Nhi t o, C 94,8 63,5 97,5
Các k t qu trong b ng 3-30 cho th y, theo s này, các dòng s n ph m chính và
s n ph m ph )u t yêu c u ch t l ng cao. Dòng c n thu h i có n ng " các t p ch t
8 u khá nh .
a. Ph ng án k t n i nhi t th nh t (ph ng án 1):
Các k t qu tính các thông s nhi t c a các tháp trong s ! * c th hi n trong '
b ng 3-31.
B ng 3-31. T ng k t các thông s làm vi c c a các tháp trong s hình 3-65 theo các áp
su t làm vi c ã ch n trong ph ng án 1.
Ph ng án 1 COL1 COL2 COL3 COL4 COL5 COL6
P, bar 0,7 2,4 0,5 1,5 3 1 Nhi t nh, oC 70,702 101,552 61,081 88,1898 115,64 60,1362 Nhi t ng ng t , MW -3,3054 -0,2006 -6,6436 -7,65 -0,0237 -0,6298 Nhi t áy, oC 89,593 110,893 81,017 94,7909 128,03 63,5054 H i t, kmol/s 0,1 Nhi t un sôi, MW 0,954 5,7 7,7858 0,0246 0,604
Các k t qu trong b ng 3-32 cho th y, theo ph ng án làm vi c này c a các tháp *
trong s , ch có th k t n i nhi t cho các tháp COL4 và COL3, c th là dùng dòng h i 2 ' ! '
2 * ' #
trên nh c a tháp COL4 c p nhi t cho thi t b un bay h i áy tháp COL3. L ng
nhi t ti t ki m c t ph/ ng án này là ch a nhi u, vì v y, ti n hành t ng h p các s )
tinh ch khác.
b. Ph ng án k t n i nhi t 2:
Các thông s c a các tháp nh trong b ng 3-32 và k t n i các tháp theo ph! * ! ng án k t n i nhi t th hai (ph! , ng án 2) c th hi n trên hình 3-66. '
B ng 3-32. T ng k t các thông s làm vi c c a các tháp trong s hình 3-66 theo các áp
su t làm vi c ã ch n trong ph ng án 2.
Ph ng án 2 COL1 COL2 COL3 COL4 COL5 COL6
P, bar 0,7 1,5 0,6 1,5 3 0,5 Nhi t nh, oC 70,7 88,2 65,2 88,2 113,1 60,6 Nhi t ng ng t , MW -3,3047 -0,257 -6,6436 -6,2502 -0,6109 -0,6314 Nhi t áy, oC 89,6 97,1 85,5 88,3 123,9 63 H i t, kmol/s 0,1 Nhi t un sôi, MW 0,6109 6,2502 6,3424 0,6113 0,604
Theo ó, dòng h i 2nh tháp COL1 c dùng un bay h i cho áy tháp COL6. '
( * 2 2
áy tháp COL2 c un bay h i b ng dòng h i c a nh tháp COL5. H i nh tháp
COL4 c dùng un bay h i cho áy tháp COL3. Nh v y, l' ng nhi t tiêu t n s ch ! $ 2
dùng un bay h i cho áy tháp COL1, COL4 và COL5. '
F HS1 HS1 B1 D1 1 D2 5 P1ST 6 FU B3 D3 COL1 COL2 P1 MIX2 P4 COL3 2B2 COL4 D4 SP DEC RE 7 8 COL5 4 FUSEL COL6 MIX3 14 18 20 MIX1 3 15 SPL1 17 21 HTX1 19 22 23 P2 25 10 26 Q 30 Q 32 Q HTX3 33 SPL3 34 35 Q SPL2 36 37 9 Q 41 42 Q 40 50 53 Hình 3-66. S 6 tháp làm vi c các áp su t khác nhau và k t n i nhi t gi a các tháp theo ph ng án k t n i nhi t 2.
Các thông s c a các dòng s n ph m c a s ! * * này c th hi n trong b ng 3-33: '
B ng 3-33. Ch t l ng các dòng s n ph m trong s 3-66
SP 40 FUSEL
Dòng
C u t (ph n mol) C n thu h i D u fusel
etanol 0,8776 0,5018 2,42E-05
n c 0,122 0,4973 0,4791
metanol 1,22E-05 6,69E-04 1,19E-06 axit axetic 1,78E-14 2,90E-10 2,35E-06 n propanol 4,12E-06 4,49E-05 0,0013 iso propanol 4,10E-04 1,97E-04 5,81E-10 iso butanol 1,44E-07 3,01E-05 0,0399 iso amyl ancohol 1,04E-11 1,11E-06 0,2820 2 pentanol 1,19E-08 1,31E-05 0,1976
glyxerol 0 0 2,82E-11
etyl axetat 2,01E-20 3,44E-06 0 L u l ng, kmol/s 0,028 0,0116 4,34E-05
Nhi t o, C 88,3 63 124
Có th nh n th y ch t l' ng c a dòng s n ph m t yêu c u theo tiêu chu n c a c n * * th c ph m (TCVN 1051-71), tuy dòng d u fusel có n ng 0 " * c a iso amyl ancohol không cao b ng ph( ng án k t n!i nhi t 1.
