Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong tiến trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa, ngành công nghệ hóa chất giữ vai trò nền tảng trong việc cung cấp nguyên liệu, dung môi và hóa chất tinh khiết phục vụ cho nhiều ngành kinh tế quốc dân như dược phẩm, chất dẻo, sợi tổng hợp và công nghệ vật liệu mới. Trong thực tế sản xuất hóa học, việc nâng cao độ tinh khiết của các cấu tử từ hỗn hợp ban đầu là một yêu cầu kỹ thuật then chốt, quyết định trực tiếp đến chất lượng sản phẩm đầu ra. Đối với hỗn hợp gồm các cấu tử có độ bay hơi khác nhau, các phương pháp phân tách phổ biến bao gồm chưng luyện, chưng cất, cô đặc và trích ly; trong đó phương pháp chưng luyện liên tục bằng tháp đĩa lỗ có ống chảy truyền là giải pháp kỹ thuật hiệu quả nhằm đạt hiệu suất phân tách cao và bề mặt tiếp xúc pha lớn.

Đồ án tốt nghiệp / đồ án môn học Quá trình & Thiết bị của tác giả Nguyễn Ngọc Minh (Khoa Công nghệ Hóa, Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội; dưới sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Thế Hữu) tập trung giải quyết bài toán thiết kế kỹ thuật hoàn chỉnh cho hệ thống chưng luyện liên tục nhằm phân tách hệ hỗn hợp nhị phân Nước – Rượu Metylic (Methanol).

Mục tiêu và nhiệm vụ thiết kế được xác định cụ thể trong văn bản như sau:

  1. Xác định các thông số cân bằng pha lỏng – hơi và tính toán cân bằng vật liệu toàn hệ thống.
  2. Xác định chỉ số hồi lưu tối thiểu, chỉ số hồi lưu làm việc thích hợp và số bậc thay đổi nồng độ lý thuyết (số đĩa lý thuyết) cho đoạn chưng và đoạn luyện.
  3. Thiết lập phương trình đường làm việc cho từng đoạn tháp và tính toán đường kính, chiều cao của tháp chưng luyện dựa trên các chuẩn số truyền khối và thủy động lực học.
  4. Tính toán thủy lực, trở lực của đĩa khô, đĩa có chất lỏng và tổng trở lực toàn tháp; cân bằng nhiệt lượng cho toàn tháp và các thiết bị trao đổi nhiệt.
  5. Thiết kế cơ khí chi tiết cho thân tháp, nắp, đáy, các ống dẫn công nghệ, mặt bích nối ghép, giá đỡ và tai treo.
  6. Tính toán và lựa chọn các thiết bị phụ trợ bao gồm thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu, thiết bị ngưng tụ hồi lưu, thiết bị làm lạnh sản phẩm đỉnh/đáy, thùng cao vị và bơm vận chuyển dung dịch.
  7. Lập 02 bản vẽ kỹ thuật: 01 bản vẽ dây chuyền sản xuất khổ A4 và 01 bản vẽ hệ thống tháp chưng luyện khổ A0.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Thiết bị tháp chưng luyện đĩa lỗ có ống chảy truyền và hệ dung dịch hai cấu tử Nước ($H_2O$) – Rượu Metylic ($CH_3OH$).
  • Phạm vi thông số đầu vào:
    • Năng suất tính theo hỗn hợp đầu: $G_F = 9988,7 \text{ kg/h}$.
    • Nồng độ cấu tử trong hỗn hợp đầu: $a_F = 32,7%$ khối lượng.
    • Nồng độ sản phẩm đỉnh: $a_P = 92,2%$ khối lượng.
    • Nồng độ sản phẩm đáy: $a_W = 1,0%$ khối lượng.
    • Chế độ làm việc: Áp suất khí quyển ($P = 1 \text{ at}$), hỗn hợp đầu vào được gia nhiệt đến nhiệt độ sôi trước khi vào đĩa tiếp liệu.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và mô hình tính toán

