Metylic nuoc đĩa lỗ có kênh chảy truyền
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (14.6 MB, 108 trang )
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa
___ BỘ CƠNG THƯƠNG ._. CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NAM „
NỌI ĐỘC LẬP- TỰ DO- HẠNH PHÚC
ĐỎ AN MON HOC QUA TRINH THIET BI
Họ và tên SV: Nguyễn Ngọc Minh
MSV: 0441120070
Lớp: ĐH Cơng Nghệ Hóa 1 Khóa: IV
Khoa: Cơng nghệ hóa
Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Thế Hữu
NỘI DUNG: Thiết kế hệ thống chưng luyện liên tục loại tháp đĩa lỗ có ống
chảy truyền đề phân tách hỗn hợp: Metylic- Nước với các số liệu ban đầu như
sau:
- _ Năng suất hỗn hợp đầu = 9988,7kg/giờ
- Nong độ cấu tử dé bay hoi :
+ hỗn hợp đầu ar=32,7%
+ hỗn hợp đầu a,=92,2%
Bb | Tên bán vẽ Khố giấy | Số lượng
STT
1 Vé day chuyén san xuat Ay 01
Nguyễn Ngọc Minh 1
MSV:0441120070
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa
2 Vẽ hệ thống tháp chưng luyện | Ao 01 +
hon
hợp đầu a„=1,0%
Tháp làm việc ở áp suất thường, hỗn hợp được gia nhiệt trong đến nhiệt độ
sôi
PHAN THUYET MINH
MUC LUC
MUC ce Rae ane Seema Se
LUC is: ez an: ace ans cae dee cn nase oes oak das cis ab ape aaa
LOI CAM
ON? oe eee e cece cece cee e cence eeceeceeceeeceeeeeee ee eeeseseeseedeeeeeeeeeeeeeeeeeed 4
LOI NOI
;Đ7YRRiiiiiiadđadddiiẳdẳảẳidiiaaiiaiiiẳẮ.... 6
PHAN I: GIOI THIEU
CHỦNG::--:¿::z;z222022222020610615155113ã355139035480918895.05980135885023088.8 7
I. Lý thuyết về chưng luyện...................c.2.c.2.2.2..2-2--2-2-ccsc2 i,
11 Phương pháp chưng luyện.................................<.<-<-.<-.<-< 7
1.2 LhiSebichum SWEN sscsormswnssanmsaananag2w044e081n02t080e0/0n208a5:0s19đi000e850s0288 8
2 Giới thiệu về hồn hợp được chưng luyỆn:;-s¿-:ó¿z-¿:2xixonsxsesessvesi 8
25L; NHỮẾggyugnttuU6036GL0017EL0X0S0020ES020H60NGB2EINGSS.SElEBĐSEESEONBSRUBBWEEIVBMME §
2.2 — MGtyÏic..............H ..H...nh .HH..ng.HH.k.h ..n.h n.u t.r ch 13
2.3 Vẽ và thuyết minh dây chuyền sản xuất.........................+--- 13
2.3.1 Dây chuyển sản xuất................c..2..S ...2 ...2 .... 13
Nguyễn Ngọc Minh 2
MSV:0441120070
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa
PHAN II: TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNH...........................5.25.-.2.2-2 15
2.1 Tính tốn cân bằng vật liệu tồn thiết bị............5.-5.5 .2.22.22.25.55-55-52 15
2.2 Cân bằng vật liệu.........c1..111.11.11.111.11.1 1-11-111-11c111ccc ey l6
2.3 Tính chỉ số hồi lưu tối thiểu.................... ceecceeeeeeneeeeeeeeeens 17
2.1.3 Tính chỉ số hồi lưu thích hợp
2.1.4 Số đía lý thuyẾt.....Q.2 2.22.220.11.111.11.11.522.11 1.11.11 .1t.r ..Lưu 30
2.1.5 Phương trình đường nồng độ làm việc.....................+.2.2.<.<-5-5-5-55-2 31
22 linhđường kính thẤp,...eeseseeecereeoeepeaveeeeeeeeseigivisvaveaggassae 31
2.2.1 Lượng hơi trung bình các dịng pha đi trong tháp........................ 32
2.2.2 Khối lượng riêng trung bình........................----‹---c--c
2.2.3 Vận tốc đi trong tháp...-.---.c.c2.21.11.11.11. 111.13...- 40
2.2.4 Tính đường kính tháp...............................-.- cà sen 40
2.3. Tính chiều cao tháp........c2 ..22.111.11.11.11.115.55.521.1 1-11-1 s-e 4I
2.3.1 Hệ số khuếch tán.............. ... c1 vn vn nghiệt 4I
2.3.2 Hệ số cấp khối..............c1..11.11.11.11.11.11.1.11.11.11.11-11-11-1-xe2 42
