Thiết kế Tháp Mâm Chóp Chưng Cất Acetone-Nước liên tục

Scribfree.com chia sẻ cách đuổi chuột bằng tháp mắm, kết hợp chung baking soda, aceton và nước. Mẹo diệt chuột đơn giản, hiệu quả tại nhà.

• Trường học: Không tìm thấy thông tin
• Chuyên ngành: Công nghệ hóa học
• Đề tài: Chưng cất Acetone-Nước
• Loại tài liệu: Đồ án môn học/bài tập lớn
• Năm xuất bản: Không tìm thấy thông tin
• Địa điểm: Không tìm thấy thông tin

Mục lục chi tiết

• Lôøi môû ñaàu
• 1. CHÖÔNG 1: GIÔÙI THIEÄU VEÀ ACETONE VAØ QUI TRÌNH COÂNG NGHEÄ
• 1.1. Giôùi thieäu sô boä
• 1.2. Saûn xuaát Aceton
• 1.3. Coâng ngheä chöng caát hoãn hôïp Acetone –Nöôùc. Choïn loaïi thaùp chöng caát vaø phöông phaùp chöng caát. Sô ñoà qui trình coâng ngheä vaø thuyeát minh qui trình coâng ngheä
• 2. CHÖÔNG 2: CAÂN BAÈNG VAÄT CHAÁT – CAÂN BAÈNG NAÊNG LÖÔÏNG
• 2.1. Caân baèng vaät chaát
• 2.1.1. Ñoà thò caân baèng Acetone – Nöôùc
• 2.1.2. Xaùc ñònh chæ soá hoài löu thích hôïp
• 2.1.3. Veõ ñöôøng laøm vieäc
• 2.1.4. Xaùc ñònh soá maâm lyù thuyeát vaø soá maâm thöïc teá
• 2.2. Caân baèng naêng löôïng
• 2.2.1. Caân baèng nhieät löôïng cuûa thaùp chöng caát
• 2.2.2. Caân baèng nhieät löôïng cuûa thieát bò ngöng tuï
• 2.2.3. Caân baèng nhieät löôïng cuûa thieát bò laøm laïnh saûn phaåm ñænh
• 2.2.4. Caân baèng nhieät löôïng cuûa thieát bò laøm nguoäi saûn phaåm ñaùy (trao ñoåi nhieät vôùi nhaäp lieäu ban ñaàu)
• 3. CHÖÔNG 3: TÍNH TOAÙN THIEÁT BÒ CHÍNH
• 3.1. Kích thöôùc thaùp
• 3.1.1. Ñöôøng kính ñoaïn caát
• 3.1.2. Ñöôøng kính ñoaïn luyeän
• 3.1.3. Chieàu cao thaùp
• 3.2. Tính toaùn choùp vaø oáng chaûy chuyeàn
• 3.2.1. Tính cho phaàn caát
• 3.2.2. Tính cho phaàn chöng
• 3.3. Tính chi tieát oáng daãn
• 3.3.1. Ñöôøng kính oáng daãn hôi vaøo thieát bò ngöng tuï
• 3.3.2. OÁng daãn doøng chaûy hoaøn löu
• 3.3.3. OÁng daãn doøng nhaäp lieäu
• 3.3.4. OÁng daãn doøng saûn phaåm ñaùy
• 3.3.5. OÁng daãn töø noài ñun qua thaùp
• 3.4. Tính trôû löïc thaùp
• 3.4.1. Toång trôû löïc phaàn caát
• 3.4.1.1. Trôû löïc ñóa khoâ Pk
• 3.4.1.2. Trôû löïc do söùc caêng beà maët
• 3.4.1.3. Trôû löïc cuûa lôùp chaát loûng treân ñóa ( Trôû löïc thuûy tónh Pt )
• 3.4.2. Toång trôû löïc phaàn chöng
• 3.4.2.1. Trôû löïc ñóa khoâ Pk
• 3.4.2.2. Trôû löïc do söùc caêng beà maët
• 3.4.2.3. Trôû löïc cuûa lôùp chaát loûng treân ñóa ( Trôû löïc thuûy tónh Pt )
• 4. CHÖÔNG 4: TÍNH CƠ KHÍ
• 4.1. Tính beà daøy thaân truï cuûa thaùp
• 4.2. Tính - choïn beà daøy ñaùy vaø naép thieát bò
• 4.3. Choïn bích vaø voøng ñeäm
• 4.4. Chaân ñôõ vaø tai treo thieát bò
• 4.5. Tính baûo oân
• 5. CHÖÔNG 5: TÍNH THIEÁT BÒ PHUÏ
• 5.1. Thieát bò gia nhieät hoãn hôïp ñaàu hay thieát bò laøm nguoäi saûn phaåm ñaùy
• 5.1.1. Ñieàu kieän nhieät ñoä cuûa quaù trình
• 5.2. Thieát bò laøm nguoäi saûn phaåm ñænh
• 5.2.1. Ñieàu kieän nhieät ñoä cuûa quaù trình
• 5.3. Thieát bò ngöng tuï hoài löu
• 5.3.1. Ñieàu kieän nhieät ñoä cuûa quaù trình
• 5.3.2. Xaùc ñònh heä soá caáp nhieät töø doøng saûn phaåm ñænh ñeán thaønh oáng
• 5.3.3. Xaùc ñònh heä soá caáp nhieät töø thaønh oáng ñeán nöôùc
• 5.3.4. Nhieät taûi rieâng
• 5.3.5. Heä soá truyeàn nhieät
• 5.3.6. Beà maët truyeàn nhieät
• 5.3.7. Chieàu daøi moãi oáng.Thieát bò noài ñun
• 5.3.8. Ñieàu kieän nhieät ñoä cuûa quaù trình
• 5.3.9. Xaùc ñònh heä soá caáp nhieät töø doøng saûn phaåm ñænh ñeán thaønh oáng
• 5.3.10. Tính heä soá caáp nhieät cuûa saûn phaåm ñaùy noài
• 5.3.11. Heä soá truyeàn nhieät
• 5.3.12. Beà maët truyeàn nhieät
• 5.3.13. Chieàu daøi moãi oáng
• 5.4. Tính boàn cao vò- Bôm
• 5.4.1. Tính boàn cao vò
• 6. CHÖÔNG 6: TÍNH GIAÙ THAØNH THIEÁT BÒ
• TAØI LIEÄU THAM KHAÛO.COM

