Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
PHẦN 2: TÍNH CÔNG NGHỆ

PHẦN 2: TÍNH CÔNG NGHỆ

Tải bản đầy đủ - 0trang

GVHD: Ths. Bùi Tấn

Nghĩa



Chương 1: TÍNH SỐ ĐĨA

1.1. Tính lượng hỗn hợp:

1. Nồng độ phần mol:

Tính F theo kmol/h:



Đổi nồng độ khối lượng ra nồng độ mol:



xA =



aA

MA

aA

a

+ B

MA MB



15 32

= 0,09

phần mol

15 32 + 85 18

90 32

• xD =

= 0,83

phần mol

90 32 + 10 18

3 32

• xW =

= 0,017 phần mol

3 32 + 97 18



• xF =



2. Lưu lượng hỗn hợp đầu và sản phẩm đáy:

Phương trình cân bằng vật liệu cho tồn tháp:

F = D + W



(Cơng thức 3.52, trg 117, [3])



 129,8 = W + D



(1)



Viết cho cấu tử dễ bay hơi:

F.xF = D.xD + W.xW





(Công thức 3.53, trg 117, [3])

(2)



Từ (1) và (2) suy ra:



SVTH: Đinh Hoàng Thảo

8



GVHD: Ths. Bùi Tấn

Nghĩa





Gọi M F là phân tử lượng trung bình của hỗn hợp đầu

M F = xF.MA + (1-xF).MB



= 0,09.32 + (1 – 0,09).18 = 19,26 (g)

1.2 Xác định số đĩa của tháp

1. Đường cong cân bằng - đồ thị t-x-y theo thực nghiệm:

Gọi x,y là nồng độ mol phần của thành phần lỏng và hơi của rượu mêtylic (tính theo

phần mol)

t (0C) là nhiệt độ sơi của hỗn hợp hai cấu tử (ở 760 mmHg).

Theo bảng IX.2a, trang 149, [2],ta có:

X 0



5



10



20



30



40



Y 0



26,8



41,8



57,9



66,5



T



92,3



87,7



81,7



78



100



50



60



70



80



90



100



72,9 77,9



82,5



87



91,5



95,8



100



75,3 73,1



71,2



69,3



67,6



66



64,5



Dựa vào bảng số liệu này ta vẽ đồ thị đường cong cân bằng của hỗn hợp rươụ

Metylic và nước (Hình 1) và đồ thị biểu diễn đường cong sơi (Hình 2).



SVTH: Đinh Hồng Thảo

9



GVHD: Ths. Bùi Tấn

Nghĩa



Hình 1: Đồ thị đường cong cân bằng của hỗn hợp rượu Metylic và nước.



SVTH: Đinh Hồng Thảo

10



GVHD: Ths. Bùi Tấn

Nghĩa



Hình 2: Đồ thị biểu diễn đường cong sôi

Theo đồ thị đường cân bằng ta xác định được y *F = 0,4 phần mol là nồng độ cấu tử

dễ bay hơi trong pha hơi cân bằng với pha lỏng trong hỗn hợp đầu ứng giá trị xF =

0,09.

Theo đồ thị đường cong sôi ta xác định được nhiệt độ sôi của hỗn hợp đầu t sF =88oC,

của sản phẩm đỉnh tsD = 67oC, của sản phẩm đáy tsW= 97oC.

a(%khối lượng)



x(phần mol)



y(phần mol)



Kmol/h



aF = 15



xF = 0,09



yF = 0,4



129,8



88



aD = 90



xD = 0,83



yD = 0,93



11,65



67



aw = 3



xw =0,017



yw = 0,09



118,14



97



Nhiệt độ sơi



Chỉ số hồi lưu thích hợp: ROPT

Rx = β.Rmin (Công thức IX.25, trg 158, [2])

β: hệ số hiệu chỉnh; β = (1,2 ÷ 2,5)



SVTH: Đinh Hoàng Thảo

11



GVHD: Ths. Bùi Tấn

Nghĩa

Rmin: chỉ số hồi lưư tối thiểu

Suy ra chỉ số hồi lưu tối thiểu là:

xP − y * F



Rxmin =



y * F − xF



(Công thức IX.24, trg 158, [2])



0,83 − 0,4

= 1,39

0,4 − 0,09



Rmin =



Để xác định số đĩa lý thuyết của tháp bằng cách dựa vào phương trình đường nồng

độ làm việc của đoạn luyện và đoạn chưng.

