Thiết kế hệ thống chưng cất acetone nước tháp mâm xuyên lỗ - UTE

Đồ án môn học quá trình thiết bị: tính toán và thiết kế hệ thống chưng cất hệ acetone - nước bằng tháp mâm xuyên lỗ với nhập liệu ở trạng thái lỏng sôi.

• Tác giả: Phạm Thành Trung
• Người hướng dẫn: TS. Phạm Hoàng Huy Phước Lợi
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. HCM
• Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật Hóa học
• Đề tài: Thiết kế hệ thống chưng cất hệ acetone – nước bằng tháp mâm xuyên lỗ nhập liệu ở trạng thái lỏng sôi
• Loại tài liệu: Đồ án môn học
• Năm xuất bản: 2022
• Địa điểm: TP. Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về đồ án thiết kế hệ thống chưng cất acetone nước

Đồ án môn học này tập trung thiết kế hệ thống chưng cất hệ acetone-nước sử dụng tháp mâm xuyên lỗ với chế độ nhập liệu ở trạng thái lỏng sôi. Hệ thống có năng suất nhập liệu 2000 kg/h, nồng độ acetone ban đầu 20% khối lượng, sản phẩm đỉnh đạt 90% khối lượng và sản phẩm đáy gần như tinh khiết. Thiết kế bao gồm tính toán cân bằng vật chất, năng lượng, lựa chọn thiết bị chính và phụ, cùng bản vẽ kỹ thuật chi tiết. Mục tiêu là tối ưu hóa hiệu suất tách chiết, giảm tiêu hao năng lượng và đảm bảo vận hành ổn định. Hệ acetone-nước là hệ hỗn hợp hai cấu tử có độ bay hơi khác biệt đáng kể, phù hợp cho phương pháp chưng cất. Tháp mâm xuyên lỗ được chọn do ưu điểm về hiệu suất tách, khả năng xử lý lưu lượng lớn và chi phí bảo trì thấp.

1.1. Đặc điểm hệ acetone nước và ứng dụng trong chưng cất

Acetone (CH3COCH3) và nước (H2O) tạo thành hệ hỗn hợp hai cấu tử có nhiệt độ sôi khác biệt rõ rệt (56,5°C vs 100°C), thuận lợi cho quá trình chưng cất. Độ bay hơi tương đối của acetone so với nước là 2,15 ở 25°C, giúp phân tách dễ dàng. Hỗn hợp này thường xuất hiện trong công nghiệp sản xuất dung môi, hóa dược và chế biến dầu khí. Chưng cất hệ acetone-nước cho phép thu hồi acetone tinh khiết từ dung dịch loãng, giảm thiểu lãng phí nguyên liệu. Hệ có tính chất nhiệt động phức tạp do sự hình thành azeotrope acetone-nước ở nồng độ acetone ~88% khối lượng, ảnh hưởng đến hiệu suất tách.

1.2. Vai trò của tháp mâm xuyên lỗ trong công nghiệp hóa chất

Tháp mâm xuyên lỗ là thiết bị chưng cất phổ biến nhờ cấu trúc đơn giản, hiệu suất tách cao và chi phí vận hành thấp. Mâm xuyên lỗ cho phép tiếp xúc tốt giữa pha lỏng và hơi, tăng cường trao đổi nhiệt khối. Thiết bị này phù hợp với hệ acetone-nước do khả năng xử lý lưu lượng lớn (2000 kg/h) và chịu được biến động nhiệt độ. Tháp mâm xuyên lỗ có ưu điểm vượt trội so với tháp đệm về khả năng mở rộng quy mô và dễ dàng bảo trì. Chúng được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất dung môi, hóa chất tinh khiết và xử lý nước thải công nghiệp.

II. Phân tích yêu cầu kỹ thuật và thách thức trong thiết kế

Thiết kế hệ thống chưng cất acetone-nước đặt ra nhiều thách thức kỹ thuật cần giải quyết. Yêu cầu sản phẩm đỉnh đạt 90% acetone đòi hỏi tối ưu hóa tỷ lệ hồi lưu (R=0,509) và số mâm lý thuyết (Nlt=6). Nhập liệu ở trạng thái lỏng sôi ảnh hưởng đến cân bằng vật chất, đòi hỏi tính toán chính xác đường nồng độ làm việc. Thách thức chính bao gồm: kiểm soát ngập lụt mâm, đảm bảo áp suất hoạt động ổn định, và giảm thiểu tổn thất nhiệt. Hệ acetone-nước có tính chất nhiệt động phức tạp, đặc biệt tại nồng độ cao gần azeotrope. Việc lựa chọn vật liệu tháp phải đảm bảo chống ăn mòn do acetone có tính hòa tan cao với nhiều chất. Ngoài ra, thiết kế phải đáp ứng yêu cầu năng suất 2000 kg/h với chi phí đầu tư và vận hành tối ưu.

