Thiết kế nhà máy sản xuất cồn tuyệt đối từ ngô hạt nghiền khô năng suất 600 nghìn lít tháng

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HÓA THIẾT KẾ NHÀ MÁY SẢN XUẤT CỒN TUYỆT ĐỐI TỪ NGƠ HẠT NGHIỀN KHƠ NĂNG SUẤT 600 NGHÌN LÍT/THÁNG Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Hồng Kha Số thẻ SV: 107140072 Lớp: 14H2A (PHỤ LỤC) Đà Nẵng – Năm 2019 Phụ lục PHỤ LỤC Phụ lục 1: Tính tốn cân vật chất cho cơng đoạn chưng cất Tính tốn cân vật chất cho tháp thơ (tính cho 100 kg giấm) Dịch giấm chín trước vào đĩa tiếp liệu có nồng độ 7,43% V= 5,86% khối lượng Nhiệt độ sôi tương ứng nồng độ là: ts = 94,26°C [6] Trước vào tháp, giấm hâm nóng đến 700C thiết bị hâm giấm Sau đưa vào tháp thơ để nâng nhiệt độ đến t = 94,26oC Nhiệt lượng cần đun nóng giấm từ 700C đến nhiệt độ sơi tính cho 100 kg giấm: Q = 100  CD  (tS − t D ) Trong đó: 100: Khối lượng giấm vào tháp CD = 1,019 – 0,0095  B: Nhiệt dung riêng giấm (Kcal/kg.độ) B = 5,86%: Nồng độ chất khô giấm (%) Suy : CD = 1,019 – 0,0095  5,86% =1,018 (kcal/kg.độ) Nên: Q = 100 × 1,018 × (94,26 − 70) = 2469,67 (kcal) Nồng độ ethanol đĩa tiếp liệu x = 5,86% Nhiệt độ sơi tương ứng nồng độ ts = 94,26°C Nồng độ rượu pha hơi: y = 40,54% Khối lượng rượu bốc lên khỏi tháp thô ứng với 100 kg giấm là: 100×x G = y = 100×5,86 40,54 = 14,455 (kg) Thực tế lượng thường cấp dư nên lượng rượu thực tế là: GT = G × β = 14,455 × 1,05 = 15,178 (Với β = 1,05: Hệ số thừa) 5,86 Nồng độ thật rượu pha hơi: y = 15,178 ×100 = 38,61% khối lượng Phương trình cân vật chất cho tháp thô ứng với 100 kg giấm chín giả sử lượng rượu bã khơng đáng kể: P + 100 = R + GT Trong : P – Lượng nước cần dùng, kg/h R – Lượng bã rượu, kg/h GT – Lượng rượu khỏi tháp Suy : 100 + P = R + 15,178  P + 84,822= R Trong : P – Lượng nước cần dùng, kg/h R – Lượng bã rượu, kg/h GT – Lượng rượu khỏi tháp Phụ lục Bảng 4.5 Bảng cân nhiệt lượng ứng với 100 kg giấm chín Thành phần nhiệt Khối lượng (kg) Nhiệt lượng riêng (KJ/kg) Tính tốn nhiệt (KJ) Giấm chín 100 279 100×279=27900 Hơi nước P 2680 2680×P Hơi nước - rượu 15,178 2010 15,178×2010=30507,8 Ra Bã 84,822+P 420 (84,822+P) ×420 Nhiệt làm mát 8,4×mgiấm Phương trình cân nhiệt: 27900+2680  P = 30507,8 + (84,822+P)  420+ 840 → P = 17,29 (kg) → R = 102,11 (kg) Vào Ta có 100 kg giấm chín cần 17,29 (kg) lượng bã thu 102,11 (kg) Hơi đốt cần cung cấp cho 4,452 × X (kg) giấm chín: 4,452 × X × 17,29 mhơi = = 0,77 × X (kg) 100 Lượng bã từ 4,452 × X (kg) giấm chín là: 4,452 × X × 102,11 mbã = = 4,546 × X (kg) 100 Lượng ứng với 4,452 × X (kg) giấm chín là: 4,452 × X × 5,86 G= = 0,644 × X (kg) 40,54 Lượng thực tế khỏi tháp thô vào thiết bị ngưng tụ: GT = G × β = 0,644 × X × 1,05 = 0,676 × X (kg) Có lượng thu đem ngưng tụ thành rượu thô Nên lượng rượu thơ : 0,676 × X (kg) Hao hụt chưng cất 1%, nên lượng rượu thơ thực tế thu là: 0,676 × X × (100 − 1) mrượu thơ = = 0,669 × X (kg) 100 Tính tốn cân vật chất cho tháp andehyt Rượu thô trước vào đĩa tiếp liệu có nồng độ 38,61% khối lượng Nhiệt độ sơi tương ứng nồng độ là: t s = 83,34°C [6] Nồng độ ethanol đĩa tiếp liệu x= 38,61% khối lượng Nhiệt độ sôi tương ứng nồng độ 83,340C, nồng độ rượu pha hơi: y= 74,183% khối lượng Trong tháp andehyt lượng tạp chất đầu (chủ yếu hợp chất andehyt) bị tách 4% so với khối lượng rượu thơ, đó: mtạp chất đầu = 4% × mrượu thơ = 4% × 0,669 × X = 0,027 × X (kg) Phụ lục Khối lượng tạp chất đầu lấy tháp andehyt ứng với 15,178 (kg) rượu thô là: A = 4% × 15,178 = 0,607(kg) Phương trình đường cân cho tháp andehyt ứng với 15,178 (kg) rượu thô giả định lượng rượu tạp chất đầu không đáng kể: Ph(a) + 15,178 = A + Ga Trong đó: Ph(a) : Lượng nước cần dùng, kg/h A : Lượng tạp chất đầu, kg/h Ga : Lượng rượu tinh (1) đáy tháp andehyt trước vào tháp tinh chế Suy : Ph(a) + 15,178 = 0,607 + Ga ↔ Ph(a) + 14,571 = Ga Bảng 4.6 Bảng cân nhiệt lượng ứng với 15,178 kg rượu thô Vào Thành phần nhiệt Khối lượng (kg) Rượu thô Hơi nước Rượu tinh (1) Tạp chất đầu 15,178 Ph(a) Ph(a) +14,571 0,607 Nhiệt lượng riêng (KJ/kg) 1314 2680 1500 1369 Nhiệt làm mát Ra Tính tốn nhiệt (KJ) 15,178×1314= 19943,9 2680×Ph(a) (14,571+ Ph(a))×1500 0,607×1369= 830,98 8,4 × mgiấm × mrượu thơ GT = 840 