Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế hệ thống chưng cất ethanol với công suất 100000 m


Cở sở tính toán công nghệ chưng luyện liên tục hỗn hợp hai cấu tử



tải về 0.56 Mb.
trang5/14
Chuyển đổi dữ liệu06.11.2017
Kích0.56 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14

2.3. Cở sở tính toán công nghệ chưng luyện liên tục hỗn hợp hai cấu tử

2.3.1. Cân bằng pha.


Thành phần cân bằng của các pha trong hệ lỏng – hơi bão hòa đối với dung dịch lý tưởng ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ tới hạn được xác định bởi định luật Raul: áp suất riêng phần của mỗi cấu tử trong pha hơi bên trên dung dịch bằng tích số của áp suất hơi bão hòa của cấu tử đó (ở cùng nhiệt độ) với nồng độ phần mol của cấu tử đó trong dung dịch. [11, tr 143].

Trong đó: p – áp suất riêng phần của cấu tử phân bố trong pha hơi bên trên chất lỏng trong điều kiện cân bằng; pbh – áp suất hơi bão hòa của cấu tử đó ở cùng nhiệt độ; x – nồng độ phần mol của cấu tử trong dung dịch.

Mặt khác, áp suất riêng phần còn được xác định theo phương trình:[11, tr143]

Nếu hệ gồm hai cấu tử A và B, theo định luật Dalton, ta có áp suất chung là:



Hay:

Thay vào phương trình trên, ta có với cấu tử A:

Trong đó: pA, pB là áp suất riêng phần của cấu tử A và B



, là áp suất hơi bão hòa của cấu tử A và B.

Gọi: là độc bay hơi tương đối của cấu tử A trong hỗn hợp, ta có:



Phương trình trên gọi là phương trình đường cân bằng đối với cấu tử dễ bay hơi A và đường biểu diễn nó gọi là đường cân bằng. Phương trình này dùng cho dung dịch lý tưởng. Đối với dung dịch thực, số liệu cân bằng thường được xác định bằng thực nghiệm.[11, tr144].


2.3.2. Cân bằng vật liệu.


Ký hiệu các đại lượng như sau:

- lượng nguyên liệu đầu, kmol/s;

- lượng nguyên liệu đỉnh, kmol/s;

- lượng nguyên liệu đáy, kmol/s;

- nồng độ phần mol cấu tử dễ bay hơi trong hỗn hợp đầu.

- nồng độ phần mol cấu tử dễ bay hơi trong sản phẩm đỉnh.

- nồng độ phần mol cấu tử dễ bay hơi trong sản phẩm đáy.

Phương trình cân bằng vật liệu toàn tháp: [11, tr144]



Đối với cấu tử dễ bay hơi:

Lượng sản phẩm đỉnh:

Lượng sản phẩm đáy:



  • Phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn luyện có dạng: [11, tr144]

Trong đó:

y – nồng độ phần mol của cấu tử dễ bay hơi trong pha hơi đi từ đĩa dưới lên đĩa.

x – nồng độ phần mol của cấu tử dễ bay hơi trog pha lỏng chảy tử đĩa đó xuống đĩa dưới.



− chỉ số hồi lưu.

− lượng lỏng hồi lưu về tháp, kmol/s.

Trong phương trình trên đối với mỗi trường hợp cụ thể là những đại lượng không đổi, vì thế phương trình trên có dạng đường thẳng.[11, tr 144]





  • Phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn chưng có dạng:[11, tr158]

Trong đó:

Phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn chưng cũng có dạng đường thẳng:

2.3.3. Chỉ số hồi lưu thích hợp.


  • Chỉ số hồi lưu tối thiểu của tháp chưng luyện [11, tr158]:

Trong đó: − nồng độ cấu tử dễ bay hơi tron pha hơi cân bằng nồng độ trong pha lỏng trong hỗn hợp đầu.



  • Chỉ số hồi lưu làm việc thường được xác định qua chỉ số hồi lưu tối thiểu [11, tr158]:

Trong đó: b – hệ số dư.

Vấn đề chợn chỉ số hồi lưu thích hợp rất quan trọng, vì khi chỉ số hồi lưu bé thì số bậc của tháp lớp nhưng tiêu tốn hơi đốt ít, ngược lại khi chỉ số hồi lưu lớn thì số bậc của tháp có ít hơn nhưng tiêu tốn hơi đốt lại lớn.


  • Trong tính toán công nghiệp, tùy theo yêu cầu của mức độ chính xác ta có ba cách xác định chỉ số hồi lưu sau đây [11, tr158]:

  • Để tính gần đúng ta có thể lấy chỉ số hồi lưu làm việc bằng [11, tr159]:

Hay



  • Xác định chỉ số hồi lưu từ điều kiện thể tích tháp nhỏ nhất ( không tính đến các chỉ tiêu kinh tế vận hành). Trong trường hợp này ta cần thiết lập quan hệ giữa chỉ số hồi lưu và thể tích của tháp [11, tr 159].

Cũng dễ dàng thấy rằng, thể thích làm việc của tháp tỉ lệ với tích số hay tích số , trong đó hay là số đơn vị chuyển khối.

Vấn đề là phải xác định các trị số của hay ứng với giá trị khác nhau để thiết lập quan hệ phụ thuộc giữa hay trên đồ thị. Điểm cực tiểu của đường cong vẽ được sẽ cho ta giá trị thể tích thiết bị nhỏ nhất và ứng với điểm đó sẽ có chỉ số hồi lưu thích hợp.





Hình 2.10: Đồ thị xác định chỉ số hồi lưu thích hợp.

Ví dụ đối với ta vẽ đường làm việc của hai đoạn tháp ( hình 2.10), từ đó ta xác định số đơn vị chuyển khối bằng phương pháp đồ thị thích phân theo công thức:



Cho lần lượt các giá trị khác nhau ta sẽ thu được các giá trị tương ứng. Quan hệ phụ thuộc được biểu thị bởi đồ thị hình 2.10. Điểm cực tiểu là điểu ứng với chỉ số hồi lưu thích hợp mà ta cần tìm.



  • Để xác định chi số hồi lưu chính xác nhất ta phải tính đến chỉ tiêu kinh tế. Muốn thế ta phải xác định toàn bộ chi phí cho sản xuất của hệ thống với nhiều giá trị chi số hồi lưu khác nhau. Tổng chi phi sản xuất của hệ thống bao gồm: khấu hao giá thành thiết bị A, tiêu tốn sửa chữa P, tiêu tốn vận hành T.

Quan hệ giữa chi phí sản xuất và chỉ số hồi lưu biểu thị ở hình 2.11. Điểm cực tiểu của đường tổng chi phí ứng với chỉ số hồi lưu thích hợp và tổng chi phí bé nhất.



Hình 2.11: Xác định chỉ số hồi lưu thích hợp kinh tế nhất.



Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   14


Cơ sở dữ liệu được bảo vệ bởi bản quyền ©tieuluan.info 2019
được sử dụng cho việc quản lý

    Quê hương