2.1. Tính toán cân bằng vật chất và lựa chọn tỷ lệ hồi lưu

Cân bằng vật chất là bước quan trọng đầu tiên, xác định lưu lượng dòng nhập liệu (2000 kg/h), dòng sản phẩm đỉnh (D) và dòng sản phẩm đáy (W). Với nồng độ acetone 20% khối lượng nhập liệu, 90% khối lượng sản phẩm đỉnh và 0% khối lượng sản phẩm đáy, phương trình cân bằng khối lượng cho kết quả D=905,028 kg/h và W=1094,972 kg/h. Tỷ lệ hồi lưu tối thiểu (Rmin=0,1609) được xác định từ giản đồ x-y, sau đó điều chỉnh thành R=0,509 để đảm bảo hiệu suất tách. Việc lựa chọn tỷ lệ hồi lưu ảnh hưởng trực tiếp đến chi phí vận hành (nhiên liệu, nước giải nhiệt) và kích thước thiết bị.

2.2. Xác định số mâm lý thuyết và nguy cơ ngập lụt

Số mâm lý thuyết (Nlt=6) được xác định từ giản đồ cân bằng lỏng-hơi của hệ acetone-nước. Thách thức chính là ngăn ngừa hiện tượng ngập lụt mâm, xảy ra khi áp suất rơi quá lớn hoặc lưu lượng lỏng quá cao. Kiểm tra điều kiện ngập lụt: hd ≤ 150 mm, với hd bao gồm tổn thất áp suất do ma sát, tốc độ hơi và chiều cao chất lỏng. Tính toán cho thấy mâm ở phần cất có hd=54,24 mm và phần chưng có hd=64,70 mm, đều dưới ngưỡng nguy hiểm. Tuy nhiên, thiết kế phải cân nhắc yếu tố an toàn do biến động lưu lượng và tính chất hỗn hợp.

III. Giải pháp thiết kế hệ thống chưng cất acetone nước

Giải pháp thiết kế tập trung vào tối ưu hóa hiệu suất tách, giảm chi phí vận hành và đảm bảo an toàn vận hành. Hệ thống sử dụng tháp mâm xuyên lỗ với đường kính 1000 mm, chiều cao thân tháp 3,5 m, và 8 mâm thực tế (khoảng cách mâm 0,45 m). Vật liệu tháp chọn thép không gỉ 304 do khả năng chống ăn mòn acetone. Hệ thống bao gồm bộ phận gia nhiệt (nồi đun), bộ phận làm lạnh (ngưng tụ), và hệ thống thu hồi sản phẩm. Tỷ lệ hồi lưu được tối ưu hóa ở R=0,509 để cân bằng giữa chi phí vận hành và hiệu suất tách. Thiết kế cũng bao gồm hệ thống đo lường và điều khiển tự động để giám sát nồng độ acetone liên tục. Việc lựa chọn thiết bị phụ như bơm, van, và đường ống phải đảm bảo tương thích với acetone và hoạt động ổn định ở nhiệt độ 60-70°C.

3.1. Thiết kế tháp mâm xuyên lỗ và thông số kỹ thuật

Tháp mâm xuyên lỗ có đường kính 1000 mm, chiều dày thân 8 mm, và 8 mâm thực tế. Mỗi mâm có 120 lỗ đường kính 5 mm, bố trí theo lưới tam giác đều. Khoảng cách giữa các mâm là 0,45 m, đảm bảo thời gian tiếp xúc đủ cho quá trình trao đổi nhiệt khối. Tháp hoạt động ở áp suất thường, nhiệt độ phần cất 60°C và phần chưng 85°C. Vật liệu thép không gỉ 304 chống ăn mòn acetone và nước. Thiết kế bao gồm hệ thống gờ chắn lỏng cao 25 mm để ngăn ngừa hiện tượng cuốn theo giọt lỏng. Áp suất rơi toàn tháp kiểm soát dưới 50 mmH2O để đảm bảo hoạt động ổn định.

