Đồ án hóa công thiết kế tháp chưng dĩa lỗ có ống chảy truyền, thiết kế phân tách CH3COOH và nước với các hệ thông sô Năng suất hỗn hợp đầu = 5250kggiờ • Nồng độ cấu tử dễ bay hơi : + hỗn hợp đầu aF=30,7% + hỗn hợp đầu ap=89,7% + hỗn hợp đầu aw=1,3% Tháp làm việc ở áp suất thường, hỗn hợp được gia nhiệt đến nhiệt độ sôi
GIỚI THIỆU CHUNG
LÝ THUYẾT VỀ CHƯNG LUYỆN
Chưng luyện là phương pháp phân tách hỗn hợp khí đã hóa lỏng dựa trên sự khác biệt về độ bay hơi của các thành phần ở cùng một áp suất.
Phương pháp chưng luyện là quá trình bốc hơi và ngưng tụ hỗn hợp nhiều lần, mang lại hiệu suất phân tách cao Kết quả cuối cùng ở đỉnh tháp là hỗn hợp chứa hầu hết các cấu tử dễ bay hơi với nồng độ đạt yêu cầu, vì vậy phương pháp này được ứng dụng rộng rãi trong thực tế.
Dựa trên các phương pháp chưng luyện liên tục, nhiều thiết bị phân tách đã được phát triển, bao gồm tháp chóp, tháp đĩa lỗ không có ống chảy truyền, tháp đĩa lỗ có ống chảy truyền và tháp đệm Bên cạnh các thiết bị này, các phương pháp chưng cất cũng được áp dụng với các điều kiện áp suất làm việc khác nhau.
• Chưng cất ở áp suất thấp
• Chưng cất ở áp suất thường
• Chưng cất ở áp suất cao
Nguyên tắc của phương pháp này dựa trên nhiệt độ sôi của các cấu tử; khi nhiệt độ sôi của các cấu tử quá cao, cần giảm áp suất làm việc để hạ thấp nhiệt độ sôi của chúng.
Nguyên lý làm việc: có thể làm việc theo nguyên lý liên tục hoặc gián đoạn:
-Chưng gián đoạn: phương pháp này được sử dụng khi:
▪ Nhiệt độ sôi của các cấu tử khác xa nhau
▪ Không cần đòi hỏi sản phẩm có độ tinh khiết cao
▪ Tách hỗn hợp lỏng ra khỏi tạp chất không bay hơi
▪ Tách sơ bộ hỗn hợp nhiều cấu tử
- Chưng liên tục: là quá trình được thực hiện liên tục nghịch dòng và nhiều đoạn
Trong sản xuất, có nhiều loại tháp được sử dụng, nhưng tất cả đều yêu cầu một diện tích tiếp xúc bề mặt pha lớn để đảm bảo hiệu quả hoạt động.
Tháp chưng luyện có nhiều kích cỡ và ứng dụng khác nhau, với tháp lớn thường được sử dụng trong công nghệ lọc hóa dầu Đường kính của tháp phụ thuộc vào lượng pha lỏng và pha khí cũng như độ tinh khiết của sản phẩm Mỗi loại tháp chưng có cấu tạo, ưu điểm và nhược điểm riêng, do đó việc lựa chọn loại tháp phù hợp với hỗn hợp cấu tử cần chưng và kích cỡ thiết bị là rất quan trọng.
Trong đồ án này, tôi thực hiện thiết kế hệ thống chưng luyện liên tục sử dụng tháp đĩa lỗ có ống chảy truyền, nhằm phân tách hỗn hợp nước và axit axetic (CH3COOH) Quá trình được thực hiện ở áp suất thường với hỗn hợp đầu vào ở nhiệt độ sôi.
GIỚI THIỆU VỀ HỖN HỢP ĐƯỢC CHƯNG LUYỆN
Nước, với công thức hóa học H2O, là hợp chất của oxy và hidro, đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực khoa học và đời sống nhờ các tính chất lý hóa đặc biệt như tính lưỡng cực và liên kết hiđrô Mặc dù 70% diện tích Trái Đất được nước bao phủ, chỉ có 0,3% tổng lượng nước trên hành tinh này có thể khai thác để sử dụng làm nước uống.
