Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hồng Minh Nam
Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thị Ngọc Hạ
1 Đại học Quốc gia TpHCM
Trường Đại học Bách Khoa
Khoa Công nghệ Hóa học & Dầu khí

BỘ MÔN MÁY & THIẾT BỊ
WYZXWYZX

ĐỒ ÁN MÔN HỌC:
THIẾT KẾ THÁP CHƯNG CẤT LOẠI MÂM CHÓP ĐỂ
CHƯNG CẤT HỖN HỢP AXIT AXETIC - NƯỚC CBHD: Thầy HỒNG MINH NAM
Sinh viên: MAI THỊ NGỌC HẠ

III. XÁC ĐỊNH TỶ SỐ HỒN LƯU LÀM VIỆC
IV. XÁC ĐỊNH SUẤT LƯỢNG MOL CỦA CÁC DÒNG PHA
CHƯƠNG 4 : CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG
CHƯƠNG 5 : TÍNH TỐN THI
ẾT BỊ CHÍNH
I. ĐƯỜNG KÍNH THÁP:
1. Đường kính đoạn luyện
2. Đường kính đoạn chưng
II. CHIỀU CAO THÁP
III. TÍNH TỐN CHÓP VÀ ỐNG CHẢY CHUYỀN
IV. TRỞ LỰC CỦA THÁP
CHƯƠNG 6 : TÍNH TỐN CƠ KHÍ
I. TÍNH CHIỀU DÀY THÂN THÁP
II. TÍNH ĐÁY, NẮP THIẾT BỊ
III. TÍNH ĐƯỜNG KÍNH VÀ BULON ỐNG DẪN
1. Ống dẫn hơi vào thiết bị ngưng tụ

2. Ống dẫn dòng chảy hồn lưu
3. Ống dẫn dòng nhập liệu
4. Ống dẫn dòng sản phẩm đáy
5. Ống dẫn từ nồi đun qua tháp
CHƯƠNG 7 : TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ
I. THIẾT BỊ ĐUN SÔI ĐÁY THÁP
II. THIẾT BỊ LÀM NGUỘI SẢN PHẨM ĐÁY
III. THIẾT BỊ NGƯNG TỤ SẢN PHẨM ĐỈNH
IV. THIẾ
T BỊ ĐUN SÔI DÒNG NHẬP LIỆU
V. BỒNG CAO VỊ
VI. BƠM
CHƯƠNG 8 : TÍNH GIÁ THÀNH THIẾT BỊ

hợp trong quá trình học tập của các kỹ sư Công nghệ Hóa học tương lai.
Môn học giúp sinh viên giải quyết nhiệm vụ tính tốn cụ thể về: quy trình
công nghêä, kết cấu, giá thành của một thiết bị trong sản xuất hóa chất - thực
phẩm. Đây là bước
đầu tiên để sinh viên vận dụng những kiến thức đã học
của nhiều môn học vào giải quyết những vấn đề kỹ thuật thực tế một cách
tổng hợp.
Nhiệm vụ của Đồ án này là thiết kế hệ thống chưng cất Nước – Axit
axetic có năng suất là 0,5m
3
/h, nồng độ nhập liệu là 8%(kg axit/kg hỗn hợp),
nồng độ sản phẩm đỉnh là 95,5%(kg nước/kg hỗn hợp), nồng độ sản phẩm
đáy là 30%(kg axit/kg hỗn hợp), tháp làm việc ở áp suất thường.

Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hồng Minh Nam
Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thị Ngọc Hạ
4 Chưng cất là quá trình dùng để tách các cấu tử của một 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 một nhiệt độ, áp suất hơi bão hòa 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 ho
ặc nhả khí, trong quá trình chưng cất pha mới được tạo nên bằng sự bốc hơi
hoặc ngưng tụ.
Trong trường hợp đơn giản nhất, chưng cất và cô đặc không khác gì nhau, tuy nhiên giữa hai

n tích bề mặt 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.
 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 được cho tiếp xúc với nhau. Tùy theo cấu tạo của đĩa,
ta có:
Tháp mâm chóp : trên mâm bố trí có chóp dạng tròn, xupap, chữ
s…, có rãnh xung quanh để pha
khí đi qua và ống chảy chuyền có hình tròn.
- 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: xếp ngẫu nhiên hay xếp
thứ tự.
So sánh ưu nhược điểm của các loại tháp:
Tháp chêm Tháp mâm xuyên lỗ Tháp mâm chóp
Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hồng Minh Nam
Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thị Ngọc Hạ
5
Vậy ta sử dụng tháp mâm chóp để chưng cất hỗn hợp AXIT AXETIC – NƯỚC

