Đồ án: Thiết kế hệ thống chưng luyện liên tục loại tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền để phân tách hỗn hợp

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

Ộ

ƯƠ

Ộ

Ủ

Ệ

B CÔNG TH

C NG HÒA XÃ H I CH NGHĨA VI T NAM

ƯỜ

Ạ Ọ

Ệ

Ộ Ậ

Ự

Ạ

NG Đ I H C CÔNG NGHI P HÀ

Đ C L P T DO H NH PHÚC

N IỘ

Ế

Ị

Ọ

Ồ

Đ ÁN MÔN H C QUÁ TRÌNH THI T B

ọ ễ ả H và tên SV : Nguy n H i Đăng

MSV : 0941440064

ậ ỹ ườ L pớ : ĐH Công Nghệ K Thu t Môi Tr ng 1

Khóa : 9

Khoa : Công ngh hóaệ

ướ ễ ạ Giáo viên h ẫ ng d n : Nguy n Văn M nh

Ộ ế ế ệ ố ư ụ ạ ỗ Thi ệ t k h th ng ch ng luy n liên t c lo i tháp đĩa l ố có ng N I DUNG:

ố ệ ề ể ả ỗ ch y chuy n đ phân tách h n h p: ầ ợ Metylic etylic v i các s li u ban đ u ớ

ư nh sau:

ầ ợ 5,78 t n/hấ

Năng su t h n h p đ u = ấ ỗ

ộ ấ ử ễ ồ ơ d bay h i :

N ng đ c u t

ố ượ ỗ ợ + h n h p đ u a ng ầ F= 32,8% kh i l

p=79,1% kh i l

ỗ ợ ỉ ố ượ + h n h p đ nh a ng

1

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

w= 1,1% kh i l

ỗ ố ượ ợ + h n h p đáy a ng

ố ượ ST Tên b n vả ẽ ổ ấ Kh gi y S l ng

ề ả ẽ ấ V dây chuy n s n xu t 01 1 A0

ẽ ệ ố ư ệ V h th ng tháp ch ng luy n 01 2 A0

2

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

Ụ

M C L C

Ờ Ở Ầ

L I M Đ U

ớ ự ỉ ủ ể ậ ọ ỹ ừ Ngày nay v i s phát tri n không ng ng ngh c a khoa h c k thu t, máy

ừ ượ ạ ả ẩ ỏ ệ móc công ngh không ng ng đ c nâng cao t o ra các s n ph m th a mãn

ấ ủ ị ườ ầ ắ ệ ấ các nhu c u kh t khe nh t c a th tr ng. Nghành công nghi p hóa ch t cũng

ủ ế ệ ằ ả ẩ không n m ngoài xu th đó, càng ngày s n ph m c a ngành công nghi p này

ế ấ ượ ả ầ ớ ỏ ự càng đòi h i s tinh khi t, ch t l ả ợ ng hoàn h o phù h p v i nhu c u s n

ấ ử ụ ủ ườ xu t s d ng c a con ng i.

ể ạ ả ẩ ấ ế ả Đ t o ra loai s n ph m hóa ch t có tính tinh khi ồ ả t cao, đ m b o tăng n ng

ấ ầ ợ ườ ề ấ ị ộ đ ch t tan trong dung d ch, phù h p yêu c u ng i ta có r t nhi u cách đ ể

ử ụ ộ ươ ư ữ ạ t o ra chúng, m t trong nh ng cách đó là s d ng ph ng pháp ệ , ch ng luy n

ộ ả ư ồ ố ươ ẩ ạ t o ra tăng n ng đ s n ph m mong mu n. Ch ng là ph ng pháp dùng đ ể

ấ ỏ ỗ ợ ỗ ợ ỏ ư tách các h n h p ch t l ng (cũng nh các h n h p khí đã hóa l ng) thành

ấ ử ữ ệ ấ ử ủ ự ộ ơ nh ng c u t riêng bi t, d a trên đ bay h i khác nhau c a các c u t trong

ể ự ệ ề ợ ươ ư ỗ h n h p. Chúng ta có th th c hi n nhi u ph ng pháp ch ng khác nhau nh ư

ư ư ư ư ụ ạ ả ặ ơ ệ ch ng gián đo n, ch ng liên t c, ch ng đ n gi n, và ch ng đ c bi ư t (ch ng

ư ệ ẳ ỗ ợ ử ơ ướ ư ự luy n h n h p đ ng phí, ch ng phân t ằ , ch ng b ng h i n ế c tr c ti p,

ư ch ng trích ly).

ệ ượ ứ ụ ể ộ ỗ ợ ư Ngày nay, ch ng luy n đ c ng d ng r ng rãi đ tách các h n h p:

ầ ỏ ượ ở ạ ỏ + D u m , các tài nguyên đ c khai thác d ng l ng.

+ Không khí hóa l ng.ỏ

3

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

ơ ườ ữ ổ ợ ẩ ở ạ ỗ ợ + Quá trình t ng h p h u c th ả ng cho s n ph m ấ d ng h n h p ch t

ụ ả ấ ỏ l ng. Ví d : s n xu t metanol, etylen…

ọ ườ ấ ỏ ư ả ẩ ỗ ợ ệ + Công ngh sinh h c th ng cho s n ph m là h n h p ch t l ng nh etylic

n ướ ừ c t quá trình lên men.

ấ ử ư ứ ỗ ợ ượ ấ ầ Khi ch ng, h n h p đ u ch a bao nhiêu c u t thì ta thu đ ấ c b y nhiêu c u

ử ả ể ẩ ượ ả ẩ ỉ ế t ể s n ph m. Đ có th thu đ c s n ph m đ nh tinh khi ế t ta ti n hành

ề ầ ư ư ệ ọ ch ng nhi u l n hay còn g i là ch ng luy n.

ộ ỹ ư ấ ươ ượ Là m t k s hóa ch t trong t ng lai, chúng em đã đ ề ị ấ c trang b r t nhi u

ơ ả ữ ứ ề ế ế ị ủ ệ ả nh ng ki n th c c b n v các quá trình thi ấ t b c a công ngh s n xu t

ể ủ ữ ứ ữ ế ẩ ả ọ ọ ố nh ng s n ph m hóa h c, đ c ng c nh ng ki n th c đã h c, cũng nh đ ư ể

ộ ộ ậ ạ ả ề ụ ể ủ ộ ấ ế phát huy trình đ đ c l p sáng t o gi i quy t m t v n đ c th c a sinh

ự ế ả ấ ậ ượ ậ ả viên trong th c t s n xu t, chinh vì v y khi đ ồ c nh n b n đ án quá trình

ế ị ộ ơ ộ ố ể ượ ể thi t b này là m t c h i t t đ cho chúng em đ ề c tìm hi u v các quá trình

ệ ượ ữ ứ ụ ế ậ ượ ở ộ ọ công ngh , đ c v n d ng nh ng ki n th c đã đ ố c h c và m r ng v n

ế ừ ụ ể ơ ề ứ ủ ki n th c c a mình, t đó cho chúng em cái nhìn c th h n v ngành ngh ề

ọ ự mình đã l a ch n.

ả ồ ỉ ỏ ữ ế ắ ươ B n đ án này không ch làm sáng t thêm lý thuy t, n m v ng ph ng pháp

ậ ế ị tính toán và nguyên lý v n hành thi t b , mà đây chính là m t c h i t ộ ơ ộ ố ể t đ

ậ ượ ả ề ụ ể ự ế ả ữ ế ấ ấ sinh viên t p d t gi i quy t nh ng v n đ c th trong th c t s n xu t.

ể ượ ử ờ ả ồ ơ Đ hoàn thành đ c b n đ án này em xin g i l ấ i cám n chân thành nh t

ệ ầ ặ ệ ế đ n các th y cô khoa Công Ngh Hóa, đ c bi ầ t là th y giáo ễ Nguy n Văn

ậ ướ ỉ ả ậ ợ ề ệ ẫ ạ ng d n, ch b o, t o đi u ki n thu n l i cho chúng em M nhạ đã t n tình h

làm đ án.ồ

4

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

ứ ế ế ả ả ạ ờ ồ Do th i gian và ki n th c b n thân em còn h n ch nên b n đ án không

ữ ế ậ ấ ỏ ượ ự ữ ờ tránh kh i nh ng thi u sót em r t mong nh n đ c s góp ý, nh ng l ậ i nh n

ữ ủ ể ả ủ ử ầ ồ ượ ơ xét và s a ch a c a th y cô đ b n đ án c a em đ ỉ c hoàn ch nh h n.

ộ ầ ữ ơ M t l n n a em xin chân thành cám n.

5

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

Ầ

Ớ

Ệ

PH N I: GI

I THI U CHUNG

Ư Ế Ệ Ề 1. LÝ THUY T V CH NG LUY N:

ươ ệ 1.1. Ph ư ng pháp ch ng luy n:

ư ộ ươ ộ ỗ ể ằ ợ ệ Ch ng luy n là m t ph ng pháp nh m đ phân tách m t h n h p khí đã hóa

ơ ươ ự ộ ấ ử ữ ố ỏ l ng d a trên đ bay h i t ng đ i khác nhau gi a các c u t thành ph n ầ ở

ấ ộ cùng m t áp su t.

ươ ư ệ ợ ỗ ượ Ph ộ ng pháp ch ng luy n này là m t quá trình trong đó h n h p đ ố c b c

ư ụ ề ầ ế ả ố ở ỉ ượ ơ h i và ng ng t nhi u l n. K t qu cu i cùng đ nh tháp ta thu đ ộ c m t

ấ ử ễ ộ ạ ế ầ ồ ợ ơ ồ ầ ỗ h n h p g m h u h t các c u t d bay h i và n ng đ đ t yêu c u. Ph ươ ng

ư ệ ệ ấ ậ ượ ử ụ pháp ch ng luy n cho hi u su t phân tách cao, vì v y nó đ ề c s d ng nhi u

ự ế trong th c t .

ự ươ ụ ư ệ ườ ư ề D a trên các ph ng pháp ch ng luy n liên t c, ng i ta đ a ra nhi u thi ế t

ư ạ ỗ ả ố ị b phân tách đa d ng nh tháp chóp, tháp đĩa l ề không có ng ch y truy n,

ỗ ề ệ ả ố ớ ế ị tháp đĩa l có ng ch y truy n, tháp đ m… Cùng v i các thi t b ta có các

ươ ấ ph ư ng pháp ch ng c t là:

ệ ấ a. Áp su t làm vi c:

ấ ở ấ ư Ch ng c t ấ áp su t th p.

ấ ở ấ ườ ư Ch ng c t áp su t th ng.

ấ ở ư Ch ng c t ấ áp su t cao.

ắ ủ ươ ự ệ ộ Nguyên t c c a ph ng pháp này là d a trên nhi ủ t đ sôi c a các c u t ấ ử ế : n u

ệ ộ ấ ử ể ả ệ ả nhi ủ t đ sôi c a các c u t ệ ấ quá cao thì gi m áp su t làm vi c đ gi m nh t

ủ ộ đ sôi c a các c u t ấ ử .

ụ ệ ệ ể ạ ặ b.Nguyên lý làm vi c: có th làm vi c theo nguyên lý liên t c ho c gián đo n:

ư ạ ươ ượ ử ụ Ch ng gián đo n: ph ng pháp này đ c s d ng khi:

6

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

ệ ộ ấ ử Nhi ủ t đ sôi c a các c u t khác xa nhau.

ỏ ả ầ ẩ ộ ế Không c n đòi h i s n ph m có đ tinh khi t cao

ợ ỏ ỏ ạ ấ ỗ ơ Tách h n h p l ng ra kh i t p ch t không bay h i.

ơ ộ ỗ ợ Tách s b h n h p nhi u c u t ề ấ ử .

ư ượ ự ụ ệ ị ụ Ch ng liên t c: là quá trình đ ề c th c hi n liên t c ngh ch dòng và nhi u

đo n.ạ

ế ị ư 1.2. Thi ệ : t b ch ng luy n

ấ ườ ử ụ ư ề ấ ạ ả Trong s n xu t th ng s d ng r t nhi u lo i tháp khác nhau nh ng chúng

ầ ơ ả ề ặ ế ộ ớ ệ ề đ u có m t yêu c u c b n là di n tích ti p xúc b m t pha l n.

ứ ự ư ề ệ ỡ ớ Tháp ch ng luy n phong phú v kích c và ng d ng. Các tháp l n th ườ ng

ượ ử ụ ệ ọ ườ ụ ầ ộ đ c s d ng trong công ngh l c hóa d u. Đ ng kính tháp ph thu c vào

ượ ượ ộ ế ủ ả ẩ ạ ỗ l ỏ ng pha l ng và l ng pha khí, đ tinh khi t c a s n ph m. M i lo i tháp

ạ ấ ạ ư ể ượ ể ậ ư ch ng l i có c u t o riêng, có u đi m và nh c đi m khác nhau, v y ta

ớ ỗ ấ ử ầ ư ạ ả ọ ợ ợ ph i ch n lo i tháp nào cho phù h p v i h n h p c u t c n ch ng và tính

ỡ ủ ế ị ầ ợ ớ toàn kích c c a th t b cho phù h p v i yêu c u.

ồ ượ ế ế ư ụ ạ Trong đ án này em đ c giao thi ệ t k tháp ch ng luy n liên t c lo i tháp

ỗ ấ ử ề ể ả ố ỗ ợ đĩa l có ng ch y truy n đ phân tách h n h p hai c u t là metylic – etylic,

ế ộ ệ ở ấ ườ ớ ỗ ầ ở ệ ộ ch đ làm vi c áp su t th ợ ng v i h n h p đ u vào nhi t đ sôi.

Ớ Ợ ƯỢ Ệ Ư 2. GI Ề Ỗ I THI U V H N H P Đ Ệ : C CH NG LUY N

7

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

ấ ỏ ộ ướ Metylic là ch t l ng linh đ ng và không màu, hòa tan trong n c theo b t c ấ ứ

ệ ộ ớ ơ ể ế ấ ộ t ỷ ệ l nào. Nhi ố t đ sôi 67.40C , Metylic là ch t đ c đói v i c th , n u u ng

ừ ộ ộ ể ị ị ố ể ế ạ t 8 đ n 10g thì có th b ng đ c, mát b r i lo n và có th mù lòa.

ấ ỏ ể ộ ạ Etylic cũng là ch t l ng linh đ ng không màu và có th hòa tan vô h n

ướ ệ ộ ủ ượ ứ ụ ấ trong n c. Nhi t đ sôi c a nó là 78.40C, Etylic đ ề c ng d ng r t nhi u

ờ ố ủ ệ ẩ ả trong công nghi p, đ i s ng hàng ngày. Metylic – Etylic là s n ph m c a quá

ặ ấ ổ ợ ở ạ trình lên men ho c quá trình t ng h p khác, 2 ch t này tr ng thái bình

ườ ấ ỏ ơ ộ ở th ế ng là ch t l ng không liên k t, có đ bay h i khác nhau. đây metylic

ơ ướ ệ ộ ủ ấ ợ ỗ ơ bay h i tr c do nhi ủ t đ sôi c a nó th p h n c a etylic. H n h p ăn mòn

ự ọ ế ị ể ư ệ ế y u nên trong quá trình l a ch n thi ử ụ t b đ ch ng luy n thì ta nên s d ng

ạ ườ ể lo i thép các bon th ng đ tránh lãng phí.

ề ả ẽ ế ấ 2.3. V và thuy t minh dây chuy n s n xu t:

ề ả ấ 2.3.1.Dây chuy n s n xu t:

8

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

ơ ồ ư ệ ề ụ Hình 1.1. S đ dây chuy n công nghê ch ng luy n liên t c

CHÚ THÍCH:

ầ ợ ế ị ạ ẩ ỉ ứ ỗ 1. Thùng ch a h n h p đ u 7. Thi ả t b làm l nh s n ph m đ nh

ẩ ỉ 2. B mơ ứ ả 8. Thùng ch a s n ph m đ nh

ế ị ệ 3. Thùng cao vị 9. Thi t b gia nhi t đáy tháp

9

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

ế ị ệ ỗ ầ ẩ 4. Thi t b gia nhi ợ t h n h p đ u ứ ả 10. Thùng ch a s n ph m đáy

ệ ế ị ướ ư 5. Tháp ch ng luy n 11. Thi t b tháo n ư c ng ng

ế ị ư 6. Thi t b ng ng t ụ ồ ư h i l u

Ế THUY T MINH:

ầ ở ượ ơ ơ ị ị Dung d ch đ u thùng (1) đ ụ c b m (2) b m liên t c lên thùng cao v (3),

ấ ỏ ấ ở ứ ị ượ ờ ố ế ả ố m c ch t l ng cao nh t thùng cao v đ c kh ng ch nh ng ch y tràn,

ừ ị ượ ư ế ị t ị thùng cao v dung d ch đ c đ a vào thi t b đun nóng (4) qua l u l ư ượ ng

ở ị ượ ế ệ ộ ơ ướ ế k (11), đây dung d ch đ c đun nóng đ n nhi ằ t đ sôi b ng h i n c bão

ừ ệ ị ượ ư ệ hoà, t thiét bi gia nhi t (4) dung d ch đ ư c đ a vào tháp ch ng luy n (5) nh ờ

ệ ế ơ ấ ỏ ặ ừ ố đĩa ti p li u, trong tháp h i đi t ừ ướ d i lên g p ch t n ng đi t trên xu ng,

ệ ộ ấ ử ồ ộ ủ ề ậ ổ nhi t đ và n ng đ các c u t ơ thay đ i theo chi u cao c a tháp. Vì v y h i

ừ ướ ấ ử ệ ộ t đĩa phía d i lên đĩa phía trên, các c u t có nhi t đ sôi cao s đ ẽ ượ c

ố ỉ ượ ỗ ế ầ ợ ồ ư ng ng t ụ ạ l i và cu i cùng trên đ nh ta thu đ ấ c h n h p g m h u h t các c u

ử ễ ơ ế ị ư ụ ồ ư ở t ơ d bay h i. H i đó đi vào thi t b ng ng t h i l u (6), đây nó đ ượ c

ư ng ng t ụ ạ l i.

ầ ộ ế ị ế ạ ạ ấ ỏ M t ph n ch t l ng đi qua thi ể t b làm l nh (7) đ làm l nh đ n nhi ệ ộ t đ

ế ồ ứ ả ẩ ầ ộ ỉ ầ c n thi t r i đi vào thùng ch a s n ph m đ nh (8), m t ph n khác h i l u v ồ ư ề

ở tháp đĩa trên cùng.