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Chưng Cất Acetone Nước Bằng Tháp Mâm Chóp

Chưng cất là quá trình quan trọng trong công nghiệp hóa chất, đặc biệt khi cần tách acetone ra khỏi nước. Quá trình này dựa trên sự khác biệt về độ bay hơi của các cấu tử trong hỗn hợp lỏng. Hỗn hợp acetone-nước không tạo azeotrope (điểm đẳng phí), do đó, có thể đạt được độ tinh khiết acetone mong muốn thông qua chưng cất. Tháp chưng cất mâm chóp là một lựa chọn phổ biến nhờ hiệu quả và khả năng vận hành ổn định. Quá trình chưng cất đòi hỏi tính toán kỹ lưỡng về cân bằng vật chất và năng lượng để đảm bảo hiệu suất và chất lượng sản phẩm. Ưu điểm của tháp mâm chóp bao gồm khả năng dễ dàng vệ sinh, bảo trì và chịu được tải cao, biến động lưu lượng lớn. Tuy nhiên, cần lưu ý đến thiết kế và vận hành để tránh các vấn đề như ngập lụt tháp hoặc hiệu suất thấp. Việc lựa chọn thông số vận hành tối ưu như tỷ lệ hồi lưu, áp suất và nhiệt độ là yếu tố then chốt để đạt hiệu quả chưng cất cao. Quá trình chưng cất sử dụng nguyên tắc bay hơi và ngưng tụ liên tục để tách Acetone từ hỗn hợp Acetone - nước. Nhiệm vụ thiết kế là tính toán hệ thống chưng luyện liên tục tách hỗn hợp hai cấu tử : Acetone – nước với các số liệu sau đây: Năng suất sản phẩm đỉnh : 1500 Kg/h, Nồng độ sản phẩm đỉnh : 98% theo khối lượng, Nồng độ nhập liệu : 30%. Áp suất làm việc : áp suất thường.

1.1. Giới Thiệu Chung Về Acetone Và Tính Chất Vật Lý

Acetone (CH3COCH3) là một chất lỏng không màu, dễ bay hơi và dễ cháy, có mùi thơm đặc trưng. Nó tan vô hạn trong nước và nhiều dung môi hữu cơ khác như ether, methanol, ethanol. Acetone được sử dụng rộng rãi làm dung môi trong công nghiệp cho vecni, sơn, nhựa, cao su và là nguyên liệu để tổng hợp thủy tinh hữu cơ, ceten, sulfonat. Các thông số vật lý quan trọng của acetone bao gồm: nhiệt độ nóng chảy (-94.6°C), nhiệt độ sôi (56.9°C), tỷ trọng (0.791 g/cm3), độ nhớt và nhiệt dung riêng. Các thông số này có vai trò quan trọng trong việc thiết kế và vận hành tháp chưng cất. Công thức hóa học: CH3COCH3. Khối lượng phân tử: 58.079 đvC. Tính chất hóa học: Cộng hợp với natri bisunfit, Cộng hợp axit HCN, Phaûn ứng ngưng tụ. Acetone khó bị oxi hóa bởi thuốc thử Pheling, Toluene, HNO3đđ, KMnO4… Chỉ bị oxi hóa bởi hỗn hợp KMnO4 + H2SO4, Sunfocroâmic K2Cr2O7 + H2SO4… Bị gãy mạch cacbon. Phaûn ứng khử hoaù : CH3COCH3 + H2  CH3CHOH-CH3. Điều chế: Oxy hóa röôïu baäc hai: CH3CHOH-CH3  CH3COCH3 + H2O.

