Thiết kế chưng cất aceton - acid acetic mâm chóp.
MƠÛ ĐẦU Ngày nay cùng với sự phát triển vượt bậc của nền công nghiệp thế giới và nước nhà, các ngành công nghiệp cần rất nhiều hoá chất có độ tinh khiết cao .Chưng cất là một trong các quá trình hay dùng để làm sạch các chất lỏng. Việc thiết kế hệ thống chưng cất, với mục đích là tách aceton ra khỏi hỗn hợp Aceton – Acid Acetic là một trong các nhiệm vụ của kỹ sư ngành công nghệ hóa học . Vì thế, đề tài ″ Thiết kế hệ thống chưng cất Aceton –Acid Acetic ″ của môn ″ Đồ n Môn Học Quá Trình Thiết Bò ″ cũng là một bước giúp cho sinh viên tập luyện và chuẩn bò cho việc thiết kế quá trình & thiết bò công nghệ trong lónh vực này.Tập thuyết minh đồ án môn học này gồm 7 phần : Phần I : Tổng quan Phần II : Thuyết minh qui trình công nghệ Phần III : Cân bằng vật chất và năng lượng Phần IV : Tính toán các kích thước cơ bản của tháp Phần V : Tính chóp và trở lực của tháp Phần V I : Tính toán cơ khí Phần VII : Tính thiết bò truyền nhiệt Phần VIII : Tính chiều cao bồn cao vò Phần IX : Tính cách nhiệt Phần X : Tính toán giá thành cho thiết bò Tài liệu tham khảo Để hoàn thành đồ án này , thực sự em đã cố gắng rất nhiều . Song , vì đây là bước đầu làm quen với công tác thiết kế nên chắc hẳn không tránh khỏi những sai sót. Cuối cùng , em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn Máy – Thiết Bò , đặc biệt là thầy Trần Tấn Việt , người đã trực tiếp hướng dẫn và giúp đỡ em rất nhiều trong suốt thời gian thực hiện đồ án thiết kế này . I-TỔNG QUAN: Aceton và acid acetic là hai loại hoá chất quan trọng trong nghành công nghiệp hóa chất.Aceton : Phần lớn được dùng làm dung môi nhất là trong công nghiệp sản xuất nhựa, vecni, chất dẻo. Aceton làm dung môi tốt đối với các nitro xeluloza, acetyl xenluloza. Nó ít độc nên được dùng làm dung môi cả trong công nghiệp dược phẩm và thực phẩm. Aceton còn được dùng làm nguyên liệu để tổng hợp một số lớn các hợp chất xeten, izopren, oxit mezytyl, rượu diacetomic…Acid acetic: là một loại acid quan trọng nhất trong các loại acid hữu cơ. Nó rẻ nên được ứng dụng rộng rãi và là hoá chất cơ bản để điều chế nhiều hợp chất quan trọng. Acid acetic được ứng dụng trong các nghành :+ Làm dấm ăn.+ Đánh đông mủ cao su+ Làm chất dẻo tơ lụa xeluloza acetat .+ Làm phim ảnh không nhạy lửa.+ Làm chất kết dính polyvinyl acetat .