ấ ỏ ừ ố ơ ệ ộ ơ ộ Ch t l ng đi t ặ trên xu ng g p h i có nhi t đ cao h n, m t ph n c u t ầ ấ ử có

ệ ộ ấ ượ ộ ấ ử ố ơ ồ ơ nhi t đ sôi th p đ c b c h i và do đó n ng đ c u t khó bay h i trong

ấ ỏ ố ở ượ ỗ ch t l ng ngày càng tăng và cu i cùng đáy tháp ta thu d ợ ỏ c h n h p l ng

10

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

ấ ử ầ ấ ỏ ỏ ơ ượ ế ồ g m h u h t là c u t khó bay h i. Ch t l ng đi ra kh i tháp đ ạ c làm l nh

ứ ả ư ậ ớ ế ị ệ ẩ ồ r i đi vào thùng ch a s n ph m đáy (10). Nh v y v i thi t b làm vi c liên

ầ ỗ ợ ượ ụ ư ả ẩ ượ ụ t c thì h n h p đ u đ c đ a vào liên t c và s n ph m cũng đ c tháo ra

liên t cụ

11

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

Ế

Ị

Ầ

PH N II: TÍNH TOÁN THI T B CHÍNH

ậ ệ ằ 2.1.Tính toán cân b ng v t li u toàn thi ế ị t b :

ạ ượ ệ • Kí hi u các đ i l ư ng nh sau:

ượ ệ ầ F : l ng nguyên li u đ u (kmol/h)

ượ ẩ ả ỉ P : l ng s n ph m đ nh (kmol/h)

ượ ẩ ả W: l ng s n ph m đáy (kmol/h)

ủ ấ ử ễ ầ ộ ồ ơ ỗ ợ ầ xF: n ng đ ph n mol c a c u t d bay h i trong h n h p đ u

ủ ấ ử ễ ẩ ả ộ ồ ơ ỉ ầ xP: n ng đ ph n mol c a c u t d bay h i trong s n ph m đ nh

ủ ấ ử ễ ả ẩ ồ ộ ơ ầ xW: n ng đ ph n mol c a c u t d bay h i trong s n ph m đáy.

ả ế • Gi thi t:

ơ ằ ừ ướ d i lên là b ng nhau trong t ấ ả ọ ế t c m i ti ệ ủ t di n c a

ố + S mol pha h i đi t tháp.

ấ ỏ ư ề ạ ổ

ạ ố + S mol ch t l ng không thay đ i theo chi u cao đo n ch ng và đo n luy n.ệ

ỗ ợ ở ệ ộ ầ + H n h p đ u đi vào tháp nhi t đ sôi.

ụ ế ị ư ụ ầ trong thi t b ng ng t ầ ằ có thành ph n b ng thành ph n

ấ ỏ + Ch t l ng ng ng t ủ ơ c a h i đi ra ư ở ỉ đ nh tháp.

ơ ố ế ằ ấ + C p nhi ệ ở t đáy tháp b ng h i đ t gián ti p.

• ầ Yêu C u thi ế ị t b :

ấ ế ị ầ ỗ F: Năng su t thi ợ t b tính theo h n h p đ u = 5870 kg/h

ế ị ệ ở ấ ườ Thi t b làm vi c áp su t th ng (P = 1 at)

ư ạ ỗ ề ố Tháp ch ng lo i: tháp đĩa l ả có ng ch y truy n.

ề ệ Đi u ki n:

ố ượ ầ ầ ỗ ồ ộ ợ ng) aF : N ng đ Metylic trong h n h p đ u = 32,8% (ph n kh i l

12

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

ố ưọ ả ầ ẩ ồ ộ ỉ ng) ap: N ng đ Metylic trong s n ph m đ nh = 79,1% (ph n kh i l

ố ượ ả ầ ẩ ồ ộ ng) aw: N ng đ Metylic trong s n ph m đáy = 1,1% (ph n kh i l

ố ượ ử ủ ng phân t c a Metylic = 32 (kg/kmol) MA: Kh i l

ố ượ ử ủ ng phân t c a Etylic = 46 (kg/kmol) MB: Kh i l

ươ ậ ệ ằ ng trình cân b ng v t li u cho toàn tháp:

Theo ph

F= P + W (1)

ươ ậ ệ ấ ử ễ ằ ơ ng trình cân b ng v t li u cho c u t d bay h i:

Ph

F.aF = P. aP + W.a(2)

ừ ả ỉ T (1) và (2) ta suy ra đ ượ ượ c l ẩ ng s n ph m đ nh là:

kg/h

ầ *Đ i t ổ ừ ố ượ kh i l ng sang ph n mol:

ầ x = = = 0,412(ph n mol)

ầ x= = =0,845(ph n mol)

ầ x = = =0,0157(ph n mol)

ố ượ *Tính kh i l ng mol trung bình :

ụ ứ M = x.M + (1 x).M Áp d ng công th c:

Ta có :

MF= 0,412.32 + ( 1 0,412).46= 40,232(kg / kmol)

MP=0,845.32 + (1 0,845).46= 34,17(kg / kmol)

Mw=0,0157.32+(10,0157).46=45,7802(kg / kmol)

13

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

ượ ầ ả ả ẩ ẩ ầ ỗ ợ ỉ

 L

ng h n h p đ u, s n ph m đ nh, s n ph m đáy tính theo ph n mol

là:

ỉ ố ồ ư ố 2.1.1. Tính ch s h i l u t ể : i thi u

ừ ố ệ ả ổ T s li u b ng IX.2a (S tay QT&TBCNHC2 trang 1 50) ta có thành ph nầ

ằ ượ ả ỏ cân b ng l ng h i c a ơ ủ metylic – etylic đ c cho theo b ng sau :

X 0 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Y 0 7,4 14,3 27,1 39,6 51,5 62,6 72,3 79,8 86,6 83,2 100

T 78,3 77,2 76,5 75 73,6 72,2 70,8 69,4 68,2 66,9 65,9 64,4

14

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

15

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

ầ

Tính yF* có xF= 0,412 ( ph n mol)

F = 0,412 ta dóng lên đ

F* = 0,53

ớ ị ườ ằ V i giá tr x ng cân b ng y→

min :

ỉ ố ồ ư ố ể ủ ư ệ i thi u c a tháp ch ng luy n R

Ch s h i l u t

Rmin = = = 2,67

Tính ch s h i l u thích h p ợ ỉ ố ồ ư

ỉ ố ồ ư ỉ ố ồ ư ề ọ ấ ọ ợ ấ V n đ ch n ch s h i l u thích h p r t quan tr ng, vì khi ch s h i l u bé

ố ậ ủ ố ượ ư ơ ớ thì s b c c a tháp l n h n nh ng tiêu t n l ơ ố ng h i đ t ít, ng ượ ạ c l i khi ch ỉ

ơ ố ớ ố ậ ư ố ơ ố ồ ư ớ s h i l u l n thì s b c tháp ít h n nh ng tiêu t n h i đ t l n

ỉ ố ồ ư ợ ượ ể ấ ỏ ấ c tính theo tính ch t th tích tháp nh nh t Rth : ch s h i l u thích h p đ

ổ ồ ố ậ ế ộ ố Nlt : s b c thay đ i n ng đ ( s đĩa lý thuy t )

x =

min

→ ỉ ố ồ ư ợ Ch s h i l u thích h p R . Rβ

ệ ố ệ ỉ β : h s hi u ch nh ( )

ọ Khoa công ngh Hoá h c

β = 1,5 R→ x =4,005 B= 0,169

XW XF XP

19

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

→ ố ế S đĩa lý thuy t N = 26

3,204 0,2 34 142,936 1,2

3,738 0,178 28 132,664 1,4

4,005 0,169 26 130,13 1,5

4,272 0,1603 24 126,528 1,6

4,539 0,152 23 127,397 1,7

4,806 0,14554 22 127,732 1,8

5,34 0,1333 21 133,14 2,0

5,874 0,123 20 137,48 2,2

6,408 0,114 19 140,752 2,4

6,675 0,11 19 145,825 2,5

th t

ế ậ ệ ị ượ ạ ị Thi t l p quan h N(R+1) – R ta xác đ nh đ c R ấ ủ ỏ i giá tr nh nh t c a

th = 4,272 t

ả ượ ế N(R+1). K t qu đ c R i ạ (cid:0) = 1,6

ố ế 2.1.4.S đĩa lý thuy t.

lt = 24

ị ượ ố ế c s đĩa lí thuy t N V i Rớ th = 4,272 xác đ nh đ

ư ạ ố Trong đó: S đĩa đo n ch ng là 18

ệ ố ạ S đĩa đo n luy n là 6

ươ ườ ồ ệ 2.1.5.Ph ng trình đ ộ ng n ng đ làm vi c:

ươ ườ ệ ệ ạ ộ ồ Ph ng trình đ ng n ng đ làm vi c đo n luy n:

28

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

ượ ố Thay s ta đ c:

y = x + => y =0,81x + 0,16

ươ ườ ư ệ ạ ồ ộ Ph ng trình đ ng n ng đ làm vi c đo n ch ng:

y = x x

Trong đó:

ượ ố Thay s ta đ c

y = x+xw

=>y= 1,206x0,207

ƯỜ 2.2. TÍNH Đ NG KÍNH THÁP

ườ ượ ứ ị Đ ng kính tháp đ c xác đ nh theo công th c:

Trong đó:

3/h)

ượ ơ ng h i khí trung bình đi trong tháp (m Vtb: l

ố ộ ơ ωtb: t c đ h i (khí) trung bình đi trong tháp (m/s)

ượ ơ ng h i (khí) trung bình đi trong tháp (kg/h) gtb: l

3.s)

ố ộ ơ : t c đ h i (khí) trung bình đi trong tháp (kg/m

ượ ơ 2.2.1.L ng h i trung bình các dòng pha đi trong tháp.

29

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

ỏ ượ ượ

ơ ng h i và l ề

ạ

ơ ả

ượ ạ ng l ng thay Vì l ổ đ i theo chi u cao tháp và khác ỗ nhau trong m i đo n cho nên ph i tính l ng h i trung bình ừ cho t ng đo n

ỉ ể ị ượ ư ệ ơ .Đ xác đ nh l ng h i trung bình đi trong tháp ch ng luy n H nh 2.18

ị ượ ơ ệ ạ

1. Xác đ nh l

ng h i trung bình đi trong đo n luy n:

ầ ơ ượ

ạ ỏ ằ ơ ể ủ ượ ơ ệ ng h i trung bình đi trong đo n luy n có th tính g n đúng b ng trung ng h i đi vào ng h i đi ra kh i đĩa trên cùng c a tháp và l

ủ ượ ủ ệ ạ L ộ bình c ng c a l ướ đĩa d i cùng c a đo n luy n:

Trong đó:

ượ ệ ạ ơ ng h i (khí) trung bình đi trong đo n luy n (kg/h hay kmol/h) gtbL: l

ượ ủ ơ ỏ ng h i đi ra kh i đĩa trên cùng c a tháp (kg/h hay kmol/h) gđ: l

ượ ơ ướ ủ ạ ng h i đi vào đĩa d ệ i cùng c a đo n luy n (kg/h hay kmol/h) g1: l

đ:

ượ ỏ ơ L ng h i ra kh i tháp g

gđ = GR + GP =GP(R+ 1)

Trong đó:

P = 2385 (kg /h)

ượ ẩ ả ỉ ng s n ph m đ nh (P): G GP: l

ượ ồ ư ng h i l u: GR: l

30

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

GR = GP.R(kg/h) = 2385.4,272=10188,72(kg/h)

Suy ra:

gđ = GP(R+ 1) =2385.(4,272 + 1) = 12573,72(kg/h)

ượ ệ ượ

ượ ươ ỏ ng l ng ng trình

ạ ằ ơ 1, hàm l ạ ơ ng h i g L ng h i đi vào đo n luy n:l ệ ứ ố ớ ượ ấ ủ G1 đ i v i đĩa th nh t c a đo n luy n đ ệ ượ ậ ệ ằ ủ t l c a cân b ng v t li u và cân b ng nhi ơ 1, và l ượ ng h i y ệ ị c xác đ nh theo h ph ng sau:

(*)

ươ ố ượ Trong các ph ng trình trên coi x ng) ầ 1 = a(ph n kh i l

ẩ ệ ứ ấ ơ ệ t hóa h i đi vào đĩa luy n th nh t (kcal/mol) r1: m nhi

ẩ ệ ơ ủ ỗ ỏ ỉ ợ t hóa h i c a h n h p đi ra kh i đ nh tháp (kcal/mol) rđ: m nhi

r1 = rA.y1 + (1 y1). rB

rđ = rA.yđ + (1 yđ). rB

ố ượ ầ ng) yđ = yP (ph n kh i l

ẩ ệ ơ ủ ướ t hóa h i c a n c rA: m nhi

ẩ ệ ơ ủ t hóa h i c a etylic rB: m nhi

ẩ ị ệ ơ ủ ỗ ỏ ỉ Xác đ nh n nhi ợ t hóa h i c a h n h p đi ra kh i đ nh tháp:

ừ ố ệ ả ổ ị ượ T s li u b ng IX.2a (S tay QT&TBCNHC2 trang 150) ta xác đ nh đ c:

ệ ộ ủ ỗ ứ ợ nhi t đ sôi c a h n h p đ u t ầ F =72,63C ng v i x ớ 1= xF = 0,412

ệ ộ ủ ỗ ợ ỉ nhi t đ sôi c a h n h p đ nh t ứ P =66,45C ng v i y ớ P= xP =0,845

W =0,0157 .

ệ ộ ủ ả ẩ ớ nhi t đ sôi c a s n ph m đáy t ứ W =77,95C ng v i x

ẩ ị ệ ơ ủ ỗ ỏ ỉ Xác đ nh m nhi ợ t hóa h i c a h n h p đi ra kh i đ nh tháp:

ứ ộ ụ Áp d ng công th c n i suy:

r = r + (t t)

ẩ ị ệ ơ ủ ỗ ứ ấ ệ ợ Xác đ nh m nhi t hóa h i c a h n h p đi vào đĩa luy n th nh t:

31

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

ộ ả ố ớ etylic b ng I.213 đ i v i ố ớ metylic (S tayổ

ả N i suy theo b ng I.212 đ i v i QT&TBCNHCT1) v i tớ F = 72,630C ta có:

rCH3OH = 257,74(kcal/kg)=1079,16 KJ/kg

rC2H5OH =204,948 (kcal/kg)=858,117 kJ/kg

1 ta có :

ứ ố thay s vào công th c tính r

r1=1079,16. y1+ 858,117.(1 y1)= 858,117+221,043.y1(kJ/kg)

ộ ố ớ ả ổ ố ớ etylic b ng I.213 đ i v i metylic (S tay

ả N i suy theo b ng I.212 đ i v i QT&TBCNHCT1) v i tớ p = 66,450C ta có:

RCH3OH =261,29 (kcal/kg)=1094,02 kJ/kg

rC2H5OH = 207,42(kcal/kg)=868,47 kJ/kg

r = r.y +(1 y)r =1094,02.0,845+(10,845).868,47=1059,06kJ/kg

ươ Thay vào ph ng trình (I)

(cid:0) ượ ệ ạ ơ L ng h i trung bình đi trong đo n luy n:

g = =

(cid:0) ượ ệ ạ ỏ L ng l ng trung bình đi trong đo n luy n:

G = = (kg/h)

ố ượ ủ ệ ạ

a. Tính kh i l

ng riêng trung bình c a đo n luy n:

ố ượ ố ớ ủ ệ ơ

(cid:0) Kh i l

ạ ng riêng trung bình c a đo n luy n đ i v i pha h i:

0K)

ệ ộ ủ ệ T: nhi t đ làm vi c trung bình c a tháp (

ủ ấ ử ộ ồ ị A tính theo giá tr trung bình ầ ytbA :n ng đ ph n mol c a c u t

ầ ồ ộ Đ i yổ 1 sang n ng đ ph n mol:

y1=

32

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

ầ y = = = =0,7 (ph n mol)

ộ ạ ồ ệ ầ ầ ạ i 2 đ u đo n luy n (ph n mol) V i yớ đA, ycA: n ng đ t

ệ ộ ệ ạ nhi ủ t đ trung bình c a đo n luy n là :

ố ượ ơ ố ớ ủ ệ ạ Suy ra kh i l ng riêng trung bình c a pha h i đ i v i đo n luy n là

ρ = .273 = 1,29(kg/m)

ố ượ ố ớ ủ ệ ỏ

(cid:0) Kh i l

ạ ng riêng trung bình c a đo n luy n đ i v i pha l ng:

Trong đó:

ố ượ ỏ ng riêng trung bình trong pha l ng (kg/m ρxtb: kh i l

ố ượ ố ớ ấ ử ỏ ng riêng trung bình trong pha l ng đ i v i c u t ấ A,B l y

ệ ộ ρxtbA, ρxtbB: kh i l theo nhi t đ trung bình (kg/m

ố ượ ủ ấ ử ỏ ng trung bình c a c u t A trong pha l ng ầ atbA: ph n kh i l

ố ượ ầ a = = = 0,5595 (ph n kh i l ng)

ệ ộ ệ ạ nhi ủ t đ trung bình c a đo n luy n là :

ừ ả ằ ươ ộ T b ng I.2 tr9 STQTTB I, b ng ph ng pháp n i suy t c:ượ ở xtbL= ta đ

ρxtbLCH3OH=744,93(kg/m3)

ρxtbLC2H5OH=746,46(kg/m3).