Nội dung tính toán của đồ án dựa trên các quy luật cơ bản của kỹ thuật hóa học và truyền khối:

  • Lý thuyết cân bằng lỏng – hơi: Dựa trên độ bay hơi tương đối giữa các cấu tử trong hệ hai cấu tử Nước – Metanol ở áp suất khí quyển.
  • Phương pháp đồ thị McCabe – Thiele: Xác định số đĩa lý thuyết bằng cách dựng đường cân bằng $y - x$, đường làm việc của đoạn luyện và đoạn chưng, khảo sát sự phụ thuộc của tích số đĩa với chỉ số hồi lưu $(N \cdot (R + 1))$ để tìm chỉ số hồi lưu thích hợp ($R_{th}$).
  • Lý thuyết thủy động lực học và truyền khối trên đĩa lỗ: Ứng dụng các phương trình tính chuẩn số đồng dạng:
    • Chuẩn số Reynolds pha hơi: $\text{Re}_y = \frac{\omega \cdot \rho}{\mu}$
    • Chuẩn số Prandtl pha lỏng: $\text{Pr}_x = \frac{\mu}{\rho \cdot D}$
    • Phương trình chuẩn số xác định hệ số cấp khối trong pha hơi ($\beta_y$) và pha lỏng ($\beta_x$) đối với tháp đĩa lỗ có ống chảy truyền theo công thức kinh nghiệm chuyên ngành.
  • Lý thuyết tính toán độ bền cơ khí thiết bị hóa chất: Tính toán ứng suất cho phép, hệ số bền mối hàn dọc, bề dày thân tháp hình trụ chịu áp suất làm việc và áp suất thủy tĩnh.

Phương pháp nghiên cứu

  • Phương pháp tính toán giải tích kết hợp đồ thị: Áp dụng hệ phương trình vi phân và đại số cân bằng vật chất - nhiệt lượng; dựng đồ thị cân bằng pha để xác định các thông số làm việc tối ưu.
  • Phương pháp tra cứu và nội suy số liệu thực nghiệm: Tra cứu các tính chất hóa lý (khối lượng riêng, độ nhớt, nhiệt dung riêng, ẩn nhiệt hóa hơi, sức căng bề mặt) theo nhiệt độ từ các bảng số liệu tiêu chuẩn.

Nguồn dữ liệu tra cứu

Tác giả sử dụng các bảng số liệu và toán đồ chuẩn từ bộ tài liệu chuyên ngành:

  • Sổ tay Quá trình và Thiết bị Công nghệ Hóa chất (Tập 1 và Tập 2).
  • Bảng cân bằng lỏng – hơi IX.2a cho hệ Metanol – Nước.
  • Bảng tính chất hóa lý I.2, I.101, I.212, I.213 và toán đồ xác định độ nhớt I.10.

Thiết kế và tính toán kỹ thuật hệ thống

Hệ thống công nghệ được thiết kế theo sơ đồ dây chuyền làm việc liên tục khép kín, bao gồm 11 thiết bị và cụm chi tiết chính:

STT Ký hiệu / Tên thiết bị trong dây chuyền Chức năng kỹ thuật trong hệ thống
1 Thùng chứa hỗn hợp đầu Tích trữ dung dịch nguyên liệu Nước – Metylic trước khi cấp vào hệ thống
2 Bơm dung dịch Vận chuyển hỗn hợp đầu từ thùng chứa lên thùng cao vị
3 Thùng cao vị Ổn định áp lực và lưu lượng dòng nhập liệu nhờ ống chảy tràn
4 Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu Đun nóng dung dịch nhập liệu đến nhiệt độ sôi bằng hơi nước bão hòa
5 Tháp chưng luyện Phân tách hỗn hợp bằng tiếp xúc pha ngược dòng trên đĩa lỗ có ống chảy truyền
6 Thiết bị ngưng tụ hồi lưu Ngưng tụ toàn bộ dòng hơi đi ra từ đỉnh tháp
7 Thiết bị làm lạnh sản phẩm đỉnh Hạ nhiệt độ phần sản phẩm đỉnh không hồi lưu về nhiệt độ bảo quản
8 Thùng chứa sản phẩm đỉnh Lưu trữ sản phẩm đỉnh giàu cấu tử dễ bay hơi ($a_P = 92,2%$)
9 Thiết bị gia nhiệt đáy tháp (Nồi đun đáy) Cung cấp nhiệt hóa hơi cho dòng lỏng đáy tháp bằng hơi đốt gián tiếp
10 Thùng chứa sản phẩm đáy Lưu trữ sản phẩm đáy ($a_W = 1,0%$) sau khi được làm nguội
11 Thiết bị tháo nước ngưng & Lưu lượng kế Tách nước ngưng từ hơi đốt và kiểm soát lưu lượng dòng chảy

Nguyên lý vận hành của dây chuyền: Dung dịch từ thùng chứa (1) được bơm (2) đưa lên thùng cao vị (3). Chất lỏng chảy qua lưu lượng kế vào thiết bị gia nhiệt (4), được nâng lên nhiệt độ sôi ($73,8^\circ\text{C}$) rồi cấp vào đĩa tiếp liệu của tháp (5). Trong tháp, hơi đi từ dưới lên gặp chất lỏng chảy từ trên xuống qua các ống chảy truyền. Hơi đỉnh ra khỏi tháp đi vào thiết bị ngưng tụ (6); một phần chất lỏng ngưng tụ được hồi lưu về đĩa trên cùng, phần còn lại qua thiết bị làm lạnh (7) vào thùng chứa sản phẩm đỉnh (8). Chất lỏng đáy tháp được đun sôi tuần hoàn tại thiết bị gia nhiệt đáy (9), phần dung dịch xả đáy được làm lạnh và dẫn về thùng chứa sản phẩm đáy (10).

Nội dung chính theo từng chương

Phần I: Giới thiệu chung

Chương này tổng quan về lý thuyết chưng luyện, phân loại các dạng tháp tiếp xúc pha (tháp chóp, tháp đệm, tháp đĩa lỗ) và nêu rõ tính ưu việt của tháp đĩa lỗ có ống chảy truyền trong việc tạo bề mặt tiếp xúc pha lớn và chế độ làm việc ổn định. Tác giả trình bày chi tiết tính chất hóa lý của hai cấu tử trong hệ:

  • Nước ($H_2O$): Khối lượng phân tử $18 \text{ g/mol}$, cấu trúc phân tử góc $104,45^\circ$, độ dài liên kết O-H là $96,84 \text{ pm}$, có tính lưỡng cực mạnh và tạo liên kết hydro liên phân tử; nhiệt độ sôi $100^\circ\text{C}$ ở $760 \text{ mmHg}$; khối lượng riêng cực đại tại $4^\circ\text{C}$ ($1 \text{ g/cm}^3$).
  • Rượu Metylic ($CH_3OH$): Phân tử lượng $32 \text{ đvC}$, chất lỏng không màu, tan vô hạn trong nước, nhiệt độ sôi ở áp suất khí quyển $t_s = 64,5^\circ\text{C}$, khối lượng riêng ở $20^\circ\text{C}$ là $\rho = 791,7 \text{ kg/m}^3$, độ nhớt ở $20^\circ\text{C}$ là $\mu = 0,6 \text{ cP}$, hệ số dẫn nhiệt $\lambda = 0,179 \text{ kcal/m}\cdot\text{độ}$, nhiệt dung riêng $C_p = 2570 \text{ J/kg}\cdot\text{độ}$, ẩn nhiệt hóa hơi $r = 262,79 \text{ kcal/kg}$, nhiệt độ nóng chảy $t_{nc} = -97,8^\circ\text{C}$.