II. GIỚI THIỆU SƠ BỘ VỀ TÍNH CHẤT NGUYÊN LIỆU :
1. Axit axetic:
1.1. Tính chất:

= CH
3
COOH
C
2
H
5
OH + O
2
= CH
3
COOH + H
2
O
2) Oxy hóa andehit axetic được tạo thành bằng cách tổng hợp từ acetylen.
Sự oxy hóa andehit được tiến hành bằng khí trời với sự hiện diện của coban axetat. Người ta
thao tác trong andehit axetic ở nhiệt độ gần 80
o
C để ngăn chặn sự hình thành peroxit. Hiệu suất
đạt 95 – 98% so với lý thuyết. Người ta đạt được như thế rất dễ dàng sau khi chế axit axetic kết
tinh được.
CH
3
CHO + ½ O
2


C80ôûaxetatCoban
o
CH

- Thiết bị khá nặng nề.
- Kết cấu khá phức tạp. - Có trở lực lớn.
- Tiêu tốn nhiều
vật tư, kết cấu
phức tạp.
Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hồng Minh Nam
Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thị Ngọc Hạ
6 Hiệu suất có thể đạt 50 – 60% so với lý thuyết bằng cách cố định cacbon oxit trên cồn
metylic qua xúc tác.
Nhiệt độ từ 200 – 500
o
C, áp suất 100 – 200atm:
CH
3
OH + CO  CH
3
COOH
với sự hiện diện của metaphotphit hoặc photpho – vonframat kim loại 2 và 3 hóa trị (chẳng hạn
sắt, coban).
1.3.
Ứng dụng:
Axit axetic là một axit quan trọng nhất trong các loại axit hữu cơ. Axit axetic tìm được rất
nhiều ứng dụng vì nó là loại axit hữu cơ rẻ tiền nhất. Nó được dùng để chế tạo rất nhiều hợp chất
và ester. Nguồn tiêu thụ chủ yếu của axit axetic là:

C

Nhiệt độ sôi : 100
0
C
Nước là hợp chất chiếm phần lớn trên trái đất (3/4 diện tích trái đất là nước biển) và rất cần
thiết cho sự sống.
Nước là dung môi phân cực mạnh, có khả năng hồ tan nhiều chất và là dung môi rất quan
trọng trong kỹ thuật hóa học.
3. Hỗn hợp Acid acetic – Nước:
Ta có bảng thành phần lỏng (x) – hơi (y) và nhiệt độ sôi của hỗn hợp Acid acetic -
Nước ở 760 mmHg:
x(%phân
mol)
0 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
y(%phân
mol)
0 9.2 16.7 30.3 42.5 53 62.6 71.6 79.5 86.4 93 100
t(
0
C) 118.4 115.4 113.8 110.1 107.5 105.8 104.4 103.3 102.1 101.3 100.6 100

Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hồng Minh Nam
Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thị Ngọc Hạ
7
110
111
112
113
114
115
116
117
118
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1Hình 2: Giản đồ T – x,y của hệ Axit axetic–Nước

Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hồng Minh Nam
Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thị Ngọc Hạ
8


Bồn chứa sản phẩm đỉnh.
12.
Thiết bị đun sôi đáy tháp.
13.
Thiết bị làm nguội sản phẩm đáy.
14.
Bồn chứa sản phẩm đáy.
Hỗn hợp Nước – Axit axetic có nồng độ nước 92% (theo phần khối lượng), nhiệt độ khoảng
27
0
C tại bình chứa nguyên liệu (1) được bơm (2) bơm lên bồn cao vị (3). Sau đó, hỗn hợp được
gia nhiệt đến nhiệt độ sôi trong thiết bị đun sôi dòng nhập liệu (5), rồi được đưa vào tháp chưng
cất (9) ở đĩa nhập liệu.
Trên đĩa nhập liệu, chất lỏng được trộn với phần lỏng từ đoạn luyện của tháp chảy xuống.
Trong tháp, hơi
đi từ dưới lên gặp chất lỏng từ trên xuống. Ở đây, có sự tiếp xúc và trao đổi giữa
hai pha với nhau. Pha lỏng chuyển động trong phần chưng càng xuống dưới càng giảm nồng độ
các cấu tử dễ bay hơi vì đã bị pha hơi tạo nên từ nồi đun (12) 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 cấ
u tử có nhiệt độ sôi cao là
axit axetic sẽ ngưng tụ lại, cuối cùng trên đỉnh tháp ta thu được hỗn hợp có cấu tử nước chiếm
nhiều nhất (có nồng độ 99,5% phần khối lượng). Hơi này đi vào thiết bị ngưng tụ (10) và được
ngưng tụ hồn tồn. Một phần của chất lỏng ngưng tụ được hồn lưu về tháp ở đĩa trên cùng. Một
Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hồng Minh Nam
Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thị Ngọc Hạ
9