1.2. Vai Trò Của Tháp Mâm Chóp Trong Chưng Cất

Tháp mâm chóp là thiết bị chưng cất trong đó pha lỏng và pha hơi tiếp xúc trên các mâm có cấu trúc đặc biệt. Cấu trúc này tạo ra diện tích bề mặt tiếp xúc lớn giữa hai pha, thúc đẩy quá trình trao đổi chất. Mâm chóp có ưu điểm về khả năng vận hành ổn định, chịu được tải cao và dễ dàng vệ sinh, bảo trì. Thiết kế mâm chóp cần tối ưu hóa để đảm bảo hiệu suất trao đổi chất và tránh các vấn đề như ngập lụt tháp hoặc hiệu suất thấp. Các yếu tố quan trọng trong thiết kế mâm chóp bao gồm đường kính ống hơi, chiều cao khe chóp, khoảng cách giữa các mâm và số lượng chóp trên mỗi mâm.

II. Thiết Kế Tháp Chưng Cất Acetone Nước Cách Tối Ưu

Thiết kế tháp chưng cất acetone-nước hiệu quả đòi hỏi xem xét nhiều yếu tố. Đầu tiên, xác định rõ năng suất và độ tinh khiết sản phẩm mong muốn. Tiếp theo, chọn loại tháp phù hợp (tháp mâm chóp). Cần thực hiện tính toán cân bằng vật chất và năng lượng để xác định lưu lượng dòng, thành phần và nhiệt độ tại các vị trí khác nhau trong tháp. Kích thước tháp (đường kính và chiều cao) phải được tính toán dựa trên lưu lượng hơi và lỏng, cũng như tính chất vật lý của hỗn hợp. Quan trọng nhất là phải thực hiện cân bằng vật chất và năng lượng. Đồ thị cân bằng acetone-nước được sử dụng để xác định chỉ số hồi lưu. Các yếu tố chính trong thiết kế: tính toán trở lực, bảo ôn.

2.1. Xác Định Các Thông Số Đầu Vào Quan Trọng

Các thông số đầu vào như lưu lượng nhập liệu, thành phần nhập liệu, nhiệt độ và áp suất có ảnh hưởng lớn đến thiết kế tháp. Lưu lượng nhập liệu quyết định kích thước tháp, trong khi thành phần nhập liệu ảnh hưởng đến số lượng mâm và tỷ lệ hồi lưu cần thiết. Nhiệt độ và áp suất ảnh hưởng đến độ bay hơi tương đối của acetone và nước, do đó tác động đến hiệu suất chưng cất. Cần phải xem xét điều kiện làm việc cụ thể để chọn thông số đầu vào phù hợp.

2.2. Tính Toán Cân Bằng Vật Chất Trong Tháp

Cân bằng vật chất là bước quan trọng để xác định lưu lượng các dòng trong tháp (dòng đỉnh, dòng đáy, dòng nhập liệu). Nó dựa trên định luật bảo toàn khối lượng và được sử dụng để tính toán thành phần của các dòng. Cân bằng vật chất giúp xác định số lượng acetone và nước cần thiết để đạt được sản phẩm có độ tinh khiết mong muốn. Phương trình cân bằng vật chất cho toàn tháp chưng cất: F=D+W(1) F * xF = D * x D + W * x W ( 2 ), trong đó: F : lượng nhập liệu ban đầu ( Kmol/h ), D : lượng sản phẩm đỉnh ( Kmol/h ), W : lượng sản phẩm đáy ( Kmol/h ).

2.3. Tính Toán Cân Bằng Năng Lượng Và Nhiệt Lượng

Cân bằng năng lượng cho phép xác định nhiệt lượng cần thiết để đun sôi dòng nhập liệu, ngưng tụ dòng đỉnh và làm lạnh các dòng sản phẩm. Nó cũng giúp tính toán lượng hơi cần thiết trong nồi đun đáy tháp. Cân bằng năng lượng đảm bảo quá trình chưng cất diễn ra ổn định và hiệu quả về mặt năng lượng. Phương trình cân bằng naêng löôïng : QF + QD + QR = Qy + Qw + Qxq + Qng, trong đó QF (j/h): Nhieät löôïng do hoãn hôïp ñaàu mang vaøo.

III. Phương Pháp Tính Toán Hiệu Suất Tháp Mâm Chóp Acetone Nước

Để đánh giá hiệu suất tháp chưng cất, cần xác định số mâm lý thuyết (Ntt) và hiệu suất mâm (η). Ntt có thể được xác định bằng phương pháp đồ thị McCabe-Thiele hoặc các phương pháp tính toán số. Hiệu suất mâm phản ánh mức độ gần với trạng thái cân bằng của mâm thực tế so với mâm lý tưởng. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất mâm bao gồm tính chất vật lý của hỗn hợp, thiết kế mâm và chế độ vận hành. Hieäu suaát trung bình cuûa thaùp tb : tb = f (  ,  ), trong đó : ñoä bay hôi töông ñoái,  : độ nhớt của hỗn hợp.