Chương này cũng cung cấp sơ đồ quy trình công nghệ và thuyết minh chi tiết nguyên lý vận hành của toàn bộ dây chuyền sản xuất chưng luyện liên tục.

Phần II: Tính toán thiết bị chính

Tác giả thực hiện toàn bộ các bước tính toán công nghệ truyền khối và thủy động học cho tháp chưng luyện:

  1. Cân bằng vật liệu:

    • Chuyển đổi nồng độ từ phần khối lượng ($a$) sang phần mol ($x$): $$x_F = \frac{32,7 / 18}{32,7 / 18 + 67,3 / 32} = 0,463 \text{ (phần mol)}$$ $$x_P = \frac{92,2 / 18}{92,2 / 18 + 7,8 / 32} = 0,954 \text{ (phần mol)}$$ $$x_W = \frac{1 / 18}{1 / 18 + 99 / 32} = 0,0176 \text{ (phần mol)}$$
    • Lưu lượng các dòng: Hỗn hợp đầu $G_F = 9988,7 \text{ kg/h}$ ($391,437 \text{ kmol/h}$); Sản phẩm đỉnh $G_P = 3471,95 \text{ kg/h}$ ($186,223 \text{ kmol/h}$); Sản phẩm đáy $G_W = 6516,75 \text{ kg/h}$.

  2. Chỉ số hồi lưu và số đĩa lý thuyết:

    • Từ đường cân bằng lỏng – hơi xác định điểm cân bằng ứng với $x_F = 0,463$ là $y^* = 0,7614$.
    • Chỉ số hồi lưu tối thiểu: $$R_{min} = \frac{x_P - y^}{y^ - x_F} = \frac{0,954 - 0,7614}{0,7614 - 0,463} = 0,6454$$
    • Khảo sát hệ số dư $\beta$ từ $1,2$ đến $2,5$ để tìm chỉ số hồi lưu thích hợp $R_{th}$. Với $\beta = 2,0$, đồ thị xác định số đĩa lý thuyết là $N_{lt} = 8$ đĩa (bao gồm 5 đĩa đoạn luyện và 3 đĩa đoạn chưng).

  3. Phương trình đường làm việc:

    • Đoạn luyện: $y = 0,294x + 0,6735$
    • Đoạn chưng: $y = 6,0477x - 0,7779x_W$

  4. Tính toán đường kính và chiều cao tháp:

    • Lưu lượng hơi trung bình: Đoạn luyện $g_{tbL} = 5336,785 \text{ kg/h}$; Đoạn chưng $g_{tbC} = 7792,37 \text{ kg/h}$.
    • Khối lượng riêng pha hơi: Đoạn luyện $\rho_{yL} = 0,704 \text{ kg/m}^3$; Đoạn chưng $\rho_{yC} = 0,8585 \text{ kg/m}^3$.
    • Tốc độ hơi làm việc: Đoạn luyện $\omega_{lv} = 1,4207 \text{ m/s}$.
    • Tính hệ số khuếch tán: Pha lỏng đoạn luyện $D_{xL} = 7,0233 \cdot 10^{-8} \text{ m}^2/\text{s}$; Pha hơi đoạn luyện $D_{yL} = 0,0043 \cdot 10^{-5} \text{ m}^2/\text{s}$.
    • Chuẩn số thủy động và truyền khối: Đoạn luyện có $\text{Re}_y = 1,463 \cdot 10^3$, $\text{Pr}_x = 0,51 \cdot 10^8$; Hệ số cấp khối pha hơi $\beta_y = 0,0346 \text{ kmol/m}^2\cdot\text{s}$, đoạn chưng $\beta_y = 0,039 \text{ kmol/m}^2\cdot\text{s}$.