Vũ Bá Minh
Thiết bò đun sôi đáy tháp
Áp kế
Tháp chưng cất
Thiết bò ngưng tụ sản phẩm đỉnh
Nhiệt kế
Lưu lượng kế
Bẫy hơi
Thiết bò đun sôi dòng nhập liệu
B
? n ch? a s? n ph? m d?nh
Bồn cao vò
Bơm
Bồn chứa nguyên liệu
1/2
Chức năng
SV TH
GVH D
CNBM
Chữ kýHọ tên
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
Tỉ lệ
Bản vẽ số
Ngày HT
Ngày BV
Hoàng M inh Nam
Mai Th
? Ng?c H?
Đồ án môn học : Quá trình và Thiết bò
THIẾT K Ế HỆ THỐNG CHƯNG CẤT AXIT AXETIC - NƯỚC

ngưng
Sản phẩm đỉnh
Dòng
hồi
lưu
P
Hơi đốt
P = 2,5at
Nước
ngưng
Nước lạnh
Nước nóng
Khí
không
ngưng
5
10
3
6
8
1
2
1
2
1
2
3
1
1
1
CHƯƠNG 3: CÂN BẰNG VẬT CHẤT

I. CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU :
Chọn loại tháp là tháp mâm xuyên lỗ.
Khi chưng luyện dung dịch axit axetic thì cấu tử dễ bay hơi là nước.
Hỗn hợp:





)mol/g(18MOH:Nöôùc
)mol/g(60MCOOHCH:axeticAxit
N2
A3


Năng suất nhập liệu: G
F
= 0.5 (m
3
/h)

Nồng độ nhập liệu: x
F
= 92% (kg nước/ kg hỗn hợp)

Nồng độ sản phẩm đỉnh: x

V
= 27
o
C
9
Nhiệt độ dòng nước lạnh đi ra: t
R
= 35
o
C
Đối với thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh :
9
Nhiệt độ dòng nước lạnh đi vào: t
V
= 27
o
C
9
Nhiệt độ dòng nước lạnh đi ra: t
R
= 60 ÷ 70
o
C

Các ký hiệu:
9
G
F
, F: suất lượng nhập liệu tính theo kg/h, kmol/h.
9

)
Áp dụng trong công thức (1.2), trang 5, [5]:

10,920.08
996,4 1040,65
FN
FA
hh N A
x
x

 

 
hh
= 1000 (kg/m
3
)
Năng suất nhập liệu : G
F
= 0,5 (m
3
/h)

1000 (kg/m
3
) = 500 (kg/h)
Đun gián tiếp :



500 372,88( / )
99,5 70
FW
DF
DW
xx
GG kgh
xx


  
 G
W
= G
F
– G
D
= 500 – 372,88 = 127,12 (kg/h)

Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hồng Minh Nam
Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thị Ngọc Hạ
12
F
M
x
M
x
M
x
x
0,9746 (mol nước/ mol hỗn hợp)

8861.0
60
70,01
18
70,0
18
70,0
1







A
W
N
W
N

D
N
D
D
M
x
M
x
M
x
x
(mol nước/ mol hỗn hợp)
2.
Suất lượng mol tương đối của dòng nhập liệu:
27,1
8861,09746,0
8861,09985,0







WF
WD
xx
xx
f


Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thị Ngọc Hạ
13
IV. XÁC ĐỊNH SUẤT LƯỢNG MOL CỦA CÁC DÒNG PHA :
Coi lưu lượng mol của các dòng pha đi trong mỗi đoạn tháp (chưng và luyện) là không đổi.
1.
Tại đỉnh tháp:

Vì tại đỉnh tháp nồng độ phần mol của nước trong pha lỏng và pha hơi bằng nhau.
 Khối lượng của pha hơi và pha lỏng tại đỉnh tháp là bằng nhau:
M
HD
= M
LD
= x
D

= RG
D
= 3,2562 . 372,88 = 1214.17(kg/h)
Suất lượng mol của dòng hồn lưu:
22,67
063,18
17,1214

LD
L
M
G
L (kmol/h)

2.
Tại mâm nhập liệu:

Khối lượng mol của dòng nhập liệu:
M
F
= x
F
. M
N

3.
Tại đáy tháp: L n
HD

n
LF

n’
LF
n
HF

n
HF

F
n
LW
n
HW

Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hồng Minh Nam
Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thị Ngọc Hạ
14

M
G
W (kmol/h)
Và: n
LW
= n’
LF
= 67.22 (kmol/h)
n
HW
= n
HF
= n
HD
= 87.862 (kmol/h)
CHƯƠNG 4: CÂN BẰNG NHIỆT
I. CÂN BẰNG NHIỆT CHO TỒN THÁP :
Chọn hơi đốt là hơi nước ở 2,5at

F
h
FS
= (R+1) G
D
r
D
+ G
D
h
DS
+ G
W
h
WS
+ Q
m

Giả sử Q
m
= 0,05Q
đ
 0,95Q
đ
= (R+1) G
D
r
D
+ G
D

c)x1(cx

 ]t
WS

 h
DS
= c
D
.t
DS
= [
ADND
c)x1(cx  ]t
DS r
D
=
ADND
r)x1(rx 
W
Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hồng Minh Nam
Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thị Ngọc Hạ
15


C = 4,220198 (kJ/kg.K)
Nhiệt dung riêng của nước ở 100,7272
o
C = 4,220945 (kJ/kg.K)
Tra bảng 1.154, trang 172, [5]
Nhiệt dung riêng của axit axetic ở 100,009
o
C = 2,430047 (kJ/kg.K)
Nhiệt dung riêng của axit axetic ở 100,1524
o
C = 2,4308 (kJ/kg.K)
Nhiệt dung riêng của axit axetic ở 100,7272
o
C = 2,433818 (kJ/kg.K)
1.2.
Enthalpy:
 h
FS
= ( 0,92 . 4,220198 + 0,08 . 2,4308 ) . 100,1524 = 408,326 (kJ/kg)
 h
WS
= ( 0,70. 4,220945 + 0,30 . 2,433818 ) . 100,7272 = 371,161 (kJ/kg)
 h
DS
= ( 0,995 . 4,220012 + 0,005 . 2,430047 ) . 100,009 = 421,144 (kJ/kg)
1.3.
Nhiệt hóa hơi:
Tra bảng 1.250, trang 312, [5]
Nhiệt hóa hơi của nước ở 100,009
o

OH
2
G .
OH
2
r
Vậy lượng hơi nước cần dùng là :
OH
ñ
OH
2
2
r
Q
G 
= 1717,357(kg/h)
II. THIẾT BỊ LÀM NGUỘI SẢN PHẨM ĐÁY

Chọn: Nước làm lạnh đi trong ống với nhiệt độ vào t
V
= 27
o
C và nhiệt độ ra t
R
= 35
o
C.
 Sản phẩm đáy đi ngồi ống với nhiệt độ vào t
WS
= 100,7272

o
C : h
V
= 113,13 (kJ/kg)
 Enthalpy của nước ở 35
o
C : h
R
= 146,65 (kJ/kg)
Lượng nhiệt trao đổi: Q = G
W
(h
WS
– h
WR
) = 29107,556 (kJ/h)
Suất lượng nước lạnh cần dùng:
VR
n
hh
Q
G


= 868,364 (kg/h)
III. THIẾT BỊ NGƯNG TỤ SẢN PHẨM ĐỈNH
Chọn:
 Nước làm lạnh đi trong ống với nhiệt độ vào t
V
= 27

Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thị Ngọc Hạ
16Tra bảng 1.250, p312, ST I  Enthalpy của nước ở 27
o
C : h
V
= 113,13 (kJ/kg)
 Enthalpy của nước ở 60
o
C : h
R
= 251,40 (kJ/kg)
Lượng nước cần dùng:
VR
nt
n
hh
Q
G

 = 25834 (kg/h)
IV. THIẾT BỊ ĐUN SÔI DÒNG NHẬP LIỆU

Chọn: Dòng nhập liệu đi trong ống trong với nhiệt độ vào t
V

C = 4,178(kJ/kg.K)
Tra bảng 1.154, trang 172, [5]
 Nhiệt dung riêng của axit axetic ở 27
o
C = 2,0311 (kJ/kg.K)
 h
FV
= c
F
.t
FV
= [
AFNF
c)x1(cx  ]t
FV
= (0,92. 4,178 + 0,08. 2,0311). 27 = 108,17 (kJ/kg)
Cân bằng nhiệt: Q = G
F
(h
FS
– h
FV
) = G
n
r
n

Nên: Q = G
F
(h

x
R
R
y
D

= 0,765x + 0,2346
Phần chưng:
8861,0
12562,3
27,11
12562,3
27,12562,3
1
1
1












 xx
R

:tốc độ hơi trung bình đi trong tháp (m/s).
g
tb
: lượng hơi trung bình đi trong tháp (Kg/h).
Lượng hơi trung bình đi trong đoạn chưng và đoạn cất khác nhau.Do đó, đường kính đoạn
chưng và đoạn cất cũng khác nhau .
1. ĐƯỜNG KÍNH ĐOẠN LUYỆN:
a . Lượng hơi trung bình đi trong đoạn luyện :

2
1
gg
g
d
tb


(Kg/h)
g
d
: lượng hơi ra khỏi đĩa trên cùng của tháp (Kg/h).
g
1
: lượng hơi đi vào đĩa dưới cùng của đoạn cất (Kg/h).
 Xác định g
d
: g
d
= D.(R+1) =20,64.(3,2562+1) =87,85 (Kmol/h)
Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hồng Minh Nam

11
1111
11
(III.1)
Với : G
1
: lượng lỏng ở đĩa thứ nhất của đoạn cất .
r
1
: ẩn nhiệt hố hơi của hỗn hợp hơi đi vào đĩa thứ nhất của đoạn cất
r
d
: ẩn nhiệt hố hơi của hỗn hợp hơi đi ra ở đỉnh tháp .
* Tính r
1
: t
1
= t
F
= 100,1524
o
C , Tra bảng 1.251, trang 314 và 256,[5] ta có:
Aån nhiệt hố hơi của nước : r
N1
= 40696,27 (KJ/kg) .
Aån nhiệt hố hơi của axit : r
a1
= 23384,14(KJ/kmol)
Suy ra : r
1

+ (1-y
D
).r
ad
=40703,94.0,999+ (1- 0,999).23383,06 =
40686,62(KJ/kmol)
* x
1
= x
F
= 0,9746
Giải hệ (III.1) , ta được : G
1
= 67,934(Kmol/h)
y
1
= 0,9801 (phân mol) M1=21,0643(kg/kmol)
g
1
= 88,576(Kmol/h) =1865,792(Kg/h)
Vậy : g
tb
=
421,1726
2
792,186505,1587


(Kg/h)
b . Tốc độ hơi trung bình đi trong tháp :

o
C: 
NL
= 958,341 (kg/m
3
)
Tra bảng 1.2, trang 9, [5]
 Khối lượng riêng của axit axetic ở 100,08
o
C: 
AL
= 957,856 (kg/m
3
)
Áp dụng trong công thức (1.2), trang 5, [5]:

HL
LL
gh



.032.0
Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hồng Minh Nam
Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thị Ngọc Hạ
18


Dựa vào hình 2
 Nhiệt độ trung bình của pha hơi trong phần luyện: T
HL
= 100,092 (
o
C)
Khối lượng mol trung bình của pha hơi trong phần luyện :
M
HL
= y
L
. M
N
+ (1 – y
L
). M
A

= 0,98927.18 + (1 – 0,98927). 60 = 18,45 (kg/kmol)
Khối lượng riêng trung bình của pha hơi trong phần luyện:
)273092,100(
273
4,22
45,181



HL
HL
HL

2. ĐƯỜNG KÍNH ĐOẠN CHƯNG :
a . Lượng hơi trung bình đi trong đoạn chưng :