Phương trình cân nhiệt: 19943,9 + 2680 × Ph(a) = (14,571 + Ph(a) ) × 1500 + 830,98 + 840 ↔ Ph(a) = 3,037(kg) Ta có 15,178 kg rượu thơ cần 3,037 (kg) lượng rượu tinh (1) thu 17,608 (kg) Hơi đốt cần cung cấp cho 0,669 × X (kg) rượu thơ: 0,669 × X × 3,037 mhơi = = 0,134 × X (kg) 15,178 Lượng rượu tinh (1) thu ứng với 0,669 × X (kg) rượu thơ là: 0,669 × X × 17,608 × 38,61 Ga = = 0,404 × X (kg) 15,178 × 74,183 Nên lượng rượu tinh (1) : 0,404 × X (kg) Hao hụt tháp andehyt 0,5%, nên lượng rượu tinh thực tế thu là: 0,404 × X × (100 − 0,5) mrượu tinh(1) = = 0,402 × X (kg) 100 Tính tốn cân vật chất cho tháp tinh Phụ lục Rượu tinh (1) trước vào đĩa tiếp liệu có nồng độ 74,183% khối lượng Nhiệt độ sơi tương ứng nồng độ là: t s = 79,830 C [6] Nồng độ rượu đĩa tiếp liệu x=74,183% khối lượng Nhiệt độ sôi tương ứng nồng độ 79,830C, nồng độ rượu pha hơi: y=83,47% khối lượng 66,37% mol Lượng tạp chất cuối (chủ yếu axit acetic) bị tách 3% lượng rượu tinh (1) thu được: mtạp chất cuối = 3% × mrượu tinh(1) = 3% × 0,402 × X = 0,012 × X (kg) Lượng tạp chất cuối ứng với 17,608 (kg) rượu tinh (1): S = 3% × 17,608 = 0,528 (kg) Phương trình đường cân cho tháp tinh ứng với (kg) rượu tinh (1) giả định lượng rượu tạp chất cuối không đáng kể: Ph(t) + 17,608 = S + Gt Trong : Ph(t) : Lượng nước cần dùng, kg/h; S : Lượng tạp chất cuối, kg/h Gt : Lượng rượu tinh (2) thu đỉnh tháp tinh Suy ra: Ph(t) + 17,608 = 0,528 + Gt ↔ Ph(t) + 17,08 = Gt Bảng 4.7 Bảng cân nhiệt lượng ứng với 17,608 kg rượu tinh (1) Nhiệt Vào Thành phần nhiệt Khối lượng (kg) Rượu tinh (1) Hơi nước Rượu tinh (2) Tạp chất cuối 17,608 Ph(t) Ph(t) +17,08 0,528 lượng riêng (KJ/kg) 1214 2680 1341 405 Ra Nhiệt làm mát Tính tốn nhiệt (KJ) 17,608×1214=21376,11 2680  Ph(t) (Ph(t) +17,08)×1341 0,528× 405=213,84 8,4 × mgiấm × mrượu tinh GT = 974 Phương trình cân nhiệt lượng: 21376,11 + 2680 × Ph(t) = (Ph(t) + 17,08) × 1341 + 213,84 + 974 ↔ Ph(t) = 2,028(kg) Ta có 17,608 kg rượu tinh (1) cần 2,028 (kg) lượng rượu tinh (2) thu 19,108 (kg) Hơi đốt cần cung cấp cho 0,402 × X (kg) rượu tinh (1): 0,402 × X × 2,208 mhơi = = 0,05 × X (kg) 17,608 Lượng rượu thu ứng với 0,402 × X (kg) rượu tinh (1) là: Phụ lục 0,402 × X × 19,108 × 74,183 = 0,388 × X (kg) 17,608 × 83,47 Lượng rượu thực tế: Gt = GT(t) = Gt × β = 0,388 × X × 1,05 = 0,407 × X (kg) Nên lượng rượu tinh (2) là: 0,407 × X (kg) Hao hụt tháp tinh 1%, nên lượng rượu tinh (2) thực tế thu là: 0,407 × X × (100 − 1) mrượu tinh(2) = = 0,403 × X (kg) 100 Tính toán cân vật chất cho tháp làm Xem lượng rượu cồn đầu dầu fusel không đáng kể Có : Vrượu tinh (2) × xt(2) = Vc × xc Với: Vrượu tinh (2) : Thể tích rượu tinh (2) thu tháp tinh xt(2) : Nồng độ rượu rượu tinh (2), x = 66,37% V Vc : Thể tích sản phẩm lấy xc : Nồng độ cồn sản phẩm lấy xc = 95,57% V Khối lượng riêng rượu ρ = 0,789 kg/lít Thể tích rượu tinh (2) thu là: mrượu tinh (2) 0,403 × X Vrượu tinh (2) = = = 0,511 × X (lít) ρ 0,789 Lượng cồn sản phẩm lấy là: 0,511 × X × 66,37 Vc = = 0,355 × X (lít) 95,57 Hao hụt tháp làm 0,5% nên lượng cồn 95,570 thực tế thu là: 0,355 × X × (100 − 0,5) Vc(tt) = = 0,353 × X (lít) 100 Phụ lục 2: Tính tốn cân vật chất cho cơng đoạn chưng đẳng phí Vc(tt) × xc = Vkhan × xkhan Vc(tt): thể tích rượu 95,570 vào xc : nồng độ rượu, xc= 95,570 Vkhan : thể tích sản phẩm lấy xkhan : nồng độ cồn khan lấy ra, xkhan = 99,60 Vc(tt)× xc 0,353 × X × 95,57 → Vkhan = = = 0,339 × X (lít) xkhan 99,6 - Khối lượng cồn 95,57 °: mc(tt) = Vc(tt) × 0,789 = 0,353 × X × 0,789 = 0,278 × X (kg) Phụ lục Khi cho benzen vào tạo hỗn hợp đẳng phí gồm cấu tử sau: 18,5% ethanol; 7,4% nước; 74,1% benzene [6] Gọi A khối lượng benzen cần cung cấp: A 0,741 = 0,278 × X + A → A = 0,795 × X - Khối lượng benzen vào: mbenzen = 0,795 × X (kg) - Khối lượng cồn 99,6 ra: mkhan = Vkhan × 0,789 = 0,339 × X × 0,789 = 0,267 × X Bảng 4.8 Bảng cân nhiệt lượng Nhiệt Thành phần nhiệt Khối lượng (kg) lượng riêng (KJ/kg) Tính tốn nhiệt (KJ) Cồn 95,570 0,278×X 1214 0,278×X×1214=337,49×X Vào Hơi nước Ph(t) 2680 2680  Ph(t) Benzen 0,795×X 940 0,795×X×940=747,3×X Cồn khan 0,267×X 1500 0,267×X×1500=400,5×X Ra Sản phẩm đỉnh Pht+0,795×X 1145 (Ph(t) +0,795×X)×1145 Nhiệt