Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hoàng Minh
Nam
Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thò Ngọc Hạ
Đại học Quốc gia TpHCM
Trường Đại học Bách Khoa
Khoa Công nghệ Hóa học & Dầu khí
BỘ MÔN MÁY & THIẾT BỊ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC:

THIẾT KẾ THÁP CHƯNG CẤT LOẠI MÂM CHÓP ĐỂ
CHƯNG CẤT HỖN HP AXIT AXETIC - NƯỚC
CBHD: Thầy HOÀNG MINH NAM
Sinh viên: MAI THỊ NGỌC HẠ
MSSV: 60500799
Lớp: HCO5KSTN
Ngành : HÓA HỮU CƠ
Năm học : 2008 - 2009
1
Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hoàng Minh
Nam
Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thò Ngọc Hạ
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN
I . LÝù THUYẾT VỀ CHƯNG CẤT
1 . Phương pháp chưng cất
2 . Thiết bò chưng cất:
II . GIỚI THIỆU SƠ BỘ NGUYÊN LIỆU
1 . Acid axetic
2 . Nước

VI. BƠM
CHƯƠNG 8 : TÍNH GIÁ THÀNH THIẾT BỊ
2
Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hoàng Minh
Nam
Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thò Ngọc Hạ
TÀI LIỆU THAM KHẢO
3
LỜI MỞ ĐẦU
Khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển và cùng với nó là nhu cầu
ngày càng cao về độ tinh khiết của các sản phẩm. Vì thế, các phương
pháp nâng cao độ tinh khiết luôn luôn được cải tiến và đổi mới để ngày
càng hoàn thiện hơn, như là: cô đặc, hấp thụ, chưng cất, trích ly,… Tùy
theo đặc tính yêu cầu của sản phẩm mà ta có sự lựa chọn phương pháp
phù hợp. Đối với hệ Axit axetic – Nước là 2 cấu tử tan lẫn hoàn toàn, ta
phải dùng phương pháp chưng cất để nâng cao độ tinh khiết.
Đồ án môn học Quá trình và Thiết bò là một môn học mang tính
tổng 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 toán cụ thể về: quy
trình công nghêä, kết cấu, giá thành của một thiết bò 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.

2.2. Phân loại theo nguyên lý làm việc:
- Chưng cất đơn giản
- Chưng bằng hơi nước trực tiếp
- Chưng cất
2.3. Phân loại theo phương pháp cấp nhiệt ở đáy tháp:
- Cấp nhiệt trực tiếp
- Cấp nhiệt gián tiếp
Vậy: đối với hệ Nước – Axit axetic, ta chọn phương pháp chưng cất liên tục cấp nhiệt
gián tiếp bằng nồi đun ở áp suất thường.
Thiết bò chưng cất:
Trong sản xuất thường dùng nhiều loại thiết bò khác nhau để tiến hành chưng cất. Tuy
nhiên yêu cầu cơ bản chung của các thiết bò vẫn giống nhau nghóa là diện tích bề mặt tiếp
4
Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hoàng Minh
Nam
Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thò Ngọc Hạ
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
đóa, 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:

điểm
- Do có hiệu ứng thành → hiệu
suất truyền khối thấp.
- Độ ổn đònh không cao, khó vận
hành.
- Do có hiệu ứng thành → khi
tăng năng suất thì hiệu ứng thành
tăng → khó tăng năng suất.
- Thiết bò khá nặng nề.
- Kết cấu khá phức tạp. - Có trở lực lớn.
- Tiêu tốn nhiều
vật tư, kết cấu
phức tạp.
5
Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hoàng Minh
Nam
Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thò Ngọc Hạ
 Nhôm bò ăn mòn bởi axit loãng, nó đề kháng tốt đối với axit axetic đặc và thuần
khiết. Đồng và chì bò ăn mòn bởi axit axetic với sự hiện diện của không khí.
 Thiếc và một số loại thép nikel – crom đề kháng tốt đối với axit axetic.
Axit axetic thuần khiết còn gọi là axit glaxial bởi vì nó dễ dàng đông đặc kết tinh như
nước đá ở dưới 17
o
C, đước điều chế chủ yếu bằng sự oxy hóa đối với andehit axetic. Không
màu sắc, vò chua, tan trong nước và cồn etylic.
1.2. Điều chế:
Axit axetic được điều chế bằng cách:
1) Oxy hóa có xúc tác đối với cồn etylic để biến thành andehit axetic, là một giai đoạn trung
gian. Sự oxy hóa kéo dài sẽ tiếp tục oxy hóa andehit axetic thành axit axetic.
CH

