Tài liệu Đồ án về môn học quá trình thiết bị

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Khoa Công Nghệ Hóa CỘNG HÒA Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP- TỰ DO- HẠNH PHÚC ĐÔỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾẾT BỊ Họ và tên SV: Nguyễễn Ngọc Minh MSV: 0441120070 Lớp: ĐH Công Nghệ Hóa 1 Khóa: IV Khoa: Công nghệ hóa Giáo viên hướng dẫẫn: Nguyễễn Thễế Hữu NỘI DUNG: Thiêết kêế hệ thôếng chưng luyện liên tục loại tháp đĩa lôẫ có ôếng chảy truyêền để phẫn tách hôẫn hợp: Metylic- Nước với các sôế li ệu ban đẫều như sau: - Năng suẫết hôẫn hợp đẫều = 9988,7kg/giờ - Nôềng độ cẫếu tử dêẫ bay hơi : + hôẫn hợp đẫều a F=32,7% + hôẫn hợp đẫều a p=92,2% + hôẫn hợp đẫều a w=1,0% Tháp làm việc ở áp suẫết thường, hôẫn hợp được gia nhi ệt trong đêến nhi ệt độ sôi B b Tễn bản vẽễ Khổ giấếy Sôế lượng STT 1 Veẫ dẫy chuyêền sản xuẫết A4 01 2 Veẫ hệ thôếng tháp chưng luyện A0 01 Nguyễễn Ngọc Minh MSV:0441120070 1 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa PHẦỒN THUYẾẾT MINH MỤC LỤC MỤC LỤC:………………………………………………………………………… LỜI CẢM ƠN:………………………………………………………………………….4 LỜI NÓI ĐẦẦU:………………………………………………………………………..6 PHẦẦN I : GIỚI THIỆU CHUNG…………………………………………………………………….7 I. Lý thuyễết vễề chưng luyện………….………………….…………………7 1.1 Phương pháp chưng luyện…..………………………..…..………...7 1.2 Thiêt bị chưng luyện ………………………………………………...8 2 Giới thiệu vêề hôền hợp được chưng luyện…………………………….8 2.1 Nước………………………………………………………………….8 2.2 Metylic………………………………………………...……………..13 2.3 Veẫ và thuyêết minh dẫy chuyêền sản xuẫết………...…………………..13 2.3.1 Dẫy chuyêền sản xuẫết…………………………………………………13 PHẦẦN II: TÍNH TOÁN THIẾẾT BỊ CHÍNH………………………………15 2.1 Tính toán cẫn băềng vật liệu toàn thiêết bị………………………………...15 2.2 Cẫn băềng vật liệu………………………………………………………..16 2.3 Tính chỉ sôế hôềi lưu tôếi thiểu……………………………………………..17 2.1.3 Tính chỉ sôế hôềi lưu thích hợp…………………………………………. 2.1.4 Sôế đía lý thuyêết…………………………………………………..……30 2.1.5 Phương trình đường nôềng độ làm việc……………………………….31 2.2 Tính đường kính tháp………………………………………………..31 Nguyễễn Ngọc Minh MSV:0441120070 2 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa 2.2.1 Lượng hơi trung bình các dòng pha đi trong tháp…………………...32 2.2.2 Khôếi lượng riêng trung bình…………………………………………37 2.2.3 Vận tôếc đi trong tháp………………………………………………...40 2.2.4 Tính đường kính tháp………………………………………………..40 2.3 Tính chiêều cao tháp………………………………………………….41 2.3.1 Hệ sôế khuêếch tán…………………………………………………….41 2.3.2 Hệ sôế cẫếp khôếi……………………………………………………….42 2.3.3 Hệ sôế chuyển khôếi, đường cong động học, sôế đĩa th ực têế…………...47 2.3.4 Hiệu suẫết tháp, chiêều cao tháp……………………………………….53 2.3.5 Chọn loại đĩa…………………………………………………………53 2.4 Tính trở lực tháp……………………………………………………..54 2.4.1 Trở lực của đĩa khô…………………………………………………..54 2.4.2 Trở lực của đĩa do sức căng bêề mặt………………………………….55 2.4.3 Trở lực của lớp chẫết lỏng trên đĩa……………………………………56 2.4.4 Trở lực tháp……………………………………………………….. 