làm mát 840 Phương trình cân nhiệt lượng: 337,49×X+2680  Ph(t)+ 747,3×X=400,5×X+(Ph(t) +0,795×X)×1145+840 Pht=0,147×X+0,547 Lượng cồn tuyệt đối thực tế thu là: Vkhan(tt)=0,339×X× 100 − =0,337×X (lít) 100 Phụ lục 3: Tính chọn thiết bị tháp thô Xác định số đĩa lý thuyết Với tháp thô nồng độ cồn vào tháp 7,43% V = 5,86% khối lượng, có nhiệt độ sơi nhiệt độ thường là: ts =94,26 0C, áp suất đốt 1,5 (kg/cm2) Xác định số hồi lưu: Rxmin = x P − yF * * yF - x F Với : xF nồng độ % mol rượu hỗn hợp đầu, xF =2,371% mol xP nồng độ % mol rượu sản phẩm đỉnh, xP =52,93% mol Phụ lục yF* nồng độ phần mol rượu pha hơi, cân với nồng độ rượu pha lỏng, xF =2,371% mol => yF* = 21,062% mol => Rxmin = x P − yF * * yF - x F = 52,93 - 21,062 =1,705 21,062 - 2,371 Chọn b= 2,5 Do đó: Rx =b× Rxmin = 2,5 ×1,705=4,263 R+L 1− L Phương trình làm việc có dạng: y= ×x + xw R +1 R +1 L: Lượng hỗn hợp đầu tính đơn vị sản phẩm đỉnh L = x p − xw x f − xw =22,36 xw: nồng độ phần mol sản phẩm đáy, xw = 0,004% mol =>y = 4,263 + 22,36 − 22,36 ×x + xw =5,06x- 0,016 4,263 + 4,263 + Số đĩa lý thuyết tháp xác định từ hai khoảng nồng độ: Từ 0,6 đến 52,9% mol xác định theo phương pháp đồ thị hệ trục toạ độ x – y: biểu diễn đường làm việc đường cân xác định số bậc thay đổi nồng độ, giá trị thay đổi số bậc nồng độ số đĩa lý thuyết X - Y Diagram 1,0 0,8 Y 0,6 0,4 0,2 0,0 0,0 0,2 0,4 X 0,6 0,8 1,0 Hình 5.39 Đồ thị xác định số đĩa làm việc tháp thô Theo đồ thị số đĩa lý thuyết n1 = đĩa xR : Nồng độ rượu bã, xR = 0,004% mol G : Lượng (mol) tháp ứng với 100 kg giấm: P 17,29 G= = = 0,96 (kmol) 18 18 L : Dòng chất lỏng tổng cộng từ giấm chín ngưng tụ: L = L1 + L2 Phụ lục L1 : Lượng giấm đưa vào: 5,86 100 − 5,86 + = 5,357 (kmol) 46 18 L2 : Lượng lỏng hình thành ngưng tụ nước cấp nhiệt cho giấm: Q L2 = E × 18 Q : Lượng nhiệt cung cấp cho 100 kg giấm đến nhiệt độ sôi: Q = 2469,67 (kcal) =10337,54 (kJ) L1 = E: Nhiệt lượng riêng áp suất 1,5kg/cm2, E = 2680 (kJ/kg) 10337,54 → L2 = = 0,214 (kmol) 2680 × 18 => L = L1 + L2 = 5,357 +0,214 =5,571 (kmol) Trong khoảng nồng độ từ 0,004% đến 0,6% mol xác định theo phương trình CoperrXapuha : x K×G log [1 + x ( − 1)] w n2 = K×G log ( L ) x0 = 0,6% mol, xw = 0,004% mol K : Hệ số bay rượu etylic, khoảng nồng độ thấp: 0,004-0,6% mol lấy 13 G, L: Lượng hơi, lỏng tháp, G = 0,96 (kmol), L = 5,571 (kmol) Từ có được: 0,6 0,96 log[1 + 0,004 × (13 × − 1)] → n2 = = 8,27 13 × 0,96 log( 5,571 ) Tổng số đĩa lý thuyết tháp giấm: Nlt = n1 + n2 = 4+8,27 = 12,27 (đĩa) Trong thực tế hiệu suất đĩa : µ = 0,2-0,9 Chọn µ = 0,55 Như số đĩa thực tế tháp: Nlt 12,27 Ntt = = = 22,3 ≈ 23 (đĩa) µ 0,55 Đường kính tháp thơ Đường kính tháp giấm: D = 0,0188 gtb [7] (  y wy )tb gtb : Lượng trung bình tháp, kg/h (ywy)tb = 0,065 × [] × h   xtb   ytb [] : Hệ số tính đến sức căng bề mặt Phụ lục Khi  < 20 dyn/cm (N/s) [] = 0,8 Khi  > 20 dyn/cm (N/s) [] = Khi nồng độ nhỏ  lớn, ứng với nồng độ rượu pha lỏng tháp 5,86% khối lượng sức căng bề mặt luôn lớn 20 dyn/cm, nên [] = xtb : Khối lượng riêng trung bình pha lỏng, kg/m3: a − a tbl = tbl + ρ xtb ρ R ρN R, N : Khối lượng riêng trung bình rượu nước pha lỏng lấy theo nhiệt độ trung bình tháp, kg/m3 Nhiệt độ đỉnh tháp 94,260C, nhiệt độ đáy tháp 1050C, nhiệt độ trung bình 99,630C Khối lượng riêng rượu, nước 99,4550C: R = 716,35 kg/m3, N = 958,26 kg/m3 [4] atbl : Nồng độ phần khối lượng trung bình rượu pha lỏng Nồng độ % khối lượng rượu đáy tháp bé, lấy nồng độ trung bình rượu pha lỏng sau: atbi = 5,86 = 2,93% khối lượng = 0,0293 phần khối lượng → => ρxtb = 0,0293 − 0,0293 + 716,35 958,26 xtb = 948,87 (kg/m ) Khối lượng riêng trung bình pha hơi: ρ y tb = y  M R + (1 − y )  M N  273 22,4  T MR = 46, MN = 18 T : Nhiệt độ tuyệt đối trung bình, T = 273 + 99,63 = 372,630K y1 + y 2 y1 : Nồng độ phần mol đỉnh tháp, y1 = 52,93% mol y2 : Nồng độ phần mol đĩa tiếp liệu, y2 = 2,371% mol => y = 27,65% mol = 0,2765 phần mol [ y  M R + (1 − y)  M N ]  273 =>  ytb = 22,4  T y : Nồng độ phần mol trung bình pha hơi, y = = [0,2765 × 46 + (1 − 0,2765) × 18] × 273 = 0,842 22,4 × 372,63 Do đó: (ρy wy ) = 0,065 × × √0,4 × 948,87 × 0,842 = 1,162 (kg/m3.s) Lượng trung bình tháp: gtb = DV P (kg/h) 100 P: Lượng tính cho 100 kg giấm, P=17,29 kg Lượng giấm vào tháp giờ: DV = 4,452×X=4,452×2487,5=11074,35 (kg/h) Phụ lục 10 Trong thực tế hiệu suất đĩa : µ = 0,2-0,9 Chọn µ = 0,5 𝑛 Như số đĩa thực tế tháp: 𝑛𝑡𝑡 = 𝜇 = 12,4 0,5 = 24,8 Chọn 25 đĩa Tính đường kính Đường kính tháp giấm: D = 0,0188 gtb (  y wy )tb Trong đó: gtb : Lượng trung bình tháp, kg/h (ywy)tb = 0,065 × [] × h   xtb   ytb với [] : Hệ số tính đến sức căng bề mặt Khi  < 20 dyn/cm (N/s) [] = 0,8 Khi  > 20 dyn/cm (N/s) [] = Khi nồng độ nhỏ  lớn, ứng với nồng độ rượu pha lỏng tháp 99,6% khối lượng sức căng bề mặt ln ln lớn 20 dyn/cm, nên [] = xtb : Khối lượng riêng trung bình pha lỏng, kg/m3: a − a tbl = tbl + ρ xtb ρ R ρN R, N : Khối lượng riêng trung bình rượu nước pha lỏng lấy theo nhiệt độ trung bình tháp, kg/m3 Nhiệt độ đỉnh tháp 850C, nhiệt độ đáy tháp 78,30C, nhiệt độ trung bình 81,650C Khối lượng riêng rượu, nước 71,650C: R = 733,390 kg/m3, N = 969,775 kg/m3 [4] atbl: Nồng độ phần khối lượng trung bình rượu pha lỏng 0,9557 + 0,996 a= = 0,976 phần khối lượng =>  xtb = 0,976 − 0,976 => xtb = 737,705 (kg/m3) + 733,390 969,755 Khối lượng riêng trung bình pha hơi: ρ y tb = y  M R + (1 − y )  M N  273 22,4  T MR = 46, MN = 18 T : Nhiệt độ tuyệt đối trung bình, T = 273 + 81,65 = 354,650K y1 + y 2 y1: Nồng độ phần mol đáy tháp, y1 = 95,626% mol y2: Nồng độ phần mol đĩa tiếp liệu, y2 = 89,41% mol => y = 92,518% mol = 0,925 phần mol [ y  M R + (1 − y)  M N ]  273 =>  ytb = 22,4  T y : Nồng độ phần mol trung bình pha hơi, y = Phụ lục 39 = Do đó: [0,925  46 + (1 − 0,925 )  18]  273 = 1,509 (kg/m3) 22,4  354,65 (  y wy ) tb = 0,065 1 0,3  737,705 1,509 = 1,188 (kg/m3.s) DP (kg/h) 100 P: Lượng tính cho 100 kg cồn P= 52,896 kg Lượng trung bình tháp: gtb= Lượng cồn vào tháp giờ: DV = 691,525 (kg/h) 𝑔𝑡𝑏 = 691,525 × 52,896 = 365,789 (𝑘𝑔/ℎ) 100 Đường kính tháp: 365,789 𝐷 = 0,0188 × √ = 0,33 (𝑚) 1,188 Đường kính tháp tách nước là: D= 0,33 (m) Phụ lục 10: Tính chọn thiết bị tháp hồi lưu Xác định số đĩa • Xác định số hồi lưu: Rxmin = x P − yF * * yF - x F Với : xF nồng độ % mol benzen hỗn hợp đầu xP nồng độ % mol benzen sản phẩm đỉnh yF* nồng độ phần mol rượu pha Ta có: Nồng độ cấu tử dễ bay trước vào đỉnh: 74,1% khối lượng benzen Nồng độ cấu tử dễ bay sản phẩm đáy: 0,206% khối lượng benzen Nồng độ cấu tử dễ bay sản phẩm đỉnh: 99,794% khối lượng benzen Khối lượng nguyên liệu đầu: F = pht + mbenzen = 2343,772 (kg/h) Lượng sản phẩm đỉnh: P = F × 74,1 - 0,206 = 1739,072 (kg/h) 99,794 - 0,206 Lượng sản phẩm đáy: W = F – P = 604,7 (kg/h) Ta có bảng tổng kết thành phần sau: Bảng 5.1 Bảng tổng kết thành phần theo nồng độ khối lượng Nồng độ phần khối lượng Phụ lục Nồng độ Nồng độ phần phần mol mol pha pha lỏng Lưu lượng (kg/h) Khối lượng mol trung bình Lưu lượng (kmol/h) (kg/kmol) 40 Hỗn hợp đầu 0,741 0,398 0,703 2343,772 41,88 263,131 Sản phẩm đỉnh 0,99794 0,998 0,818 1739,072 77,88 104,988 Sản phẩm đáy 0,206 0,056 0,365 604,7 21,36 133,103 => Rxmin = x P − yF * * yF - x F = 99,8 - 70,3 =0,967 70,3 - 39,8 Hệ số dư b nằm khoảng 1,2- 2,5 Chọn b= 2,5 Do đó: Rx =bì Rxmin = 2,5 ì0,967 = 2,418 ã S đĩa phần luyện: Phương trình đường nồng độ làm việc đoạn luyện: y = => y = Rx xP x+ R x +1 R x +1 2,418 99,8 x+ = 0,707x +29,198 2,418 + 2,418 + Trong khoảng nồng độ 39,8% mol đến 99,8% mol, số đĩa lý thuyết xác định theo đồ thị Ta chọn hiệu suất đĩa  = 0,5 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 10 20 30 40 50 đường cân 60 70 80 90 100 đường làm việc Hình 5.44 Đồ thị xác định số đĩa làm việc tháp thu hồi Dựa vào đồ thị ta có bậc thay đổi nồng độ là: 6,2 Số đĩa thực tế đoạn luyện là: n1 = • 6,2 = 12,4 (đĩa) 0,5 Số đĩa phần chưng Phương trình làm việc có dạng: y= R+L 1− L ×x + xw R +1 R +1 L: Lượng hỗn hợp đầu tính đơn vị sản phẩm đỉnh Phụ lục 41 x p − xw L= x f − xw = 0,998 − 0,056 = 2,754 0,398 − 0,056 xw: nồng độ phần mol sản phẩm đáy, xw = 0,056% mol y= − 2,754 2,418 + 2,754 ×x + xw = 1,513 × x- 0,513 2,418 + 2,418 + Khoảng nồng độ 0,056% mol đến 39,8% mol, số đĩa xác định theo đồ thị Từ kết đồ thị, ta có số đĩa lý thuyết: n2 = 3,9 Số đĩa thực tế đoạn chưng là: n2 = 3,9 = 7,8 (đĩa) 0,5 Số đĩa thực