C80ởaxetatCoban
o
CH
3
COOH
3) Tổng hợp đi từ cồn metylic và Cacbon oxit.
Hiệu suất có thể đạt 50 – 60% so với lý thuyết bằng cách cố đònh 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 trò (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:
 Làm dấm ăn (dấm ăn chứa 4,5% axit axetic).
 Làm đông đặc nhựa mủ cao su.
 Làm chất dẻo tơ sợi xenluloza axetat – làm phim ảnh không nhạy lửa.
 Làm chất nhựa kết dính polyvinyl axetat.
 Làm các phẩm màu, dược phẩm, nước hoa tổng hợp.
 Axetat nhôm dùng làm chất cắn màu (mordant trong nghề nhuộm)
 Phần lớn các ester axetat đều là các dung môi, thí dụ: izoamyl axetat hòa tan được
nhiều loại nhựa xenluloza.

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
Hình12: Giản đồ x - y của hệ Axit axetic - Nước
7

Trên đóa 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 bò 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 đóa từ dưới lên thì cấu
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 bò ngưng tụ (10) và được ngưng tụ hoàn toàn. Một phần của chất lỏng ngưng tụ được
hoàn lưu về tháp ở đóa trên cùng. Một phần cấu tử có nhiệt độ sôi thấp được bốc hơi, còn lại
cấu tử có nhiệt độ sôi cao trong chất lỏng ngày càng tăng. Cuối cùng, ở đáy tháp ta thu được
hỗn hợp lỏng hầu hết là các cấu tử khó bay hơi (axit axetic). Hỗn hợp lỏng ở đáy có nồng độ
nước là 70% phần khối lượng, còn lại là axit axetic. Dung dòch lỏng ở đáy đi ra khỏi tháp vào
nồi đun (12). Trong nồi đun dung dòch lỏng một phần sẽ bốc hơi cung cấp lại cho tháp để tiếp
tục làm việc, phần còn lại ra khỏi nồi đun đi qua thiết bò làm nguội sản phẩm đáy (13), được
làm nguội đến 40
0
C, rồi được đưa qua bồn chứa sản phẩm đáy (14).
Hệ thống làm việc liên tục cho ra sản phẩm đỉnh là nước được thải bỏ, sản phẩm đáy là
axit axetic được giữ lại.
9
Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hoàng Minh Nam
Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thò Ngọc Hạ
1
2
3
9
12
T
T
T

Tỉ lệ
Bản vẽ số
Ngày HT
Ngày BV
Hoàng Minh Nam
Mai Th
?
Ng
?c
H
?
Đồ án môn học : Quá trình và Thiết bò
THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHƯNG CẤT AXIT AXETIC - NƯỚC
DÙNG THÁP MÂM CHÓP
Trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh
Khoa Công nghệ Hóa học
BỘ MÔN MÁY VÀ THIẾT BỊ
STT
TÊN GỌI
ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT SL VẬT LIỆU
1
2
4
3
7
8
6
5
11
12

5
10
3
6
8
1
2
1
2
1
2
3
1
1
1
1
1
P
x = 95,5 %
11
N
u ?
c
N
u?
c
x = 70%
t
°


I. CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU :
Chọn loại tháp là tháp mâm xuyên lỗ.
Khi chưng luyện dung dòch axit axetic thì cấu tử dễ bay hơi là nước.
Hỗn hợp:



=⇒
=⇒
)mol/g(18MOH:Nước
)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
D
= 99.5% (kg nước/ kg hỗn hợp)
 Nồng độ sản phẩm đáy: x
W
= 70% (kg nước/ kg hỗn hợp)
 Chọn:
 Nhiệt độ nhập liệu: t
FV

 Nhiệt độ dòng nước lạnh đi ra: t
R
= 60 ÷ 70
o
C
 Các ký hiệu:
 G
F
, F: suất lượng nhập liệu tính theo kg/h, kmol/h.
 G
D
, D: suất lượng sản phẩm đỉnh tính theo kg/h, kmol/h.
 G
W
, W: suất lượng sản phẩm đáy tính theo kg/h, kmol/h.
 x
i
, x
i
: nồng độ phần mol, phần khối lượng của cấu tử i.
II. XÁC ĐỊNH SUẤT LƯNG SẢN PHẨM ĐỈNH và SẢN PHẨM ĐÁY THU ĐƯC
Tra bảng 1.249, trang 310, [5]
⇒ Khối lượng riêng của nước ở 27
o
C: ρ
N
= 996,4 (kg/m
3
)
Tra bảng 1.2, trang 9, [5]

3
) = 500 (kg/h)
Đun gián tiếp :



