a, Khi ống khụng cú gõn
Bề mặt trao đổi nhiệt tối thiểu là F’ = 385,46 m2. Nếu sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống lồng ống như đó chọn sơ bộ (F = 30 m2) thỡ số thiết bị cần sử dụng là:
Để đảm bảo yờu cầu ta sẽ sử dụng 13 thiết bị (z’ = 13). Hai thiết bị này cú thể lắp nối tiếp b, Khi bề mặt ngoài của ống cú gõn
- ống cú 20 gõn:
Diện tớch tối thiểu là 207,21 m2
- ống cú 24 gõn: bề mặt trao đổi nhiệt tối thiểu là 202,42 m2
Cũng chỉ cần 7 thiết bị trao đổi nhiệt
Với mỗi thiết bị trao đổi nhiệt cú 2 thiết bị, mỗi thiết bị cú diện tớch bề mặt trao đổi nhiệt là 30m2
Như vậy, theo kinh nghiệm và thực tế tớnh toỏn để đảm bảo yờu cầu đặt ra ta nờn sử dụng 7 thiết bị trao đổi nhiệt loại ống lồng ống, bề mặt ngoài của ống nhỏ cú gõn. Đặc tớnh của thiết bị như sau
Cỏc thụng số thiết bị F 30 m2 Dn 89 5ì mm Dt 48 4ì mm P 25at N’ 4 hành trỡnh (ngăn dọc) Lo 6500 mm L 7635 mm N 232 ống Tmax 723 K N 20 (24) gõn δ 0,001 m H 0,013 m ϕ 4,3(5) Vật liệu Thộp cacbon
PHẦN 2: QUÁ TRèNH VÀ THIẾT BỊ TRUYỀN KHỐI
I. Tỡm hiểu chung về quỏ trỡnh chưng cất
1. Khỏi niệm
Chưng cất là quỏ trỡnh dựng để tỏch cỏc cấu tử của một hỗn hợp lỏng cũng như hỗn hợp khớ thành cỏc cấu tử riờng biệt dựa vào độ bay hơi khỏc nhau của cỏc cấu tử trong hỗn hợp.
Khi chưng cất ta thu được nhiều cấu tử và thường bao nhiờu cấu tử thỡ thu được bấy nhiờu sản phẩm. nếu xột hệ đơn giản cú 2 cấu tử thỡ ta thu được 2 sản phẩm.
• Sản phẩm đỉnh chủ yếu gồm cấu tử cú độ bay hơi lớn và 1 phần ớt cỏc cấu tử cú độ bay hơi bộ hơn.
• Sản phẩm đỏy chủ yếu gồm cỏc cấu tử cú độ bay hơi bộ và một phần rất ớt cấu tử cú độ bay hơi lớn.
Đối với hệ n-hexan- benzen thỡ sản phẩm đỉnh chủ yếu là n-hexan, sản phẩm đỏy chủ yếu là benzen.
2. Cỏc thiết bị chưng cất
Trong thực tế để thực hiện quỏ trỡnh chưng cất người ta thường sử dụng thỏp chưng cất. một số loại thỏp chưng cất thường được sử dụng:
- Thỏp chưng cất dựng mõm xuyờn lỗ hoặc mõm đĩa lưới: loại thỏp này
cú ưu điểm là chế tạo đơn giản, vệ sinh dễ dàng, trở lực thấp hơn thỏp chúp, ớt tốn kim loại hơn thỏp chúp. Tuy nhiờn yờu cầu lắp đặt cao, chất lỏng phõn phố khụng đồng đều.
- Thỏp chưng cất dựng mõm chúp: loại thỏp này cho hiệu suất cao , ổn
định, ớt tiờu hao năng lượng hơn nờn cú số đĩa ớt hơn. Tuy nhiờn chế tạo phức tạp, trở lực lớn.
- Thỏp đệm: chế tạo đơn giản, trở lực thấp. nhưng hiệu suất thấp, kộm ổn
định do sự phõn bố theo tiết diện thỏp khụng đều, khú chế tạo kớch thước lớn ở quy mụ cụng nghiệp.
II. Tớnh toỏn thiết kế thỏp chưng cất cho hệ chưng cất 2 cấu tử axeton – nước
Đề bài:
(760 mm Hg) để chưng luyện hỗn hợp hai cấu tử; đảm bảo cỏc yờu cầu về năng suất tớnh theo hỗn hợp đầu và thành phần nguyờn liệu, đỉnh và đỏy. Cỏc yờu cầu cụ thể như sau:
1- Xỏc định nồng độ phần mol và lưu lượng (kmol/ h) của nguyờn liệu, sản phẩm đỉnh và sản phẩm đỏy.
2- Vẽ đường cõn bằng trờn đồ thị x – y. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
3- Xỏc định chỉ số hồi lưu thớch hợp, đường làm việc và số đĩa lý thuyết của thỏp. 4- Xỏc định đường kớnh, số đĩa thực tế và chiều cao cơ bản của thỏp.
5- Xỏc định nhiệt độ đỉnh, đỏy và vị trớ đĩa tiếp liệu ứng với trường hợp nguyờn liệu vào thỏp ở trạng thỏi sụi.
Cỏc ký hiệu
GF: lượng hỗn hợp đầu (Kg/h)
aF, aP, aW : nồng độ của cấu tử dễ bay hơi trong nguyờn liệu, sản phẩm đỉnh và sản phẩm đỏy (% khối lượng).
Cỏc cấu tử: (4) - (6): axeton – nước
Tớnh cỏc thụng số cơ bản của thỏp chuyển khối loại đệm làm việc ở ỏp suất khớ quyển để chưng luyện hỗn hợp (4) - (6): Axeton – Nước, đảm bảo năng suất tớnh theo hỗn hợp đầu (GF) là 2770 Kg/h và nồng độ nguyờn liệu (aF) là 28%, nồng độ sản phẩm đỏy (aW) và đỉnh (aP) yờu cầu tương ứng là 1% và 98,5%.
Bài làm:
Gọi:
xF : nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong hỗn hợp đầu [phần mol] xP : nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong sản phẩm đỉnh [phần mol] xW : nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong sản phẩm đỏy [phần mol] F : lưu lượng hỗn hợp đầu [kmol/h]
P : lưu lượng sản phẩm đỉnh [kmol/h] W : lưu lượng sản phẩm đỏy [kmol/h] Kớ hiệu: Nước : B MB =18 [g] ; ts = 100; Axeton: A MA = 58 [g] ; ts = 56,2 ;
Thành phần cõn bằng lỏng hơi của hỗn hợp Axeton – Nước
x 0 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
y 0 60.3 72 80.3 82.7 84.2 85.5 86.9 88.2 90.4 94.3 100
t 100 77.9 69.6 64.5 62.6 61.6 60.7 59.8 59 58.2 57.5 56.9