<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b>ĐỀ TÀI: Tính tốn thiết kế hệ thống chưng cất tháp đệm dùng để chưng cất hỗnhợp nước – acid acetic có năng suất 3000 kg/h theo nhập liệu.</b>

<b>Dữ liệu ban đầu</b>

- Dịng nhập liệu có thành phần 60% mol nước. - Dòng sản phẩm đỉnh 95% mol nước.

- Dòng sản phẩm đáy 5% mol nước. - Nồi đun ngoài tháp dạng kettle.

- Thiết bị đun sơi dịng nhập liệu dạng ống chùm nằm ngang. - Thiết bị ngưng tụ dạng ống chùm nằm ngang.

3. Đồ thị cân bằng Nước – Acid acetic

<b>Chương 2: QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ </b>

<b>Chương 3 : TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG</b>

1. Các thơng số ban đầu

2. Tính số mâm (số bậc thay đổi nồng độ) 3. Tính đường kính thiết bị

3.1. Đường kính đoạn luyện 3.2. Đường kính đoạn chưng 4. Cân bằng nhiệt lượng

4.1. Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị đun nóng hỗn hợp đầu 4.2. Cân bằng nhiệt lượng của tháp chưng luyện

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

4.3. Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị ngưng tụ hồi hưu 4.4. Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị làm nguội

<b>Chương 4: THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ THIẾT BỊ CHÍNH</b>

1. Đường kính tháp chưng cất

1.1. Lượng hơi trung bình đi trong tháp 1.2. Khối lượng riêng trung bình

1.3. Tốc độ của khí (hơi) đi trong tháp

4.1. Đường kính ống dẫn hỗn hợp đầu vào đĩa tiếp liệu 4.2. Đường kính ống dẫn từ thiết bị ngưng tụ hồi lưu về tháp 4.3. Đường kính ống dẫn hơi ra khỏi đỉnh tháp

4.4. Đường kính ống dẫn sản phẩm đáy

4.5. Đường kính ống dẫn hơi nước bão hịa vào đáy tháp để đun sơi lại 5. Chọn bích

5.1. Bích để nối thân thiết bị, nắp và đáy 5.2. Bích để nối ống dẫn với thiết bị 6. Tính tải trọng của tháp

6.1. Khối lượng của thân tháp

6.2. Khối lượng của đáy và nắp elip có gờ 6.3. Khối lượng của chất lỏng trong tháp

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

6.5. Khối lượng lớp cách nhiệt 6.6. Khối lượng của bích 7. Chọn tại treo, chân đỡ

7.1. Chọn tại treo 7.2. Chọn chân đỡ

<b>Chương 6: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHỤ </b>

1. Tính tốn thiết bị ngưng tụ hồi lưu 1.1. Đối với phía hơi

1.2. Đối với phía nước giải nhiệt

1.3. Số ống truyền nhiệt và cách sắp xếp 2. Tính và chọn bơm

2.1. Tính năng suất bơm

2.2. Áp suất tốn phần cần thiết để khắc phục mọi sức cần thủy lực 2.3. Cơng suất động cơ điện cần trang trí

<b>Chương 7: DỰ TỐN CHI PHÍ </b>

Với tháp chưng cất có năng suất lớn, nồi đun thường đặt ngồi và có hai nồi đun để luân phiên làm vệ sinh. Với chất tải nhiệt nóng đi trong ống, cho ta hơi đi vào tháp cân bằng với dòng sản phẩm đáy, do đó nồi đun được xem như tương đương với một mâm

<b>lý tưởng.</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

<b>NDTHChương 1: TỔNG QUAN </b>

<b>1. Khái niện về chưng cất1.1. Khái niện </b>

Chưng cất là quá trình dùng để tách các cấu tử của một hỗn hợp lỏng cũng như hỗn hợp khí - lỏng thành cầc câu tử riêng biệt dựa vào độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong hỗn hợp (nghĩa là khí ở cùng một nhiệt độ, áp suất hơi bão hòa của các câu tử khác nhau). Thay vì đưa vào trong hỗn hợp một pha mới để tạo nên sự tiếp xúc giữa hai pha như trong q trình hấp thu hoặc nhả khí, trong q trình chưng cất pha mới được tạo nên bằng sự bốc hơi hoặc ngưng tụ. Trong trường hợp đơn giản nhất, chưng cất, và cơ đặc khơng khác gì nhau, tuy nhiên giữa hai q trình này có một ranh giới cơ bản là trong q trình chưng cất dung mơi và chất tan đều bay hơi (nghĩa là các cấu'tử đều hiện diện trong cả hai pha nhưng với tỷ lệ khác nhau), cịn trong q trình cơ đặc thì chỉ có dung mơi bay hơi cịn chất tan khơng bay hơi.