N ng su t c a s n ph m c n tinh ch là 0,028 kmol/s = 1,194 kg/s. % * T ng l ng nhi t tiêu t n trong tháp COL5 và COL6 s là: ! $
Q4+5 = 6,34236 + 0,6113 = 6,9537 MW
T ng ng v i l, & ng h i !t là h i n &c bão hoà áp su t P = 5at có n nhi t ng ng t rhh = 2117000 (J/kg h i) [52] là:
Q4+5 = 6,9537 / 2117000 * 1000000= 3,2847 (kg h i !t)
T ng l ng h i !t tiêu t n: 3,2847 + 0,1 = 3,2947 (kg h i ! !t)
L ng h i !t tiêu t n trên m t ! " n v s n ph m s là: 2,76 kg h i 5at/kg c n s n # $
ph m ch t l ng cao [TCVN 1051-71].
S k t n i nhi t trên hình 3-67 ã gi m ! c tiêu hao n ng l% ng cho quá trình
tinh ch t h n 10kg h i (t i Công ty c ph n c n-r/ u Hà N i) xu ng còn nh h n 3kg " ! 8 h i !t tính trên 1 kg c n s n ph m ch t l ng cao.
So v i s & 6 tháp c a Công ty c ph n mía * ng Lam S n Thanh Hoá, l ng h i tiêu hao tính trên m t kg c n s n ph m là 4,7 kg h i 10at, s " tinh ch nh hình 3-66
cho hi u qu s d ng n ng l% ng cao h n h n trong khi c n s n ph m v n t ch t l= : ng
cao.
Nh v y, có th kh ng ' = #nh l trình tách ã l a ch n là m t trong nh ng ph" 0 4 " 3 ng án tách t i u, c bi t là v ch tiêu n ng l! . ) 2 % ng tiêu hao.
Có th nh n th y rõ ràng là nguyên t' 1c tách theo nhóm ã cho phép:
- d dàng t ng h p > c các h th ng tinh ch theo các yêu c u v n ng su t và ! ) %
ch t l ng s n ph m,
- t ng h p c các s tinh ch v i kh n ng k t n i nhi t và t ng áng k & % ! % '
hi u su t s d ng n ng l% ng,
- gi m áng k s ph' ! ng án (s l trình) tách xa vùng t i u và i tr c ti p vào ! " ! 0 khu v c lân c n c a vùng t i u 0 * !
- gi m áng k th i gian tính toán h th ng tinh ch . ' !
S phân tách h dung d ch th c nhi u c u t etanol - n# 0 ) &c s n xu t b ng ph( ng pháp lên men nh trên hình 3-66, nh n c b ng các b( &c (thu t toán) trình bày trên, có th ch a ph i là l trình tách t i u nh t, nh ng hi u qu ti t ki m n ng l' " ! % ng t c là khá cao, t yêu c u ch t l ng s n ph m, vì v y, hoàn toàn có th ng d ng các b' , &c nghiên c u t, ng t tính toán, thi t l p m t s 0 ' " tách h p lý cho các h dung d ch # nhi u c u t khác. )
T các k t qu nh n / c trong các ph n nghiên c u trên có th , ' a ra m t s k t " ! lu n sau ây:
K T LU N
1. ã l a ch n và ki m tra 0 4 ' c mô hình cân b ng pha l ng-h i UNIFAC cho h hai và ( 8 nhi u c u t . Mô hình này ã ) c ki m tra theo các s li u th c nghi m c a các h dung ' ! 0 * d ch hai c u t , ba c u t các áp su t khác nhau, các h có hai pha l ng và các h b n c u # 8 ! t . Các k t qu ki m tra cho th y mô hình có ' " tin c y cao.
