TNTH Hóa Học 1.4 Tháp chưng cất liên tục hỗn hợp benzen – toluen Cấu tạo nguyên tắc hoạt động tháp đĩa hình chóp: 1.4.1 Cấu tạo: Gồm nhiều đĩa lắp thân hình trụ, đĩa có lắp chóp, đĩa có số ống chảy chuyền phụ thuộc vào kích thước chóp lưu lượng lỏng, ống nhiều hơn, hai bên hay đĩa Chóp tròn hay có dạng khác Ở chóp có rãng để khí qua Rãnh hình chữ nhật, tam giác tròn Hình dáng rãng khơng ảnh hưởng đến q trình Chóp lắp vào đĩa nhiều kiểu khác 1.4.2 Nguyên tắc hoạt động: Chất lỏng chảy từ đĩa sang đĩa khác nhờ ống chảy chuyền Khí từ lên qua ống khí xuyên qua rãnh chóp sục vào lớp chất lỏng đĩa Hiệu q trình sục khí vào lỏng phụ thuộc nhiều vào vận tốc Nếu vận tốc khí bé phạm vi sục khí bé, vận tốc lớn q trình sục khí khơng tốt lúc xảy tượng chất lỏng bị bắn thro khí, chất lỏng bị dạt riêng vùng Hiện tượng bắn chất lỏng do: khoảng cách đĩa, vận tốc khí qua rãnh, khoảng cách chóp, khối lượng riêng khí lỏng, cấu tạo kích thước chóp ống chảy chuyền Ở ta thiết kế hệ thống chưng luyện tháp chóp làm việc liên tục với hỗn hợp chưng benzen – toluen Khi chưng luyện liên tục, hỗn hợp đầu đưa vào tháp đĩa tiếp liệu (nằm phần thân tháp) cách liên tục, sản phảm đỉnh sản phẩm đáy lấy liên tục 1.5 Quá trìng làm việc: Hỗn hợp Benzen – Toluen hỗn hợp lỏng hoà tan hoàn toàn vào theo tỉ lệ Áp suất cấu tử giảm áp suất chung hỗn hợp Nhiệt độ sôi hỗn hợp thành phần cấu tử thay đổi theo thành phần cấu tử dung dịch Ta có ts benzen = 80,10C < ts toluen = 110,80C nên độ bay benzen lớn độ bay toluen Vậy suy sản phẩm đỉnh chủ yếu benzen phần toluen, ngược lại sản phẩm đáy lại chủ yếu toluen phần benzen  Tiến hành: Trước hết hỗn hợp benzen – toluen từ thùng chứa bơm vào thùng cao vị dẫn xuống thiết bị đun nóng (2), dung dịch đun nóng đến nhiệt sơi Ngun liệu khỏi thiết bị đun nóng vào tháp chưng luyện vị trí đĩa tiếp liệu (1) Do đun nóng đến nhiệt độ sôi nên benzen thực trình truyền khối từ pha lỏng sang pha tiến đỉnh tháp Toluen cấu tử khó bay nhiệt độ thể lỏng, qua ống chảy chuyền phân phối xuống lòng đĩa Như tháp Benzen từ lên gặp lỏng toluen từ xuống Vì lên cao nhiệt độ thấp nên benzen qua đĩa từ leencos mang theo phần cấu tử toluen, cấu tử có nhiệt độ sơi cao ngưng tụ lại cuối đỉnhta thu hỗn howpjgoomf hầu hết cấu tử benzen dễ bay Hơi SVTH: Lớp : GVHD: Trường Đại Học Cơng Nghiệp TP.HCM Trung Tâm TNTH Hóa Học Tháp chưng cất liên tục hỗn hợp benzen – toluen vào thiết bị ngưng tụ (3) ngưng tụ lại Một phần chất lỏng ngưng qua thiết bị làm lạnh (4) đến nhiệt độ cần thiết vào thùng chứa sản phẩm đỉnh(5) Một phần khác hồi lưu tháo đĩa Tương