2.5 Tính cẫn băềng nhiệt lượng ………………………………………..57 2.5.1 Tính cẫn băềng nhiệt trong thiêết bị gia nhiệt hôẫn h ợp đẫều…………58 2.5.2 Tính cẫn băềng nhiệt lượng toàn tháp chưng luyện………………..60 2.5.3 Tính cẫn băềng nhiệt lượng trong thiêết bị ngưng tụ……………….63 2.5.4 Tính cẫn băềng nhiệt lượng trong thiêết bị làm lạnh……………….64 PHẦẦN III: TÍNH TOÁN CƠ KHÍ……………………………………66 3.1 Tính toán thẫn tháp…………………………………………………66 Nguyễễn Ngọc Minh MSV:0441120070 3 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa 3.1.1 Áp suẫết trong thiêết bị……………………………………………..66 3.1.2 Ứng suẫết cho phép……………………………………………….67 3.1.3 Tính hệ sôế bêền của thành hình trụ theo phương pháp d ọc………67 3.1.4 Đại lượng bổ sung………………………………………………68 3.1.5 Chiêều dày thẫn tháp……………………………………………..68 3.2 Tính điêều kiện các ôếng dẫẫn ……………………………………..69 3.2.1 Điêều kiện các ôếng cháy truyêền………………………………….69 3.2.2 Điêều kiện ôếng dẫẫn hỡn hợp đẫều của tháp……………………….70 3.2.3 Điêều kiện ôếng dẫẫn hơn trong đỉnh tháp…………………………70 3.2.4 Điêều kiện ôếng dẫẫn sản phẩm đáy………………………………..71 3.2.5 Điêều kiện ôếng dẫẫn hơi ngưng tụ hôềi lưu………………………..72 3.2.6 Điêề kiện ôếng dẫẫn hơi sản phẩm đáy hôềi lưu…………………….73 3.3 Tính đáy và năếp thiêết bị………………………………………….73 3.4 Chọn mặt bích…………………………………………………….76 3.4.1 Chọn mặt bích để nôếi thẫn tháp và năếp tháp…………………….76 3.4.2 Chọn mặt bích để nôếi ôếng dẫẫn thiêết b ị…………………………..76 3.5 Tính và chọn giá đỡ, tai trèo………………………………………77 3.5.1 Tính khôếi lượng toàn bộ tháp……………………………………77 PHẦẦN IV: TÍNH TOÁN THIẾẾT BỊ PHỤ…………………………..83 4.1 Tính toán thiêết bị gia nhiệt hôẫn hợp đẫều…………………………..83 4.1.1 Tính hiệu sôế nhiệt trung bình……………………………………83 Nguyễễn Ngọc Minh MSV:0441120070 4 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa 4.1.2 Tính lượng nhiệt trao đổi………………………………………..84 4.1.3 Tính hệ sôế cẫếp khôếi……………………………………………… 4.2 Tính bơm và thùng cao vị………………………………………..91 4.2.1 Tính các trở lực …………………………………………………92 4.2.2 Tính chiêều cao thùng cao vị so với đĩa tiêếp li ệu………………..100 4.2.3 Tính và chọn bơm………………………………………………101 PHẦẦN V: KẾẾT LUẬN CHUNG………………………………………………… PHẦẦN VI: TÀI LIỆU THAM KHẢO …………………..103 Nguyễễn Ngọc Minh MSV:0441120070 5 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Lời Cảm Ơn Chúng ta đang sôếng trong nêền kinh têế hậu công nghi ệp hay còn g ọi là kinh têế mới, nêền kinh têế tri thức. Đặc trưng chủ yêếu c ủa nêền kinh têế này là s ự xuẫết hiện của các ngành công nghệ cao, công nghệ tự đ ộng hóa và ng ười máy, công nghệ thông tin, công nghệ vật liệu mới… Trong ngành công ngh ệ vật liệu mới không thể không nhăếc tới ngành công nghệ hóa h ọc, b ởi công nghệ hóa học thuộc nghành công nghệ đòi hỏi kyẫ thuật