3.1. Xác Định Số Mâm Lý Thuyết Ntt Cần Thiết

Số mâm lý thuyết (Ntt) là số bậc thay đổi thành phần cần thiết để đạt được độ tách mong muốn trong điều kiện cân bằng. Phương pháp McCabe-Thiele là một phương pháp đồ thị đơn giản để xác định Ntt. Các phương pháp tính toán số sử dụng các phương trình cân bằng pha để tính toán Ntt một cách chính xác hơn. Việc xác định Ntt là bước quan trọng để thiết kế tháp với số lượng mâm thực tế phù hợp.

3.2. Tính Toán Hiệu Suất Mâm Thực Tế Và Các Yếu Tố Ảnh Hưởng

Hiệu suất mâm thực tế (η) luôn nhỏ hơn 1 do các yếu tố không lý tưởng như trộn lẫn không hoàn toàn, thời gian lưu trú ngắn và cân bằng pha không đạt được. Các phương pháp tính toán hiệu suất mâm thường dựa trên các tương quan thực nghiệm và mô hình hóa. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất mâm bao gồm: tốc độ hơi và lỏng, tính chất vật lý của hỗn hợp (độ nhớt, sức căng bề mặt), thiết kế mâm (loại chóp, kích thước lỗ) và sự phân bố lỏng trên mâm.

IV. Vận Hành Tháp Chưng Cất Acetone Nước Hướng Dẫn Chi Tiết

Vận hành tháp chưng cất acetone-nước hiệu quả đòi hỏi kiểm soát chặt chẽ các thông số vận hành như lưu lượng dòng, nhiệt độ, áp suất và tỷ lệ hồi lưu. Tỷ lệ hồi lưu ảnh hưởng đến độ tinh khiết sản phẩm và tiêu thụ năng lượng. Nhiệt độ và áp suất ảnh hưởng đến độ bay hơi tương đối của acetone và nước. Cần thiết lập quy trình vận hành và kiểm soát để đảm bảo hoạt động ổn định và đạt được hiệu suất mong muốn.

4.1. Kiểm Soát Các Thông Số Vận Hành Lưu Lượng Nhiệt Độ Áp Suất

Lưu lượng dòng nhập liệu, dòng đỉnh và dòng đáy cần được kiểm soát để duy trì cân bằng vật chất và năng lượng trong tháp. Nhiệt độ tại các vị trí khác nhau trong tháp cần được theo dõi và điều chỉnh để tối ưu hóa quá trình bay hơi và ngưng tụ. Áp suất trong tháp cũng cần được kiểm soát để đảm bảo an toàn và hiệu suất chưng cất. Kiểm soát các thông số này giúp duy trì hoạt động ổn định của tháp.

4.2. Điều Chỉnh Tỷ Lệ Hồi Lưu Để Tối Ưu Độ Tinh Khiết Acetone

Tỷ lệ hồi lưu (reflux ratio) là tỷ số giữa lượng chất lỏng hồi lưu về tháp so với lượng sản phẩm đỉnh. Tỷ lệ hồi lưu cao dẫn đến độ tinh khiết sản phẩm cao hơn, nhưng cũng làm tăng tiêu thụ năng lượng. Việc điều chỉnh tỷ lệ hồi lưu giúp tối ưu hóa quá trình chưng cất, đạt được độ tinh khiết mong muốn với mức tiêu thụ năng lượng thấp nhất. Chæ soá hoài löu toái thieåu : Do nhaäp lieäu ôû traïng thaùi loûng baõo hoøa, neân R min ñöôïc xaùc ñònh nhö sau: Rmin = xF .

V. Ứng Dụng Thực Tế và Kết Quả Nghiên Cứu Chưng Cất Acetone Nước

Chưng cất acetone-nước được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp hóa chất để thu hồi và tinh chế acetone từ các quá trình sản xuất khác nhau. Nhiều nghiên cứu đã được thực hiện để tối ưu hóa thiết kế và vận hành tháp chưng cất, nhằm giảm tiêu thụ năng lượng và tăng hiệu suất. Các kết quả nghiên cứu thường tập trung vào việc cải tiến cấu trúc mâm, áp dụng các phương pháp điều khiển tiên tiến và sử dụng các dung môi trích ly để tăng cường quá trình tách.

5.1. Ví Dụ Cụ Thể Về Ứng Dụng Trong Công Nghiệp Hóa Chất

Acetone được sử dụng rộng rãi làm dung môi trong sản xuất dược phẩm, sơn, nhựa và sợi tổng hợp. Quá trình chưng cất acetone-nước đóng vai trò quan trọng trong việc thu hồi và tái sử dụng acetone từ các dòng thải trong các quá trình này, giúp giảm chi phí sản xuất và bảo vệ môi trường.