Phân tử nước được cấu tạo từ hai nguyên tử hidro và một nguyên tử oxy, với góc liên kết hình học là 104,45° Sự hiện diện của các cặp điện tử tự do làm cho góc này lệch so với góc lý tưởng của hình tứ diện Chiều dài liên kết O-H trong phân tử nước là 96,84 picomet.
Oxy có độ âm điện cao hơn hidro, dẫn đến sự hình thành cực tính dương ở nguyên tử hiđrô và cực tính âm ở nguyên tử oxy, tạo ra sự lưỡng cực Lý thuyết VSEPR giải thích rằng hai cặp điện tử đơn độc của nguyên tử oxy quyết định sắp xếp góc của hai nguyên tử hiđrô, hình thành mô men lưỡng cực và mang lại cho nước những tính chất đặc biệt Sự chênh lệch điện tích này cho phép một số sóng điện từ, như sóng cực ngắn, làm cho các phân tử nước dao động, từ đó làm nóng nước, hiện tượng này được ứng dụng trong việc chế tạo lò vi sóng.
Các phân tử nước tương tác thông qua liên kết hiđrô, tạo ra lực hút phân tử mạnh mẽ Tuy nhiên, liên kết này không bền vững, chỉ tồn tại trong một phần nhỏ của giây Sau đó, các phân tử nước sẽ tách ra và hình thành liên kết mới với các phân tử nước khác.
Đường kính nhỏ của nguyên tử hydro rất quan trọng trong việc hình thành các liên kết hydro, cho phép hydro tiếp cận gần với nguyên tử oxy Các chất tương đương như dihidro sulfua (H2S) không tạo thành liên kết tương tự do hiệu số điện tích quá nhỏ Sự hình thành chuỗi phân tử nước qua liên kết hydro là nguyên nhân cho nhiều tính chất đặc biệt của nước, như việc nước, mặc dù có khối lượng mol nhỏ khoảng 18 g/mol, vẫn tồn tại ở thể lỏng trong điều kiện tiêu chuẩn, trong khi H2S lại ở dạng khí Nước có khối lượng riêng nhỏ nhất ở 4 độ Celsius, nhờ đó băng đá có thể nổi trên mặt nước, hiện tượng này được giải thích nhờ vào liên kết hydro.
• Các tính chất hóa lý của nước:
Cấu trúc phân tử nước với các liên kết hiđrô giữa các phân tử là nguyên nhân chính tạo ra nhiều tính chất độc đáo của nước Mặc dù nước đã được nghiên cứu từ lâu, nhưng vẫn còn nhiều tính chất của nó là điều bí ẩn đối với các nhà khoa học.
Nhiệt độ nóng chảy và nhiệt độ sôi của nước được Anders Celsius sử dụng làm hai điểm mốc cho độ bách phân Celsius, với nhiệt độ nóng chảy là 0 độ Celsius và nhiệt độ sôi ở 100 độ Celsius (tại 760 mm Hg) Nước đóng băng được gọi là nước đá, trong khi nước đã hóa hơi được gọi là hơi nước Nhiệt độ sôi của nước tương đối cao nhờ vào sự tồn tại của liên kết hiđrô.
Dưới áp suất bình thường, nước đạt khối lượng riêng cao nhất tại 4 °C, với giá trị 1 g/cm³ Điều này xảy ra vì nước tiếp tục giãn nở khi nhiệt độ giảm xuống dưới 4 °C, một hiện tượng không thấy ở bất kỳ chất nào khác Do đó, khi nhiệt độ vượt quá 4 °C, nước có xu hướng giảm khối lượng riêng.
