Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Aceton ($\text{CH}_3\text{COCH}_3$) là một dung môi hữu cơ quan trọng trong các ngành công nghiệp sản xuất sơn, vecni, tơ nhân tạo, nhựa phenol-focmandehyt, mực in và tổng hợp thủy tinh hữu cơ. Trong quy trình công nghệ tổng hợp Aceton bằng phương pháp khử hydro hóa Isopropyl Alcohol (IPA) hoặc các quá trình oxy hóa dẫn xuất hydrocacbon, dung dịch thu được sau phản ứng thường ở dạng hỗn hợp lỏng nhị phân Aceton – Nước. Do Aceton và Nước không tạo thành hệ đẳng phí (hỗn hợp có nhiệt độ sôi không đổi), phương pháp chưng cất phân đoạn liên tục được lựa chọn để phân tách hai cấu tử dựa trên sự khác biệt về nhiệt độ sôi và độ bay hơi tương đối ở áp suất khí quyển.

Đề tài "Thiết kế hệ thống chưng cất mâm chóp chưng cất hỗn hợp Aceton – Nước" được thực hiện tại Khoa Công nghệ Hóa học, Trường Đại học Công nghiệp Thành phố Hồ Chí Minh. Nhiệm vụ nghiên cứu và tính toán thiết kế kỹ thuật được xác định theo các thông số ban đầu và yêu cầu cụ thể:

  1. Thông số kỹ thuật ban đầu:

    • Hệ làm việc: Aceton – Nước (áp suất làm việc: áp suất khí quyển $P = 1\text{ at} \approx 760\text{ mmHg}$).
    • Năng suất sản phẩm đỉnh ($\bar{P}$): $1000\text{ kg/h}$.
    • Nồng độ nhập liệu ($\bar{x}_F$): $30%$ khối lượng Aceton.
    • Nồng độ sản phẩm đỉnh ($\bar{x}_P$): $98%$ khối lượng Aceton.
    • Nồng độ sản phẩm đáy ($\bar{x}_W$): $5%$ khối lượng Aceton.
    • Trạng thái nhiệt của dòng nhập liệu: Lỏng sôi tại nhiệt độ $t_{Fs} = 68{,}7^\circ\text{C}$ (nhiệt độ ban đầu tại bồn chứa $t_F = 28^\circ\text{C}$).

  2. Nhiệm vụ thiết kế kỹ thuật:

    • Khảo sát và thiết lập sơ đồ quy trình công nghệ chưng cất liên tục.
    • Tính toán cân bằng vật chất và xác định chỉ số hồi lưu tối ưu, số mâm lý thuyết, số mâm thực tế.
    • Tính toán cân bằng nhiệt lượng cho toàn bộ hệ thống và các thiết bị trao đổi nhiệt phụ trợ.
    • Tính toán kích thước công nghệ tháp chưng cất (đường kính đoạn cất, đường kính đoạn chưng, chiều cao tháp, cấu tạo mâm và chóp).
    • Tính toán cơ khí thân tháp, đáy, nắp elip, mặt bích và các ống dẫn lưu chất.
    • Tính chọn thiết bị phụ trợ gồm: thiết bị gia nhiệt nhập liệu dạng ống chùm thẳng đứng, thiết bị ngưng tụ đỉnh, thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh, thiết bị làm nguội sản phẩm đáy và nồi đun đáy tháp kiểu Kettle.
    • Lập bản vẽ sơ đồ quy trình công nghệ và bản vẽ chi tiết cấu tạo tháp chưng cất mâm chóp.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khung lý thuyết và mô hình tính toán

Nghiên cứu dựa trên nguyên lý truyền khối và cân bằng pha lỏng - hơi của hệ hai cấu tử không tạo hỗn hợp đẳng phí:

  • Nguyên lý cân bằng pha lỏng – hơi: Xác định đường cân bằng qua hệ số bay hơi tương đối $\alpha = \frac{y(1-x)}{x(1-y)}$ và bảng dữ liệu cân bằng thực nghiệm hệ Aceton – Nước ở áp suất $760\text{ mmHg}$.
  • Phương pháp đồ thị McCabe – Thiele: Sử dụng giản đồ cân bằng $x-y$ để xác định chỉ số hồi lưu tối thiểu $R_{min}$, thiết lập phương trình đường làm việc đoạn cất và đoạn chưng, từ đó xác định số bậc thay đổi nồng độ (số mâm lý thuyết $N_{lt}$).
  • Lý thuyết thủy lực và truyền khối trên mâm chóp: Xác định hiệu suất mâm trung bình $\eta_{tb}$ thông qua tích số $\alpha \cdot \mu_{hh}$ (hệ số bay hơi tương đối và độ nhớt pha lỏng) theo công thức giải tích và tương quan thực nghiệm trong kỹ thuật hóa học.
  • Phương trình vi phân cân bằng vật chất và năng lượng: Thiết lập hệ phương trình bảo toàn khối lượng toàn phần, khối lượng cấu tử dễ bay hơi, và cân bằng entanpi trên từng cụm thiết bị với giả thiết tổn thất nhiệt bằng $5%$ nhiệt lượng cung cấp.

Phương pháp nghiên cứu và nguồn dữ liệu

  • Phương pháp tính toán công nghệ hóa chất: Tra cứu số liệu nhiệt động học (khối lượng riêng $\rho$, nhiệt dung riêng $C_p$, ẩn nhiệt hóa hơi $r$, độ nhớt $\mu$) từ Sổ tay Quá trình và Thiết bị Công nghệ Hóa chất (Tập 1 và Tập 2).
  • Phương pháp nội suy và giải tích: Tính toán các thông số nhiệt động của dòng hỗn hợp tại các nhiệt độ làm việc trung bình của từng đoạn tháp và các thiết bị trao đổi nhiệt.

Quy trình công nghệ và thiết kế hệ thống

Sơ đồ quy trình công nghệ

Hệ thống chưng cất liên tục bao gồm các cụm thiết bị chính: bồn chứa nguyên liệu, bơm chất lỏng, thiết bị gia nhiệt dòng nhập liệu, tháp chưng cất mâm chóp, thiết bị ngưng tụ hơi đỉnh, thùng chứa hồi lưu trung gian, thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh, nồi đun Kettle ở đáy tháp, và thiết bị làm nguội sản phẩm đáy.

                   [Thiết bị ngưng tụ đỉnh]
   [Dòng hồi lưu R=0.737]              [Thiết bị làm nguội đỉnh]
    (Đỉnh tháp chưng cất)                 [Bồn sản phẩm đỉnh]
   =====================
   Tháp mâm chóp (Dt=0.65m)
   - 12 mâm đoạn cất
   - 5 mâm đoạn chưng
   =====================
     [Nồi đun Kettle]                     [TB làm nguội đáy]

Thuyết minh quy trình công nghệ

  1. Hỗn hợp Aceton – Nước ban đầu có nồng độ $30%$ khối lượng Aceton được chứa tại bồn nguyên liệu ở nhiệt độ môi trường ($28^\circ\text{C}$). Bơm đưa nguyên liệu qua thiết bị gia nhiệt ống chùm thẳng đứng, sử dụng hơi nước bão hòa ở áp suất $2\text{ at}$ làm chất tải nhiệt để nâng nhiệt độ dòng nhập liệu đến trạng thái lỏng sôi ($68{,}7^\circ\text{C}$).
  2. Hỗn hợp lỏng sôi được nạp vào tháp chưng cất tại đĩa nhập liệu (đĩa số 5 tính từ đáy tháp). Tại đây, dòng nhập liệu hòa trộn với dòng lỏng hồi lưu từ đoạn cất chảy xuống.
  3. Trong tháp, pha hơi đi từ dưới lên qua các khe chóp, sục vào lớp chất lỏng chảy ngang trên mâm. Quá trình truyền khối và truyền nhiệt diễn ra liên tục: cấu tử dễ bay hơi (Aceton) bốc hơi vào pha khí, trong khi cấu tử khó bay hơi (Nước) ngưng tụ vào pha lỏng.
  4. Pha hơi ra khỏi đỉnh tháp đạt nồng độ $98%$ khối lượng Aceton đi vào thiết bị ngưng tụ và được ngưng tụ hoàn toàn. Một phần chất lỏng sau ngưng tụ được đưa qua thiết bị làm nguội xuống $35^\circ\text{C}$ rồi chảy vào bồn chứa sản phẩm đỉnh; phần còn lại được bơm hồi lưu về đĩa trên cùng của tháp với chỉ số hồi lưu thích hợp $R = 0{,}737$.
  5. Chất lỏng ở đáy tháp đạt nồng độ $5%$ khối lượng Aceton chảy vào nồi đun Kettle. Tại nồi đun, một phần chất lỏng bốc hơi tạo dòng hơi cấp nhiệt ngược lại đáy tháp; phần chất lỏng đáy còn lại được dẫn qua thiết bị làm nguội đáy xuống $35^\circ\text{C}$ trước khi đưa vào bồn chứa sản phẩm đáy.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Lý thuyết về chưng cất