2.3.3 Hệ số chuyên khối, đường cong động học, số đĩa thực VẾ............... 47
2.3.4 Hiệu suất tháp, chiều cao tháp............ . 2222221121 11525555 552252 33
2 2S Chott LOG KHỔ khác 01146 cĩ 611i DA DXGHELIGE(GSEE(GSNGEE4BSR4NG6S-sN88A55G84 33
2.4. Tính trở lực tháp...........................---c ch nhe 54
2.4.1 Trở lực của đĩa khô.......................c.2..c2.S.2.2.1--S-2cccse 54
2.4.2 Trở lực của đĩa do sức căng bể mặt................c2..n ...i.cc 55
2.4.3 Trở lực của lớp chất lỏng trên đĩa.......--.--.22.2.1 .2c.22.22.22.2..ss2 56
Nguyễn Ngọc Minh ø
MSV:0441120070
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa
DAA Tre WO tha vessenccoysacsaoesvsveacacnan ra nae seeaeteanr e mee etsnee
2.5 Tính cân bằng nhiệt lượng .................+ +.c 2.2.22.2.22.2.25-11-⁄ 57
2.5.1 Tính cân bằng nhiệt trong thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu............. 58
2.5.2 Tính cân bằng nhiệt lượng tồn tháp chưng luyện.................... 60
2.5.3 Tính cân bằng nhiệt lượng trong thiết bị ngưng tụ..................... 63
2.5.4 Tính cân bằng nhiệt lượng trong thiết bị làm lạnh...................... 64
PHAN III: TÍNH TỐN CƠ KHÍ..........................- 522222222 <+++>2 66
3.1 Tính tốn thân tháp....................c ..à ....-S ---2 ‹-- 66
3.1.1 Áp suất trong thiết bị............. 2 22222111111 rre 66
3.1.2 Ứng suất cho phép.....-.- ¿.+ .2 .22.211.222.22.211.11.25.121.11.252.11-1 e4 67
3.1.3 Tính hệ số bền của thành hình trụ theo phuong phap doc......... 67
3.1.4 Đại lượng bổ SỨ... ... 0Q SH nh nh TH nh nhà nh na 68
3.1.5 Chiều dày thân tháp......¿+.+..22.11.1.22.21.11.12..11.12.22-1 -rze 68
3.2 Tính điều kiện các ống dẫn............................................ 69
3.2.1 Điều kiện các Ống cháy truyền............¿+.5.52.2.22.s..2...ss2 69
3.2.2 Điều kiện ống dẫn hỡn hợp đầu của tháp...........................-.--- 70
3.2.3 Điều kiện ống dẫn hơn trong đỉnh tháp...................s2 70
3.2.4 Điều kiện ống dẫn sản phẩm đáy..........-.-.--..-.c.+ .+ .c.cc.+++.5s2 A
3.2.5 Điều kiện ống dẫn hơi ngưng tụ hồi lưu..............--.-.--...5s 72
3.2.6 Điề kiện ống dẫn hơi sản phẩm đáy hồi lưu....................-.-.-.-- 73
3.3. Tính đáy và nắp thiết bị................ 2222211121111 xse. 73
3.4 Chọn mặt bích.......................................-.-----<--<--<<<2 76
Nguyễn Ngọc Minh 4
MSV:0441120070
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa
3.4.1 Chọn mặt bích đề nối thân tháp và nắp tháp......................-- 76
3.4.2 Chọn mặt bích đề nối ống dẫn thiết bị...................-.-.5.5....55-5< 76
3.5 Tính và chọn giá đỡ, tai trèO................................-ccằŸcSss*+ T7
3.5.1 Tính khối lượng tồn bộ tháp..........+2.++.++.++.+++.++.++.++.ss2 71
PHÀN IV: TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ,...............................---<-< 83
4.1 Tính tốn thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu....................-.-.-.+.:..--- 83
4.1.1 Tính hiệu số nhiệt trung bình..............................------------ 83
4.1.2 Tính lượng nhiệt trao đồi.....................2<-c-2-c<-<<-
4.1.3 Tính hệ số cấp khối....................... 2222221121111 Ee2
4.2Í Tính bợm:'và tHÙnEiC30 VÌ:sssyzgx51560565552880146456164809869ã53450 91
4.21 Tinh Gae tt WC icwesscsevsensBỘcGUUsXNNsSGUeBIUsGN8s)81c108e ì20s ỹnBE,essi 92