Nước có 14 đặc tính giống với các vật khác, bao gồm hiện tượng nóng nở và lạnh co Tuy nhiên, ở nhiệt độ dưới 4 °C, nước lại có hiện tượng lạnh nở và nóng co Điều này xảy ra do hình thể đặc biệt của phân tử nước với góc liên kết 104,45° Khi nước bị làm lạnh, các phân tử phải dời xa nhau để tạo thành liên kết tinh thể lục giác mở, dẫn đến tỉ trọng của nước đá nhẹ hơn nước thể lỏng.
• Khi đông lạnh dưới 4 °C, các phân tử nước phải dời xa ra để tạo liên kết tinh thể lục giác mở
Nước, với tính lưỡng cực nổi bật, là một dung môi lý tưởng cho các hợp chất phân cực và ion như axít, rượu và muối, giúp chúng dễ dàng hòa tan Tính hòa tan của nước rất quan trọng trong sinh học, vì nhiều phản ứng hóa sinh chỉ diễn ra trong dung dịch nước.
Nước tinh khiết không dẫn điện, nhưng do khả năng hòa tan tốt, nó thường chứa tạp chất như muối, tạo ra các ion tự do trong dung dịch Điều này cho phép dòng điện có thể chạy qua nước.
Nước là một chất lưỡng tính trong hóa học, có khả năng phản ứng như axit hoặc bazơ Ở pH 7 (trung tính), nồng độ ion hydroxyt (OH-) và ion hydronium (H3O+) đạt sự cân bằng Khi tiếp xúc với axit mạnh như HCl, nước hoạt động như một chất kiềm.
• Với ammoniac nước lại phản ứng như một axit:
Axit axetic CH3COOH là chất lỏng, không màu, vị chua, tan vô hạn trong nước Dung dịch axit axetic nồng độ từ 2 – 5 % dùng làm giấm ăn
Acid acetic là chất dễ cháy, ở nhiệt độ ấm hơn 39 ° C Axit axetic được coi là một hợp chất hữu cơ dễ bay hơi của các chất ô nhiễm
▪ Axit axetic có công thức phân tử: CH3COOH
Nguyên tử hidro trong nhóm carboxyl của axit cacboxylic như axit axetic có khả năng cung cấp ion H+, cho thấy tính axit của chúng Axit axetic, một axit yếu và thuộc nhóm axit monoprotic với hằng số phân ly Ka = 4,75, tạo ra gốc axetat Dung dịch 1,0 M, tương đương với nồng độ giấm gia đình, có pH 2,4, cho thấy chỉ 0,44% phân tử axit axetic bị phân ly.
Liên kết hai phân tử axit axetic, đường đứt nét thể hiện các liên kết hydro
Cấu trúc tinh thể của axit axetic cho thấy các phân tử nhị trùng liên kết với nhau thông qua các liên kết hiđro Ở nhiệt độ 120 °C, các chất nhị trùng có thể tồn tại ở dạng hơi và cũng xuất hiện trong pha lỏng của dung dịch loãng trong các dung môi không có liên kết hiđro Mặc dù có mặt trong axit axetic tinh khiết, các chất nhị trùng bị phá vỡ trong môi trường có liên kết hiđro Enthalpy phân ly của các chất này ước tính khoảng 65,0–66,0 kJ/mol, trong khi entropy phân ly khoảng 154.
157 J mol −1 K −1 Cách thức nhị trùng này cũng có thể hiện ở các axit cacboxylyc thấp hơn khác
Axit axetic lỏng là một dung môi protic dính ướt với tính chất phân cực, tương tự như ethanol và nước Với hằng số điện môi khoảng 6,2, axit axetic có khả năng hòa tan cả trong các hợp chất phân cực như muối vô cơ và đường, cũng như trong các hợp chất không phân cực như dầu, cùng với các nguyên tố như lưu huỳnh và iốt Ngoài ra, nó còn có khả năng hòa trộn với nhiều dung môi khác.