5.2. Tổng Quan Các Nghiên Cứu Tối Ưu Hóa Quá Trình Chưng Cất

Các nghiên cứu gần đây tập trung vào việc sử dụng các cấu trúc mâm tiên tiến (ví dụ: mâm có hiệu suất cao), áp dụng các phương pháp điều khiển thích ứng để đối phó với các biến động trong quá trình và sử dụng các dung môi trích ly để tăng cường độ tách. Các nghiên cứu này giúp cải thiện hiệu suất và giảm tiêu thụ năng lượng của quá trình chưng cất.

VI. Kết Luận và Tương Lai Của Chưng Cất Acetone Nước Mâm Chóp

Chưng cất acetone-nước bằng tháp mâm chóp vẫn là một phương pháp quan trọng và hiệu quả trong công nghiệp hóa chất. Các cải tiến liên tục trong thiết kế và vận hành tháp, cùng với các nghiên cứu về tối ưu hóa, hứa hẹn sẽ giúp quá trình này trở nên hiệu quả hơn về mặt năng lượng và chi phí. Trong tương lai, có thể kỳ vọng vào việc áp dụng các công nghệ mới như điều khiển thông minh và sử dụng năng lượng tái tạo để làm cho quá trình chưng cất bền vững hơn.

6.1. Tóm Tắt Ưu Điểm và Hạn Chế Của Phương Pháp

Ưu điểm của phương pháp chưng cất bằng tháp mâm chóp bao gồm hiệu suất cao, khả năng vận hành ổn định và chi phí đầu tư hợp lý. Hạn chế bao gồm tiêu thụ năng lượng tương đối cao và khả năng bị ảnh hưởng bởi các biến động trong quá trình. Vaät cheâm ñöôïc ñoå ñaày trong thaùp theo moät hay hai phöông phaùp : xeáp ngaãu nhieân hay xeáp thöù töï . Choïn loaïi maâm choùp ñeå thöïc hieän quaù trình chöng caát vì nhöõng öu ñieåm sau: - Deã daøng laøm veä sinh thoâng qua caùc cöûa söõa chöõa. - Vôùi cuøng moät chöùc naêng, toång khoái löôïng thaùp maâm thöôøng nhoû hôn so vôùi thaùp cheâm. - Hieäu suaát maâm khoâng ñoåi ñoái vôùi moät khoaûng vaän toác doøng loûng hoaëc khí.

6.2. Triển Vọng Phát Triển Và Nghiên Cứu Trong Tương Lai

Trong tương lai, các nghiên cứu có thể tập trung vào việc phát triển các cấu trúc mâm mới với hiệu suất cao hơn, tích hợp các hệ thống thu hồi nhiệt để giảm tiêu thụ năng lượng, và áp dụng các phương pháp điều khiển tiên tiến dựa trên trí tuệ nhân tạo để tối ưu hóa quá trình chưng cất. Việc sử dụng năng lượng tái tạo (ví dụ: năng lượng mặt trời) để cung cấp nhiệt cho quá trình chưng cất cũng là một hướng đi đầy hứa hẹn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MUÏC LUÏC Lôøi môû ñaàu.5 CHÖÔNG 1: GIÔÙI THIEÄU VEÀ ACETONE VAØ QUI TRÌNH COÂNG NGHEÄ. Giôùi thieäu sô boä 7 2. Saûn xuaát Aceton 8 3. Coâng ngheä chöng caát hoãn hôïp Acetone –Nöôùc.

Choïn loaïi thaùp chöng caát vaø phöông phaùp chöng caát. Sô ñoà qui trình coâng ngheä vaø thuyeát minh qui trình coâng ngheä.10 CHÖÔNG 2: CAÂN BAÈNG VAÄT CHAÁT – CAÂN BAÈNG NAÊNG LÖÔÏNG. Caân baèng vaät chaát.1 Ñoà thò caân baèng Acetone – Nöôùc.2 Xaùc ñònh chæ soá hoài löu thích hôïp.3 Veõ ñöôøng laøm vieäc.4 Xaùc ñònh soá maâm lyù thuyeát vaø soá maâm thöïc teá. Caân baèng naêng löôïng.1 Caân baèng nhieät löôïng cuûa thaùp chöng caát.2 Caân baèng nhieät löôïng cuûa thieát bò ngöng tuï.3 Caân baèng nhieät löôïng cuûa thieát bò laøm laïnh saûn phaåm ñænh.4 Caân baèng nhieät löôïng cuûa thieát bò laøm nguoäi saûn phaåm ñaùy (trao ñoåi nhieät vôùi nhaäp lieäu ban ñaàu).24 CHÖÔNG 3: TÍNH TOAÙN THIEÁT BÒ CHÍNH.

Kích thöôùc thaùp. Ñöôøng kính ñoaïn caát. Ñöôøng kính ñoaïn luyeän. Chieàu cao thaùp.

Tính toaùn choùp vaø oáng chaûy chuyeàn. Tính cho phaàn caát. Tính cho phaàn chöng. Tính chi tieát oáng daãn.

Ñöôøng kính oáng daãn hôi vaøo thieát bò ngöng tuï. OÁng daãn doøng chaûy hoaøn löu. OÁng daãn doøng nhaäp lieäu. OÁng daãn doøng saûn phaåm ñaùy.