2. Trên c s mô hình cân b ng pha UNIFAC, ã ti n hành xây d ng ( 0 c mô hình t ng
quát c a tháp ch ng luy n nhi u c u t . ã ti n hành ki m tra s t* ) ' 0 ng thích c a mô hình * t ng quát c a tháp ch ng luy n b ng th c nghi m trên h etanol - n* ( 0 &c và các c u t t p ch t s n xu t b ng ph( ng pháp lên men. Các k t qu cho th y mô hình phù h p r t t t v i ! & th c nghi m, vì v y có th s d ng mô hình này cho các nghiên c u cho các h khác nhau. 0 ' , 3. ã ti n hành nghiên c u hành vi c a các t p ch t trong h etanol - n, * &c - các c u t t p ch t b ng ph( ng pháp th c nghi m. Các k t qu cho th y trong dung d ch th c nhi u c u 0 # 0 ) t , các c u t có hành vi r t ph c t p và r t khó d oán tr, 0 &c c b ng các ph( ng pháp lý thuy t. Do có các h n ch và khó kh n v i u ki n th c nghi m cho h dung d ch ph c % ) ) 0 # ,
t p nên các nghiên c u ti p theo s , $ c ti n hành b ng ph( ng pháp s d ng mô hình
t ng quát c a tháp ch ng luy n ã * c ki m ch ng. ' ,
4. ã ti n hành nghiên c u hành vi c a các t p ch t trong h etanol - n, * &c và các c u t t p ch t d a vào mô hình t ng quát c a tháp ch ng luy n. Các k t qu nghiên c u cho 0 * , phép chia các c u t c a h etanol - n* &c và các c u t t p ch t thành 4 nhóm c u t : nhóm t p ch t u, nhóm t p ch t cu i, nhóm t p ch t trung gian và nhóm t p ch t vòng ! quanh. Nguyên t c chia nhóm các c u t c a h nhi u c u t là m t óng góp m i c a lu n 1 * ) " & * án.
5. ã ti n hành nghiên c u các y u t nh h, ! ng n hành vi c a các nhóm c u t . Các k t * qu nghiên c u cho phép , a ra nguyên t c tách h n h p nhi u c u t theo nhóm. K t qu 1 < ) này là m t óng góp m i c a lu n án, cho phép gi m áng k s ph" & * ' ! ng án tách c n kh o sát, t o i u ki n thu n l i cho vi) c tìm ph ng án tách h p lý.
6. S d ng mô hình t ng quát c a tháp ch ng luy n nhi u c u t và áp d ng nguyên t c * ) 1
tách theo nhóm, ã ti n hành phân tích s tách c b n g m 3 tháp. Khi có các yêu c u
v n ng su t c a h th ng l n ã ti n hành t ng h p các s ) % * ! & tách g m 4, 5 và 6 tháp làm
vi c áp su t th ng.
7. Áp d ng mô hình t ng quát c a tháp ch ng luy n và b ng thu t toán ã * ( ) xu t gi i '
h l n phân tích s & ' s n xu t c n c a công ty c ph n mía * ng Lam S n Thanh
Hoá g m 6 tháp làm vi c các áp su t khác nhau, cho th y nguyên t c tách theo nhóm r t 1 hi u qu trong kh o sát các h th ng tách ph c t p. Thu t toán gi i h l n là m t óng góp ! , & " m i c a lu n án, ã cho phép t ng kh n ng h i t , gi m kh& * % % " !i l ng và th i gian tính toán. 8. ng d ng mô hình t ng quát c a tháp ch ng luy n và s d ng nguyên t c tách theo * 1 nhóm ã ti n hành t ng h p c h th ng tinh ch h n h p etanol-n! < &c-các t p ch t g m 6 tháp làm vi c các áp su t khác nhau nh m m c ích k t n i nhi t gi a các tháp. H ( ! 3 th ng tách này cho phép gi m n ng l! % ng tiêu t n c a quá trình tách h n h p t 8,1 kg h i ! * < /
!t 5at/ 1kg c n s n ph m (t i Công ty c ph n c n-r u Hà N i) xu ng còn 2,76 kg h i " !
CÁC CÔNG TRÌNH Ã CÔNG B
1. Cao Th Mai Duyên, Ph m Công V ng, Nguy n V n Quy t, Nguy n H u
Tùng. 2004. Mô hình cân b ng pha l ng - h i h th c nhi u c u t . T p chí
Khoa h c & Công ngh Các tr ng i h c k thu t. S 46+47.
2. Cao Th Mai Duyên, Nguy n c Kiên, Nguy n H u Tùng. 2006. Phân lo i
các t p ch t có trong dung d ch r u etylic - n c s n xu t b ng ph ng
pháp lên men và nghiên c u phân b n ng c a chúng theo chi u cao c a
tháp ch ng luy n. K y u h i ngh khoa h c l n th 20 Tr ng HBK Hà
N i.
3. Nguy n H u Tùng, Cao Th Mai Duyên. 2007. Phân tích và t ng h p h
th ng ch ng luy n h n h p nhi u c u t ti t ki m n ng l ng. T p chí Khoa
h c & Công ngh . T p 45 - S 1B.