Chương này tổng kết cơ sở lý thuyết phân tách hỗn hợp lỏng bằng phương pháp chưng cất, so sánh ưu nhược điểm của các dạng tháp tiếp xúc pha (tháp mâm chóp, tháp mâm xuyên lỗ, tháp chêm), đồng thời trình bày các tính chất lý - hóa học của Aceton và Nước.

Tiêu chí so sánh Tháp mâm chóp Tháp mâm xuyên lỗ Tháp chêm (đệm)
Tính ổn định vận hành Rất cao, dải làm việc rộng Trung bình, nhạy với lưu lượng Kém ổn định khi thay đổi tải
Hiệu suất truyền khối Cao và ổn định Khá cao ở vận tốc hơi thích hợp Thấp do hiệu ứng thành
Trở lực mâm Tương đối lớn Thấp hơn mâm chóp Thấp
Đặc điểm cơ khí Kết cấu phức tạp, tiêu tốn vật tư Cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo Đơn giản, khối lượng lớn
Khả năng làm việc chất bẩn Tốt hơn mâm xuyên lỗ Dễ bị tắc lỗ mâm Dễ bị nghẽn đệm nếu có cặn

Từ phân tích trên, đồ án lựa chọn tháp mâm chóp cho hệ Aceton – Nước nhằm đảm bảo độ tinh khiết sản phẩm đỉnh cao ($98%$) và hệ thống vận hành ổn định.

Chương 2: Quy trình công nghệ

Trình bày sơ đồ quy trình công nghệ chi tiết (P&ID nguyên lý), bố trí thiết bị chính và phụ trợ, nguyên lý vận hành dòng vật chất, dòng nhiệt, và các vị trí đo kiểm nhiệt độ, áp suất trên hệ thống chưng cất liên tục cấp nhiệt gián tiếp.

Chương 3: Cân bằng vật chất

Xác định lưu lượng mol, lưu lượng khối lượng và thành phần phần mol của các dòng công nghệ dựa trên hệ phương trình cân bằng vật chất toàn tháp:

  • Khối lượng phân tử trung bình các dòng:

    • Dòng nhập liệu ($F$): $M_{tbF} = 0{,}117 \times 58 + (1 - 0{,}117) \times 18 = 22{,}68\text{ kg/kmol}$.
    • Dòng sản phẩm đỉnh ($P$): $M_{tbP} = 0{,}939 \times 58 + (1 - 0{,}939) \times 18 = 55{,}52\text{ kg/kmol}$.
    • Dòng sản phẩm đáy ($W$): $M_{tbW} = 0{,}016 \times 58 + (1 - 0{,}016) \times 18 = 18{,}64\text{ kg/kmol}$.

  • Suất lượng dòng vật chất:

    • Sản phẩm đỉnh: $\bar{P} = 1000\text{ kg/h} \Rightarrow P = \frac{1000}{55{,}52} = 18{,}01\text{ kmol/h}$.
    • Nhập liệu: $\bar{F} = 3728{,}9\text{ kg/h} \Rightarrow F = 164{,}41\text{ kmol/h}$.
    • Sản phẩm đáy: $\bar{W} = 2728{,}9\text{ kg/h} \Rightarrow W = 146{,}40\text{ kmol/h}$.

  • Chỉ số hồi lưu và số mâm:

    • Chỉ số hồi lưu thích hợp tối ưu: $R = 0{,}737$.
    • Số mâm lý thuyết xác định qua đồ thị: $N_{lt} = 7$ mâm.
    • Hiệu suất trung bình của thiết bị xác định từ độ nhớt và độ bay hơi tương đối tại 3 vị trí (đỉnh $\eta_1 = 61%$, đáy $\eta_2 = 33%$, nhập liệu $\eta_3 = 31%$): $$\eta_{tb} = \frac{61% + 33% + 31%}{3} = 42%$$
    • Số mâm thực tế: $$N_{tt} = \frac{N_{lt}}{\eta_{tb}} = \frac{7}{0{,}42} = 16{,}67 \approx 17\text{ mâm}$$
    • Phân bố mâm: Đoạn cất gồm 12 mâm, đoạn chưng gồm 5 mâm. Nhập liệu đưa vào tại mâm số 5 (tính từ đáy tháp lên).

