TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THIẾT BỊ
CHƯNG CẤT HOẠT ĐỘNG LIÊN TỤC ĐỂ CHƯNG
CẤT HỖN HỢP ACID ACETIC – NƯỚC
Giảng viên hướng dẫn : Ths. Phạm Văn Hưng
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Hữu Khánh
Lớp : DHH07BLT
MSSV : 11368031
Khoá : 2011-2013
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2013
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG THIẾT BỊ
CHƯNG CẤT HOẠT ĐỘNG LIÊN TỤC ĐỂ CHƯNG
CẤT HỖN HỢP ACID ACETIC – NƯỚC
GVHD : Ths. Phạm Văn Hưng
SVTH : Nguyễn Hữu Khánh
MSSV : 11368031
Lớp : DHHO7BLT
Khoá : 2011-2013
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2013
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do - Hạnh phúc
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN HỌC PHẦN
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Hữu Khánh MSSV: 11371791
Lớp: DHHO7BLT

Nhiệm vụ của đồ án: Số liệu ban đầu và nội dung:
- Số liệu ban đầu:
5. Nồng độ Acid acetic trong nhập liệu (khối lượng): 40%.
6. Nồng độ Acid acetic trong sản phẩm đỉnh (khối lượng): 90%.
7. Nồng độ Acid acetic trong sản phẩm đáy (khối lượng): 36%.
8. Thiết bị loại: Tháp mâm chóp, áp suất làm việc 1,5 at, trao đổi nhiệt.
- Nội dung: Mở đầu, vẽ và thuyết minh quy trình công nghệ, tính toán công nghệ
thiết bị chính, tính kết cấu thiết bị chính, tính và chọn thiết bị phụ, kết luận, tài
liệu tham khảo, phụ lục.
Ngày giao đồ án:
Ngày hoàn thành đồ án:
Họ tên giáo viên hướng dẫn:
Chủ nhiệm bộ môn Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2013
Giáo viên hướng dẫn
LỜI MỞ ĐẦU
SVTH: Nguyễn Hữu Khánh 4
Thiết kế hệ thống chưng luyện Acid acetic – Nước GVHD:Ths. Phạm Văn Hưng
Việt Nam đang trên đà phát triển, đất nước ngày càng được đổi mới và tân
tiến theo thời gian. Song song với sự đổi mới ấy là bộn bề của vô vàng trắc trở của
những con người âm thầm cống hiến cho đời, cho thế hệ mai sau.
Đất nước phát triển đã góp phần thôi thúc tinh thần sáng tạo và cầu tiến của
những con người biết khát vọng về phía trước. Vâng! Để đáp lại điều đó, họ đã cho
chúng ta những gía trị vô cùng quý báo, những cuộc nghiên cứu vĩ đại và những
cuộc thử nghiệm ly kì mà khoa học mang lại.
Ai có ngành nghề là một lợi thế, nhưng ai có kiến thức còn là lợi thế hơn.
Đúng vậy, kiến thức giúp chúng ta rất nhiều trong cuộc sống, có kiến thức ta có tất
cả. Cũng chính điều này đã có biết bao ngành rộng mở chờ đón ta mà đặc biệt là
ngành công nghệ hóa học – ngành của sự phát triển vượt bậc và là ngành của những
hóa chất.
Công nghệ hóa học là một trong những ngành đóng góp rất lớn trong sự phát
Phần đánh giá:
• Ý thức thực hiện:
• Nội dung thực hiện:
• Hình thức trình bày:
• Tổng hợp kết quả:
Điểm bằng số: Điểm bằng chữ:
Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2013
Giáo viên hướng dẫn
SVTH: Nguyễn Hữu Khánh 7
Thiết kế hệ thống chưng luyện Acid acetic – Nước GVHD:Ths. Phạm Văn Hưng
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Phần đánh giá:
• Ý thức thực hiện:
• Nội dung thực hiện:
• Hình thức trình bày:
• Tổng hợp kết quả:
Điểm bằng số: Điểm bằng chữ:
Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2013