2
1
,,
,
gg
g
n
tb


(Kg/h)
g’
n
: lượng hơi ra khỏi đoạn chưng (Kg/h).
g’
1
: lượng hơi đi vào đoạn chưng (Kg/h).
 Xác định g’
n
: g’
n
= g
1
= 1865,792 (kg/h)
 Xác định g’
1
: Từ hệ phương trình :

r’
1
: ẩn nhiệt hố hơi của hỗn hợp hơi đi vào đĩa thứ nhất của đoạn chưng.
* Tính r’
1
: x
W
=0,8861 tra đồ thị cân bằng của hệ ta có : y
W
=0,922
Suy ra :M
tbg’
=18.y
W
+(1-y
W
).60= 21,276(Kg/kmol)
t’
1
= t
W
= 100,7272
o
C Tra bảng 1.251, trang 314 và 256, [5]
Aån nhiệt hố hơi của nước : r’
N1
= 40576,26(KJ/kmol) .
Aån nhiệt hố hơi của axit : r’
a1
= 23388,47(KJ/kmol) .

Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thị Ngọc Hạ
19g’
1
= 91,096(Kmol/h) = 1946,086 (Kg/h)
Vậy : g’
tb
=
939,1905
2
086,1946792,1865


(Kg/h)
b . Tốc độ hơi trung bình đi trong tháp :
Tốc độ giới hạn của hơi đi trong tháp với mâm chóp có ống chảy chuyền :
ytb
xtb
gh
'
'
.032,0'




D
chưng
=
67906,0.5024,1
939,1905
.0188,0
= 0,81(m)
Kết luận :đường kính của tồn tháp  = 0,8 (m)
Khi đó tốc độ làm việc thực ở :
+ Phần cất : 
lv
=
582.1
6027.0.8,0
241,1726.0188,0
.
.0188,0
2
2
2
2

HLt
tb
D
g

(m/s).
+ Phần chưng :’
lv
Phần chưng
Số mâm lý thuyết : 7
đường chưng
y = 1,0643x – 0,05621
Phần luyện
Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hồng Minh Nam
Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thị Ngọc Hạ
21

* Tổng số mâm lý thuyết là N
lt
= 26 (mâm) 19 mâm luyện

7 mâm chưng
2. XÁC ĐỊNH SỐ MÂM THỰC TẾ:
Số mâm thực tế tính theo hiệu suất trung bình :
tb
lt
tt
η
N
N  (st2/170)

hh
= x
1
lg
1
+ x
2
lg
2
(công thức (I.12), trang 84, [5])
* Tại vị trí nhập liệu
:
x
F
= 0,9746 ta tra đồ thị cân bằng của hệ : y
*
F
= 0,9819
t
F
= 100,1524
o
C

Phần luyện (phóng to)
Số mâm lý thuyết :19
đường luyện
y = 0,765x + 0,2346
Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hồng Minh Nam
Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thị Ngọc Hạ

F

+ t
F
= 100,1524
o
C ,
NL
= 0,283584(cP)

AL
= 0,45 (cP)
Suy ra : 
F
= 0,28693 (cP)

F
.
F
= 1,1438.0,28693 = 0,32819
Tra hình 6.4, trang 257, [4] : 
F
= 0,63
* Tại vị trí mâm đáy
:
x
W
= 0.8861tra đồ thị cân bằng của hệ : y
*
W

W
W

+ và t
W
=100,7272
o
C, 
NL
= 0,282576 (cP)

AL
= 0,44(cP)

W
=0,3263(cP)
Suy ra : 
W.

W
= 1,5194. 0,3263 = 0,496
Tra hình 6.4, trang 257, [4] : 
W
= 0.59
*Tại vị trí mâm đỉnh
:
x
D
= 0.9985 ta tra đồ thị cân bằng của hệ : y
*


D
D

+ t
D
= 100.009 , 
NL
= 0,283746(cP)

AL
= 0,44(cP)
Suy ra : 
D.