Phương trình làm việc của đoạn luyện

y=



R .x + x (Công thức IX.20, trg 144, [2])

R +1

R +1

D



th



th



th



Phương trình làm việc của đoạn chưng:

X=



R +1

L+ R

th



.y +



th



Với: L =



L −1



L+ R



.(Công thức IX.22, trg 158, [2])



th



F 129,8

= 1,7

=

D 11,65



Mà: ROPT = β.Rmin. Đặt B =



x



D



Rx + 1



ứng với mổi giá trị của β sẽ là một đĩa lý thuyết



N ở bảng sau

β

ROPT

N

N(R+1)

B



1,2

1,668

10

26,68

0,311



1,4

1,946

8,5

25,041

0,282



1,6

2,224

7,1

22,809

0,257



1,8

2,502

6,5

23,763

0,237



2,1

2,919

6,2

24,299

0,212



2,3

3,197

6

25,182

0,198



2,5

3,475

5,7

25,507

0,185



Lập biểu đồ biểu diển sự phụ thuộc N(R+1) và R . Điểm cực tiểu của giá trị N(R+1)

ứng với R thích hợp nhất là Rth= 2,224.

Tương ứng với Rth =2,224 thì số đĩa lý thuyết của tháp là 7,1 (đĩa) 3,6 đoạn luyện,

3,5 đoạn chưng.



SVTH: Đinh Hoàng Thảo

12



GVHD: Ths. Bùi Tấn

Nghĩa

2. Xác định số đĩa thực tế:

Số đĩa thực tế được xác định theo công thức:

Ntt =



N lt

(Cơng thức IX.59, trg 170, [2])

ηtb



Với µ tb là hiệu suất trung bình của thiết bị, là hàm của độ bay hơi tương đối α và

độ nhớt µ của hỗn hợp µ = f(α,η).

α=

Độ nhớt:



y 1− x

.

(Cơng thức IX.61, trg 171, [2])

1− y x



lgµhh = n.lgµ1 + (1-n)lgµ2



n là nồng độ cấu tử thứ nhất

n -1 là nồng độ cấu tử thứ hai

µ1, µ2 là độ nhớt hai cấu tử.

(Độ nhớt của rượu mêtylic theo nhiệt độ được tra ở bảng dùng cho toán đồ h.I.18,

trg 93, [2], độ nhớt của nước theo nhiệt độ được tra ở bảng I.102, trg 94, [2]).

η= ηtb =



1

.( η1 + η2 + η3 ) (Công thức IX.60, trg 171, [2])

3



Với η1 là hiệu suất ứng với đĩa trên cùng

η2 là hiệu suất ứng với đĩa tiếp liệu

η3 là hiệu suất ứng với đĩa cuối cùng

-



Ứng với đĩa tiếp liệu:

Độ bay hơi:

αF =



yF 1 − xF

0,4 1 − 0,09

.

=

.

= 6,741

1 − yF xF

1 − 0,4 0,09



Độ nhớt:



với tSF = 88oC

lgµF = xF lg µ CH 3OH + (1 − xF ). lg µ H 2 O

= 0,09.lg0,2521 + (1 - 0,09).lg0,3239 = -0,4994



=>



µF



= 0,3167 (Cp)



SVTH: Đinh Hồng Thảo

13



GVHD: Ths. Bùi Tấn

Nghĩa

Tích µF.αF = 0,323.5,156 = 1,665. Tra đồ thị hình IX.11, trg 171, [2] ta được hiệu

suất của đĩa tiếp liệu η2 = 44 %.

-



Ứng với đĩa trên cùng:

Độ bay hơi:

αD =

Độ nhớt:



=>



y D 1 − xD

0,93 1 − 0,83

.

=

.

= 2,72

1 − yD xD

1 − 0,93 0,83



với tSD = 67oC

lgµD = xD lg µ CH 3OH + (1 − x D ). lg µ H 2O

= 0,83.lg0,3174 + (1 - 0,83).lg0,4233 = -0,4173

µD

= 0,3333 (Cp)



Tích µD.αD = 0,3333 . 2,72 = 0,24. Tra đồ thị hình IX.11, trg 171, [2], ta được

hiệu suất của đĩa trên cùng η1 = 71%.

-



Ứng với đĩa cuối cùng:

Độ bay hơi:

αW =

Độ nhớt:



=>



yw 1 − xw

0,09 1 − 0,017

.

=

.

= 5,72

1 − y w xw

1 − 0,09 0,017



với tSW = 97oC

lgµW = xw lg µ CH 3OH + (1 − xw ). lg µ H 2 O

= 0,017.lg0,23 + (1 - 0,017).lg0,293 = -0,5349

µW

= 0,292 (Cp)



Tích µD.αD = 0,292 . 5,72 = 1,69. Tra đồ thị hình IX.11, trg 171, [2], ta được hiệu

suất của đĩa trên cùng η3 = 42%.