4. Nguy n H u Tùng, Cao Th Mai Duyên, Nguy n Xuân Hi u. 2008. Nghiên
c u các y u t nh h ng n phân b n ng metanol trong tháp tinh ch
c n. T p chí Khoa h c & Công ngh Các tr ng i h c k thu t. S 65.
5. Nguy n H u Tùng, Cao Th Mai Duyên, Nguy n Xuân Hi u. 2008. Nghiên
c u các y u t nh h ng n phân b n ng c a các c u t trong h n h p
d u fusel trong tháp ch ng luy n h n h p etanol - n c và các t p ch t.
T p chí Hoá h c. T p 46 - S 5A.
6. Nguy n H u Tùng, Ph m V n Thiêm, Cao Th Mai Duyên, Nguy n c
Kiên. 2007. B ng c quy n sáng ch : “Quy trình thu h i c n t h n h p !
TÀI LI U THAM KH O
!" # $ % &''(
2. Qu n V n Th nh . K thu t s n xu t c n Etylic. Tr ng i h c Bách khoa
Hà N i, 1998.
3. Nguy n ình Th ng, Nguy n Thanh H ng. Công ngh s n xu t và ki m "
tra c n Etylic. Nhà xu t b n Khoa h c và K thu t, Hà N i, 1999.
4. Tr nh Huy n Trang. Báo cáo th c t p t t nghi p t i Công ty c ph n Mía ng Lam S n Thanh Hoá. 2008.
5. Nguy n H u Tùng. Báo cáo t ng k t tài c p nhà n c KC – 06 – 17CN:
“Tìm các gi i pháp k thu t nh m nâng cao ch t l ng và hi u su t thu h i
c n”, Hà N i, 2005.
6. Lê Ng c Tú, La V n Ch , ng Th Thu. Hóa sinh công nghi p. Nhà xu t
b n Khoa h c và K thu t, Hà N i, 1997.
7. Tr n Xoa, Nguy n Tr ng Khuông, H Lê Viên. S tay quá trình và thi t b công ngh hoá ch t. NXB Khoa h c và k thu t, 2004, T1.
8. Tr n Xoa, Nguy n Tr ng Khuông, H Lê Viên. S tay quá trình và thi t b công ngh hoá ch t. NXB Khoa h c và k thu t, 2004, T2.
9. Agrawal, R. Synthesis of Distillation Column Configurations for a Multicomponent Separation. Ind. Eng.Chem. Res. 1996. 35. 1059.
10. Agrawal, R. More Operable Fully Thermally Coupled Distillation Column Configurations for Multicomponent Distillation. Trans.Inst.Chem.Eng, Part A. 1999. 78. 543.
11. Agrawal R. Synthesis of Multicomponent Distillation Column Configurations. AIChE Journal, Vol. 49, No. 2, February 2003
12. Andrecovich, M. J.; Westerberg, A. W. A Simple Synthesis Method Based on Utility Boundinh for Heat-integrated Distillation Sequences. AIChE.J. 1985. 31. 363.
13. Braz J. Thermodynamic Analysis of Multicomponent Distillation Columns: Indentifying Optimal Feed Conditions. Chem. Eng. vol.17 n.4-7 São
14. Caballero, J. A.; Grossmann, I. E. Generalized Disjunctive Programming Model for the Optimal Synthesis of Thermally Linked Distillation Columns. Ind. Eng.Chem. Res. 2001. 40. 2260.
15. Caballero, J. A.; Grossmann, I. E. Thermodynamically Equivalent
Configurations for Thermally Coupled Distillation. AIChE Journal Vol. 49, No. 11, November 2003.
16. Carlberg, N. A.; Westerberg, A. W. Temperature-Heat Diagrams for Complex Columns. 2. Underwood’s Method for Side Strippers and Enrichers. Ind. Eng.Chem. Res. 1989. 28. 1379.
17. Charles D. Holland; Fundamentals of multicomponent distillation; McGraw-Hill, NewYork, 1981.
18. Chilton. Cost engineering In the Process Industries. McGraw – Hill Book Company, INC, 1960.
19. Christiansen, A. C.; Skogestad, S.; Lien, K. Complex Distillation
Arrangements; Extending the Petlyuk Ideas. Comput. Chem.Eng. 1997. 21. S237.
20. Christiansen, A. C.; Skogestad, S.; Lien, K. Partitioned Petlyuk
Arrangements for Quaternary Separations. Inst.Chem.Eng, Symp, Ser. 1997. 142. 745.
21. Christiansen, L.J., Michlsen, M.L and Fredenslund, A., Naphtali-