ố ượ ậ ố ớ ủ ệ ỏ V y kh i l ạ ng riêng trung bình c a đo n luy n đ i v i pha l ng:

ố ộ ơ ạ

b. t c đ h i trung bình trong đo n luy n ệ

ố ộ ơ ượ ị T c đ h i trong tháp đĩa đ c xác đ nh theo công th c ứ [IX.111Tr186st II]:

33

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

Trong đó:

ố ộ ớ ạ i h n trên (m/s) ωgh: t c đ gi

ố ộ ơ ệ ạ T c đ h i trong đo n luy n:

ω = 0,05 . = =1,202(m/s)

ấ ố ộ ệ ể ạ ả ọ Đ tránh t o b t ta l y t c đ làm vi c kho ng (80÷90%)ω

lv = 0,8.1,202 = 0,9616 (m/s)

ấ Ta l y 80% => ω

ị ượ ư ơ ạ

2. Xác đ nh l

ng h i trung bình đi trong đo n ch ng:

ạ ị ơ ượ

ượ ng h i trung bình đi trong đo n ch ng đ ạ ủ ượ ư ỏ ư ơ ơ ng h i đi ra kh i đo n ch ng và l ằ ầ c xác đ nh g n đúng b ng ượ ng h i đi vào

ư ạ L ộ trung bình c ng c a l đo n ch ng:

ư ạ ằ ỏ ượ ệ ơ ng h i đi ra kh i đo n ch ng b ng l ạ ng h i đi vào đo n luy n nên ta

ượ Vì l ể ế có th vi ơ t:

1, và hàm l

ơ ượ ư ạ c xác

ng h i đi vào đo n ch ng , l ằ ệ ươ ằ ượ L ị đ nh theo h ph ượ ỏ ng l ng G ậ ệ ng trình cân b ng v t li u và cân b ng nhi ỏ ng l ng đ ệ ượ t l ượ ng sau:

(**)

Trong đó:

ứ ằ ớ ượ ng cân b ng ng v i x c y = ầ W =0,0157(ph n mol) ta đ

ườ ; tìm theo đ ầ 0,023(ph n mol)

ừ ầ ố ượ ầ ph n mol sang ph n kh i l ng: Đ i yổ W t

ố ượ ầ y = =0,016(ph n kh i l ng)

ẩ ệ ứ ấ ủ ơ ủ ỗ ư ạ ợ : n nhi t hóa h i c a h n h p đi vào đĩa th nh t c a đo n ch ng

34

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

ẩ ệ ơ ủ ỗ ủ ư ạ ợ : n nhi t hóa h i c a h n h p đi vào đĩa trên cùng c a đo n ch ng

ẩ ị ệ ứ ấ ủ ơ ủ ỗ ư ạ ợ Xác đ nh m nhi t hóa h i c a h n h p đi vào đĩa th nh t c a đo n ch ng

ộ ả ố ớ ổ ố ớ metylic b ng I.21 2 đ i v i etylic (S tay

ả N i suy theo b ng I.212 đ i v i QT&TBCNHCT1tr 254) v i tớ w = 77,950C ta có:

rCH3OH= 254,679( kcal/kg)= 1066,29 KJ/kg

rC2H5OH= 202,82 (kcal/kg)= 849,168 KJ/kg

Suy ra:

r = rmetylic.y + (1 y). rB

=1066,29. 0,016+ (1 0,016).849,168 =852,642 KJ/kg

r1=858,117+221,043.y1

ệ ươ ị Thay các giá tr vào h ph ng trình trên ta đ ượ : c

ượ ạ ơ

 l

ng h i trung bình đi trong đo n ch ng ư :

(cid:0) ượ ư ạ ỏ L ng l ng trung bình đi trong đo n ch ng là:

G = = =22095,28(kg/h)

ố ượ ủ ư ạ

a. Tính kh i l

ng riêng trung bình c a đo n ch ng

ố ượ ố ớ ủ ư ơ

(cid:0) Kh i l

ạ ng riêng trung bình c a đo n ch ng đ i v i pha h i:

0K)

ệ ộ ủ ệ T: nhi t đ làm vi c trung bình c a tháp (

35

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

ủ ấ ử ồ ộ ị A tính theo giá tr trung bình ầ ytbA :n ng đ ph n mol c a c u t

y1= kmol/kmol

yw= kmol/kmol

ầ y = = = =0,2915(ph n mol)

ộ ạ ồ ạ ầ ầ ư i 2 đ u đo n ch ng (ph n mol) V i yớ đA, ycA: n ng đ t

tbCH3OH = 0,2915 ph n mol. nhi

ầ ệ ộ ư ạ V y yậ ủ t đ trung bình c a đo n ch ng là:

ố ượ ơ ố ớ ủ ư ạ Suy ra kh i l ng riêng trung bình c a pha h i đ i v i đo n ch ng là:

ρ = . 273 = 1,467(kg/m)

ố ượ ố ớ ư ủ ỏ Kh i l ạ ng riêng trung bình c a đo n ch ng đ i v i pha l ng:

Trong đó:

ố ượ ỏ ng riêng trung bình trong pha l ng (kg/m ρxtb: kh i l

ố ượ ố ớ ấ ử ỏ etanol và

ệ ộ ρxtbA, ρxtbB: kh i l ướ ấ c l y theo nhi n ng riêng trung bình trong pha l ng đ i v i c u t t đ trung bình (kg/m

ố ượ ủ ấ ử ỏ ng trung bình c a c u t A trong pha l ng ầ atbA: ph n kh i l

ố ượ ầ a = = =0,1695(ph n kh i l ng)

ộ ừ ả N i suy t b ng I.2 tr9 STQTTB I (v i t’ cượ ớ xtb=) ta đ

ố ượ ủ ỏ ở ư ạ Kh i l ng riêng trung bình c a pha l ng đo n ch ng là:

36

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

ậ ố ơ ư ạ b . V n t c h i đi trong đo n ch ng

ố ộ ơ ượ ứ ị T c đ h i trong tháp đĩa đ c xác đ nh theo công th c:

Trong đó:

ố ộ ớ ạ i h n trên (m/s) ωgh: t c đ gi

ố ộ ơ ư ạ T c đ h i trong đo n ch ng:

ω = 0,05 . = 0,05 =1 ,123(m/s)

ấ ố ộ ệ ể ạ ả ọ Đ tránh t o b t ta l y t c đ làm vi c kho ng (80÷90%)ω

ấ Ta l y 80% (cid:0) ωlv = 0,8. 1,123=0,8984(m/s)

ườ 2.2.4. Tính đ ng kính tháp

ườ ệ ạ a. Đ ng kính đo n luy n:

ytbL =15115,81(kg/h)

ượ ơ L ng h i trung bình: g

ρ ố ượ ủ ơ Kh i l ng riêng trung bình c a pha h i: =(kg/m

ậ ườ ệ V y đ ạ ng kính đo n luy n là:

D = 0,0188 . = 0,0188 . =2,17(m)

ẩ ườ ệ ạ Quy chu n đ ng kính đo n luy n là D = 2, 2 (m)

ử ạ ự ế ề Th l ệ i đi u ki n th c t :

ω ừ T D = 2,1 => = (m/s)

ỏ = = 0,8(th a mãn )

ườ ư ạ b.Đ ng kính đo n ch ng

ytbC = /h)

ượ ơ L ng h i trung bình: g

ố ượ ủ ơ Kh i l ng riêng trung bình c a pha h i: = ρ 1,467 (kg/m)

37

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

ậ ườ ư V y đ ạ ng kính đo n ch ng là:

D = 0,0188 = 0,0188=2,167 (m)

ẩ ườ ư ạ Quy chu n đ ng kính đo n ch ng là D = 2,2 (m)

ử ạ ư ế ề Th l ệ i đi u ki n th c t :

ừ T D = 2,1 => = ω 0,8984 (m/s)

ỏ = =0,8( th a mãn)

ậ ườ V y đ ạ ng kính đo n ch ng ư D = 2,2 m

Ề 2.3. TÍNH CHI U CAO THÁP

ệ ố ế 2.3.1. H s khu ch tán

ệ ố ỏ ế a. H s khu ch tán trong pha l ng (D

ệ ố ế ỏ

(cid:0) H s khu ch tán trong pha l ng ở

0C:

D20 = (m/s) (VIII.14 STT II trang 133)

Trong đó:

ế ế ả ệ ố ợ ưở ủ ng c a metylic và etylic

A,B : là h s liên h p k đ n nh h

ấ ử ế ớ không lien k t v i nhau

Ta có A=B=1do 2 c u t

ủ ể

VA,VB : th tích mol c a metylic và etylic

ể ậ ổ ử theo s tay t p 2 tr 127 có th tích nguyên t :C=14,8; H= 3,7; O=7,4

Ta có V=37 (cm/mol)

V=59,2 (cm/mol)

B=1.19 cp: đ nh t c a etylic

ớ ủ ộ ở 20

ệ ố ế ệ ộ ị

(cid:0) H s khu ch tán ở

nhi t đ xác đ nh t:

D = D20 [1 + b.(t 20]

38

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

ệ ố H s nhi ệ ộ t đ :

b = [VII.15TR134ST II]

ố ượ ở ρ : Kh i l ủ ng riêng c a dung môi 20C (kg/m )

ừ ả ổ t b ng I.2 S tay QT&TBCHHC T 1 ta có:= 789(kg/m) (I9)

ệ ố ế ệ ạ ỏ =>H s khu ch tán trong pha l ng đo n luy n: t = t = 69,54C

D = [ 1 + 0,0236.( 69,54 20)] = 8,75.109 (m/s)

ệ ố ư ế ạ ỏ =>H s khu ch tán trong pha l ng đo n ch ng: t = t = C

DxC = [ 1 + 0,0236.( 20)] = 9,3.109 (m/s)

ệ ố ơ ế b. H s khu ch tán trong pha h i:

D = . (m/s)

Trong đó:

ệ ố ủ ỗ ấ ợ p: áp su t tuy t đ i c a h n h p: p = p = 1 (atm)

ệ ộ ệ ố ủ ỗ ợ T: Nhi t đ tuy t đ i c a h n h p : T = 273 + t (K)

ệ ố ệ ế ạ ơ H s khu ch tán trong pha h i đo n luy n: t = t = 69,54C

D==1,2.105(m2/s)

ệ ố ư ế ạ ơ H s khu ch tán trong pha h i đo n ch ng: t = t = C

D = =1,23.105(m2/s)

ệ ố ấ ố H s c p kh i

ệ ố ấ

1. H s c p kh i trong pha h i ơ ố

ỗ ề ả ố ứ Theo công th c tính cho đĩa l có ng ch y chuy n (II164):

β = (0,79.Re + 11000)

Trong đó:

39

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

ệ ố ế ơ D : H s khu ch tán trong pha h i (m/s)

ẩ ố ố ớ ơ a. Chu n s Reynolt đ i v i pha h i

Re =

Trong đó:

ω ố ộ ơ ặ ắ ự ủ : T c đ h i tính cho m t c t t do c a tháp (m/s)

ướ ấ ậ h : Kích th c dài, ch p nh n h = 1 m

ρ ố ượ ủ ơ : Kh i l ng riêng trung bình c a h i (kg/m)

ủ ơ ộ ớ μ : Đ nh t trung bình c a h i (Ns/m)

ộ ớ ủ ỗ ợ ơ Đ nh t c a h n h p h i:

μ = M. [I.18 TR85ST I]

Trong đó:

ồ y : N ng đ ộ metylic trong pha h iơ

ệ ạ ạ Đo n luy n có y = y = ư 0,76 ; Đo n ch ng: y = y =0, 2915

ọ ượ ử ủ ỗ ợ M : Tr ng l ng phân t c a h n h p khí:

ệ ạ Đo n luy n :

M = = y.M + (1 y).M

= 0,76.32 + (1 0,76).46 = 35,36 (kg/kmol)

ư ạ Đo n ch ng

M = = y.M + (1 y).M

= 0,2915.32 + (1 0,2915).46= 41,919(kg/kmol)

ớ ủ ộ μ, μ : Đ nh t c a metylic và etylic

ệ ạ ồ Đo n luy n : t = t = 69,54C theo toán đ I.35 – Tr117 st I

μCH3OH = 0,008.103 (Ns/m) và μC2H5OH = 0,01.10 (Ns/m)

ư ạ ồ Đo n ch ng: t = t = 75,29C theo toán đ hình I.35 T1

40

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

μCH3OH = 0,0085.10 (Ns/m) và μC2H5OH = 0,012.10 (Ns/m)0,012

ớ ủ ỗ ệ ạ ơ ộ ợ => Đ nh t c a h n h p h i đo n luy n là:

μ =35,36.= 8,532.106 (Ns/m)

ớ ỗ ơ ủ ư ạ ộ ợ => Đ nh t h n h p h i c a đo n ch ng là:

μ =41,919.(= 10,99.106(Ns/m2)

ẩ ố ố ớ ệ ạ ơ Chu n s Reynolt đ i v i pha h i đo n luy n là:

Re ==145389,59

ẩ ố ố ớ ư ạ ơ Chu n s Reynolt đ i v i pha h i đo n ch ng là:

Re = =119922,91

ệ ố ấ ệ ạ ố ơ => H s c p kh i pha h i đo n luy n là:

β = .(0,79. 145389,59+ 11000) = 0,067

ệ ố ấ ư ạ ố ơ => H s c p kh i pha h i đo n ch ng là:

β = .(0,79. 119922,91+ 11000) = 0,058

ệ ố ấ ỏ

2. H s c p kh i trong pha l ng: ố

ỗ ề ả ố ứ Theo công th c tính cho đĩa l có ng ch y chuy n (II165):

β = .Pr

Trong đó:

ệ ố ế ỏ D : H s khu ch tán trung bình trong pha l ng (m/s)

ố ượ ỏ M : Kh i l ủ ng mol trung bình c a pha l ng (kg/kmol)

ệ ạ Đo n luy n có: x = x =

=> M = 0,6285.32 + (1 0,6285).46 = 37,201 (kg/kmol)

ư ạ Đo n ch ng có x = x =

=> M = .32 + (1 ).46 =43,004 (kg/kmol)

ướ ấ ậ ằ H: Kích th c dài, ch p nh n b ng 1 m

41

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

ẩ ố ố ớ ỏ Pr : Chu n s prand đ i v i pha l ng

ẩ ố ố ớ ỏ

a. Chu n s Prand đ i v i pha l ng:

Pr =

Trong đó:

ρ ố ượ ủ ỏ : Kh i l ng riêng trung bình c a l ng (kg/m)

ệ ố ế ỏ D : H s khu ch tán trung bình trong pha l ng (m/s)

ủ ỏ ộ ớ μ : Đ nh t trung bình c a l ng (Ns/m)

ộ ớ ủ ỗ ợ ỏ . Đ nh t c a h n h p l ng.

lg μ = x.lg μ + (1 x).lg μ

Trong đó:

ầ ồ ộ ợ ỗ x : N ng đ ph n mol c a ủ metylic trong h n h p:

ạ ệ Đo n luy n có: x = x

ư ạ Đo n ch ng có x = x =

ộ ớ ộ μ, μ : Đ nh t đ ng l c c a ự ủ metylic và etylic

ạ ả ộ ệ : t = t = 69,54C n i suy theo b ng I.101 –tr92 st I: Đo n luy n

μCH3OH = 0,32 (cP), μC2H5OH = 0,52 (cP)

ạ ố ớ ả ộ

ư có: t = t = 75,29C n i suy theo b ng I.100 I.101 đ i v i etylic và ượ Đo n ch ng ổ metylic ( S tay QT&TBCNHC T1) ta đ c:

μCH3OH = 0,28(cP) và μC2H5OH = 0,473 (cP)

ợ ỏ ớ ỗ ệ ạ ộ => Đ nh t h n h p l ng đo n luy n:

Lgμ = .lg(0,32) + (1 )lg(0,52)

μ = 0,383(cP) = 0,383.10 (Ns/m)

ớ ỗ ư ạ ộ ợ ỏ Đ nh t h n h p l ng đo n ch ng:

Lg (μ) = . lg(0,28) + (1 – ).lg(0,473)

42

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

μ = 0,422 (cP) = 0,422 .10 (Ns/m)

ẩ ố ố ớ ệ ạ ỏ => Chu n s Prand đ i v i pha l ng đo n luy n là:

Pr = = 58,7

ẩ ố ố ớ ư ạ ỏ => Chu n s Prand đ i v i pha l ng đo n ch ng là:

Pr = =61,27

ệ ố ấ ệ ạ ỏ ố => H s c p kh i trong pha l ng đo n luy n là

β =.= 0,0 83

ệ ố ấ ư ạ ố ỏ => H s c p kh i trong pha l ng đo n ch ng là:

β = =0, 078

ệ ố ố ườ ể ọ ố ự ế ộ 2.3.3. H s chuy n kh i, đ ng cong đ ng h c, s đĩa th c t :

ệ ố ể ố a. H s chuy n kh i

k = ( IX.33TR162STT II)

ố ậ ộ ủ ệ ố ụ ấ ấ ồ ộ m : H s phân b v t ch t ph thu c vào t, áp su t, n ng đ c a các pha

m = tg = α

β ệ ố ấ ố : H s c p kh i

ệ ố ệ ể ạ ố => H s chuy n kh i trong đo n luy n:

ệ ố ư ể ạ ố => H s chuy n kh i trong đo n ch ng:

ườ ố ề ả b. Tính đ ng kính ng ch y chuy n:

d = (m) (sbt II trang 122)

ư ượ ỏ G : L u l ng l ng đi trong tháp

ệ ạ Đo n luy n G =15115,81 (kg/h)

ạ ư Đo n ch ng: G = 22095,28(kg/h)

43

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

ρ ố ượ ỏ : Kh i l ng riêng trung bình pha l ng

ố ố ụ ề ả ộ ườ ọ z : S ng ch y chuy n ph thu c vào đ ng kính tháp, ch n z = 1

ω ω ố ộ ấ ỏ ề ả ố ọ : T c đ ch t l ng trong ng ch y truy n, ch n = 0,15 (m/s)

ườ ệ ề ả ạ ố => Đ ng kính ng ch y chuy n trong đo n luy n:

ẩ Quy chu n: d = 0, 2 (m)

ω ượ Tính ng ượ ạ c l i ta đ c = 0, 148 (m/s)

ừ ượ T d ta tính đ c f = =0,031 (m)

C= 0,2 m/s

ch n ωọ

ườ ư ề ả ạ ố => Đ ng kính ng ch y truy n trong đo n ch ng:

ẩ Quy chu n d = 0, 2 (m)

ω ượ Tính ng ượ ạ c l i ta đ c = 0, 199 (m/s)

ừ ượ T d ta tính đ c f = = 0,031 (m)

ệ ệ ủ Di n tích làm vi c c a đĩa: f = F f.m

ố ố ề ả m : s ng ch y chuy n, m=1 ;

ặ ắ ủ ệ F : Di n tích m t c t ngang c a tháp (m): F = (m)

ệ ạ Đo n luy n : f = – 1.0,031= 3,433 (m)

ư ạ Đo n ch ng : f= 1.0,031 = 3,433(m)

ố ơ ị ể

e. Tính s đ n v chuy n kh i ố

m =

ượ ơ g : L ng h i trung bình (kg/h)

ệ ạ Đo n luy n g = 12730,81 (kg/h) = = 0,1 (kmol/s)

ạ ư Đo n ch ng g = 20987,858 (kg/h) = = 0,146 (kmol/s)

44

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

ệ ố ố ể k : H s chuy n kh i (kmol/ms)

ệ ủ ệ f : Di n tích làm vi c c a đĩa: f = F f.m

ủ ệ ặ ắ F : Di n tích m t c t ngang c a tháp

ặ ắ ủ ố ề ệ ả f : Di n tích m t c t ngang c a ng ch y chuy n

ố ố ề ả ọ ỗ m: S ng ch y chuy n trên m i đĩa : ch n m = 1

ố ơ ạ ố ị ệ m = =34,33.k ể => S đ n v chuy n kh i đo n luy n:

ố ơ ư ạ ố ị m = =25,51.k ể => S đ n v chuy n kh i đo n ch ng:

ườ ộ ọ

f. Đ ng cong đ ng h c.

ự ế ằ ị ườ ộ ọ ướ ố Xác đ nh s đĩa th c t b ng đ ng cong đ ng h c theo các b c sau:

ẽ ườ ng cong cân b ng y = f(x) và v đ ạ ệ ủ ng làm vi c c a đo n

ằ ớ ệ ạ

V đ ẽ ườ ư ch ng, đo n luy n v i R

ườ ẳ ớ ườ ng th ng vuông góc v i Ox, các đ ắ ng này c t

D ng các đ ự ngườ đ

ệ ạ ắ ườ ằ ạ làm vi c t i : A; A; A;…; A và c t đ ng cân b ng y = f(x) t i C; C ;…; C.

