Tài liệu Tính toán thiết kế thiết bị nồi đun kettle của hệ thống thiết bị tháp mâm xuyên lỗ chưng cất hỗn hợp benzene – toluene với năng suất nhập liệu 3000kgh. 2

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯƠNG ĐẠI HOC CÔNG NGḤI P ̣ THANH PHÔ HÔ CHI ̣INH KHOA CÔNG NGH ̣ HOA HOC BÀI TẬP LỚN MÔN: QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ Đề Tài : THIẾT KẾ THIẾT BỊ NỒI ĐUN KETTLE CỦA HỆ THỐNG THIẾT BỊ THÁP MÂM XUYÊN LỖ CHƯNG CẤT HỖN HỢP BENZEN - TOLUEN GVHD: NGUYỄN MINH TIẾN SVTH: TRƯƠNG KIM LAN MSSV: 16026541 LỚP: DHHO12C 1 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐHCN TP.HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc __________________ NHIỆM VỤ BÀI TẬP LỚN KHOA: CÔNG NGHỆ HOÁ HỌC BỘ MÔN: MÁY & THIẾT BỊ HỌ VÀ TÊN: TRƯƠNG KIM LAN MSSV: 16026541 LỚP HP: 1. Tên bài tập lớn: Tính toán thiết kế thiết bị nồi đun kettle của hệ thống thiết bị tháp mâm xuyên lỗ chưng cất hỗn hợp Benzene – Toluene với năng suất nhập liệu 3000kg/h. 2. Nhiệm vụ bài tập lớn (yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu) a. Số liệu ban đầu: - Nồng độ đầu 35% phần mol benzene. - Nồng sản phẩm đỉnh 80% phần mol benzene. - Nồng sản phẩm đáy 9% phần mol benzene. - Các thống số khác tự chọn. b. Yêu cầu: - Tổng quan và quy trình công nghệ. - Cân bằng vật chất và cân bằng năng lượng. - Tính toán thiết bị chính. - Tính toán thiết bị phụ. ……………………………………………………………………………… c. Bản vẽ: - Bản vẽ qui trình công nghệ (1 bản A1). - Bản vẽ chi tiết thiết bị chính (1 bản A1). 3. Ngày giao nhiệm vụ bài tập lớn: 4. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 25/11/2019 5. Họ và tên người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Minh Tiến Tp. Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 08 năm 2019. TỔ TRƯỞNG BỘ MÔN (Ký và ghi rõ họ tên) GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ tên) 2 Trần Hoài Đức Nguyễn Minh Tiến NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ Phần đánh giá Nội Dung thực hiện:............................................................................................... Hình thức trình bày:............................................................................................... Tổng hợp kết quả:.................................................................................................. Điểm bằng số: ...........................Điểm bằng chữ:................................................... Tp.HCM, ngày……tháng……năm…… 3 TỔ TRƯỞNG BỘ MÔN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) 4 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ Phần đánh giá Nội Dung thực hiện:............................................................................................... Hình thức trình bày:............................................................................................... Tổng hợp kết quả:.................................................................................................. Điểm bằng số: ...........................Điểm bằng chữ:................................................... Tp.HCM, ngày……tháng……năm…… TỔ TRƯỞNG BỘ MÔN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) 5 6 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU....................................................................................................................... 6 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH CHƯNG CẤT..........................................7 1.1. Lý thuyết về chnng cất..........................................................................................................................7 1.1.1. Khái