D
= 1.5008. 0,44 = 0,66
Tra hình 6.4, trang 257, [4] : 
D
= 0,55
Suy ra: hiệu suất trung bình của tháp :

tb
= 59.0
3
55.059.063.0
3




H
đ
: khoảng cách giữa các mâm ( m )
chọn theo bảng IX.4a- Sổ tay tập hai, H
đ
= 0.3 ( m )
( 0.8  1.0 ) : khoảng cách cho phép ở đỉnh và đáy tháp
 H = 44.( 0,3 + 0,004 ) + ( 0,8  1,0 ) = 14,2 ( m )
¾ Kiểm tra khoảng cách mâm tối thiểu :

Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hồng Minh Nam
Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thị Ngọc Hạ
23 h
min
= 23300*
2
,
*
*
**
yy
xcht
F
nd

)/2 = 958,14 (Kg/m
3
)

y
: vận tốc hơi trung bình đi trong tháp

y
=

'
'"
**
2
yy yy
tb tb
yy
 










= 1,557 (m/s)
h

 Đường kính chóp:
d
ch
=
22
)*2(
chhh
dd




ch
: chiều dày chóp, chọn bằng 2 ( mm )
 d
ch
=

22
)2*250(50 
= 73,59 ( mm )
Chọn d
ch
= 74 (mm)
 Khoảng cách từ mặt đĩa đến chân chóp :
S = 0 25 ( mm ), chọn S = 12,5 ( mm )
 Lưu lượng hơi trung bình đi trong tháp :
Q
H
= V

.n ) = (4.2833,88)/(3600.0,05
2
.29) = 13,82 (m/s)
 b = ( 2.13,82ok
2
.0,64088 ) / ( 9,81.958,14 )
= 0,02 ( m )
 Số lượng khe hở của mỗi chóp :
i = /c.( d
ch
–
b
d
h
4
2
)
c = 3  4 mm ( khoảng cách giữa các khe ) , chọn c = 3 ( mm )
 i = 3.1416/3.( 74 -
20.4
50
2
) = 44.8 ( khe )
Chọn i = 45 ( khe )
Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hồng Minh Nam
Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thị Ngọc Hạ
24

V
H
S











H
s
= h
so
= b = 20 (mm)
V
y
= 2833,88/3600 = 0,7872 (m
3
/s)
S
s
= n * S
khe
= 29*0.0018 = 0.0522 (m
2

= 70 + 12,5 = 82,5 (mm)
 Bước tối thiểu của chóp trên mâm :
t
min
= d
ch
+ 2
ch
+ l
2

l
2
: khỏang cách nhỏ nhất giữa các chóp
l
2
= 12,5 + 0,25d
ch
= 12,5 + 0,25.74 = 31 (mm)
chọn l
2
= 35 (mm)
 t
min
=74 + 2.2 + 35 = 113 (mm)
2. Tính cho ống chảy chuyền

Lượng lỏng trung bình đi trong tháp :
G
L

= 0,15( m/s )
 Đường kính ống chảy chuyền :
d
c
=
c
L
ω 3600.z.π
4G
L

=
4.1748,13
π.3600.1.958,14.0,15
= 0,066 (m)
Chọn d
c
= 70 (mm)
 Khoảng cách từ mâm đến ống chảy chuyền :
S
1
= 0,25d
c
= 0,25.0,07 = 0,0175(m)
 Bề dày của ống chảy chuyền :
c
= 0,002 m)
 Khoảng cách từ tâm ống chảy chuyền đến tâm chóp gần nhất :
t
1

25 Q
L
= V
x
= G
x
/

Ltb
= 1748,13/958,14 = 1,8245 (m
3
/h)
 Chiều cao mực chất lỏng bên trên gờ chảy tràn :

h =
2
3
c
)
d.85,13600.π.
(
Vx
=
2

2

/4 = 0.001963 (m
2
)
 Tiết diện hình vành khăn :
S
aj
= S
2
= *( d
2
ch,t
- d
2
h,n
)/4 = 3.1416*(0.074
2

- 0.054
2
)/4
= 0.001963 (m
2
)
 Tổng diện tích các khe chóp :
S
3
= i.a.b = 45*0.002*0.02 =0.0018 m
2

d


8 lỗ

IV. TÍNH TỔNG TỔN THẤT QUA TỒN THÁP
1. Gradient chiều cao mực chất lỏng trên mâm
 :
 = C
g
* 
'
*n
h


Diện tích của ống chảy chuyền S
d
= 10%.F =0,1. 0,5026 = 0,05(m
2
)

Khoảng cách giữa hai gờ chảy tràn L = 560 (mm)