+=
+=
WWDDFF
WDF
xGxGxG
GGG

11
x
F
y
F
∗
Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hoàng Minh
Nam
Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thò Ngọc Hạ

FD
W
WF
D
WD
F
xx

– G
D
= 500 – 372,88 = 127,12 (kg/h)
III. XÁC ĐỊNH TỈ SỐ HOÀN LƯU LÀM VIỆC :
1. Nồng độ phần mol:
=
−
+
=
−
+
=
60
92,01
18
92,0
18
92,0
1
A
F
N
F
N
F
F
M
x
M
x

M
x
x
(mol nước/ mol hỗn hợp)
9985,0
60
955,01
18
995,0
18
995,0
1
=
−
+
=
−
+
=
A
D
N
D
N
D
D
M
x
M
x

= 0,9819
Tỉ số hoàn lưu tối thiểu:
9746,09819,0
9819,09985,0
*
*
min
−
−
=
−
−
=
FF
FD
xy
yx
R
= 2,274
Tỉ số hoàn lưu làm việc: R = 1,3R
min
+ 0,3 = 3,2562
IV. XÁC ĐỊNH SUẤT LƯNG 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

Suất lượng khối lượng của dòng hoàn lưu:
G
L
= RG
D
= 3,2562 . 372,88 = 1214.17(kg/h)
Suất lượng mol của dòng hoàn lưu:
22,67
063,18
17,1214
===
LD
L
M
G
L
(kmol/h)
2. Tại mâm nhập liệu:

13
Ln
HD
n
LF
n
HF
F
Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hoàng Minh
Nam
Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thò Ngọc Hạ

n
HF
= n
HD
= 87.862(kmol/h)
3. Tại đáy tháp:
Vì tại đáy tháp nồng độ phần mol của nước trong pha lỏng và pha hơi bằng nhau.
⇒ Khối lượng của pha hơi và pha lỏng tại đáy tháp là bằng nhau:
M
HW
= M
LW
= x
W
. M
N
+ (1 – x
W
). M
A

= 0,8861. 18 + (1 – 0,8861). 60 = 22,784 (kg/mol)
Suất lượng mol của dòng sản phẩm đáy:
58.5
784,22
12,127
===
LW
W
M

I. CÂN BẰNG NHIỆT CHO TOÀN THÁP :
Chọn hơi đốt là hơi nước ở 2,5at
Tra bảng 1.251, trang 314, [5]:
 Nhiệt hóa hơi:
OH
2
r
= r
n
= 2189500 (J/kg)
 Nhiệt độ sôi:
OH
2
t
= t
n
= 126,25 (
o
C)
Dòng sản phẩm tại đáy có nhiệt độ:
 Trước khi vào nồi đun (lỏng): t
S1
= 100,727 (
o
C)
 Sau khi được đun sôi (hơi): t
S2
= 100,966 (
o
C)

D
+ G
D
(h
DS
– h
FS
) + G
W
(h
WS
– h
FS
)
• h
FS
= c
F
.t
FS
= [
AFNF
c)x1(cx −+
]t
FS
• h
WS
= c
W
.t

x
W
= 0,8861⇒ t
WS
= 100,7272
o
C
x
D
= 0,9985 ⇒ t
DS
= 100,009
o
C
1.1. Nhiệt dung riêng :
Tra bảng 1.249, trang 310, [5]
Nhiệt dung riêng của nước ở 100,009
o
C = 4,220012 (kJ/kg.K)
Nhiệt dung riêng của nước ở 100,1524
o
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

15
Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hoàng Minh
Nam
Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thò Ngọc Hạ
Nhiệt hóa hơi của nước ở 2,5 at =
OH
2
r
= 2189,5 (kJ/kg)
Nên: r
D
= 0,995 . 2259,978 + 0,005 . 418,6 = 2250,771 (kJ/kg)
Nhiệt lượng cần cung cấp:
Q
đ
=
95,0
)hh(G)hh(GrG)1R(
FSWSWFSDSDDD
−+−++
= 3760153,109 (kJ/h)
Nếu dùng hơi nước bão hòa (không chứa ẩm) để cấp nhiệt thì: Q
đ
=
OH
2
G
.
OH
2

C.
Cân bằng nhiệt: Q = G
W
(h
WS
– h
WR
) = G
n
(h
R
– h
V
)
Nhiệt dung riêng của nước ở 40
o
C = 4,178 (kJ/kg.K)
Nhiệt dung riêng của axit ở 40
o
C = 2,1(kJ/kg.K)
Nên: h
WR
= (0,70. 4,178 + 0,30. 2,1). 40 = 142,184 (kJ/kg)
Tra bảng 1.250, p312, ST I ⇒ Enthalpy của nước ở 27
o
C : h
V
= 113,13 (kJ/kg)
⇒ Enthalpy của nước ở 35
o