cao, m ức đ ộ phát triển khoa học của một đẫết nước. Khi mà khoa học kyẫ thuật càng phát triển, nhu cẫều vêề đôề dùng ph ương ti ện phục vụ càng lớn thì đòi hỏi đêến sản phẩm hóa học càng nhiêều. Nh ận thẫếy rõ sự phát triển như vũ bão của ngành công nghệ hóa học với lôếi tư duy nhạy bén và sáng tạo, khoa Công Nghệ Hóa tr ường Đ ại H ọc Công Nghi ệp Hà Nội đã đào tạo ra những sinh viên chuyên ngành hóa. Điêều đó không ch ỉ cung cẫếp cho đẫết nước đội ngũ những công nhẫn lành nghêề, nh ững th ợ kyẫ thuật có tay nghêề cao mà nó còn mở ra cơ hội việc làm cho gi ới tr ẻ trong lĩnh vực khá mới mẻ này. Là một sinh viên khoa Công Nghệ Hóa của trường, chúng em đã đ ược trang bị rẫết nhiêều những kiêến thức cơ bản vêề các quá trình thiêết b ị c ủa công ngh ệ sản xuẫết những sản phẩm hóa học, để củng côế những kiêến th ức đã h ọc, cũng như để phát huy trình độ độc lập sáng tạo giải quyêết m ột vẫến đêề c ụ thể của sinh viên trong thực têế sản xuẫết, chinh vì vậy khi đ ược nh ận bản đôề án quá trình thiễết bị này là một cơ hội tôết để cho chúng em được tìm hi ểu vêề các quá trình công nghệ, được vận dụng những kiêến thức đã đ ược h ọc Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa và mở rộng vôến kiêến thức của mình, từ đó cho chúng em cái nhìn c ụ th ể h ơn vêề ngành nghêề mình đã lựa chọn. Bản đôề án này không chỉ làm sáng tỏ thêm lý thuyêết, năếm v ững ph ương pháp tính toán và nguyên lý vận hành thiêết bị, mà đẫy chính là m ột c ơ h ội tôết để sinh viên tập dượt giải quyêết những vẫến đêề cụ thể trong thực têế s ản xuẫết. Để hoàn thành được bản đôề án này em xin gửi lời cám ơn chẫn thành nhẫết đêến các thẫềy cô khoa Công Nghệ Hóa, đặc biệt là thẫềy giáo Nguyêẫn Thêế H ữu đã giành cho chúng em sự ưu đãi đặc biệt, tận tình h ướng dẫẫn, ch ỉ b ảo, t ạo điêều kiện thuận lợi cho chúng em làm đôề án. Do thời gian và kiêến thức bản thẫn em còn hạn chêế nên b ản đôề án không tránh khỏi những thiêếu sót em rẫết mong nhận được sự góp ý, nh ững l ời nhận xét và sửa chữa của thẫềy cô để bản đôề án của em được hoàn chỉnh hơn. Một lẫền nữa em xin chẫn thành cám ơn ! Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Lời Nói Đẫều Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học kyẫ thuật, nêền công nghiệp đã mang lại cho con người những lợi ích vô cùng to l ớn vêề v ật chẫết và tinh thẫền. Để nẫng cao đời sôếng nhẫn dẫn, để hòa nh ập chung v ới s ự phát triển chung của các nước trong khu vực cũng như trên thêế giới Đ ảng và Nhà nước ta đã đêề ra mục tiêu công nghiệp hóa và hiện đại hóa đẫết n ước. Trong tiêến trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đẫết nước những ng hành mũi nhọn như công nghệ thông tin, công nghệ sinh học, công ngh ệ đi ện t ử tự động hóa…công nghệ hóa giữ vai trò quan trọng trong vi ệc s ản xuẫết các sản phẩm phục vụ cho