ủ ườ ị ủ ằ m = ng cân b ng:

T i m i giá tr c a x tìm tg góc nghiêng c a đ

ỗ ạ tg = α

ệ ố ị ủ ể ớ ỗ ố ứ Tính h s chuy n kh i ng v i m i giá tr c a x:

ệ ố ể ố => H s chuy n kh i

ể ơ

Tính đ n v chuy n kh i: ố ị

m = =34,33.km = =25,51.k

ứ ị

Xác đ nh C theo công th c: C = e

45

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

ỗ ộ ườ ể ng ng ta có A là đi m thu c đ

V i m i giá tr c a x t

ể ệ ằ ng làm ộ ườ ng

ứ ạ ộ ứ ươ ớ ị ủ ộ ườ ể vi c, C là đi m thu c đ ng cân b ng và B là đi m thu c đ ị ọ ầ cong đ ng h c c n xác đ nh: Tìm đo n theo công th c: =

ẽ ườ ụ ể ng cong ph đi qua các đi m B ( i = 1 ÷ 9)

V đ

ụ ườ ng cong ph và đ ố ậ ệ ng làm vi c, s b c

V s b c n m gi a đ

ằ ự ế ủ ẽ ố ậ ố là s đĩa th c t ữ ườ c a tháp

xcb

ycb

myT

AiCi

BiCi

0,05

0,056172

0,037708

0,074

1,4504

0,02507

0,902

2,46453

0,017828

0,00723

ạ đo n ch ngư

0,10

0,11517

0,079383

0,143

1,34986

0,02604

0,9369

2,55206

0,02783

0,0109

ạ đo n luy nệ

0,20

0,233165

0,169943

0,271

1,2588

0,02698

0,9707

2,6398

0,037875

0,0143

0,30

0,351161

0,263822

0,396

1,2394

0,0272

0,979

2,6618

0,04484

0,068

0,40

0,357921

0,515

1,166

0,02802

1,008

2,74

0,049065

0,017906

0,46593 5

0,50

0,551065

0,431837

0,626

1,0994

0,03008

1,0164

2,76323

0,074935

0,02712

0,60

0,636195

0,509433

0,723

0,9585

0,03199

1,08091

2,9474

0,086805

0,02945

ế ả ổ ả ợ B ng t ng h p k t qu :

46

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

0,70

0,721324

0,597869

0,798

0,75076

0,0353

1,193

3,29696

0,076676

0,02326

0,80

0,86454

0,78984

0,866

0,144

0,05053

1,70736

5,5144

0,00116

0,00021

47

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

ự ế ố ị Hình 2.10 : Xác đ nh s đĩa th c t

ệ ồ ộ ừ ẽ ượ ng n ng đ làm vi c và đ c, ta tìm

ừ ườ ượ ố T đ đ ộ ự ế ủ c s đĩa th c t ườ c a tháp là N = ọ ng cong đ ng h c ta v a v đ 31. Trong đó:

ư ố ạ S đĩa đo n ch ng : 24

ố ệ 7 ạ S đĩa đo n luy n:

ề ệ ấ 2.3.4. Hi u su t tháp, chi u cao tháp

ệ ấ a. Hi u su t tháp

ŋ = =.100% = 77,4 %

ứ ề b. Chi u cao tháp tính theo công th c:

δ H = N .(H + ) + (0,4 ÷ 0,5)

Trong đó:

ự ế ố N : S đĩa th c t

ả ữ ả ổ ộ

H : Kho ng cách gi a các đĩa (m). N i suy theo b ng IX.4a (S tay QT&TBCNHC T2) Ta có: DT= 2,2 m(cid:0) Hđ= 0,6m

ở ỉ ả (0,4 ÷ 0,5): kho ng cách cho phép đ nh và đáy thi ế ị t b

ề δ: Chi u dày đĩa (m) ch n ọ δ = 3 mm

Suy ra:

ạ ư Đo n ch ng: H = 24.(0,6 + 0,003) + 0,5 = 14,972 (m)

L= 7.(0,6 +0,003)+0,5= 4,721 m

ệ ạ =>đo n luy n: H

t= 14,972+4,721= 19,693 m

ề chi u cao toàn tháp: H

ẩ ề Quy chu n chi u cao tháp là H = 19,7 (m)

ọ ạ

2.3.5.

Ch n lo i đĩa

ỗ

a. C u t o đĩa l ấ ạ

ườ ng kính l : d ỗ l= 3mm

đ

48

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

ỗ ằ ệ ệ ổ t ng di n tích l b ng 9,77% di n tích đĩa

ườ Đ ng kính : D = 2,2 m

ệ Di n tích đĩa: F = =3,801 m

ữ ỗ ườ ỗ ố = 2,5 đ ng kính l ( b trí theo tam

kho ng cách gi a 2 tâm l

ả giác đ u) ề (cid:0) dtâm lỗ=2,5. 3= 7,5 mm.

ệ ề ệ ố

di n tích dành cho ng ch y chuy n= 20%di n tích mâm ả

ố ỗ trên 1 mâm:

S l

ờ ả ủ ớ ấ ỏ ề

b. Chi u cao c a l p ch t l ng trên g ch y tràn

ươ ớ ờ ả ẳ Theo ph ng trình Francis v i g ch y tràn ph ng:

3/ph)

ư ượ ấ ỏ ủ ng c a ch t l ng (m + qL: l u l

ờ ả ề + LW: Chi u dài g ch y tràn, m

ệ ạ Đo n luy n G =12730,81(kg/h)

ạ ư Đo n ch ng: G = 22095,28 (kg/h)

ư ạ + đo n ch ng:

ệ ạ +đo n luy n:

ị

 Xác đ nh L

ả ố ệ ề di n tích dành cho ng ch y chuy n

ả ử s ế gi ệ chi m 20% di n tích mâm.

ươ Ta có ph ng trình:

β ở ề ắ ạ ở + : góc tâm ch n b i chi u dài đo n L w

o12’ 22’’

ị ượ ặ ử ụ s d ng phép l p ta xác đ nh đ β c: = 93

49

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

ờ ả ấ ỏ ề ớ chi u cao l p ch t l ng trên g ch y tràn là:

ư ạ

 đo n ch ng:

ệ ạ

 đo n luy n:

Ở Ự 2.4. TÍNH TR L C THÁP ∆P = N .∆P (N /m)

Trong đó:

ở ự ủ ổ ộ ∆P : T ng tr l c c a m t đĩa (N/m)

∆P = ∆P + ∆P + ∆P (N/m)

ở ự ủ ∆P : Tr l c c a đĩa khô (N/m)

ở ự ủ ề ặ ứ ∆P : Tr l c c a đĩa do s c căng b m t (N/m)

ở ự ủ ớ ấ ỏ ở ự ủ ∆P : Tr l c c a l p ch t l ng trên đĩa (tr l c th y tĩnh) (N/m)

ở ự ủ 2.4.1. Tr l c c a đĩa khô

∆P = ξ (N/m) (IX.140 T2 trang 194)

Trong đó:

ệ ố ở ự ố ủ ọ ế ệ ự ξ : H s tr l c, theo thông s c a đĩa đã ch n, ti t di n t do c a l ủ ỗ là

ε ξ = 8% => = 1,82

ω ố ộ ỗ : T c đ khí qua l (m/s): ω ω ε = / (m/s)

50

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

ệ ạ Đo n luy n:

ư ạ Đo n ch ng:

ρ ố ượ ủ : Kh i l ng riêng trung bình c a pha khí (kg/m)

ở ự ệ ạ => Tr l c đĩa khô đo n luy n là:

ở ự ư ạ => Tr l c đĩa khô đo n ch ng là:

ở ự ủ ề ặ ứ 2.4.2. Tr l c c a đĩa do s c căng b m t.

ườ ớ ơ ượ ứ Đĩa có đ ng kính l n h n 1mm đ c tính theo công th c:

∆P = (N/m) (IX.142 T2 trang 194)

Trong đó:

ề ặ ủ ứ ị σ : S c căng b m t c a dung d ch trên đĩa (N/m). Có: = +

ề ặ ủ ứ ướ σ; σ : S c căng b m t c a etylic và n c

ủ ả ộ ổ N i suy theo b ng I.242 c a metylic và etyli (S tay QT&TBCNHC T1)

ta đ c:ượ

0 C

ạ ệ Đo n luy n: t = 69,54

σCH3OH = 18,489.10 (N/m); σC2H5OH = 18,189.10 (N/m);

51

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

ư ạ Đo n ch ng: t = 75,29 C

σCH3OH = 18.10 (N/m); σC2H5OH = 17,7.10 (N/m)

ề ặ ư ứ ạ ị => S c căng b m t dung d ch đo n ch ng là:

ườ ỗ ố ọ d : Đ ng kính l (m): theo thông s đã ch n d = 3 mm = 3.10 (m)

ề ặ ở ự ứ ệ ạ => Tr l c do s c căng b m t đo n luy n là:

ề ặ ở ự ư ứ ạ => Tr l c do s c căng b m t đo n ch ng là:

ở ự ủ ớ ấ ỏ 2.4.3. Tr l c c a l p ch t l ng trên đĩa

∆P = 1,3. .g.ρ (N/m) (IX.143 T II trang 194)

Trong đó:

C = 30mm

ề ề ả ố hC : chi u cao ng ch y chuy n nhô lên trên đĩa, h

ố ượ ố ượ ủ ọ ỷ ố ữ K : T s gi a kh i l ng riêng c a b t và kh i l ủ ỏ ng riêng c a l ng

ấ ậ ọ không b t. Khi tính toán ch p nh n K = 0,5

ệ ố ư ượ ờ ả ả m : H s l u l ng ch y qua g ch y tràn

ạ đo n ch ng ư :

52

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

= >5 => m = 10000

ệ ạ Đo n luy n

=> 5 => m = 10000

ở ự ủ ủ ệ ạ => Tr l c th y tĩnh c a đo n luy n là:

ở ự ư ủ ạ => Tr l c th y tĩnh đo n ch ng là:

ở ự ủ 2.4.4. Tr l c c a tháp

ở ự ủ ệ ạ ổ ộ T ng tr l c c a m t đĩa đo n luy n là:

∆P = ∆P + ∆P + ∆P

= += 362,373 (N/m)

=> ∆P = N .∆P = 7.362,373=2536,617 (N/m)

ở ự ủ ư ạ ổ ộ T ng tr l c c a m t đĩa đo n ch ng là:

∆P = ∆P + ∆P + ∆P

= (N/m)

=> ∆P = N .∆P = 24.323,452=7762,848 (N/m)

ở ự => Tr l c toàn tháp là:

∆P = 2536,611+7762,848=10299,459 (N/m)

Ệ ƯỢ Ằ 2.5. TÍNH CÂN B NG NHI T L NG

53

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

ụ ủ ệ ằ ể ị M c đích c a vi c tính toán cân b ng nhi ệ ượ t l ng là đ xác đ nh l ượ ng

ế ố ơ ở ầ ỗ ơ ố ầ h i đ t c n thi ợ t khi đun nóng h n h p đ u, đun b c h i đáy tháp cũng nh ư

ượ ướ ạ ầ ế ư ụ ạ ị xác đ nh l ng n c l nh c n thi t cho quá trình ng ng t làm l nh.

ướ ấ ả ệ ệ ẻ ề ồ ọ Ch n n c làm ch t t i nhi t vì nó là ngu n nguyên li u r ti n, ph ổ

QD1

QD2

Qng1

ứ ế ầ ả ệ bi n trong thiên nhiên và có kh năng đáp ng yêu c u công ngh .

ệ ằ

2.5.1. Tính cân b ng nhi ằ ươ ế ị ầ ợ ng trình cân b ng nhi t trong thi ệ ượ t l Ph ế ị t b gia nh t h n h p đ u: ủ ng c a thi ệ ỗ ợ ầ ỗ t b đun nóng h n h p đ u

ổ Q + Q = Q + Q + Q(J/h) (IX.149 S tay QT&TBCHHC T2 trang 196)

Trong đó:

ơ ố Q : Nhi ệ ượ t l ng do h i đ t mang vào (J/h)

ỗ ợ Q : Nhi ệ ượ t l ầ ng do h n h p đ u mang vào (J/h)

ợ ỗ Q : Nhi ệ ượ t l ầ ng do h n h p đ u mang ra (J/h)

ướ ư Q : Nhi ệ ượ t l ng do n c ng ng mang ra (J/h)

54

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

ấ ườ Q : Nhi ệ ượ t l ng do m t mát ra môi tr ng xung quanh (J/h)

ơ ướ ở ọ ấ ơ ố Ch n h i đ t là h i n c áp su t 2 at, có t = 119,6C

ơ ố a. Nhi ệ ượ t l ng do h i đ t mang vào:

Q = D.λ = D.( r + θ.C) (J/h) (IX.150 T2 trang 196)

Trong đó:

ượ ơ ố D : L ng h i đ t (kg/h)

ệ ủ ơ ố λ : Hàm nhi t (nhi ệ ượ t l ng riêng) c a h i đ t (J/h)

ư θ : Nhi ệ ộ ướ t đ n c ng ng (C): θ = 119,6C

ệ ủ ướ ư C : Nhi t dung riêng c a n ộ c ng ng (J/kg.đ )

ệ ạ Ẩ r : n nhi ơ ủ ơ ố t hóa h i c a h i đ t (J/kg), t i t = θ ta có: r = 2208.10 (J/kg)

ỗ ợ ầ b. Nhi ệ ượ t l ng do h n h p đ u mang vào:

Q = F.C .t (J/h) (IX.151 T2 trang 196)

Trong đó:

ượ ầ ợ ỗ ề F: L ng h n h p đ u (kg/h). Theo đ bài : F = 5870kg/h)

ệ ộ ầ ủ ỗ ợ t : Nhi t đ đ u c a h n h p (C) t = 25C

ệ ủ ỗ ầ ộ ợ C : Nhi t dung riêng c a h n h p đ u (J/kg.đ )

ố ệ ừ ả ị ệ T b ng s li u( I.153,154 Tr 172ST I)Ta xác đ nh nhi ủ t dung riêng c a

metylic và etylic:

0C CA= 2508,75 (J/kg.đ )ộ

25ở

CB=2595(J/kg.đ ) ộ

ộ ỗ ầ ồ ợ N ng đ h n h p đ u: a = a = 0, 328

=> C = C .a + C.(1 a)

= 2508,75.0328+2595.(10,328)

= 2566,71 (J/kg.đ ) ộ

ậ ươ ệ ỗ ợ V y l ng nhi ầ t do h n h p đ u mang vào là:

Q = 5870.2566,71.25 = 376,664.10 (J/h)

ỗ ợ ầ c. Nhi ệ ượ t l ng do h n h p đ u mang ra:

55

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

Q = F.C .t (J/h) (IX.152 T2 trang 196)

Trong đó:

ệ ộ ủ ỗ ầ ợ t : Nhi t đ c a h n h p đ u sau khi đun nóng (C): t = 90,5C

ệ ủ ỗ ầ ộ ợ C : Nhi t dung riêng c a h n h p đ u khi đi ra (J/kg.đ )

ố ệ ừ ả ị ệ T b ng s li u( I.153,154 Tr 172ST I) Ta xác đ nh nhi t dung riêng

ủ c a metylic và etylic:

CCH3OH= 2823,15 (J/kg.đ )ộ

CC2H5OH = 3127,875(J/kg.đ )ộ

ộ ỗ ầ ợ ồ N ng đ h n h p đ u a = 32,8%

=> C = C .a + C .(1 a)

= 2823,15.0,328+(10,328).3127,875

= 3027,9 (J/kg.đ )ộ

ậ ượ ệ ỗ ợ V y l ng nhi ầ t do h n h p đ u mang ra là:

Q = 5870.3027,9.72,63=1290,909.10 (J/h)

ướ ư d. Nhi ệ ượ t l ng do n c ng ng mang ra:

Q = G.C.θ = D.C.θ (J/h) (IX.153 T2 trang 197)

Trong đó:

ượ ướ ư ằ ượ ơ ố G : L ng n c ng ng b ng l ng h i đ t D (kg.h)

ấ ườ

a. Nhi

ệ ượ t l ng m t ra môi tr ng xung quanh

ượ ệ ấ ườ ằ ấ L ng nhi t m t mát ra môi tr ng xung quanh l y b ng 5% l ượ ng

ệ ố nhi t tiêu t n:

Q = 0,05D.r (J/h) (IX.154 T2 trang 197)

ượ ế

b. L

ơ ố ầ ng h i đ t c n thi t:

ươ ằ ị Thay các giá tr đã tính vào ph ng trình cân b ng nhi ệ ượ t l ng ta có:

D = =

ằ ư ệ 2.5.2. Tính cân b ng nhi ệ ượ t l ng toàn tháp ch ng luy n

56

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

ươ ằ ư ủ ệ Ph ng trình cân b ng nhi ệ ượ g c a tháp ch ng luy n : t l n

Q + Q + Q = Q + Q + Q + Q (J/h) (IX.156 T II 197)

Trong đó:

ầ ỗ ợ Q : Nhi ệ ượ t l ng do h n h p đ u mang vào tháp (J/h)

ơ ố Q : Nhi ệ ượ t l ng do h i đ t mang vào tháp (J/h)

ượ ồ ư ỏ Q : Nhi ệ ượ t l ng do l ng l ng h i l u mang vào (J/h)

ơ ở ỉ Q : Nhi ệ ượ t l ng do h i mang ra đ nh tháp (J/h)

ẩ ả Q : Nhi ệ ượ t l ng do s n ph m đáy mang ra (J/h)

ấ ườ Q : Nhi ệ ượ t l ng m t mát ra môi tr ng xung quanh (J/h)

ướ ư Q : Nhi ệ ượ t l ng do n c ng ng mang ra (J/h)

ơ ướ ọ ở ấ ơ ố Ch n h i đ t là h i n c bão hòa áp su t 2 at có t = 119,6C

ơ ố

a.