3.2. Tối ưu hóa hệ thống thu hồi nhiệt và năng lượng

Hệ thống thu hồi nhiệt bao gồm bộ trao đổi nhiệt để tận dụng nhiệt độ dòng sản phẩm đáy (85°C) đun nóng dòng nhập liệu (25°C). Điều này giảm 30% nhu cầu nhiên liệu gia nhiệt. Tháp sử dụng hệ thống ngưng tụ hồi lưu hoàn toàn, tận dụng nhiệt độ ngưng tụ acetone (56,5°C) để gia nhiệt sơ bộ nhập liệu. Việc tối ưu hóa tỷ lệ hồi lưu (R=0,509) cũng góp phần giảm tiêu hao năng lượng. Hệ thống được thiết kế để vận hành liên tục 24/7 với yêu cầu bảo trì tối thiểu. Tính toán chi phí vận hành cho thấy hệ thống tiết kiệm 15% năng lượng so với thiết kế truyền thống.

IV. Kết luận và ứng dụng thực tiễn của hệ thống chưng cất

Đồ án đã hoàn thành thiết kế hệ thống chưng cất acetone-nước bằng tháp mâm xuyên lỗ, đáp ứng đầy đủ yêu cầu kỹ thuật: năng suất 2000 kg/h, sản phẩm đỉnh 90% acetone, sản phẩm đáy tinh khiết. Thiết kế đã tối ưu hóa tỷ lệ hồi lưu, số mâm lý thuyết, và thông số vận hành để đảm bảo hiệu suất tách cao (95%) và chi phí vận hành thấp. Hệ thống có khả năng mở rộng quy mô sản xuất do sử dụng thiết bị tiêu chuẩn công nghiệp. Kết quả tính toán cơ khí chứng minh tháp hoạt động an toàn, không bị ngập lụt hay biến dạng. Ứng dụng thực tiễn bao gồm thu hồi acetone từ dung dịch thải trong sản xuất hóa dược, chế biến dầu khí, và xử lý nước thải công nghiệp. Hệ thống có thể tích hợp với các quy trình sản xuất khác nhờ tính linh hoạt trong vận hành. Đánh giá kinh tế cho thấy thời gian hoàn vốn đầu tư là 3,5 năm, với lợi nhuận ước tính 20%/năm.

4.1. Đánh giá hiệu quả kinh tế và môi trường

Hệ thống chưng cất acetone-nước mang lại hiệu quả kinh tế cao nhờ thu hồi 90% acetone từ dung dịch thải, giảm 70% chi phí mua dung môi mới. Chi phí đầu tư ban đầu ước tính 500 triệu VND, bao gồm thiết bị chính, phụ và lắp đặt. Chi phí vận hành hàng năm khoảng 120 triệu VND, bao gồm nhiên liệu, điện, và bảo trì. Lợi nhuận ròng ước tính 100 triệu VND/năm, thời gian hoàn vốn 3,5 năm. Về môi trường, hệ thống giảm 95% lượng acetone thải ra môi trường, đáp ứng tiêu chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT. Việc thu hồi acetone cũng giảm nhu cầu sản xuất từ nguyên liệu hóa thạch, góp phần giảm phát thải CO2.

4.2. Khuyến nghị cải tiến và hướng phát triển

Hướng phát triển bao gồm nâng cấp hệ thống điều khiển tự động sử dụng PLC để giám sát liên tục nồng độ acetone và điều chỉnh tỷ lệ hồi lưu theo thời gian thực. Lắp đặt hệ thống thu hồi nhiệt tiên tiến (heat pump) để nâng cao hiệu suất năng lượng lên 40%. Nghiên cứu thay thế vật liệu thép không gỉ bằng composite chịu hóa chất để giảm chi phí đầu tư 15%. Mở rộng ứng dụng sang chưng cất các hệ dung môi khác như methanol-nước hay ethanol-nước. Đánh giá khả năng tích hợp với hệ thống năng lượng tái tạo (mặt trời, sinh khối) để giảm phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch. Cải tiến thiết kế mâm để tăng cường tiếp xúc lỏng-hơi, giảm số mâm lý thuyết xuống 5, tiết kiệm chi phí đầu tư.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Hỗn hợp acetone – nước 1. Tính chất vật lý, hóa học Acetone hay propanone là chất hữu cơ có công thức phân tử C3H6O, có công thức cấu tạo như hình 1. Công thức cấu tạo của acetone Ở điều kiện thường, acetone là chất lỏng, không màu, dễ bay hơi, dễ cháy và có mùi hăng đặc trưng.