 Dòng hơi tại đỉnh đi ngoài ống với nhiệt độ ngưng tụ t
ngưng
= 100,009 (
o
C)
Cân bằng nhiệt: Q
nt
= (R + 1)G
D
r
D
= G
n
(h
R
– h
V
)
Nên: Q
nt
= (R + 1)Dr
D
= 3572090,293 (kJ/h)
Tra 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

OH
2
r
= r
n
= 2189500 (J/kg)
 Nhiệt độ sôi:
OH
2
t
= t
n
= 126,25 (
o
C)
Tra bảng 1.249, trang 310, [5]
⇒ Nhiệt dung riêng của nước ở 27
o
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
= [

r
Q
G =
= 68,544(kg/h)
Chương 5 : TÍNH THIẾT BỊ CHÍNH
(Tháp chóp)
PHƯƠNG TRÌNH ĐƯỜNG LÀM VIỆC :
Phần cất :
12562,3
9985,0
12562,3
2562,3
11 +
+
+
=
+
+
+
= x
R
x
x
R
R
y
D
= 0,765x + 0,2346
Phần chưng:
8861,0

tb
g
)ω.(
0188,0
ω.3600.π
4V
D
tb
tb
t
ρ
==
(m) (t2 tr181)
V
tb
:lượng hơi trung bình đi trong tháp (m
3
/h).
ω
tb
: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

=
+=
+=
dd
D
rgrg
xDxGyg
DGg11
1111
11
(III.1)
Với : G
1
: lượng lỏng ở đóa thứ nhất của đoạn cất .
r
1
: ẩn nhiệt hoá hơi của hỗn hợp hơi đi vào đóa thứ nhất của đoạn cất

17
Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hoàng Minh
Nam
Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thò Ngọc Hạ
r
d
: ẩn nhiệt hoá hơi của hỗn hợp hơi đi ra ở đỉnh tháp .
* Tính r
1

= 100.009
o
C , Tra bảng 1.251, trang 314 và 256,[5] ta có:
n nhiệt hoá hơi của nước : r
Nd
= 40703,94(KJ/kmol) .
n nhiệt hoá hơi của axit : r
ad
=23383,06(KJ/kmol) .
Suy ra : r
d
= r
nd
.y
D
+ (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

= 0,9865 (mol nước/ mol hỗn hợp)
Dựa vào hình 2
⇒ Nhiệt độ trung bình của pha lỏng trong phần luyện: T
LL
= 100,08 (
o
C)
Nồng độ phần khối lượng trung bình của pha lỏng trong luyện:
=
L
x
0,9575 (kg nước/ kg hỗn hợp)
Tra bảng 1.249, trang 310, [5]
⇒ Khối lượng riêng của nước ở 100,08
o
C: ρ
NL
= 958,341 (kg/m
3
)
Tra bảng 1.2, trang 9, [5]
⇒ Khối lượng riêng của axit axetic ở 100,08
o
C: ρ
AL
= 957,856 (kg/m
3
)
Áp dụng trong công thức (1.2), trang 5, [5]:
856,957

HL
LL
gh
ρ
ρ
ω
.032.0
=
Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hoàng Minh
Nam
Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thò Ngọc Hạ
⇒ 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:

D
cất
=
595,1.6027.0
421,1726
.0188,0
= 0,8 (m).
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 đònh g’
n
: g’
n

WW
(III.2)
Với : G
’
1
: lượng lỏng ở đóa thứ nhất của đoạn chưng .
r’
1
: ẩn nhiệt hoá hơi của hỗn hợp hơi đi vào đóa thứ nhất của đoạn chưng.
* Tính r’
1
: x
W
=0,8861 tra đồ thò 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]

G
’
1
= 96,676(Kmol/h)
g’
1
= 91,096(Kmol/h) = 1946,086 (Kg/h)

19
Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hoàng Minh
Nam
Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thò Ngọc Hạ
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'
ρ

chưng
=
67906,0.5024,1
939,1905
.0188,0
= 0,81(m)
Kết luận :đường kính của toàn tháp φ = 0,8 (m)
Khi đó tốc độ làm việc thực ở :
+ Phần cất : ω
lv
=
582.1
6027.0.8,0
241,1726.0188,0
.
.0188,0
2
2
2
2
==
HLt
tb
D
g
ρ
(m/s).
+ Phần chưng :ω’
lv
=

Đường chưng
y = 1,0643x – 0,05621
Phần luyện
Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hoàng Minh
Nam
Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thò Ngọc Hạ
* 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)
trong đó: η
tb
: hiệu suất trung bình của đóa, là một hàm số của độ bay hơi tương đối và
độ nhớt của hỗn hợp lỏng : η = f(α,µ).
N
tt
: số mâm thực tế.
N
lt
: số mâm lý thuyết.
• Xác đònh hiệu suất trung bình của tháp η

1
+ x
2
lgµ
2
(công thức (I.12), trang 84, [5])
* Tại vò trí nhập liệu :
x
F
= 0,9746 ta tra đồ thò cân bằng của hệ : y
*
F
= 0,9819
t
F
= 100,1524
o
C
+
1438.1
9746.0
9746.01
.
9819.01
9819.0
x
x1
y1
y
α

.µ
F
= 1,1438.0,28693 = 0,32819
Tra hình 6.4, trang 257, [4] : η
F
= 0,63
* Tại vò trí mâm đáy :
x
W
= 0.8861tra đồ thò cân bằng của hệ : y
*
W
= 0.922
t
W
= 100,7272
o
C
+
5194,1
8861.0
8861.01
.
922.01
922.0
x
x1
y1
y
α

µ
W
= 1,5194. 0,3263 = 0,496
Tra hình 6.4, trang 257, [4] : η
W
= 0.59
*Tại vò trí mâm đỉnh :
x
D
= 0.9985 ta tra đồ thò cân bằng của hệ : y
*
D
= 0.999
t
D
= 100.009
o
C
+
5008,1
9985.0
9985.01
.
999.01
999.0
x
x1
y1
y
α

Suy ra: hiệu suất trung bình của tháp :
η
tb
=
59.0
3
55.059.063.0
3
=
++
=
++
DWF
ηηη
Số mâm thực tế của tháp N
tt
:
44
59.0
26
==
tt
N
(mâm) với 32 mâm luyện
12 mâm chưng

23
Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hoàng Minh
Nam
Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thò Ngọc Hạ

n d
ρ ω
ρ π
 
 
 
 
ρ
y
, ρ
x
: khối lượng riêng trung bình của pha hơi, pha lỏng
ρ
y
= (ρ
'
y
+ ρ
"
y
)/2 = 0,64088 ( Kg/m
3
)
ρ
x
= (ρ'
x
+ ρ
"
x

min
= 0.16 (m) < 0.3 (m)
Vậy khoảng cách giữa hai mâm là 0.3 m là hợp lý.
III. TÍNH TOÁN CHÓP – ỐNG CHẢY CHUYỀN
1.Tính toán chóp
 Chọn đường kính ống hơi d
h
= 50( mm ) = 0.05 ( m )
 Số chóp phân bố trên đóa :
n = 0.1 *
2
2
h
d
D
= 0.1 *
2
2
05.0
8.0
= 26 ( chóp )
Chọn số chóp phân bố trên đóa : n = 29 chóp
( D : đường kính trong của tháp )
 Chiều cao chóp phía trên ống dẫn hơi :
h
2
= 0.25 * d
h
= 0,0125 ( m )
 Đường kính chóp:

tb
+ g’
tb
)/( ρ
HC
+ ρ
HL
)

24
Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hoàng Minh
Nam
Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thò Ngọc Hạ
= (1726,421 + 1905,939)/(0,6027 + 0,67906) = 2833,88 (m
3
/h)
 Chiều cao khe chóp :
b = (ξ.ω
2
y
.ρ
y
)/ (g.ρ
x
)
ξ : hệ số trở lực của đóa chóp ξ = 1.5 ÷2 , chọn ξ = 2
ω
y
= ( 4V
y

a =
i
d
ch
.
π
- c =
8,44
59,73.
π
- 3 = 2 (mm)
 Độ mở lỗ chóp h
s
:
h
s
= 7.55*
1/ 3
2/3
2/3
* *
y
G
s
x y s
V
H
S
ρ
ρ ρ

20
s
so
h
h
= =
:khá hợp lý
 Chiều cao mực chất lỏng trên khe chóp :
h
1
= 15 ÷40 ( mm ), chọn h
1
= 30 ( mm )
 Chiều cao ống dẫn hơi :
Chọn h
ong hơi
= 70(mm)
 Chiều cao chóp :
h
ch
= h
ong hơi
+ h
2
= 70 + 12,5 = 82,5 (mm)
 Bước tối thiểu của chóp trên mâm :
t
min
= d
ch

tbG
)/2 = ( 96,676.21,363 + 67,934.21,0643)/2 = 1748,13 (kg/h)
 Khối lượng riêng trung bình của lỏng đi trong tháp :

25