Chương 4: Cân bằng năng lượng

Tính toán cân bằng nhiệt và nhu cầu môi chất tải nhiệt/lạnh cho từng thiết bị trong dây chuyền (với hệ số tổn thất nhiệt $Q_{tt} = 5% Q_{cc}$):

  • Thiết bị gia nhiệt nhập liệu: Nâng nhiệt độ dòng $\bar{F} = 3728{,}9\text{ kg/h}$ từ $28^\circ\text{C}$ lên $68{,}7^\circ\text{C}$. Lượng hơi nước bão hòa ($P_{bh} = 2\text{ at}$, $r_h = 2208 \times 10^3\text{ J/kg}$) tiêu tốn là $G_h = 277{,}2\text{ kg/h}$.
  • Thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh: Ngưng tụ hoàn toàn dòng hơi đỉnh ($t_{Ps} = 57{,}3^\circ\text{C}$, nhiệt hóa hơi $r_P = 638{,}6 \times 10^3\text{ J/kg}$). Nước làm mát vào $25^\circ\text{C}$, ra $40^\circ\text{C}$ ($\Delta t_n = 15^\circ\text{C}$) $\Rightarrow$ Tiêu hao nước làm mát $G_n = 18{,}54\text{ m}^3\text{/h}$.
  • Thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh: Hạ nhiệt độ sản phẩm đỉnh từ $57{,}3^\circ\text{C}$ xuống $35^\circ\text{C}$ $\Rightarrow$ Lượng nước làm mát tiêu tốn $G_n = 0{,}84\text{ m}^3\text{/h}$.
  • Thiết bị làm nguội sản phẩm đáy: Hạ nhiệt độ dòng đáy từ $92{,}2^\circ\text{C}$ xuống $35^\circ\text{C}$ $\Rightarrow$ Lượng nước làm mát tiêu tốn $G_n = 10{,}32\text{ m}^3\text{/h}$.
  • Nồi đun đáy tháp: Cung cấp nhiệt để hóa hơi một phần dòng đáy tạo dòng hơi hồi lưu cho tháp $\Rightarrow$ Tiêu hao hơi đốt $G_h = 752{,}4\text{ kg/h}$.

Chương 5: Thiết kế thiết bị chưng cất

Chương này thực hiện tính toán thủy lực, kích thước hình học và độ bền cơ khí của tháp:

  • Đường kính đoạn cất: Lượng hơi trung bình $g_{tb} = 1477{,}4\text{ kg/h}$, tốc độ hơi làm việc $\omega_y = 0{,}8651\text{ m/s} \Rightarrow D_{cất} = 0{,}614\text{ m}$.
  • Đường kính đoạn chưng: Lượng hơi trung bình $g'_{tb} = 945{,}6\text{ kg/h}$, tốc độ hơi làm việc $\omega'y = 0{,}8113\text{ m/s} \Rightarrow D{chưng} = 0{,}650\text{ m}$.
  • Quy chuẩn đường kính toàn tháp: Do đường kính hai đoạn chênh lệch nhỏ, chọn đường kính đồng nhất toàn tháp theo đoạn chưng: $$D_t = 0{,}65\text{ m} = 650\text{ mm}$$
  • Chiều cao thân tháp: Với khoảng cách giữa các đĩa $H_đ = 0{,}45\text{ m}$, chiều dày đĩa $\delta = 4\text{ mm} = 0{,}004\text{ m}$, khoảng cách đỉnh và đáy $H_{cp} = 0{,}8\text{ m}$: $$H_{thân} = (N_{tt} - 1) \times (H_đ + \delta) + H_{cp} = (17 - 1) \times (0{,}45 + 0{,}004) + 0{,}8 = 8{,}064\text{ m}$$
  • Chiều cao nắp và đáy elip tiêu chuẩn: Chọn tỷ lệ tiêu chuẩn $h_t = 0{,}25 D_t = 0{,}1625\text{ m}$, chiều cao gờ $h_{gờ} = 0{,}025\text{ m} \Rightarrow H_{nắp} = H_{đáy} = 0{,}1875\text{ m}$.
  • Tổng chiều cao tháp chưng cất: $$H = H_{thân} + 2 \times H_{nắp} = 8{,}064 + 2 \times 0{,}1875 = 8{,}439\text{ m}$$
  • Cấu tạo chóp trên mâm: Chọn đường kính ống hơi dẫn lên chóp $d_h = 50\text{ mm} = 0{,}05\text{ m}$.