Thiết kế hệ thống chưng luyện Acid acetic – Nước GVHD:Ths. Phạm Văn Hưng
 Áp suất làm việc:
 Áp suất thấp
 Áp suất thường
 Áp suất cao
 Nguyên tắc làm việc: dựa vào nhiệt độ sôi của các cấu tử, nếu nhiệt độ sôi
của các cấu tử quá cao thì ta giảm áp suất làm việc để giảm nhiệt độ sôi của các cấu
tử.
 Nguyên lí làm việc:
 Chưng cất đơn giản
 Chưng bằng hơi nước trực tiếp
 Chưng cất
 Cấp nhiệt ở đáy tháp:
•Cấp nhiệt trực tiếp
•Cấp nhiệt gián tiếp
Vậy: Đối với hệ Acid acetic – Nước, ta chọn phương pháp chưng cất liên tục
cấp nhiệt gián tiếp bằng nồi đun ở áp suất thường.
1.1.3. Thiết bị chưng cất
Trong sản xuất, người ta thường dùng nhiều loại thiết bị khác nhau để tiến
hành chưng cất. Tuy nhiên, yêu cầu cơ bản chung của các thiết bị vẫn giống nhau
nghĩa là diện tích 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 tháp
mâm, nếu pha lỏng phân tán vào pha khí ta có tháp chêm, tháp phun,…
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 đượ cho tiếp xúc với nhau. Tuỳ theo cấu
tạo của đĩa, ta có:
SVTH: Nguyễn Hữu Khánh 10
Thiết kế hệ thống chưng luyện Acid acetic – Nước GVHD:Ths. Phạm Văn Hưng
 Tháp mâm chóp: than 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

điểm
- Hiệu suất truyền khối thấp do có
hiệu ứng thành.
- Độ ổn định không cao, khó vận
hành.
- Do có hiệu ứng thành
→
khi
tăng năng suất thì hiệu ứng thành
tăng
→
khó tăng năng suất.
- Thiết bị khá nặng nề.
- Không làm
việc được với
chất lỏng bẩn.
- Kết cấu khá
phức tạp.
- Có trở lực
lớn.
- Tiêu tốn
nhiều vật tư,
kết cấu phức
tạp.
SVTH: Nguyễn Hữu Khánh 11
Thiết kế hệ thống chưng luyện Acid acetic – Nước GVHD:Ths. Phạm Văn Hưng
Vậy, qua phân tích trên ta sử dụng tháp mâm chóp để chưng cất hệ Acid acetic
– Nước.
1.2. Giới thiệu sơ bộ về nguyên liệu
1.2.1. Axit acetic

1.2.1.3. Điều chế
Acid acetic được điều chế bằng cách:
• Oxy hóa các xúc tác đối với cồn etylic để biến thành andehyt acetic, là một
giai đoạn trung gian. Sự oxy hóa kéo dài sẽ tiếp tục oxy hóa andehyt acetic thành
acid acetic.

• Oxy hóa andehyt acetic được tạo thành bằng cách tổng hợp từ acetylen.
Sự oxy hóa andehyt được tiến hành bằng khí trời với sự hiện diện của coban
acetat. Người ta thao tác trong andehyt acetic ở nhiệt độ gần 80
0
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 acid acetic kết tinh được.
• Tổng hợp đi từ cồn metylic và Cacbon oxit.
Hiệu suất có thể đạt 50 – 60% so với lí thuyết bằng cách cố định cacbon oxit
trên cồn metylic qua xúc tác. Nhiệt độ từ 200 – 500
0
C, áp suất 100 – 200 atm, với
sự hiện diện của metaphotphit hoặc photpho – vonframat kim loại 2 và 3 hóa trị
(chẳng hạn sắt, coban).
SVTH: Nguyễn Hữu Khánh 13
Thiết kế hệ thống chưng luyện Acid acetic – Nước GVHD:Ths. Phạm Văn Hưng
1.2.1.4. Ứng dụng
Acid acetic là một acid quan trọng nhất trong các loại acid hữu cơ. Acid acetic
tìm được rất nhiều ứng dụng vì nó là loại acid hữu cơ rẽ tiền nhất. nó được dùng để
chế tạo rất nhiều hợp chất và ester. Nguồn tiêu thụ chủ yếu của acid acetic là:
• Làm dấm ăn (dấm ăn chứa 4,5% acid acetic).
• Làm đông đặc nhựa mũ cao su.
• Làm chất dẻo tơ sợi xenluloza acetat – làm phim ảnh không nhạy lửa.
• Làm chất nhựa kết dính poly-vinyl acetat.

