ĐAMH Quá trình và Thiết bò GVHD: Thầy HOÀNG MINH NAM
1
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU………………………………………………………………………………………………………………………3
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 4
I. Lý thuyết về chưng cất 4
I.1 Khái niệm 4
I.2 Các phương pháp chưng cất 4
I.3 Thiết bò chưng cất 5
II. Giới thiệu sơ bộ nguyên liệu 6
II.1 Benzen 6
II.2 Toluen 6
II.3 Hỗn hợp Benzen-Toluen 7
CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 9
CHƯƠNG 3: CÂN BẰNG VẬT CHẤT 11
I. Các thông số 11
II. Nồng độ phần mol 11
III. Suất lượng khối lượng các dòng pha 11
IV. Chỉ số hồi lưu làm việc 12
V. Suất lượng mol của các dòng pha 13
VI. Phương trình đường làm việc-Số mâm lý thuyết 14
VII. Số mâm thực 15
CHƯƠNG 4: CÂN BẰNG NĂNG LƯNG 16
I. Cân bằng nhiệt lượng của tháp chưng cất 16
II. Cân bằng nhiệt lượng cho thiết bò đun nóng dòng nhập liệu 17
III. Cân bằng nhiệt lượng cho thiết bò ngưng tụ hồi lưu 17
IV. Cân bằng nhiệt lượng cho thiết bò làm nguội sản phẩm đỉnh 18
V. Cân bằng nhiệt lượng cho thiết bò làm nguội sản phẩm đáy 18
VI. Tổng lượng hơi đốt và nước làm lạnh sử dụng 19
CHƯƠNG 5: TÍNH THIẾT BỊ CHÍNH 20
I. Tính kích thước tháp 20

I.1 Tính đường kính tháp 20
I.2 Tính chiều cao tháp 21
II. Tính chóp và ống chảy chuyền 22
II.1 Tính chóp và ống chảy chuyền 22
II.2 Kiểm tra điều kiện hoạt động 23
III. Tính trở lực của tháp 29
III.1 Phần luyện 29
III.2 Phần chưng 30
III.3 Tổng trở lực của tháp P 31
IV. Tính cơ khí 31
IV.1 Tính bề dày thân tháp 31
IV.2 Tính-chọn bề dày đáy và nắp 32
IV.3 Bích ghép thân, đáy và nắp 32
IV.4 Đường kính ống dẫn và bích ghép các ống dẫn 33
ĐAMH Quá trình và Thiết bò GVHD: Thầy HOÀNG MINH NAM
2
IV.5 Chân đỡ và tai treo 36
IV.6 Lớp cách nhiệt 39
CHƯƠNG 6: TÍNH THIẾT BỊ PHỤ 40
I. Thiết bò đun sôi đáy tháp 40
II. Thiết bò đun nóng dòng nhập liệu 42
III. Thiết bò ngưng tụ hồi lưu 46
IV. Thiết bò làm nguội sản phẩm đỉnh 49
V. Thiết bò làm nguội sản phẩm đáy 52
VI. Bồn cao vò 57
VII. Bơm 59
CHƯƠNG 7: GIÁ THÀNH THIẾT BỊ 62
KẾT LUẬN
64
TÀI LIỆU THAM KHẢO 67

ĐAMH Quá trình và Thiết bò GVHD: Thầy HOÀNG MINH NAM
3
LỜI MỞ ĐẦU
Khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển và cùng với nó là nhu cầu ngày càng cao về
độ tinh khiết của các sản phẩm. Vì thế, các phương pháp nâng cao độ tinh khiết luôn luôn
được cải tiến và đổi mới để ngày càng hoàn thiện hơn, như là: cô đặc, hấp thụ, chưng cất,
trích ly,… Tùy theo đặc tính yêu cầu của sản phẩm mà ta có sự lựa chọn phương pháp phù
hợp. Đối với hệ Benzen – Toluen là 2 cấu tử tan lẫn hoàn toàn, ta phải dùng phương pháp
chưng cất để nâng cao độ tinh khiết.
Đồ án môn học Quá trình và Thiết bò là một môn học mang tính tổng hợp trong quá
trình học tập của các kỹ sư Công nghệ Hóa học tương lai. Môn học giúp sinh viên giải
quyết nhiệm vụ tính toán cụ thể về: quy trình công nghêä, kết cấu, giá thành của một thiết
bò trong sản xuất hóa chất - thực phẩm. Đây là bước đầu tiên để sinh viên vận dụng những
kiến thức đã học của nhiều môn học vào giải quyết những vấn đề kỹ thuật thực tế một cách
tổng hợp.
Nhiệm vụ của Đồ án này là thiết kế hệ thống chưng cất Benzen – Toluen loại tháp
mâm chóp có năng suất nhập liệu là 1,5m
3
/h, nồng độ nhập liệu là 30%(kg Benzen/ kg
hỗn hợp), nồng độ sản phẩm đỉnh là 90%( kg Benzen/ kg hỗn hợp), nồng độ sản phẩm đáy
là 1,5%( kg Benzen/ kg hỗn hợp).
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn Máy – Thiết Bò , đặc biệt là
thầy Hoàng Minh Nam, người đã trực tiếp hướng dẫn và giúp đỡ em rất nhiều trong suốt
thời gian thực hiện đồ án thiết kế này. Tuy nhiên, trong quá trình hoàn thành đồ án không
thể không có sai sót, em rất mong q thầy cô góp ý, chỉ dẫn.
ĐAMH Quá trình và Thiết bò GVHD: Thầy HOÀNG MINH NAM
4
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
I. Lý thuyết về chưng cất
I.1Khái niệm

Chưng cất là quá trình dùng để tách các cấu tử của một hỗn hợp lỏng cũng như hỗn
hợp khí-lỏng thành các cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong
hỗn hợp (nghóa là khi ở cùng một nhiệt độ, áp suất hơi bão hòa của các cấu tử khác nhau).
Thay vì đưa vào trong hỗn hợp một pha mới để tạo nên sự tiếp xúc giữa hai pha như
trong quá trình hấp thu hoặc nhả khí, trong quá trình chưng cất pha mới được tạo nên bằng
sự bốc hơi hoặc ngưng tụ.
Trong trường hợp đơn giản nhất, chưng cất và cô đặc không khác gì nhau, tuy nhiên
giữa hai quá trình này có một ranh giới cơ bản là trong quá trình chưng cất dung môi và
chất tan đều bay hơi (nghóa là các cấu tử đều hiện diện trong cả hai pha nhưng với tỷ lệ
khác nhau), còn trong quá trình cô đặc thì chỉ có dung môi bay hơi còn chất tan không bay
hơi.
Khi chưng cất ta thu được nhiều cấu tử và thường thì bao nhiêu cấu tử sẽ thu được
bấy nhiêu sản phẩm. Nếu xét hệ đơn giản chỉ có 2 cấu tử thì ta thu được 2 sản phẩm:
Sản phẩm đỉnh chủ yếu gồm cấu tử có độ bay hơi lớn và một phần rất ít các 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.
 Đối với hệ Benzen – Toluen:
 Sản phẩm đỉnh chủ yếu là Benzen.
 Sản phẩm đáy chủ yếu là Toluen.
I.2Các phương pháp chưng cất
Phân loại theo áp suất làm việc:
 Áp suất thường
 Áp suất thấp: khi các cấu tử của hỗn hợp dễ bò phân hủy ở nhiệt độ cao hoặc hỗn
hợp có nhiệt sôi quá cao.
 Áp suất cao: khi các cấu tử của hỗn hợp không hóa lỏng ở áp suất thường.
Phân loại theo nguyên lý làm việc:
 Chưng cất đơn giản: để tách các hỗn hợp gồm các cấu tử có độ bay hơi rất khác
nhau, tách sơ bộ hoặc làm sạch các cấu tử khỏi tạp chất.
 Chưng bằng hơi nước trực tiếp: để tách các hỗn hợp gồm các chất khó hơi và tạp