Nhi ệ ượ t l ng do h i đ t mang vào tháp

λ θ ổ Q = D. = D.(r + .C) (J/h)(IX.157 S tay II 197)

Trong đó:

ượ ế D : L ơ ố ầ ng h i đ t c n thi t

λ ệ ủ ơ ố : Hàm nhi t (nhi ệ ượ t l ng riêng) c a h i đ t (J/kg)

θ θ ư : Nhi ệ ộ ướ t đ n c ng ng (C): = 119,6C

ệ Ẩ r : n nhi ơ ủ ơ ố t hóa h i c a h i đ t (J/kg)

r = r = 2208.10 (J/kg)

ệ ủ ướ ư C : Nhi t dung riêng c a n ộ c ng ng (J/kg.đ )

ượ ồ ư ỏ b. Nhi ệ ượ t l ng do l ng l ng h i l u mang vào:

Q = G.C.t (J/h) ổ (IX.158 S tay II 197)

Trong đó:

ượ ỏ G : L ồ ư ng l ng h i l u (kg/h)

G = P.R = = =10188,72 (kg/h)

ồ ư ỏ t : Nhi ệ ộ ủ ượ t đ c a l ng l ng h i l u (C)

t = t = 66,45C

57

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

ệ ủ ượ ỏ C : Nhi t dung riêng c a l ộ ồ ư ng l ng h i l u (J/kg.đ )

ố ệ ừ ả ị ệ T b ng s li u( I.153,154 Tr 172ST I) Ta xác đ nh nhi t dung riêng

ủ c a metylic và etylic :

CCH3OH= 2792,25 (J/kg.đ )ộ

CC2H5OH = 3050,625 (J/kg.đ )ộ

ộ ượ ồ ồ ư ằ ẩ ỏ ồ ỉ N ng đ l ộ ả ng l ng h i l u b ng n ng đ s n ph m đ nh: a = a = 79,1%



C = C.a + C.(1 a)

= 2792,25.0,791+3050,625.(10,791)=2846,25(J/kg.đ )ộ

ậ ượ ồ ư ỏ V y nhi ệ ượ t l ng do l ng l ng h i l u mang vào là:

Q =10188,72.2846,25.66,45=19270,263.10 (J/h)

ơ ở ỉ c. Nhi ệ ượ t l ng do h i mang ra đ nh tháp

ổ Q = P.(1 + R).λ (J/h) (IX.159 S tay II 197)

Trong đó:

λ ệ ủ ơ ở ỉ : Hàm nhi t (nhi ệ ượ t l ng riêng) c a h i đ nh tháp (J/kg)

λ = λ.a + λ.(1 a) (J/kg) ( T2 trang 197)

V i:ớ

ướ λ, λ : Nhi ệ ượ t l ủ ng riêng c a etylic và n c (J/kg)

θ θ = = t = 66,45 C

ệ ơ ủ ướ r, r : Nhi t hóa h i c a etylic và n c

ả ộ ổ N i suy theo b ng I.212 (S tay I 254) ta có:

RCH3OH = 261,29(kcal/kg) = 1093,9.103 (J/kg)

RC2H5OH= 207,42 (kcal/kg) = 868,4.103 (J/kg)

= λ 1093,9.103+ 2792,25.66,45 = 1,279.106 (J/kg)

= λ 868,4.103+ 3050,25.66,45 = 1,071.106 (J/kg)



= 1, 279.106.0,791 + 1,071.106.(1 0,791) = 1,235.106 (J/kg)

ậ V y Q = 5870.(1 + 4,272). 1,235.106 = 3,82.1010 (J/h)

58

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

ả d. Nhi ệ ượ t l ẩ ng do s n ph m đáy mang ra

ổ Q = W.C.t (J/h) (IX.160 S tay II 197)

ệ ủ ả ẩ ộ C : Nhi t dung riêng c a s n ph m đáy (J/kg.đ )

tW=77,95oC

ố ệ ừ ả ị ệ T b ng s li u( I.153,154 Tr 172ST I) Ta xác đ nh nhi t dung riêng

ủ c a metylic và etylic :

CCH3OH= 2849,75 (J/kg.đ )ộ

CC2H5OH = 3194,375(J/kg.đ )ộ

ộ ả ẩ ồ N ng đ s n ph m đáy: a = 1,1 %



C = C.a + (1 a).C

ộ = 2849,75.0,011+(10,011).3194,375 (J/kg.đ )

ậ V y: Q = 5870.3190,58.77,95=14599,025.10 (J/h)

ấ ườ e.Nhi ệ ượ t l ng m t mát ra môi tr ng xung quanh

ượ ệ ấ ườ ấ ượ ệ L ng nhi t m t mát ra môi tr ằ ng l y b ng 5% l ng nhi t tiêu t n ố ở

đáy tháp:

Q = 0,05.D.r (J/h) (IX.162 T2 198)

ướ ư

c. Nhi

ệ ượ t l ng do n c ng ng mang ra:

θ Q = G.C. = D.C. θ (J/h)

Trong đó:

ượ ướ ư ằ ượ ơ ố G : L ng n c ng ng b ng l ng h i đ t (kg/h)

ượ ế

d. L

ơ ố ầ ng h i đ t c n thi t:

ằ ế ị ư 2.5.3. Tính cân b ng nhi ệ ượ t l ng trong thi t b ng ng t ụ :

ươ ằ ế ị ư Ph ng trình cân b ng nhi ệ ượ t l ủ ng c a thi t b ng ng t ụ :

59

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

ổ P.(R + 1).r = G.C.(t t) (S tay T2 trang 198)

Trong đó:

ệ ơ ủ ơ ỉ ẩ r : n nhi t hóa h i c a h i đ nh tháp (J/kg)

ệ ộ ủ ơ ỉ Nhi t đ c a h i đ nh tháp là t = t =66,45C

rCH3OH = 261,29 (kcal/kg) = 1093,9.103 (J/kg)

rC2H5OH= 207,42 (kcal/kg) = 868,4.103 (J/kg)

ố ượ ầ ộ ồ ủ ơ ở ỉ N ng đ ph n kh i l ng c a h i đ nh tháp là: a = 79,1%

3 =1093,9.10

3 .0,791+868,4.10

3 (J/kg) .(1– 0,791) = 1046,77.10

=> r = r.a + r.(1 a)

ượ ướ ạ ố G : L ng n c l nh tiêu t n (kg/h)

ệ ộ ủ ướ t, t : Nhi t đ vào và ra c a n ạ c làm l nh (C)

ệ ộ ủ ướ ạ Nhi t đ vào c a n ấ c l nh l y là nhi ệ ộ ườ t đ th ng: t = 25C

ệ ộ ủ ướ ạ Nhi t đ ra c a n ọ c l nh ch n t = 45C

t = 35C

ệ ủ ướ ở ệ ộ C : Nhi t dung riêng c a n c nhi ộ t đ trung bình t (J/kg.đ )

ả ổ Theo b ng I.147 (S tay QT&TBCNHC T1 trang 165) có:

ộ ộ C = 0,99859 (kcal/kg.đ ) = 4180,896 (J/kg.đ )



ượ ướ ạ ầ ế L ng n c l nh c n thi t là

60

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

 G= =

ế ị ằ

2.5.4. Tính cân b ng nhi ằ ươ t b làm l nh ạ ế ị ệ ượ t l ng trình cân b ng nhi Ph ng trong thi ủ ệ ượ ng c a thi t l ạ t b làm l nh:

P.C.(t t) = G.C.(t t)

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

ƯƠ

Ơ

CH

NG 3:

TÍNH TOÁN C KHÍ

3.1. TÍNH TOÁN THÂN THÁP: ủ ế ụ ậ ộ ể ạ ế ị Thân tr là b ph n ch y u đ t o thành thi ấ t b hóa ch t. Tùy theo

ệ ứ ụ ệ ề ườ ạ ậ ệ ể ặ ọ đi u ki n ng d ng làm vi c mà ng i ta ch n lo i v t li u, ki u đ t và

ươ ế ạ ệ ở ề ệ ầ ph ng pháp ch t o. Theo đi u ki n đ u bài tháp làm vi c ấ áp su t

ườ ệ ộ ướ ệ ậ ọ th ng, nhi ả t đ kho ng trên d i 100C. Ch n v t li u là thép không g ỉ

ướ ư ệ ợ ụ ặ X18H10T phù h p cho ch ng luy n N c etylic, thân hình tr ẳ đ t th ng

ứ ượ ế ạ ằ ụ ườ ớ ế ị đ ng, đ c ch t o b ng tr ạ hàn vì lo i này th ng dùng v i thi t b làm

ệ ở ấ ấ vi c áp su t th p và trung bình.

ề ổ Chi u dày thân tháp hình tr ụ ượ đ ứ c tính theo công th c XIII.9 ( S tay

QT&TBCNHC T2 trang 360)

Trong đó:

ườ ủ D : Đ ng kính trong c a tháp (m)

ế ị ấ P: áp su t trong thi t b (N/m)

ạ ậ ệ σ Ứ ấ ớ ọ [ ] : ng su t cho phép v i lo i v t li u đã ch n (N/m)

φ ệ ố ề ủ ụ ươ : H s b n c a thành hình tr theo ph ọ ng d c

ố ổ ề ề C : S b sung do ăn mòn, bào mòn và dung sai v chi u dày (m)

ấ 3.1.1. Áp su t trong thi ế ị t b .

ườ ợ ỏ ệ ệ ấ ỗ ơ Môi tr ả ng làm vi c là h n h p l ng nên h i áp su t làm vi c ph i

ủ ộ ấ ơ ấ ỏ ủ ấ ố ổ ằ b ng t ng s áp su t h i (P) và áp su t th y tĩnh (P) c a c t ch t l ng:

62

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

ấ ơ Áp su t h i : P = 1at = 9,81.10 (N/m)

ủ ấ ượ ứ Áp su t th y tĩnh đ c tính theo công th c:

Trong đó:

ấ ỏ ề ấ ộ H : Chi u cao c t ch t l ng trong tháp (m) l y : H = H = 19,7 (m)

ρ ố ượ ấ ỏ ủ : Kh i l ng c a ch t l ng trong tháp (kg/m)

ρ = = = 743,0465(kg/m)

ρ Suy ra: P = g. .H = 9,81. 743,0465.19,7 =143598,94 (N/m)

ấ Áp su t trong thi ế ị t b :

P = P + P = 9,81.10 + 143598,94= 241698,94 (N/m)

ấ 3.1.2. ng su t cho phép ấ ủ ớ ạ ề Ứ Ứ ng su t cho phép c a thép trong gi ả ẽ i h n b n khi k o và khi ch y

ượ ứ đ c tính theo công th c:

Trong đó:

η ệ ố ệ ả ổ ỉ : H s hi u ch nh, theo b ng XIII.2 (s tay T2 trang 356) đây là thi ế t

ế ố ọ ị ạ b lo i 2 đ t nóng gián ti p ch n = 1η

ệ ố ớ ạ ề ả n , n : H s an toàn theo gi i h n b n và ch y, (XIII.3 T II 356)

n = 2,6; n = 1,5

ớ ạ ủ ề ả ẩ σ σ , : Gi i h n b n khi kéo và ch y theo tiêu chu n c a X18H10T

k = 550.106 (N/m2)

ch = 220.106 (N/m2)

(cid:0) (cid:0) ả (b ng XIII.3 T II 356) ta có:

ấ ớ ạ => Úng su t gi ề i h n b n kéo là:

η σ [ ] = . = .1 = 211,538.10 (N/m)



Ứ ớ ạ ề ả ấ ng su t gi i h n b n ch y là:

η σ [ ] = . = .1 = 146,666.10 (N/m)



ọ ứ ứ ứ ấ ấ ấ ỏ ấ Ch n ng su t cho phép là ng su t nh nh t trong hai ng su t trên:

63

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

σ σ [ ] = [ ]= 146,667.10 (N/m)

ệ ố ề ủ ươ ọ 3.1.3 Tính h s b n c a thành hình tr theo ph ng d c:

ươ ươ ằ ồ ọ Ch n ph ụ ế ạ ng pháp ch t o theo ph ng pháp hàn tay b ng h quan

ệ ể ố ỗ ượ ố đi n ki u hàn giáp m i 2 bên, thành có l ư nh ng đ c gia c hoàn toàn. Khi

ệ ố ố ượ ư ọ ổ đó h s m i hàn đ c ch n nh sau: φ φ = = 0,95 (s tay T2 trang 362)

ậ ỉ ố ư ậ ể ỏ ở ẫ ủ L p t s : = = 576,476> 50 nh v y có th b qua P m u c a công

ứ ề th c tính chi u dày.

ạ ượ ạ ượ ổ ượ 3.1.4. Đ i l Đ i l ổ ng b sung. ng b sung đ ứ c tính theo công th c

C = C + C + C (m)

ấ ổ ừ ề ủ ậ ệ ệ C : B sung do ăn mòn,xu t phát t ủ đi u ki n ăn mòn c a v t li u, c a

ườ ủ ủ ệ ế ị ệ môi tr ng và c a time làm vi c c a thi ố ớ ậ t b , (m) . đ i v i v t li u thép

ọ ỉ không g mã X18H10T ch n C = 1(mm) = 10 (m).

ứ ỏ ư ệ ổ ỉ ơ C : B sung do bào mòn (m), Tháp ch ng luy n ch ch a l ng và h i

nên ít ăn mòn => C = 0

ề ề ổ C : B sung do dung sai v chi u dày (m)

ọ Ch n dung sai: C = 0,8 mm = 0,8.10 (m) (XIII.9TR364II)

=> C = 1,8.10 (m)

ề 3.1.5. Chi u dày thân tháp.

S = + C

= + 1,8.10 = 3,708.10 (m) = 3,707 (mm)



ẩ ấ ề Theo quy chu n l y chi u dày tháp là S = 8 mm

ứ ể ử ấ Ki m tra ng su t theo tháp th :

ử ấ Áp su t th tính toán: P = P + P (N/m)

Trong đó:

ủ ự ấ P : Áp su t th y l c (N/m)

ủ ự ử ổ ấ ả Theo b ng áp su t th y l c khi th (s tay T2 trang 358)

 P = 1,5P = 1,5. = 0,362.10 (N/m)

64

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

ấ ộ ấ ỏ

 P : Áp su t c t ch t l ng trong tháp (N/m): P = g.

.H=ρ 143598,94 N/m2

P = 0,362.10 + 143598,94 = 0,505.10 (N/m)

Ứ ấ ấ ử ng su t theo áp su t th :

σ =

σ < = = 183,33.10 (N/m)



ậ V y ch n ọ S = 8mm là phù h p.ợ

Ế

Ị 3.2. TÍNH ĐÁY VÀ N P THI T B ữ ủ ắ ậ ọ ộ ế ị Ắ ế ị t b cũng là nh ng b ph n quan tr ng c a thi Đáy và n p thi t b và

ườ ượ ạ ớ ậ ệ ủ ế ạ th ng đ c ch t o cùng lo i v i v t li u c a than tháp, vì tháp làm vi c ệ ở

ườ ượ ụ ắ ọ ấ áp su t th ng và đ ờ c thân tr hàn nên ta ch n đáy và n p hình elip có g .

kích Các

th c:ướ

ườ Đ ng kính: D = 2,2 (m); D = 2,2 (m)

t= 2,2m tra b ngả

ầ ồ ề ự ườ Chi u cao ph n l i : d a vào đ ng kính D

XIII.10TR382 II, Ta có ht= 550mm

ề ờ Chi u cao g : h = 40 (mm)

ườ ỗ Đ ng kính l d = 150 (mm); d = 150 (mm)

ề ắ Chi u dày đáy và n p:

ổ S = . + C (XIII.47 S tay T 2 trang 385)

Trong đó:

ệ ố ề ố ướ φ : H s b n m i hàn h ng tâm φ = 0,95

65

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

ệ ố ứ k ; H s không th nguyên ,

ư ậ ể ỏ ở ẫ ứ ề Nh v y có th b qua P m u trong công th c tính chi u dày

ấ ả Ta th y S C = 3,95(mm) < 10 (mm) nên ph i tăng C lên 2 mm

C = (1,8 + 2).10 = 3,8.10 (m)

Do đó: S = (3,95+ 3,8).10 =7,75 .10 (m)

ẩ ấ ắ ề Quy chu n l y chi u dày n p tháp là : S = 10(mm)

ể ấ ở ử ủ ự ứ ấ

 Ki m tra ng su t thành ứ

áp su t th th y l c theo công th c:

(cid:0) ề ệ ỏ ọ ề Th a mãn đi u ki n b n nên ch n S = 10mm

ủ ắ ề ề ằ ờ Do chi u dày c a n p và đáy b ng 6mm nên ta có chi u cao g h= 25mm và

ố ượ ả ằ kh i l ng b ng 79 kg.(b ng XIII.11 TR384II)

ậ ắ ố ủ V y các thông s c a đáy và n p thi ế ị t b :

ề Đ ngườ Chi uề Chi uề Chi uề ặ B m t V.103 m3 Đ ngườ

dày cao gờ cao ph nầ trong kính kính, Dt,

ồ m S,mm h,mm l i h F,m2 phôi, mm

2,2m 10mm 40 mm 5,53m2 1991 2900 mm 0,55m

Ọ Ặ 3.3. CH N M T BÍCH

66

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

ầ ủ ể ố ậ ặ ộ ọ ế ị M t bích là b ph n quan tr ng dùng đ n i các ph n c a thi t b cũng

ư ớ ộ ậ nh các b ph n khác v i thi ế ị t b

ệ ở ư ề ể ấ Có nhi u ki u bích khác nhau, nh ng do tháp làm vi c áp su t th ườ ng

ể ố ể ề ặ ằ ạ ắ ọ ớ nên ta ch n ki u m t bích li n b ng thép lo i 1 đ n i đáy, n p… v i thân.