Kết quả và thông số kỹ thuật chính

Dưới đây là bảng tổng hợp các thông số công nghệ và kết cấu cơ khí chính của hệ thống chưng cất mâm chóp Aceton – Nước:

Hạng mục thông số Ký hiệu / Đơn vị Giá trị tính toán
Năng suất sản phẩm đỉnh $\bar{P}$ $1000\text{ kg/h}$
Lưu lượng nhập liệu $\bar{F}$ $3728{,}9\text{ kg/h}$
Lưu lượng sản phẩm đáy $\bar{W}$ $2728{,}9\text{ kg/h}$
Chỉ số hồi lưu thích hợp $R$ $0{,}737$
Số mâm lý thuyết $N_{lt}$ $7\text{ mâm}$
Hiệu suất mâm trung bình $\eta_{tb}$ $42%$
Số mâm thực tế toàn tháp $N_{tt}$ $17\text{ mâm}$
Số mâm đoạn cất / đoạn chưng $N_{cất} / N_{chưng}$ $12\text{ mâm} / 5\text{ mâm}$
Vị trí đĩa nhập liệu - Đĩa số 5 (từ đáy lên)
Đường kính trong thân tháp $D_t$ $0{,}65\text{ m}\ (650\text{ mm})$
Khoảng cách giữa các mâm $H_đ$ $0{,}45\text{ m}$
Chiều cao thân tháp $H_{thân}$ $8{,}064\text{ m}$
Tổng chiều cao tháp (kèm nắp, đáy) $H$ $8{,}439\text{ m}$
Đường kính ống hơi chóp $d_h$ $50\text{ mm}$
Áp suất hơi đốt gia nhiệt $P_{bh}$ $2\text{ at}$
Nhiệt độ nước làm mát (vào/ra) $t_{nv} / t_{nr}$ $25^\circ\text{C} / 40^\circ\text{C}$

Hạn chế và phạm vi ứng dụng

  1. Giả thiết tính toán nhiệt động:

    • Quá trình tính toán giả định hệ số tổn thất nhiệt ra môi trường của toàn bộ các thiết bị bằng $5%$ nhiệt cung cấp cố định, chưa xét đến biến thiên nhiệt độ môi trường theo mùa hoặc sự suy giảm hiệu quả của lớp bọc cách nhiệt.
    • Các thông số nhiệt lý (nhiệt dung riêng, ẩn nhiệt hóa hơi, độ nhớt) được xác định bằng phương pháp nội suy tuyến tính từ bảng dữ liệu tra cứu ở áp suất khí quyển $760\text{ mmHg}$.

  2. Phạm vi áp dụng của thiết kế:

    • Hệ thống được tính toán chuyên biệt cho hệ lỏng nhị phân Aceton – Nước làm việc ở áp suất thường. Thiết kế không áp dụng trực tiếp cho hỗn hợp đa cấu tử chứa cặn rắn hoặc các hợp chất có tạo điểm đẳng phí nếu không có bước xử lý bổ sung.
    • Vận tốc hơi làm việc trong tháp được chọn ở mức $80% - 90%$ vận tốc giới hạn ngập lụt nhằm chống hiện tượng tạo bọt và lôi cuốn lỏng.

Giá trị tham khảo

Báo cáo thiết kế kỹ thuật này có giá trị sử dụng và tham khảo đối với các nhóm đối tượng sau:

  • Sinh viên ngành Kỹ thuật Hóa học, Công nghệ Hóa chất và Thực phẩm: Cung cấp tài liệu mẫu hoàn chỉnh về phương pháp luận và trình tự tính toán đồ án môn học "Quá trình và Thiết bị Công nghệ Hóa học" đối với hệ thống tháp mâm chóp.
  • Kỹ sư công nghệ và thiết bị hóa chất: Tham khảo số liệu cân bằng lỏng - hơi, thông số thủy lực mâm chóp, phụ tải nhiệt và quy cách kích thước cơ khí khi thiết kế tháp chưng cất phân đoạn dung môi hữu cơ công nghiệp quy mô vừa và nhỏ.
  • Phần nội dung đáng chú ý: Quy trình xác định chỉ số hồi lưu tối ưu $R$ qua quan hệ $N_{lt} \times (R+1)$, phương pháp tính toán hiệu suất mâm thực tế từ độ nhớt pha lỏng, và cân bằng nhiệt chi tiết cho hệ thống 5 thiết bị trao đổi nhiệt phụ trợ.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao đồ án chọn tháp mâm chóp thay vì tháp chêm hoặc tháp mâm xuyên lỗ?