tế: n = n1 + n2 = 12,4 + 7,8 = 20,2 (đĩa), chọn 21 đĩa Tính đường kính tháp 2.1 Đường kính đoạn luyện Cơng thức tính đường kính: D = 0,0188 g tb (PWg )tb (m) Tính khối lượng riêng trung bình pha lỏng: 𝜌 𝑥𝑡𝑏 = 𝑎𝑡𝑏 𝜌𝑏𝑒𝑛𝑧𝑒𝑛 + 1−𝑎𝑡𝑏 𝜌𝑁 R, N: Khối lượng riêng rượu nước lấy theo giá trị trung bình nhiệt độ tháp Ứng với nhiệt độ đó: benzen = 822,728 kg/m3, N = 974,338 kg/ m3 [4] ttb = 80,2 + 64,85 = 72,525 C a: Nồng độ phần khối lượng trung bình cấu tử pha lỏng atb = Vậy: 0,84 + 0,995 = 0,918 phần khối lượng 𝜌𝑥𝑡𝑏 0,918 1−0,918 = 822,728 + 974,338 ⇒ 𝜌𝑥𝑡𝑏 = 833,402 (𝑘𝑔/𝑚3 ) Khối lượng riêng trung bình pha hơi:  ytb = y  M bz + (1 − y)  M N  273 22,4  T Với: Mbz, MN: Khối lượng mol rượu nước Mbz = 78 ; MN = 18 T: Nhiệt độ tuyệt đối trung bình pha đoạn đỉnh tháp đáy tháp T = 72,525 + 273 = 345,525 (0K) y: Nồng độ phần mol trung bình pha đoạn đỉnh tháp đoạn tiếp liệu yt + y d yt: Nồng độ phần mol đĩa tiếp liệu, yt = 0,703 phần mol yd: Nồng độ phần mol đỉnh, yd = 0,818 phần mol y= Phụ lục 42 𝑦= 0,703 + 0,818 = 0,761 0,761 78 + (1 − 0,761) 18  ytb =  273 = 2,245 (kg/m3) 22,4  345,525 Vận tốc phần luyện: (yWy)tb = 0,065  h  x   y + h: Khoảng cách hai đĩa gần nhau, h = 0,3 m +  : Hệ số xét đến ảnh hưởng sức căng bề mặt  Với atb = 0,761 phần khối lượng nên ta có   20 dyn/cm →   = ( pyWy)tb = 0,065 1 0,3  822,728  2,245 = 1,530 (kg/m3) gt + g d gd: Lượng đỉnh tháp, gd =  + D = (Rx + 1)  D= 5944,15 (kg/h) gt: Lượng vào đĩa thứ đoạn luyện gt = Gt + D yt×gt = Gt×xt + D×xp gt×rt = gd×rd + xp: Nồng độ pha lỏng đỉnh tháp, xp = 0,998 phần khối lượng + xt: Nồng độ pha lỏng đĩa tiếp liệu, xF = 0,741 phần khối lượng + D: Sản phẩm đỉnh, D = 1739,072 (kg/h) + yt: Nồng độ cấu tử nhẹ pha đĩa tiếp liệu + rt, rd : Ẩn nhiệt hóa dung dịch đĩa tiếp liệu đỉnh rt = rbzt  yt + (1 - yt)  rNt rd = rbzd  yd + (1 - yd)  rNd Ở đĩa tiếp liệu (t0s = 64,850C): rbzt =96,166 (kcal/kg), rNt =561,510 (kcal/kg) Ở đỉnh (t0s = 80,20C): rbzt = 93,499 kcal/kg, rNd=552,491 kcal/kg [4] Với yd = 0,998 phần khối lượng Lượng tháp (đoạn luyện): g = → rd = 93,499  0,998+(1–0,998)  552,491 = 94,417 (kcal/kg) Giải hệ phương trình được: gt = 3547,15 (kg) yt = 0,867 phần khối lượng g + g d 3547,15 + 5944,15 = = 4745,65 (kg/h) Thay số vào được: g = t 2 Ta có: Đường kính đoạn luyện DL = 0,0188 g' (  y Wy ) tb Trong đó: g’: Thể tích trung bình pha đoạn luyện 4745,65 gtb’ = = 2113,88 (m3) 2,245 Phụ lục 43  DL = 0,0188  2113,88 = 0,699 (m) 1,530 2.2 Đường kính đoạn chưng Cơng thức tính đường kính đoạn chưng: DC = 0,0188 Khối lượng riêng pha lỏng: 𝜌 𝑥𝑡𝑏 = 𝑎𝑡𝑏 𝜌𝑏𝑒𝑛𝑧𝑒𝑛 + g tb (PWg )tb (m) 1−𝑎𝑡𝑏 𝜌𝑁 benzen, N: Khối lượng riêng benzen nước lấy theo nhiệt độ trung bình ttb = 64,85 + 100 = 82,425 C →benzen = 809,995 kg/m3; N = 969,388 (kg/m3) [4] a: Nồng độ phần khối lượng trung bình benzen pha lỏng a=  xtb = 0,741 + 0,206 = 0,474 phần khối lượng 0,474 − 0,474 +   xtb = 841,35 (kg/m3) 733,516 969,844 Khối lượng riêng trung bình pha hơi:  y = y  46 + (1 − y)  18  273 22,4  T Trong đó: T nhiệt độ tuyệt đối trung bình pha hơi: T= ttb +273=82,425 + 273 = 355,4250K y: Nồng độ phần mol trung bình pha đoạn chưng y=  ytb = 0,703 + 0,365 = 0,534 (phần mol) 0,534  46 + (1 − 0,534)  18  273 =1,13 (kg/m3) 22,4  355,425 Vận tốc đoạn chưng: (𝜌𝑦 𝑊𝑦 )𝑡𝑏 = 0,065∅|𝜎| × √ℎ0 × 𝜌𝑥𝑡𝑏 × 𝜌𝑦𝑡𝑏 + h0: Khoảng cách hai đĩa, chọn h0 = 0,3 m +  : Hệ số xét đến ảnh hưởng sức căng bề mặt Với a = 0,474 nhiệt độ ttb = 82,4250C, thì:   20 dyn/cm →   =  (pyWy)tb = 0,065 1 0,3  841,35 1,13 =1,098 (m) gt + g w + gt: Lương khỏi đoạn chưng, gt = 3547,15 (kg/h) + gw:Lượng vào đoạn chưng xác định theo phương trình: gw.rw = gd.rd Tính lượng trung bình tháp: g = Phụ lục 44 + gd: Lượng khỏi đỉnh tháp, gd = 5944,15 ( kg/h ) + rd: Ẩn nhiệt hóa dung dịch đỉnh tháp: rd = 94,417 (kcal/kg) + rw: Ẩn nhiệt hóa dung dịch đáy tháp: rw = yw.rbzw + (1 - yw).rNw + rR, rN: Ẩn nhiệt hóa rượu nước đáy tháp (1000C) rbzw = 90,5 (kcal/kg) , rNw = 539 (kcal/kg) [4] + yw: Nồng độ rượu pha đáy tháp, yw = 0,365 phần khối lượng gW = g d  rd g d  rd = rw yw  rR + (1 − yw )  rN = => g tb = 94,147  5944,15 = 1491,15 (kg) 0,365  90,5 + (1 − 0,365)  539 3547,15 + 1491,15 = 2519,15 (kg/h) g’: Thể tích