tự trình dịch chuyển toluen kéo theo phần cấu tử benzen xuống thấp nhiệt độ tháp tăng chất lỏng toluen từ xuống gặp benzen có nhiệt độ cao hơn, phần cấu tử có nhiệt độ sơi thấp bốc nồng độ toluen khó bay chất lỏng ngày tăng Cuối đáy tháp ta thu hỗn hợp lỏng gồm hầu hết chất lỏng toluen khó bay Chất lỏng đáy tháp khỉ tháp làm lạnh đưa vào thùng chứa sản phẩm (6) Để tiết kiệm đốt người ta dùng đỉnh tháp để đun nóng hỗn hợp ban đầu Do đòi hỏi sản phẩm có độ tinh khiết cao nồng độ benzen sản phẩm đỉnh đạt 98% khối lượng, sản phẩm đáy 3% khối lượng, với suất lượng sản phẩm đỉnh 3500 kg/ngày, nồng độ benzen hỗn hợp đầu 60% khối lượng, nên đòi hỏi việc tính tốn số đĩa làm việc cho phù hợp dẫn dén chiều cao tháp, công suất làm việc,… 1.6 Sản phẩm q trình chưng cất 1.6.1 Tính chất lí hóa benzene: Benzen có cơng thức phân tử : C6H6 Công thức cấu tạo: Phân tử lượng: 78,1121 g/mol Tỷ trọng: 0,8786 g/cm³, chất lỏng Điểm nóng chảy: 5,5 °C (278,6 K) Điểm sôi: 80,1 °C (353,2 K) Điểm bắt lửa: −11 °C 1.6.1.1 Tính chất vật lí benzen: Benzen thường biết đến cơng thức hố học C6H6, hay viết tắt phH, benzol, hợp chất hữu thơm, điều kiện bình thường chất lỏng khơng màu, mùi dịu dễ chịu, dễ cháy Benzen tan nước rượu Benzen ankylbenzen chất không màu, không tan nước tan nhiều dung mơi hữu cơ, đơng thời chúng dung mơi hòa tan nhiều chất khác Chẳng hạn benzen hòa tan brom, iot, lưu huỳnh, cao su, chất béo, Các aren chất có mùi, chẳng hạn benzen toluen có mùi thơm nhẹ có hại cho sức khoẻ, benzen SVTH: Lớp : GVHD: Trường Đại Học Công Nghiệp TP.HCM Trung Tâm TNTH Hóa Học Tháp chưng cất liên tục hỗn hợp benzen – toluen 1.6.1.2 Tính chất hóa học benzen: Benzen tác dụng với axít nitric điều kiện có axít sunfuric đặc làm xúc tác, để tạo thành nitro benzen (màu vàng, mùi hạnh nhân) Ngồi ra, cộng với hidro halogen Benzen thành phần dầu thô, sản phẩm trình chưng cất dầu mỏ Tuy nhiên người ta thường tổng hợp benzen từ chất dầu mỏ thu trực tiếp Benzen sử dụng rộng rãi đời sống, dung môi quan trọng công nghiệp, chất để điều chế dược phẩm, cao su tổng hợp, thuốc nhuộm, Lưu ý, benzen độc, có khả gây ung thư người cao 1.6.1.3 Điều chế ứng dụng: a) Điều chế benzen Benzen, toluen, xilen, thường tách cách chưng cất dầu mỏ nhựa than đá Chúng điều chế từ ankan, xicloankan : Etylbenzen điều chế từ benzen etilen : b) Ứng dụng benzen Benzen ngun liệu quan trọng cơng nghiệp hóa hữu Nó dùng nhiều để tổng hợp monome sản xuất polime làm chất dẻo, cao su, tơ sợi (chẳng hạn polistiren, cao su buna - stiren, tơ capron) Từ benzen người ta điều chế nitrobenzen, anilin, phenol