niệm...................................................................................................................................7 1.1.2. Phnơng pháp chnng cất.............................................................................................................8 1.2. Thiết bị chnng cất..................................................................................................................................8 1.3. Giơi thi芐ụ về nguy芐n li芐u.......................................................................................................................9 ̣ 1.3.1. Benzen & Toluen........................................................................................................................9 1.3.2. Các phnơng thức điều chế.......................................................................................................10 1.3.3. Hỗn hợp Benzen – Toluen.......................................................................................................11 CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CHƯNG CẤT BENZENE – TOLUENE............................12 2.1. Quy trình công nghệ tổng quát...........................................................................................................12 2.2. Thuyết minh quy trình........................................................................................................................13 CHƯƠNG 3: CÂN BẰNG VẬT CHẤT............................................................................14 3.1. Các thông zô ban đầu..........................................................................................................................14 3.2. Xác định zuất lnợng zản phẩm đỉnh va zản phẩm đáy......................................................................14 3.3. Xác định chỉ zô hoàn lnu thích hợp....................................................................................................16 3.3.1. Chỉ zô hoàn lnu tôi thiểu......................................................................................................16 3.3.2. Chỉ zô hoàn lnu làm việc......................................................................................................16 3.3.3. Phần cất...............................................................................................................................19 3.3.4. Phần chnng..........................................................................................................................20 CHƯƠNG 4: CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG......................................................................22 4.1. Thiết bị gia nhiệt nhập liệu.................................................................................................................22 7 4.2. Thiết bị ngnng tụ.................................................................................................................................23 4.3. Thiết bị làm nguội zản phẩm đỉnh.....................................................................................................24 4.4. Thiết bị làm nguội zản phẩm đáy.......................................................................................................25 4.5. Cân bằng năng lnợng cho toàn tháp..................................................................................................26 CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ NỒI ĐUN...........................................................28 5.1. Tính toán kích thnơc chính của thiết bị.............................................................................................28 5.1.1. Lựa chọn thiết