+ Làm phẩm màu, dược phẩm, nước hoa tổng hợp. Chưng cất là quá trình dùng nhiệt để tách một hỗn hợp lỏng ra thành các cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong hỗn hợp ở cùng một nhiệt độ Về thiết bò : có thể sử dụng các loại tháp chưng cất sau : -Tháp chưng cất dùng mâm xuyên lỗ hoặc mâm đóa lưới -Tháp chưng cất dùng mâm chóp -Tháp đệm (tháp chưng cất dùng vật chêm ) Nhận xét về ưu khuyết điểm của từng loại tháp :-Tháp mâm xuyên lỗ Ưu điểm : chế tạo đơn giản , vệ sinh dễ dàng , trở lực thấp hơn tháp chóp , ít tốn kim loại hơn tháp chóp Nhược điểm : yêu cầu lắp đặt cao : mâm lắp phải rất phẳng , đối với những tháp có đường kính quá lớn (>2.4m) ít dùng mâm xuyên lỗ vì khi đó chất lỏng phân phối không đều trên mâm-Tháp chóp Ưu điểm : hiệu suất truyền khối cao , ổn đònh , ít tiêu hao năng lượng hơn nên có số mâm ít hơn Nhược điểm : chế tạo phức tạp , trở lực lớn -Tháp đệm : Ưu điểm :chế tạo đơn giản , trở lực thấp Nhược điểm : hiệu suất thấp , kém ổn đònh do sự phân bố các pha theo tiết diện tháp không đều , sử dụng tháp chêm không cho phép ta kiểm soát quá trình chưng cất theo không gian tháp trong khi đó ở tháp mâm thì quá trình thể hiện qua từng mâm một cách rõ ràng , tháp chêm khó chế tạo được kích thước lớn ở qui mô công nghiệpĐề tài của đồ án môn học : Đề tài của đồ án môn học là :Thiết kế tháp chưng cất dùng mâm chóp với những dữ kiện cơ bản sau: Nguyên liệu đầu vào (nhập liệu ) là hỗn hợp Aceton – Acid acetic Nồng độ Aceton trong nhập liệu là 30% khối lượng. Năng suất nhập liệu là 3000 kg /h Nồng độ Aceton trong sản phẩm đỉnh là 97% khối lượng. Nồng độ Aceton trong sản phẩm đáy là 0,5 % khối lượng. Tháp hoạt động liên tục , chưng cất ở áp suất thườngII-THUYẾT MINH QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ: Nhập nguyên liệu là hỗn hợp Aceton – Acide acetic được đưa vào bồn chứa nguyên liệu. Sau đó nhập liệu được bơm đưa lên bồn cao vò. Từ đây nhập liệu qua thiết bò gia nhiệt bằng hơi nước bão hòa đưa nhiệt độ nhập liệu từ 30oC lên nhiệt độ sôi 85,8oC và đưa vào tháp chưng cất tại mâm nhập liệu.-Hơi ra ở đỉnh tháp được dẫn qua thiết bò ngưng tụ, tại đây hơi được ngưng tụ hoàn toàn thành lỏng bão hòa , được hoàn lưu vào tháp với tỷ số hoàn lưu R và phần còn lại đưa đi làm nguội bằng thiết bò làm nguội sản phẩm đỉnh -Lỏng ở đáy tháp được dẫn qua nồi đun kiểu Kettle được đun nóng gián tiếp bằng hơi nước bão hòa, hơi ở nồi đun dẫn vào tháp để cấp nhiệt cho tháp. Lượng lỏng đi ra khỏi nồi đun được làm nguội làm sản phẩm đáy.-Trong tháp, có quá trình tiếp xúc pha và truyền khối giữa hai pha lỏng và hơi. Thiết bò ngưng tụ, làm nguội được dùng nước để trao đổi nhiệt gián tiếp.