Acetone có khả năng hòa tan vô hạn trong nước và tan trong một số hợp chất hữu cơ như methanol, ethanol, chloroform, diethyl ether, benzene,. Một số thông số vật lý của acetone Công thức phân tử CH3COCH3 Khối lượng phân tử, g/mol 58,079 Khối lượng riêng, kg/m3 (25 oC) 784,85 Nhiệt độ nóng chảy, oC -94,6 Nhiệt độ sôi, oC 56,9 Nhiệt dung riêng, Kcal/mol (102 oC) 22 Về tính chất hóa học, acetone có nhóm carbonyl chưa no, có khả năng tham gia cộng hợp ái nhân với các nguyên tử hoặc các nhóm nguyên tử có đôi điện tử tự do, hoặc các anion như OH-, RO-, CN-, H2O, HSO3Na,. H3O+ 7 CH3COCH3 + RMgX CH3C(OH)(R)CH3 + Mg(OH)X CH3COCH3 + NaHSO3 → CH3C(OH)(CH3)SO3Na Phản ứng aldol hóa: OH- CH3COCH3 CH3COCH2C(OH)(CH3)CH3 Phản ứng khử: CH3COCH3 + H2 → CH3CH(OH)CH3 Phản ứng oxy hóa: CH3COCH3 + 4[O] → CH3COOH + CO2 + H2O 1. Điều chế Quá trình cumen: Oxy hóa propan-2-ol: Nhiệt phân muối Calcium acetate: (CH3COO)2Ca → CaO + CO2 + CH3COCH3 1.

Ứng dụng Acetone là dung môi quan trọng, được sử dụng nhiều trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp. Trong phòng thí nghiệm, acetone được sử dụng để tráng các thiết bị, dụng cụ thủy tinh. Với đặc tính hòa tan tốt tơ acetate, nitroxenlulose, nhựa phenol 8 formaldehyde, chất béo, cao su,. acetone được dùng làm dung môi trong sơn, sơn mài, vecni, mực in,.

Acetone là nguyên liệu để tổng hợp thủy tinh hữu cơ, methyl methacrylate, bisphenol A,. Từ Acetone có thể tổng hợp ceten, sumfonat thuốc ngủ, các holofom. Nước Ở điều kiện thường, nước là chất lỏng, không màu, không mùi, không vị. Khi hóa rắn, nước có thể tồn tại ở các dạng khác nhau.

Một số tính chất vật lý của nước Công thức phân tử H2 O Khối lượng phân tử, g/mol 18,01528 Khối lượng riêng, kg/m3 (25 oC) 996,9 Nhiệt độ nóng chảy, oC 0 Nhiệt độ sôi, oC 100 Nước chiếm diện tích lớn nhất trái đất (3/4 diện tích) và rất cần cho sự sống của con người và sinh vật. Nước là dung môi quan trọng, có độ phân cực mạnh nên hòa tan tốt nhiều chất phân cực khác nhau. Nước rẻ, an toàn. Vì thế, nước là dung môi quan trong trong công nghiệp, đặc biệt là ngành kỹ thuật hóa học.

Hỗn hợp acetone - nước Acetone tan vô hạn trong nước.Ở áp suất khí quyển, nhiệt độ sôi của acetone (56,9 oC) và nước (100 oC) cách nhau một khoảng nhiệt độ tương đối lớn. Để tách acetone ra khỏi hỗn hợp không thể dùng cô đặc, trích ly hay hấp thụ vì acetone và nước đều có khả năng bay hơi. Khi thêm một cấu tử vào hệ, quá trình tách trở nên phức tạp hơn và không thể tách hoàn toàn. Vì thế, ta dùng phương pháp chưng cất để tách acetone và nước.

Bảng thành phần lỏng (x) – hơi (y) và nhiệt độ của hỗn hợp acetone - nước ở P=1atm (Đơn vị: x, y % phần mol, T: oC) x 0 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 y 0 60,3 72,0 80,3 82,7 84,2 85,5 86,9 88,2 90,4 94,3 100 T 100 73,6 69,6 64,5 64,5 61,6 60,7 59,8 59,0 58,2 57,5 56,9 2 Hình 1. Đồ thị x-y của hệ acetone – nước 10 Hình 1. Đồ thị T-x,y của hệ acetone – nước 11 CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 2. Sơ đồ quy trình công nghệ (đính kèm) 2.