  5. Trở lực và cân bằng nhiệt lượng:

    • Xác định trở lực của đĩa khô, trở lực do sức căng bề mặt và trở lực của lớp chất lỏng trên đĩa.
    • Cân bằng nhiệt lượng cho thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu, ngưng tụ hồi lưu và làm lạnh sản phẩm.

Phần III: Tính toán cơ khí

Trình bày các bước tính toán độ bền và kết cấu thân thiết bị:

  • Xác định áp suất làm việc và áp suất tính toán trong thân tháp.
  • Tính toán ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo, hệ số bền mối hàn dọc thân trụ.
  • Xác định chiều dày thân tháp hình trụ và các đại lượng bổ sung do ăn mòn.
  • Tính toán kích thước hình học các ống dẫn công nghệ: Ống dẫn hỗn hợp đầu, ống dẫn hơi đỉnh tháp, ống tháo sản phẩm đáy, ống dẫn lỏng hồi lưu và ống chảy truyền.
  • Thiết kế kết cấu nắp, đáy thiết bị (đáy elip tiêu chuẩn); lựa chọn tiêu chuẩn mặt bích ghép nối thân - nắp và mặt bích nối các đường ống; tính toán tải trọng toàn tháp để chọn tai treo và chân đỡ.

Phần IV: Tính toán thiết bị phụ

Tính toán thiết kế các thiết bị phụ trợ trong dây chuyền:

  • Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu: Xác định hiệu số nhiệt độ trung bình ($\Delta t_{tb}$), tổng nhiệt lượng trao đổi, hệ số cấp nhiệt và diện tích bề mặt truyền nhiệt cần thiết.
  • Hệ thống bơm và thùng cao vị: Tính tổng trở lực cục bộ và ma sát trên đường ống hút/đẩy; tính toán độ cao đặt thùng cao vị so với đĩa tiếp liệu của tháp chưng luyện; xác định áp lực yêu cầu, lưu lượng và công suất động cơ điện của bơm.

Phần V và Phần VI: Kết luận chung và Tài liệu tham khảo

Tổng kết các kết quả tính toán thiết kế đạt được, khẳng định tính khả thi của hệ thống và lập danh mục tài liệu tham khảo chuyên ngành được sử dụng trong suốt quá trình tính toán.

Kết quả và đóng góp

Bảng tổng hợp các thông số kỹ thuật chính

Hạng mục thông số Ký hiệu Giá trị tính toán Đơn vị
Năng suất nhập liệu $G_F$ $9988,7$ ($391,437$) $\text{kg/h}$ ($\text{kmol/h}$)
Lưu lượng sản phẩm đỉnh $G_P$ $3471,95$ ($186,223$) $\text{kg/h}$ ($\text{kmol/h}$)
Lưu lượng sản phẩm đáy $G_W$ $6516,75$ $\text{kg/h}$
Nồng độ mol nhập liệu $x_F$ $0,463$ phần mol
Nồng độ mol đỉnh tháp $x_P$ $0,954$ phần mol
Nồng độ mol đáy tháp $x_W$ $0,0176$ phần mol
Chỉ số hồi lưu tối thiểu $R_{min}$ $0,6454$ -
Chỉ số hồi lưu thích hợp $R_{th}$ $0,4164$ (tại $\beta = 2,0$) -
Tổng số đĩa lý thuyết $N_{lt}$ $8$ (5 luyện, 3 chưng) đĩa
Nhiệt độ sôi nhập liệu $t_F$ $73,8$ $^\circ\text{C}$
Nhiệt độ sôi đỉnh tháp $t_P$ $64,92$ $^\circ\text{C}$
Nhiệt độ sôi đáy tháp $t_W$ $100$ $^\circ\text{C}$
Tốc độ hơi làm việc đoạn luyện $\omega_{lv}$ $1,4207$ $\text{m/s}$
Hệ số cấp khối pha hơi (luyện) $\beta_{yL}$ $0,0346$ $\text{kmol/m}^2\cdot\text{s}$
Hệ số cấp khối pha hơi (chưng) $\beta_{yC}$ $0,0390$ $\text{kmol/m}^2\cdot\text{s}$

