Chưng luyện Acid acetic - Nước GVHD: Hoàng Minh Nam
Trang 1
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 Nước – Axit axetic 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 500l/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 28%(kg axit/kg hỗn hợp). Sử dụng
hơi đốt có áp suất 2,5at.
Chưng luyện Acid acetic - Nước GVHD: Hoàng Minh Nam

Chương 1

GIỚI THIỆU
I. LÝ THUYẾT VỀ CHƯNG CẤT :
1. Khái niệm:
 Chưng cất là quá trình dùng để tách các cấu tử của một hỗn hợp lỏng cũng như

2.3. Phân loại theo phương pháp cấp nhiệt ở đáy tháp:
- Cấp nhiệt trực tiếp
- Cấp nhiệt gián tiếp
Trang 2
Chưng luyện Acid acetic - Nước GVHD: Hoàng Minh Nam
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.
3. 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
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…
- 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
Ưu
điểm
- Cấu tạo khá đơn giản.
- Trở lực thấp.
- Làm việc được với chất lỏng
bẩn nếu dùng đệm cầu có ρ ≈ ρ

o
nc
= 16,635 –
0,002
o
, T
o
sôi = 118
o
C
 Tan trong nước, rượu và ete theo bất kỳ tỷ lệ nào
Trang 3
Chưng luyện Acid acetic - Nước GVHD: Hoàng Minh Nam
 Là 1 axit yếu, hằng số phân ly nhiệt động của nó ở 25
o
C là K = 1,75.10
5−
Tính ăn mòn kim loại:
 Axit axetic ăn mòn sắt.
 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.
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
3
CHO + ½ O
2

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.
2. Nước:
Trong điều kiện bình thường: nước là chất lỏng không màu, không mùi, không vò
nhưng khối nước dày sẽ có màu xanh nhạt.

8. Tháp chưng cất.
9. Thiết bò ngưng tụ sản phẩm đỉnh.
10. Áp kế.
11. Thiết bò đun sôi đáy tháp.
12. Thiết bò làm nguội sản phẩm đáy.
13. Bồn chứa sản phẩm đáy.
14. Bộ phận chia dòng.
15. Bồn chứa sản phẩm đỉnh.
Trang 5
Chửng luyeọn Acid acetic - Nửụực GVHD: Hoaứng Minh Nam
Trang 6
1
2
3
4
8
9
11
12
13
T
T
P
T
5
6
7
10
x = 92%
t


C
t


= 35

C
x =72%
t


= 40

C
Nửụực
14
Chưng luyện Acid acetic - Nước GVHD: Hoàng Minh Nam
Hỗn hợp Nước – Axit axetic có nồng độ nước 92% (theo phần khối lượng), nhiệt độ
khoảng 25
0
C tại bình chứa nguyên liệu (1) được bơm (2) bơm lên bồn cao vò (3). Sau đó,
hỗn hợp được gia nhiệt đến nhiệt độ sôi trong thiết bò đun sôi dòng nhập liệu (4), rồi được
đưa vào tháp chưng cất (8) ở đóa nhập liệu.
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 (11) 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

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
= 72% (kg nước/ kg hỗn hợp)
 Chọn:
 Nhiệt độ nhập liệu: t
FV
= 25
o
C
 Trạng thái nhập liệu là trạng thái lỏng sôi.
Đối với thiết bò đun sôi đáy tháp :
 p suất hơi đốt : P
h
= 2.5at
Đối với thiết bò làm nguội sản phẩm đáy :
 Nhiệt độ sản phẩm đáy sau khi làm nguội: t
WR
= 40

 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 25
o
C: ρ
N
= 996,5 (kg/m
3
)
Tra bảng 1.2, trang 9, [5]
⇒ Khối lượng riêng của axit axetic ở 25
o
C: ρ
AL
= 1042,75 (kg/m
3
)
Áp dụng trong công thức (1.2), trang 5, [5]:
75,1042
08.0
5,996

+=
+=
WWDDFF
WDF
xGxGxG
GGG
⇔
FD
W
WF
D
WD
F
xx
G
xx
G
xx
G
−
=
−
=
−
Nên : G
D
=
64,363500
725,99
7292