ọ

ể ố 3.3.1. Ch n m t bích đ n i thân tháp và n p, đáy ằ ề ắ ỉ ể ặ ặ Ta dùng m t bích li n b ng thép không g ki u 1, (XIII.27 T II 417)

t= 2,2m, áp su t tính

ỉ ớ ườ ề ằ ặ ấ M t bích li n b ng thép không g , v i đ ng kính tháp: D

toán P=0,165266.106 N/m2

ả Theo b ng XIII.27421II ta có

Py.106 Bulông D h Dt Db D1 Do N/m2 Z db

(

0,3 (cái )

mm) 2200 2350 2260 2215 40 25 M27 56

67

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

ữ ả ả ậ ổ ế Tra b ng IX.5 trang 170 s tay t p 2 ta có: kho ng cách gi a 2 bích liên ti p

ậ ố ể ố ế ị ọ ố là 2m. v y s bích đ n i thân thi t b là: n = 19,7 : 2 = 9,85, ta ch n s bích

n = 10

Ố Ẫ 3.5. TÍNH Đ

ƯỜ ậ ệ ố ườ ẫ ọ NG KÍNH CÁC NG D N ố ạ ậ ệ Ch n v t li u ng d n cùng lo i v t li u đáy tháp. Đ ng kính các ng

ử ứ ẫ d n và c a ra vào tính theo công th c

d = (m)

Trong đó:

ư ượ ể V : L u l ng th tích (m/s)

ω ố ộ ư ể : T c đ l u th (m/s)

ố ề ả

3.5.1. Đ ng kính ng ch y chuy n ố ườ ườ ề ả ở Đ ng kính ng ch y truy n đã tính trên d = 0, 22 m, d = 0,23 m

ả ừ ế ố ề Kho ng cách t ả chân đĩa đ n ng ch y chuy n : S = 0,25.d

ạ ệ Đo n luy n: S = 0,25. 0,22 = 0,055(m)

ư ạ Đo n ch ng: S = 0,25.0, 23 = 0,0575(m)

ườ ố 3.5.2. Đ ng kính ng d n h n h p đ u vào tháp

ượ ầ ỗ ợ ẫ ỗ ợ ầ ng h n h p đ u vào tháp là F = 5870kg/h L

ệ ộ ủ ỗ ầ ợ Nhi t đ c a h n h p đ u t = 72,63C

ố ượ ổ

 Kh i l

ng riêng c a ả ủ metylic và etylic (b ng I.2, s tay T1 tr 9)

t=72,63oC

ρC2H5OH = 771,52 (kg/m); ρCH3OH =743,37 (kg/m)

ố ượ ủ ỗ ầ ợ =>Kh i l ng riêng c a h n h p đ u là:

ư ượ ể ầ ợ

 L u l

ủ ỗ ng th tích c a h n h p đ u là:

V = = = 2,14.10 (m/s)

ω ọ ố ộ ỗ ầ ợ Ch n t c đ h n h p đ u là = 0,25 (m/s)

68

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c



ườ ầ ố ỗ ợ ẫ Đ ng kính ng d n h n h p đ u là:

d= =0,104(m)

ẩ Quy chu n d = 0,1 (m) = 1 00 (mm)

ạ ố ề ả ố Theo b ng XIII.32 (T II 434), chi u dài đo n ng n i là:l = 1 20 (mm)



ố ộ ự ế ủ ỗ ầ ợ T c đ th c t c a h n h p đ u:

ω = = = 0,2 72(m/s)

ẫ ơ ỉ

ườ ượ ơ ỉ ố 3.5.3. Đ ng kính ng d n h i đ nh tháp. ng h i đ nh tháp là g = 12573,72 (kg/h) L

M = 34,17 (kg/kmol)

ệ ộ ủ ơ ỉ Nhi t đ c a h i đ nh tháp t = 66,45C

ố ượ ủ ơ ở ỉ Kh i l ng riêng c a h i đ nh tháp:

ρ = = = 1, 226(kg/m)

ư ượ ể => L u l ủ ơ ỉ ng th tích c a h i đ nh tháp là:

V = = = 2,849(m/s)

ω ọ ố ộ ơ ở ỉ Ch n t c đ h i đ nh tháp là = 25 (m/s)



ủ ố ơ ỉ ườ ẫ Đ ng kính c a ng d n h i đ nh tháp là:

d = = 0,381(m)

ẩ Quy chu n: d = 0 ,4 (m) = 400 (mm)

ạ ố ề ả ố Theo b ng XIII.32 (T II 434), chi u dài đo n ng n i là :l = 1 50 (m)



ố ộ ự ế ủ ơ ỉ T c đ th c t c a h i đ nh tháp:

ω = = = 50,069 (m/s)

ườ ẫ ả ố ẩ

ệ ộ ủ ỗ ợ 3.5.4. Đ ng kính ng d n s n ph m đáy. t đ c a h n h p đáy t = 77,95C Nhi



ố ượ Kh i l ng riêng c a ủ metylicvà etylic

69

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

ρC2H5OH = 767,53 (kg/m); ρCH3OH = 738,05(kg/m)

ố ượ ủ ỗ ợ =>Kh i l ng riêng c a h n h p đáy là:

ư ượ ể ẩ => L u l ủ ả ng th tích c a s n ph m đáy là:

V = = = 1,26.10 (m/s)

ω ọ ố ộ ả ẩ Ch n t c đ s n ph m đáy là : = 0,25 (m/s)



ẫ ả ủ ố ườ ẩ Đ ng kính c a ng d n s n ph m đáy là:

d = = 0,0812 (m)

ẩ Quy chu n d = 0, 08 (m) = 80 (mm)

ạ ố ề ả ố Theo b ng XIII.32 (T2 434), chi u dài đo n ng n i là :l = 1 10 (mm)



ố ộ ự ế ủ ả ẩ T c đ th c t c a s n ph m đáy là:

ω = = = 0, 16(m/s)

ụ ồ ư h i l u

ố 3.5.5.Đ ng kính ng d n h i ng ng t ư ườ ượ ơ ẫ ơ ư ụ ồ ư h i l u là ng h i ng ng t L

G = G.R=10188,72 (kg/h)

ệ ộ ủ ơ ư ụ ồ ư Nhi t đ c a h i ng ng t h i l u là t = t = 66,45C

ố ượ ủ ướ => Kh i l ng riêng c a n c và etylic:

ρC2H5OH = 776,1625(kg/m); ρCH3OH = 749,55(kg/m)

ố ượ ồ ư ỉ ủ ỗ =>Kh i l ợ ng riêng c a h n h p h i l u đ nh là:

ư ượ ủ ơ ư ể ụ ồ ư

 L u l

ng th tích c a h i ng ng t h i l u là:

V = = = 3,753.103 (m/s)

ω ọ ố ộ ơ ư ụ ồ ư Ch n t c đ h i ng ng t h i l u là = 0,25 (m/s)



ủ ố ườ ư ẫ ơ ụ ồ ư Đ ng kính c a ng d n h i ng ng t h i l u là:

70

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

d = = 0,138(m)

ẩ

 Quy chu n d = 0,

15 (m) = 150 (mm)

ạ ố ề ố Theo XIII.32 (T2 trang 434), chi u dài đo n ng n i là : l = 1 30 (mm)



ố ộ ự ế ủ ơ ư ụ ồ ư T c đ th c t c a h i ng ng t h i l u:

ω = = = 2,83. (m/s)

ồ ư ố ẩ 3.5.6. Đ ng kính ng d n h i s n ph m đáy h i l u.

ườ ượ ơ ả ồ ư ẩ ẫ ơ ả ng h i s n ph m đáy h i l u là g = (kg/h) L

ệ ộ ủ ơ ả ồ ư Nhi ẩ t đ c a h i s n ph m đáy h i l u t = 77,95C

ố ượ ủ ơ ở Kh i l ng riêng c a h i đáy:

ρ = = = 1,5(kg/m)

ư ượ ủ ơ ả ồ ư ể ẩ => L u l ng th tích c a h i s n ph m đáy h i l u là:

V = = = 3,27(m/s)

ω ọ ố ộ ơ ả ồ ư ẩ Ch n t c đ h i s n ph m đáy h i l u là: = 25 (m/s)



ơ ả ồ ư ủ ố ườ ẫ ẩ Đ ng kính c a ng d n h i s n ph m đáy h i l u là:

d = = 0,408 (m)

ẩ Quy chu n : d = 0, 4 (m) = 400 (mm)

ạ ố ề ả ố Theo b ng XIII.32 (T2 434), chi u dài đo n ng n i là : l = 1 50 (mm)



ố ộ ự ế ủ ơ ả ẩ T c đ th c t c a h i s n ph m đáy:

ω = = = 26,035m/s)

ọ ể ố ố ặ ế ị t b :

ể ằ ặ ả ẫ ạ 3.5.7. Ch n m t bích đ n i ng d n thi Ta dùng ki u m t bích b ng kim lo i đen.Theo b ng XIII.26 (II )409 ta có

ạ ố ấ ớ ả b ng bích cho các lo i ng v i áp su t 0,25.10 N/m

δ D

Tên các ngố D h z Dy Dn D1 db

71

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

m C¸i

ả ỉ m ẩ S n ph m đ nh 400 426 535 495 465 M20 22 16

ồ ả ư H i l u s n 150 159 260 225 202 M16 16 8

ph m đ nh Ố ỉ ẩ ệ ẫ ng d n li u 100 108 205 170 148 M16 14 4

ả ẩ S n ph m đáy 80 89 185 150 128 M16 14 4

ồ ư H i l u đáy 400 426 536 495 465 M20 22 16

Ỡ ặ ự ườ ườ ế ế ị Ọ 3.6. TÍNH VÀ CH N GIÁ Đ , TAI TREO i ta không đ t tr c ti p thi ng ng Th ả t b lên mà ph i có tai treo hay

ỡ ừ ườ ạ ệ ầ ợ ỡ ố chân đ (tr tr ả ị ng h p ngo i l ). Mu n xác đ nh giá đ và tai treo c n ph i

ượ ố ượ ủ ị xác đ nh đ c kh i l ng c a toàn thi ế ị t b .

ố ượ 3.6.1. Tính kh i l

ể ế ị ườ ố ượ ộ ng toàn b tháp ố ượ ng toàn thi Đ tính toán kh i l t b ng i ta tính kh i l ng tháp khi

ướ ầ ố ượ ủ ướ cho n c đ y tháp, và kh i l ng c a tháp khi không có n c.

G = G + G + G + G + G + G + G (kg)

Trong đó:

ố ượ ụ G : Kh i l ng thân tháp tr (kg)

ố ượ ắ G : Kh i l ng n p và đáy tháp (kg)

ố ượ G : Kh i l ng bích (kg)

ố ượ G : Kh i l ố ng bu lông n i bích (kg)

ố ượ ỗ G : Kh i l ng đĩa l trong tháp (kg)

72

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

ố ượ ề ả ố G : Kh i l ng ng ch y truy n (kg)

ố ượ ấ ỏ ề ầ G : Kh i l ng ch t l ng đi n đ y tháp (kg)

ố ượ

a.

Kh i l ụ ng thân tháp tr :

ρ ố ượ ủ ậ ệ Kh i l ng riêng c a v t li u làm thân tháp là = 7900 (kg/m)

t=2,2m

ườ ủ Đ ng kính trong c a thân tháp: D

ề Chi u dày thân tháp S = 8 (m)

t= 19,7m

ề Chi u cao tháp : H

ể

Vth: th tích c a thân tháp, m ủ

ườ ủ ng kính ngoài và trong c a tháp Dn, Dt: đ

Dn= 1,2+ 2. 0,003= 2,206 m

Dt= 2,2 m

ố ượ ắ b. Kh i l ng n p và đáy tháp

ố ượ ủ

(cid:0) Kh i l

ắ ng c a đáy (n p): m=79 kg

ố ượ ắ Kh i l ng n p và đáy tháp là:

G = 79.2 = 158 (kg)

ố ượ c. Kh i l ng bích

ọ ố ủ Theo các thông s c a bích đã ch n:

t= 2,3 (m)

ườ ủ Đ ng kính trong c a bích : D

n= 2,35 (m)

ườ ủ Đ ng kính ngoài c a bích D

ề Chi u dày bích : h = h = 40 (mm) = 0,04 (m)

ố S bích: n = ặ 5 (c p) = 10 (chi c)ế

ố ượ => Kh i l ng bích là:

G = .h. .nρ

= .0,04.7900.20 = 1153,479 (kg)

73

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

ố ượ ố d. Kh i l ng bu lông n i bích

ọ ố ủ Theo các thông s c a bích đã ch n:

ỗ ặ ặ ạ ố ượ C n ầ 10 c p bích, m i c p c n ầ 56 bu lông lo i M 2 7 (kh i l ng 0,15

kg/cái).

ố ượ => Kh i l ố ng bu lông n i bích là: G = 5.56.0,15 = 42(kg)

ố ượ ỗ e. Kh i l ng đĩa l trong tháp

ố ọ Theo các thông s đĩa đã ch n:

t =2,2(m)

ườ Đ ng kính đĩa : D

δ ề Chi u dày đĩa = 0,003(m)

ố S đĩa n = 31 (chi c)ế

ố ượ ỗ => Kh i l ng đĩa l trong tháp:

δ ρ G = . . .n = .0,003.7900.16= 2791,419 (kg)

ố ượ ố ề f. Kh i l ả ng ng ch y chuy n

ườ ề ả ố ng kính ng ch y chuy n;

dcc: đ

ề ề ả ố ọ

S: b dày ng ch y chuy n; ch n S= 2mm

ề ề ả

hcc; chi u cao ng ch y chuy n; ố

ủ ề ề ả ả ố ừ ả chi u cao ng ch y chuy n = kho ng cách c a 2 đĩa kho ng cách t đĩa t ớ i

ề ề ả ả ố ố ả chân ng ch y chuy n + kho ng cách ng ch y chuy n nhô

ề lên+ b dày đĩa

ả ủ + h: kho ng cách c a 2 đĩa, h= 0,35m

ừ ớ ề ả ố đĩa t i chân ng ch y chuy n ả + Sl: kho ng cách t

Sl= 0,25.dcc ( IX.218TR237STT II)

ề ả ố ả + hc: kho ng cách ng ch y chuy n nhô lên trên đĩa

δ δ ề + : b dày đĩa, =0,003m

 đo n luy n ệ ạ

74

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

dccL= 0,22 m

SLl= 0,25. 0,22=0,055 m

hcL= 0,03m

ố ượ ề ở ố ệ ạ ậ v y kh i l ả ng ng ch y chuy n đo n luy n là:

 đo n ch ng ạ

dccC= 0,23m

SCl= 0,25. 0,23= 0,0575 m

hCc=0,03m

ố ượ ậ ề ở ố ư ạ V y kh i l ả ng ng ch y chuy n đo n ch ng là:

ư ư ệ ả ố ố Tháp có 10 đĩa ch ng, ề 6 đĩa luy n, m i đĩa ch ng có 1 ng ch y chuy n,

ề ệ ả ỗ ố m i đĩa luy n có 1 ng ch y chuy n:



ố ượ ủ ố ề Kh i l ả ng c a ng ch y chuy n là:

G = 24.3,748+7.4,826 = 123,734 (kg)

ố ượ ấ ỏ ề ầ g. Kh i l ng ch t l ng đi n đ y tháp

ố ượ ấ ỏ => Kh i l ứ ng ch t l ng ch a trong tháp là:

ố ượ => Kh i l ng tháp là:

G = G + G + G + G + G + G + G (kg)

= 3231,312+158+1153,479+42+2791,419+123,734+87726,654

=95226,628kg

3.6.2. Tính tai treo

75

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

ượ ọ Tr ng l ng tháp là: P = G.g = 95226,628.9,81 = 934173,22(N)

ằ ọ ả ọ Ch n 4 tai treo b ng thép X18H10T, t i tr ng trên tai treo là: 6,0.10 (N)



ố ủ Các thông s c a tai treo

T iả Bề T iả L B H S l a d Kh iố B1

l nượ tr ngọ m tặ tr nọ

g trên đỡ g

m tộ m tộ F.104 trên

tai (N) tai tai

treo treo treo

Mm kg G.104 q.106

173 150 120 130 215 8 60 20 30 3,48 (N) 2,5 (N) 1,45

ằ ấ ổ ả T m lót tai treo b ng thép: b ng XIII.22 (S tay II 439)

ả ề ề ọ T i tr ng Chi u dày Chi u dày H B SB

ố ố cho phép t i ể thi u t i ể thi u

ộ lên m t tai ủ c a thành ủ c a thành

ế ị ế ị treo thi t b khi thi t b khi

G.10 N không có có lót S

lót

8 2,5 4 260 140 6

ả ỡ ọ ổ Ch n chân đ thép: b ng XIII.35 (S tay II 437)

L B H h S l d B1 B2

76

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

T iả Bề T iả

tr ngọ m tặ tr ngọ

cho đỡ cho

phép F.10 m phép mm

trên 1 lên

chân bề

G.10 m tặ

N đỡ

Q.10 0,56 2,5 444 250 180 215 290 350 185 16 90 27

Ế

Ị

Ụ

CH

NGƯƠ 4: TÍNH TOÁN THI T B PH

Ế Ị

4.1 TÍNH TOÁN THI T B GIA NHI T H N H P Đ U ư Ợ Ầ ệ ố ớ ệ ệ ả Ệ Ỗ ể Đ i v i quá trình ch ng luy n, đ nâng cao hi u qu làm vi c thì

ầ ư ợ ở ạ ạ ự ế ằ ỏ ố ỗ h n h p đ u đ a vào tr ng thái l ng sôi nh m t o s ti p xúc t ữ t gi a 2

ề ỏ ượ ự ờ ế ị ỗ ơ pha l ng – h i. Đi u này đ ệ c th c hi n nh thi ợ t b đun sôi h n h p

đ uầ .

ả ế ầ ị ệ ộ ầ ầ Ta gi thi t dung d ch đ u có nhi t đ ban đ u là 25C, c n đun nóng t ớ i

ệ ộ ủ ợ ể ầ ỗ ợ nhi ỗ t đ sôi c a h n h p là t = 72,63C. Đ đun nóng h n h p đ u ta dùng

77

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

ế ị ệ ạ ố ơ ướ ứ ở thi t b gia nhi ể t lo i ng chùm ki u đ ng, dùng h i n c bão hòa 2 at đ ể

ợ ỗ đun sôi h n h p.

ế ị ổ ệ ạ ố ứ ẳ ớ Thi t b trao đ i nhi ố t lo i ng chùm th ng đ ng v i các thông s :

ề ố Chi u cao ng: h = 2 (m)

ườ ố Đ ng kính ng: d = 25 (mm)

ề ố Chi u dày thành ng: δ = 2,5 (mm)

ủ ố ườ Đ ng kính trong c a ng là: d = 20 (mm)

ơ ố ố ố ị Dung d ch đi trong ng, h i đ t đi ngoài ng.