4.2.2 Tính chiều cao thùng cao vị so với đĩa tiếp liệu....................- 100
4.2.3 Tính và chọn bơm..........................................-.--.------- 101
PHẢN V: KÉT LUẬN
CHƯNG.......22.111.1 .111.111.221.11 1.11.111.115.822.xx3
PHẢN VI: TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................... 103
Nguyễn Ngọc Minh
MSV:0441120070
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa
Lời Cảm Ơn
Chúng ta đang sống trong nền kinh tế hậu cơng nghiệp hay cịn gọi là kinh
tế mới, nền kinh tế tri thức. Đặc trưng chủ yếu của nền kinh tế này là sự xuất
hiện của các ngành cơng nghệ cao, cơng nghệ tự động hóa và người máy, công
nghệ thông tin, công nghệ vật liệu mới... Trong ngành công nghệ vật liệu mới
không thể không nhắc tới ngành cơng nghệ hóa học, bởi cơng nghệ hóa học
thuộc nghành cơng nghệ địi hỏi kỹ thuật cao, mức độ phát triển khoa học của
một đất nước.
Khi mà khoa học kỹ thuật càng phát triển, nhu cầu về đồ dùng phương tiện phục
vụ càng lớn thì địi hỏi đến sản phẩm hóa học càng nhiều. Nhận thấy rõ sự phát
triển như vũ bão của ngành cơng nghệ hóa học với lối tư duy nhạy bén và sáng
tạo, khoa Công Nghệ Hóa trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà Nội đã đào tạo ra
những sinh viên chun ngành hóa. Điều đó khơng chỉ cung cấp cho đất nước
đội ngũ những công nhân lành nghề, những thợ kỹ thuật có tay nghề cao mà nó
cịn mở ra cơ hội việc làm cho giới trẻ trong lĩnh vực khá mới mẻ này.
Là một sinh viên khoa Cơng Nghệ Hóa của trường, chúng em đã được trang bị
rất nhiều những kiến thức cơ bản về các q trình thiết bị của cơng nghệ sản
xuất những sản phẩm hóa học, để củng cố những kiến thức đã học, cũng như để
phát huy trình độ độc lập sáng tạo giải quyết một vấn đề cụ thể của sinh viên
trong thực tế sản xuất, chỉnh vì vậy khi được nhận bản đồ án quá trình thiết bị
này là một cơ hội tốt để cho chúng em được tìm hiểu về các q trình cơng
nghệ, được vận dụng những kiến thức đã được học và mở rộng vốn kiến thức
của mình, từ đó cho chúng em cái nhìn cụ thể hơn về ngành nghề mình đã lựa
chọn.
Nguyễn Ngọc Minh
MSV:0441120070
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa
Bản đồ án này khơng chỉ làm sáng tỏ thêm lý thuyết, nắm vững phương pháp
tính tốn và ngun lý vận hành thiết bị, mà đây chính là một cơ hội tốt để sinh
viên tập dượt giải quyết những van đề cụ thể trong thực tế sản xuất.
Để hoàn thành được bản đồ án này em xin gửi lời cám ơn chân thành nhất đến
các thầy cô khoa Công Nghệ Hóa, đặc biệt là thầy giáo Nguyễn Thế Hữu đã
giành cho chúng em sự ưu đãi đặc biệt, tận tình hướng dẫn, chi bao, tạo điều
kiện thuận lợi cho chúng em làm đồ án.
Do thời gian và kiến thức bản thân em còn hạn chế nên bản đồ án khơng tránh
khỏi những thiếu sót em rất mong nhận được sự góp ý, những lời nhận xét và
sửa chữa của thầy cơ dé bản đồ án của em được hồn chỉnh hơn.
Một lán nữa em xin chân thành cảm ơn!
Nguyễn Ngọc Minh a
MSV:0441120070
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa
Lời Nói Đầu
Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, nền công nghiệp đã
mang lại cho con người những lợi ích vơ cùng to lớn về vật chất và tỉnh thần.
Để nâng cao đời sống nhân dan, dé hoa nhập chung với sự phát triển chung của
các nước trong khu vực cũng như trên thế giới Đảng và Nhà nước ta đã đề ra
mục tiêu cơng nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước.