VẼ VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT
Hình 1.1 Sơ đồ dây chuyền công nghê chưng luyện liên tục
1 Thùng chứa hỗn hợp đầu 7 Thiết bị làm lạnh sản phẩm đỉnh
2 Bơm 8 Thùng chứa sản phẩm đỉnh
3 Thùng cao vị 9 Thiết bị gia nhiệt đáy tháp
4 Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu 10 Thùng chứa sản phẩm đáy
5 Tháp chưng luyện 11 Thiết bị tháo nước ngưng
6 Thiết bị ngưng tụ hồi lưu
Dung dịch đầu từ thùng được bơm liên tục lên thùng cao vị, nơi mức chất lỏng được kiểm soát qua ống chảy tràn Từ thùng cao vị, dung dịch được chuyển vào thiết bị đun nóng qua lưu lượng kế, nơi nó được đun nóng đến nhiệt độ sôi bằng hơi nước bão hòa Sau đó, dung dịch nóng được đưa vào tháp chưng luyện, nơi hơi từ dưới lên gặp chất lỏng từ trên xuống, dẫn đến sự thay đổi nhiệt độ và nồng độ các cấu tử theo chiều cao tháp Hơi từ đĩa dưới sẽ di chuyển lên đĩa trên, trong khi các cấu tử có nhiệt độ sôi cao sẽ ngưng tụ lại, tạo thành hỗn hợp chủ yếu là các cấu tử dễ bay hơi ở đỉnh tháp, rồi được chuyển đến thiết bị ngưng tụ hồi lưu.
(6), ở đây nó được ngưng tụ lại.
Một phần chất lỏng được làm lạnh qua thiết bị làm lạnh (7) đến nhiệt độ cần thiết, sau đó được chuyển vào thùng chứa sản phẩm đỉnh (8) Phần còn lại sẽ được hồi lưu về tháp qua đĩa trên cùng.
Khi chất lỏng di chuyển từ trên xuống và tiếp xúc với hơi có nhiệt độ cao hơn, một phần của cấu tử có nhiệt độ sôi thấp sẽ bị bốc hơi Điều này dẫn đến việc nồng độ của các cấu tử khó bay hơi trong chất lỏng tăng lên.
Quá trình chưng cất liên tục dẫn đến sự gia tăng nồng độ chất lỏng ở đáy tháp, nơi thu được hỗn hợp lỏng chủ yếu là các cấu tử khó bay hơi Sau khi rời khỏi tháp, chất lỏng được làm lạnh và chuyển vào thùng chứa sản phẩm ở đáy Như vậy, với thiết bị hoạt động liên tục, hỗn hợp đầu vào và sản phẩm đầu ra được xử lý một cách liên tục.
2.1 Tính toán cân bằng vật liệu toàn thiết bị:
• Kí hiệu các đại lượng như sau:
F : lượng nguyên liệu đầu (kmol/h)
P : lượng sản phẩm đỉnh (kmol/h)
W: lượng sản phẩm đáy (kmol/h) xF: nồng độ phần mol của cấu tử dễ bay hơi trong hỗn hợp đầu xP: nồng độ phần mol của cấu tử dễ bay hơi trong sản phẩm đỉnh xW: nồng độ phần mol của cấu tử dễ bay hơi trong sản phẩm đáy
+ Số mol pha hơi đi từ dưới lên là bằng nhau trong tất cả mọi tiết diện của tháp
+ Số mol chất lỏng không thay đổi theo chiều cao đoạn chưng và đoạn luyện + Hỗn hợp đầu đi vào tháp ở nhiệt độ sôi
+ Chất lỏng ngưng tụ trong thiết bị ngưng tụ có thành phần bằng thành phần của hơi đi ra ở đỉnh tháp
+ Cấp nhiệt ở đáy tháp băng hơi đốt gián tiếp
F: Năng suất thiết bị tính theo hỗn hợp đầu = 5250 kg/giờ
Thiết bị làm việc ở áp suất thường (P = 1 at)
Tháp chưng loại: tháp đĩa lỗ có ống chảy truyền
Nồng độ nước trong hỗn hợp đầu đạt 30,7% (phần khối lượng), trong khi nồng độ nước trong sản phẩm đỉnh là 89,7% (phần khối lượng) và nồng độ nước trong sản phẩm đáy chỉ còn 1,3% (phần khối lượng).