Tháp mâm chóp được lựa chọn vì có tính ổn định vận hành rất cao trong dải tải trọng lưu lượng biến đổi rộng, hiệu suất tiếp xúc pha khí - lỏng lớn và ổn định, ít bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng thành như tháp chêm và không bị rò rỉ chất lỏng qua lỗ mâm khi vận hành ở vận tốc hơi thấp như tháp mâm xuyên lỗ.

2. Vị trí đĩa nhập liệu được bố trí ở mâm số mấy và tại sao?

Dòng nhập liệu được đưa vào ở mâm số 5 (tính từ đáy tháp lên), tương ứng với ranh giới phân chia giữa đoạn chưng (5 mâm) và đoạn cất (12 mâm). Vị trí này đảm bảo nồng độ lỏng trên mâm tương thích với nồng độ phần mol của dòng nhập liệu ($x_F = 0{,}117$), giúp tối ưu hóa động lực học quá trình truyền khối.

3. Tỷ số hồi lưu tối ưu $R$ được chọn là bao nhiêu và xác định bằng cách nào?

Chỉ số hồi lưu thích hợp được chọn là $R = 0{,}737$. Giá trị này được xác định bằng phương pháp kinh tế - kỹ thuật thông qua việc khảo sát đồ thị hàm mục tiêu $N_{lt} \times (R+1)$ theo các hệ số dư $b$ ($R = b \cdot R_{min}$), chọn điểm cực tiểu để cân đối giữa chi phí đầu tư thiết bị (số mâm) và chi phí vận hành năng lượng (lượng hơi đốt và nước làm mát).

4. Tại sao đường kính đoạn cất và đoạn chưng khác nhau nhưng lại chọn một đường kính chung cho toàn tháp?

Đường kính tính toán theo lưu lượng hơi của đoạn cất là $0{,}614\text{ m}$ và đoạn chưng là $0{,}650\text{ m}$. Do độ chênh lệch giữa hai đoạn nhỏ ($< 0{,}05\text{ m}$), để thuận tiện cho việc gia công cơ khí, chế tạo vỏ tháp, lắp đặt mâm và tiết kiệm chi phí sản xuất, đường kính toàn tháp được quy chuẩn thống nhất theo giá trị lớn hơn là $D_t = 0{,}65\text{ m}$ ($650\text{ mm}$).

5. Áp suất và trạng thái của hơi đốt sử dụng cho các thiết bị gia nhiệt trong hệ thống là gì?

Hơi đốt được sử dụng trong hệ thống là hơi nước bão hòa ở áp suất $P_{bh} = 2\text{ at}$, có ẩn nhiệt hóa hơi $r_h = 2208 \times 10^3\text{ J/kg}$, được cấp gián tiếp cho thiết bị gia nhiệt nhập liệu dạng ống chùm và nồi đun đáy tháp dạng Kettle.

Kết luận

Báo cáo đã hoàn thành trọn vẹn nhiệm vụ tính toán công nghệ và thiết kế cơ khí cho hệ thống chưng cất mâm chóp phân tách hệ Aceton – Nước năng suất $1000\text{ kg/h}$ sản phẩm đỉnh ($98%$ Aceton) ở áp suất khí quyển. Tháp chưng cất có đường kính danh nghĩa $650\text{ mm}$, chiều cao thân $8{,}064\text{ m}$ với tổng số 17 mâm thực tế (12 mâm luyện, 5 mâm chưng) vận hành tại chỉ số hồi lưu tối ưu $R = 0{,}737$. Các tính toán cân bằng năng lượng đã lượng hóa chi tiết phụ tải nhiệt và lưu lượng chất tải nhiệt/lạnh cho hệ thống thiết bị phụ trợ, cung cấp cơ sở kỹ thuật chính xác cho việc chế tạo và vận hành thiết bị thực tế.