-Hệ thống làm việc liên tục cho ra sản phẩm đỉnh là Aceton và sản phẩm đáy là Acid acetic . III. CÂN BẰNG VẬT CHẤT NĂNG LƯNG A-CÂN BẰNG VẬT CHẤT: a-Xác đònh các thông sốKý hiệu: xF , xD , xW :phân mol Aceton trong nhập liệu, sản phẩm đỉnh, sản phẩm đáy F,D,W :suất lượng mol của dòng nhập liệu, sản phẩm đỉnh, sản phẩm đáy (kmol/h) MA , MB :lần lượt là phân tử lượng của Aceton và Axit Acetic (kg/kmol) -Phân tử lượng trung bình của các dòng MF =xF.MA + (1-xF).MB = 0,3.58 + (1-0.3).60 = 59,4 (kg/kmol) MD =xD.MA + (1- xD).MB = 0,97.58 + (1-0,97).60 = 58,06 (kg/kmol) MW =xW.MA + (1- xW).MB = 0,005. 58 + (1-0,005).60 =59,99 (kg/kmol) -Suất lượng dòng nhập liệu F =FMF =4,593000=50,505 (kmol/h) Cân bằng vật chất cho toàn tháp ta có hệ sau: F = D + W F.xF =D.xD + W.xW D =WDWFxxxxF−−= 50,505=−−005,097,0005,03,015,439 (kmol/h) W= F -D =50,505 -15,439 = 35,066 (kmol/h)Tóm lại ta có bảng sau: F xF D xD W xW 50,505 0,3 15,439 0,97 35,066 0,005-Tính chỉ số hồi lưu thích hợp: Sử dụng công thức thực nghiệm : R =1,3.Rmin + 0,3 (CT IX-25b tr149-STT2) Với Rmin=FFFDxyyx−−** (CT IX-24 Tr 149 STT2) Với yF* là phân mol Aceton trong pha hơi cân bằng với xF . Từ số liệu bảng tra IX-2a /tr135 STT2 , thành phần lỏng – hơi cân bằng ta có : xF = 0,3 thì y*F = 0,725. Do đóF,xFW, xWL,xL D,xD Rmin=3,0725,0725,097,0−−=0,576 Vậy R=1,3 Rmin + 0,3 =1,3.0,576 + 0,3 = 1,049b-Xác đònh số mâm lý thuyết : Việc xác đònh số mâm lý thuyết được tiến hành trên đồ thò y-x -Phương trình đường làm việc của phần cất y=xRR1+ + 1+RxD =x049,2049,1 + 049,297,0 =0,512x + 0,473 -Phương trình đường làm việc của phần chưng y=xRfR1++ - 11+−RfxW =x049,2271,3049,1 + + 005,0409,2271,2=2,108x – 0,0055 với f=WFWDxxxx−−=005,03,0005,097,0−−=3,271 Dựng đường làm việc của tháp bao gồm đường làm việc của phần cất và phần chưng . Trên đồ thò y-x ta lần lượt vẽ các đường bậc thang từ đó xác đònh được số mâm lý thuyết là 12 mâm B-CÂN BẰNG NHIỆT LƯNG: a-Nhiệt trao đổi ở thiết bò ngưng tụ QD =(R+1)D.rD (CT 6.15 /TR 256- T10) •Với rD = xD.MA.rA + (1-xD)MB.rB•Tại xD = 0,97 tra bảng IX-2a trang 135 STT2 ta có TD = 56,96oC . Tại nhiệt độ này ta có: rA= 522,146 (kj/kg) và rB=373,023(kj/kg) (bảng 45 tr.431 T10) rD = 0,97 x 522,146 x 58 + 0,03 x 373,023 x 60 = 30047,376(kj/kmol)Do đó QD = 2,049.15,437.30047,376 = 264 (kw) b-Nhiệt trao đổi ở thiết bò gia nhiệt cho nhập liệu từ nhiệt độ 30 o C đến nhiệt độ sôi QF =CF .F(TF - 30)•Tại xF = 0,3 tra bảng IX-2a trang 135 STT2 ta có TF = 85,8oC0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 100.10.20.30.40.50.60.70.80.91xy •Nhiệt dung riêng của nhập liệu tra ở nhiệt độ trung bình T=2308,85 +=57,9oC tại nhiệt độ này ta có CA =2,298 (kj/kgđộ) , CB=2,196 (kj/kgđộ) (Bảng I.153 TR171-STT1). Ta có CF=xFCAMA + (1-xF)CBMB = 0,3.2,298.58 + (1-0,3).2,196.60 = 132,217 (kj/kmolđộ) Do đó