92,01
18
92,0
18
92,0
1
A
F
N
F
N
F
F
M
x
M
x
M
x
x
0,9746 (mol nước/ mol hỗn hợp)
=
−
+
=
−
+
=
60
72,01

995,0
18
995,0
1
A
D
N
D
N
D
D
M
x
M
x
M
x
x
0,9985 (mol nước/ mol hỗn hợp)
2. Suất lượng mol tương đối của dòng nhập liệu:
8955,09746,0
8955,09985,0
−
−
=
−
−
=
WF
WD

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
LD
= x
D
. M
N
+ (1 – x
D
). M
A

= 0,9985. 18 + (1 – 0,9985). 60 = 18,063 (kg/mol)
Suất lượng khối lượng của dòng hơi tại đỉnh tháp:
G
HD

L =
063,18
07,1184
=
LD
L
M
G
= 65,55 (kmol/h)
2. Tại mâm nhập liệu:
Khối lượng mol của dòng nhập liệu:
M
F
= x
F
. M
N
+ (1 – x
F
). M
A
= 0,9746.18 + (1 – 0,9746).60 = 19,067 (kg/kmol)
Suất lượng mol của dòng nhập liệu:
F =
067,19
500
=
F
F
M

Suất lượng mol của dòng sản phẩm đáy:
W =
389,22
36,136
=
LW
W
M
G
= 6,09 (kmol/h)
Và: n
LW
= n’
LF
= 65,55 (kmol/h)
n
HW
= n
HF
= n
HD
= 85,684 (kmol/h)
Chương 4
Trang 11
n
LF
n’
LF
n
HF

S1
= 100,6315 (
o
C)
 Sau khi được đun sôi (hơi): t
S2
= 100,966 (
o
C)
Cân bằng nhiệt cho toàn tháp:
Q
đ
+ G
F
h
FS
= (R+1) G
D
r
D
+ G
D
h
DS
+ G
W
h
WS
+ Q
m

AFNF
c)x1(cx −+
]t
FS
• h
WS
= c
W
.t
WS
= [
AWNW
c)x1(cx −+
]t
WS
• h
DS
= c
D
.t
DS
= [
ADND
c)x1(cx −+
]t
DS
• r
D
=
ADND

C = 4,220198 (kJ/kg.K)
Nhiệt dung riêng của nước ở 100,6315
o
C = 4,220821 (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 103,1524
o
C = 2,4308 (kJ/kg.K)
Nhiệt dung riêng của axit axetic ở 100,6315
o
C = 2,433315 (kJ/kg.K)
1.2. Enthalpy:
• h
FS
= ( 0,92 . 4,220198 + 0,08 . 2,4308 ) . 100,1524 = 408,326 (kJ/kg)
• h
WS
= ( 0,72 . 4,220821 + 0,28 . 2,433315 ) . 100,6315 = 374,381 (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
C = r
N

OH
2
G
.
OH
2
r
Vậy lượng hơi nước cần dùng là :
OH
đ
OH
2
2
r
Q
G =
= 1590,278 (kg/h)
Thiết bò làm nguội sản phẩm đáy
Chọn:
 Nước làm lạnh đi trong ống trong với nhiệt độ vào t
V
= 25
o
C và nhiệt độ ra t
R
=
35
o
C.
 Sản phẩm đáy đi trong ống ngoài với nhiệt độ vào t

= (0,72. 4,178 + 0,28. 2,1). 40 = 143,8464 (kJ/kg)
Tra bảng 1.250, p312, ST I ⇒ Enthalpy của nước ở 25
o
C : h
V
= 104,75 (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
) = 31435,7 (kJ/h)
Suất lượng nước lạnh cần dùng:
VR
n
hh
Q
G
−
=
= 750,255 (kg/h)
Thiết bò ngưng tụ sản phẩm đỉnh
Chọn:
 Nước làm lạnh đi trong ống với nhiệt độ vào t

= 3485616,314 (kJ/h)
Tra bảng 1.250, p312, ST I ⇒ Enthalpy của nước ở 25
o
C : h
V
= 104,75 (kJ/kg)
⇒ Enthalpy của nước ở 40
o
C : h
R
= 167,6 (kJ/kg)
Lượng nước cần dùng:
VR
nt
n
hh
Q
G
−
=
= 55459,3 (kg/h)
Thiết bò đun sôi dòng nhập liệu
Chọn:
 Dòng nhập liệu đi trong ống trong với nhiệt độ vào t
V
= t
FV
= 25
o
C và nhiệt độ ra t