Khi chưng cất, ta thu được nhiều sản phẩm và thường thì bao nhiêu cấu tử sẽ thu được bấy nhiêu sản phẩm. Trong chương này ta chỉ xét đến trường hợp hỗn hợp gồm hai cấu tử, khi đó q trình chưng cất sẽ cho:

+ Sản phẩm đỉnh chủ yếu gồm cấu tử có độ bay hơi lớn và một phần rất ít cấu tử có độ bay hơi bé.

+ Sản phẩm đáy chủ yếu gồm cấu tử có độ bay hơi bé và một phần rất ít cấu tử có độ bay hơi lớn.

<b>1.2. Các phương pháp chưng cất</b>

Trong thực tế thường sử dụng các phương pháp chưng cất sau đây: 1.2.1. Chưng cất đơn giản

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

Dùng để tách các hồn hợp gồm các cấu tử có độ bay hơi rất khác nhau. Phương pháp này thường dùng để tách sơ bộ hoặc làm sạch các cấu tử khỏi tạp chất.

1.2.2. Chưng bằng hơi nước trực tiếp

Dùng để tách các hỗn hợp gồm các chất khó bay hơi và tạp chất không bay hdi, thường được ứng dụng trong trường hợp chất được tách không tan vào nước.

1.2.3. Chưng cất

Chưng cất là phương pháp phổ biến nhất dùng để tách hoàn tồn hỗn hợp các cấu tử dễ bay hơi có tính chất hịa tan một phần hoặc hịa tan hồn toàn vào nhau.

Ngoài ra trong trường hợp các cấu tử của hỗn hợp dễ bị phân hủy ở nhiệt độ cao hoặc hỗn hợp có nhiệt độ sơi q cao chưng cất được thực hiện ở áp suất thấp. Nếu các cấu tử của hỗn hợp khơng hóa lỏng ở áp suất thường, chưng cất được thực hiện ở áp suất cao.

Bảng 1: Nhiệt độ – thành phần lỏng – hơi của hệ Nước – Acid acetic

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

x = % mol của nước trong pha lỏng,

y = % mol của nước trong pha hơi cân bằng với pha lỏng có nồng độ x, t = nhiệt độ sơi của hỗn hợp có thành phần x – y.

<i><b>Lưu ý: khi tính tốn phải chuyển nồng độ acid acetic sang nồng độ của nước đểtính tốn, vì nước là cấu tử dễ bay hơi.</b></i>

Hình : Cân bằng lỏng – hơi của hệ Nước – Acid acetic Vẽ 2 giản đồ

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

Hình 1. Sơ đồ nguyên lý hệ thống chưng cất (continuous distillation)

<b>Các bước xác định số mân lý thuyết </b>

(1) Xác định chỉ số hồi lưu (hoàn lưu) (2) Vẽ đường cân bằng (hoặc in từ file) (3) Xác định các điểm đặc biệt D; B; W (4) Vẽ đường BD

(5) Xác định điểm F dựa vào xF và BD (xem hình bên dưới) (6) Vẽ đường làm việc phần cất FD và phần chưng FW.

(7) Vẽ số bậc thang thay đổi nồng độ, bắt đầu từ điểm D kết thúc ở điểm W.

(8) Xác định số mâm lý thuyết: vẽ từ D xuống W, số mâm là số tam giác chứa mũi tên xanh. Mâm nào chứa chữ F là mâm nhập liệu. Trong hình này có 6 tam giác đủ, tam giác chứa chữ W không đủ 1, chọn 0,8 (phần diện tích tam giác có chữ W so với tam

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

giác vẽ được) => Tổng số mâm lý thuyết Nlt=6,8 mâm; Tính ra số mâm thực tế phải là số nguyên dương.

Hình : Xác định số mâm lý thuyết

</div>