Website:

Email :

Tel (: 0918.775.368
ĐỒ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TUẤN
Axít CH
3
OOH là một tronh những hợp phần không thể thiếu trông công nghệ
thực phẩm cũng như trong một số ngành công nghiệp khác, CH
3
COOH cũng
chiếm một vai trò quan trọng trong cuộc sống.
Để sản xuất axit CH
3
COOH thì có nhiều phương pháp khác nhau nhưng
trong công nghiệp thực phẩm thì nó được sản xuất bằng phương pháp lên men
bởi tác nhân vi sinh vật. Để thu được CH
3
COOH tinh khiết có thể thực hiện bằng
nhiều phương pháp khác nhau nhưng như các phương pháp hoá học, hoá lý…
trong công nghiệp để thu được lượng lớn CH
3
COOH với độ tinh khiết theo yêu
cầu thì người ta thường sửdụng phương pháp chưng cất.
Có nhiều phương pháp chưng cất khác nhau nhưng trong công nghiệp thực
phẩm thường sử dụng phương pháp chưng cất liên tục.
Nguyên tắc phương pháp là dựa vào nhiệt độ bay hơi khác nhau của các cấu
tử trong hổn hợp.Về thiết bị thì có nhiều loại khác nhau, tuỳ thuộc vào yêu cầu
công nghệ mà người ta chọn loại thiết bị phù hợp.Trông công nghệ thực phẩm
thiết bị chưng cất thường dùng là thiết bị loại tháp.

(7)
SÅ ÂÄÖ TÄØNG QUAÏT DÁY CHUYÃÖN CÄNG
NGHÃÛ
(9)
H
2
O
Website:

Email :

Tel (: 0918.775.368
ĐỒ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TUẤN
Chuong 1
TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ
1.Cân bằng vật liệu.
Phương pháp cân bằng vật liệu cho toàn tháp
G
F
= G
p
+G
w
(kg/h).
G
F
: lưu lượng hổn hợp đầu.
G
p
:lưu lượng hổn hợp đỉnh.

a
p
= 0,9:nồng độ của sản phẩm đỉnh (phần mol).
a
w
=0,1:nồng độ phần mol khối lượng sản phẩm đáy.
Suy ra các giá trị của x
F
, x
p
, x
w
:

x
F
=
M
a
M
M
A
F
OH
OH
a
a
F
F
)1(

18
aa
a
PP
P
−
+
=
60
1,0
18
9,0
18
9,0
+
= 0,968

x
w
=
60
1
18
18
aa
a
WW
W
−
+

1,09,0
1,075,0
−
−
= 1505,64
Lượng sản phẩm đáy là: (kg/h)
G
w
=G
F
- G
p
= 1853,1-1505,64 = 347,46
Gọi :M là phân tử lượng trung bình của hổn hợp (Kmol/Kg)
M =x
F
.
M
O
H
2
+(1-x
F
).M
A
=0,91.18 + 0,09.60 = 21,78.
F: lượng hổn hợp đầu (Kmol/h)
P:lượng sản phẩm đỉnh
W:Lượng sản phẩm đáy.
F =

= 0,91 y
F
= 0.937 1853,1 85,08 100,6
a
p
= 0,9 x
p
= 0,968 y
p
= 0,9776 1505,64 78,01 100,2
a
w
= 0,1 x
w
=0,27 y
w
= 0,3884 347,46 7,07 108,28
Chỉ số hồi lưu thích hợp: R
OPT
R
OPT
= β.R
min
β: hệ số hiệu chỉnh ; β = (1,2 ÷ 2,5)
R
min
: chỉ số hồi lưư tối thiểu
Dựa vào bảng (IX. 2a, trang 148- T
2
) kết hợp với nội suy ta suy ra : y

nồng độ làm việc của đoạn luyện và đoạn chung.
Pương trình làm việc của đoạn luyện:
GVHD:TRẦN XUÂN NGẠCH Trang4
Website:

Email :