Đóng góp và giải pháp kỹ thuật

  • Hoàn thiện quy trình tính toán hệ phân tách Metanol – Nước: Xây dựng đầy đủ chuỗi tính toán từ cân bằng pha, cân bằng vật chất, cân bằng năng lượng đến truyền khối và thiết kế cơ khí cho hệ hỗn hợp Nước – Metylic với năng suất xấp xỉ 10 tấn/giờ.
  • Đề xuất giải pháp công nghệ hợp lý: Sử dụng tháp đĩa lỗ có ống chảy truyền kết hợp hồi lưu đỉnh và gia nhiệt đáy liên tục, đảm bảo độ tinh khiết sản phẩm đỉnh đạt $92,2%$ khối lượng trong điều kiện vận hành áp suất thường.
  • Tích hợp đồng bộ thiết bị chính và phụ: Tính toán chi tiết các thiết bị phụ trợ (thiết bị truyền nhiệt, bơm, thùng cao vị) tạo thành dây chuyền sản xuất đồng bộ, có tính thực tiễn cao trong kỹ thuật quá trình.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế trong mô hình tính toán:
    • Quá trình tính toán áp dụng các giả thiết lý tưởng hóa như lượng hơi mol đi qua các tiết diện tháp không đổi và chất lỏng không thay đổi theo chiều cao từng đoạn.
    • Áp suất làm việc được coi là đồng nhất ở $1 \text{ at}$, chưa xét chi tiết sự sụt áp dọc theo chiều cao tháp ảnh hưởng đến đường cân bằng pha cục bộ trên từng đĩa.
    • Các hệ số truyền khối và trở lực được tính toán dựa trên các công thức bán thực nghiệm và bảng tra tĩnh từ sổ tay kỹ thuật.
  • Hướng phát triển tiếp theo:
    • Khảo sát thực nghiệm thủy động lực học trên mô hình thực tế để kiểm chứng hiệu suất đĩa thực tế so với số đĩa lý thuyết ($N_{lt} = 8$).
    • Nghiên cứu tối ưu hóa năng lượng cho hệ thống bằng phương pháp tích hợp nhiệt (sử dụng nhiệt của sản phẩm đáy để gia nhiệt sơ bộ cho dòng nhập liệu).
    • Bổ sung hệ thống điều khiển tự động tự chỉnh lưu lượng hồi lưu và công suất cấp nhiệt đáy tháp theo dao động nồng độ đầu vào.

Giá trị tham khảo

Bản đồ án là tài liệu tham khảo chuyên khảo hữu ích cho:

  • Sinh viên ngành Kỹ thuật Hóa học, Công nghệ Hóa học: Cung cấp phương pháp mẫu chi tiết về các bước tính toán đồ án môn học "Quá trình và Thiết bị Công nghệ Hóa chất & Thực phẩm", đặc biệt là phần phân tách hệ hai cấu tử bằng tháp đĩa.
  • Cán bộ kỹ thuật và kỹ sư thiết kế quá trình: Tham khảo các bảng thông số nhiệt động học, phương pháp nội suy số liệu hóa lý của hỗn hợp Nước – Metanol, thuật toán xác định chỉ số hồi lưu tối ưu và phương pháp tính toán cơ khí thiết bị vỏ mỏng chịu áp lực.

Câu hỏi thường gặp

1. Hệ hỗn hợp phân tách trong đồ án có những thông số nồng độ ban đầu và yêu cầu sản phẩm như thế nào?

Hỗn hợp đầu vào có lưu lượng $9988,7 \text{ kg/h}$ với nồng độ cấu tử dễ bay hơi $a_F = 32,7%$ khối lượng (tương ứng $x_F = 0,463$ phần mol). Yêu cầu tách ra sản phẩm đỉnh có nồng độ $a_P = 92,2%$ khối lượng ($x_P = 0,954$ phần mol) và sản phẩm đáy có nồng độ $a_W = 1,0%$ khối lượng ($x_W = 0,0176$ phần mol).

2. Chỉ số hồi lưu tối thiểu và số đĩa lý thuyết của tháp được xác định là bao nhiêu?

Từ số liệu cân bằng pha lỏng – hơi, tác giả xác định được tung độ cân bằng $y^* = 0,7614$ ứng với $x_F = 0,463$, từ đó tính ra chỉ số hồi lưu tối thiểu $R_{min} = 0,6454$. Qua khảo sát hệ số dư $\beta$ từ $1,2$ đến $2,5$, tại $\beta = 2,0$ xác định được chỉ số hồi lưu thích hợp $R_{th} = 0,4164$ và tổng số đĩa lý thuyết $N_{lt} = 8$ đĩa (gồm 5 đĩa đoạn luyện và 3 đĩa đoạn chưng).

3. Phương trình đường làm việc của đoạn luyện và đoạn chưng trong tháp được thiết lập như thế nào?

Dựa vào chỉ số hồi lưu làm việc và tỉ lệ dòng nhập liệu $f = 2,1019$, phương trình nồng độ làm việc được xác lập:

  • Phương trình đoạn luyện: $y = 0,294x + 0,6735$
  • Phương trình đoạn chưng: $y = 6,0477x - 0,7779x_W$

4. Vận tốc làm việc của pha hơi trong tháp được tính toán dựa trên nguyên tắc nào?

Vận tốc hơi giới hạn được xác định từ phương trình $\omega_{gh} = 0,05 \sqrt{\frac{\rho_x}{\rho_y}}$. Để tránh hiện tượng tạo bọt và sặc tháp, vận tốc làm việc thực tế được chọn trong khoảng $80% \div 90%$ của $\omega_{gh}$. Cụ thể ở đoạn luyện, với $\rho_x = 888,099 \text{ kg/m}^3$ và $\rho_y = 0,704 \text{ kg/m}^3$, tính được $\omega_{gh} = 1,77588 \text{ m/s}$ và chọn vận tốc làm việc $\omega_{lv} = 0,8 \cdot \omega_{gh} = 1,420704 \text{ m/s}$.

5. Dây chuyền công nghệ gồm những cụm thiết bị phụ trợ nào để duy trì tháp hoạt động liên tục?

Dây chuyền gồm hệ thống bơm dung dịch, thùng cao vị có ống chảy tràn giữ mức ổn định, thiết bị đun nóng hỗn hợp đầu đến nhiệt độ sôi ($73,8^\circ\text{C}$), thiết bị ngưng tụ hồi lưu dòng hơi đỉnh, thiết bị làm lạnh sản phẩm đỉnh và sản phẩm đáy, thiết bị đun sôi đáy tháp và bẫy tháo nước ngưng.

Kết luận

Đồ án môn học Quá trình & Thiết bị của tác giả Nguyễn Ngọc Minh đã thực hiện hoàn chỉnh nhiệm vụ thiết kế hệ thống chưng luyện liên tục loại tháp đĩa lỗ có ống chảy truyền để phân tách hệ Nước – Rượu Metylic với năng suất $9988,7 \text{ kg/h}$. Toàn bộ các nội dung tính toán cân bằng vật liệu, cân bằng nhiệt lượng, thủy động học truyền khối, thiết kế cơ khí và tính chọn thiết bị phụ trợ được trình bày chi tiết, nhất quán và tuân thủ chặt chẽ các công thức chuẩn trong sổ tay kỹ thuật chuyên ngành. Đây là bản thuyết minh kỹ thuật hoàn chỉnh, thể hiện rõ ràng các thông số công nghệ phục vụ cho công tác học tập, nghiên cứu và thiết kế thiết bị phân tách trong ngành công nghệ hóa học.