trung bình pha hơi: g 2591,15 g , = tb = = 2229,34 (kg/h) 1,13 1,13 Đường kính đoạn chưng: DC = 0,0188  Đường kính tháp: D = 2229,34 = 0,847 (m) 1,098 DL + DC 0,699 + 0,847 = = 0,773 (m) 2 Phụ lục 11: Thiết bị phụ trợ tháp làm tách nước Thiết bị ngưng tụ Lượng khỏi tháp tách nước là: 1739,072 (kg/h) Trong đó: +Khối lượng riêng benzen nhiệt độ 64,850C có  = 830,941 (kg/m3) [4] + Năng suất tính theo dal/cyr: 𝑁𝑡𝑏 = 24×100×1739,072 830,941×10 = 502,295 (dal/cyr) Bề mặt truyền nhiệt: F = 0,02  N tb = 0,02 × 502,295= 10,046 (m2) Chọn vật liệu ống truyền nhiệt đồng thanh, đường kính ống dt =30 mm, đường kính ngồi ống dn = 32 mm, đường kính trung bình ống dtb = 31 mm Giả sử chiều dài ống: l = m Số ống thiết bị: 𝐹 10,046 = = 51,602(ố𝑛𝑔) 𝜋 × 𝑑𝑡𝑏 × 𝑙 3,14 × 0,031 × Quy chuẩn thành 61 ống Theo bảng V.11 [7] 𝑛= Phân bố ống hình lục giác,số ống đường chéo b = ống Bước ống: t = 1,5×dn; với dn = 0,032 m Phụ lục 45 Đường kính thiết bị: D = 1,5×dn×(b - 1) + 4×dn = 1,5×0,032×(9 - 1) + 4×0,032 = 0,512 (m) Chiều cao ống truyền nhiệt: 𝐹 10,046 ℎ0 = = = 1,69 (𝑚) 𝜋 × 𝑑𝑡𝑏 × 𝑛 3,14 × 0,031 × 61 Chiều cao đầu thiết bị: h1 = h2 = 0,2 (m) Chiều cao toàn thiết bị: H = 1,69 + × 0,2 = 2,09 (m) Chọn thiết bị ngưng tụ kiểu thẳng đứng có kích thước sau: D (m) h0 (m) h1 (m) h2 (m) H(m) Số lượng (cái) 0,512 1,69 0,2 0,2 2,09 Thiết bị làm nguội Thiết bị ngưng tụ cồn đầu có diện tích khoảng diện tích truyền nhiệt bình ngưng tụ nên: 𝐹𝑁𝑇𝐶𝑇 10,046 = = 2,512 (𝑚2 ) 4 Chọn ống truyền nhiệt làm từ đồng hợp kim có kích thước sau: 𝐹= Đường kính trong: 𝐷𝑡 = 0,05 𝑚 Đường kính ngồi: 𝐷𝑛 = 0,1 (𝑚) Chọn chiều cao nắp nắp dưới: ℎ0 = 0,2 (𝑚) Bước xoắn ống ruột gà: t = 0,08 (m) Đường kính vịng xoắn: 𝑑𝑥 = 0,8 (𝑚) 𝐹 2,512 𝐿= = = (𝑚) 𝜋 × 𝐷𝑛 3,14 × 0,1 Chọn thiết bị Chiều dài vịng xoắn: 𝑙𝑣 = √(𝜋 × 𝑑𝑥 )2 + 𝑡 = √(3,14 × 0,8)2 + 0,082 = 2,513 (𝑚) Số vòng xoắn: 𝐿 𝑛 = 𝑙 = 2,513 = 3,183 quy tròn thành vòng 𝑣 Chiều cao phần ruột gà: h=4×t =4×0,08 = 0,32 (m) Chiều cao bình làm nguội: H=h +2h0 =0,32+2×0,2 = 0,72 (m) Đường kính bình làm nguội: D= dx +2d0 =0,8 +2×0,05 =0,9 (m) Vậy chọn thiết bị ống xoắn ruột gà có thơng số sau: Phụ lục D (m) h0 (m) h (m) H (m) dx (m) Số lượng (cái) 0,9 0,2 0,32 0,72 0,8 46 Phụ lục 12: Tính thiết bị làm nguội cồn thành phẩm Lượng cồn 99,60 vào ống 1giờ: N =V ×ρ= 838,29 ×0,7445=624,107 (kg/h) Khối lượng riêng cồn 𝜌 = 0,7445 [4] Nhiệt lượng toả bề mặt ống: Q = N×c× (t1 – t2 ) = 624,107 × 0,7394 × (70– 30) = 18458,589 (kcal/h) Trong đó: + c = 0,7394 kcal/kg độ nhiệt dung riêng khối nấu + t1, t2 nhiệt độ đầu cuối khối nấu Lượng nhiệt tổn thất môi trường xung quanh: Q’ = 10%×Q = 10% × 18458,589 =1845,859 (kcal/h) Nhiệt lượng cần cung cấp: Q”= Q – Q’=18458,589 –1845,859 = 16612,73 (kcal/h) Khối lượng nước làm nguội: áp dụng cơng thức: Q” =N’ ×CN× (t1 – t2) Trong đó: CN = kcal/kg.độ nhiệt dung riêng nước [10] 𝑄′′ 16612,73 𝑁 ′ = 𝑁𝑐ồ𝑛 𝑡ℎà𝑛ℎ 𝑝ℎẩ𝑚 = = = 415,32 (𝑘𝑔/ℎ) 𝐶𝑁 × (𝑡1 − 𝑡2 ) × (70 − 30) Với:  nước = 997,08 kg/m3 250C [7] Vậy: 𝑉𝑛ướ𝑐 = 𝑁′ 𝜌 = 415,32 997,08 = 0,417 (m3/h) Diện tích bề mặt truyền nhiệt: 𝑄′′ 16612,73 𝐹= = = 2,077 (𝑚2 ) 𝐾 × ∆𝑡 200 × (70 − 30) Trong đó: K = 150÷250 kcal/m2.h.độ hệ số truyền nhiệt Chọn K = 200 kcal/m2.h.độ 𝐹 2,077 Chiều dài đường ống: 𝐿 = 𝜋×𝑑 = 3,14×0,05 = 13,23 (𝑚) Chọn ống truyền nhiệt làm từ đồng hợp kim có kích thước sau: Chiều cao nắp nắp dưới: ho = 0,2 m Đường kính ống trong: = 0,05 m Bước xoắn ống ruột gà: t = 0,08 m Đường kính vịng xoắn: dx = 0,8 m →Chiều dài vòng xoắn: lv = √(πdx )2 + t = √(3,14 × 0,8)2 + 0,082 = 2,513 (m) L 13,23 Số vòng xoắn: n = l = 2,513 = 5,26 quy tròn thành ống v Chiều cao phần ruột gà: h = n × t = 6×0,08= 0,48 (m) Phụ lục 47 Chiều cao bình làm nguội: H = h + 2ho = 0,48+ 2×0,2 = 0,88 (m) Đường kính bình làm nguội: D = dx + 2do = 0,8 + × 0,05 = 0,9 (m) Vậy chọn thiết bị làm nguội ống xoắn ruột gà có thơng số sau: D (m) h0 (m) h (m) H (m) dx (m) Số lượng (cái) 0,9 0,2 0,48 0,88 0,8 Phụ lục 13: Tính nước cho phân xưởng lên men Tính nước cho thùng lên men Nhiệt sinh q trình lên men: Cứ lít dịch lên men thùng lên men sau giải phóng 1,13 kcalo nhiệt Dịch đường lên men ca: V=11320,61×8=90564,88 (lít/ngày) V 1,13 = 11370,92 (Kcal/ca) n V: Tổng số dịch lên men ca, n = số thùng lên men Nhiệt tổn thất rượu CO2 mang ra: Lấy 10% so nhiệt lượng sinh Q1 = 10% × Q = 0,1 × 11370,92= 1137,09 (Kcal/ca) Để lấy lượng lại ta sử dụng hệ thống làm nguội dạng ống xoắn ruột gà Lượng nhiệt sinh ca thùng: Q = Lượng nhiệt hệ thống làm nguội lấy đi:Q2 = F × k × t (W) [7] F: Diện tích bề mặt truyền nhiệt F=×D×H=3,14×3,17×14,265 = 141,99(m2) K: Hệ số truyền nhiệt qua thành thiết bị: K = [7]  + + 1 t  1: Hệ số cấp nhiệt từ thùng lên men đến thành thiết bị, 1 = 699 W/m2.