OÁng daãn töø noài ñun qua thaùp. Tính trôû löïc thaùp. Toång trôû löïc phaàn caát. Trôû löïc ñóa khoâ Pk.

Trôû löïc do söùc caêng beà maët. Trôû löïc cuûa lôùp chaát loûng treân ñóa ( Trôû löïc thuûy tónh Pt ). Toång trôû löïc phaàn chöng. Trôû löïc ñóa khoâ Pk.

Trôû löïc do söùc caêng beà maët. Trôû löïc cuûa lôùp chaát loûng treân ñóa ( Trôû löïc thuûy tónh Pt ).42 CHÖÔNG 4: TÍNH CÔ KHÍ. Tính beà daøy thaân truï cuûa thaùp. Tính - choïn beà daøy ñaùy vaø naép thieát bò.

Choïn bích vaø voøng ñeäm. Chaân ñôõ vaø tai treo thieát bò. Tính baûo oân.53 CHÖÔNG 5: TÍNH THIEÁT BÒ PHUÏ. Thieát bò gia nhieät hoãn hôïp ñaàu hay thieát bò laøm nguoäi saûn phaåm ñaùy 59 1.

Ñieàu kieän nhieät ñoä cuûa quaù trình. Thieát bò laøm nguoäi saûn phaåm ñænh. Ñieàu kieän nhieät ñoä cuûa quaù trình. Thieát bò ngöng tuï hoài löu.

Ñieàu kieän nhieät ñoä cuûa quaù trình. Xaùc ñònh heä soá caáp nhieät töø doøng saûn phaåm ñænh ñeán thaønh oáng. Xaùc ñònh heä soá caáp nhieät töø thaønh oáng ñeán nöôùc. Nhieät taûi rieâng.

Heä soá truyeàn nhieät. Beà maët truyeàn nhieät. Chieàu daøi moãi oáng.Thieát bò noài ñun. Ñieàu kieän nhieät ñoä cuûa quaù trình.

Xaùc ñònh heä soá caáp nhieät töø doøng saûn phaåm ñænh ñeán thaønh oáng. Tính heä soá caáp nhieät cuûa saûn phaåm ñaùy noài. Heä soá truyeàn nhieät. Beà maët truyeàn nhieät.

Chieàu daøi moãi oáng. Tính boàn cao vò- Bôm. Tính boàn cao vò. 79 CHÖÔNG 6: TÍNH GIAÙ THAØNH THIEÁT BÒ.81 TAØI LIEÄU THAM KHAÛO.COM LÔØI MÔÛ ÑAÀU Moät trong nhöõng ngaønh coù söï ñoùng goùp to lôùn ñeán ngaønh coâng nghieäp nöôùc ta noùi rieâng vaø theá giôùi noùi chung ñoù laø ngaønh coâng ngheä hoaù hoïc.

Ñaëc bieät laø ngaønh hoùa chaát cô baûn. Trong thöïc teá, chuùng ta söû duïng raát nhieàu daïng hoaù chaát khaùc nhau: hoãn hôïp nhieàu chaát hay ñôn chaát tinh khieát. Maø nhu caàu veà moät loaïi hoaù chaát tinh khieát cuõng raát lôùn. Quaù trình coù theå ñaùp öùng phaàn naøo ñoä tinh khieát theo yeâu caàu laø chöng caát: la quaù trình taùch caùc caáu töû trong hoãn hôïp loûng – loûng, hay hoãn hôïp loûng – khí thaønh caùc caáu töû rieâng bieät döïa vaøo ñoä bay hôi khaùc nhau cuûa chuùng.

Vaø ñoái vôùi heä acetone – nöôùc, do khoâmg coù ñieåm ñaúng phí neân coù theå ñaït ñöôïc baát kyø ñoä tinh khieát theo yeâu caàu nhôø quaù trình chöng caát.COM Nhieäm vuï thieát keá: tính toaùn heä thoáng chöng luyeän lieân tuïc ñeå taùch hoãn hôïp hai caáu töû : acetone – nöôùc vôùi caùc soá lieäu sau ñaây: Naêng suaát saûn phaåm ñænh : 1500 Kg/h Noàng ñoä saûn phaåm ñænh : 98% theo khoái löôïng Noàng ñoä nhaäp lieäu : 30% Aùp suaát laøm vieäc : aùp suaát thöôøng. CHÖÔNG 1 GIÔÙI THIEÄU VEÀ ACETONE VAØ QUI TRÌNH COÂNG NGHEÄ EBOOKBKMT. Giôùi thieäu sô boä : Acetone coù coâng thöùc phaân töû : CH 3COCH3 .Khoái löôïng phaân töû baèng 58.079 ñvC Laø moät chaát loûng khoâng maøu, deã löu ñoäng vaø deã chaùy, vôùi moät caùch eâm dòu vaø coù muøi thôm. Noù hoøa tan voâ haïn trong nöôùc vaø moät soá hôïp chaát höõu cô nhö : eter, metanol, etanol, diacetone alcohol… ÖÙng duïng : Acetone ñöôïc öùng duïng nhieàu laøm dung moâi cho coâng nghieäp, ví duï cho vecni, sôn, sôn maøi, cellulose acetate, nhöïa, cao su … Noù hoaø tan toát tô acetate, nitroxenluloz, nhöïa phenol focmandehyt, chaát beùo, dung moâi pha sôn, möïc in oáng ñoàng.