nêền kinh têế quôếc dẫn, tạo tiêền đêề cho nhiêều ngành khác phát triển. Khi kinh têế phát triển thì nhu cẫều của con người ngày càng tăng. Do v ậy các sản phẩm cũng đòi hỏi cao hơn, đa dạng hơn, phong phú h ơn, theo đó công nghệ sản xuẫết cũng phải nẫng cao. Trong công ngh ệ hóa h ọc nói chung việc sử dụng hóa chẫết có độ tinh khiêết cao là yêếu tôế căn b ản t ạo ra s ản phẩm có chẫết lượng cao. Có nhiêều phương pháp khác nhau đ ể làm tăng nôềng độ, độ tinh khiêết như: chưng luyện, chưng cẫết, cô đặc, trích ly. Tùy vào tính chẫết của hệ mà ta lựa chọn phương pháp thích hợp. Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Phấền I: GIỚI THIỆU CHUNG I. LÝ THUYẾẾT VẾỒ CHƯNG LUYỆN: 1) Phương pháp chưng luyện: Chưng luyện là một phương pháp nhăềm để phẫn tách một hôẫn hợp khí đã hóa lỏng dựa trên độ bay hơi tương đôếi khác nhau gi ữa các cẫếu t ử thành phẫền ở cùng một áp suẫết. Phương pháp chưng luyện này là một quá trình trong đó hôẫn h ợp đ ược bôếc hơi và ngưng tụ nhiêều lẫền. Kêết quả cuôếi cùng ở đ ỉnh tháp ta thu đ ược một hôẫn hợp gôềm hẫều hêết các cẫếu tử dêẫ bay hơi và nôềng đ ộ đ ạt yêu cẫều. Phương pháp chưng luyện cho hiệu suẫết phẫn tách cao, vì v ậy nó đ ược s ử dụng nhiêều trong thực têế. Dựa trên các phương pháp chưng luyện liên tục, người ta đưa ra nhiêều thiêết bị phẫn tách đa dạng như tháp chóp, tháp đĩa lôẫ không có ôếng ch ảy truyêền, tháp đĩa lôẫ có ôếng chảy truyêền, tháp đệm… Cùng v ới các thiêết b ị ta có các phương pháp chưng cẫết là: a. Áp suẫết làm việc: - Chưng cẫết ở áp suẫết thẫếp. - Chưng cẫết ở áp suẫết thường. - Chưng cẫết ở áp suẫết cao. Nguyên tăếc của phương pháp này là dựa trên nhiệt độ sôi c ủa các cẫếu tử: nêếu nhiệt độ sôi của các cẫếu tử quá cao thì gi ảm áp suẫết làm vi ệc đ ể giảm nhệt độ sôi của các cẫếu tử. b. Nguyên lý làm việc: có thể làm việc theo nguyên lý liên tục ho ặc gián đoạn: -Chưng gián đoạn: phương pháp này được sử dụng khi: Nhiệt độ sôi của các cẫếu tử khác xa nhau. Không cẫền đòi hỏi sản phẩm có độ tinh khiêết cao Tách hôẫn hợp lỏng ra khỏi tạp chẫết không bay hơi. Tách sơ bộ hôẫn hợp nhiêều cẫếu tử. Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa - Chưng liên tục: là quá trình được thực hiện liên tục ngh ịch dòng và nhiêều đoạn. Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa 1.1.2. Thiễết bị chưng luyện: Trong sản xuẫết thường sử dụng rẫết nhiêều loại tháp khác nhau nh ưng chúng đêều có một yêu cẫều cơ bản là diện tích tiêếp xúc bêề m ặt pha l ớn. Tháp chưng luyện phong phú vêề kích cỡ và ứng dựng. Các tháp lớn thường được sử dụng trong công nghệ lọc hóa dẫều. Đường kính tháp ph ụ thuộc vào lượng pha lỏng và lượng pha khí, độ tinh khiêết c ủa sản ph ẩm. Môẫi loại tháp chưng lại có cẫếu tạo riêng, có ưu điểm và nh ược đi ểm khác nhau, vậy ta phải chọn loại tháp nào cho