Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƯƠNG 2: CÂN BẰNG VẬT CHẤT

CHƯƠNG 2: CÂN BẰNG VẬT CHẤT

Tải bản đầy đủ - 0trang

CHƯNG LUYỆN ETANOL-NƯỚC



GVHD: KS. DƯƠNG QUỐC KHANH



2.2.1. Tính nồng độ phần mol dựa vào nồng độ khối lượng.





Thành phần mol trong hỗn hợp đầu







Thành phần mol trong sản phẩm đỉnh







Thành phần mol trong sản phẩm đáy



2.2.2. Phương trình cân bằng vật chất cho toàn tháp.

F = P + W (1)

Hay GF = GP + GW





Phương trình cân bằng vật liệu đối với cấu tử dễ bay hơi (axeton)

xF. F = xP. P + xW.W (2)

hay GF. xF = GP. xP + xW. GW



Giải hệ phương trình (1) và (2) ta được

P = GP = 815,4390 (kg/h)

W= GW = 2684,561 (kg/h)

2.2.3. Tính khối lượng mol trung bình.





Trong hỗn hợp đầu

MF = xF. MA + (1 –xF). MB = 0,1436.46 + (1- 0,1436). 18 = 22,0208 (kg/kmol)







Trong hỗn hợp đỉnh

MP = xP. MA + (1 –xP). MB = 0,6101.46 + (1- 0,6101). 18 = 35,0828 (kg/kmol)



Nhóm SVTH: Trần Bá Thuần



Trang 16



CHƯNG LUYỆN ETANOL-NƯỚC







GVHD: KS. DƯƠNG QUỐC KHANH



Trong hỗn hợp đáy

MW = xW. MA + (1 –xW). MB = 0,0019.46 + (1- 0,0019). 18 = 18,0532 (kg/kmol)



Lưu lượng mol tính theo kmol/h



Bảng 1.1: Bảng thống kê thành phần nguyên liệu đầu.



Phần khối



Phần mol



lượng



Lưu lượng



Lưu lượng



(kg/h)



(kmol/h)



Hỗn hợp đầu



0,3000



0,1436



3500,0000



158,9406



Sản phẩm đỉnh



0,8



0,6101



815,4390



23,2432



Sản phẩm đáy



0,0050



0,0019



2684,561



148,7028



2.2.4. Chỉ số hồi lưu thích hợp, số đệm lý thuyết.

Có rất nhiều phương pháp để xác định chỉ số hồi lưu thích hợp, ta sử dụng phương

pháp xác định thay đổi theo bậc nồng độ (số đĩa lý thuyết)







Là lượng hồi lưu nhỏ nhất ở đỉnh tháp

Từ số liệu bảng IX, 2a, trang 146 - [2] ta có thành phần cân bằng lỏng-hơi của



etanol-nước là:

Bảng 2.2: Thành phần lỏng x (% phần mol)– hơi y(% phần mol) và nhiệt độ sôi của

hỗn hợp Etanol - Nước ở 760 mmHg. Trích bảng IX.2a(II-146)



x



0



y



0



5



10



20



30



40



33,



44,



53,



57,



61,



2



2



1



6



4



Nhóm SVTH: Trần Bá Thuần



50



60



70



65,4



69,9



75,3



80

81,

8



90



100



89,8



100



Trang 17



CHƯNG LUYỆN ETANOL-NƯỚC



t(oC)



100







GVHD: KS. DƯƠNG QUỐC KHANH



90,



86,



83,



81,



80,



5



5



2



7



8



80



79,4



79



78,

6



78,4



78,4



Từ bảng số liệu ta vẽ được đồ thị biểu diễn đường cân bằng lỏng – hơi



Hình 2.1: Đồ thị biểu diễn đường cân bằng lỏng- hơi



Với giá trị xF = 0,1436 và áp dụng vào đồ thị ta tìm được y*F = 0,482 (phần mol)

Gọi





y*F, y*P, y*W: Nồng độ phần mol của phần mol hơi cân bằng với pha lỏng



trong hỗn hợp đầu, sản phẩm đỉnh, sản phẩm đáy của etanol ứng với xF, xP, xW.

 tF, tP, tW: nhiệt độ sôi của hỗn hợp đầu, sản phẩm đỉnh, sản phẩm đáy

+Chỉ số hồi lưu tối thiểu Rmin

+ Tỉ số hoàn lưu làm việc:

R = 1,3Rmin + 0,3 = 1,3 .0,3448+0,3 = 0,7842

+Chỉ số nhập liệu



Nhóm SVTH: Trần Bá Thuần



Trang 18



CHƯNG LUYỆN ETANOL-NƯỚC



GVHD: KS. DƯƠNG QUỐC KHANH



2.3. Phương trình đường làm việc số mâm lý thuyết.

2.3.1. Phương trình đường làm việc của đoạn luyện.



y =0,4395x + 0,3419

2.3.2. Phương trình đường làm việc của đoạn chưng.



y = 2,8451x – 1,8452

Ta vẽ được đồ thị:

Hình 2.2. Đồ thị xác định số đĩa lý thuyết



Nhóm SVTH: Trần Bá Thuần



Trang 19



CHƯNG LUYỆN ETANOL-NƯỚC



GVHD: KS. DƯƠNG QUỐC KHANH



Từ đồ thị xác định số đĩa lý thuyết là:





Số đĩa lý thuyết của đoạn luyện là 18







Số đĩa lý thuyết của đoạn chưng là 9







Số đĩa nhập liệu là 1



Nhóm SVTH: Trần Bá Thuần



Trang 20



CHƯNG LUYỆN ETANOL-NƯỚC



GVHD: KS. DƯƠNG QUỐC KHANH



2.4. Xác định số đĩa thực tế.



Ntt =







ŋtb =



ntb là hàm phụ thuộc vào độ bay hơi tương đối và độ nhớt của hỗn hợp

xác định theo công thức CT.61 (II-171)



Với x, y: là nồng độ phần mol của pha lỏng và pha hơi

F Xác định độ bay hơi trong các hỗn hợp sau:

 Trong hỗn hợp đầu







Trong sản phẩm đỉnh







Trong sản phẩm đáy



F Xác định độ nhớt của hỗn hợp theo nhiệt độ

(Xác định độ nhớt của etanol và nước theo nhiệt độ dựa vào bảng I.101 trang 91[1].)