dùng để tổng hợp phẩm nhuộm, dược phẩm, thuốc trừ dịch hại, Benzen, toluen xilen dùng nhiều làm dung mơi 1.6.2 Tính chất lí hóa toluen: Toluen có khối lượng phân tử : C6H5CH3 Công thức cấu tạo: Phân tử lượng: 92,14 g/mol Tỷ trọng: 0,8669 g/cm³ SVTH: Lớp : GVHD: Trường Đại Học Công Nghiệp TP.HCM Trung Tâm TNTH Hóa Học Tháp chưng cất liên tục hỗn hợp benzen – toluen Điểm nóng chảy: −93 °C (180 K)/(-135,4°F) Điểm sôi: 110.6°C (383,8 K)/ 231.08°F Điểm bắt lửa: °C/ 39,2 °F 1.6.2.1 Tính chất vật lí toluen: Toluen, hay gọi mêtylbenzen hay phenylmêtan, chất lỏng suốt, khơng hòa tan nước Toluen hyđrocacbon thơm sử dụng làm dung môi rộng rãi công nghiệp o Nhiệt độ sôi áp suất khí t0s = 110,80C o Khối lượng riêng 200C = 870 kg/m3 o Độ nhớt 200C = 0,586.103 N.s/m2 = 0,586 cp o Nhiệt độ nóng chảy tnc = -950C 1.6.2.2 Tính chất hóa học toluen: Là hyđrocacbon thơm, toluen có khả tham gia phản ứng điện tử Nhờ có nhóm mêtyl mà độ hoạt động hóa học toluen phản ứng lớn gấp 25 lần so với benzen Vì vòng thơm bền nên cần áp suất cao tiến hành phản ứng hyđro hóa toluen thành mêtylcyclohexan 1.6.2.3 Điều chế ứng dụng: a) Điều chế: Toluen tinh chế cách sử dụng hợp chất CaCl 2, CaH2, CaSO4, P2O5 hay natri để tách nước Ngồi ra, kỹ thuật chưng cất chân khơng sử dụng phổ biến Trong kỹ thuật này, người ta thường sử dụng benzophenon natri để tách khơng khí ẩm toluen b) Ứng dụng: Toluen chủ yếu dùng làm dung mơi hòa tan nhiều loại vật liệu sơn, chất hóa học, cao su, mực in, chất kết dính, Trong ngành hóa sinh, người ta dùng toluen để tách hemoglobin từ tế bào hồng cầu Toluen dùng để sản xuất thuốc nỏ TNT (trinitrotoluen) Độc tính: Nếu tiếp xúc với toluen thời gian đủ dài, bị bệnh ung thư SVTH: Lớp : GVHD: 10 Trường Đại Học Công Nghiệp TP.HCM Trung Tâm TNTH Hóa Học Tháp chưng cất liên tục hỗn hợp benzen – toluen  Đường kính ống dh= 50 (mm)  Số chóp n = (chóp)  Đường kính chóp dch= 73,59 (mm)  Chiều cao chóp ống dẫn h2=12,5 (mm)  Khoảng cách từ măth đĩa đến chân chóp S = (mm)  Chièu cao mức chất lỏng khe chóp h1= 20 (mm)  Chiều cao khe chóp b = 10 (mm)  Khoảng cách khe c = (mm)  - Số khe hơe chóp i = 12 (khe)  Đường kính ống chảy chuyền  Chiều cao lớp chất lỏng ống chảy chuyền dc= 33 (mm) h = 7,7 (mm)  Khoảng cách từ mép ống chảy chuyền đến đĩa S1= 8,25 (mm)  Chiều cao ống chảy chuyền đĩa hc=27,3 (mm)  c = (mm)  Bề dày ống chảy chuyền  c = (mm)  Bề dày chóp  Khoảng cách từ tâm ống chảy chuyền đến tâm chóp gần t 1=133,295 (mm)  Khoảng cách hai tâm chóp 2.6 tmin= 112,59 (mm)  Khoảng cách nhỏ hai chóp l2 = 35 (mm)  Khoảng cách nhỏ chóp ống chảy chuyền l1 = 75 (mm) Tính khí thiết bị chính: 2.6.1 Tính thân thiết bị chính: Tháp chưng luyện áp suất khí P = 760 mmHg = 1,01.10 N/m2 áp suất thấp nên chọn thân tháp hình trụ hàn (theo sổ tay QTTB tập trang 360) Chiều dày thân hình trụ làm việc áp suất P tính theo cơng thức XIII.8 trang 360 sổ tay QTTB tập 2: S Trong đó: D t P  C (m) 2     P Dt: đường kính tháp (m)  : hệ số bền thành hình trụ theo phương dọc SVTH: Lớp : GVHD: 38 Trường Đại Học Cơng Nghiệp TP.HCM Trung Tâm TNTH Hóa Học Tháp chưng cất liên tục hỗn hợp benzen – toluen C: Số bổ sung ăn mòn, bào mòn dung sai chiều dày (m)   : ứng suất cho phép vật liệu Tra bảng XIII.9 trang 364 sổ tay QTTB tập ta thấy thép X18H10T phù hợp cới thân hình trụ hàn dùng với thiết bị làm việc áp suất thấp ( G Bề mặt đỡ F = 172.10-4 (m2) Tải trọng cho phép chân đỡ qcp = 290000 (N/m2) SVTH: Lớp : GVHD: 51 Trường Đại Học Cơng Nghiệp TP.HCM Trung Tâm TNTH Hóa Học Tháp chưng cất liên tục hỗn hợp benzen – toluen Tải trọng thực tế chân đỡ: q 4824, 05  280468 (N/m )  q cp -4 172.10 Đơn vị mm L B B1 B2 H h s d 160 110 135 195 240 145 10 55 23 KẾT LUẬN Qua thời gian nghiên cứu với nổ lực nhóm giúp đỡ tận tình thầy, đến chúng em hồn thành đồ án mơn học giao với đề tài “chưng cất liên tục hỗn hợp benzen - toluen tháp chóp” có thơng số theo u cầu là: …… Do tài liệu tham khảo thời gian nghiên cứu có hạn, nên q trình tính tốn khơng tránh sai sót Vì mong thầy góp ý để đồ án chúng em hoàn thiện KẾT LUẬN Qua thời gian nguyên cứu tính tốn với giúp đỡ tận tình thầy, đến chúng em hoàn thành đồ án môn học giao với đề tài “Chưng cất liên tục hỗn hợp benzen – toluen tháp chóp” Em có số nhận xét q trình tính tốn sau: - kết tính tốn có sai số sử dụng phương pháp nội suy ngoại suy - Chủ yếu tính tốn kỹ thuật đề cập đến vấn đề tính tốn kinh tế Do phần tính tốn kinh tế chúng em xác so với giá thị trường Do tài liệu tham khảo thời gian nghiên cứu có hạn, nên q trình tính to SVTH: Lớp : GVHD: 52 ... thành phán lỏng tuỳ theo biện pháp tiến hành chưng cất mà người ta phân chia trinh chưng cất thành chưng cất đơn giản, chưng phức tạp, chưng cất nhờn cấu tử bay hơi, hay chưng cất chân không Chưng. .. người ta phải tiến hành chưng cất có hồi lưu hay chưng cất có tinh luyện – chưng cất phức tap 1.2.2 Chưng cất phức tạp a) Chưng cất có hồi lưu Chưng cất có hồi lưu q trình chưng lấy phần chất lỏng... 1.3 Giới thiệu loại tháp chưng cất: Quá trình chưng luyện thực thiết bị loại tháp làm việc liên tục gián đoạn Có hai loại thiết bị tháp đệm tháp đĩa Trong đó:  Tháp đệm tháp hình trụ gồm nhiều