ậ ệ ế ạ ọ ỉ Ch n v t li u ch t o là thép không g X18H10T

λ ệ ố ẫ ổ ệ ủ Theo XII.7 (S tay II – 313), h s d n nhi ậ ệ t c a v t li u là: = 16,3

(W/m.đ )ộ

ệ ố t đ trung bình

4.1.1. Tính hi u s nhi ệ ộ ủ ị ệ ộ t đ vào c a dung d ch là t = 25C Nhi

ệ ộ ủ ị Nhi t đ ra c a dung d ch là t = t = t = 72,63C

ơ ố ơ ướ ệ ộ ổ H i đ t là h i n c bão hòa nên nhi t đ không thay đ i và là nhi ệ ộ t đ

ở ấ sôi ọ áp su t đã ch n (2 at) : 119,6C

ệ ộ ữ ứ ể ệ ố Hi u s nhi ư t đ trung bình gi a hai l u th tích theo công th c:

Δ = = =68,02C

ậ ệ ộ ị V y nhi ủ t đ trung bình c a dung d ch là:

t = 119,6 – 68,02= 51,58C

ệ

ượ ng nhi ệ ầ ổ t trao đ i ế ể ỗ ợ ừ ệ ộ 4.1.2. Tính l L ượ ng nhi t c n thi t đ đun nóng h n h p đ ầu t nhi ế t đ 25C đ n

ệ ủ ỗ ợ nhi t sôi c a h n h p đ u ầ 72,63C, tính theo công th c:ứ

Q = m.C.(t t) (J/s)

Trong đó:

ượ ư ị m: L ng dung d ch đ a vào (kg/s) m = F = 5870kg/h=1,6305 (kg/s)

ệ ộ ầ ủ ị t đ đ u c a dung d ch,

 t1: nhi

oC; t1= 25oC

78

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

ệ ộ ố ủ ị t đ cu i c a dung d ch,

 t2 : nhi

oC; t2= 72,63oC

ệ ộ ở ủ ị C: Nhi t dung riêng c a dung d ch (J/kg.đ ) t = 48,81

ả ộ ổ N i suy theo b ng I.153 và I.154 (S tay I 171) ta có:

CCH3OH = 2709,78(J/kg.đ ); ộ

CC2H5OH = 2824,53 (J/kg.đ )ộ

ộ ầ ồ ợ ỗ N ng đ đ u h n h p là: a = 32,8%



C = C.a+C.(1 a)

= 2709,78.0,328+ 2824,53.(1 0,328)

= 2223,26 (J/kg.đ )ộ

ệ ộ ủ ị t, t : Nhi t đ vào và ra c a dung d ch (C)

V y :ậ

Q = 1,6305.2223,26.( 72,63 25) = 172607,014 W

4.1.3. Tính h s c p nhi

ệ ố ấ ề ầ Quá trình truy n nhi ệ t. ệ ồ t g m 3 ph n:

ệ ằ ơ ướ ề ố

(cid:0) C p nhi ấ

t b ng h i n c bão hòa cho thành ng truy n nhi ệ : t

q = .Δα (W/m)

α ệ ủ ơ ố ệ ố ấ : H s c p nhi ộ t c a h i đ t (Wm.đ )

ệ ố ệ ộ ủ ơ ố ế Δ : Hi u s nhi ớ ớ ơ ố ố t đ c a h i đ t và thành ng ti p xúc v i v i h i đ t

ớ ơ ế ố ố Δ = t t (cid:0) D n nhi ẫ ệ ừ t t ế thành ng phía ti p xúc v i h i sang thành ng ti p

ẫ ệ ố xúc v i l ng t qua 1m thành ng) ớ ỏ (d n nhi

ượ ệ ủ L ng nhi t c a quá trình này:

q = .Δt (W/m)

Σ ệ ở ủ ộ ổ r : T ng nhi ố t tr c a thành ng (m.đ /W)

ệ ố ệ ộ ữ ố Δt = t t : Hi u s nhi t đ gi a hai phía thành ng (C)

ệ ộ t, t : Nhi ố t đ hai phía thành ng

79

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

(cid:0) ấ ơ ỏ ế ố ỗ ớ ỏ C p nhi ệ ừ t t thành ng phía ti p v i pha l ng cho h n h i l ng

q = α.Δt

ố α : H s c p nhi ệ ố ấ ệ ừ t t ộ thành ng (W/m.đ )

Δt = t t

ệ ố ấ ệ ỗ ợ ả

a.

H s c p nhi t phía h n h p ch y xoáy

ẩ ố ủ ị

 Chu n s Re c a dung d ch

ω ậ ố ố ả : v n t c dòng ch y trong ng, m/s

ườ ủ ố ng kính trong c a ng, m

d: đ

ρ ố ượ ị ở ệ ộ : kh i l ủ ng riêng c a dung d ch nhi t đ trung bình, kg/m

ộ t ị ở tb, Ns/m2

μ: đ nh t c a dung d ch ớ ủ

ề ệ ạ ả ở ệ ả ị ế ộ ể đ quá trình truy n nhi t đ t hi u qu , dung d ch ph i ả ch đ ch y

ω ọ xoáy Re>10000, >0,5 m/s. Ch n Re = 10500.

α ệ ố ấ ệ ượ ứ H s c p nhi t đ c tính theo công th c:

ạ Ta l i có:

ẩ ố ệ ộ ủ ườ Pr : chu n s Prandtl tính theo nhi t đ trung bình c a t ng còn các thông s ố

ệ ộ khác tính theo nhi t đ trung bình dòng.

ệ ố ệ ế ả ưở ủ ỷ ố ữ ng c a t ề s gi a chi u dài l và đ ườ ng εk:: h s hi u ch nh tính đ n nh h ỉ

kính ng.ố

ự ả ậ d a vào b ng (1.3 – tr 25 qttb t p 3) ta có:

ẩ ố ứ

 tính chu n s Pr theo công th c:

ệ ủ ỗ t dung riêng c a h n h p t Trong đó: Cp nhi ợ ở tb;

80

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

ớ ủ ỗ ộ μ – đ nh t c a h n h p t ợ ở tb;

λ ệ ố ẫ ệ ủ ỗ h s d n nhi t c a h n h p t ợ ở tb;

ρ ố ượ ấ ỏ ủ : kh i l ng riêng c a ch t l ng, kg/m

t đ t ệ ộ tb= 51,58oC n i suy theo b ng (I.101tr91,92 –ST I) ta xác

ớ ủ ấ ỏ ộ ị đ nh đ nh t c a ch t l ng là:

μC2H5OH= 0,559.103 N/s.m2, μCH3OH=0,382.103 N/s.m2

81

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

ậ V y :

 Tính chu n s Pr ẩ ố t:

ệ ư ụ ố ớ ố :

b. H s c p nhi ệ ố ấ

ơ t phía h i ng ng t đ i v i ng chùm

ộ (W/m2.đ ) [V.101tr28II]

ệ ố ụ ộ ướ

 A: h s ph thu c màng n

ư c ng ng.

ư ộ

 r: n nhi ẩ

ệ ướ t n c ng ng, J/kg.đ

r= 2208. 103 J/kg

ề

 H: chi u cao ng chùm: H=h ố

o= 2 m

ệ ố ệ ộ ủ ơ ố ư ơ ụ ặ ố t đ c a h i đ t và h i ng ng t m t ngoài ng,

 ∆t1: hi u s nhi

ệ ộ ơ t đ h i bão hòa + th: nhi

ệ ộ ư ố ơ ụ t đ thành ng phía h i ng ng t + tT1: nhi

ả ử ộ ệ ệ ộ ữ ư ơ ơ ụ Gi s đ chênh l ch nhi t đ gi a h i bão hòa và h i ng ng t là: ∆t

4,7oC

ệ ộ

 Nhi

t đ màng:

m (IItr29) n i suy ta có: A= 186,7625

ố ệ ả ộ Theo b ng s li u At

ậ ệ ụ ệ ố ấ V y h s c p nhi ư t ng ng t là:

(cid:0) ư ề ơ ụ Nhi ệ ả t t i riêng v phía h i ng ng t :

(cid:0) ệ ộ ữ ố ệ ố Hi u s nhi ề ặ t đ gi a hai b m t thành ng là:

82

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

ệ ộ ố ỏ ị t đ thành ng phía dung d ch l ng,

 tT2: nhi

2.oC/W

ệ ở ề ệ ố t tr hai bên ng truy n nhi t, m

 ∑rt: nhi

ổ ệ ở ố T ng nhi t tr thành ng:

2.oC/W

ệ ở ớ ặ ố t tr do l p c n bám bên ngoài thành ng, m

 rt1, rt2: nhi

δ δ ề ề ệ ọ

 : b dày c a ng truy n nhi ủ ố

t, ch n = 2mm=0,002m

ệ ủ ậ ệ ộ ớ ố

 : h s d n nhi λ ệ ố ẫ

t c a v t li u làm ng, W/m.đ . v i thép X18H10T có

λ ệ ệ ố ẫ h s d n nhi ộ t: =16,3 W/m.đ

ự ả ậ ọ d a vào b ng PL.12tr 346 TTQTTB t p 1 ta ch n :

ộ + rt1=0,464.103 m2.đ /W .

ộ + rt2= 0,116.103 m2.đ /W.

V y ậ

ộ ệ

 t

t dung i tạ T2=87,19836oC n i suy theo b ng (I.153 tr 171 st I) Ta có nhi ả

ợ ủ ỗ riêng c a h n h p là:

CCH3OH= 2897,791 J/kg.đ Cộ C2H5OH= 3527,9754 J/kg.độ

ả ộ

 T i nhi ạ

t đ t ệ ộ tb= 87,19836oC n i suy theo b ng (I.2tr9 ST I), thì kh i ố

ượ ấ ỏ ủ l ng riêng c a ch t l ng là:

ρCH3OH= 728,081 kg/m3, ρC2H5OH= 728,16156 kg/m3

83

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

ả ộ

 T i nhi ạ

t đ t ệ ộ tb= 87,19836oC n i suy theo b ng (I.101tr91,92 –ST I) ta xác

ớ ủ ấ ỏ ộ ị đ nh đ nh t c a ch t l ng là:

μCH3OH=0,42385.103 N/s.m2, μC2H5OH=0,39577.103 N/s.m2

ậ V y :

Xét:

oC là đúng.

ả ử ậ V y gi s ∆t=4,7

ượ ị c xác đ nh:

 Do đó qtb đ

[V.2.tr3ST II]

2.độ

ệ ố ề ệ K : h s truy n nhi t, W/m

ề ị ệ t

c. xác đ nh b m t truy n nhi ề ặ

ố ố ề

1. S ng truy n nhi

ệ t

ọ ổ ự ả ẩ

(cid:0) D a vào b ng ( V.11tr48 ST II), ta quy chu n và ch n t ng s ng ố ố

ụ ế ắ ố ớ v i cách s p x p theo hình l c giác là n= 37 ng.

84

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

ỗ ạ ố ố ủ ạ ố

 S ng trên m i c nh c a hình 6 c nh là: 3 ng

ườ ủ ạ ố

 S ng trên đ ố ố

ng xuyên tâm c a hình 6 c nh: 7 ng

ố ố ể ổ ố

 T ng s ng không k các ng trong các hình viên ph n : ấ

37 ngố

ườ ế ị ệ ỗ ợ ầ

2. Đ ng kính trong thi

t b gia nhi t h n h p đ u

ướ ố ườ ấ

 t: b

n ;

c ng, th ng l y t= (1,2÷1,5).d

ườ ề ệ ủ ố ng kính ngoài c a ng truy n nhi t, m ;

 dn : đ

ườ

 b : s ng trên đ ố ố

ủ ng xuyên tâm c a hình sáu c nh ạ ;

v yậ :

D= 1,2.0,025.(7 1)+ 4. 0,025

= 0,28 m.

ẩ ườ Quy chu n đ ng kính D= 0,3m = 300mm.

ạ ậ ố

3. Tính l

i v n t c và chia ngăn

ậ ố ị

(cid:0) Xác đ nh v n t c th c ự :

F= 5,78.103 kg/h=1,6055 kg/s

n = 37 ngố

d = 0,02 m

ố ượ ị ở

 ρ : kh i l

tb= 51,58oC(cid:0)

ng riêng dung d ch t = t



(cid:0) ậ ố ị ả Xác đ nh v n t c gi thi ế : t



85

ườ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

ể ả ầ ấ ệ ở ế ộ

 Nên ta c n ph i chia s ngăn đ quá trình c p nhi ố

ch đ xoáy t :

(cid:0) ố S ngăn :



 Quy chu n m= 2 ngăn ẩ

(cid:0) ạ ẩ ố Tính l i chu n s Reynolds :



ướ ủ ế ị ầ ợ

 V y kích th ậ

c c a thi ỗ t b đun nóng h n h p đ u là :

ề ặ ề

 F = 30 m2 – b m t truy n nhi

ệ ; t

ố ố ề ố

 N= 37 ng – s ng truy n nhi

ệ ; t

ườ ủ

 D= 300 mm – đ

ng kính trong c a thi ế ị ; t b

ữ ề ặ

 H= 2m – chi u cao gi a hai m t bích;

86

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ ộ Khoa công ngh Hoá h c

Ơ Ị o 4.2. TÍNH B M VÀ THÙNG CAO V

 H : Chi u cao tính t

ế n i đ t b m đ n đáy tháp (m)

ừ ế ế ệ

 Z: Chi u cao tính t ề

ặ đĩa ti p li u đ n m t thoáng thùng cao v ị

(m)

ư ỗ ấ ả ầ ợ ố

 Trong quá trình s n xu t, mu n tính toán đ a h n h p đ u lên thùng cao

ở ự ủ ả ầ ả ườ ệ ầ ị ả v , đ m b o yêu c u công ngh c n ph i tính các tr l c c a các đ ng.

ả

87 GVHD: Nguy n ễ

ễ SV: Nguy n H i Đăng Văn M nhạ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ ộ Khoa công ngh Hoá h c



ố ệ ủ ẫ ế ị ệ ỗ ầ ừ ng d n li u c a thi t b gia nhi ợ t h n h p đ u t ề đó tính chi u

ệ ủ ớ ị ủ ế ấ ị ị cao c a thùng cao v so v i v trí ti p li u c a tháp và xác đ nh công su t, áp

ầ ủ ơ ấ su t toàn ph n c a b m.

ổ

 ΔP = ΔP + ΔP + ΔP + ΔP + ΔP + ΔP (S tay I 376)

 Trong đó:

ấ ộ ấ ầ ọ ế ể ạ ố ộ

 ΔP : Áp su t đ ng h c hay áp su t c n thi

t đ t o t c đ cho

ỏ ố ả ẫ dòng ch y khi ra kh i ng d n

ấ ể ở ự ụ ắ ổ ị

 ΔP : Áp su t đ kh c ph c tr l c ma sát khi dòng n đ nh trong

ố ẳ ng th ng

ấ ầ ế ể ở ự ụ ộ ắ

a tính áp su t đ ng h c

 (I377)(N/m2 )

ố ượ ấ ỏ ủ

 : kh i l

ng riêng c a ch t l ng, kg/m

ể

 : v n t c c a l u th (m/s) ậ ố ủ ư

ầ ỗ

 H n h p đ u vào tháp ợ

t ở F =250C có:

ả

88 GVHD: Nguy n ễ

ễ SV: Nguy n H i Đăng Văn M nhạ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ ộ Khoa công ngh Hoá h c

 = 787,5kg/m3 )

 =784,75 (kg/m3 )



ủ ể ệ ẫ ộ ố ố

 T c đ trung bình c a l u th đi trong ng d n li u có ư

d=150(mm) ,

 ω ==0,059(m/s)



 V y :ậ ΔPd=1,36(N/m2)

ở ự ụ ấ ắ

 báp su t kh c ph c tr l c do ma sát

ụ ắ ở ự ả ổ ị

 Áp su t đ kh c ph c tr ấ ể

l c ma sát khi dòng ch y n đ nh

ẳ ố trong ng th ng

 N/m2

ế ộ ả ệ ố ộ

 : h s ma sát( ph thu c vào ch đ ch y) ụ

ề ẫ ố

 L: chi u dài ng d n(m)

ườ ủ ố ụ

 : đ

ng kính tác d ng c a ng (m)

 V i d=d ớ

td =0,15m



ớ

 V i =0,

059 (m/s) ,

ớ ủ ộ ị

 *Tính đ nh t c a dung d ch:

 lg

ạ ộ ượ

 t

0C n i suy theo ( I.91) ta đ

i t=25 c:



 =0,095.10(Ns/m)

ả

89 GVHD: Nguy n ễ

ễ SV: Nguy n H i Đăng Văn M nhạ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ ộ Khoa công ngh Hoá h c

 =0,2051.10(Ns/m

)

 Re= =33900,11>104

ế ộ ả ế ộ ả

 ch đ ch y trong ng là ch đ ch y xoáy ố

 *H s tr l c ma sát: ệ ố ở ự

 (I380)

ộ ươ ố ượ ứ ị

 Trong đó :đ nhám t

ng đ i đ c xác đ nh theo công th c :=

ệ ố ủ ố ẫ ộ

 là đ nhám tuy t đ i c a ng d n=0,1.10(m)

ườ ủ ố ụ

 d :đ

ng kính tác d ng c a ng d=0,15(m)

ậ

 V y ==0,67.10

ứ

 Thayvàocôngth c trêncó



 =0,0246

 V y :ΔР ậ

m=0,0246.=2,69(N/m2)

ở ự ụ ộ ấ ể ụ ắ

 cTính áp su t đ kh c ph c tr l c c c b

ấ ầ ế ể ụ ắ

 Áp su t c n thi

ở ự ụ ộ t đ kh c ph c tr l c c c b

 .

 : h s tr l c c c b ệ ố ở ự ụ ộ

ở ự ụ ộ ủ ạ ố ồ

 *Tr l c c c b c a đo n ng g m:

ở ự ố ộ

 Tr l c vào ng có

(đ t thu) :

ườ ệ ẫ ố

 d : đ

ng kính ng d n li u d =0,15(m)

ọ ị ườ

 d : ch n thùng cao v có đ

ng kính là 1(m)

 Ta có

ả

90 GVHD: Nguy n ễ

ễ SV: Nguy n H i Đăng Văn M nhạ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ ộ Khoa công ngh Hoá h c

 = 0,0224

ậ ổ

 Tra s tay t p I388 ta có

: =0,45

ở ự ủ ụ ỷ

 Tr l c c a ba tr c khu u 90

0 : ξ2= 3.1,1 = 3,3

ớ ườ ẩ ộ ệ ố

 M t van tiêu chu n v i đ

ẫ ng kính ng d n li u d=0,15m

có :ξ3=4,5

ừ ố ẫ ế ị ệ

 T ng d n vào thi

t b gia nhi ộ t ( đ t m ) ở :



 ξ4 = 1

 = ξ

ξ1+ξ2+ξ3+ξ4 = 9,25

 ΔPC = =12,717 (N/m2)

ấ ầ ầ ế ể ắ ở ự ố

 Nên áp su t toàn ph n c n thi

ẫ t đ th ng tr l c trong ng d n

ừ ị ớ ế ị t thùng cao v t i thi t b gia nhi ệ : t

 ΔРt= 16,767(N/m2)

ấ ỏ ề ộ ươ ứ

 Chi u cao c t ch t l ng t

ng ng là :

 H==0,00217(m)

ở ự ủ ố ẫ ừ ế ị ở

 3.2. 2 Tr l c c a ng d n t

thi t b gia nhi ệ ớ t t i tháp ế đĩa ti p

li u: ệ

ấ ộ

 a. tính áp su t đ ng h c ọ

 (I377)(N/m2 )

ố ượ ấ ỏ ủ

 : kh i l

ng riêng c a ch t l ng, kg/m

ể

 : v n t c c a l u th (m/s) ậ ố ủ ư

ầ ỗ

 H n h p đ u vào tháp ợ

t ở F =72,630C có:

 = 743,37 (kg/m3 )

ả

91 GVHD: Nguy n ễ

ễ SV: Nguy n H i Đăng Văn M nhạ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ ộ Khoa công ngh Hoá h c

 = 742,0015 (kg/m3 )

 =742,45 kg/m

ủ ệ ể ẫ ố ộ ố

 T c đ trung bình c a l u th đi trong ng d n li u có ư

d=150(mm) ,



ΔPd=1,29(N/m )

ở ự ắ ấ

b áp su t kh c ph c tr l c do ma sát ụ

ụ ắ ở ự ả ổ ị

 Áp su t đ kh c ph c tr ấ ể

l c ma sát khi dòng ch y n đ nh

ẳ ố trong ng th ng

 N/m2

ế ộ ả ệ ố ộ

 : h s ma sát( ph thu c vào ch đ ch y) ụ

ề ẫ ố

 L: chi u dài ng d n = 3(m)

ườ ủ ố ụ

 : đ

ng kính tác d ng c a ng = 0,15(m)



ớ

 V i =0,

059(m/s) ,

ớ ủ ộ ị

 *Tính đ nh t c a dung d ch:

 lg

ộ ượ

 T i t=72,63 ạ

0C n i suy theo ( I.101 trang 91) ta đ

 µA=0,334.103(Ns/m2)

 µB=0,492.103(Ns/m2)

 µhh=0,426.103(Ns/m2)

 Re=16321,194>104

ế ộ ả ế ộ ả

 ch đ ch y trong ng là ch đ ch y xoáy ố

ả

92 GVHD: Nguy n ễ

ễ SV: Nguy n H i Đăng Văn M nhạ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ ộ Khoa công ngh Hoá h c

 *H s tr l c ma sát: ệ ố ở ự

 (I380)

ộ ươ ố ượ ứ ị

 Trong đó :đ nhám t

ng đ i đ c xác đ nh theo công th c :=

ệ ố ủ ố ẫ ộ

 là đ nhám tuy t đ i c a ng d n=0,1.10(m)

ườ ủ ố ụ

 d :đ

ng kính tác d ng c a ng d=0,15(m)

 V yậ

 ==0,67.10

ứ

 Thayvàocôngth c trêncó

 =0,0284

 V yậ :



=0,776(N/m2) ΔPm=

ở ự ụ ộ ấ ể ụ ắ

 cTính áp su t đ kh c ph c tr l c c c b

ấ ầ ế ể ụ ắ

 Áp su t c n thi

ở ự ụ ộ t đ kh c ph c tr l c c c b

 .