chất không bay hơi, thường được ứng dụng trong trường hợp chất được tách không
tan vào nước.
 Chưng cất: là phương pháp phổ biến nhất dùng để tách hoàn toàn hỗn hợp các cấu
tử dễ bay hơi có tính chất hòa tan một phần hoặc hòa tan hoàn toàn vào nhau.
Phân loại theo phương pháp cấp nhiệt ở đáy tháp:
ĐAMH Quá trình và Thiết bò GVHD: Thầy HOÀNG MINH NAM
5
 Cấp nhiệt trực tiếp: khi hỗn hợp đem chưng cất có chứa nước được lấy ra trong dòng
sản phẩm đáy, cấu tử còn lại dễ bay hơi thì có thể sử dụng hơi nước để cấp nhiệt
trực tiếp cho đáy tháp.
 Cấp nhiệt gián tiếp
 Từ các tính chất của Benzen, Toluen và hệ Benzen-Toluen, chọn phương pháp
chưng cất liên tục cấp nhiệt gián tiếp bằng nồi đun ở áp suất thường.
I.3Thiết bò chưng cất
Trong sản xuất thường dùng nhiều loại thiết bò khác nhau để tiến hành chưng cất.
Tuy nhiên yêu cầu cơ bản chung của các thiết bò vẫn giống nhau nghóa là diện tích bề mặt
tiếp xúc pha phải lớn, điều này phụ thuộc vào mức độ phân tán của một lưu chất này vào
lưu chất kia. Khảo sát 2 loại thường dùng là tháp mâm và tháp chêm.
Tháp mâm:
Thân tháp hình trụ, thẳng đứng, phía trong có gắn các mâm có cấu tạo khác nhau,
trên đó pha lỏng và pha hơi được cho tiếp xúc với nhau. Tùy theo cấu tạo của đóa, ta có:
 Tháp mâm chóp : trên mâm có chóp dạng tròn, xupap, chữ s…
 Tháp mâm xuyên lỗ: trên mâm có nhiều lỗ hay rãnh
Tháp chêm(tháp đệm):
Tháp hình trụ, gồm nhiều bậc nối với nhau bằng mặt bích hay hàn. Vật chêm được
cho vào tháp theo một trong hai phương pháp: xếp ngẫu nhiên hay xếp thứ tự.
Ưu nhược điểm của các loại tháp:
Tháp chêm Tháp mâm xuyên lỗ Tháp mâm chóp
Ưu
điểm

- Cấu tạo khá đơn giản.
- Trở lực thấp.
- Làm việc được với chất lỏng bẩn
nếu dùng đệm cầu có
   của
chất lỏng.
- Trở lực tương đối thấp.
- Hiệu suất khá cao.
- Khá ổn đònh.
- Hiệu suất cao.
Nhược
điểm
- Do có hiệu ứng thành  hiệu
suất truyền khối thấp.
- Độ ổn đònh không cao, khó vận
hành.
- Do có hiệu ứng thành
 khi
tăng năng suất thì hiệu ứng thành
tăng
 khó tăng năng suất.
- Thiết bò khá nặng nề.
- Không làm việc được
với chất lỏng bẩn.
- Kết cấu khá phức tạp.
- Có trở lực lớn.
-Tiêu tốn nhiều
vật tư, kết cấu
phức tạp.
ĐAMH Quá trình và Thiết bò GVHD: Thầy HOÀNG MINH NAM

6
II. Giới thiệu sơ bộ nguyên liệu
II.1Benzen
CTPT: C
6
H
6
CTCT:
Benzen là đại diện đơn giản nhất của hydrocacbon thơm.
Benzen là chất lỏng không màu, mùi đặc trưng, dễ cháy, khi cháy cho ngọn lửa màu
vàng, tỏa nhiều khói đen.
Benzen rất độc, nồng độ nhỏ gây hôn mê, nồng độ lớn dễ dẫn đến tử vong, là tác
nhân gây ung thư.
Benzen tan nhiều trong etanol, ete, clorofom, axeton, axit axetic, CCl
4
, CS
2
và các
dung môi khác; tan ít trong nước. Benzen khó bò oxy hóa nên gần như không bò biến tính
trong quá trình tồn trữ.
Benzen là một thành phần trong dầu thô, là một sản phẩm của quá trình chưng cất
dầu mỏ. Tuy nhiên người ta thường tổng hợp benzen từ các chất trong dầu mỏ hơn là thu
trực tiếp.
Dùng làm dung môi, làm nguyên liệu để tổng hợp chất nổ, anilin, stiren, các ankyl
benzen, phenol, nitrobenzen…
II.2Toluen
CTPT: C
6
H
5

CH
3
CTCT:
C
H
3
Toluen là đại diện tiêu biểu của hydrocacbon thơm.
Toluen là chất lỏng không màu, mùi giống benzen, dễ cháy, bay hơi nhưng rất ít.
Toluen rất độc, nếu tiếp xúc với toluen trong thời gian đủ dài, có thể gây bệnh ung
thư.
Toluen tan được trong etanol, ete, axeton, hexan, benzen; khả năng tan trong nước
kém hơn benzen.
Toluen là một thành phần trong dầu thô. Người ta thường tổng hợp toluen từ các
chất trong dầu mỏ.
Toluen chủ yếu được dùng làm dung môi hòa tan nhiều loại vật liệu như sơn, chất
hóa học, cao su, mực in, chất kết dính…Trong ngành hóa sinh, người ta dùng toluen để tách
hemoglobin từ tế bào hồng cầu.
ĐAMH Quá trình và Thiết bò GVHD: Thầy HOÀNG MINH NAM
7
II.3Hỗn hợp Benzen-Toluen
Hỗn hợp Benzen-Toluen được lấy từ các quá trình tổng hợp các sản phẩm dầu khí
như: reforming xúc tác, steam cracking, cốc hóa than đá.
Hỗn hợp Benzen-Toluen là hỗn hợp hai cấu tử hòa tan hoàn toàn, trong đó benzen
là cấu tử dễ bay hơi.
Số liệu cân bằng lỏng-hơi của hệ benzen-toluen ở áp suất thường (Bảng 47, trang
39,[6]:
x y t,
o
C
0 0 110,6