MA: Khối lượng phân tử của nước = 18 (kg/kmol)
MB: Khối lượng phân tử của axit acetic CH3COOH = 60 (kg/kmol)
• Đổi từ phần khối lượng sang phần mol: x F =
• Tính khối lượng mol trung bình: Áp dụng công thức: M = x.M + (1 - x).M
Hình 2: Sơ đồ hệ thống tháp chưng
Hỗn hợp đầu vào F, bao gồm nước và axetic, được phân tách thành sản phẩm đỉnh P (nước) và sản phẩm đáy W (axetic) Tại đĩa trên cùng, có một lượng lỏng hồi lưu, trong khi ở đáy tháp, thiết bị đun sôi hoạt động Lượng hơi thoát ra từ đỉnh tháp được ký hiệu là Do.
Phương trình cân bằng vật liệu:
- F là lượng hỗn hợp đầu đi vào tháp (kg / h)
- P là lượng sản phẩm đỉnh (kg / h)
- W là lượng sản phẩm đáy (kg / h)
Phương trình cân bằng vật liệu cho cấu tử dễ bay hơi (H2O):
Từ (1) và (2) thay số ta có:
• Lượng sản phẩm đáy : W = 3503,959 (kg/h)
• Lượng sản phẩm đỉnh: P = 1746,041 (kg/h)
• Lượng hỗn hợp đầu và tháp : F = 5250 (kg/h)
- Đổi lượng F , P , W ra (kmol/h): (II_144)
GF = F’ = F xF.MA+(1-xF)MB = 5250
Nhập liệu Sản phẩm đỉnh Sản phẩm đáy aF = 30,7 % aP = 89,7 % aW = 1,3 % xF = 0,596 (phần mol) xP = 0,966 xW = 0,042
MF = 34,968 (kg/kmol) MP = 19,428 MW = 58,236
2.3 Xác định số bậc thay đổi nồng độ (số đĩa lý thuyết)
2.3.1 Xác định chỉ số hồi lưu tối thiểu
Để dựng đường cân bằng cho hệ nước - axit axetic, ta sử dụng số liệu từ bảng IX 2a- II_ 148, xác định đường cân bằng lỏng-hơi và nhiệt độ sôi của hai cấu tử ở áp suất 760 mmHg Theo đó, tỷ lệ phần trăm mol của nước (x%) từ 0 đến 100 tương ứng với tỷ lệ phần trăm mol của axit axetic (y%) từ 0 đến 100, với các nhiệt độ sôi (t) giảm dần từ 118,1°C xuống 100°C Cụ thể, khi x% tăng từ 0% đến 100%, y% và t lần lượt thay đổi theo các giá trị: 0% (y% = 0, t = 118,1°C), 10% (y% = 9,2, t = 115,4°C), 20% (y% = 16,7, t = 113,8°C), cho đến 100% (y% = 100, t = 100°C).
* Từ đường cân bằng lỏng (x) – hơi (y) với xF = 0,596
2.3.2 Xác định chỉ số hồi lưu làm việc (Rx):
Chỉ số hồi lưu làm việc thường được xác định thông qua chỉ số hồi lưu tối thiểu (II_158):
Trong đó: β: hệ số dư hay hệ số hiệu chỉnh
Tính gần đúng ta lấy chỉ số hồi lưu làm việc bằng:
Biết giá trị Rmin và cho β thay đổi trong khoảng từ 1,2 đến 2,5, ta có thể tính được giá trị R tương ứng Đối với mỗi giá trị R này, ta sẽ vẽ đường làm việc và biểu diễn các bậc thay đổi nồng độ lý thuyết N.
Dưới đây là các đồ thị xác định số đĩa lí thuyết trên cơ sở đường cân bằng, , ,
Đường làm việc của đoạn luyện đi qua điểm ( , ) và cắt trục tung tại điểm có tung độ B Đường làm việc của đoạn chưng đi qua giao điểm của đường làm việc đoạn luyện với đường và điểm ( , ) Khi vẽ các tam giác, ta có thể xác định số đĩa lý thuyết Đồ thị cho thấy mối quan hệ giữa số đĩa lý thuyết và số bậc thay đổi nồng độ.