Vậy hiệu suất trung bình:

ηtb =



1

1

(η1 + η2 + η3) = (71 + 42 + 40) = 51(%)

3

3



Số đĩa thực tế là:

Ntt =



N lt 7,1

= .100 = 13,9

η tb 51



Vậy thực tế phải chọn 13,9 đĩa, trong đó số đĩa đoạn chưng là 6,9 đĩa và số đĩa đoạn

luyện là 7 đĩa.

(yF , yP , yW được xác định từ đồ thị đường cân bằng hình 1)



SVTH: Đinh Hồng Thảo

14



GVHD: Ths. Bùi Tấn

Nghĩa



Chương 2: TÍNH ĐƯỜNG KÍNH THIẾT BỊ

Đường kính tháp: (cơng thức IX.89, trg 181, [2])

4.Vtb

π .3600.ωtb



D=

Hoặc



D = 0,0188.



,m



g tb

( ρ y .ω y )tb



,m



Trong đó: Vtb - lượng hơi trung bình đi trong tháp, m3/h

ωtb - tốc độ hơi trung bình đi trong tháp, m/s

gtb - lượng hơi trung bình đi trong tháp, kg/h

(ρy.ωy)tb - tốc độ hơi trung bình đi trong tháp, kg/m2.s

2.1. Đường kính đoạn luyện:

1. Lượng hơi trung bình đi trong đoạn luyện g tb: có thể xem gần đúng bằng

trung bình cộng lượng hơi đi ra khỏi đĩa trên cùng của tháp g đ và lượng hơi đi vào

dưới cùng g1 của đoạn luyện:

gtb =



g d + g1

, kg/h

2



Trong đó, gđ = GR +GP = GP(RX+1) (công thức IX.92, trg 181, [2]).

Với



GR: lượng lỏng hồi lưu, kg/h

GP: lượng sản phẩm đỉnh, kg/h

RX: chỉ số hồi lưu



=>



gđ = 344,83.(2,224+1) = 1111,73 kg/h



Lượng hơi đi vào đĩa đầu tiên của đoạn luyện được xác định theo hệ phương trình

cho ở trang 182 Sổ tay QTTB tập 2:

 g1 = G1 + GP



 g1. y1 = G1.x1 + GP .xP

 g .r = g .r

d d

 1 1



Trong đó x1 = aF = 0,15 (phần khối lượng)

xP = aP = 0,90 (phần khối lượng)



SVTH: Đinh Hoàng Thảo

15



GVHD: Ths. Bùi Tấn

Nghĩa

G1:lượng lỏng đĩa thứ nhất đoạn luyện

rđ: ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp đi ra khỏi đỉnh tháp

r1: ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp đi vào đĩa thứ nhất đoạn luyện

r1= ra .y1 + (1-y1).rb

rđ= ra .y1 + (1-yđ).rb

ra, rb: ẩn nhiệt hóa hơi của rượu metylic và nước.

yđ = aP = 0,90 phần khối lượng.

*Tính r1: hỗn hợp đầu vào tháp ở 88oC nên ta phải tính ra, rb ở 88oC.

(Theo bảng I.212, trg 254, [1]) ta có:

Ơ 60oC



ra1 = 265 kcal/kg

rb1 =579 kcal/kg



Ở 100oC



ra2 = 242 kcal/kg

rb2 = 539 kcal/kg



=>



∆ra = ra 2 − ra1 = −23 kcal/kg

∆rb = rb 2 − rb1 = −40 kcal/kg

∆t = t 2 − t1 = 100 − 60 = 40 o C



=>



∆ra

23

=−

= −0,575 kcal/kg.độ

∆b

40

∆rb

40

=−

= −1 kcal/kg.độ

∆t

40



Theo phương pháp nội suy ta tính ra, rb ở 88oC:



Vậy



ra88 = ra60 +



∆ra

.(88 − 60) = 265 − 0,575.28 = 248,9 kcal/kg

∆t



rb88 = rb60 +



∆rb

.(88 − 60) = 579 − 28 = 551 kcal/kg

∆t



r1 = ra.y1 +(1-y1).rb = 248,9.y1 + (1-y1).551

= 551 – 302,1.y1



*Tính rđ: hơi đi ra khỏi đỉnh tháp ở nhiệt độ 67oC, tương tự như trên:

ra67 = ra60 +



∆ra

(67 − 60) = 265 − 0,575.7 = 260,975 kcal/kg

∆t



SVTH: Đinh Hoàng Thảo

16



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

PHẦN 2: TÍNH CÔNG NGHỆ

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×