 : h s tr l c c c b ệ ố ở ự ụ ộ

ở ự ụ ộ ủ ạ ố ồ

 *Tr l c c c b c a đo n ng g m:

ở ự ố

 Tr l c vào ng có

ườ ệ ẫ ố

 d : đ

ng kính ng d n li u d =0,15(m)

ườ ế ị ệ

 d : đ

ng kính thi t b gia nhi t d2 =1,1 (m)

 Ta có



ậ ổ

 Tra s tay t p I388 ta có

: =1

ả

93 GVHD: Nguy n ễ

ễ SV: Nguy n H i Đăng Văn M nhạ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ ộ Khoa công ngh Hoá h c

ở ự ủ ộ ỷ ỷ ạ

 Tr l c c a m t khu u 90

0 do 3 khu u 30

0 t o thành ξ

2 = 1,1

ớ ườ ẩ ộ ệ ẫ ố

 M t van tiêu chu n v i đ

ng kính ng d n li u d=150mm có : =4,5

ở ự

 Tr l c ra kh i ng ỏ ố :



 ξ4= 1

 = ξ

ξ1+ξ2+ξ3+ξ4 = 7,6

 ΔPC = = 10,39(N/m2)

ấ ầ ầ ế ể ắ ở ự ố

 Nên áp su t toàn ph n c n thi

ẫ t đ th ng tr l c trong ng d n

ừ ế ị ệ ỗ ầ ớ t thi t b gia nhi ợ t h n h p đ u t ế i đĩa ti p li u ệ :



ΔPt= ΔPd+ ΔPm+ ΔPC=12,456

ấ ỏ ề ộ ươ ứ

 Chi u cao c t ch t l ng t

ng ng là :

 H2=0,0016(m)

ở ự ủ ế ị ệ ỗ ợ ầ

 3.2.3Tr l c c a thi

t b gia nhi t h n h p đ u

ế ị ớ ố ừ

 Thi

0C t

t b có 2 ngăn, v i 37 ng đun nóng 1,6055kg/s t 25 iớ

72,630C

a. tr l c đ ng h c ọ ở ự ộ

ố ộ ư ố

 T c đ l u th trung bình đi trong ng ể

 Mà (m3/s)

ệ ộ ợ ạ ủ ỗ ế ị ệ ỗ

 Nhi

t đ trung bình c a h n h p t i thi t b gia nhi ợ t h n h p

ầ đ u là

 T i tạ tb =48,810C p=→ 767,72(kg/m3)



===0,117(m/s)

ả

94 GVHD: Nguy n ễ

ễ SV: Nguy n H i Đăng Văn M nhạ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ ộ Khoa công ngh Hoá h c

ườ ủ ế ị ệ ướ ọ ố ng kính ng c a thi t b gia nhi ầ t , ph n tr c ta đã ch n d=

 đ

0,035m

ủ ế ị ệ

 s ng c a thi ố ố

t b gia nhi t n= 37 ng ố

ủ ố ế ị ệ

 s ngăn c a thi

t b gia nhi t m= 2 ngăn

 Do đó:



2 )

ΔPd=5,25(N/m

ở ự ắ ấ

c áp su t kh c ph c tr l c do ma sát ụ



ỗ

 m i ngăn cao 1,5m, L = 7,5 m

 dtb= 0,035m

 ω = 0,117m/s

 767,72(kg/m)

 µhh=0,428.103(Ns/m2)

 Re=31480,107

ệ ố ượ ứ

 h s đ

c tính theo công th c sau:



ộ ươ ố ượ ứ ị

 Trong đó :đ nhám t

ng đ i đ c xác đ nh theo công th c :=

ệ ố ủ ố ẫ ộ

 là đ nhám tuy t đ i c a ng d n=0,1.10(m)

ườ ủ ố ụ

 d:đ

ng kính tác d ng c a ng d=0,035(m)

ậ

 V y ==2,857.10

ứ

 Thayvàocôngth c trên có



ả

95 GVHD: Nguy n ễ

ễ SV: Nguy n H i Đăng Văn M nhạ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ ộ Khoa công ngh Hoá h c

 = 0,0298

 Vậy:



ở ự ụ ộ ấ ể ụ ắ

 cTính áp su t đ kh c ph c tr l c c c b

ấ ầ ế ể ụ ắ

 Áp su t c n thi

ở ự ụ ộ t đ kh c ph c tr l c c c b

 .

ế ệ ử ế ị ệ ằ ế ệ ử

 Có : ti

t di n c a vào thi t b gia nhi t b ng ti t di n c a ra =f

 (m2)

ườ ố

 (đ

ẫ ng kính ng d n d=0,15 m

ế ệ ả ầ ố ế ị ệ ố ớ

 Ti

t di n kho ng tr ng 2 đ u thi t b gia nhi ỗ t đ i v i m i

ngăn



ườ ế ị ệ ỗ ợ

 D: đ

ng kính thi t b gia nhi ầ t h n h p đ u, D= 1,1 m

ế ệ ố ề ệ ủ

 Ti

t di n ng truy n nhi ỗ t c a m i ngăn

ườ ề

 , d=0,035m : đ

ng kính truy n nhi ệ t

ở ử



c a vào:



ả ừ ả ầ ế ị

 Khi dòng ch y t

ố kho ng tr ng 2 đ u thi ủ t b vào các ngăn c a

ế ị thi t b (có 8 ngăn

 0,443

 =>ξ2= 8. ’ξ 2= 3,544

ả ừ ố ề ệ ả ộ ố

 khi dòng ch y t

ng truy n nhi t ra các kho ng tr ng đ t m ở



ả

96 GVHD: Nguy n ễ

ễ SV: Nguy n H i Đăng Văn M nhạ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ ộ Khoa công ngh Hoá h c

’



ξ3= 5.ξ3 = 3,2

ả ỏ ế ị ộ

 khi dòng ch y ra kh i thi

t b thì đ t thu

 0,4649

ấ ỏ ả ừ ề ổ

 khi ch t l ng ch y t

ngăn này sang ngăn kia đ i chi u 90C

 4.1,1=4,4

ở ự ổ ề

 Tr l c đ i chi u là:ΔP

d=152,092

ậ ố ả ạ ử

 V n t c dòng ch y t

i c a vào và ra là:



==0,118(m/s)

ệ ố ở ự ở ử

 H s tr l c

97 GVHD: Nguy n ễ

ễ SV: Nguy n H i Đăng Văn M nhạ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ ộ Khoa công ngh Hoá h c

ấ ủ ơ ề ị

 3.2.5Chi u cao thùng cao v và năng su t c a b m

ươ ớ

 Ta có ph

ặ ặ ắ ng trình Becluli cho m t c t 11, 22 , so v i m t

ẩ chu n 00

ấ ỏ ả ừ ặ ắ ị

 Coi ch t l ng ch y t

thùng cao v ( m t c t 11)

 (1)

 Trong đó



ấ ỏ ề ế ớ H1: chi u cao ch t l ng so v i đĩa ti p li u ệ

ệ ế ế

 H2: th năng c a đĩa ti p li u (= 0) ủ

ậ ố ấ ỏ ị

 ω1: v n t c ch t l ng trong thùng cao v (=0)

ậ ố ấ ỏ ệ ế ẫ ố

 ω2: v n t c ch t l ng đi trong ng d n vào đĩa ti p li u (= 0,293)

ấ

 Pa: áp su t khí quy n ể

ố ượ ủ ị ướ ng riêng c a dung d ch tr c khi gia nhi ệ t

 ρ1: kh i l

 P=P=0,98.105 (N/m2)

 =767,72 (kg/m3)

ố ượ ủ ị ng riêng c a dung d ch sau khi gia nhi ệ ở90,50C t

 ρ2 : kh i l

 ρ2=785,64 (kg/m3)

 hm: = 0,0467m

 z+=++0,0407

 z=8,07 m



ề ậ ị ủ V y chi u cao c a thùng cao v :

 H = 8 m

ả

98 GVHD: Nguy n ễ

ễ SV: Nguy n H i Đăng Văn M nhạ

ườ

ệ



ΔPd=585,47(N/m2)

ở ự ụ ấ ắ

 áp su t kh c ph c tr l c do ma sát

 (N/m2 )

 ρ= 767,72 (kg/m3)

 μ = 1,097.103 (N/m2)

 L= 19,0824 (m)

 dtđ = 0,05 (m)

ẩ ố

 Chu n s Re=129644,6>10

ể ở ế ộ ả

 L u th ư

ch đ ch y xoáy:

ụ ứ

 Áp d ng sông th c:



ộ ươ ố ượ ứ ị

 Trong đó :đ nhám t

ng đ i đ c xác đ nh theo công th c :=

ệ ố ủ ố ẫ ộ

 là đ nhám tuy t đ i c a ng d n=0,1.10(m)

ườ ủ ố ụ

 d:đ

ng kính tác d ng c a ng d=0,05(m)

 V y ==2.10 ậ

ả

99 GVHD: Nguy n ễ

ễ SV: Nguy n H i Đăng Văn M nhạ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ ộ Khoa công ngh Hoá h c

 =0,0296



2 )

=>Pm=6613,96(N/m

ở ự ụ ộ ấ ể ụ

 *Tính áp su t đ kh c ph c tr l c c c b ắ

ấ ầ ế ể ụ ắ

 Áp su t c n thi

ở ự ụ ộ t đ kh c ph c tr l c c c b

 .

ườ ẫ ố

 đ

ng kính ng d n d=0,05m

ườ ị

 đ

ng kính thùng cao v d=5(m)

 Ta cξ1=

ở ự ủ ỷ

 Tr l c c a hai khu u

 =1,1.2=2,2

ớ ườ ẩ ộ ệ ẫ ố

 M t van tiêu chu n v i đ

ng kính ng d n li u d=500mm có :

=4,5

ệ ố ở ự ừ ườ ố ế ị ỗ ầ ợ

 H s tr l c t

đ ng ng và thi t b h n h p đ u

ọ ườ ứ ằ

 Ch n đ

ng kính thùng ch a b ng 2 m

 =

 h s tr l c c c b là

→ ệ ố ở ự ụ ộ :



 ΔPC= Δξ Pd=4739,44(N/m2)

 Do v yậ :

 ΔPt= ΔPd+ ΔPm+ ΔPC=585,47+6613,96+4739,44=11938,87 (N/m2)

ấ ỏ ề ộ ươ ứ

 Chi u cao c t ch t l ng t

ng ng là :

ả

100 GVHD: Nguy n ễ

ễ SV: Nguy n H i Đăng Văn M nhạ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ ộ Khoa công ngh Hoá h c

 H=1,58(m)

ơ ạ ầ ấ

 3.Áp su t toàn ph n do b m t o ra.

 H=H0+Hm=148+1,58= 9,58 (m)

ẩ

 Quy chu n H =

10 m

ọ

 Ch n b m ly tâm ơ

ấ ủ ơ

 Công su t c a b m:

 [I439]

 Mà:

ượ ầ ợ ỗ

 F: l

ng h n h p đ u, F=4,1667 kg/s

ầ ủ ơ ệ ấ

 : Hi u su t toàn ph n c a b m



 Tra I439:

ể ệ

 : hi u su t th tích, =0,9 ấ

ỷ ự ệ ấ

 : hi u su t thu l c, =0,85

ệ

 : Hi u su t c khí, =0,95 ấ ơ



ơ ọ

 Ch n b m có công su t

ấ 0,2 Kw

ơ ệ

 Công su t c a đ ng c đi n: ấ ủ ộ



ệ ấ ộ ọ

 : Hi u su t truy n đ ng, ch n =1 ề

ấ ủ ộ ệ ơ ọ

 : Hi u su t c a đ ng c , ch n =0,8



ả

101 GVHD: Nguy n ễ

ễ SV: Nguy n H i Đăng Văn M nhạ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ ộ Khoa công ngh Hoá h c

ự ế ọ ơ ệ ấ ớ ộ ơ

 Trong th c t

ch n đ ng c đi n có công su t l n h n tính toán.



ệ ố ự ữ ấ

 : h s d tr công su t (tra I440)

 =1,4



ậ ọ

 V y ch n b m có công su t ơ

ấ 0,5 Kw.



ả

102 GVHD: Nguy n ễ

ễ SV: Nguy n H i Đăng Văn M nhạ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ ộ Khoa công ngh Hoá h c

Ậ

Ế

 K T LU N

ệ ố ư ủ ể ệ ặ ố

 Do đ c đi m c a quá trình ch ng luy n là h s phân b thay

ủ ề ề ồ ờ ệ ễ ổ đ i theo chi u cao c a tháp, đ ng th i quá trình truy n nhi t di n ra song

ể ớ ố ậ song v i quá trình chuy n kh i vì v y làm cho quá trình tính toán và thi ế ế t k

ứ ạ ở tr nên ph c t p.

ộ ế ế ệ ố

 M t khó khăn n a mà khi tính toán và thi ữ

ư t k h th ng ch ng

ứ ệ ệ ặ ả luy n luôn g p ph i là không có công th c chung cho vi c tính toán các h s ệ ố

ọ ủ ứ ư ư ặ ả ệ ộ đ ng h c c a quá trình ch ng luy n ho c công th c ch a ph n ánh đ ượ ầ c đ y

ệ ứ ủ ế ụ ộ ọ ọ ủ đ các tác d ng đ ng h c, các hi u ng hóa h c, hóa lý,… mà ch y u là

ầ ớ ứ ứ ự ệ ả công th c th c nhi m và trong các công th c tính toán thì ph n l n ph i tính

ủ ế ố ậ ấ ộ ị theo giá tr trung bình, các thông s v t lý ch y u n i suy, nên r t khó khăn

ệ cho vi c tính toán chính xác.

ạ ọ ờ

 Trong ph m vi khuôn kh c a đ án môn h c, do th i gian không ổ ủ ồ

ế ề ế ứ ế ạ ộ ờ cho phép đ ng th i do h n ch v ki n th c lý thuy t cũng nh th c t ư ự ế ả s n

ớ ồ ố ắ ế ầ ầ ấ su t và đây cũng là l n đ u tiên ti p xúc v i đ án nên tuy đã c g ng tìm tài

ố ệ ư ứ ệ ả ồ ư ố ắ li u cũng nh tra c u các s li u, c g ng hoàn thành b n đ án này nh ng

ự ữ ỏ ỡ ỡ ỡ ỉ ả ẫ v n không tránh kh i nh ng b ng , sai sót. Em mong s giúp đ và ch b o

ầ ộ ủ c a các th y cô giáo trong b môn.

ồ ử ờ ả ơ ế

 Qua bài đ án này em xin g i l

i c m n chân thành đ n các

ặ ầ ộ ệ ầ ạ th y cô giáo trong b môn, đ c bi t là ễ Th y Nguy n Văn M nh đã quan tâm,

ỉ ả ậ ể ỡ ồ ơ giúp đ , ch b o t n tình giúp em hoàn thành bài đ án, giúp em hi u rõ h n

ọ ươ ự ế ế ề v môn h c, ph ệ ng pháp th c hi n tính toán thi ứ ố ệ t k , cách tra c u s li u,

ố ệ ử x lý s li u…

ả ơ

 Em xin chân thành c m n.



ự ệ Sinh viên th c hi n

ả

103 GVHD: Nguy n ễ

ễ SV: Nguy n H i Đăng Văn M nhạ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ ộ Khoa công ngh Hoá h c



ễ ả Nguy n H i Đăng



ả

104 GVHD: Nguy n ễ

ễ SV: Nguy n H i Đăng Văn M nhạ

ườ

ệ

ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ ộ Khoa công ngh Hoá h c

Ả Ệ

 TÀI LI U THAM KH O

ổ ế ị ệ ấ ậ t b công ngh hóa ch t T p 1 NXB

1. S tay quá trình và thi

ậ ọ ỹ khoa h c và k thu t.

ổ ế ị ệ ấ ậ t b công ngh hóa ch t T p 2 NXB

2. S tay quá trình và thi

ậ ọ ỹ khoa h c và k thu t.

ế ị ự ệ ấ ẩ t b công ngh hóa ch t và th c ph m

3. Tính toán các quá trình thi

ậ ậ ọ ỹ T p 2 NXB khoa h c và k thu t.



Đồ án: Thiết kế hệ thống chưng luyện liên tục loại tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền để phân tách hỗn hợp

ườ

ệ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

Ộ

ƯƠ

Ộ

Ộ

Ủ

Ệ

ƯỜ

Ạ Ọ

Ệ

Ộ Ậ

Ự

Ạ

Ế

Ị

Ọ

Ồ

­ Năng su t h n h p đ u = ấ ỗ

­ N ng đ c u t

1

ườ

ệ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

2

ườ

ệ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

Ụ

Ụ

M C L C

Ờ Ở Ầ

3

ườ

ệ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

4

ườ

ệ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

5

ườ

ệ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

Ầ

Ớ

Ệ

I THI U CHUNG

6

ườ

ệ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

7

ườ

ệ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

8

ườ

ệ

ệ

ộ ng ĐH Công Nghi p Hà N i

ọ Khoa công ngh Hoá h c

Năng su t h n h p đ u = ấ ỗ

N ng đ c u t

Theo ph

Ph

Tính yF* có xF= 0,412 ( ph n mol)

Ch s h i l u t

Tính ch s h i l u thích h p ợ ỉ ố ồ ư