Trong tiến trình cơng nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước những nghành mũi
nhọn như công nghệ thông tin, cơng nghệ sinh học, cơng nghệ điện tử tự động
hóa...cơng nghệ hóa giữ vai trị quan trọng trong việc sản xuất các sản phẩm
phục vụ cho nền kinh tế quốc dan, tạo tiền đề cho nhiều ngành khác phát triển.
Khi kinh tế phát triển thì nhu cầu của con người ngày càng tăng. Do vậy
các sản phẩm cũng đòi hỏi cao hơn, đa dạng hơn, phong phú hơn, theo đó cơng
nghệ sản xuất cũng phải nâng cao. Trong cơng nghệ hóa học nói chung việc sử
dụng hóa chất có độ tỉnh khiết cao là yêu tố căn bản tạo ra sản phẩm có chất
lượng cao. Có nhiều phương pháp khác nhau để làm tăng nồng độ, độ tỉnh khiết
như: chưng luyện, chưng cất, cơ đặc, trích ly. Tùy vào tính chất của hệ mà ta lựa
chọn phương pháp thích hợp.
Nguyễn Ngọc Minh
MSV:0441120070
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa
Phần I: GIỚI THIỆU CHUNG
I. LÝ THUYÉT VẺ CHƯNG LUYỆN:
1) Phương pháp chưng luyện:
Chưng luyện là một phương pháp nhằm đẻ phân tách một hỗn hợp khí đã
hóa lỏng dựa trên độ bay hơi tương đối khác nhau giữa các câu tử thành phần ở
cùng một áp suất.
Phương pháp chưng luyện này là một quá trình trong đó hỗn hợp được bốc
hơi và ngưng tụ nhiều lần. Kết quả cuối cùng ở đỉnh tháp ta thu được một hỗn
hợp gồm hầu hết các cầu tử dễ bay hơi và nông độ đạt yêu cầu. Phương pháp
chưng luyện cho hiệu suất phân tách cao, vì vậy nó được sử dụng nhiều trong
thực tế.
Dựa trên các phương pháp chưng luyện liên tục, người ta đưa ra nhiều thiết
bị phân tách đa dạng như tháp chóp, tháp đĩa lỗ khơng có ống chảy truyền, tháp
đĩa lỗ có Ống chảy truyền, tháp đệm... Cùng với các thiết bị ta có các phương
pháp chưng cắt là:
a. Ap suat lam việc:
- Chung cat 6 Ap suat thap.
- Chung cat 6 ap suất thường.
- Chung cat 6 dp suat cao.
Nguyên tắc của phương pháp này là dựa trên nhiệt độ sôi của các cấu tử:
nêu nhiệt độ sơi của các câu tử q cao thì giảm áp suất làm việc để giảm nhệt
độ sôi của các câu tử.
b. Nguyên lý làm việc: có thể làm việc theo nguyên lý liên tục hoặc gián
đoạn:
-Chưng gián đoạn: phương pháp này được sử dụng khi:
Nhiệt độ sôi của các cấu tử khác xa nhau.
Không cần địi hỏi sản phẩm có độ tinh khiết cao
Tách hỗn hợp lỏng ra khỏi tạp chất không bay hơi.
Tách sơ bộ hỗn hợp nhiều cấu tử.
- Chung liên tục: là quá trình được thực hiện liên tục nghịch dòng
và nhiêu đoạn.
Nguyễn Ngọc Minh
MSV:0441120070
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa
1.1.2. Thiết bị chưng luyện:
Trong sản xuất thường sử dụng rất nhiều loại tháp khác nhau nhưng chúng
đều có một yêu cầu cơ bản là diện tích tiếp xúc bề mặt pha lớn.
Tháp chưng luyện phong phú về kích cỡ và ứng dựng. Các tháp lớn thường
được sử dụng trong cơng nghệ lọc hóa dầu. Đường kính tháp phụ thuộc vào
lượng pha lỏng và lượng pha khí, độ tính khiết của sản phẩm. Mỗi loại tháp
chưng lại có câu tạo riêng, có ưu điểm và nhược điểm khác nhau, vậy ta phải
chọn loại tháp nào cho phù hợp với hỗn hợp cấu tử cần chưng và tính tồn kích
cỡ của thết bị cho phù hợp với yêu cầu.