C = 2,0205 (kJ/kg.K)
Trang 13
Chưng luyện Acid acetic - Nước GVHD: Hoàng Minh Nam
⇒ h
FV
= c
F
.t
FV
= [
AFNF
c)x1(cx −+
]t
FV
= (0,92. 4,178 + 0,08. 2,0205). 25
= 100,135 (kJ/kg)
Cân bằng nhiệt: Q = G
F
(h
FS
– h
FV
) = G
n
r
n
Nên: Q = G
F
(h
FS

x
R
R
y
D
= 0,765x + 0,2346
Phần chưng:
8955,0
12562,3
30215,11
12562,3
30215,12562,3
1
1
1
×
+
−
+
+
+
=
+
−
+
+
+
= xx
R
f

92,0995,0
2
+
=
+
=
FD
L
xx
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
9575,01

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
RT
PM

13600
)273092,100(
273
4,22
684,85
3600 ×
+××
=
×
=
P
RTn
Q
HLHL
HL
= 0,7286 (m
3
/s)
Đường kính phần luyện:
276,1
7286,04
4
×
×
==
ππω
φ
L
HL
L

C
0,937815 100,533 20,612
0,6725
2 1,2077 0,7295 0.877
Vì φ
L
≈ φ
C
⇒ ta có thể lấy đường kính của toàn tháp là đường kính của phần chưng
Chọn φ = 0,85 (m)
Kết luận: đường kính tháp là φ = 0,85 (m)
Vận tốc pha hơi trong phần chưng và phần luyện theo thực tế:
22
85,0
7295,04
4
×
×
==
ππφ
ω
HC
C
Q
=1,285575 (m/s)
22
85,0
7286,04
4
×

⇒ p suất hơi bão hòa của nước P
NL
= 1,03666 at = 761,945 (mmHg)
• Tra hình XXIII, trang 466, [4]
⇒ p suất hơi bão hòa của axit axetic P
AL
= 415,73 (mmHg)
Nên:
73,413
945,761
==
AL
NL
L
P
P
α
= 1,833
Tại nhiệt độ trung bình của pha lỏng trong phần luyện T
LL
= 100,08
o
C ,
• Tra bảng 1.104, trang 96, [5] ⇒ Độ nhớt của nước µ
NL
= 0,2836344 (cP)
• Dùng toán đồ 1.18, trang 90, [5] ⇒ Độ nhớt của axit axetic µ
AL
= 0,4 (cP)
⇒ Độ nhớt của hỗn hợp lỏng:

= 0,56
Vì tháp có đường kính φ = 0,85m < 0,9m nên không cần hiệu chỉnh lại giá trò E
L
.
1.2. Tính số mâm thực tế phần luyện:
Số mâm thực: n
ttL
=
56,0
19
=
CL
ltL
E
n
= 33,928 ≈ 34
2. Phần chưng:
Tính toán tương tự như phần luyện ⇒ ta có bảng kết quả sau:
n
ltC
P
NC
P
AC
α
C
µ
NC
µ
AC

t
h
= 0,25 ⇒ h
t
= 0,25. 0,85 = 0,2125 (m)
Chọn chiều cao gờ: h
g
= 50mm = 0,05 (m)
Chiều cao đáy (nắp): H
đn
= h
t
+ h
g
= 0,2625 (m)
Kết luận:
Chiều cao toàn tháp: H = H
thân
+ 2H
đn
= 13,8 + 2 . 0,2625 = 14,325 (m)
III. TRỞ LỰC THÁP :
1. Cấu tạo mâm lỗ:
Chọn tháp mâm xuyên lỗ có ống chảy chuyền với:
 Tiết diện tự do bằng 8% diện tích mâm.
 Đường kính lỗ: d
lỗ
= 3mm = 0,003 (m).
 Chiều cao gờ chảy tràn: h
gờ

mâm
dS
S
φ
= 6422
Gọi a là số hình lục giác.
Áp dụng công thức (V.139), trang 48, [6]: N = 3a(a+1) +1
Giải phương trình bậc 2 ⇒ a = 46 ⇒ N = 6487 (lỗ)
Số lỗ trên đường chéo: b = 2a + 1 = 93 (lỗ)
Trang 19
Chưng luyện Acid acetic - Nước GVHD: Hoàng Minh Nam
2. Trở lực của đóa khô:
p dụng công thức (IX.140), trang 194, [6]:
2
.'
P
H
2
k
ρω
ξ=∆
Đối với đóa có tiết diện tự do bằng 8% diện tích mâm thì ξ = 1,82
2.1. Phần luyện:
Vận tốc hơi qua lỗ: ω’
L
=
08,0
284,1
%8
=

2
= 158,044 (N/m
2
)
3. Trở lực do sức căng bề mặt:
Vì đóa có đường kính lỗ > 1mm
⇒ p dụng công thức (IX.142), trang 194, [6]:
2
lỗlỗ
d08,0d3,1
4
P
+
σ
=∆
σ
3.1. Phần luyện:
Tại nhiệt độ trung bình của pha lỏng trong phần luyện T
LL
= 100,08
o
C
• Tra bảng 1.249, trang 310, [5]
⇒ Sức căng bề mặt của nước σ
NL
= 0,58834 (N/m)
• Tra bảng 1.242, trang 300, [5]
⇒ Sức căng bề mặt của axit σ
AL
= 0,019793 (N/m)

P
σ
= 19,6374 (N/m
2
)
3.2. Phần chưng:
Tính toán tương tự như phần luyện ⇒ ta có bảng kết quả sau:
σ
NC
σ
AC
σ
LC
∆p
σ
C
0,5877356 0,019449 0,018826 19,30517
4. Trở lực thủy tónh do chất lỏng trên đóa tạo ra:
p dụng công thức trang 285, [4]:∆P
b
= 1,3h
b
Kρ
L
g
Với: h
b
= h
gờ
+ ∆h

L
=
L
LL
M.n
ρ
: suất lượng thể tích của pha lỏng, m
3
/s.
Tính chiều dài gờ chảy tràn:
Ta có: S
quạt
- S
∆
= S
bán nguyệt
⇔
2
2
R
2
%20
2
cosR
2
sinR
2
1
.2
2

LL
= L = 65,55 (kmol/h)
Suất lượng thể tích của pha lỏng trong phần luyện:
Q
LL
=
360032,958
565,1855,65
.
×
×
=
LL
LLLL
Mn
ρ
= 3,5274.10
4−
(m
3
/s)
Nên:
3/2
4
5,06893,085,1
10.5274,3





Q
LC
∆h
lC
∆p
bC
20,728 1,5761.10
4−
3,94.10
3−
329,481
Trang 21
L
gờ
R
α
Chưng luyện Acid acetic - Nước GVHD: Hoàng Minh Nam
5. Tổng trở lực thuỷ lực của tháp:
Tổng trở lực của 1 mâm trong phần luyện của tháp là:
∆P
L
= ∆P
kL
+ ∆P
σ
L
+ ∆P
bL
= 141,284 + 19,6374 + 346,7227 = 490,4024 (N/m
2

∆
g
P
LC
C
ρ
= 0,097 < 0,3
⇒ Điều kiện trên được thỏa.
Kết luận:
Tổng trở lực thủy lực của tháp:
∆P = n
ttL
.∆P
L
+ n
ttC
∆P
C
= 34. 490,4024 + 13. 506,83017 = 23262,4738 (N/m
2
)
6. Kiểm tra ngập lụt khi tháp hoạt động:
Khoảng cách giữa 2 mâm: ∆h = 300 (mm).
Bỏ qua sự tạo bọt trong ống chảy chuyền, chiều cao mực chất lỏng trong ống chảy
chuyền của mâm xuyên lỗ được xác đònh theo biểu thức (5.20), trang 120, [2]:
h
d
= h
gờ
+ ∆h


=
, (mm.chất lỏng)
 Q
L
: lưu lượng của chất lỏng (m
3
/h).
 S
d
: tiết diện giữa ống chảy chuyền và mâm.
S
d
= 0,8 . S
mâm
= 0,8.
4
π
.0,85
2
= 0,454 (m
2
)
Để tháp không bò ngập lụt khi hoạt động thì: h
d
≤
2
1
∆h = 150 (mm)
6.1. Phần luyện:









×
×
=








=
−
d
LL
Ld
S
Q
h
= 10
4−
(mm.chất lỏng)

2
4
2
'
454,0100
360010.5761,1
.128,0
.100
.128,0








×
×
=








=
−

−
HC
bCLC
hg
ξρ
ρ
= 13,635 < 16,07
v
minL
= 0,67
6027,082,1
)10.74,605,0(32,95881,9
67,0
3
×
+××
=
−
HC
bCLC
hg
ξρ
ρ
= 14,775 < 16,05
⇒ Các lỗ trên mâmđều hoạt động.
IV. BỀ DÀY THÁP :
1. Thân tháp:
Vì tháp hoạt động ở áp suất thường nên ta thiết kế thân hình trụ bằng phương pháp hàn
hồ quang điện, kiểu hàn giáp mối 2 phía. Thân tháp được ghép với nhau bằng các mối
ghép bích.

= 957,2755 (kg/m
3
)
Tra bảng 1.2, trang 9, [5]
⇒ Khối lượng riêng của axit axetic ở 100,966
o
C: ρ
A
= 956,2612(kg/m
3
)
Áp dụng trong công thức (1.2), trang 5, [5]:
2612,956
72,01
2755,957
72,0
1
1 −
+=
−
+=
A
W
N
W
LW
xx
ρρρ
⇒ ρ
LW

)
Nên: P

= ρ
L
gH = 958,14 . 9,81 . 14,325 + 23262,4738
= 157908,21 (N/m
2
) = 0,1579(N/mm
2
)
 Hệ số bổ sung do ăn mòn hóa học của môi trường:
Vì môi trường axit có tính ăn mòn và thời gian sử dụng thiết bò là trong 20 năm
⇒ C
a
= 1. 2 = 2 (mm)
 Ứng suất cho phép tiêu chuẩn:
Vì vật liệu là X18H10T ⇒ [σ]
*
= 140 (N/mm
2
) (Hình 1.1, trang 18, [7])
 Hệ số hiệu chỉnh:
Vì thiết bò có bọc lớp cách nhiệt ⇒ η = 0,95 (trang 26, [7])
 Ứng suất cho phép: [σ] = η [σ]
*
= 133 (N/mm
2
)
 Hệ số bền mối hàn:

min
= 3 (mm) (Bảng 5.1, trang 128, [7])
⇒ Bề dày S thỏa điều kiện.
1.3. Kiểm tra độ bền:
Điều kiện:
1,0
CS
a
≤
φ
−
⇔
1,0
850
23
≤
−
⇔ 0,001176 ≤ 0,1 (thỏa)
Nên:
)23(850
)23(95,01332
)(
)(][2
][
−+
−×××
=
−+
−
=

)CS(][2
]P[
125,0
D
CS
at
ah
t
a
Trong đó: D
t
= φ
Vì đáy và nắp có hình ellip tiêu chuẩn với
25,0
D
h
t
t
=
⇒ R
t
= D
t
⇒ Điều kiện trên được thỏa như đã kiểm tra ở phần thân tháp.
Kết luận: Kích thước của đáy và nắp:
 Đường kính trong: D
t
= φ = 850 (mm)
 h
t

Tra bảng XII.7, trang 313, [6]
⇒ Khối lượng riêng của thép X18H10T là: ρ
X18H10T
= 7900 (kg/m
3
)
Khối lượng gờ chảy tràn: m = Vρ
X18H10T
= 6,2078 (kg)
Áp suất do gờ chảy tràn tác dụng lên mâm tròn:
4
mg
P
2
gờ
φ
π
=
= 107,32 (N/m
2
)
Khối lượng riêng của chất lỏng tại đáy tháp: ρ
LW
= 956,9913(kg/m
3
)
Áp suất thủy tónh:
P
thủy tónh
= ρ

 Ứng suất cho phép: [σ] = η [σ]
*
= 140 (N/mm
2
)
 Môđun đàn hồi: E =199990 (N/mm
2
) (Bảng 2.12, trang 45, [7])
 Hệ số Poisson: µ = 0,33 (Bảng XII.7, trang 313, [6])
Trang 25