Dùng phương pháp nội suy ta có:

Bảng 2.3: Độ nhớt của etanol và nước theo nhiệt độ

Nhiệt độ oC



Độ nhớt etanol



Độ nhớt nước



tF = 94,3

tW = 55,1

Độ nhớt của hỗn hợp được tính theo cơng thức I.2 trang 84 - [1]

xA. lg + xB. lg

Do đó ta có:

Nhóm SVTH: Trần Bá Thuần



Trang 21



CHƯNG LUYỆN ETANOL-NƯỚC



GVHD: KS. DƯƠNG QUỐC KHANH



xF. lg + (1- .lg = 0,1436.lg(0,357) + (1- 0,1436). lg(0,305)

= -3,5058

xW. lg + (1- .lg = 0,0019.lg(0,446)+(1-0,0019). lg(0,365)

= -0,4375

Như vậy có kết quả như sau

-



0,3120.5,7 = 1,8 ŋ1 = 44%

0,3651.13,4 = 4,9 ŋ2 = 34%



Trong đó ŋ1, ŋ2 xác định bằng đồ thị sau:



Hình 2.3: xác định hiệu suất trung bình của thiết bị

(sổ tay “quá trình thiết bị 2” trang 171-[2])



Suy ra hiệu suất làm việc của tháp

ŋtb = = 39%

F



Số đĩa thực tế của đoạn luyện



Nhóm SVTH: Trần Bá Thuần



Trang 22



CHƯNG LUYỆN ETANOL-NƯỚC



F

F



GVHD: KS. DƯƠNG QUỐC KHANH



Nl = = 46 (đĩa)

Số đĩa thực tế của đoạn chưng

Nc = = 23 (đĩa)

Vậy số đĩa thực tế của tháp

N = 46+23 = 69 (đĩa)



Nhóm SVTH: Trần Bá Thuần



Trang 23



CHƯNG LUYỆN ETANOL-NƯỚC



GVHD: KS. DƯƠNG QUỐC KHANH



CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ

3.1. Đường kính tháp.

Đường kính tháp được tính theo cơng thức

=



Trong đó:

F Vtb lượng hơi trung bình đi trong tháp

F vận tốc hơi trung bình di trong tháp

3.1.1. Lượng hơi trung bình đi trong tháp.

FLượng hơi trung bình trong đoạn luyện được tính bằng cơng thức sau:

gtb =



CT(IX – 91) trang 181- [2]



Trong đó

F gd lượng hơi ra khỏi tháp ở đĩa trên cùng của đoạn luyện (Kg/h)

F g1 lượng hơi đi vào đệm dưới cùng của đoạn luyện (Kg/h)

Áp dụng phương trình cân bằng vật liệu, nhiệt lượng cho đệm thứ nhất của đoạn

luyện.

– g1 = G1 + GP

– g1. y1= G1. x1 + Gp. xP

– g1. r1= gd . rd



Nhóm SVTH: Trần Bá Thuần



(IX-93) trang 182 – [2]

(IX-94) trang 182 – [2]

(IX-95) trang 182 – [2]



Trang 24



CHƯNG LUYỆN ETANOL-NƯỚC



GVHD: KS. DƯƠNG QUỐC KHANH



Với

– y1 hàm lượng hơi của đĩa thứ nhất của đoạn luyện

– x1 hàm lượng lỏng ở đĩa thứ nhất của đoạn luyện

– G1 lượng lỏng ở đệm thứ nhất của đoạn cất

Ta có

– GP = 815,4390 (kg/h)

– GF = 3500 (kg/h)

– x1 = xF = 0,1436 (phần mol) = 0,3 (phần khối lượng)

– gd = GX + GP = Gp. (Rx + 1) =815,4390.(0.7842 + 1) = 1454,9062( kg/h)

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

– rd ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp đi ra khỏi đỉnh tháp









+

+

+



+

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

+

rd = ra. yd + rb. (1-yd)

(CT.trang 182-[2])

– ra, rb ẩn nhiệt hóa hơi của etanol và nước

Ở nhiệt độ tF = 84,85oC ta tra bảng (I-212) trang 254 - [1]

+ ra = 891788 (J/kg)

+ rb = 2319478 (J/kg)

+ ya = yF = 0,4905 (phần mol)

+ rd = ra. yd + rb. (1-yd)

+ rd =891788. 0,7039 + (1-0,7039). 2319478 = 1314527,009 (J/kg)

Ở nhiệt độ tp = 79,4oC ta tra bảng (I-212) trang 254 - [1]

ra = 895975 (J/kg)

rb = 2340421 (J/kg)

yd = yP = 0,7039 (phần mol)

Do đó ta tính được

r1 = 895975. y1 + 2340421.(1-y1)



Nhóm SVTH: Trần Bá Thuần



(J/kg)



Trang 25



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG 2: CÂN BẰNG VẬT CHẤT

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×