QF=132,217.50,505 (85,8 -30) = 104(kw)Nếu coi tổn thất trên đường nhập liệu bằng 5% thì QF = 1,05.104=109,2(kw)c-Nhiệt làm nguội sản phẩm đáy từ nhiệt độ sôi là 117,3 o C xuống 30 o C QW = WCW(TW-30)Nhiệt dung riêng được xác đònh ở nhiệt độ trung bình T=2303,117 +=73,65oC . Tại nhiệt độ này tra bảng I.153 TR171-STT1 ta có : CA=2,349(kj/kgđộ) , CB=2,281(kj/kgđộ) Nên CW = xWMACA + (1-xW)MBCB = 0,005.58.2,349 + (1-0,005).60.2,281 = 136,857 (kj/kmolđộ) Do đó QW=35,066.136,857.(117,3-30)=116,4(kw)d-Nhiệt làm nguội sản phẩm đỉnh từ 56,96 o C xuống 30 o C Qsp =CD.D(TD-30)Nhiệt dung riêng cũng được xác đònh ở nhiệt độ trung bình T=23096,56 + =43,48oC . Tại nhiệt độ này ta có : CA=2,251 (kj/kgđộ) , CB=2,119 (kj/kgđộ) Tương tự ta tính được CD=130,455(kj/kmolđộ) Do đó Qsp = 130,455.15,439.(56,96-30)=15,083(kw)e-Nhiệt lượng cung cấp cho đáy tháp Từ cân bằng nhiệt lượng ta cóQđ = DCDTD + WCWTW + QD – FCFTF=15,439.130,455.56,96 + 35,066.136,857.117,3 + 2,049.15,437.30047,376 – 50,505.132,217.85,8 = 293,1 (kw)Tuy nhiên nếu coi tổn thất nhiệt chiếm khoảng 10% nhiệt lượng ta có Qđ = 1,1.293,1 = 322,41 (kw)IV. TÍNH TOÁN CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA THÁP a-Khối lượng riêng trung bình của pha hơi Phần cất : gọi xpcất là nồng độ phần mol trung bình của cấu tử A(benzen) trong pha lỏng của phần cất Ta có : xpcất =2FDxx + =23,097,0 +=0,635 (phân mol) Từ đường làm việc của phần cất ta có nồng độ của pha hơi tương ứng là ypcất = 0,512 xpcất + 0,473 = 0,512 x 0,635 + 0,473 = 0,798 (phân mol) Phần chưng : gọi xpchưng là nồng độ phân mol trung bình của cấu tử A trong pha lỏng của phần chưng Ta có : xpchưng =2FWxx +=23,0005,0 +=0,153 (phân mol)Do đó ypchưng=2,108xpchưng – 0,0055 = 2,108 x 0,153 – 0,0055 = 0,317(phân mol) Tra đồ thò T-xy ta có nhiệt độ của pha hơi tương ứng là Từ ypcất = 0,798 (phân mol) TG(cất) = 82oCTừ ypchưng = 0,317 (phân mol) TG(chưng) = 103,3oCKhối lượng phân tử trung bình của pha hơi trong phần chưng và phần cất là Mpcất = ypcấtMA + (1-ypcất)MB = 0,798.58 +(1-0,798)60 = 58,404 (kg/kmol) Mpchưng = ypchưngMA + (1-ypchưng)MB =0,317.58 + (1-0,317)60 = 59,366 (kg/kmol)Giả thiết rằng hơi trong tháp là khí lý tưởng , khối lượng riêng trung bình của pha hơi trong phần chưng và phần cất là : Phần cất : ρG(cất) =)273(4,22273.)(+catGpcatTM = )27382(4,22273.404,58+ = 2,005 (kg/m3) Phần chưng : ρG(chưng) =)273(4,22273.)(+chungGpchungTM = )2733,103(4,22273.366,59+=1,923 (kg/m3)Do đó khối lượng riêng trung bình của pha hơi trong toàn tháp là : ρG = ( ρG(cất) + ρG(chưng) )/2 =(2,005 + 1,923)/2 = 1,964 (kg/m3) b-Khối lượng riêng trung bình của pha lỏng ƠÛ đỉnh : ứng với xD= 0,97 tra đồ thò T-xy ta có TD = 56,96oC . ƠÛ nhiệt độ này , khối lượng riêng của aceton và axit acetic là: ρA=749,3 (kg/m3) và ρB = 807,2(kg/m3) . Khối lượng riêng của sản phẩm đỉnh là ρL(đỉnh) = xD . ρA + (1- xD) ρB = 0,97.814,2 + (1-0,97)807,2 = 1083,95 (kg/m3) ƠÛ đáy : ứng với xW= 0,005 tra đồ thò T-xy ta có TW = 117,3oC . ƠÛ nhiệt độ này , khối lượng riêng của aceton và acid acetic là: ρA=668,78 (kg/m3) và ρB = 926,86(kg/m3) . Khối lượng riêng của sản phẩm đáy là ρL(đáy) = xW . ρA + (1- xW) ρB = 0,005. 668,78 + (1-0,005). 926,86= 925,57 (kg/m3)Do đó khối lượng riêng trung bình của pha lỏng trong toàn tháp tính gần đúng là : ρL =( ρL(đỉnh) + ρL(đáy))/2=(1083,95 + 925,57)/2=1004,76 (kg/m3) c-Vận tốc hơi trung bình trong toàn tháp Theo sổ tay tập II trang 175 công thức (IX-105) ta có (ρGωy)tb =0,065ϕ[σ]LGhρρTrong đó ωy : vận tốc trung bình của pha hơi (m/s) ρG , ρL: khối lượng riêng trung bình của pha hơi và pha lỏng (kg/m3) h: khoảng cách giữa các mâm (m). Giá trò h được chọn sao cho để giảm đến mức thấp nhất lượng lỏng bò hơi cuốn theo ϕ[σ] là hệ số có tính đến sức căng bề mặt Khi σ < 20 (dyn/cm) thì ϕ[σ] = 0,8 σ > 20 (dyn/cm) thì ϕ[σ] = 1ƠÛ đây ta tra bảng có được σ = 18,99 (dyn/cm) < 20 nên ϕ[σ] = 0,8 Chọn khoảng cách giữa các mâm là h=0,35 (m)Do đó (ρGωy)tb =0,065ϕ[σ]LGhρρ (1,958. ωy) = 0,065 .0,8 . 76,1004.958,1.35,0 ωy = 0,697 (m/s) d-Lưu lượng hơi qua tháp : Phương trình cân bằng vật chất cho bao hình ta có: gF + gy = Lx + D gtl = Lx + D Phương trình cân bằng cho cấu tử dễ bay hơi ta có : gtlytl = LxxF + DxD (2)ƠÛ đây coi nhiệt độ trung bình trong toàn tháp là nhiệt độ trung bình của đỉnh và đáy tháp T = 23,11796,56 += 87,13oC-Lượng hơi ra khỏi đỉnh tháp : gđỉnh = D + Lo = D(R+1) = 15,439.(1,049 +1) = 31,635 (kmol/h)Cân bằng năng lượng ta có : gtlrtl = gđỉnhrđỉnh (3)với rtl = ytlrAMA + (1-ytl)rBMB = ytl.522,146.58 + (1-ytl).373,023.60 = 7903,088ytl +22381,38 (kj/kmol) rđỉnh = xDrAMA + (1-xD)rBMB = 0,97.522,146.58 + (1-0,97).373,023.60 =30047,375 (kj/kmol)Tóm lại ta có hệ phương trình sau : Lx = gtl –15,439 (1) gtlytl = Lx.0,3 + 15,439.0,97 (2) gtl. (7903,088ytl +22381,38) = 31,635 . 30047,375 (3) gtl = 35,1 (kmol/h) ytl = 0,595 (mol) Lx = 19,661 (kmol/h) e-Lượng hơi vào phần chưng :Cân bằng vật chất và năng lượng ta có hệ sau : Lđáy = gđáy + W Lđáyxđáy = gđáyáy + WxW gtlrtl = gđáyrđáyVới rđáy = áyrAMA + (1-áy)rBMB = 0,005.522,146.58 + (1-0,005)373,023.60 = 22420,9 (kj/kmol) Lđáy = gđáy + 35,066 Lđáyxđáy = 0,005gđáy + 0,175 22420,9.gđáy = 950556,524 Lđáy = 77,462 (kmol/h) gdáy = 42,396 (kmol/h)f-Lưu lượng hơi