Tel (: 0918.775.368
ĐỒ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TUẤN
y =
1
R
OPT
+
R
OPT
.x +
1
+
R
OPT
P
x
Phương trình làm việc của đoạn chung :
X =
RL
R
OPT
OPT
+

lý thuyết N ở bảng sau
β
1,2 1,4 1,6 1,8 2,1 2,3 2,5
R
OPT
1,378 1,607 1,837 2,066 2,411 2,64 2,87
N 17 15 14 13 13 12 11
N(R+1) 38,048 39,105 39,718 39,858 44,343 43,68 42,57
B 0,407 0,371 0,341 0,316 0,284 0,266 0,25
Lập biểu đồ biểu diển sự phụ thuộc N(R+1) và R . Điểm cực tiểu của giá trị
N(R+1) ứng với R thích hợp nhất là R
x
= 1,378.
Tương ứng với R
x
=1,378 thì số đĩa lý thuyết :
Của tháp là 17 (đĩa)
Đoạn chưng 6 đĩa (11,3)
Đoạn luyện 11 đĩa (5,7)
Phương trình làm việc đoạn luyện
y = 0,579x + 0,407
Phương trình đường làm việc đoạn chưng
X = 0,964y + 0,036
3.Xác định số đĩa thực tế
Hiệu suất làm việc của tháp được tính theo biểu thức:
η=α.µ
η:hiệu suất của tháp (%).
α: độ bay hơi của hổn hợp.
µ:độ nhớt của hổn hợp: (10
-3

η1: hiệu suất đĩa trên cùng (%)
η2: hiệu suất đĩa tiếp liệu (%)
η3: hiệu suất đĩa dưới cùng (%)
a)Hiệu suất đĩa trên cùng:
Các số liệu đã có
X
p
=0,968 ; y
p
=0,9776 ; t
p
=100,2
o
C
Độ nhớt của CH
3
COOH ở nhiệt độ t
1
40
o
C là µ
1
=0,9 (10
-3
.N.S/m
3
)
ở nhiệt độ t
2
là µ

Độ nhớt của CH
3
COOH ở nhiệt độ t
p
=100,2 là:
θ
3
=
+
−
6,1
1
tt
p
θ
1
=
4,2
6,1
402,100
+
−
= 61,625 (
o
C)
Tra bảng độ nhớt của CH
3
COOH ta có
µ
2

p
).lg µ
2
100,2
=0,968.lg0,2835 + 0,032lg0,4617
lg µ
1
hh
= -0,54067; µ
1
hh
= 0,288 (10
-3
.N.S/m
3
)
α
1
=
443,1
968,0
032,0
.
0224,0
9776,0
1
.
1
==
−

)
Độ nhớt của nước ở 100,6
o
C là µ
1
100,6
= 0,283(10
-3
.N.S/m
3
)
Độ nhớt của hổn hợp ở 100,6
o
C là
lg µ
2
hh
=x
F
.lg µ
1
100,6
+(1-x
F
).lg µ
2
100,6
=0,91.lg0,283 + 0,09lg0,455
lg µ
2

F
F
η
2
=α
2
. µ
2
hh
=1,47.0,296 = 0,435
c)Hiệu suất của đĩa dưới cùng
Độ nhớt của CH
3
COOH ở 108,28
o
C
µ
2
108,28
=0,5304(10
-3
.N.S/m
3
)
GVHD:TRẦN XUÂN NGẠCH Trang6
Website:

Email :

Tel (: 0918.775.368

hh
= -0,5378 ;µ
2
hh
=0,4387(10
-3
.N.S/m
3
)
α
3
=
717,1
27,0
73,0
.
6116,0
3884,0
1
.
1
==
−
−
x
x
y
y
w
w

