Công nghệ chưng cất và tính toán thiết kế tháp chưng cất

MỤC LỤC

Đờng kính đoạn chng

MA MB: khối lợng phần mol của cấu tử Benzen và Toluen T: nhiệt độ làm việc trung bình của tháp, 0K. Với a’1: nồng độ phần khối lợng của pha lỏng ở đĩa dới cùng của đoạn chng. Đối với tháp đệm khi chất lỏng chảy từ trên xuống và pha hơi đi từ dới lên chuyển động ngợc chiều có thể xảy ra bốn chế độ thuỷ động; Chế độ chảy màng, chế độ quá độ, chế độ xoáy và chế độ sủi bọt.

Trong phần tính toán này ta tính tốc độ hơi của tháp dựa vào tốc độ sặc của tháp. Vậy với kết quả tính toán đợc và sơ với điều kiện thực tế thì ta lấy đờng kính phần chng là 1,6 m và đệm nh đã chọn là hợp lý.

Tính chiều cao đoạn luyện

Mhh, MA, MB: khối lợng phân tử của hỗn hợp và cấu tử Benzen và Toluen. Đối với hỗn hợp khí thì nồng độ phần thể tích bằng nồng độ phần mol, nên m1. Phần trớc ta đã tìm đợc nhiệt độ trung bình của pha hơi trong đoạn luyện là C.

- Chọn các giá trị x bất kỳ, tại mỗi giá trị x đó ta tìm góc nghiêng của đờng cân bằng. - Các công thức cũng nh ý nghĩa các ký hiệu có trong các công thức tính chiều cao đoạn chng tơng tự nh đối với đoạn luyện, chỉ khác về trị số nên trong phần này không giải thích lại. Đối với hỗn hợp khí thì nồng độ phần thể tích bằng nồng độ phần mol, nên m1.

Phần trớc ta đã tìm đợc nhiệt độ trung bình của pha hơi trong đoạn chng là C. - Chọn các giá trị x bất kỳ, tại mỗi giá trị x đó ta tìm góc nghiêng của đờng cân bằng. H2: khoảng cách không gian giữa đoạn chng và đoạn luyện để đặt đĩa tiếp liệu và ống dẫn hỗn hợp đầu, m.

∆P : tổn thất áp suất tại điểm đảo pha có tốc độ của khí bằng tốc độ của khí khi đi qua đệm khô, N/m2.

Trở lực của đoạn luyện

Mục đích của việc tính cân bằng nhiệt lợng là để xác định lợng nớc lạnh cần thiết cho quá trình ngng tụ, làm lạnh cũng nh để xác định lợng hơi đốt cần thiết khi. Để tính toán cho các thiết bị đó ta cần dựa vào sơ đồ cân bằng nhiệt lợng (Sơ đồ trên).

Cân bằng nhiệt l ợng cho thiết bị làm lạnh

- Đờng kính các ống dẫn và cửa ra vào của thiết bị đợc xác định từ phơng trình lu lợng.

Tính đ ờng kính ống dẫn l ợng hồi l u sản phẩm đáy

Trên thân hình trụ có 2 lỗ đờng kính 150mm để lắp kính quan sát ở các vị trí quan sát phân phối chất lỏng và chất lỏng hồi lu. C1: bổ xung do ăn mòn xuất phát từ điều kiện ăn mòn vật liệu của môi trờng và thời gian làm việc của thiết bị, (m). - Chọn đáy và nắp dạng elíp có gờ lắp với thân thiết bị bằng cách ghép bích, ở tâm có đục lỗ để lấy sản phẩm đáy và sản phẩm đỉnh.

P ở mẫu số của công thức tính chiều dày của công thức tính chiều dày đáy và nắp. Do không thể chế tạo đợc thân tháp với chiều dài lớn nên ta buộc phải dùng bích để nối các phần lại với nhau. Với tháp hình trụ làm việc ở điều kiện thờng ta chọn mặt bích liền bằng thép CT3 để nối thân với đáy và nắp thiết bị.

Đĩa phân phối chất lỏng, chọn kiểu đĩa loại 2, với các thông số sau

- Dầm sẽ chịu tác dụng phân bố gây nên bởi khối lợng của lớp đệm của chất lỏng và của thành thiết bị. - Để đảm bảo độ bền cho thanh dầm, ta coi chất lỏng choán đầy tháp. Đồng thời coi cả tháp là một khối tác dụng lên một thanh dầm chung.

Với mbx: hệ số bổ xung bao gồm khối lợng các chi tiết phụ của tháp nh bích, bulông. -Thiết bị gia nhiệt dùng hơi nớc bão hoà ở áp suất 2 at để đun nóng hỗn hợp. Hai lu thể đi ngợc chiều nhau, hơi đốt đi từ trên xuống, truyền ẩn nhiệt hoá hơi cho hỗn hợp lỏng đi từ dới lên và ngng tụ thành lỏng đi ra khỏi thiết bị.

Nhiệm vụ của ta là phải tính đợc đầy đủ các thông số kỹ thuật cần thiết của thiết bị đó nh: đờng kính, chiều cao, bề mặt truyền nhiệt, số ống, số ngăn.

Tải nhiệt trung bình cho quá trình truyền nhiệt

Cp: nhiệt dung riêng đẳng áp của chất lỏng, J/kg.độ ρ: khối lợng riêng của chất lỏng, kg/m3. ∆t1: hiệu số nhiệt độ giữa tbh và nhiệt độ phía tờng tiếp xúc với nớc ngng. -Để tính bơm về bơm trong việc đa hỗn hợp đầu lên thùng cao vị đảm bảo yêu cầu công nghệ thì ta phải tính các trở lực của đờng ống đẫn liệu của thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu từ đó tính gia chiêù cao thùng cao vị so với vị trí đĩa tiếp liệu vào tháp.

-áp suất toàn phần cần thiết đẻ khắc phục tất cả sức cản thuỷ lực trong hệ thống (kể cả ống đẫn vaò thiết bị) khi dòng chảy đẳng nhiệt. -∆Pđ : áp suất động lực học là áp suất cần thiết để tạo tốc độ cho dòng chảy ra khái èng dÉn, N/m3. -∆Pm: áp suất để khắc phục trở lực ma sát khi dòng chảy ổn định trong ống thẳng, N/m3.

-∆PH: áp suất cần thiết để nâng cao chất lỏng lên cao hoặc để khắc phục áp suất thuỷ tĩnh. -∆Pt, ∆Pk: là áp suất cần thiết để khắc phục trở lực trong thiết bị và áp suất bổ xung ở cuối ống dẫn trong những trờng hợp cần thiết.

Trở lực của thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu

-Khi dòng chảy qua thiết bị gia nhiệt, phải qua các ngăn và nhiều chỗ ngoặt, đột thu, đột mở. Ta có tiết diện cửa vào thiết bị bằng tiết diện cửa ra thiết bị. Khi dòng chảy đi từ các khoảng trống vào các ngăn, tức là đột thu 2 lần.

Tính chiều cao của thùmg cao vị so với đĩa tiếp liệu

-ở phần tổn thất áp suất từ thùng cao vị đến thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu ta tính đợc.