trung bình trong toàn tháp :-Lưu lượng hơi trung bình trong phần cất :gpcất = 2tldinhgg +=21,35635,31 += 33,368 (kmol/h)-Lưu lượng hơi trung bình trong phần chưng :gpchưng =2tldaygg +=21,35396,42 +=38,748(kmol/h)-Lưu lượng hơi trung bình trong toàn tháp : g = 2ggpcatpchung+= 2368,33748,38 += 36,058 (kmol/h)ƠÛ nhiệt độ trung bình là 87,13oC thì lưu lượng hơi trung bình (m3/h) là : Qv = oTTg .4,22. = 273)27313,87(4,22.058,36 +=1065,482(m3/h)g-Đường kính tháp : D=yω0,785Qv = 697,0.785,03600/482,1065= 0,736 (m)Dựa vào bảng đường kính tiêu chuẩn của các loại tháp chưng luyện ta chọn D = 0,8(m)h-Xác đònh số đóa thực và chiều cao tháp : Tại đỉnh : Ta có xD = 0,97 TD = 56,96oC yD* = 0,998(phân mol)-Độ bay hơi tương đối :αD =DDDDxyxy)1()1(**−−= 97,0).998,01()97,01.(998,0−− =15,433-Độ nhớt động học [...]... =0,43 3 3 j-Số mâm thực tế : 12 N LT Nth= = = 29 (mâm) 0,43 E k- Số mâm thực tế phần cất : 3 N Nthpc= LTPC = = 7 (mâm) 0,43 E l- Số mâm thực tế phần chưng: Nthpch = Nth – Nthpc = 29 -7 = 22 (mâm) m-Chiều cao tháp : H = (Nth –1)h + Nthδ + (0, 8-1 ) Chọn δ :chiều dày mâm (δ =4mm) , h:khoảng cách giữa các mâm (h=0,35m) Do đó : H = 28.0,35 + 29.0,004 + 0,8 = 10,7 (m) V-TÍNH CHÓP VÀ TRỞ LỰC CỦA THÁP : -Chọn đường... dh= 50(mm ) -Số chóp phân bố trên một mâm : Trong thực tế thường chọn tổng tiết diện ống hơi trên mỗi mâm =10% tiết diện tháp nên ta có: π d 2 h π D 2 t n = 0,1 4 4 2 0,82 D t n = 0,1 2 = 0,1 = 25,6 0,052 d h Chọn thiết kế n = 27 chóp / mâm -Chiều cao chóp trên ống dẫn hơi h2 = 0,25dh = 0,25.50 = 12,5(mm) - ường kính chóp : 2 dch = d h + ( d h + 2δ ch ) 2 = 50 2 + (50 + 2.2) 2 = 73,5(mm) -Khoảng cách... chọn hso = 15,5 mm -Số lượng khe trên mỗi chóp : 2 dh 3,14 50 2 π )= (73,5 − ) = 25 khe i= ( d ch − c 4hso 3 4.12,5 Với c:khoảng cách giữa các khe ( 3-4 mm) Chọn c=3 mm -Chiều rộng khe chóp được xác đònh từ liên hệ : i(c+a) = dch π d ch π 73,5 a= -c= - 3 = 7 (mm) i 25 -Khoảng cách từ mâm đến chân ống chảy chuyền Chọn S1 = 28 (mm) -Chiều cao ống chảy chuyền hc = (hts + hso + hsc) - )h + hsr Trong đó... (kg) -Khối lượng mâm : π π Gmâm = Nt Dt2. mâm ρ = 29 0,82.0,004.7900 = 461 (kg) 4 4 -Khối lượng các chóp : Gchóp = Nt.n.G 1chóp π π π 2 2 2 2 2 G 1chóp =[ ( d ch ,n − d ch ).hch + d ch δ ch − i.hso a + ( d h ,n − d h ).hh ] ρ 4 4 4 π π G1chop = [ (0,0775 2 − 0,0735 2 ).0,05475 + 0,0735 2.0,002 − 25.0,0155.0,002 + 4 4 π + (0,054 2 − 0,05 2 ).0,05475].7900 = 0,394kg 4 Gchóp = 29.27.0,394 = 308,5 kg -Khối... log e-Chiều dài thiết bò: F 16,33 = = 5,6 (m) L= n.d π 37.0,025.π g-Đường kính trong của thiết bò ngưng tụ : D = t.