Đồ án môn học: Chưng luyện liên tục
MỤC LỤC
- CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM VÀ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ
- CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ THIẾT BỊ CHÍNH
- CHƯƠNG III: TÍNH CƠ KHÍ THIẾT BỊ CHÍNH
- CHƯƠNG IV: TÍNH THIẾT BỊ PHỤ
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM VÀ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ
I. TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM BENZEN VÀ AXÊTÔN
1. Axêtôn:
Axêtôn (CH3COCH3) là hợp chất cacboxyl, phân cực, dạng lỏng sôi ở 56,1°C, tan vô hạn trong nước và là dung môi cho nhiều chất hữu cơ. Axêtôn có thể tham gia phản ứng cộng hidro và natrihidro_sunphit, nhưng không bị OXH bởi dung dịch AgNO3 và Cu(OH)2. Nó có thể bị OXH và cắt nhóm “-CO” để chuyển thành hai axit khi tác dụng với chất OXH mạnh.
Về ứng dụng, Axêtôn là dung môi hòa tan nhiều hợp chất hữu cơ như tơ axêtat, nitro xenlulô, nhựa focmandehit, chất béo, dung môi pha sơn, mực in ống đồng. Nó còn là nguyên liệu để sản xuất thủy tinh hữu cơ và tổng hợp xêten sunfonat.
2. Benzen:
Benzen là hợp chất vòng thơm, dạng lỏng không màu, có mùi thơm đặc trưng, nhẹ hơn nước. Benzen tan nhiều trong dung môi hữu cơ, là dung môi tốt cho nhiều chất như I2, lưu huỳnh, chất béo. Benzen có nhiệt độ sôi là 80,1°C ở 1 atm, đông đặc ở 5,5°C, tỷ khối d²º4 = 0,879. Benzen có tính chất vòng bền vững, dễ tham gia phản ứng thế, khó tham gia phản ứng cộng và OXH.
Về ứng dụng, Benzen dùng để điều chế nitro benzen, anilin, tổng hợp phẩm nhuộm, dược phẩm, Clobenzen, DDT, hexacloaran, Stiren và nhiều sản phẩm quan trọng khác. Benzen cũng được dùng làm dung môi.
Nguồn cung cấp Benzen cho công nghiệp là nhựa chưng cất, than đá, hexan và toluen từ dầu mỏ. Benzen thu được từ quá trình chưng cất phân đoạn nhựa than đá.
Cả Axêtôn và Benzen đều đóng vai trò quan trọng trong công nghiệp hóa học.
II. GIỚI THIỆU VỀ PHƯƠNG PHÁP CHƯNG, CHƯNG LIÊN TỤC & VIỆC LỰA CHỌN THÁP ĐỆM
Chưng luyện liên tục bằng tháp đệm hoạt động ở áp suất thường là phương pháp tối ưu để tách hỗn hợp Benzen và Axêtôn do hai cấu tử này tan hoàn toàn vào nhau và có nhiệt độ sôi khác biệt. Chưng cất là phương pháp tách cấu tử dựa trên sự khác biệt về độ bay hơi của chúng.
Các phương pháp chưng cất phổ biến bao gồm: Chưng đơn giản, Chưng bằng hơi nước trực tiếp, Chưng chân không và Chưng luyện. Chưng luyện là phương pháp dùng để tách hoàn toàn hỗn hợp các cấu tử dễ bay hơi, hòa tan vào nhau, thu được sản phẩm tinh khiết. Tháp chưng luyện là thiết bị thay thế cho hệ thống chế tạo phức tạp.
Tháp đệm là loại tháp hình trụ, được ứng dụng rộng rãi trong công nghệ hóa học để hấp thụ, chưng luyện, làm lạnh. Trong đồ án này, tháp đệm được sử dụng để chưng cất hỗn hợp Benzen và Axêtôn. Tháp đệm có thể hoạt động ở nhiều điều kiện áp suất và chế độ làm việc khác nhau. Tuy nhiên, tháp đệm cũng có hạn chế về khả năng làm ướt đều đệm và phân phối chất lỏng không đồng đều ở tháp cao, có thể khắc phục bằng cách chia đệm thành nhiều tầng và sử dụng đĩa phân phối.
III. THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ
1. Sơ đồ công nghệ:
Hệ thống chưng luyện liên tục bao gồm các thiết bị chính:
- Tháp chưng luyện (chia làm hai đoạn: luyện và chưng).
- Thiết bị đun nóng hỗn hợp đầu.
- Thùng cao vị.
- Bộ phận đun bốc hơi đáy tháp.
- Thiết bị ngưng tụ hoàn toàn.
- Thiết bị làm lạnh sản phẩm đỉnh.
- Thùng chứa sản phẩm đỉnh và đáy.
- Thùng chứa hỗn hợp đầu.
2. Quá trình làm việc:
Hỗn hợp Axêtôn - Benzen được đun nóng và đưa vào tháp chưng luyện tại đĩa tiếp liệu. Tại đây, Axêtôn (cấu tử dễ bay hơi) chuyển sang pha hơi đi lên đỉnh tháp, còn Benzen (cấu tử khó bay hơi) đi xuống đáy tháp. Hơi Axêtôn tại đỉnh tháp được ngưng tụ, làm lạnh và một phần hồi lưu về tháp để tăng hiệu quả tách. Sản phẩm đỉnh chủ yếu là Axêtôn, sản phẩm đáy chủ yếu là Benzen.