độ : Chiều dày thành thiết bị,  = 0,006 (m) t: Hệ số dẫn nhiệt thành thiết bị, t =50 W/m.độ 2: Hệ số cấp nhiệt từ thiết bị đến nước dội,  = Nu  N HT [7] N = 52,3  10-2 (Kcal/m.h.độ) = 60,8  10-2 (W/m.độ) HT: Chiều cao phần thân hình trụ, HT = 12,68 m Nu: Chuẩn số Nuyxen đặc trưng cho q trình cấp nhiệt bề mặt phân giới phụ thuộc vào chuẩn số Raynon: Re = V: Mật độ tưới, V = V  [7] G ,(kg/m.s) DT DT: Diện tích bề mặt truyền nhiệt thân thiết bị, DT = F = 141,99 m2 G: Khối lượng chất lỏng chảy bề mặt thành G = 1,5 kg/s Phụ lục 48 Nhiệt độ trung bình nước dội: 250C (Nhiệt độ đầu: 200C, nhiệt độ cuối: 300C ) Ở 250C, độ nhớt nước  = 0,8937  10-3 (N.s/m2) [4] V Re =  = 4G 1,5 = = 47,28   DT 0,8937 10 −3 141,99 Re < 2000 Nuyxen tính: Nu = 0,67 × (Ga2 ×Pr3 × Re)1/9 [7] Trong đó: Ga = CP   Pr =  H3  2  g 2 12,683  997,082  9,8 = = 2,49  1016 −3 (0,8937  10 ) [7]  - Độ nhớt nước 250C,  = 0,8937 × 10-3 N.s/m2  - Hệ số dẫn nhiệt nước 250C,  = 60,8 × 10-2 W/m.độ CP- Nhiệt dung riêng nước 250C, CP = 0,99892 kcal/kg.độ 0,99892  0,8937 10 −3 Pr = = 0,00147 60,8 10 −2 Nu=0,67×[(2,49× 1016)2 × (0,00147)3 × 47,28]1/9= 514,66 2 = K= Nu  N 514,66  60,8  10 −2 = = 21,9 (N/m2.0C) H 14,265 20 = 21,18 (W/m C) 0,006 + + 699 50 21,9 t – Hiệu số nhiệt độ trung bình, t = t1 − t [7] t1 ln t t1 = T – t1, t2 = T- t2 T = 320C, t1 = 250C, t2 = 300C, t1 = 50C, t2 = 20C, t = 5−2 = 3,270 C ln Vậy nhiệt lượng nước dội lấy đi: Q2 = K×F×t = 21,18×141,99×3,27 = 9834,03 (W) = 8195,02 (Kcal/h) Lượng nước dội cho thùng lên men chính: m = 3600  1,5 = 5400 (kg/h) Lượng nhiệt lượng hệ thống làm nguội ống xoắn ruột gà lấy đi: Q3= Q – Q1 – Q2=11370,92-1137,09-8195,02= 2038,81 (Kcal/h) Lượng nước cung cấp cho ống xoắn ruột gà: Q3 = G  C  t G= Phụ lục Q3 2038,81 =136,07 (kg/h) = C P  t 0,99892  (30 − 25) 49 Lượng nước cấp cho thùng lên men chính: 136,07 (kg/h) Lượng nước cấp cho thùng lên men chính: 9×136,07 = 1224,61 (kg/h) Thể tích nước cần cấp cho thùng lên men chính: VC = mn n = 1224,61 = 1,23 (m3/h) = 9,82 (m3/ca) 997,08 Tính nước cho thùng nhân giống Lượng dịch sử dụng cho ca: VII = 0,584×2487,5×8=11621,6 (lít/ca) Lượng nhiệt sinh giờ: QII = 11621,6  1,13 = 13132,41 (kcal/h) Thùng nhân giống cấp I: Lượng dịch chứa thùng 30% so với lượng dịch thùng gây men cấp II: 11621,6  0,3 = 3486,48 (lít) Lượng nhiệt sinh giờ: QI = 3486,48× 1,13= 3939,72 (kcal/h) Lượng nhiệt CO2 mang 10%, toả môi trường xung quanh 5% Do lượng nhiệt cịn lại cần giải phóng thùng là: QIC = 3939,72  0,85 = 3348,76 (kcal/h) QIIC = 13132,41  0,85 = 11162,55 (kcal/h) Diện tích truyền nhiệt cho ống xoắn ruột gà: F = Nước cấp cho nhân giống cấp I: m I = Suy thể tích nước: VI = mI n = Q k  t QIC 3348,76 = = 334,876 (kg/h) C n  (t − t1 )  (30 − 20) 334,876 = 0,34 (m3/h) = 2,69 (m3/ca) 997,08 Nước cấp cho nhân giống cấp II: mII = QIIC 11162,55 = = 1116,255 (kg/h) Cn  (t − t1 ) 1 (30 − 20) Suy thể tích nước: VII = mII = 1116,255 = 1,12 (m3/h) = 8,9 (m3/ca) n 997,08 Lượng nước cho phân xưởng lên men: VLM = VC+VI+VII = 9,82+2,69+8,9 = 21,41 (m3/ca) Phụ lục 14: Tính nước cho thiết bị làm nguội Thiết bị ống xoắn ruột gà tháp thơ Diện tích truyền nhiệt thiết bị ngưng tụ cồn thô 17,985(m2) Vậy lượng nhiệt thực tế cần phải lấy để ngưng tụ Q’’= F × Kt ×  t = 17,985 × 350 × 32,76 = 206216,01 (Kcal/h) Trong đó: Kt hệ số truyền nhiệt thực tế ống: Phụ lục 50 Kt = 0,5 × B  = 0,5 × 700 12 = 350 (Kcal/m2độ) với ω = m/s vận tốc nước làm nguội ống Nhiệt độ ngưng tụ 38,61% khối lượng 94,36oC Nhiệt độ nước làm nguội vào 25oC 45oC t = t d − t N (94,36 − 45) − (45 − 25) = = 32,76 t 94,36 − 45 ln ln d 45 − 25 t N Q' 206216,01 = = 10310,8 (kg/h) Lượng