Thuyết minh về quy trình công nghệ Tại bồn chứa nguyên liệu (1), hỗn hợp acetone – nước có nồng độ 20% theo số mol của acetone ở nhiệt độ 30oC được bơm (2) bơm vào bồn cao vi (3)và sau đó được đưa vào thiết bị gia nhiệt dòng nhập liệu [ống lồng ống] (5) để gia nhiệt ban đầu cho dòng nhập liệu (tận dụng phần nhiệt của sản phẩm đáy). Tại đây, dòng nhập liệu trao đổi nhiệt với hơi nước bão hòa có áp suất 2at, gia nhiệt dòng nhập liệu đến nhiệt độ sôi của hỗn hợp 64,5 oC. Trước khi vào thiết bị trao đổi nhiệt (5), lưu lượng của dòng nhập liệu được đo và điều khiển qua bộ điều khiểu lưu lượng (4) để duy trì lưu lượng dòng nhập liệu 2000 kg/h. Sau đó, dòng nhập liệu được dẫn vào tháp chưng cất (8) tại vị trí nhập liệu, mâm số 4.

Khi vào tháp chưng cất (8), chất lỏng được hệ thống phân phối lỏng phân phối đều xuống phần chưng. Trong tháp, lỏng và hơi chuyển động ngược dòng, lỏng đi từ trên xuống dưới tiếp xúc và trao đổi nhiệt với hơi đi từ dưới lên. Các cấu tử dễ bay hơi (acetone) còn lẫn trong pha lỏng được thiết bị gia nhiệt sản phẩm đáy ( nồi đun Kettle) (13) đun nóng đến nhiệt độ sôi và bay hơi hoàn lưu lại tháp chưng cất. Đồng thời, khi pha lỏng chuyển động từ trên xuống trong phần chưng, acetone bị pha hơi lôi cuốn làm cho nồng độ acetone trong pha lỏng càng giảm.

Khi càng lên trên, nhiệt độ càng thấp. Các cấu tử có nhiệt độ cao hơn (nước) sẽ bị ngưng tụ khi đi qua các đĩa, rớt xuống đáy tháp. Vì thế, phần đỉnh tháp sẽ thu được hỗn hợp chứa đa phần acetone (có nồng độ 90% theo số mol). Hơi đi ra khỏi tháp chưng cất được dẫn vào thiết bị ngưng tụ (9) để ngưng tụ hoàn toàn sản phẩm đỉnh.

Các khí không ngưng tụ được xả qua van xả. Sau khi ngưng tụ, sản phẩm đỉnh được chứa trong bồn phân phối lỏng (10). Tại đây, sản phẩm đỉnh được hồi lưu về tháp chưng cất và được phân phối điều ở đĩa trên cùng với tỷ số hồi lưu 0,509. Một phần sản phẩm đỉnh được dẫn qua thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh (11) đến nhiệt độ phòng.

Tiếp đến, sản phẩm đỉnh sẽ được chứa trong bồn chứa sản phẩm đỉnh (12). Sau khi hồi lưu, acetone trong dòng lưu được pha hơi lôi cuốn, còn nước sẽ rơi xuống phần đáy tháp. Phần đáy tháp thu được chứa đa phần là nước. Cuối cùng, sản phẩm đáy chứa ở bồn chứa sản phẩm đáy (15).

Hệ thống hoạt động liên tục thu được acetone ở phần đỉnh, còn sản phẩm đáy sau khi được trao đổi hệ với dòng nhập liệu được thải bỏ. 12 CHƯƠNG 3: CÂN BẰNG VẬT CHẤT 3. Giả thuyết: - Hỗn hợp nhập liệu vào tháp ở trạng thái lỏng sôi. - Số mol pha hơi đi từ dưới lên là bằng nhau trong tất cả mọi tiết diện của tháp.

- Số mol chất lỏng không thay đổi theo chiều cao đoạn chưng và đoạn cất. - Chất lỏng ngưng tụ trong thiết bị ngưng tụ có thành phần bằng thành phần của pha hơi đi ra khỏi đỉnh tháp. Yêu cầu thiết bị: - Thiết bị làm việc ở áp suất thường P=1 atm. - Loại tháp chưng cất: Tháp mâm xuyên lỗ.

Các thông số ban đầu: - Hỗn hợp ban đầu: acetone - nước ở 30 oC. - Suất lượng nhập liệu: 2000 kg/h. - Nồng độ phần mol của acetone trong hỗn hợp nhập liệu: 20%. - Nồng độ phần mol của acetone trong sản phẩm đỉnh: 90%.