bị..................................................................................................................28 5.1.2. Suất lnợng hơi nnơc cần dùng.............................................................................................28 5.1.3. Xác định bề mặt truyền nhiệt..............................................................................................28 5.1.4. Xác định ∆ t log ...................................................................................................................28 5.1.5. Xác định hệ zô truyền nhiệt K.............................................................................................29 5.1.6. Sô ông truyền nhiệt:.............................................................................................................34 5.1.7. Chiều dài và đnờng kính trong của nồi...............................................................................35 5.2. Tính toán cơ khí...................................................................................................................................35 5.2.1. Bề dày thân nồi....................................................................................................................36 5.2.2. Bề dày đáy và nắp thiết bị....................................................................................................36 5.2.3. Chọn mặt bích thiết bị nồi đun............................................................................................37 5.2.4. Đnờng kính ông dẫn............................................................................................................38 5.2.5. Tính toán chân đỡ thiết bị...................................................................................................40 TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................................43 8 LỢI NỌI ĐẦU Công nghệ hóa học cũng như các sản phẩm khác của nó có ảnh hưởng rất lớn đến nhiều ngành sản xuất khác. Trong đó benzen và toluene là những sản phẩm khá được quan tâm. Trong công nghiệp, hai chất này thường được sản xuất để có được nồng độ cao, nhằm thỏa mãn nhu cầu sử dụng và tiết kiệm chi phí vận chuyển, lưu trữ. Ngày nay, các phương pháp được dùng để nâng cao độ tin khiết: trích ly, chưng cất, cô đặc, hấp phụ… Tùy theo đặc tính yêu cầu của sản phẩm mà ta có sự lựa chọn phương pháp thích hợp. Đối với hệ benzene - toluen là gồm hai cấu tử hòa tan lẫn hoàn toàn, nên ta chọn phương pháp chưng cất để nâng cao độ tinh khiết cho sản phẩm. Nhiệm vụ của đề tài này là tính toán thiết kế thiết bị nồi đun kettle của hệ thống thiết bị tháp mâm xuyên lỗ chưng cất hỗn hợp benzene - toluen với năng suất nhập liệu là 3000kg/h, nồng độ dòng nhập liệu là 35% phần mol benzene, nồng độ sản phẩm đỉnh là 80% phần mol benzen và nồng độ sản phẩm đáy là 9% phần mol benzen Đồ án môn học này được thầy Nguyễn Minh Tiến trực tiếp hướng dẫn thực hiện, em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn và giúp đỡ của thầy trong suốt quá trình em nghiên cứu và thực hiện đồ án. 9 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH CHƯNG CẤT 1.1. Lý thuyết về chnng cất 1.1.1. Khái niệm Chưng cất là quá trình dùng để tách các cấu tử của hỗn hợp lỏng cũng như hỗn hợp khí lỏng thành các cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong hỗn hợp (nghĩa là khi ở cùng nhiệt độ, áp suất hơi bão hoà của các cấu tử khác nhau). Thay vì đưa vào trong hỗn hợp một pha mới để tạo nên sự tiếp xúc giữa hai pha như trong quá trình hấp thu hoặc nhả khí, trong quá trình chưng cất pha mới được tạo nên bằng sự bốc hơi hoặc ngưng tụ. Chưng cất và cô đặc khá giống nhau, tuy nhiên sự khác nhau căn bản nhất của 2 quá trình này