0,05 0,115 108,3
0,1 0,214 106,1
0,2 0,38 102,2
0,3 0,511 98,6
0,4 0,619 95,2
0,5 0,712 92,1
0,6 0,79 89,4
0,7 0,854 86,8
0,8 0,91 84,4
0,9 0,959 82,3
1 1 80,2
Điểm đẳng phí 0,975 80
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
x
y
Giản đồ y-x của hệ Benzen-Toluen
ĐAMH Quá trình và Thiết bò GVHD: Thầy HOÀNG MINH NAM
8
80
90
100
110
120
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

x,y
t
Giản đồ t – x,y của hệ Benzen-Toluen
Từ số liệu cân bằng lỏng-hơi, hỗn hợp Benzen-Toluen có độ sai lệch so với đònh
luật Raoult nhỏ, hỗn hợp này gần như lý tưởng.
Việc phân tách hỗn hợp này rất quan trọng trong công nghiệp. Trong thực tế, hỗn
hợp này được phân tách bằng nhiều cách như: chiết tách, hấp phụ, chưng cất…Trong công
nghiệp, phương pháp chưng cất được sử dụng rộng rãi do có hiệu quả cao và đơn giản.
ĐAMH Quá trình và Thiết bò GVHD: Thầy HOÀNG MINH NAM
9
CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
-Sơ đồ quy trình công nghệ chưng cất hệ Benzen-Toluen:
Chú thích các kí hiệu trong qui trình:
1. Bồn chứa nguyên liệu.
2. Bơm.
3. Bồn cao vò
4. Lưu lượng kế
5. Thiết bò gia nhiệt nhập liệu
6. Bẫy hơi
7. Nhiệt kế
8. Tháp chưng cất
9. Thiết bò ngưng tụ sản phẩm đỉnh
10. Bộ phận phân dòng
11. Thiết bò làm nguội sản phẩm đỉnh
12. Bồn chứa sản phẩm đỉnh
13. Áp kế
14. Nồi đun đáy tháp.
15. Thiết bò làm nguội sản phẩm đáy
16. Bồn chứa sản phẩm đáy
ĐAMH Quá trình và Thiết bò GVHD: Thầy HOÀNG MINH NAM

10
-Thuyết minh quy trình công nghệ:
Hỗn hợp benzen – toluen có nồng độ benzen 30% (theo khối lượng), nhiệt độ
khoảng 30
o
C tại bình chứa nguyên liệu (1) được bơm (2) bơm lên bồn cao vò (3). Từ đó,
hỗn hợp được đưa đến thiết bò gia nhiệt nhập liệu (5), được gia nhiệt đến nhiệt độ sôi, rồi
được đưa vào tháp chưng cất (7) ở đóa nhập liệu.
Trên đóa nhập liệu, chất lỏng được trộn với phần lỏng từ đoạn cất của tháp chảy
xuống. Trong tháp, hơi từ dưới lên gặp chất lỏng từ trên xuống. Ở đây, có sự tiếp xúc và
trao đổi giữa hai pha với nhau. Pha lỏng chuyển động trong phần chưng càng xuống dưới
càng giảm nồng độ các cấu tử dễ bay hơi vì đã bò pha hơi tạo nên từ nồi đun (14) lôi cuốn
cấu tử dễ bay hơi. Nhiệt độ càng lên trên càng thấp, nên khi hơi đi qua các đóa từ dưới lên
thì cấu tử có nhiệt độ sôi cao là toluen sẽ ngưng tụ lại, cuối cùng trên đỉnh tháp ta thu được
hỗn hợp có cấu tử benzen chiếm nhiều nhất (nồng độ khối lượng 90%). Hơi này đi vào thiết
bò ngưng tụ (9) và được ngưng tụ hoàn toàn. Một phần chất lỏng ngưng tụ được hoàn lưu về
tháp ở đóa trên cùng. Phần còn lại đi vào thiết bò làm nguội sản phẩm đỉnh (11), được làm
nguội đến 30
o
C, rồi được đưa vào bồn chứa sản phẩm đỉnh (12). Một phần cấu tử có nhiệt
độ sôi thấp được bốc hơi, còn lại cấu tử có nhiệt độ sôi cao trong chất lỏng ngày càng tăng.
Cuối cùng, ở đáy tháp ta thu được hỗn hợp lỏng hầu hết là cấu tử khó bay hơi toluen. Hỗn
hợp lỏng ở đáy có nồng độ benzen là 1,5 % phần khối lượng, còn lại là toluen. Dung dòch
lỏng đáy đi ra khỏi tháp vào nồi đun (14). Trong nồi đun dung dòch lỏng một phần sẽ bốc
hơi cung cấp lại cho tháp để tiếp tục làm việc, phần còn lại ra khỏi nồi đun được đưa đến
thiết bò làm nguội sản phẩm đáy(15), được làm nguội đến 30
o
C rồi đưa vào bồn chứa sản
phẩm đáy(16).
Hệ thống làm việc liên tục cho ra sản phẩm đỉnh là Benzen, sản phẩm đáy là

Toluen.
ĐAMH Quá trình và Thiết bò GVHD: Thầy HOÀNG MINH NAM
11
CHƯƠNG 3: CÂN BẰNG VẬT CHẤT
I. Các thông số
Các ký hiệu:
 G
F
, F: suất lượng nhập liệu tính theo kg/h, kmol/h.
 G
D
, D: suất lượng sản phẩm đỉnh tính theo kg/h, kmol/h.
 G
W
, W: suất lượng sản phẩm đáy tính theo kg/h, kmol/h.
 x
i
,x
i
: nồng độ phần mol, phần khối lượng của cấu tử i.
Năng suất nhập liệu: 1,5m
3
/h
Nồng độ (phần khối lượng):
 Nhập liệu:x
F
= 0,3 (kg Benzen/ kg hỗn hợp)
 Sản phẩm đỉnh:x
D
= 0,9 (kg Benzen/ kg hỗn hợp)

 Sản phẩm đáy:x
W
= 0,015 (kg Benzen/ kg hỗn hợp)
Chọn nhiệt độ nhập liệu (tại bình chứa nguyên liệu): t
FV
= 30
o
C
Trạng thái nhập liệu là trạng thái lỏng sôi.
Thiết bò ngưng tụ hồi lưu ngưng tụ hoàn toàn hơi thành lỏng ở nhiệt độ sôi.
Lưu lượng mol của các dòng pha đi trong mỗi đoạn tháp (chưng và luyện) là không
đổi, đường làm việc là đường thẳng.
II. Nồng độ phần mol
Khối lượng phân tử:
 M
benzen
=78,11 kg/kmol
 M
Toluen
=92,13kg/kmol
Nồng độ phần mol của nhập liệu:







13,92
3,01

11,78
3,0
11,78
3,0
1
Toluen
F
Benzen
F
Benzen
F
F
M
x
M
x
M
x
x
0.336 (kmol Benzen/kmol hỗn hợp)
Tính tương tự cho sản phẩm đỉnh và sản phẩm đáy.
Kết quả tính nồng độ phần mol:
x (kg Benzen/ kg hỗn hợp) x (kmol Benzen/ kmol hỗn hợp)
Nhập liệu 0,3 0,336
Sản phẩm đỉnh 0,9 0,914
Sản phẩm đáy 0,015 0,018
III. Suất lượng khối lượng các dòng pha
Tra bảng 4, trang 11, [6]:
 Khối lượng riêng của benzen ở 30
o

C: 
B
= 868,5 (kg/m
3
)
 Khối lượng riêng của toluen ở 30
o
C: 
T
= 856 (kg/m
3
)
ĐAMH Quá trình và Thiết bò GVHD: Thầy HOÀNG MINH NAM
12
Áp dụng công thức (1.2), trang 5, [7]:
3
10.163,1
856
3,01
5,868
3,01




T
FT
B
FB
hh

xx

 
hh
= 859,71 (kg/m
3
)
Suất lượng khối lượng dòng nhập liệu:
G
F
= 1,5 (m
3
/h)

859,71 (kg/m
3
) = 1289,568 (kg/h)
Phương trình cân bằng vật chất cho toàn tháp:
FD
W
WF
D
WD
F
WWDDFF
WDF
xx
G
xx
G

xx
G
xGxGxG
GGG











Suất lượng khối lượng của sản phẩm đỉnh:







568,1289
015,09,0
015,03,0
F
WD
WF
D

G
xx
xx
G
415,285 (kg/h)
Suất lượng khối lượng của sản phẩm đáy:
G
W
= G
F
- G
D
=1289,568 - 415,285=874,283(kg/h)
IV. Chỉ số hồi lưu làm việc
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
x
y
x
F
y
F
*
Đồ thò cân bằng pha của hệ Benzen-Toluen
Dựa vào đồ thò cân bằng pha

 y
F
*
= 0,555
Chỉ số hồi lưu tối thiểu (áp dụng công thức (IX-24), trang 158, [8]):
336,0555,0
555,0914,0
*
*
min






FF
FD
xy
yx
R
=1,637
Chỉ số hồi lưu làm việc (áp dụng công thức (IX-25b), trang 159, [8]):
R = 1,3R
min
+ 0,3 = 1,3.1,637+0,3= 2,428
ĐAMH Quá trình và Thiết bò GVHD: Thầy HOÀNG MINH NAM
13
V. Suất lượng mol của các dòng pha
nu?c

D,xD
Lo,xLo
G1,y1
W,xW
L',x
G',y
L,x
G,y
F,xF
hoi
nu?c
nu?c
Suất lượng mol của dòng nhập liệu, sản phẩm đỉnh và sản phẩm đáy:
Khối lượng mol trung bình của hỗn hợp nhập liệu:







)336,01.(13,92336,0.11,78)1(
FToluenFBenzenF
xMxMM 87,423 (kg/kmol)
Suất lượng mol dòng nhập liệu:

423.87
568,1289
F
F

M
G
F
14,751(kmol/h)
Tính tương tự cho sản phẩm đỉnh và sản phẩm đáy:
Suất lượng khối lượng
(kg/h)
Khối lượng mol
(kg/kmol)
Suất lượng mol
(kmol/h)
Nhập liệu 1289,568 87,423 14,751
Sản phẩm đỉnh 415,285 79,317 5,236
Sản phẩm đáy 874,283 91,883 9,515
Cân bằng vật chất cho thiết bò ngưng tụ hồi lưu:
G
1
= L
o
+ D = (R+1)D với
D
L
R
o

Suất lượng mol của dòng hơi tại đỉnh tháp:
G
1
= (R+1)D= (2,428+1). 5,236=17,949 (kmol/h)
Suất lượng mol của dòng hoàn lưu:

L
o
= RD= 2,428. 5,236= 12,713 (kmol/h)
Do lưu lượng mol của các dòng pha đi trong mỗi đoạn tháp (chưng và luyện) là
không đổi, nên:
L=L
o
= 12,713 (kmol/h)
ĐAMH Quá trình và Thiết bò GVHD: Thầy HOÀNG MINH NAM
14
G=G
1
=17,949 (kmol/h)
Cân bằng vật chất cho đóa nhập liệu: Do trạng thái nhập liệu là trạng thái lỏng sôi
nên
L’=F+L = 14,751+ 12,713= 27,464 (kmol/h)
G’ = G = G
1
= 17,949 (kmol/h)
Suất lượng mol của các dòng pha:
F(kmol/h) D(kmol/h) W(kmol/h) G
1
=G=G’(kmol/h) L
o
=L(kmol/h) L’(kmol/h)
14,751 5,236 9,515 17,949 12,713 27,464
VI. Phương trình đường làm việc-Số mâm lý thuyết
Suất lượng mol tương đối của dòng nhập liệu:

236

.
5
751.14
D
F
f
2,817
Phương trình đường làm việc :
Phần luyện:
1
428
.
2
914.0
1
428
.
2
428.2
1
1







 x
R

x
x
R
R
y
D
= 0,708x + 0,267
Phần chưng:












 018.0
1
428
.
2
1817.2
1
428
.
2

817.2428.2
1
1
1
xx
R
f
x
R
fR
y
W
= 1,530x – 0,009
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
x
y
x
F
x
D
x
W
Số mâm phần luyện (kể cả mâm nhập liệu) là: n
ltL

= 6
Số mâm phần chưng(kể cả nồi đun) là: n
ltC
= 8
Số mâm lý thuyết là: n
lt
= 8+6 =14
ĐAMH Quá trình và Thiết bò GVHD: Thầy HOÀNG MINH NAM
15
VII. Số mâm thực
Tại vò trí nhập liệu:
x
F
=0,336
 t
FS
= 97,5
o
C

*
F
y
= 0,555
Độ bay hơi tương đối (áp dụng CT(IX.61) trang 171, [8]):
)1(
)1(
*
*
FF