“Trong đồ án này em được giao thiết kế tháp chưng luyện liên tục loại tháp
đĩa lỗ có ơng chảy truyền để phân tách hỗn hợp hai câu tử là Nước — Metylic,
chế độ là việc ở áp suất thường với hỗn hợp đầu vào ở nhiệt độ sôi.
2. GIỚI THIỆU VÈ HÕN HỢP ĐƯỢC CHƯNG LUYỆN:
2.1 Nước( H;O):
a=105
dog 9099 A°(1A°= 10%)
Nước là một hợp chất hóa học của oxy và hidro, có cơng thức hóa học là HạO.
Với các tính chất lý hóa đặc biệt (ví dụ như tính lưỡng cực, liên kết hiđrơ và
tính bat thường của khối lượng riêng) nước là một chất rất quan trọng trong
nhiều ngành khoa học và trong đời sơng; 70% diện tích của Trái Đất được nước
che phủ nhưng chỉ 0,3% tổng lượng nước trên Trái Đất nằm trong các nguồn có
thể khai thác dùng làm nước uống
o Cấu tạo:
Phân tử nước bao gồm hai nguyên tử hidro và một nguyên tử oxy. Về mặt hình
học thì phân tử nước có góc liên kêt là 104,45°. Do các cặp điện tử tự do chiêm
Nguyễn Ngọc Minh 10
MSV:0441120070
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa
nhiều chỗ nên góc này sai lệch đi so với góc lý tưởng của hình tứ diện. Chiều
dài của liên kêt O-H là 96,84 picomet
SeH | ồ Oo H Ò `*
\if —_
0 068s | H..
Ị
© Tính lưỡng cực:
Oxy có độ âm điện cao hơn hidro. Việc cau tạo thành hình ba góc và việc tích
điện từng phần khác nhau của các nguyên tử đã dẫn đến cực tính đương ở các
ngun tử hiđrơ và cực tính âm ở nguyên tử oxy, gây ra sự lưỡng cực. Dựa trên
hai cặp điện tử đơn độc của nguyên tử ôxy, lý thuyết VSEPR đã giải thích sự
sắp xếp thành góc của hai nguyên tử hiđrô, việc tạo thành mô men lưỡng cực và
vì vậy mà nước có các tính chất đặc biệt. Vì phân tử nước có tích điện từng
phần khác nhau nên một số sóng điện từ nhất định như sóng cực ngắn có khả
năng làm cho các phân tử nước dao động, dẫn đến việc nước được đun nóng.
Hiện tượng này được áp dụng để chế tạo lị vi sóng.
-_ Các phân tử nước tương tác lẫn nhau thông qua liên kết hiđrô và
nhờ vậy có lực hút phân tử lớn. Đây khơng phải là một liên kết bền
vững. Liên kết của các phân tử nước thông qua liên kết hidro chỉ
tồn tại trong một phần nhỏ của một giây, sau đó các phân tử nước
tách ra khỏi liên kết này và liên kết với các phân tử nước khác.
- Duong kính nhỏ của ngun tử hidro đóng vai trị quan trọng cho
việc tạo thành các liên kết hidro, bởi vì chỉ có như vậy ngun tử
hidro mới có thể đến gần nguyên tử oxy một chừng mực đầy đủ.
Các chất tương đương của nước, thí du nhu dihidro sulfua (H2S),
không tạo thành các liên kết tương tự vì hiệu số điện tích q nhỏ
giữa các phần liên kết. Việc tạo chuỗi của các phân tử nước thông
qua liên kết cầu nối hidro là nguyên nhân cho nhiều tính chất đặc
biệt của nước, thí dụ như nước mặc dù cókhối lượng mol nhỏ vào
Nguyễn Ngọc Minh 11
MSV:0441120070
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa
khoảng 18 g/mol vẫn ở thê lỏng trong điều kiện tiêu chuẩn. Ngược
lại, HaS tồn tại ở dạng khí cùng ở trong những điều kiện này. Nước
có khối lượng riêng nhỏ nhất ở 4 độ Celcius và nhờ vào đó mà
băng đá có thê nỗi lên trên mặt nước; hiện tượng này được giải
thích nhờ vào liên kết cầu nối hiđro.
o Liên kết hiđro:
"ở @
_2.
-
yoo.
o_ Các tính chất hóa lý của nước:
Cấu tạo của phân tử nước tạo nên các liên kết hiđrô giữa các phân
tử là cơ sở cho nhiều tính chất của nước. Cho đến nay một số tính
chất của nước vẫn còn là câu đồ cho các nhà nghiên cứu mặc dù
nước đã được nghiên cứu từ lâu.
Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sơi của nước đã được Anders
Celsius dùng làm hai điểm mốc cho độ bách phân Celcius. Cụ thể,
nhiệt độ nóng chảy của nước là 0 độ Celcius, cịn nhiệt độ sôi (760
mm Hg) bằng 100 độ Celcius. Nước đóng băng được gọi là nước
đá. Nước đã hóa hơi được gọi là hơi nước. Nước có nhiệt độ sơi
tương đối cao nhờ liên kết hiđrô
Dưới áp suất bình thường nước có khối lượng riêng (tỷ trọng) cao
nhất là ở 4 °C: 1 g/cm? do là vì nước vẫn tiếp tục giãn nở khi nhiệt
độ giảm xuống đưới 4 °C. Điều này không được quan sát ở bất kỳ
một chất nào khác. Điều này có nghĩa là: Với nhiệt độ trên 4 °C,
nước có đặc tính giống mọi vật khác là nóng nở, lạnh co; nhưng
với nhiệt độ dưới 4 °C, nước lại lạnh nở, nóng co. Do hình thể đặc
Nguyễn Ngọc Minh 1
MSV:0441120070
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa
biệt của phân tử nước (với góc liên kết 104,45°), khi bị làm lạnh
các phân tử phải đời xa ra đề tạo liên kết tinh thể lục giác mở. Vì
vậy mà tỉ trọng của nước đá nhẹ hơn nước thể lỏng.
- Khi đông lạnh đưới 4 °C, các phân tử nước phải dời xa ra để tạo
liên kết tinh thể lục giác mở.
- Nước là một dung môi tốt nhờ vào tính lưỡng cực. Các hợp chất
phân cực hoặc có tính ion như axít, rượu và muối đều dễ tan trong
nước. Tính hịa tan của nước đóng vai trị rất quan trọng trong sinh
học vì nhiều phản ứng hóa sinh chỉ xây ra trong dung dịch nước.
-_ Nước tỉnh khiết không dẫn điện. Mặc dù vậy, do có tính hịa tan
tốt, nước hay có tạp chất pha lẫn, thường là các muối, tạo ra các ion
tự do trong dung dịch nước cho phép dòng điện chạy qua.
- Về mặt hóa học, nước là một chất lưỡng tính, có thé phản ứng như
một axit hay bazơ. Ở 7 pH (trung tính) hàm lượng các ion hydroxyt
(OH) cân bằng với hàm lượng của hydronium (HạO"). Khi phản
ứng với một axit mạnh hơn thí dụ như HCI, nước phản ứng như
một chất kiềm:
HCI + H;O <>› H:O” + CT
-__ Với ammoniac nước lại phản ứng như một axit:
- NH3;+H,0 @ NH, + OH
1.2 METYLIC( CHOH):
a-Tính chất vật lý
1.Tính chất lý học:
Rượu mêtylic là chất lỏng không màu,tan vô hạn trong nước có mùi vị đặc
trưng , rât độc , chỉ một lượng nhỏ xâm nhập vào cơ thê cũng có thê gây mù lịa
„lượng lớn gây tử vong.
-Nhiệt độ sơi ở áp suất khí quyền t0s = 64,5“ C
- Khối lượng riêng ở 20° C
p =791,7 Kg/m*
Nguyén Ngoc Minh 13
MSV:0441120070
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa
-Độ nhớt ở 20°C
ph =0,6.10~ N.s/m2 =0,6 cp
-Hệ số dẫn nhiệt 6 20°C
X_=0,179kcal/m.h.độ = 0,2082 W/m.độ
-Nhiệt dung riêng 6 20'C
CP= 2570 J/kg.độ
-Nhiệt hóa hơi
r= 262,79 kcal/kg 64,5°C
-Nhiệt độ nóng chảy:
tnc= -97,8'C
2.Tinh chất hóa học:
Rượu mêtylic có cơng thức phân tử : CH3OH
cơng thức cấu tạo : H
|
H-C - O- H
|
H
phân tử lượng : 32 đvC
Trong phân tử rượu mêtylic có 3 loại liên kết:C-H,C-O,O-H ,trong
đó hai liên kết sau là liên kêt cộng hóa trị phân cực ,đó là do độ âm điện của O
lớn hơn của C và H nên trong cả hai liên kết đó cặp electron góp chung đêu lệch
về phía O làm cho nguyên tử H trở nên linh động hơn.Rượu mêtylic có khả
năng tham gia các phản ứng sau:
- làm phá vỡ liên kết C-OH với sự tách đi của nhóm -OH
- làm phá vỡ liên kết _-O-H với sự tách đi của -H.