phù hợp với hôẫn hợp cẫếu tử cẫền ch ưng và tính toàn kích cỡ của thêết bị cho phù hợp với yêu cẫều. Trong đôề án này em được giao thiêết kêế tháp chưng luy ện liên t ục lo ại tháp đĩa lôẫ có ôếng chảy truyêền để phẫn tách hôẫn hợp hai cẫếu t ử là N ước – Metylic, chêế độ là việc ở áp suẫết thường với hôẫn hợp đẫều vào ở nhi ệt đ ộ sôi. 2. GIỚI THIỆU VẾỒ HÔỖN HỢP ĐƯỢC CHƯNG LUYỆN: 2.1 Nước( H2O): Nước là một hợp chẫết hóa học của oxy và hidro, có công th ức hóa h ọc là H2O. Với các tính chẫết lý hóa đặc biệt (ví dụ như tính lưỡng cực, liên kêết hiđrô và tính bẫết thường của khôếi lượng riêng) nước là một chẫết rẫết quan trọng trong nhiêều ngành khoa học và trong đời sôếng; 70% di ện tích c ủa Trái Đẫết được nước che phủ nhưng chỉ 0,3% tổng lượng nước trên Trái Đẫết năềm trong các nguôền có thể khai thác dùng làm nước uôếng o Cẫếu tạo: Phẫn tử nước bao gôềm hai nguyên tử hidro và một nguyên tử oxy. Vêề mặt hình học thì phẫn tử nước có góc liên kêết là 104,45°. Do các cặp điện tử tự Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa do chiêếm nhiêều chôẫ nên góc này sai lệch đi so với góc lý t ưởng c ủa hình tứ diện. Chiêều dài của liên kêết O-H là 96,84 picomet o Tính lưỡng cực: Oxy có độ ẫm điện cao hơn hidro. Việc cẫếu tạo thành hình ba góc và vi ệc tích điện từng phẫền khác nhau của các nguyên tử đã dẫẫn đêến cực tính dương ở các nguyên tử hiđrô và cực tính ẫm ở nguyên tử oxy, gẫy ra s ự l ưỡng c ực. Dựa trên hai cặp điện tử đơn độc của nguyên tử ôxy, lý thuyêết VSEPR đã giải thích sự săếp xêếp thành góc của hai nguyên tử hiđrô, vi ệc t ạo thành mô men lưỡng cực và vì vậy mà nước có các tính chẫết đặc bi ệt. Vì phẫn t ử n ước có tích điện từng phẫền khác nhau nên một sôế sóng điện từ nhẫết định như sóng cực ngăến có khả năng làm cho các phẫn tử nước dao động, dẫẫn đêến vi ệc nước được đun nóng. Hiện tượng này được áp dụng để chêế tạo lò vi sóng. - Các phẫn tử nước tương tác lẫẫn nhau thông qua liên kêết hiđrô và nhờ vậy có lực hút phẫn tử lớn. Đẫy không phải là m ột liên kêết bêền vững. Liên kêết của các phẫn tử nước thông qua liên kêết hidro chỉ tôền tại trong một phẫền nhỏ của một giẫy, sau đó các phẫn tử nước tách ra khỏi liên kêết này và liên kêết với các phẫn tử nước khác. - Đường kính nhỏ của nguyên tử hidro đóng vai trò quan tr ọng cho việc tạo thành các liên kêết hidro, bởi vì chỉ có nh ư v ậy nguyên tử hidro mới có thể đêến gẫền nguyên tử oxy m ột ch ừng mực đẫềy đủ. Các chẫết tương đương của nước, thí dụ như dihidro sulfua (H2S), không tạo thành các liên kêết tương tự vì hiệu sôế điện tích quá nhỏ giữa các phẫền liên kêết. Việc tạo chuôẫi Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa của các phẫn tử nước thông qua liên kêết cẫều nôếi hidro là nguyên nhẫn cho nhiêều tính chẫết đặc biệt của nước, thí dụ như nước mặc dù có khôếi lượng mol nhỏ vào khoảng 18 g/mol vẫẫn ở th ể lỏng trong điêều kiện tiêu chuẩn. Ngược lại, H2S tôền tại ở dạng khí cùng ở trong những điêều kiện này. Nước có khôếi lượng riêng nhỏ nhẫết ở 4 độ Celcius và nhờ vào đó mà băng đá có th ể nổi lên trên mặt nước; hiện tượng này được giải thích nhờ vào liên kêết cẫều nôếi hiđro. o Liên kêết hiđro: Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa o Các tính chẫết hóa lý của nước: - Cẫếu tạo của phẫn tử nước tạo nên các liên kêết hiđrô giữa các phẫn tử là cơ sở cho nhiêều tính chẫết của nước. Cho đêến nay m ột sôế tính chẫết của nước vẫẫn còn là cẫu đôế cho các nhà nghiên c ứu mặc dù nước đã được nghiên cứu từ lẫu. - Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của nước đã được Anders Celsius dùng làm hai điểm môếc cho độ bách phẫn Celcius. Cụ thể, nhiệt độ nóng chảy của nước là 0 độ Celcius, còn nhi ệt đ ộ sôi (760 mm Hg) băềng 100 độ Celcius. Nước đóng băng đ ược g ọi là nước đá. Nước đã hóa hơi được gọi là hơi nước. Nước có nhiệt độ sôi tương đôếi cao nhờ liên kêết hiđrô - Dưới áp suẫết bình thường nước có khôếi lượng riêng (tỷ tr ọng) cao nhẫết là ở 4 °C: 1 g/cm³ đó là vì nước vẫẫn tiêếp tục giãn nở khi nhiệt độ giảm xuôếng dưới 4 °C. Điêều này không được quan sát ở bẫết kỳ một chẫết nào khác. Điêều này có nghĩa là: V ới nhi ệt đ ộ trên 4 °C, nước có đặc tính giôếng mọi vật khác là nóng n ở, l ạnh co; nhưng với nhiệt độ dưới 4 °C, nước lại lạnh nở, nóng co. Do hình thể đặc biệt của phẫn tử nước (với góc liên kêết 104,45°), khi bị làm lạnh các phẫn tử phải dời xa ra để tạo liên kêết tinh thể lục giác mở. Vì vậy mà tỉ trọng của nước đá nhẹ hơn n ước thể lỏng. - Khi đông lạnh dưới 4 °C, các phẫn tử nước phải dời xa ra để tạo liên kêết tinh thể lục giác mở. - Nước là một dung môi tôết nhờ vào tính lưỡng cực. Các h ợp chẫết phẫn cực hoặc có tính ion như axít, rượu và muôếi đêều dêẫ tan trong nước. Tính hòa tan của nước đóng vai trò rẫết quan tr ọng trong sinh học vì nhiêều phản ứng hóa sinh chỉ xẩy ra trong dung dịch nước. - Nước tinh khiêết không dẫẫn điện. Mặc dù vậy, do có tính hòa tan tôết, nước hay có tạp chẫết pha lẫẫn, thường là các muôếi, tạo ra các ion tự do trong dung dịch nước cho phép dòng điện chạy qua. - Vêề mặt hóa học, nước là một chẫết lưỡng tính, có thể phản ứng như một axit hay bazơ. Ở 7 pH (trung tính) hàm lượng các ion hydroxyt (OH-) cẫn băềng với hàm lượng của hydronium (H 3O+). Khi phản ứng với một axit mạnh hơn thí dụ như HCl, n ước ph ản ứng như một chẫết kiêềm: - HCl + H2O ↔ H3O+ + Cl- Với ammoniac nước lại phản ứng như một axit: Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa - NH3 + H2O ↔ NH4+ + OH1.2 METYLIC( CH3OH): a-Tính chẫết vật lý 1.Tính chẫết lý học: Rượu mêtylic là chẫết lỏng không màu,tan vô hạn trong n ước có mùi v ị đặc trưng , rẫết độc , chỉ một lượng nhỏ xẫm nhập vào c ơ th ể cũng có th ể gẫy mù lòa ,lượng lớn gẫy tử vong. -Nhiệt độ sôi ở áp suẫết khí quyển t0s = 64,5 o - Khôếi lượng riêng ở 20 C ρ = 791,7 Kg/m -Độ nhớt ở 20 µ = 0,6.10 o −3 3 C N.s/m2 =0,6 cp -Hệ sôế dẫẫn nhiệt ở 20 o C λ = 0,179kcal/m.h.