(2no +1) Trong đó : t = (1, 2-1 ,5).d , chọn t =1,5.d = 1,5.0,025=0,0375 m no : số vòng tròn đồng tâm D = t.(2no +1) = 0,0375.(2.3 +1) = 0,2625 (m) Ta có tỷ số : L/D = 5,6/0,2625 =21,3 > 4 Do vậy ta thay thiết bò loại 1-1 bằng thiết bò loại 1-2 , chiều dài mỗi pass là 2,8 m 2-Tính thiết. .. hc:chiều cao phần chảy chuyền viên phân trên mâm ,m hx : chiều cao lớp chất lỏng không bọt trên mâm , m ∆: chiều cao mực chất lỏng trên mâm , m F:phần bề mặt đóa có gắn chóp , m2 f: tổng tiết diện của chóp trên đóa , m2 f =0,785.dch2.n = 0,785.73,52.27.1 0-6 = 0,1145 m2 hch: chiều cao của chóp , m Ta có : hh=hsc + hsr + hso + hts - - h2 = 12,5 + 5 + 15,5 + 2 7- 5,25 –12,5 =42,25(mm) hch = hh +12,5 = 42,25... chóp : 2 dch = d h + ( d h + 2δ ch ) 2 = 50 2 + (50 + 2.2) 2 = 73,5(mm) -Khoảng cách từ chân chóp đến mặt mâm hsc : chọn hsc = 12,5(mm) -Chiều cao mực chất lỏng trên khe chóp hts = 1 5-4 0(mm) chọn hts=29(mm) -Chiều cao hình học của khe chóp : ω y 2 ξ ρ y hso = g ρ x Trong đó : ξ :hệ số trở lực của mâm chóp ξ = 1, 5-2 , chọn ξ =2 ωy: vận tốc pha hơi (m/s) 1065,482 / 3600 Qv ωy = = = 5,59 (m/s) 2 0,785.(0,05)... chất lỏng trung bình trên mâm hm = hts + hsc + hsr + hso hts : khoảng cách từ mép trên khe chóp đến bề mặt chất lỏng (1 5-4 0mm) Chọn hts = 27 (mm) hsc : khoảng cách từ mép dưới chóp đến mâm ( 0-2 5 mm) Chọn hsc = 12,5 (mm) hsr : Khoảng cách từ mép dưới khe chóp đến mép dưới chóp Chọn hsr = 5mm hso : chiều cao khe chóp hm = 27 + 12,5 + 5 + 15,5 = 60 (mm) Tra giản đồ hình 5.13a-truyền khối tập 3 trang 81... tụ : D = 0,2625 m Ta có tỷ số : L/D = 6,4/0,2625 = 24,4 > 4 Do vậy ta thay thiết bò loại 1-1 bằng thiết bò loại 1-4 , chiều dài mỗi pass là 1,6 m Lúc này ta có : L1pass/Dtđ = 1,6/1,05 = 1,52 < 4 3 -Thiết bò nồi đun: -Thiết bò được chọn là nồi đun Kettle - ể đun sôi đáy tháp ta dùng hơi nước bão hòa có áp suất tuyệt đối là 3 at - ường đi của lưu chất : Hơi nước bão hòa đi trong ống còn dòng lỏng đáy đi... tháp chóp : p = Nt pd = 29.557,35 =16163 N/m2 VI-TÍNH TOÁN CƠ KHÍ : a-Tính bề dày thân thiết bò : -Nhiệt độ tính toán trong tháp lấy bằng nhiệt độ cao nhất trong thiết bò : T = 117,3oC -p suất tính toán : tính cho trường hợp xấu nhất là chất lỏng dâng lên đầy tháp p= pmt + p +pcl = 105 + 16163 + 10,7.1004,76.9,81 = 221629,643 N/m2 = 0,222 N/mm2 - iều kiện làm việc của thân tháp : chòu áp suất trong -Chọn . Về thiết bò : có thể sử dụng các loại tháp chưng cất sau : -Tháp chưng cất dùng mâm xuyên lỗ hoặc mâm đóa lưới -Tháp chưng. là :Thiết kế tháp chưng cất dùng mâm chóp với những dữ kiện cơ bản sau: Nguyên liệu đầu vào (nhập liệu ) là hỗn hợp Aceton – Acid acetic Nồng độ Aceton