FF
F
yx
xy




=
)555,01(336,0
)336,01.(555,0


=2,467
Tra bảng 9, trang 16, [6]
 Độ nhớt động lực của Benzen ở t
FS
=97,5
o
C: 
B
= 0,268 (Cp)
 Độ nhớt động lực của Toluen ở t
FS
=97,5
o
C: 
T
= 0,277 (Cp)
Độ nhớt động lực học của hỗn hợp (áp dụng CT(I.12) trang 84, [7]):

lg

F
= x
F
lg
B
+ (1-x
F
)lg
T
= 0,336.lg0,268 + (1-0,336).lg0,277
 
F
=0,274 (Cp)
Vậy

F

F
= 0,274.2,467 =0,676
Tra hình IX.11, trang 171, [8]:
 
1
= 0,55
Vò trí t
(
o
C)
x y*



B
(Cp)

T
(Cp)

(Cp)
 
Nhập liệu 97,5 0,336 0,555 2,467 0,268 0,277 0,274 0,676 0.55
Đỉnh 81,7 0,914 0,958 2,153 0,311 0,315 0,312 0,671 0.55
Đáy 109,6 0,018 0,046 2,669 0,241 0.252 0,252 0,672 0.55
Hiệu suất trung bình của thiết bò:
3
55,055,055,0
3
321









=0,55
Số mâm thực của phần luyện:
n

tL
=

55.0
6

ltL
n
10,91  11 mâm
Do nồi đun Kettle được xem tương đương như với một mâm lý tưởng nên phần chưng có 7
mâm lý tưởng (không kể nồi đun). Số mâm thực của phần chưng:
n
tC
=

55.0
7

ltC
n
12,73  13 mâm
Số mâm thực: n
t
= n
tL
+ n
tC
=11+13=24 mâm
ĐAMH Quá trình và Thiết bò GVHD: Thầy HOÀNG MINH NAM
16

CHƯƠNG 4: CÂN BẰNG NĂNG LƯNG
Các thông số:
x
F
= 0,336  t
FS
= 97,5
o
C
x
D
= 0,914  t
DS
= 81,7
o
C
x
W
= 0,018 t
WS
= 109,6
o
C
Chọn hơi đốt là hơi nước bão hòa ở áp suất tuyệt đối 2,5 at:
Tra bảng 57, trang 46, [6]:
 Nhiệt ngưng tụ: r
h
= 2189,5 (kJ/kg)
 Nhiệt độ ngưng tụ: 126,25
o

C
Sản phẩm đỉnh và sản phẩm đáy được làm nguội xuống 32
o
C
I. Cân bằng nhiệt lượng của tháp chưng cất
Chọn:
 Hơi đốt là hơi nước bão hòa ở áp suất tuyệt đối 2,5 at, r
h
= 2189,5 (kJ/kg)
Cân bằng nhiệt lượng cho toàn tháp:
Q
Đ
+ G
F
C
FS
t
FS
= Q
nt
+ G
D
C
DS
t
DS
+ G
W
C
WS

t
WS
+ Q
m
Nhiệt lượng nồi đun của tháp cung cấp:
Q
Đ
= Q
nt
+ G
D
C
DS
t
DS
+ G
W
C
WS
t
WS
- G
F
C
FS
t
FS
+ Q
m
= G

h
.r
h
Giả sử Q
m
= 0,05Q
Đ
 0,95Q
Đ
= Q
nt
+ G
D
C
DS
t
DS
+ G
W
C
WS
t
WS
- G
F
C
FS
t
FS
Với C

FS
, C
DS
, C
WS
là nhiệt dung riêng ở t
FS
, t
DS
, t
WS
:
Tra bảng I.153, trang 171, [7]:
 Nhiệt dung riêng của benzen ở t
FS
= 97,5
o
C: C
B
= 2,109 (kJ/kg.K)
 Nhiệt dung riêng của toluen ở t
FS
= 97,5
o
C: C
T
= 2,059 (kJ/kg.K)
 C
FS
=

TFBF
CxCx )1(


=0,3. 2,109+(1-0,3).2,059= 2,074 (kJ/kg.K)
Tính tương tự cho C
DS
, C
WS
:
C
B
(kJ/kg.K) C
T
(kJ/kg.K) Kết quả
t
FS
= 97,5
o
C 2,109 2,059 C
FS
=2,074 (kJ/kg.K)
t
DS
= 81,7
o
C 2,042 1,988 C
DS
=2,037 (kJ/kg.K)
t

WS
= 109,6
o
C 2,149 2,099 C
WS
=2,100 (kJ/kg.K)
 Q
Đ
=
95,0
FSFSFWSWSWDSDSDnt
tCGtCGtCGQ



95,0
5.97.074,2.
3600
1289,568
6,109.100,2.
3600
874,283
7,81.037,2.
3600
415,285
154,667


= 165,630 (kW)
Dùng hơi nước bão hòa ở áp suất tuyệt đối 2,5 at, r

h
= 2189,5 (kJ/kg) để cấp nhiệt: Q
Đ
=G
h
.r
h
Lượng hơi nước cần dùng : G
h
=
2189,5
.3600165,630

h
Đ
r
Q
= 272,330 (kg/h)
ĐAMH Quá trình và Thiết bò GVHD: Thầy HOÀNG MINH NAM
17
II. Cân bằng nhiệt lượng cho thiết bò đun nóng dòng nhập liệu
Chọn:
 Dòng nhập liệu có nhiệt độ vào t
FV
= 30
o
C và nhiệt độ ra t
FS
= 97,5
o

C.
 Hơi đốt là hơi nước bão hòa ở áp suất tuyệt đối 2,5 at
Lượng nhiệt tiêu thụ để gia nhiệt nhập liệu đến nhiệt độ sôi:
Q=G
F
C
F
(t
FS
-t
FV
)+Q
m
= G
h
.r
h
Giả sử Q
m
= 0,05Q  0,95Q = G
F
C
F
(t
FS
-t
FV
)
Nhiệt dung riêng của nhập liệu: C
F

=
TFBF
CxCx )1(


ở nhiệt độ trung bình
2
305.97

=63.75
o
C
Tra bảng I.153, trang 171, [7]:
 Nhiệt dung riêng của benzen ở 63,75
o
C: C
B
= 1,950 (kJ/kg.K)
 Nhiệt dung riêng của toluen ở 63,75
o
C: C
T
= 1,915 (kJ/kg.K)
 C
F
=
TFBF
CxCx )1(



=0,3.1,950+(1-0,3).1,915=1,925 (kJ/kg.K)
 Q=
95,0
)305,97.(925,1.
3600
1289,568
95,0
)(



FVFSFF
ttCG
=48,989 (kW)
Dùng hơi nước bão hòa ở áp suất tuyệt đối 2,5 at, r
h
= 2189,5 (kJ/kg) để cấp nhiệt: Q =G
h
.r
h
Lượng hơi nước cần dùng : G
h
=
2189,5
.360048,989

h
r
Q
= 80,548 (kg/h)