độ = 0,2082 W/m.độ -Nhiệt dung riêng ở 20 o C CP= 2570 J/kg.độ -Nhiệt hóa hơi r = 262,79 kcal/kg 64,5 o C -Nhiệt độ nóng chảy: tnc= -97,8 o C 2.Tính chẫết hóa học: Rượu mêtylic có công thức phẫn tử : CH3OH o C Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội công thức cẫếu tạo : Khoa Công Nghệ Hóa H | H-C - O- H | H phẫn tử lượng : 32 đvC Trong phẫn tử rượu mêtylic có 3 loại liên kêết : C - H , C - O , O - H ,trong đó hai liên kêết sau là liên kêết cộng hóa trị phẫn cực ,đó là do đ ộ ẫm đi ện c ủa O lớn hơn của C và H nên trong cả hai liên kêết đó c ặp electron góp chung đêều lệch vêề phía O làm cho nguyên tử H trở nên linh động h ơn.R ượu mêtylic có khả năng tham gia các phản ứng sau: - làm phá vỡ liên kêết C-OH với sự tách đi c ủa nhóm -OH - làm phá vỡ liên kêết _-O-H với sự tách đi c ủa -H. - bị oxy hóa thành fomanđêhit : CH 3 OH + CuO → HCHO + Cu Rượu mêtylic được ứng dụng để sản xuẫết anđêhitfomic làm nguyên li ệu cho công nghệ chẫết dẻo 2. Vẽễ và thuyễết minh dấy chuyễền sản xuấết: 2.1 Dấy chuyễền sản xuấết: Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa N íc 6 3 N íc l¹nh 5 7 H¬i ®èt N íc N íc l¹nh 4 9 11 N íc ng ng H¬i ®èt 11 2 1 N íc ng ng 10 8 Hình 1.1. Sơ đôề dẫy chuyêền công nghê chưng luyện liên tục CHÚ THÍCH: 1. Thùng chứa hôẫn hợp đẫều đẫều đỉnh 7. Thiêết bị làm lạnh sản phẩm 2. Bơm 8. Thùng chứa sản phẩm đỉnh 3. Thùng cao vị 9. Thiêết bị gia nhiệt đáy tháp 4. Thiêết bị gia nhiệt hôẫn hợp 10. Thùng chứa sản phẩm đáy Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội 5. Tháp chưng luyện Khoa Công Nghệ Hóa 11. Thiêết bị tháo nước ngưng 6. Thiêết bị ngưng tụ hôềi lưu THUYẾẾT MINH: Dung dịch đẫều ở thùng (1) được bơm (2) bơm liên tục lên thùng cao v ị (3), mức chẫết lỏng cao nhẫết ở thùng cao vị được khôếng chêế nh ờ ôếng ch ảy tràn, từ thùng cao vị dung dịch được đưa vào thiêết bị đun nóng (4) qua l ưu lượng kêế (11), ở đẫy dung dịch được đun nóng đêến nhiệt độ sôi băềng h ơi nước bão hoà, từ thiét bi gia nhiệt (4) dung dịch được đ ưa vào tháp ch ưng luyện (5) nhờ đĩa tiêếp liệu, trong tháp hơi đi từ dưới lên g ặp chẫết n ỏng đi t ừ trên xuôếng, nhiệt độ và nôềng độ các cẫếu tử thay đổi theo chiêều cao c ủa tháp. Vì vậy hơi từ đĩa phía dưới lên đĩa phía trên, các cẫếu t ử có nhi ệt đ ộ sôi cao seẫ được ngưng tụ lại và cuôếi cùng trên đỉnh ta thu được hôẫn hợp gôềm hẫều hêết các cẫếu tử dêẫ bay hơi. Hơi đó đi vào thiêết bị ng ưng t ụ hôềi l ưu (6), ở đẫy nó được ngưng tụ lại. Một phẫền chẫết lỏng đi qua thiêết bị làm lạnh (7) để làm lạnh đêến nhi ệt độ cẫền thiêết rôềi đi vào thùng chứa sản phẩm đỉnh (8), m ột phẫền khác hôềi l ưu vêề tháp ở đĩa trên cùng. Chẫết lỏng đi từ trên xuôếng gặp hơi có nhiệt độ cao hơn, m ột phẫền cẫếu tử có nhiệt độ sôi thẫếp được bôếc hơi và do đó nôềng đ ộ cẫếu t ử khó bay h ơi trong chẫết lỏng ngày càng tăng và cuôếi cùng ở đáy tháp ta thu d ược hôẫn h ợp lỏng gôềm hẫều hêết là cẫếu tử khó bay hơi. Chẫết l ỏng đi ra kh ỏi tháp đ ược làm lạnh rôềi đi vào thùng chứa sản phẩm đáy (10). Nh ư v ậy v ới thiêết b ị làm vi ệc liên tục thì hôẫn hợp đẫều được đưa vào liên tục và sản phẩm cũng đ ược tháo ra liên tục PHẦỒN II: TÍNH TOÁN THIẾẾT BỊ CHÍNH 2.1 Tính toán cấn bằềng vật liệu toàn thiễết bị: o Kí hiệu các đại lượng như sau: F : lượng nguyên liệu đẫều (kmol/h) P : lượng sản phẩm đỉnh (kmol/h) W: lượng sản phẩm đáy (kmol/h) Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa xF: nôềng độ phẫền mol của cẫếu tử dêẫ bay hơi trong hôẫn h ợp đẫều xP: nôềng độ phẫền mol của cẫếu tử dêẫ bay hơi trong sản ph ẩm đ ỉnh xW: nôềng độ phẫền mol của cẫếu tử dêẫ bay hơi trong sản ph ẩm đáy. o Giả thiêết: + Sôế mol pha hơi đi từ dưới lên là băềng nhau trong tẫết c ả m ọi tiêết di ện của tháp. + Sôế mol chẫết lỏng không thay đổi theo chiêều cao đoạn chưng và đo ạn luyện. + Hôẫn hợp đẫều đi vào tháp ở nhiệt độ sôi. + Chẫết lỏng ngưng tụ trong thiêết bị ngưng tụ có thành phẫền băềng thành phẫền của hơi đi ra ở đỉnh tháp. + Cẫếp nhiệt ở đáy tháp băng hơi đôết gián tiêếp. o Yêu Cẫều thiêết bị: F: Năng suẫết thiêết bị tính theo hôẫn hợp đẫều = 9988,7kg/gi ờ Thiêết bị làm việc ở áp suẫết thường (P = 1 at) Tháp chưng loại: tháp đĩa lôẫ có ôếng chảy truyêền. o Điêều kiện: aF : Nôềng độ nước trong hôẫn hợp đẫều = 32,7% (phẫền khôếi l ượng) aP: Nôềng độ nước trong sản phẩm đỉnh = 92,2% (phẫền khôếi l ưọng) aW: Nôềng độ nước trong sản phẩm đáy = 1% (phẫền khôếi l ượng) MA: Khôếi lượng phẫn tử của nước = 18 (kg/kmol) MB: Khôếi lượng phẫn tử của metylic = 32 (kg/kmol) o Đổi từ phẫền khôếi lượng sang phẫền mol: 32,7/18 x = \f(a/M, = 32,7/18+67,3/32 = 0,463 (phẫền mol) 92,2/18 x= \f(a/M, = 92,2/18+7,8/32 = 0,954 (phẫền mol) 1/18 x = \f(a/M, = 1/18+ 99/32 = 0,0176 (phẫền mol) Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa o Tính khôếi lượng mol trung bình: Áp dụng công thức: M = x.M + (1 - x).M Ta có : MF= 0,463.18 + ( 1- 0,463).32= 25,518 (kg / kmol) MP= 0,954.18 + (1- 0,954).32= 18,644 (kg / kmol) Mw= 0,0176.18 + (1- 0,0176).32= 31,7536 (kg / kmol) D,yD F,xF D0 L0 DU LU P,xP W,xW 2.2 Cấn bằềng vật liệu : Hôẫn hợp đẫều vào F (nước – metylic) được phẫn tách thành sản phẩm đỉnh P (nước), và sản phẩm đáy W ( metylic ). Ở đĩa trên cùng có 1 lượng lỏng hôềi lưu, ở đáy tháp có thiêết bị đun sôi. Lượng hơi đi ra đ ỉnh tháp D o. Hình 2.1. Sơ đôề hệ thôếng chưng Phương trình cẫn băềng vật liệu: G =G+G