4. Thiết bị đun sôi dòng nhập liệu.
5. Lưu lượng kế.
6. Nhiệt kế.
7. Tháp chưng cất.
8. Áp kế.
9. Thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh.
10. Thiết bị đun sôi đáy tháp.
11. Bồn chứa sản phẩm đáy.
12. Thiết bị phân phối.
13. Thiết bị làm nguội dòng sản phẩm đỉnh dạng ống lồng ống.
14. Bồn chứa sản phẩm đỉnh.
SVTH: Nguyễn Hữu Khánh 15
class="bi x9 y100 w8 h13"
Thiết kế hệ thống chưng luyện Acid acetic – Nước GVHD:Ths. Phạm Văn Hưng
Hình 1.2: Sơ đồ quy trình chưng cất hỗn hợp Acid acetic – Nước
SVTH: Nguyễn Hữu Khánh 17
1.4. Thuyết minh quy trình
Hỗn hợp Acid acetic – Nước có nồng độ Nươc là 25% khối lượng, nhiệt độ
khoảng 27
o
C tại bình chứa nguyên liệu (1), được bơm (2) bơm lên bồn cao vị (3).
Dòng nhập liệu được gia nhiệt tới nhiệt độ sôi trong thiết bị truyền nhiệt. Sau đó
hỗn hợp được đưa vào tháp chưng cất (7) ở đĩa nhập liệu và bắt đầu quá trình chưng
cất trong tháp. Lưu lượng dòng nhập liệu được kiểm soát qua lưu lượng kế (5) và
dòng hổn hợp được kiểm soát nhiệt độ ở nhiệt kế (6).
Trên đĩa nhập liệu, chất lỏng được trộn với phần lỏng từ đoạn luyện của tháp
chảy xuống. Trong tháp, hơi đi dưới lên gặp lỏng đi 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 phía dưới càng giảm nồng độ các cấu tử dễ bay hơi vì đã bị pha hơi tạo nên
từ nồi đun (10) lôi cuốn cấu tử dễ bay hơi. Nhiệt độ càng lên trên càng thấp, nên khi

= 5 %
− Nguyên liệu vào hệ thống ở nhiệt độ sôi
− Quá trình làm việc trong thiết bị ở áp suất thường.
− Loại thiết bị sử dụng là tháp mâm chóp, hoạt động liên tục.
− Khối lượng phân tử của Acid acetic và Nước : M
A
= 60; M
N
= 18.
•Chọn
+ Nhiệt độ nhập liệu: t
F
= 25
o
C .
+ Nhiệt độ sản phẩm đỉnh sau khi làm nguội: t
D
= 35
o
C .
+ Nhiệt độ sản phẩm đáy sau khi trao đổi nhiệt: t
W
= 35
o
C .
•Các ký hiệu:
G
F
, G
D

 Nhập liệu
 Sản phẩm đỉnh
 Sản phẩm đáy
 Tính khối lượng phân tử trung bình,
 Dòng nhập liệu:

 Dòng sản phẩm đỉnh:
SVTH: Nguyễn Hữu Khánh 20
Thiết kế hệ thống chưng luyện Acid acetic – Nước GVHD:Ths. Phạm Văn Hưng

 Dòng sản phẩm đáy:

 Phương trình cân bằng vật chất cho toàn bộ tháp:
 Suất lượng dòng nhập liệu theo kmol/h từ G
F
= 2000 kg/h:
 Nên, suất lượng sản phẩm đỉnh theo kmol/h và kg/h:

 Do đó, suất lượng sản phẩm đáy theo kmol/h và kg/h:
Tóm lại, ta có bảng sau:
SVTH: Nguyễn Hữu Khánh 21
Thiết kế hệ thống chưng luyện Acid acetic – Nước GVHD:Ths. Phạm Văn Hưng
Bảng 2.1: Bảng tóm tắt các thông số
Số liệu sản phẩm Nhập liệu (F) Đỉnh (D) Đáy (W)
a
i
(%) 40 96 5
x
i
(mol) 0,6897 0,9877 0,1493

Thiết kế hệ thống chưng luyện Acid acetic – Nước GVHD:Ths. Phạm Văn Hưng
Hình 2.2: Đồ thị xác định nhiệt độ sôi của hệ Acid acetic – Nước
Dựa vào hình 2.1 – 2.2, ta có bảng thông số sau:
Bảng 1.2: Thành phần Acid acetic – Nước trong hỗn hợp
Nhiệt độ sôi
(°C)
Thành phần của Acid acetic – Nước trong hỗn hợp
Phần khối
lượng x
Phần mol x Phần mol y
Phần khối
lượng y
t
F
= 102,2236
t
D
= 100,0738
t
W
=111,9759
a
F
= 0,4
a
D
= 0,96
a
W
= 0,05

Do đó,
2.3. Phương trình làm việc và số mâm lý thuyết
2.3.1. Phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn cất
2.3.2. Phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn chưng
Chỉ số nhập liệu:
2.4. Xác định số mâm
2.4.1. Số mâm lý thuyết
SVTH: Nguyễn Hữu Khánh 25