là trong quá trình chưng cất dung môi và chất tan đều bay hơi (nghĩa là các cấu tử đều hiện diện trong cả hai pha nhưng với tỷ lệ khác nhau), còn trong quá trình cô đặc thì chỉ có dung môi bay hơi còn chất tan không bay hơi. Khi chưng cất ta thu được nhiều cấu tử và thường thì bao nhiêu cấu tử sẽ thu được bấy nhiêu sản phẩm. Nếu xét hệ đơn giản chỉ có 2 cấu tử thì ta sẽ thu được 2 sản phẩm:  Sản phẩm đỉnh chủ yếu gồm cấu tử có độ bay hơi lớn (nhiệt độ sôi nhỏ)  Sản phẩm đáy chủ yếu gồm cấu tử có độ bay hơi nhỏ (nhiệt độ sôi lớn) Đối với hệ Benzen – Toluen  Sản phẩm đỉnh chủ yếu gồm benzen và một ít toluen.  Sản phẩm đáy chủ yếu là toluen và một ít benzen. 10 1.1.2. Phnơng pháp chnng cất Các phương pháp chưng cất được phân loại theo :  Áp suất làm việc  Áp suất thấp  Áp suất thường  Áp suất cao  Nguyên tắc làm việc: dựa vào nhiệt độ sôi của các cấu tử, nếu nhiệt độ sôi của các cấu tử quá cao thì ta giảm áp suất làm việc để giảm nhiệt độ sôi của các cấu tử. Nguyên lí làm việc:  Chưng một bậc  Chưng lôi cuốn theo hơi nước  Chưng cất Cấp nhiệt ở đáy tháp:  Cấp nhiệt trực tiếp  Cấp nhiệt gián tiếp Vậy: Đối với hệ Benzen – Toluen, ta chọn phương pháp chưng cất liên tục ở áp suất thường. 1.2. Thiết bị chnng cất Trong sản xuất, người ta thường dùng nhiều loại thiết bị khác nhau để tiến hành chưng cất. Tuy nhiên, yêu cầu cơ bản chung của các thiết bị vẫn giống nhau nghĩa là diện tích tiếp xúc pha phải lớn. Điều này phụ thuộc vào mức độ phân tán của một lưu chất này vào lưu chất kia. Nếu pha khí phân tán vào pha lỏng ta có các loại tháp mâm, nếu pha lỏng phân tán vào pha khí ta có tháp chêm, tháp phun,… Ở đây ta khảo sát 2 loại thường dùng là tháp mâm và tháp chêm. 11 Tháp mâm: thân tháp hình trụ, thẳng đứng phía trong có gắn các mâm có cấu tạo khác nhau, trên đó pha lỏng và pha hơi đượ cho tiếp xúc với nhau. Tuỳ theo cấu tạo của đĩa, ta có:  Tháp mâm chóp: trên mâm bố trí có chóp dạng tròn, xupap,…  Tháp mâm xuyên lỗ: trên mâm có nhiều lỗ hay rãnh.  Tháp chêm (tháp đệm): tháp hình trụ, gồm nhiều bậc nối với nhau bằng mặt bích hay hàn. Vật chêm được cho vào tháp theo một trong hai phương pháp sau : xếp ngẫu nhiên hay xếp thứ tự. Ưu điểm Tháp đệm Tháp mâm chóp Tháp mâm xuy芐n lỗ - Khá ổn định. Hiệu suất cao. Trở lục tương đối thấp. Hiệu suất cao. lớn. - Cấu tạo đơn giản - Trở lực thấp. Làm việc được với chất lỏng bẩn. Nhnợc điểm Do có hiệu ứng thành nên hiệu suất truyền khối thấp. - Độ ổn định Trở lực Không làm việc được với chất lỏng bẩn. Kết cấu phức tạp. - Kết cấu phức tạp. không cao, khó vận hành. - 1.3. Thiết bị nặng nề. Bảng 1. Ưu nhược điểm của các loại tháp chưng cất Giơi thi芐ụ về nguy芐n li芐ụ 1.3.1. Benzen & Toluen 12 Benzen là một hợp chất mạch vòng, ở dạng lỏng không màu và có mùi thơm nhẹ.Công thức phận tử là C6H6. Benzen không phân cực, vì vậy tan tốt trong các dung môi hữu cơ không phân cực và tan rất ít trong nước. Trước đây người ta thường sử dụng benzen làm dung môi. Tuy nhiên sau đó người ta phát hiện ra rằng nồng độ benzen trong không khí chỉ cần thấp khoảng 1ppm cũng có khả năng gây ra bệnh bạch cầu, nên ngày nay benzen được sử dụng hạn chế hơn. Các tính chất vật lí của benzen:  Khối lượng phân tử: 78,11  Tỉ trọng (20oC): 0,879  Nhiệt độ sôi: 80°C  Nhiệt độ nóng chảy: 5,5°C Toluen là một hợp chất mạch vòng, ở dạng lỏng và có tính thơm, công thức phân tử tương tự như benzen có gắn thêm nhóm –CH3. Không phân cực, do đó toluen tan tốt trong benzen.Toluen có tính chất dung môi tương tự benzen nhưng độc tính thấp hơn nhiều, nên ngày nay thường được sử dụng thay benzen làm dung môi trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp. Các tính chất vật lí của toluen:  Khối lượng phân tử : 92,13  Tỉ trọng (20oC) : 0,866  Nhiệt độ sôi : 111oC  Nhiệt độ nóng chảy : -95oC 1.3.2. Các phnơng thức điều chế Đi từ nguồn thiên nhiên: Thông thường các hydrocacbon ít được điều chế trong phòng thí nghiệm, vì có thể thu được lượng lớn nó bằng phương pháp chưng cất than đá, dầu mỏ… Đóng vòng và dehydro hóa ankan: Các ankan có thể tham gia đóng vòng và dehydro hóa tạo thành hydro cacbon thơm ở nhiệt độ cao và có mặt xúc tác như Cr2O3, hay các loại chuyển tiếp như Pd, Pt 13 CH3(CH2)4CH3 C6H6 Dehydro hóa các cycloankan: Các cycloankan có thể bị dehydro hóa ở nhiệt độ cao với sự có mặt của các xúc tác kim loại chuyển tiếp tạo thành benzen hay các dẫn xuất của benzen C6H12 C6H6 Đi từ acetylene: Đun acetane trong sự có mặt cảu của xúc tác là than hoạt tính hay phức của niken như Ni(CO)[(C6H5)P] sẽ thu được benzen 3C2H2 C6H6 Từ benzen ta có thể điều chế được các dẫn xuất của benzen như toluen bằng phản ứng Friedel - Crafts (phản ứng ankyl hóa benzen bằng các dẫn xuất ankyl halide với sự có mặt cảu xúc tác AlCl3 khan) C6H6 + CH3- Cl C6H5-CH3 1.3.3. Hỗn hợp Benzen – Toluen Ta có bảng thành phần lỏng (x) – hơi (y) và nhiệt độ sôi của hỗn hợp Benzen – Toluen ở 760 mmHg như sau: x 0 5 10 20 30 40 50 60 y 0 11,8 21,4 38 51,1 61,9 71,2 79 t 110,6 108,3 106,1 102,2 70 80 90 100 85,4 91 95,9 100 84,4 82,3 80,2 98,6 95,2 92,1 89,4 86,8 Bảng 2. Bảng thành phần lỏng (x) – hơi (y) và nhiệt độ sôi của hỗn hợp Benzene Tolunen 14 CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CHƯNG CẤT BENZENE – TOLUENE 2.1. Quy trình công nghệ tổng quát 1. Bồn chứa nguyên liệu. 2. Bơm. 3. Thiết bị đun sôi dòng nhập liệu. 4. Tháp chưng cất. 5. Thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh. 6. Thiết bị trao đổi dòng 7. Thiết bị làm lạnh sản phẩm đỉnh. 8. Bồn chứa sản phẩm đỉnh. 9. Thiết bị đun sôi đáy tháp ( Nồi đun Kettle). 10. Thiết bị làm nguội sản phẩm đáy. 11. Bồn chứa sản phẩm đáy. 15 2.2. Thuyết minh quy trình Hỗn hợp Benzene – Toluene có nồng độ benzene là 35% (phần mol), nhiệt độ nguyên liệu lúc đầu là 250C tại bồn chứa nguyên liệu (1), được bơm (2) bơm lên thiết bị đun sôi dòng nhập liệu (3) được gia nhiệt tới nhiệt độ sôi trong thiết bị truyền nhiệt. Sau đó hỗn hợp được đưa vào tháp chưng cất (4) ở đĩa nhập liệu và bắt đầu quá trình chưng cất. Lưu lượng dòng nhập liệu được kiểm soát qua lưu lượng kế. Trên đĩa nhập liệu, chất lỏng được trộn với phần lỏng từ đoạn cất của tháp chảy xuống. Trong tháp, hơi đi dưới lên gặp lỏng đi từ trên xuống. Ở đây có sự tiếp xúc và trao đổi giữa hai pha với nhau. Dòng lỏng chuyển động trong phần chưng càng xuống phía dưới càng giảm nồng độ các cấu tử dễ bay hơi vì đã bị pha hơi tạo nên từ nồi đun lôi cuốn cấu tử dễ bay hơi. Nhiệt độ càng lên trên càng thấp, nên khi hơi đi qua các đĩa từ dưới lên thì cấu tử có nhiệt độ sôi cao là benzene sẽ ngưng tụ lại, cuối cùng trên đỉnh tháp ta thu được hỗn hợp có cấu tử benzene chiếm nhiều nhất (nồng độ 80% phần mol). Hơi này đi vào thiết bị ngưng tụ (5) được ngưng tụ hoàn toàn. Sản phẩm đi qua thiết bị trao đổi dòng (6) một phần chất lỏng ngưng tụ đi qua thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh (7), rồi được đưa qua bồn chứa sản phẩm đỉnh (8). Phần còn lại của chất lỏng ngưng tụ được hoàn lưu về tháp ở đĩa trên cùng với tỉ số hoàn lưu thích hợp và được kiểm soát bằng lưu lượng kế. Cuối cùng ở đáy tháp ta thu được hỗn hợp lỏng hầu hết là cấu tử khó bay hơi (nước). Hỗn hợp lỏng ở đáy có nồng độ benzene là 9% phần mol, còn lại là nước. dung dịch lỏng ở đáy đi ra khỏi tháp vào nồi đun (9). Trong nồi đun dung dịch lỏng một phần sẽ bốc hơi cung cấp lại cho tháp để tiếp tục làm việc, phần còn lại ra khỏi nồi đun được cho qua thiết bị làm nguội sản phẩm đáy (10) rồi sau đó vào bồn chứa sản phẩm đáy (11). Hệ thống làm việc liên tục cho ra sản phẩm đỉnh là aceton, sản phẩm đáy sau khi trao đổi nhiệt với nhập liệu được thải bỏ. 16 CHƯƠNG 3: CÂN BẰNG VẬT CHẤT 3.1. Các thông zô ban đầu - Năng suất theo nhập liệu : 3000 kg/giờ - Nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong nhập liệu : 35% mol benzen - Nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong sản phẩm đỉnh : 80% mol benzen - Nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong sản phẩm đáy : 9% mol benzen - Nguyên liệu vào hệ thống ở nhiệt độ sôi - Quá trình làm việc trong thiết bị ở áp suất thường. - Loại thiết bị sử dụng tháp mâm xuyên lỗ. - Khối lượng phân tử của benzen và toluene : MB = 78, MT = 92  Chọn: - nhiệt độ nhập liệu: tF= 25°C - nhiệt độ sản phẩm đỉnh: tD= 30°C - Nhiệt độ sản phẩm đáy: tW= 30 °C  Các kí hiệu: - F, D, W: Lượng nguyên liê ̣u đầu, sản phẩm đỉnh, sản phẩm đáy. - aF, aD, aW: Phần khối lượng của Benzen ở hỗn hợp đầu, đỉnh và đáy. - xF, xD, xW: Phần mol của Benzen trong pha lỏng ở hỗn hợp đầu, đỉnh và đáy. - yF, yD, yW: Phần mol của Benzen trong pha hơi ở hỗn hợp đầu, đỉnh và đáy. 3.2. Xác định zuất lnợng zản phẩm đỉnh va zản phẩm đáy F= ¿ Gđ M B . x F +¿ ¿ 3000 kmol =34,44( ) h 78.0,35+ ( 1−0,35 ) .92  Phương trình cân bằng vật chất trong toàn bộ tháp. 17 F=D+W  Phương trình cân bằng vật chất đối với cấu tử dễ bay hơi. F . x F =D . x D +W . xW  Cân bằng vật chất ta có tổng dòng nguyên liệu vào bằng tổng dòng sản phẩm ra. { F=D+W F . x F =D. x D + W . x W 34,44=D+W {34,44 . 0,35=D . 0,8+W .0,09 kmol ) h => kmol W =21,83( ) h { D=12,61(  Vì đề bài cho theo % mol nên phải đổi sang % khối lượng để tính lượng sản phẩm đỉnh và sản phẩm đáy. Ta có: a¿ xF . M B 0,35.78 ¿ =¿0,313 x F . M B +(1−x F ) M T 0,35.78+ ( 1−0,35 ) .92 aF = = aD = aW = x . MB x . M B +(1−x) M T xD.M B 0,8 .78 = = 0,772 x D . M B +(1−x D ) M T 0,8 .78+ ( 1−0,8 ) .92 xW . M B 0,09 .78 = = 0,077 xW . M B +(1−x W ) M T 0,09.78+ ( 1−0,09 ) .92 F=D+W {F . x =D. x +W .x F D W 3000=D+ W {3000 .0,313=D .0,772+W .0,077 => kg /h {WD=1018,7 =1981,3 kg /h 18 Y 100 100 90 90 80 80 70 70 60 60 50 50 40 40 30 30 20 20 10 10 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 100 Hình 1. Đồ thị cân bằng Benzen – Toluen 3.3. Xác định chỉ zô hoàn lnu thích hợp 3.3.1. Chỉ zô hoàn lnu tôi thiểu Dựa vào đồ thị ta có x F =0.35 => y∗¿F =0.567 ¿ Trong đó là y∗¿F ¿ là nồng độ cân bằng ứng với x F . Chỉ số hoàn lưu cực tiểu được xác định theo phương pháp đại số qua biểu thức sau: x D − y ¿F 0.8−0.567 Rmin = ¿ = =1.073 y F −x F 0.567−0.35 3.3.2. Chỉ zô hoàn lnu làm việc Được xác định qua tỷ số hoàn lưu tối thiểu. R = b.Rmin Trong đó: hệ số dư b=1,2 ÷ 2 Với các giá trị Ri > Rmin ta được các giá trị tung độ bi tương ứng bi = xP R i+ 1 Vẽ các đường làm việc của đoạn luyện ứng với các giá trị bi đó. Từ đó qua đồ thị ta tìm được các gía trị Ni tương ứng. từ các gía trị Ni tìm được ta thành lập các giá trị tương ứng Nlt (Ri +1). 19 b 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 R 1.073 1.287 1.502 1.716 1.931 2.145 Số mâm Nlt.(R +1) ∞ ∞ 10 22.87 9 22.52 8 21.73 7 20.52 7 22.02 Nlt.(R +1) Bảng 3. Bảng số liệu tổng hợp 23.5 23 22.5 22 21.5 21 20.5 20 19.5 19 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2 2.1 R= 1,8 Hình 2. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa Ri và Nlt (Ri +1) Sau quá trình khảo sát đồ thị ta tìm được tỉ số hồi lưu thích hợp Rlt Hình 3. Đồ thị xác định số mâm lí thuyết hệ benzene – toluene Từ đồ thị ta xác định được: Rlt =1,8 ; blt = 1,7 ; Nlt = 7,5 mâm 20