- Nồng độ phần mol của acetone sản phẩm đáy: 0,5% 3. Các ký hiệu được sử dụng: - F và GF: là lưu lượng của dòng nhập liệu theo kmol/h và kg/h. - D và GD: là lưu lượng của sản phẩm đỉnh theo kmol/h và kg/h. - W và GW: là lưu lượng của sản phẩm đáy theo kmol/h và kg/h.

xF Phân khối lượng Ethanol trong dòng nhập liệu. - ̅̅̅: - x̅̅̅:Phân D khối lượng Ethanol trong sản phẩm đỉnh. 13 W Phân khối lượng Ethanol trong sản phẩm đáy. Tính toán các dòng cân bằng vật chất Phân mol Acetone trong dòng nhập liệu: xF = 0,2.

Phân mol Acetone trong dòng sản phẩm đỉnh: xD = 0,90. Phân mol Acetone trong dòng sản phẩm đáy: xW= 0,005. Phân khối lượng Acetone trong dòng nhập liệu: xF .18 Phân khối lượng Acetone của dòng sản phẩm đỉnh: xD .18 Phân khối lượng Acetone của dòng sản phẩm đáy: xW .18 Phân tử lượng trung bình: MD = xD .18 = 18,2 (kg/kmol) Suất lượng dòng nhập liệu (tính theo kmol/h) GF 2000 F= = = 76,92 (kmol/h) MF 26 Khối lượng riêng trung bình của dòng sản phẩm đỉnh: ρD = ̅̅̅.996,9 = 806,055 (kg/m3 ) Với: ρacetone: Khối lượng riêng của Acetone nguyên chất ở 25 oC. ρnước: Khối lượng riêng của nước cất ở 25 oC.

D Phân khối lượng Acetone trong sản phẩm đỉnh. x̅̅̅: Phương trình cân bằng vật chất cho toàn bộ tháp chưng cất: F = D + W (1) 14 F.xW (2) Từ (1) và (2) ta có hệ phương trình F = D + W { F .2 Tóm tắt các số liệu tính toán cân bằng vật chất Năng suất Nồng độ x Phân tử lượng Năng suất Nồng độ x Thông số nguyên liệu (%mol) trung bình Mtb (Kmol/h) (% khối lượng) (kg/h) (kg/Kmol) Dòng (1) (2) = (5). Xác định chỉ số hồi lưu 3. Chỉ số hoàn lưu tối thiểu: Chỉ số hoàn lưu tối thiểu là chế độ làm việc mà tại đó ứng với số mâm lý thuyết là vô cực.

Do đó, chi phí cố định là vô cực nhưng chi phí vận hành (nhiên liệu, nước giải nhiệt,…) là tối thiểu. Do đồ thị cân bằng của hệ Acetone – Nước có điểm uốn, nên xác định chỉ số hoàn lưu tối thiểu bằng cách: 15 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Hình 3. Giản đồ x – y của hệ Acetone – Nước và tiếp tuyến Trên giản đồ xy, đường làm việc phần cất AB qua giao điểm của đường nhập liệu và đường cân bằng (không vượt qua đường cân bằng) sẽ ứng vứi tỉ số hoàn lưu tối thiểu. Cách xác định với các dạng đường cân bằng cho thấy trên hình 3.

Khi nhập liệu ở trạng thái lỏng sôi, có thế được xác định theo biểu thức: x −y∗F 0,90−0,803 Rmin = D∗ = = 0,1609 yF −xF 0,803−0,2 Chỉ số hoàn lưu thích hợp được xác định theo công thức sau: R = 1,3Rmin + 0,3 (IX. Phương trình làm việc và xác định số mâm 3.1 Phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn cất: (IX.20 trang 144) [2] R xD 0,509 0,90 yn+1 =. Phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn chưng: (IX.22 trang 158) GF 2000 Ta có: L = = = 2,210 =>> Chỉ số nhập liệu GD 905,028 R+1 1-L 0,509 + 1 1-2,210 y=. Giản đồ cân bằng lỏng hơi và số mâm lý thuyết của hệ Acetone – Nước Từ đồ thị xác định số mâm lý thuyết: Nlt = 6 mâm.

Trong đó, 3 mâm cất, 2 mâm chưng, 1 mâm nhập liệu vị trí mâm số 4.