nước cần cung cấp : m = C n  (t − t1 ) 1 (45 − 25) Suy thể tích nước: V1 = m n = 10310,8 = 10,34 (m3/h) = 82,73 (m3/ca) 997,08 Gn1= G’ n1 +V1= 61,07 + 82,73= 143,8 (m3/ca) Thiết bị ống xoắn ruột gà tháp andehyt Diện tích truyền nhiệt thiết bị ngưng tụ cồn đầu 2,735 (m2) Vậy lượng nhiệt thực tế cần phải lấy để ngưng tụ Q’’= F × Kt ×  t = 2,735× 350 × 28,12 = 26917,87 (Kcal/h) Trong đó: Kt hệ số truyền nhiệt thực tế ống Kt =0,5 × B  = 0,5 × 700 12 = 350 (Kcal/m2độ) với ω = m/s vận tốc nước làm nguội ống Nhiệt độ ngưng tụ 74,183% khối lượng 83,18oC Nhiệt độ nước làm nguội vào 25oC 45oC t = t d − t N (83,18 − 45) − (45 − 25) = = 28,12 t d 83,18 − 45 ln ln 45 − 25 t N Lượng nước cần cung cấp: G2 = 26917,87 Q" = 1×(45−25) = 1345,89 (kg/h) CN  (t1 − t2 ) Suy thể tích nước: V2 = G2 ρ = 1345,89 997,08 = 1,35 (m3/h) = 10,8 (m3/ca) Lượng nước cần cho tháp andehyt: Gn2= G’ n2 + V2 = 30,62+ 10,8 = 41,42 (m3/ca) Thiết bị ống xoắn ruột gà tháp tinh 3.1 Lượng nước cần làm nguội tháp tinh Diện tích truyền nhiệt thiết bị ngưng tụ cồn đầu 3,062 (m2) Vậy lượng nhiệt thực tế cần phải lấy để ngưng tụ Q’’= F × Kt ×  t = 3,062× 350 × 26,79 = 28710,84 (Kcal/h) Phụ lục 51 Trong đó: Kt hệ số truyền nhiệt thực tế ống Kt =0,5 × B  = 0,5 × 700 12 = 350 (Kcal/m2độ) với ω = m/s vận tốc nước làm nguội ống Nhiệt độ ngưng tụ 83,47% khối lượng 79,97oC Nhiệt độ nước làm nguội vào 25oC 45oC t − t N (79,97 − 45) − (45 − 25) t = d = = 26,79 t d 79,97 − 45 ln ln 45 − 25 t N Lượng nước cần cung cấp: G3 = Suy thể tích nước: V3 = G3 ρ = 28710,84 Q" = 1×(45−25) = 1435,54 (kg/h) CN  (t1 − t2 ) 1435,54 997,08 = 1,44 (m3/h) = 11,52 (m3/ca) 3.2 Lượng nước cần làm nguội dầu fuzel Phương trình cân bằng: Gf  Cf  (t2 – t1) = Gn  Cn  (t’n – tn) Với Gf : Lượng dầu fusel Gf = 729,905 (lít/ngày) t2 = 80 (0C), t1 = 30 (0C), t’n = 45 (0C), tn = 25 (0C), Cf = 0,883 (kcal/kg.độ) G4 = 729,905  0,883  (80 − 30) = 1611,26 (lit/ngày) = 0,537 (m3/ca) 45 − 25 Lượng nước cần cho tháp tinh Gn3= G’ nl + V3 + G4 =26,9+ 11,52+0,537 = 38,957 (m3/ca) Thiết bị làm nguội tháp làm Diện tích truyền nhiệt thiết bị ngưng tụ cồn đầu 1,1075 (m2) Vậy lượng nhiệt thực tế cần phải lấy để ngưng tụ Q’’= F × Kt ×  t = 1,1075× 350 × 26,04 = 10093,76 (Kcal/h) Trong đó: Kt hệ số truyền nhiệt thực tế ống Kt = 0,5 × B  = 0,5 × 700 12 = 350 (Kcal/m2độ) với ω = m/s vận tốc nước làm nguội ống Nhiệt độ ngưng tụ 95,57% khối lượng 78,19oC Nhiệt độ nước làm nguội vào 25oC 45oC t = t d − t N (78,19 − 45) − (45 − 25) = = 26,04 t 78,19 − 45 ln ln d 45 − 25 t N Lượng nước cần cung cấp: G5 = Suy thể tích nước: V5 = Phụ lục G5 ρ 10093,76 Q" = 1×(45−25) = 504,69 (kg/h) CN  (t1 − t2 ) 504,69 = 997,08 = 0,506 (m3/h) = 4,05 (m3/ca) 52 Lượng nước cần cho tháp làm sạch: Gn4= G’ n1 + V5 = 113,8+ 4,05 = 117,85 (m3/ca) Thiết bị làm nguội tháp tách nước Diện tích truyền nhiệt thiết bị ngưng tụ cồn đầu 2,512 (m2) Vậy lượng nhiệt thực tế cần phải lấy để ngưng tụ Q’’= F × Kt ×  t = 2,512× 350 × 26,02 = 22876,78 (Kcal/h) Trong đó: Kt hệ số truyền nhiệt thực tế ống Kt = 0,5 × B  = 0,5 × 700 12 = 350 (Kcal/m2độ) với ω = m/s vận tốc nước làm nguội ống Nhiệt độ ngưng tụ 99,6% khối lượng 78,150C [6] Nhiệt độ nước làm nguội vào 25oC 45oC ∆t − ∆tN (78,15 − 45) − (45 − 25) ∆t = d = = 26,02 ∆t d 78,15 − 45 ln ln ∆ 45 − 25 tN Lượng nước cần cung cấp: Q′′ 22876,78 G6 = = = 1143,84 (kg/h) CN × (t1 − t ) × (45 − 25) Suy thể tích nước: V6 = G6 ρ = 1143,84 997,08 = 1,15 (m3/h) = 9,18 (m3/ca) Lượng nước cần cho tháp tách nước: Gn5= G’ n1 + V6 = 219,7+9,18 = 228,88 (m3/ca) Phụ lục 53 ... 4.9): Dgiấm = 11074,35 (kg/h) Năng suất giấm vào: G= 11074,35 × 3,036 = 336,22(kg/h) 100 Năng suất tính theo lít/ ngày: N = 24×1000×G ρ Trong đó: G =336,22 (kg/h): Năng suất giấm vào ρ = 897,350 (kg/m3):... Pht=0,147×X+0,547 Lượng cồn tuyệt đối thực tế thu là: Vkhan(tt)=0,339×X× 100 − =0,337×X (lít) 100 Phụ lục 3: Tính chọn thiết bị tháp thô Xác định số đĩa lý thuyết Với tháp thô nồng độ cồn vào tháp 7,43%... pha lỏng 40,54% mol Năng suất thiết bị tính theo dal/cyr (1 dal = 10 lít ; cyr = 24h) 24 × 1000 × 336,22 N= = 8992,34 (lít/ ngày) = 899,23 (dal/cyr) 897,350 Bề mặt truyền nhiệt thiết bị: F = 0,02