~ bị oxy hóa thành fomanđêhit :
Nguyễn Ngọc Minh 14
MSV:0441120070
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa
CH,OH + CuO—HCHO + Cu
Rượu mêtylic được ứng dụng để sản xuất anđêhitfomic làm nguyên liệu cho
công nghệ chất dẻo
2. Vẽ và thuyết minh dây chuyền sản xuất:
2.1 Dây chuyền sản xuất:
@( @
Nguyễn Ngọc Minh 15
MSV:0441120070
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa
Hình 1.1. Sơ đồ dây chuyền cơng nghê chưng luyện liên tục
CHÚ THÍCH: 7. Thiết bị làm lạnh sản phẩm
1. Thùng chứa hỗn hợp đầu
đỉnh
2. Bơm §. Thùng chứa sản phẩm đỉnh
3. Thùng cao vị 9. Thiết bị gia nhiệt đáy tháp
4. Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu 10. Thùng chứa sản phẩm đáy
5. Tháp chưng luyện 11. Thiết bị tháo nước ngưng
6. Thiết bị ngưng tụ hồi lưu
THUYÉT MINH:
Dung dịch đầuở thùng (1) được bơm (2) bơm liên tục lên thùng cao vị (3),
mức chất lỏng cao nhấtở thùng cao vị được khống chế nhờ ống chảy tràn, từ
thùng cao vị dung dịch được đưa vào thiết bị đun nóng (4) qua lưu lượng kế
(11), ở đây dung dịch được đun nóng đến nhiệt độ sơi bằng hơi nước bão hồ, từ
thiết bị gia nhiệt (4) dung dịch được đưa vào tháp chưng luyện (5) nho dia tiếp
liệu, trong tháp hơi đi từ dưới lên gặp chất nỏng đi từ trên xuống, nhiệt độ và
nồng độ các cấu tử thay đổi theo chiêu cao của tháp. Vì vậy hơi từ đĩa phía dưới
lên đĩa phía trên, các câu tử có nhiệt độ sôi cao sẽ được ngưng tụ lại và cuôi
cùng trên đính ta thu được hỗn hợp gồm hầu hết cdc cau tir dé bay hơi. Hơi đó
đi vào thiết bị ngưng tụ hồi lưu (6), ở đây nó được ngưng tụ lại.
._ Một phần chất lỏng đi qua thiết bị làm lạnh (7) để làm lạnh đến nhiệt độ
cân thiệt rôi đi vào thùng chứa sản phâm đỉnh (8), một phân khác hôi lưu vê
tháp ở đĩa trên cùng.
Chất lỏng đi từ trên xuống gặp hơi có nhiệt độ cao hơn, một phần cấu tử có
nhiệt độ sơi thấp được bốc hơi và do đó nồng độ cấu tử khó bay hơi trong chat
lỏng ngày càng tăng và cuối cùng ở đáy tháp ta thu dược hỗn hợp lỏng gồm hầu
hết là cầu tử khó bay hoi. Chat lỏng đi ra khỏi tháp được làm lạnh rồi đi vào
Nguyễn Ngọc Minh 16
MSV:0441120070
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa
thùng chứa sản phẩm đáy (10). Như vậy với thiết bị làm việc liên tục thì hỗn
hợp đâu được đưa vào liên tục và sản phâm cũng được tháo ra liên tục
PHAN II: TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNH
2.1 Tính tốn cân bằng vật liệu toàn thiết bị:
©_ Kí hiệu các đại lượng như sau:
F : lượng nguyên liệu dau (kmol/h)
P: lượng sản phẩm đỉnh (kmol/h)
W: lượng sản phẩm đáy (kmol/h)
xr: nồng độ phần mol của cấu tử dễ bay hơi trong hỗn hợp đầu
xp: nồng độ phần mol của cấu tir dé bay hơi trong sản phẩm đỉnh
xw: nồng độ phần mol của cau tir dé bay hoi trong sản phẩm đáy.
o Gia thiết:
+ Số mol pha hơi đi từ dưới lên là bằng nhau trong tat cả mọi tiết điện của
tháp.
+ Số mol chất lỏng không thay đổi theo chiều cao đoạn chưng và đoạn
luyện.