Từ các đồ thị trên ta có bảng sau:
Thiết lập quan hệ N(R+1) – R ta xác định được Rth tại giá trị nhỏ nhất của N(R+1) Kết quả được Rth = 3,4848 và NLT= 22 tại = 1,6
Với Rth = 3,4848 xác định được số đĩa lí thuyết Nlt= 22
Trong đó: Số đĩa đoạn chưng là 10
Số đĩa đoạn luyện là 12
2.4 Phương trình làm việc các đoạn
2.4.1 Phương trình làm việc đoạn luyện
- Phương trình cân bằng vật liệu
D0 = L0 + P Trong đó : D0 : lượng hơi đi từ dưới lên
L0 : lượng lỏng hồi lưu đi từ trên xuống
- Phương trình cân bằng vật liệu cho cấu tử dễ bay hơi là:
Biến đổi phương trình (1) theo Rx ta được:
Nồng độ phần mol của cấu tử dễ bay hơi trong pha hơi, ký hiệu là y, được xác định khi nó di chuyển từ dưới lên, trong khi nồng độ phần mol của cấu tử dễ bay hơi trong pha lỏng, ký hiệu là x, được xác định khi nó chảy từ đĩa xuống.
Rx là chỉ số hồi lưu
Thay số vào ta có : yl = 3,4848
2.4.2 Phương trình làm việc đoạn chưng
- Phương trình cân bằng vật liệu:
- Phương trình cân bằng vật liệu cho cấu tử dễ bay hơi:
Thay vào ta có : (P’+ L0).y= (F’+L0).x – (F’-P’).xw
90,017 = 1,6678 Thay vào biểu thức số(2) với xw=0,042 ta có : yc = 3,4848+1,6678
2.5 Tính đường kính tháp Đường kính của tháp được xác định theo công thức:
) ( , (m) (II_181) gtb: lượng hơi đi trong tháp( lượng trung bình) Kg/h
(𝜌 𝑦 𝜔 𝑦 ) 𝑡𝑏 : tốc độ hơi (khí) trung bìnhn đi trong tháp Kg/m 2 s
2.5.1 Lượng hơi trung bình các dòng pha đi trong tháp
Vì lượng hơi và lượng lỏng thay đổi theo chiều cao mỗi đoạn nên ta phải tính lượng hơi trung bình cho từng đoạn
Hình : Để xác định lượng hơi trung bình đi trong tháp
2.5.1.1 Xác định lượng hơi trung bình đi trong đoạn luyện
Lượng hơi trung bình trong đoạn luyện có thể được ước tính bằng cách lấy trung bình cộng giữa lượng hơi thoát ra từ đĩa trên cùng của tháp và lượng hơi đi vào đĩa dưới cùng của đoạn luyện.
Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về các thông số quan trọng trong quá trình luyện khí Cụ thể, gtb đại diện cho lượng hơi trung bình di chuyển trong đoạn luyện, được đo bằng kg/h hoặc kmol/h Tiếp theo, gđ là lượng hơi thoát ra từ đĩa trên cùng của tháp, cũng được tính bằng kg/h hoặc kmol/h Cuối cùng, g1 là lượng hơi đi vào đĩa dưới cùng của đoạn luyện, với đơn vị đo tương tự là kg/h hoặc kmol/h.
