2.1 .Dữ liệu ban đầu
2.5. Đường kính tháp chưng cất
2.5.2. Đường kính đoạn chưng
2.5.2.1. Lượng hơi trung bình đi trong tháp ở đoạn chưng
g’tb = 𝑔′𝑛+ 𝑔′1
2 (kg/h) (Tài liệu tham khảo [3] trang 182 cơng thức IX.96) Trong đó:
g’n – lượng hơi ra khỏi đoạn chưng (kg/h) g’1 – lượng hơi đi vào đoạn chưng (kg/h)
Xác định g’n g’n = g1 = 4819,300 (kg/h)
Xác định g’1 (Tài liệu tham khảo [3] trang 182 công thức IX.98-99-100)
G’1 = g’1 + W
G’1.x’1 = g’1.yW + W.xW (4) g’1.r’1 = g’n.r’n = gd.rd
Trong đó:
G’1 – lượng lỏng ở đĩa thứ nhất của đoạn chưng (kmol/h)
r’1 – ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp hơi đi vào đĩa thứ nhất của đoạn chưng(kJ/kmol)
Tính r’1
t’1 = tW = 117,02 oC
Ẩn nhiệt hóa hơi của acetic acid – raa = 93,26 (kcal/kg) = 23447,962 (kJ/kmol) Ẩn nhiệt hóa hơi của nước – rn = 527,937 (kcal/kg)
= 39819,755 (kJ/kmol) Ta có y’1 = yW = 0,037
Vậy r’1 = rn.yW + (1-yW).raa = 39819,755.0,037 + (1 – 0,037).23447,962 = 24053,718 (kJ/kmol)
T r a n g | 22
Tính r1
Ta có r1 = 23473,105 + 16592,762y1
= 23473,105 + 16592,762.0,195 = 26708,694 (kJ/kmol) Thay số vào hệ phương trình (4), ta được
G’1 = g’1 + 32,010
G’1.x’1 = 0,037.g’1 + 32,010.0,02 g’1.24053,718 = 92,938.26708,694 G’1 = 135,206 (kmol/h)
x’1 = 0,033 (phân mol nước) M’1 = 58,497 (kg/kmol) g’1 = 103,196 (kmol/h) = 6036,656 (kg/h)
Vậy g’tb = 6036,656+4819,300
2 = 5427,978 (kg/h)
2.5.2.2. Tốc độ hơi trung bình đi trong tháp ở đoạn chưng
(Tài liệu tham khảo [3] trang 184 cơng thức IX.105)
Tích số tốc độ hơi đi trong tháp và khối lượng riêng hơi trung bình ở đoạn chưng
(𝜌𝑦𝜔𝑦)′𝑡𝑏 = 0,065.𝜑[𝜎].√ℎ. 𝜌′𝑥𝑡𝑏. 𝜌′𝑦𝑡𝑏 (kg/m2.s) Trong đó:
𝜌′𝑥𝑡𝑏, 𝜌′𝑦𝑡𝑏 – khối lượng riêng trung bình của pha lỏng, pha khí (kg/m3) h – khoảng cách mâm (chọn h = 0,35m)
T r a n g | 23
Xác đinh 𝝆′𝒚𝒕𝒃 (Tài liệu tham khảo [3] trang 183 công thức IX.102)
Nồng độ phần mol trung bình y’tb = 𝑦1 + 𝑦𝑊
2 =
0,037+0,195
2 = 0,116 Nhiệt độ trung bình đoạn cất – t’tb = 114,28 oC
𝜌′𝑦𝑡𝑏 = [𝑦′𝑡𝑏.𝑀𝑛+(1− 𝑦′𝑡𝑏).𝑀𝑎𝑎].273 22.4.(𝑡′𝑡𝑏+273) = [0,116.18,015+(1−0,116).60,052].273 22.4.(114,28+273) = 1,736 (kg/m3) Xác đinh 𝝆′𝒙𝒕𝒃 Nồng độ phần mol trung bình x’tb = 𝑥𝐹 + 𝑥𝑊 2 = 0,15+0,02 2 = 0,085 (mol nước/mol hỗn hợp) = 0,027 (kg nước/kg hỗn hợp) Ta có t’tb = 114,28 oC
(Tài liệu tham khảo [2] trang 9 bảng I.2)
ρ′xtb = 947,290 (kg/m3)
Xác định 𝜑[𝝈]
(Tài liệu tham khảo [2] trang 300 – 301 bảng I.242)
Ta được 𝜎𝑛ướ𝑐 = 56,044 dyn/cm 𝜎𝑎𝑐𝑒𝑡𝑖𝑐 𝑎𝑐𝑖𝑑 = 18,515 dyn/cm
(Tài liệu tham khảo [2] trang 299 công thức I.76)
1 𝜎ℎℎ = 1 𝜎𝑛ướ𝑐 + 1 𝜎𝑎𝑐𝑒𝑡𝑖𝑐 𝑎𝑐𝑖𝑑 = 1 56,044 + 1 18,515 𝜎ℎℎ = 13,917 (dyn/cm)
(Tài liệu tham khảo [3] trang 184)
T r a n g | 24
Tốc độ hơi trung bình đi trong tháp ở đoạn chưng
(𝜌𝑦𝜔𝑦)′𝑡𝑏 = 0,065.𝜑[𝜎].√ℎ. 𝜌′𝑥𝑡𝑏. 𝜌′𝑦𝑡𝑏
= 0,065.0,8.√0,35.947,29.1,736 = 1,248 (kg/m2.s)
Để tránh tạo bọt trong tháp ta chọn tốc độ hơi trung bình trong tháp khoảng 80% nên (𝜌𝑦𝜔𝑦)𝑡𝑏 = 0,8.1,248 = 0,998 (kg/m2.s)
Tốc độ hơi trung bình đi trong đoạn chưng
𝜔′𝑦 = (𝜌𝑦𝜔𝑦)′𝑡𝑏
𝜌′𝑦 = 0,998
1,736 = 0,575 (m/s)
Đường kính đoạn chưng
D’t = 0,0188 √(𝜌 𝑔′𝑡𝑏
𝑦𝜔𝑦)′𝑡𝑏 = 0,0188 √5427,978
0,998 = 1,386 (m)