+ Hỗn hợp đầu đi vào tháp ở nhiệt độ sôi.
+ Chất lỏng ngưng tụ trong thiết bị ngưng tụ có thành phần bằng thành
phân của hơi đi ra ở đỉnh tháp.
+ Cấp nhiệt ở đáy tháp băng hơi đót gián tiếp.
o_ Yêu Cầu thiết bị:
F: Năng suất thiết bị tính theo hỗn hợp đầu = 9988,7kg/giờ
Thiết bị làm việc ở áp suất thường (P = | at)
Tháp chưng loại: tháp đĩa lỗ có ống chảy truyền.
o Điều kiện:
ar : Nồng độ nước trong hỗn hợp đầu = 32,7% (phần khối lượng)
ap: Nồng độ nước trong sản phẩm đỉnh = 92,2% (phần khối lượng)
aw: Nồng độ nước trong sản phẩm đáy = 1% (phần khối lượng)
Nguyễn Ngọc Minh I4
MSV:0441120070
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa
Mạ: Khối lượng phân tử của nước = 18 (kg/kmol)
Mạ: Khối lượng phân tử của metylic = 32 (kg/kmol)
o_ Đổi từ phần khối lượng sang phần moi:
_ ar/Mụ - af - À
Xp = ay/Mạ+(100-ap)/Mạ > 0,463 (phan mol)
_ ap/ My = if me Enx tol
SE” DJ +y00Ua ng DO
= 0,0176 (phân mol)
aw/ M, if
Xw = aw/M, + (100 - ay) Mạ =————
o_ Tính khối lượng mol trung bình:
Áp dụng công thức: M = x.M; + (1 - x).M;
Ta có :
Mịi= 0,463.18 + ( 1- 0,463).32= 25,518 (kg / kmol)
Mp= 0,954.18 + (1- 0,954).32= 18,644 (kg / kmol)
My= 0,0176.18 + (1- 0,0176).32= 31,7536 (kg / kmol)
D,yo
lo Fxr | D | b P,xe
Wixw
Nguyén Ngoc Minh 18
MSV:0441120070
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hóa
2.2 Cân bằng vật liệu :
Hỗn hợp đầu vào F (nước — metylic) được phân tách thành sản phẩm đỉnh
P (nước), và sản phâm đáy W ( metylic ). Ở đĩa trên cùng có I lượng lỏng hơi
lưu, ở đáy tháp có thiệt bị đun sôi. Lượng hơi đi ra đỉnh tháp Du.
Hình 2.1. Sơ đồ hệ thống chưng
Phương trình cân bằng vật liệu:
Gp =Gp+Gy
Trong do:
- Gr là lượng hỗn hợp đầu di vào tháp (kg /h)
- Gp là lượng sản phẩm đỉnh (kg /h)
- Gw là lượng sản phẩm đáy (kg /h)
Phương trình cân bằng vật liệu cho cầu tử dễ bay hơi (HO):
Gr.ap= Gp.ap + Gy.aw
Theo dé bai:
-Lượng hỗn hợp đầu:
Gr= 9988,7kg/giờ= ——— = 391,437 ( kmol/ h)
-Lượng sản phâm đỉnh:
G, =G, . 22~8¥= 9988,7-~——— = 3471,95 ( kg/h)
ap - aw
==>Gp=———= 186,223 (kmol/h)
-Lượng sản phâm đáy:
Gw =F. 22-8 = 9988,7-, ~_——, =65 16,75 (kmol/h)
ap - aw
- Gw=— = 205,229 ( kmol/h)
Nguyén Ngoc Minh 19
MSV:0441120070
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa
2.1. Tính chí số hồi lưu tối thiếu:
Từ số liệu bảng IX.2a (Số tay QT&TBCNHC-2 trang 150) ta có thành phần
cân băng lỏng hơi của nước — metylic được cho theo bảng sau :
0 5 10 20 |30 |40 |50 |60 |70 |80 |90 | 100
0 26,8 | 41,8 | 57,9 | 66,5 | 72,9 | 77,9 | 82,5 | 87 | 91,5 | 95,8 | 100
100 | 92,3 | 87,7 |81,7|78 | 75,3 | 73,1 | 71,2 | 69,3 | 67,6 | 66 | 64,5
Tir bang số liệu trên ta vẽ được đồ thị y - x, từ đó xác định được chỉ số hồi lưu
tối thiểu:
Nguyễn Ngọc Minh 20
MSV:0441120070