❖ Lượng hơi ra khỏi đỉnh tháp gđ: gđ = GR + GP =GP(R+ 1) (IX.92)
GP: lượng sản phẩm đỉnh (P): GP = 90,017 (kmol /h) 46,041 (kg/h)
GR: lượng hồi lưu: GR = GP.R(kg/h) = 90,017 3,4848 13,691(kmol/h) hay
➢ Suy ra: gđ = GP(R+ 1) ,017.(3,4848 + 1) = 403,708 (kmol/h) = 7830,644 (kg/h)
❖ Lượng hơi đi vào đoạn luyện:
Lượng hơi g1, hàm lượng hơi y1 và lượng lỏng G1 đối với đĩa thứ nhất của đoạn luyện được xác định theo phương trình cân bằng vật liệu (II_182):
Phương trình cân bằng vật liệu đối với cấu tử dễ bay hơi: g1 = G1 + GP ( 1 )
Phương trình cân bằng vật liệu đối với cấu tử dễ bay hơi:
Phương trình cân bằng nhiệt lượng: g1 r1 = gđ.rđ ( 3)
Ta có hệ phương trình:
Trong các phương trình, ta xác định 𝑥₁ = 𝑥𝐹, với 𝑟₁ là ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp hơi vào đĩa thứ nhất (kcal/mol) và 𝑟ₑ là ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp hơi ra khỏi đỉnh tháp (kcal/mol).
*Xác định ẩm nhiệt hóa hơi của hỗn hợp đi ra khỏi đỉnh tháp
Từ bảng cân bằng lỏng hơi và nhiệt độ của hỗn hợp 2 cấu tử H2O và CH3COOH ở
Ta sử dụng nội suy => tF = 103,344℃
Từ số liệu bảng IX.2a (Sổ tay QT&TBCNHC-2 trang 148) ta xác định được:
• Nhiệt độ sôi của hỗn hợp đầu tF 3,344℃ ứng với yF = xF = 0,596
• Nhiệt độ sôi của hỗn hợp đỉnh tp 0,204℃ ứng với yp = xp =0,966
• Nhiệt độ sôi của sản phẩm đáy tw 5,832℃ ứng với yw = xw =0,042
𝑟 đ = 𝑟 𝑎 𝑦 đ + (1 − 𝑦 đ ) 𝑟 𝑏 Trong đó: yđ = xP = 0,966 phần mol, hàm lượng hơi sản phẩm đỉnh
38 rA; rB : lần lượt là ẩn nhiệt hóa hơi của nước và axit axetic (kcal/kmol.) Áp dụng công thức nội suy: r x = r 1 + r 2 - r 1 t 2 - t 1 (t P -t 1 )
*Xác định ẩm nhiệt hóa hơi của hỗn hợp đi vào đĩa luyện thứ nhất:
Nội suy theo bảng I.212 đối với nước và axit axetic (I_254) với tF = 103,344 0 C ta có: rB = 97 + 94,4−97
140−100 (103,344-100) = 96,782 (kcal/kg) = 5806,92 (kcal/kmol) rA = 539 + 513−539
Nội suy theo bảng I.212 đối với nước và axit axetic (I_254) với tp = 100.204 0 C ta có: rA = 538,867 (kcal/kg) = 9699,606 (kcal/kmol) rB = 96,986 (kcal/kg) = 5819,16 (kcal/kmol)
Thay r1, GP , x1, xP, gđ, rđ vào hệ (*), và giải ra ta được: g 1 = 460,714 (kmol h)⁄
G 1 = 370,697 (kmol h)⁄ y 1 = 0,668 (phần mol) r1 = 8382,693 (kcal/kmol)
• Lượng hơi trung bình đi trong đoạn luyện:
• Lượng lỏng trung bình đi trong đoạn luyện:
2.5.2 Xác định lượng hơi trung bình đi trong đoạn chưng
Lượng hơi trung bình trong đoạn chưng được xác định gần đúng bằng trung bình cộng của lượng hơi ra và lượng hơi vào đoạn chưng.
Vì lượng hơi đi ra khỏi đoạn chưng bằng lượng hơi đi vào đoạn luyện g n ′ = g 1 nên ta có thể viết:
Lượng hơi đi vào đoạn chưng 𝑔 1 ′ , lượng lỏng G1, và hàm lượng lỏng 𝑥 1 ′ được xác định theo hệ phương trình cân bằng vật liệu và cân bằng nhiệt lượng sau: