Đồ án hoá công GVHD: Ths. Trương Quốc Hưng
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,…
Tuỳ theo đặc tính yêu cầu của sản phẩm mà ta có sự lựa chọn phương pháp
cho phù hợp. Đối với hệ nước-axit axetic là 2 cấu tử tan lẫn hoàn toàn, ta phải sử
dụng phương pháp chưng cất để năng cao độ tinh khiết.
Đồ án môn học hoá công là một môn học mang tính tổng hợp trong quá trình
học tập của các công nhân vận hành thiết bị chế biến dầu khí trong tương lai. Môn
học giúp sinh viên giải quyết nhiệm vụ tính toán cụ thể về: Quy trình công nghệ, kết
cấu, cũng như điều kiện làm việc vận hành của hệ thống chưng cất trong công nghiệp
hoá chất và công nghiệp lọc hoá dầu.
Đây là bước đầu tiên để sinh viên vận dụng những kiến thức đã học của nhiều
môn học mà nhất là môn học hoá công vào giải quyết những vấn đề kỹ thuật thực tế 1
cách tổng hợp.
Nhiệm vụ của đồ án là thiết kế, tính toán tháp chưng cất hệ hỗn hợp 2 cấu tử
nước-axit axetic, với năng suất nhập liệu là 0.8m
3
/h, nồng độ nhập liệu 88% khối
lượng nước, nồng độ sản phẩm đỉnh 99.55% khối lượng nước, nồng độ sản phẩm đáy
70% khối lượng nước, nhiệt độ nhập liệu 100.1727
o
C, nhiệt độ sản phẩm đỉnh
100.0235
o
C, nhiệt độ sản phẩm đáy sau khi trao đổi nhiệt 40
o
C, trạng thái nhập liệu
lỏng sôi.

8. Bình chứa sản phẩm chưng cất 16. Dung dịch làm lạnh
Như vậy, phép chưng cất có thể thu được distillat có thành phần mong muốn
bằng cách chưng cất nhiều lần.
Nhưng chưng cất nhiều lần như vậy rất phiền phức, tốn thời gian mà
không kinh tế. Để khắc phục nhược điểm này ta dùng hệ thống chưng cất có cột
chưng cất. Cột chưng cất có số đĩa lý thuyết càng lớn, thì có khả năng cho
một distillat có thành phần khác càng nhiều so với dung dịch trong bình đun, tức là
distillat rất giàu chất dễ bay hơi. Dùng cột chưng cất có nhiều đĩa lý thuyết có thể thu
được distillat là chất dễ bay hơi gần như tinh khiết.
Khi chưng cất ta thu được nhiều cấu tử và thường bao nhiêu cấu tử thì thu
được bấy nhiêu sản phẩm. Nếu xét hệ đơn giản có 2 cấu tử thì ta thu được 2 sản
phẩm:
- Sản phẩm đỉnh chủ yếu gồm cấu tử có độ bay hơi lớn và 1 phần rất ít các cấu
tử có độ bay hơi bé hơn.
- Sản phẩm đáy chủ yếu gồm cấu tử có độ bay hơi bé và 1 phần rất ít cấu tử có
độ bay hơi lớn.
Đối với hệ nước-axit axetic thì:
- Sản phẩm đỉnh chủ yếu là nước.
- Sản phẩm đáy chủ yếu là axit acetic.
1.1.2. Các phương pháp chưng cất
1.1.2.1. Chưng cất đơn giản [5]
+ Chưng cất bay hơi dần dần: Chủ yếu dùng trong phòng thí nghiệm để xác
định đường cong chưng cất Enghen.
SVTH: Nguyễn Hoài Nam, Lê Quốc Hùng Trang 3
Đặng Công Ba, Hoàng Ngọc Đại, Nguyễn Hồng Quang
Đồ án hoá công GVHD: Ths. Trương Quốc Hưng
Chưng cất bay hơi một lần: Cho phép nhận được phần chưng cất lớn hơn so
với bay hơi một lần.
Hình 1.2. Chưng cất bay hơi dần dần
Trong quá trình chưng đơn giản hơi tạo thành được lấy ra ngay và cho ngưng

cấu tử bằng phương pháp lắng gạn. Những tính chất cơ bản của hỗn hợp lỏng loại
này là:
- Áp suất riêng phần của cấu tử này không phụ thuộc vào sự có mặt của cấu tử
kia trong hỗn hợp và bằng áp suất hơi bão hoà của các cấu tử nguyên chất ở cùng
nhiệt độ:
P
A
= p
A
; p
B
= P
B
- Áp suất chung của hỗn hợp bằng tổng số áp suất riêng phần, nghĩa là bằng áp
suất hơi bão hoà của các cấu tử:
P = p
A
+ p
B
= P
A
+ P
B

- Nhiệt độ sôi của hỗn hợp thấp hơn nhiệt độ sôi của các cấu tử.
Khi chưng bằng hơi nước trực tiếp, người ta phun hơi nước qua lớp chất lỏng
bằng 1 bộ phận phun. Hơi nước có thể là hơi bão hoà hay hơi quá nhiệt.
Trong quá trình tiếp xúc với hơi nước và lớp chất lỏng, cấu tử cần chưng sẽ
phân tán vào trong hơi. Hỗn hợp hơi nước và cấu tử bay hơi đó được ngưng tụ và
tách thành sản phẩm.

Nhiệt độ thay đổi
Giai đoạn cân bằng
Hơi từ
dưới lên
chất lỏng
đi xuống
chất lỏng
Hơi bay lên
Đồ án hoá công GVHD: Ths. Trương Quốc Hưng
Ta có thể phân biệt chưng cất ra thành quy trình một lần như trong phòng thí
nghiệm để tách một hóa chất tinh khiết ra khỏi một hỗn hợp, và chưng cất liên tục,
như trong các tháp chưng cất trong công nghiệp.
Trong nhiều trường hợp có một tỷ lệ nhất định của hỗn hợp hai chất lỏng mà
không thể tiếp tục tách bằng phương pháp chưng cất được nữa. Các hỗn hợp này
được gọi là hỗn hợp đẳng phí.
Nếu muốn tăng nồng độ của cồn phải dùng đến các phương pháp tinh cất đặc
biệt khác. Có thể sử dụng các loại tháp chưng cất sau:
- Tháp chưng cất dùng mâm xuyên lỗ hoặc mâm đĩa lưới.
- Tháp chưng cất dùng mâm chóp.
- Tháp đệm (tháp chưng cất dùng vật chêm).
Nhận xét về ưu khuyết điểm của từng loại tháp
- Tháp mâm xuyên lỗ
Ưu điểm:
Chế tạo đơn giản, vệ sinh dễ dàng, trở lực thấp hơn tháp chóp, ít tốn kim loại
hơn tháp chóp.
Nhược điểm:
Yêu cầu lắp đặt cao: Mâm lắp phải rất phẳng, đối với tháp có đường kính quá
lớn (>2.4m) ít dùng mâm xuyên lỗ vì khi đó chất lỏng phân phối không đều trên đĩa.
- Tháp chóp
Ưu điểm:Hiệu suất truyền khối cao, ổn định, ít tiêu hao năng lượng hơn nên

- Lắp đĩa thật phẳng.
- Cấu tạo phức tạp
- Trở lực lớn.
Hình 1.5. Hình minh họa tháp chóp [5]
SVTH: Nguyễn Hoài Nam, Lê Quốc Hùng Trang 8
Đặng Công Ba, Hoàng Ngọc Đại, Nguyễn Hồng Quang
Đồ án hoá công GVHD: Ths. Trương Quốc Hưng
Hình 1.6. Hình minh hoạ đĩa mâm lỗ [5]
Hình 1.7. Hình minh họa cho tháp đĩa đệm [5]
SVTH: Nguyễn Hoài Nam, Lê Quốc Hùng Trang 9
Đặng Công Ba, Hoàng Ngọc Đại, Nguyễn Hồng Quang