η
N
lt
(đĩa)
Như vậy số đĩa thực tế là 32 đĩa
Trong đó: Chưng :N
c
= 21 đĩa
Luyện: N
l
=11 đĩa
CHƯƠNG II
TÍNH KÍCH THƯỚCTHIẾT BỊ
I.Tính đường kính thiết bị: D
chưng
≥ D
luyện
Đường kính của thiết bị được xác định theo công thức
D = 0,0188.
W
.
y
y
tb
g
ρ
(m) (IX.90-sô tay T
II
)
Trong đó : g

g
1
: lượng hơi đi vào đĩa dưới cùng của đoạn luyện.
a)Lượng hơi đi ra khỏi đỉnh tháp.
g
d
= G
R
+G
p
= G
p
(R
x
+1) (IX.92 ST-T
II
).
G
p
: lượng sản phẩm đỉnh (kg/h,kmol/h).
G
R
: lượng chất lỏng hồi lưu (kg/h,kmol/h).
R
x
: Chỉ số hồi lưu.
Mà G
p
= 1505,64.2,378 = 3580,4 (kg/h).
GVHD:TRẦN XUÂN NGẠCH Trang7

1
+G
p
.x
p
(2)
g
1
.r
1
=g
d
.r
d
(3)
trong đó: x
1
= x
F
= 0,91
r
1
ẩn nhiệt hoá hơi của hổn hợp đi vào đĩa thứ nhất của đoạn luyện
(Kcal/kg).
r
d
ẩn nhiệt hóa hơi của hổn hợp đi ra khỏi tháp (Kcal/kg)
r
1
=r

nồng độ của H
2
O trong hổn hợp đầu.
y
1
hàm lượng hơi đối với đĩa 1 của đoạn luyện.
Dựa vào phương pháp nội suy xác định ẩn nhiệt hóa hơi của nước và của
CH
3
COOH ở các nhiệt độ khác nhau:
Ở 100
o
C r
1a
=539(kcal/kg)
Ở 140
o
C r
2a
=513(kcal/kg)
Ta có ở nhiệt độ t
F
=100,6
o
C (ứng với r
d
) ẩn nhiệt hóa hơi của nước là:
r
3a
= 539 - 0,65.0,6 = 538,61 (kcal/kg)

Với t
p
=100,2 suy ra r
4b
= 96,98(kcal/kg)
Suy ra r
1
=538,61.y
1
+(1-y
1
).96,96
r
d
= 538,87.0,9776+0,0224.96,98 = 528,97
Giãi hệ 4 phương trình:
g
1
=G
1
+G
p
(1)
g
1
.y
1
=G
1
.x

C
G
1
= 296,495(kmol/h)
g
1
= 218,485(kmol/h)
Lượng hơi trung bình đi trong đoạn luyện
g
tbl
=
066,4033
2
1
=
+
gg
d
(kg/h)
g
d
=189,031(kmol/h)
Lượng lỏng trung bình trong đoạn luyện
GVHD:TRẦN XUÂN NGẠCH Trang8
Website:

Email :

Tel (: 0918.775.368
ĐỒ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TUẤN


)(
w
16,0
3
2
x
.
..
..
µ
µ
ρ
ρρ
n
x
g
xtb
d
ytbd
v
= A - 6,75.
)(
)(
8
1
4
1
.
ρ

3
).
ρ
xtb
: Khối lượng riêng trung bình của lỏng (kg/m
3
).
µ
x
: Độ nhớt của hổn hợp lỏng ở điều kiện trung bình (N.S/m
2
).
µ
n
: Độ nhớt của nước ở 20
o
C (N.S/m
2
).
G
y
:Lượng hơi trung bình đi trong đoạn luyện (kg/h).
G
x
: Lượng lỏng trung bình đi trong doạn luyện (kg/h).
Chọn loại đệm vòng có kích thước chưa có và ρ
d
=310(m
2
/m

=
+
=
+
yy
p
Suy ra : ρ
ytb
=
646,0
)4,100273.(4,22
273].60.0427,018.9573,0[
=
+
+
(kg/m
3
).
ρρρ
2
1
1
1
1
1
xtb
tb
xtb
tb
xtb

: nồng độ trung bình của pha lỏng tương ứng với y
tbl
=0,9573
ρ
xtb1
: Khối lượng riêng của H
2
O tại 100,8
o
C (kg/m
3
).
ρ
xtb2
: Khối lượng riêng của CH
3
COOH tại 100,8
o
C (kg/m
3
).
GVHD:TRẦN XUÂN NGẠCH Trang9
Website:

Email :

Tel (: 0918.775.368
ĐỒ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TUẤN
Dựa vào phương pháp nội suy
Ở 100

= 922(kg/m
3
).
Suy ra khối lượng riêng của CH
3
COOH ở 100,8
o
C là
ρ
xtb2
=(922-958):20.0,8+958 =956,56
Vậy
56,956
225,0
79,957
775,01
+=
ρ
xtb
Suy ra
ρ
xtb
=957,51 (kg/m
3
).
Độ nhớt của nước ở 100,8
o
C là
µ
1

=0,5937 (10
-3
.N.S/m
2
); µ
n
= 1,005 (10
-3
.N.S/m
2
) ở 20
o
C
Thay các giá trị vào công thức (IX.115-ST II)
Ta có : w
x
= 2,79 (m/s).
Vận tốc thực tế chọn là : w
L
= 0,7. w
x
=1,954(m/s).
Đường kính đoạn luyện là:
D
L
=0,0188.
063,1
646,0.954,1
066,4033
.0188,0

'
1
'
gg
n
+
(kg/h).
g
n
'
: lượng hơi đi ra khỏi đọan chưng. (kg/h)
g
n
'
: Lượng hơi đi vào đọa chưng (kg/h)
g
1
:lượng đi vào đoạn chưng trừ G
F
g
1
= g
n
'
=218,485 (kmol/h) - 85,08(kmol/h) = 5730,599(kg/h)
Nên g
'
tb
=
2

,
1
,
1
+=
(2)
r
g
r
g
r
g
n
n
1
1
,
,
,
1
,
1
...
==
(3)

G
,
1
: lượng lỏng đi trong đoạn chưng [kmol/h]

đoạn chưng.

r
a
: ẩn nhiệt hóa hơi của H
2
O ở 108,3
0
C ,
r
a
= 534,2 [kcal/kg]

r
b
: ẩn nhiệt hóa hơi của CH
3
COOH ở 108,3
0
C ,
r
b
= 96,46 [kcal/kg]

r
,
1
= 267,18 [kcal/kg] =25644,87

r

,
1
là
y
*
= 0,4058,
t
*
1
= 107,9
0
C

g
,
1
= 161,12. [y
*
1
.18+(1-y
*
1
).60]=6921,135 [kg/h]

G
,
1
= 168,19. [x
'
1

tb
+
=

G
x
: lượng lỏng đi vào đĩa dưới cùng của đoạn chưng

G
x
=G
w
=347,46 [kg/h]
2
,
1
,
GG
G
x
tb
+
=
=
2
11.808346,347
+
= 4215,285 [kg/h]
b)Xác định vận tốc hơi
b )Xác định vận tốc hơi đi trong đoạn luyện

1
yy
y
W
tb
0,397

( )
( )
24,104273.4,22
273.60.603,018.397,0
,
+
+
=
ρ
ytb
= 0,5364 [kg/m
3
]

( )
=
−+
=
60.118.
18.
,
1
,

3
]
suy ra
ρρρ
,
2
2
,
1
2
,
1
1
xtb
tb
xtb
tb
xtb
aa
−
+=
Vậy
=
ρ
,
xtb
944,6 [kg/m
3
]
Độ nhớt ở nhiệt độ 108,01

µ
0,528 [10
-3
N.s/m
2
]
Vậy lg
µµµ
01,108
2
01,108
1
lg).2943,01(lg.2943,0
−+=
x

suy ra
=
µ
x
0,69524 [10
-3
N.s/m
2
]
Thay các giá trị vào công thức (IX.115) ta có w
y
'
=3,167 [m/s]
Chọn w

G
G
G
G
R
d
h
x
y
y
x
td
td
m
m
x
y
y
x
x
y
e
.1
.
.lg
.....4,8
039,0
19,0
342,0
2,0


(10_41_QT&TBCNHH II)
trond đó
d
td
=
δ
d
td
V
.4
: đường kính tương đương của đệm [m]
GVHD:TRẦN XUÂN NGẠCH Trang12