Acetone laø nguyeân lieäu ñeå toång hôïp thuûy tinh höõu cô. Töø Acetone coù theå toång hôïp ceten, sumfonat (thuoác nguû), caùc holofom. Ñöôïc tìm thaáy ñaàu tieân vaøo naêm 1595 bôûi Libavius, baèng chöng caát khan ñöôøng, vaø ñeán naêm 1805 Trommsdorff tieán haønh saûn xuaát Acetone baèng caùch chöng caát Acetat cuûa boà taït vaø soña : laø moät phaân ñoaïn loûng naèm giöõa phaân ñoaïn röôïu vaø eter. Moät soá thoâng soá vaät lyù vaø nhieät ñoäng cuûa Acetone :  Nhieät ñoä noùng chaûy : -94.6 0C ;  Nhieät ñoä soâi : 56.9 0C ;  Tyû troïng : ;  Nhieät dung rieâng Cp : 22 Kcal/mol (chuaån ôû 102 0C)  Ñoä nhôùt  : 0.COM  Nhieät trò : 0.5176 cal/g ( ôû 200C) Tính chaát hoaù hoïc : Coäng hôïp vôùi natri bisunfit: OH CH3COCH3 + H2O  CH3 - C - SO3Na CH3 ( 1-metyl-1-hydroxi etan sunfonaùt natri ) Coäng hôïp axit HCN: OH CH3CO + HCN  CH3-C-CN CH3 ( pH= 4-8 ) Phaûn öùng ngöng tuï : OH O CH3-CO-CH3 + HCH2C=O  CH3-C-CH3-C-CH3 CH3 CH3 ( 4-oxy-4-meâtyll-2-pentanon) Acetone khoù bò oxi hoùa bôûi thuoác thöû Pheling, Toâluen, HNO3ññ, KMnO4 ,… Chæ bò oxi hoùa bôûi hoãn hôïp KMnO4 + H2SO4, Sunfoâcroâmic K2Cr2O7 + H2SO4… Bò gaõy maïch cacbon.

CH3-C-CH3  CH3-C-CH2-OH  CH3-C-CH=O  CH3COOH + HCOOH O O O Phaûn öùng khöû hoaù : CH3COCH3 + H2  CH3CHOH-CH3 Ñieàu cheá : Oxy hoùa röôïu baäc hai: CH3CHOH-CH3  CH3COCH3 + H2O Theo phöông phaùp Piria : nhieät phaân muoái canxi cuûa axit cacboxylic: (CH3COO)2Ca  CH3COCH3 + CaCO3 Töø daãn xuaát cô magieâ : O O CH3-C-Cl + CH3-MgBr  CH3-C-CH3 + Mg-Br Cl 2. Saûn xuaát Acetone : Trong thôøi kyø chieán tranh theá giôùi laàn thöù nhaát, do nhu caàu veà nguoàn Acetone raát lôùn, tong khi coù söï giôùi haïn trong vieäc thu döôïc Acetone töø söï chöng caát goã, neân ñeå boå sung nguoàn Acetone Hoa Kyø ñaõ aùp duïng phöông phaùp chöng caát khan Ca(CH3COO)2 – thu ñöôïc baèng caùch leân men röôïu coù maët xuùc taùc vi khuaån ñeå chuyeån carbohydrate thaønh Acetone vaø Butyl Alcohol.Coâng ngheä naøy ñöôïc öùng duïng chuû yeáu trong suoát chieán tranh theá giôùi laàn thöù nhaát vaø nhöõng naêm 20 .COM Tuy nhieân, ñeán giöõa nhöõng naêm 20 vaø cho ñeán nay coâng ngheä treân ñöôïc thay baèng coâng ngheä coù hieäu quaû hôn (chieám khoaûng ¾ phöông phaùp saûn xuaát Acetone cuûa Hoa Kyø) : Dehydro Isopropyl Alcol. Ngoaøi ra, coøn moät soá quùa trình saûn xuaát Acetone khaùc : - Oxi hoùa Cumene Hydro Peroxide thaønh Phenol vaø Acetone. - Oxi hoùa tröïc tieáp Butan – Propan.

- Leân men Carbo hydrate bôûi vi khuaån ñaëc bieät. - Coâng ty Shell söû duïng noù nhö moät saûn phaåm phuï. Toång hôïp Acetone baèng caùch Dehydro Isopropyl Alcol coù xuùc taùc:  CH3CHOHCH3 + 15.9 Kcal (ôû 3270C ) CH3COCH3 + H2  Xuùc taùc söû duïng ôû ñaây : ñoàng vaø hôïp kim cuûa noù, oxit kim loaïi vaø muoái.  ÔÛ nhieät ñoä khoaûng 325 0C , hieäu suaát khoaûng 97%.

 Doøng khí noùng sau phaûn öùng goàm coù : Acetone, löôïng Isopropyl Alcol chöa phaûn öùng, H2 vaø moät phaàn nhoû saûn phaåm phuï ( nhö Propylene, diisopropyl eter …). Hoãn hôïp naøy ñöôïc laøm laïnh vaø khí khoâng ngöng ñöôïc loïc bôûi nöôùc. Dung dòch loûng ñöôïc ñem ñi chöng caát phaân ñoaïn, thu ñöôïc Acetone ôû ñænh vaø hoãn hôïp cuûa nöôùc, Isopropyl Alcol ( ít ) ôû ñaùy. Coâng ngheä chöng caát hoãn hôïp Acetone –Nöôùc : Ta coù Acetone laø moät chaát loûng tan voâ haïn trong nöôùc vaø nhieät ñoä soâi cuûa Acetone ( 56.9 0C ôû 760 mmHg) vaø Nöôùc ( 100 0C ôû 760 mmHg) : laø khaù caùch xa nhau neân phöông phaùp hieäu quaû nhaát ñeå thu ñöôïc Acetone tinh khieát laø chöng caát phaân ñoaïn döïa vaøo ñoä bay hôi khaùc nhau cuûa caùc caáu töû trong hoãn hôïp.

Trong tröôøng hôïp naøy ta khoâng theå söû duïng phöông phaùp coâ ñaëc vì caùc caáu töû ñeàu coù khaû naêng bay hôi, vaø khoâng söû duïng phöông phaùp trích ly cuõng nhö haáp thuï do phaûi ñöa vaøo moät pha môùi ñeå taùch chuùng, coù theå laøm cho quaù trình phöùc taïp hôn, hay quaù trìng taùch khoâng ñöôïc hoaøn toaøn. Choïn loaïi thaùp chöng caát vaø phöông phaùp chöng caát :  Chöng caát laø quaù trình phaân taùch caùc hoãn hôïp loûng thaønh caùc caáu töû rieâng bieät döïa vaøo söï khaùc nhau veà ñoä bay hôi cuûa chuùng ( hay nhieät ñoä soâi ), baèng caùch laëp ñi laëp laïi nhieàu laàn quaù trình bay hôi – ngöng tuï, trong ñoù vaät chaát ñi töø pha loûng vaøo pha hôi hoaëc ngöôïc laïi.  Ñoái vôùi chöng caát ta coù hai phöông phaùp thöïc hieän : - Chöng caát ñôn giaûn (duøng thieát bò hoaït ñoäng theo chu kyø): Phöông phaùp naøy söû duïng trong caùc tröôøng hôïp sau : + Khi nhieät ñoä soâi cuûa caùc caáu töû khaùc xa nhau. + Khi khoâng ñoøi hoûi saûn phaåm coù ñoä tinh khieát cao.

+ Taùch hoãn hôïp loûng ra khoûi taïp chaát khoâng bay hôi. + Taùch sô boä hoãn hôïp nhieàu caáu töû .COM - Chöng caát lieân tuïc hoãn hôïp hai caáu töû (duøng thieát bò hoaït ñoäng lieân tuïc): laø quaù trình ñöôïc thöïc hieän lieân tuïc, nghòch doøng, nhieàu ñoaïn. Ngoaøi ra coøn coù thieát bò hoaït ñoäng baùn lieân tuïc.  Trong tröôøng hôïp naøy, do saûn phaåm laø Acetone – vôùi yeâu caàu coù ñoä tinh khieát cao khi söû duïng , coäng vôùi hoãn hôïp Acetone – Nöôùc laø hoãn hôïp khoâng coù ñieåm ñaúng phí neân choïn phöông phaùp chöng caát lieân tuïc laø hieäu quaû nhaát.

 Choïn loaïi thaùp chöng caát : Coù raát nhieàu loaïi thaùp ñöôïc söû duïng, nhöng ñeàu coù chung moät yeâu caàu cô baûn laø dieän tích beà maët tieáp xuùc pha phaûi lôùn, ñieàu naøy phuï thuoäc vaøo ñoä phaân taùn cuûa moät löu chaát naøy vaøo löu chaát kia. Ta khaûo saùt hai loaïi thaùp chöng caát thöôøng duøng laø thaùp maâm vaø thaùp cheâm: - Thaùp maâm goàm thaân thaùp hình truï, thaúng ñöùng, phía trong coù gaén caùc maâm coù caáu taïo khaùc nhau, treân ñoù pha loûng vaø pha hôi ñöôïc cho tieáp xuùc vôùi nhau. Goàm coù : maâm choùp, maâm xuyeân loã , maâm van. Thöôøng söû duïng maâm choùp.

- Thaùp cheâm laø moät thaùp hình truï, goàm nhieàu ñoaïn noái vôùi nhau baèng maët bích hay haøn .