III. Cân bằng nhiệt lượng cho thiết bò ngưng tụ hồi lưu
Chọn:
 Nước làm lạnh có nhiệt độ vào t
V
= 27
o
C và nhiệt độ ra t
R
= 40
o
C.
 Hơi ngưng tụ hoàn toàn thành lỏng ở nhiệt độ ngưng tụ t
DS
=81,7
o
C
Lượng nhiệt trao đổi ở thiết bò ngưng tụ hồi lưu:
Q
nt
=G
D
(R+1)r
D
= G
n
(h
R
– h
V
)

Với:
r
D
=
TDBD
rxrx )1(


h
V
, h
R
: enthalpy của nước ở 27
o
C và 40
o
C
r
B
, r
T
là nhiệt ngưng tụ của benzen và toluen ở t
DS
=81,7
o
C
Tra bảng 45, trang 38 , [6]:
 Nhiệt ngưng tụ của benzen ở t
DS
=81,7

o
C: r
B
= 392,57 (kJ/kg)
 Nhiệt ngưng tụ của toluen ở t
DS
=81,7
o
C: r
T
= 377,88 (kJ/kg)
 r
D
=
TDBD
rxrx )1(


=0,9. 392,57+(1-0,9). 377,88= 391,10 (kJ/kg)
 Q
nt
=G
D
(R+1)r
D
=
3600
415,285
.(2,428+1). 391,10= 154,667 (kW)
Tra bảng 1.250, trang 312, [7]:

 Enthalpy của nước ở 27
o
C : h
V
= 113,13 (kJ/kg)
 Enthalpy của nước ở 40
o
C : h
R
= 167,6 (kJ/kg)
Lưu lượng nước cần dùng:
13,1136,167
.3600154,667




VR
nt
n
hh
Q
G
= 10222,181 (kg/h)
ĐAMH Quá trình và Thiết bò GVHD: Thầy HOÀNG MINH NAM
18
IV. Cân bằng nhiệt lượng cho thiết bò làm nguội sản phẩm đỉnh
Chọn:
 Nước làm lạnh có nhiệt độ vào t
V

= 27
o
C và nhiệt độ ra t
R
= 32
o
C.
 Sản phẩm đỉnh có có nhiệt độ vào t
DS
= 81,7
o
C và nhiệt độ ra t
DR
= 32
o
C
Lượng nhiệt trao đổi để làm nguội sản phẩm đỉnh:
Q = G
D
C
D
(t
DS
-t
DR
)= G
n
(h
R
– h

V
)
Nhiệt dung riêng của sản phẩm đỉnh: C
D
=
TDBD
CxCx )1(


ở nhiệt độ trung bình
2
327,81

=56,85
o
C
Tra bảng I.153, trang 171, [7]:
 Nhiệt dung riêng của benzen ở 56,85
o
C: C
B
= 1,913 (kJ/kg.K)
 Nhiệt dung riêng của toluen ở 56,85
o
C: C
T
= 1,884 (kJ/kg.K)
 C
D
=

TDBD
CxCx )1(


=0,9.1,913+(1-0,9).1,884=1,911 (kJ/kg.K)
 Q = G
D
C
D
(t
DS
-t
DR
)=
3600
415,285
.1,911.(81,7-32)= 10,954 (kW)
Tra bảng 1.250, trang 312, [7]:
 Enthalpy của nước ở 27
o
C : h
V
= 113,13 (kJ/kg)
 Enthalpy của nước ở 32
o
C : h
R
= 134,08 (kJ/kg)
 Lưu lượng nước cần dùng:
13,11308,134

.360010,954




VR
n
hh
Q
G
= 1882,238 (kg/h)
V. Cân bằng nhiệt lượng cho thiết bò làm nguội sản phẩm đáy
Chọn:
 Nước làm lạnh có nhiệt độ vào t
V
= 27
o
C và nhiệt độ ra t
R
= 32
o
C.
 Sản phẩm đáy có nhiệt độ vào t
WS
= 109,6
o
C và nhiệt độ ra t
WR
= 32
o

C.
Lượng nhiệt trao đổi để làm nguội sản phẩm đáy:
Q = G
W
C
W
(t
WS
-t
WR
)= G
n
(h
R
– h
V
)
Nhiệt dung riêng của sản phẩm đáy: C
W
=
TWBW
CxCx )1(


ở nhiệt độ trung bình
2
326,109

=70,8
o

C
Tra bảng I.153, trang 171, [7]
 Nhiệt dung riêng của benzen ở 70,8
o
C: C
B
= 1,987(kJ/kg.K)
 Nhiệt dung riêng của toluen ở 70,8
o
C: C
T
= 1,943(kJ/kg.K)
 C
W
=
TWBW
CxCx )1(


=0,015.1,987+(1-0,015).1,943=1,944 (kJ/kg.K)
 Q = G
W
C
W
(t
WS
-t
WR
)=
3600

874,283
.1,944.(109,6-32)= 36,633 (kW)
Tra bảng 1.250, trang 312, [7]
 Enthalpy của nước ở 27
o
C : h
V
= 113,13 (kJ/kg)
 Enthalpy của nước ở 32
o
C : h
R
= 134,08 (kJ/kg)
 Lưu lượng nước cần dùng:
13,11308,134
.360036,633




VR
n
hh
Q
G
= 6294,964(kg/h)
ĐAMH Quá trình và Thiết bò GVHD: Thầy HOÀNG MINH NAM
19
VI. Tổng lượng hơi đốt và nước làm lạnh sử dụng
Tổng lượng hơi nước bão hòa ở áp suất tuyệt đối 2,5at sử dụng:

272,330 + 80,548 = 352,878 (kg/h)
Tổng lượng nước làm lạnh sử dụng:
10222,181+1882,238 +6294,964= 18399,384 (kg/h)
ĐAMH Quá trình và Thiết bò GVHD: Thầy HOÀNG MINH NAM
20
CHƯƠNG 5: TÍNH THIẾT BỊ CHÍNH
I. Tính kích thước tháp
I.1Tính đường kính tháp
I.1.1Phần luyện
Khối lượng riêng trung bình của pha lỏng trong phần luyện:
Nồng độ phần mol trung bình của pha lỏng trong phần luyện:
2
336,0914,0
2




FD
L
xx
x
= 0,625 (kmol Benzen/ kmol hỗn hợp)
Dựa vào đồ thò t-x,y, nhiệt độ trung bình của pha lỏng trong phần luyện: t
LL
= 88,59
o
C
Nồng độ phần khối lượng trung bình của pha lỏng trong luyện:
2

3,09,0
2




FD
L
xx
x
= 0,6 (kg Benzen/ kg hỗn hợp)
Tra bảng 4, trang 11, [6]
 Khối lượng riêng của benzen ở t
LL
= 88,59
o
C: 
B
= 805,549 (kg/m
3
)
 Khối lượng riêng của toluen ở t
LL
= 88,59
o
C: 
T
= 799,408 (kg/m
3
)

Áp dụng công thức (1.2), trang 5, [7]:





408,799
6,01
549,805
6,0
1
1
T
L
B
L
LL
xx

1,245.10
-3
 
LL
= 803,081 (kg/m
3
)
Khối lượng riêng trung bình của pha hơi trong phần luyện:
Nồng độ phần mol trung bình của pha hơi trong phần luyện:
y
L

= 0,708x
L
+ 0,267 = 0,708. 0,625 + 0,267 = 0,709
Dựa vào đồ thò t-x,y, nhiệt độ trung bình của pha hơi trong phần luyện: t
HL
= 92,06
o
C
Khối lượng riêng trung bình của pha hơi trong phần luyện (áp dụng CT (IX.102) trang 183
[8]):
)27306,92.(4,22
273].13,92).709,01(11,78.709,0[
4,22
273].)1([





T
MyMy
TLBL
HL

= 2,744
(kg/m
3
)
Tính vận tốc pha hơi đi trong phần luyện:
Tra bảng IX.4a, trang 169, [8]:

Với đường kính tháp trong khoảng 0,5-0,7 (m) thì khoảng cách giữa các đóa là H
đ
= 250
(mm) = 0,25 (m)
Tra hình 2.2, trang 42, [3]
 C = 0,027
Vận tốc pha hơi đi trong phần luyện (áp dụng CT (2.18), trang 42, [3]):
744,2
081,803
027,0

HL
LL
L
C



=0,462 (m/s)
ĐAMH Quá trình và Thiết bò GVHD: Thầy HOÀNG MINH NAM
21
Tính đường kính phần luyện:
Suất lượng mol của pha hơi trong phần luyện: G=(R+1)D= 17,949 (kmol/h)
Lưu lượng của pha hơi trong phần luyện:
1
.
3600
)27306,92.(
273
4,22

.949,17
3600


P
GRT
Q
HL
HL
= 0,149 (m
3
/s)
Đường kính phần luyện:
462,0.
149,0.4
4


L
HL
L
Q
D
= 0,642 (m)
I.1.2Phần chưng
Tính toán tương tự như phần luyện:
x
C
x
C

t
LC



T
 
LC

0,177 0,158 103,23 789,12 784,444 785,177
y
C
t
HC

HC
 H
đ
 C 
C
 Q
HC
D
C

0,261 105,37 2,850 0,25 0,027 0,448 0,155 0,663
D
L
=0,642(m)  D
C

=0,663(m), chọn đường kính theo tiêu chuẩn  Chọn đường kính tháp:
D
t
=0,65 (m)(phù hợp với D
t
=0,5-0,7m)
Vậy: Đường kính tháp D
t
= 0,65 (m)
Vận tốc pha hơi trong phần luyện là:
22
65,0.
149,0.4
4



D
Q
HL
L
=0,450 (m/s)

L
= 

100.
462,0
462,0450,0
2,57%

Vận tốc pha hơi trong phần chưng là:
22
65,0.
155,0.4
4



D
Q
HC
C
=0,466 (m/s)

C
=


100.
448,0
448,0466,0
4,08%
I.2Tính chiều cao tháp
Chiều cao của thân tháp:
H
thân
= (n
t
-1)(H
đ

+)+ 0,8 = (24-1).(0,25+0,002) + 0,8 = 6,596(m)
Trong đó:
n
tt
: số mâm thực tế, n
tt
= 24 đóa
H
đ
: khoảng cách giữa các mâm (m), H
đ
= 0,25 (m)
: chiều dày của mâm, chọn = 2(mm) =0,002 (mm)
Chọn đáy (nắp) ellip tiêu chuẩn có
t
t
D
h
= 0,25  h
t
= 0,25. 0,65 = 0,162(m)=162(mm)
Chọn chiều cao gờ: h
g
= 50mm = 0,05 (m)
ĐAMH Quá trình và Thiết bò GVHD: Thầy HOÀNG MINH NAM
22
Chiều cao đáy (nắp): H
đn
= h
t

+ h
g
= 0,05 + 0,162 = 0,212(m)=212(mm)
Kết luận:
Chiều cao toàn tháp: H = H
thân
+ 2H
đn
= 6,596 + 2.0,212 = 7,02(m)
II. Tính chóp và ống chảy chuyền
II.1Tính chóp và ống chảy chuyền
Chọn đường kính ống hơi của chóp là: d
h
= 50 (mm) =0,05(m)
Số chóp phân bố trên một mâm:
n.
4
.
2
h
d

= 0,1
4
.
2
t
D

 n = 0,1

2
2
h
t
d
D
= 0,1
2
2
05,0
65,0
=16,9
 Chọn n=19
Chiều cao chóp phía trên ống dẫn hơi:
h
2
= 0,25d
h
= 0,25.50 = 12,5(mm)
Đường kính chóp:
d
ch
=
22
)2(
chhh
dd




ch
: chiều dày chóp, 
ch
= 23mm, chọn 
ch
= 2 (mm)
 d
ch
=

22
)2.250(50  = 73,59 (mm)
 Chọn = 74 (mm)
Khoảng cách từ mặt mâm đến chân chóp:
h
sc
=025 (mm)
 Chọn h
sc
= 12,5(mm)
Chiều cao mực chất lỏng trên khe chóp:
h
ts
= 1540 (mm)
 Chọn h
ts
= 20 (mm)
Chiều cao của khe chóp:
h
so

=
x
yy
g


.

2
Trong đó :
: hệ số trở lực của mâm chóp, = 1,52, chọn =2.

y
=
nd
Q
h
G

4
2

(m/s)
Q
G
: lưu lượng hơi đi trong tháp (m
3
/s)

x

,
y
: khối lượng riêng trung bình của pha lỏng và pha hơi (kg/m
3
)
Q
G
=0,5.(Q
HL
+Q
HC
)=0,5.(0,149+0,155)=0,152(m
3
/s)

y
=
19.05,0.
152,0.4

4
22


nd
Q
h
G
= 4,076 (m/s)


x
=0,5.(
LL
+
LC
)=0,5.(803,081+785,177)=794,129 (kg/m
3
)

y
=0,5.(
HL
+
HC
)=0,5.(2,744+2,850)=2,797 (kg/m
3
)
ĐAMH Quá trình và Thiết bò GVHD: Thầy HOÀNG MINH NAM
23
 h
so
=
129,794.81,9
797,2.076,4.2
.

2
2

x

yy
g


= 0.012 (m)=12 (mm)
 Chọn h
so
=20 mm
Số lượng khe hở của mỗi chóp:
i=
)
4
(
2
so
h
ch
h
d
d
c


c: khoảng cách giữa các khe, c=34mm, chọn c=3 mm
i=
)
20.4
50
74(
3

)
4
(
2
2


so
h
ch
h
d
d
c
=44,77
 i= 45 khe
Chiều rộng khe chóp:
i(c+a) =
d
ch
a =
i
d
ch
.

- c =
45
74.


- 3 =2,17 (mm)
 Chọn a =2 mm
Bước tối thiểu của chóp trên mâm:
t
min
= d
ch
+ 2
ch
+ l
2
l
2
: khoảng cách nhỏ nhất giữa các chóp
l
2
=12,5 + 0,25 d
ch
=12,5 + 0,25. 74 =31(mm)
 t
min
= d
ch
+ 2
ch
+ l
2
=74 + 2.2 +31=109 (mm)
Chiều cao mực chất lỏng trung bình trên mâm:
h

m
= h
sc
+ h
sr
+ h
so
+ h
ts
h
sc
: khoảng cách từ mép dưới chóp đến mâm, h
sc
= 12,5 (mm)
h
sr
: khoảng cách từ mép dưới khe chóp đến mép dưới chóp, chọn h
sr
= 5 (mm)
h
so
: chiều cao của khe chóp, h
so
=20 (mm)
h
ts
: khoảng cách từ mép trên khe chóp đến bề mặt chất lỏng, h
ts
= 20 (mm)
 h

m
= 12,5 + 5 + 20 + 20 = 57,5 (mm)
II.2Kiểm tra điều kiện hoạt động
Kiểm tra khoảng cách giữa các mâm:
h
min
= 23300.
2

.
.








ch
y
x
y
dn
F




với 

y
=




















2
'.
.
'''
y
tbyy
y
tb

yy




0,458 (m/s)
h
min
=23300.
2
2
074,0 19
458,0.332,0
.
129.794
797,2
.23300

.
.




















ch
y
x
y
dn
F
= 0,097 (m) < 0,25 (m)
Vậy khoảng cách giữa hai mâm là 0,25m là hợp lý
ĐAMH Quá trình và Thiết bò GVHD: Thầy HOÀNG MINH NAM
24
Độ mở lỗ chóp:
Với lỗ chóp hình chữ nhật: h
s
=
3/23/23/1
).().().(55,7
s
G
so
yx
y

S
Q
h



(mm)
Trong đó :
h
so
=20 (mm)
Q
G
= 0,152 (m
3
/s)
S
s
: tổng diện tích các lỗ chóp trên một mâm, m
2
S
s
= n.i.h
so
.a = 19. 45. 0,02. 0,002 = 0,0342 (m
2
)
h
s
=

3/23/23/13/23/23/1
)
0342,0
152,0
.()20.()
797,2129,794
797,2
.(55,7).().().(55,7



s
G
so
yx
y
S
Q
h


=22,9mm

20
9,22
so
s
h
h
1,145

Chiều cao mực chất lỏng trên gờ chảy tràn:
h
ow
= 2,84.E.
3/2
)(
W
L
L
Q
Trong đó:
Q
L
: lưu lượng chất lỏng (m
3
/h)
E: hệ số hiệu chỉnh cho gờ chảy tràn, E = f(
),
5,2
t
w
w
L
D
L
L
Q
L
w
: chiều dài gờ chảy tràn (m), chọn L

w
= 0,65D
t
= 0,65.0,65 = 0,42 (m)
Tính Q
L:
Lưu lượng lỏng trung bình đi trong phần luyện:

LL
=803,081(kg/m
3
)
M’
m
= M
B
.x
L
+ M
T
(1-x
L
)=78,11. 0,625 + 92,13.(1-0,625)=83,370 (kg/kmol)
Q
LL
=
081,803
370,83.236,5.428,2

'


LL
m
MDR

= 1,320(m
3
/h)
Lưu lượng lỏng trung bình đi trong phần chưng
:

LC
=785,177(kg/m
3
)
M”
m
=M
B
.x
C
+ M
T
(1-x
C
)=78,11. 0,177 + 92,13.(1-0,177)=89,653 (kg/kmol)
Q
LL
=
177,785

653,89).751,14236,5.428,2(
) (
''



LC
m
MFDR

=3,136(m
3
/h)
 Q
L
=0,5.(Q
LL
+Q
LC
)=0,5.(1,320 + 3,136)=2,228 (m
3
/h)
Xác đònh E:
X = 0,226.
5.25.2
)42,0(
228,2
.226,0
)(


W
L
L
Q
=4,4
Tra giản đồ hình 5.9, trang 110, [2] với X=4,4 và
D
L
w
=0.65
 E=1,04
 h
ow
= 2,84.E.
3/23/2
)
42,0
228,2
.(04,1.84,2)(

W
L
L
Q
= 9,0(mm)
ĐAMH Quá trình và Thiết bò GVHD: Thầy HOÀNG MINH NAM
25
Gradient chiều cao mực chất lỏng trên mâm:
= C
g

. ’.m
Trong đó:
m: số hàng chóp mà pha lỏng phải chảy qua,m=5
’: gradient chiều cao mực chất lỏng qua một hàng chóp
C
g
: hệ số hiệu chỉnh cho suất lượng pha khí xác đònh
Xác đònh C
g
:
-Phần diện tích mâm nằm giữa hai hình viên phân chảy chuyền:
A = S
mâm
– 2S
d
Diện tíùch mâm:
S
mâm
= 0,332(m
2
)
Diện tích hình viên phân:
S
d
= S
OAmB
- S
OAB
S
OAmB

=
4
65,0
.
65,0
42,0
arcsin
4
.arcsin
4
2
22

t
t
Wt
D
D
LD

= 0,074(m
2
)
h =
4
42,0
4
65,0
44
22

2
2

wt
LD
= 0,248(m)
S
OAB
=h.
2
42,0
.248,0
2

W
L
= 0,052 (m
2
)
 S
d
= 0,074 – 0,052 = 0,022(m
2
)


332,0
022,0
mam
d

S
S
0,067
Vậy diện tích hai phần ống chảy chuyền chiếm 13,4% tổng diện tích một mâm
 A = S
mâm
– 2S
d
=0,332 – 2.0,022 = 0,288 (m
2
)
-Khoảng cách giữa hai gờ chảy tràn: l = D
t
– 2d
w
= 0,65-2.0,077 = 0,496(m)
-Bề rộng trung bình của mâm:
B
m
=
496,0
288,0

l
A
=0,58 (m)
-X= 1,34
58,0
228,2
34,1


m
L
B
Q
= 5,15
-

22
65,0.
152,0.4
.
.4


t
G
go
D
Q
0,458 (m/s)
 0,82 797,2458,0.82,0
ygo

= 0,65
Tra đồ thò hình 5.10, trang 111, [2] với X=5,15 và 0,82
ygo

=0.65
 C

g
=0,62
Xác đònh
’:
4
’= f(h
m
,Q
L
,B
m
,h
sc
)
Tra đồ thò hình 5.11a, trang 112, [2] với X=5,15 và h
m
=57,5
 4’=8
 ’=2
 = C
g
. ’.m= 0,62.2.5= 6,2 (mm)