Đang tải... (xem toàn văn)
Cô đặc dung dịch NaOH,
Đồ án môn QTTB Trường ĐH CN Hà Nội Thiết kế hệ thống cô đặc NaOH Khoa CN Hóa NHIỆM VỤ THIẾT KẾ MÔN HỌC Giáo viên hướng dẫn : Vũ Minh Khôi Sinh viên thực hiên: Nguyễn Văn Thiệp Lớp : CĐ–ĐH Hóa 1 – K6 1. Đề tài thiết kế: Thiết kế hệ thống cô đặc hai nồi xuôi chiều thiết bị cô đặc, thiết bị có buồng đốt ngoài thẳng đứng: Dung dịch: NaOH Với năng suất: 18500 kg/h Chiều cao ống gia nhiệt là 5 m 2.Các số liệu ban đầu: Nồng độ đầu của dung dịch : 12% Nồng độ cuối của dung dịch: 32% Áp suất hơi đốt nồi 1 : 4at Áp suất hơi ngưng tụ: 0,22 at 3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: * Bản vẽ dây chuyền khổ A 4 * Tinh toán thiết bị chính. * Tính toán thiết bị phụ. * Tính cơ khí. * Một số chi tiết khác. ………………………… Xác nhận của thầy (cô ) …………………………………………… …………………………………………… …………………………………………… Ngày… tháng……năm… (Sinh viên giao nộp) SV: Nguyễn Văn Thiệp GVHD: Vũ Minh Khôi Lớp CĐ-ĐH Hóa 1- K6 1 Đồ án môn QTTB Trường ĐH CN Hà Nội Thiết kế hệ thống cô đặc NaOH Khoa CN Hóa LỜI MỞ ĐẦU Để bước đầu làm quen với công việc của một kĩ sư hóa chất là thiết kế, sản xuất một thiết bị phục vụ nhiệm vụ nào đó trong sản xuất. Bộ môn “Quá trình và thiết bị công nghệ hóa học”cung cấp những kiến thức cần thiết cho sinh viên đặc biệt là kĩ sư máy hóa chất, giúp sinh viên hiểu và có khả năng vận hành các thiết bị máy móc trong công nghiệp sản xuất có liên quan. Đây là nền tảng căn bản, là cơ sở để các kĩ sư hiểu sâu hơn và nghiên cứu sản xuất các máy móc hiên đại hơn trên thế giới nhất là trong thời đại mà máy móc phát triển như vũ bão như hiện nay. Trong phạm vi “ Đồ án môn học- với nhiệm vụ thiết kế hệ thống cô đặc hai nồi xuôi chiều thiết bị có phòng đốt ngoài thẳng dùng để cô đặc dung dịch NaOH chỉ đề cập đến việc tinh toán và thiêt kế nhũng thiết bị chính của hệ thống. Để hoàn thành đồ án này em đã nhận được sự giúp đỡ rất lớn từ phía nhà trường, gia đình,bạn bè. Đặc biệt em xin được gủi lời cảm ơn chân thành đến thầy hướng dẫn Vũ Minh Khôi đã giúp đỡ tận tình em hoàn thành đồ án này. Do thời gian và kiến thức con hạn chế nên đồ án không tránh khỏi thiếu sót, em rất mong nhận được ý kiến và sư góp ý của các thầy cô và các bạn để đồ án được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn ! Sinh viên thực hiện Nguyễn Văn Thiệp SV: Nguyễn Văn Thiệp GVHD: Vũ Minh Khôi Lớp CĐ-ĐH Hóa 1- K6 2 Đồ án môn QTTB Trường ĐH CN Hà Nội Thiết kế hệ thống cô đặc NaOH Khoa CN Hóa PHẦN I_GIỚI THIỆU CHUNG I. GIỚI THIỆU VỀ SẢN PHẨM NaOH Natri hiđroxit Natri hiđroxit hay hyđroxit natri (công thức hóa học NaOH) hay thường được gọi là xút hoặc xút ăn da. Natri hydroxit tạo thành dung dịch kiềm mạnh khi hòa tan trong dung môi như nước. Nó được sử dụng nhiều trong các ngành công nghiệp như giấy, dệt nhuộm, xà phòng và chất tẩy rửa. Sản lượng trên thế giới năm 1998 vào khoảng 45 triệu tấn. Natri hydroxit cũng được sử dụng chủ yếu trong các phòng thí nghiệm. Natri hydroxit tinh khiết là chất rắn có màu trắng ở dạng viên, vảy hoặc hạt hoặc ở dạng dung dịch bão hòa 50%. Natri hydroxit rất dễ hấp thụ CO 2 trong không khí vì vậy nó thường được bảo quản ở trong bình có nắp kín. Nó phản ứng mãnh liệt với nước và giải phóng một lượng nhiệt lớn, hòa tan trong etanol và metanol. Nó cũng hòa tan trong ete và các dung môi không phân cực, và để lại màu vàng trên giấy và sợi. Tính Chất Vật Lý - Entanpi hòa tan ΔH o -44,5kJ/mol - Ở trong dung dịch nó tạo thành dạng monohydrat ở 12,3-61,8 °C với nhiệt độ nóng chảy 65,1 °C và tỷ trọng trong dung dịch là 1,829 g/cm 3 Tính Chất Hóa Học - Phản ứng với các axít và ôxít axít tạo thành muối và nước NaOH (dd) + HCl (dd) → NaCl (dd) + H 2 O - Phản ứng với cacbon điôxít 2NaOH + CO 2 → Na 2 CO 3 + H 2 O NaOH + CO 2 → NaHCO 3 SV: Nguyễn Văn Thiệp GVHD: Vũ Minh Khôi Lớp CĐ-ĐH Hóa 1- K6 3 Đồ án môn QTTB Trường ĐH CN Hà Nội Thiết kế hệ thống cô đặc NaOH Khoa CN Hóa - Phản ứng với các axít hữu cơ tạo thành muối của nó và thủy phân este: - Phản ứng với muối tạo thành bazơ mới và muối mới: 2 NaOH + CuCl 2 → 2 NaCl + Cu(OH) 2 ↓ Phương pháp sản xuất Toàn bộ dây chuyền sản xuất xút ăn da (NaOH) là dựa trên phản ứng điện phân nước muối (nước cái). Trong quá trình này dung dịch muối (NaCl) được điện phân thành clo nguyên tố (trong buồng anốt), dung dịch natri hyđroxit, và hiđrô nguyên tố (trong buồng catôt) Nhà máy có thiết bị để sản xuất đồng thời xút và clo thường được gọi là nhà máy xút-clo. Phản ứng tổng thể để sản xuất xút và clo bằng điện phân là: 2 Na + + 2 H 2 O + 2 e - → H 2 + NaOH Phản ứng điện phân dung dịch muối ăn trong bình điện phân có màng ngăn: 2NaCl + 2 H 2 O → 2 NaOH + H 2 + Cl 2 Dung dịch sau khi sản xuất là dung dịch NaOH có nồng độ thấp. Do vậy để sản xuất dung dịch đặc hơn và sản xuất NaOH dạng tinh thể người ta cần tiến hành qua phương pháp là cô đặc dung dịch NaOH loãng II. SƠ LƯỢC VỀ QUÁ TRÌNH CÔ ĐẶC SV: Nguyễn Văn Thiệp GVHD: Vũ Minh Khôi Lớp CĐ-ĐH Hóa 1- K6 4 Đồ án môn QTTB Trường ĐH CN Hà Nội Thiết kế hệ thống cô đặc NaOH Khoa CN Hóa Quá trình cô đặc là quá trình làm đậm đặc dung dịch bằng việc đun sôi. Đặc điểm của quá trình này là dung môi được tách ra khỏi dung dịch ở dạng hơi, chất hoà tan được giữ lại trong dung dịch, do đó, nồng độ của dung dịch sẽ tăng lên. Khi bay hơi, nhiệt độ của dung dịch sẽ thấp hơn nhiệt độ sôi, áp suất hơi của dung môi trên mặt dung dịch lớn hơn áp suất riêng phần của nó ở khoảng trống trên mặt thoáng dung dịch nhưng nhỏ hơn áp suất chung.Trạng thái bay hơi có thể xảy ra ở các nhiệt độ khác nhau và nhiệt độ càng tăng thì tốc độ bay hơi càng lớn, còn sự bốc hơi (ở trạng thái sôi) diễn ra ngay cả trong lòng dung dịch( tạo thành bọt) khi áp suất hơi của dung môi bằng áp suất chung trên mặt thoáng , trạng thái sôi chỉ có ở nhiệt độ xác định ứng với áp suất chung và nồng độ của dung dịch đã cho. Trong quá trình cô đặc, nồng độ của dung dịch tăng lên, do đó mà một số tính chất của dung dịch cũng sẽ thay đổi. Điều này có ảnh hưởng đến quá trình tính toán, cấu tạo vá vận hành của thiết bị cô đặc. Khi nồng độ tăng, hệ số dẫn nhiệt λ, nhiệt dung riêng C, hệ số cấp nhiệt α của dung dịch sẽ giảm. Ngược lại, khối lượng riêng ρ, độ nhớt ν, tổn thất do nồng độ ∆ ’ sẽ tăng. Đồng thời khi tăng nồng độ sẽ tăng điều kiện tạo thành cặn bám trên bề mặt truyền nhiệt, những tính chất đó sẽ làm giảm bề mặt truyền nhiệt của thiết bị. Hơi của dung môi được tách ra trong quá trình cô đặc gọi là hơi thứ, hơi thứ ở nhiệt độ cao có thể dùng để đun nóng một thiết bị khác, nếu dùng hơi thứ để đun nóng cho một thiết bị ngoài hệ thống thì ta gọi đó là hơi phụ. Quá trình cô đặc có thể tiến hành trong thiết bị cô đặc một nồi hoặc nhiều nồi, làm việc liên tục hoặc gián đoạn. Quá trình cô đặc có thể được thực hiện ở các áp suất khác nhau tuỳ theo yêu cầu kĩ thuật, khi làm việc ở áp suất thường thì có thể dùng thiết bị hở, khi làm việc ở áp suất thấp thì dùng thiết bị kín cô đặc trong chân không vì có ưu điểm là có thể giảm được bề mặt truyền nhiệt ( khi áp suất giảm thì nhiệt độ sôi của dung dịch giảm dẩn đến hiệu số nhiệt độ giữa hơi đốt và dung dịch tăng). Cô đặc nhiều nồi là quá trình sử dụng hơi thứ thay cho hơi đốt, do đó nó có ý nghĩa kinh tế cao về sử dụng nhiệt. Nguyên tắc của quá trình cô đặc nhiều nồi có thể SV: Nguyễn Văn Thiệp GVHD: Vũ Minh Khôi Lớp CĐ-ĐH Hóa 1- K6 5 Đồ án môn QTTB Trường ĐH CN Hà Nội Thiết kế hệ thống cô đặc NaOH Khoa CN Hóa tóm tắt như sau: Ở nồi thứ nhất, dung dịch được đun nóng bằng hơi đốt, hơi thứ của nồi này đưa vào đun nồi thứ hai, hơi thứ nồi hai đưa vào đun nồi ba hơi thứ nồi cuối cùng đi vào thiết bị ngưng tụ. Dung dịch đi vào lần lượt từ nồi nọ sang nồi kia, qua mỗi nồi đều bốc hơi môt phần, nồng độ dần tăng lên. Điều kiện cần thiết để truyền nhiệt trong các nồi là phải có chênh lệch nhiệt độ giữa hơi đốt và dung dịch sôi, hay nói cách khác là chênh lệch áp suất giữa hơi đốt và hơi thứ trong các nồi, nghĩa là áp suất làm việc trong các nồi phải giảm dần vì hơi thứ của nồi trước là hơi đốt của nồi sau.Thông thường nồi đầu làm việc ở áp suất dư, còn nồi cuối làm việc ở áp suất thấp hơn áp suất khí quyển. Trong các loại hệ thống cô đặc nhiều nồi thì hệ thống cô đặc nhiều nồi xuôi chiều được sử dụng nhiều hơn cả . Ưu điểm của loại này là dung dịch tự di chuyển từ nồi trước sang nồi sau nhờ sự chênh lệch áp suất giữa các nồi, nhiệt độ sôi của nồi trước lớn hơn nồi sau, do đó dung dịch đi vào mỗi nồi (trừ nồi đầu) đều có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ sôi, kết quả là dung dịch được làm lạnh đi, lượng nhiệt này sẽ làm bốc hơi thêm một phần nước làm quá trình tự bốc hơi. Nhược điểm: nhiệt độ dung dịch ở các nồi sau thấp dần nhưng nồng độ của dung dịch lại tăng dần làm cho độ nhớt của dung dịch tăng nhanh, kết quả hệ số truyền nhiệt sẽ giảm đi từ nồi đầu đến nồi cuối. Hơn nữa, dung dịch đi vào nồi đầu có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ sôi nên cần phải tốn thêm một lượng hơi đốt để đun nóng dung dịch. Trong công nghệ hoá chất và thực phẩm, Cô đặc là quá trình làm bay hơi một phần dung môi của dung dịch chứa chất tan không bay hơi. ở nhiệt độ sôi; với mục đích: + Làm tăng nồng độ của chất hoà tan trong dung dịch + Tách các chất hoà tan ở dạng rắn(kết tinh) + Tách dung môi ở dạng nguyên chất .v.v. III_ SƠ ĐỒ _ MÔ TẢ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT 1) Sơ đồ dây chuyền hệ thống cô đặc hai nồi xuôi chiều, gồm các thiết bị chính sau: SV: Nguyễn Văn Thiệp GVHD: Vũ Minh Khôi Lớp CĐ-ĐH Hóa 1- K6 6 1 2 3 4 5 6 7 2 12 9 8 10 Nước ngưng Nước ngưng Sản phẩm Cửa xả đáy Cửa xả đáy Cửa xã khói Cửa xã khói Nước ngưng Nước lạnh 11 Hơi đốt Hơi đốt Đồ án môn QTTB Trường ĐH CN Hà Nội Thiết kế hệ thống cô đặc NaOH Khoa CN Hóa Hình 1: Sơ đồ dây chuyền sản xuất của thiết bị cô đặc phòng đốt ngoài thẳng đứng 1. Thùng chứa dung dịch đầu 7. Thiết bị cô đặc 2. Bơm 8. Thùng chứa nước 3. Thùng cao vị 9. Thùng chứa sản phẩm 4. Lưu lượng kế 10.Thiết bị ngưng tụ Baromet 5. Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu 11.Thiết bị t¸ch bọt 6. Thiết bị cô đặc 12.Bơm chân không - Hai nồi cô đặc xuôi chiều cưỡng bức, thực hiện quá trình bốc hơi một phần dung môi - Thiết bị đun nóng dung dịch đến nhiệt độ sôi - Thiết bị ngưng tụ Baromet, ngưng tụ hơi nước hoặc hơi của chất lỏng không có giá trị hoặc không tan trong nước. - Bơm dung dịch và bơm hút chân không - Các thùng chứa, ly chứa. 2) Nguyên lý làm việc của hệ thống. SV: Nguyễn Văn Thiệp GVHD: Vũ Minh Khôi Lớp CĐ-ĐH Hóa 1- K6 7 Đồ án môn QTTB Trường ĐH CN Hà Nội Thiết kế hệ thống cô đặc NaOH Khoa CN Hóa Dung dịch ban đầu có nồng độ thấp chứa trong thùng (1) qua bơm (2) được bơm lên thùng cao vị (3). Từ đây nó được điều chỉnh lưu lượng theo yêu cầu qua lưu lượng kế (4) trước khi vào thiết bị gia nhiệt (5). Tại thiết bị (5), dung dịch được đun nóng đến nhiệt độ sôi bằng tác nhân hơi nước bão hòa và được cấp vào nồi cô đặc thứ nhất (6) , thực hiện quá trình bốc hơi. Dung dịch ra khỏi nồi 1 được đưa vào nồi thứ hai (7). Tại đây cũng xảy ra quá trình bốc hơi tương tự như ở nồi 1 với tác nhân đun nóng chính là hơi thứ của nồi thứ nhất (đây chính là ý nghĩa về mặt sử dụng nhiệt trong cô đặc nhiều nồi). Hơi thứ của nồi thứ 2 sẽ đi vào thiết bị ngưng tụ (8). Ở đây, hơi thứ sẽ được ngưng tụ lại thành lỏng chảy vào thùng chứa ở ngoài; còn khí không ngưng đi vào thiết bị thu hồi bọt (9) rồi vào bơm hút chân không . Dung dịch sau khi ra khỏi nồi 2 được bơm ra ở phía dưới thiết bị cô đặc đi vào thùng chứa sản phẩm . Nước ngưng tạo ra trong hệ thống được chứa trong các cốc hoặc được tuần hoàn trở lại thiết bị hoá hơi, hoặc được đưa đi xử lý. Hệ thống cô đặc xuôi chiều (hơi đốt và dung dịch đi cùng chiều với nhau từ nồi nọ sang nồi kia) được dùng khá phổ biến trong công nghiệp hóa chất. Nhiệt độ sôi của nồi trước lớn hơn nồi sau, do đó, dung dịch đi vào mỗi nồi (trừ nồi 1) đều có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ sôi, kết quả là dung dịch sẽ được làm lạnh đi và lượng nhiệt này sẽ làm bốc hơi thêm một lượng nước gọi là quá trình tự bốc hơi. Nhưng khi dung dịch vào nồi đầu có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ sôi của dung dịch, thì cần phải đun nóng dung dịch do đó tiêu tốn thêm một lượng hơi đốt. Vì vậy, khi cô đặc xuôi chiều, dung dịch trước khi vào nồi nấu đầu cần được đun nóng sơ bộ bằng hơi phụ hoặc nước ngưng tụ. Nhược điểm của cô đặc xuôi chiều là nhiệt độ của dung dịch ở các nồi sau thấp dần, nhưng nồng độ của dung dịch tăng dần làm cho độ nhớt của dung dịch tăng nhanh, kết quả là hệ số truyền nhiệt sẽ giảm từ nồi đầu đến nồi cuối. SV: Nguyễn Văn Thiệp GVHD: Vũ Minh Khôi Lớp CĐ-ĐH Hóa 1- K6 8 Đồ án môn QTTB Trường ĐH CN Hà Nội Thiết kế hệ thống cô đặc NaOH Khoa CN Hóa PHẦN II- TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH Yêu cầu: Thiết kế hệ thống cô đặc 2 nồi xuôi chiều thiết kế thiết bị cô đặc hai nồi xuôi chiều có phòng đốt ngoài thẳng đứng cô đặc dung dịch NaOH với năng suất 18500kg/h. Chiều cao ống gia nhiệt: 5m Các số liệu ban đầu: - Nồng độ đầu vào của dung dịch: 12% - Nồng độ cuối của dung dịch: 32% - Áp suất hơi đốt nồi 1: 4at - Áp suất hơi ngưng tụ: 0,22 at. * Tính toán lượng hơi thứ bốc ra khỏi hệ thống (W) ADCT: W = 1 d d c x G x − ÷ ( CT 5.24T162- [3]) (1) Trong đó: W- Tổng lượng hơi thứ bốc ra khỏi hệ thống (Kg/s) x d - Nồng độ đầu vào của dung dịch: x d = 12% x c - Nồng độ cuối của dung dịch: x c = 32% G d –Năng suất thiết bị: G d = 18500 (kg/h) 12 18500(1 ) 11562,5 32 W = − = (kg/h) 1.Cân bằng vật liệu Giả sử trong quá trình bay hơi không kéo theo chất tan theo hơi thứ thì cân bằng vật chất của quá trình cô đặc biểu diễn theo phương trình: G d = G c + W Trong đó: G d :lượng dung dịch đầu đưa vào cô đặc (kg/h) G c :lượng sản phẩm thu được (kg/h) SV: Nguyễn Văn Thiệp GVHD: Vũ Minh Khôi Lớp CĐ-ĐH Hóa 1- K6 9 Đồ án môn QTTB Trường ĐH CN Hà Nội Thiết kế hệ thống cô đặc NaOH Khoa CN Hóa W : tổng lượng hơi thứ bay ra Đối với chất tan trong dung dịch: d d G . G . G . G 100 100 d c c d c c x x x x = → = (theo ct 3.7/T3-142) 2. Tính toán lượng hơi thứ bốc ra khỏi mỗi nồi. - Gọi: W 1 - Lượng hơi thứ bốc ra khỏi nồi 1: W 1 (kg/s) W 2 - Lượng hơi thứ bốc ra khỏi nồi 2: W 2 (kg/s) Giả thiết mức phân phối lượng hơi thứ bốc ra ở nồi 2 là : Ta chọn: W 1 = 1,02W 2 (1) Mặt khác: W = W 1 + W 2 = 11562,5 (2) Từ (1) và (2) ta tính được: W 1 = 5838,5 (kg/h) W 2 = 5724(kg/h) 3. Nồng độ sản phẩm ra khỏi mỗi nồi i . W d d i d G X x G = − (CT 5,12T162 - [3]) Nồng độ cuối ra khỏi nồi 1 là: 1 1 . 18500.12% 17,53% 18500 5838,5 d d d G X x G W = = = − − (2) Nồng độ cuối ra khỏi nồi 2 là: x 2 = 1 2 . 18500.12% 32% ( ) 18500 (5838,5 5724) d d d G X G W W = = − + − + 4. Chênh lệch áp suất chung của hệ thống (ΔP) ΔP được đo bằng hiệu số giữa áp suất đốt sơ cấp P 1 ở nồi 1 và áp suất hơi thứ ở thiết bị ngưng tụ P ng . Ta có: ΔP = P 1 - P ng (3) = 4 – 0,22 = 3,78 (at) SV: Nguyễn Văn Thiệp GVHD: Vũ Minh Khôi Lớp CĐ-ĐH Hóa 1- K6 10 [...]... nhiệt dung riêng của dung dịch NaOH : x < 20% ) Với dung dịch loãng ( nhiệt dung riêng tính theo công thức: C = 4186 × − x) [3-152] (1 SV: Nguyễn Văn Thiệp Lớp CĐ-ĐH Hóa 1- K6 GVHD: Vũ Minh Khôi 17 Đồ án môn QTTB Thiết kế hệ thống cô đặc NaOH • Trường ĐH CN Hà Nội Khoa CN Hóa Dung dịch ban đầu có xd = 12% nên ta có: C0 = 4186 ×(1 − xd ) = 4186 ×(1 − 0,12) = 3683, 68 [j/kg.độ] • Dung dịch ra khỏi nồi 1 có. .. NaOH + M H2O ×N H 2O = 40N NaOH + 18 ( 1 − N NaOH ) N NaOH : phần mol của NaOH trong dung dịch Ta có: SV: Nguyễn Văn Thiệp Lớp CĐ-ĐH Hóa 1- K6 GVHD: Vũ Minh Khôi 25 Đồ án môn QTTB Thiết kế hệ thống cô đặc NaOH Trường ĐH CN Hà Nội Khoa CN Hóa x1 N NaOH( 1) Với nồi 1: 0.1753 M NaOH 40 = = = 0, 087 x1 1 − x1 0.1753 1 − 0.1753 + + 40 18 M NaOH M H2O x2 N NaOH( 2) Với nồi 2: 0,32 M NaOH 40 = = = 0,1748 x2 1... hệ thống cô đặc NaOH Trường ĐH CN Hà Nội Khoa CN Hóa Q m1 Q m2 ( G d − W1 ) C1t s1 ( G d − W1 − W2 ) C2 t s2 G d C0 t s0 DCθ nc1 W1Cθ nc2 1 2 Trong đó: D: lượng hơi đốt cho vào nồi 1 C0, C1, C2: nhiệt dung riêng của dung dịch ban đầu, dung dịch ra khỏi nồi 1, nồi 2 Cnc1 , C nc2 : nhiệt dung riêng của nước ngưng ra khỏi nồi 1, nồi 2 t s0 , t s1 , t s2 : nhiệt độ sôi của dung dịch đầu, dung dịch ra khỏi... riêng của dung dịch Theo tính toán ở bước 9 ta có : Cdd1 = 3452,19 [J/kg.độ]; Cdd2 = 3263,92 [J/kg.độ] ρ : Khối lượng riêng của dung dịch NaOH Tra bảng I.23 [1 – 35] và nội suy ta có: 0 ⇒ ρ dd1 = 1096 kg/m 3 Nồi 1: t s1 = 112, 42 C và x1 = 17,53% 3 t s2 = 66,54 0 C và x2 = 32% ⇒ ρ dd2 = 1326 kg/m Nồi 2: M : Khối lượng mol của dung dịch tính theo công thức : M = M NaOH ×N NaOH + M H2O... Thiết kế hệ thống cô đặc NaOH Trường ĐH CN Hà Nội Khoa CN Hóa Trong đó: o Tsi : nhiệt độ sôi của dung môi K r: ẩn nhiệt hoá hơi của dung môi [J/kg] ∆ '0i : Tổn thất nhiệt độ do nhiệt độ sôi của dung dịch lớn hơn của dung môi ở áp suất khí quyển • Với nồi 1 ta có: Ts1 = (t tb1 + 273) = 113, 37 + 273 = 386, 37 o K Tra bảng VI.2 [4-63] và nội suy với nồng độ dung dịch NaOH là x1 = 17,53%... Dung dịch ra khỏi nồi 1 có x1 = 17,53% nên ta có: C1 = 4186 ×(1 − x1 ) = 4186 ×(1 − 0,1753) = 3452,19 [j/kg.độ] x > 20% ) Với dung dịch đặc ( nhiệt dung riêng tính theo công thức: C = C ht ×x + 4186 ×(1 − x) [1-152] Cht tính theo công thức: MC ht = n1c1 + n 2 c 2 + n 3c3 [1-152] Với NaOH ta có M = 40; n1 = 1; n 2 = 1; n 3 = 1 Tra bảng I.141 [3-] ta có nhiệt dung nguyên tử của các nguyên tố: Na: c1 = 26000... thống cô đặc NaOH • Trường ĐH CN Hà Nội Khoa CN Hóa Tra bảng I.104 [3 – 96] và nội suy ta có : 2 t s1 = 120,97 0 C ⇒ μ nc1 = 0, 2502 Ns/m Nồi 1: 0 Nồi 2: t s2 = 85,56 C ⇒ μ nc2 = 0, 4261 Ns/m 2 Các thông số của dung dịch : Hệ số dẫn nhiệt của dung dịch NaOH tính theo công thức: λ dd = A ×C dd × ×3 ρ ρ M [3-123] 10 −8 A : Hệ số tỷ lệ với chất lỏng liên kết A=3,58 × Cdd : Nhiệt dung riêng... 6883,69 24781,28 10.3 Tính hệ số cấp nhiệt α 2 từ bề mặt đốt đến chất lỏng sôi: Dung dịch khi sôi ở chế độ sủi bọt, có đối lưu tự nhiên hệ số cấp nhiệt xác định theo công thức: α 2i = 45,3 × p i' ) ( 0,5 ×∆tψ2.33 × 2i i [W/m2.độ] ∆t 2i : Hiệu số nhiệt độ giữa thành ống truyền nhiệt và dung dịch Ta có: ∆t 2i = t T2i − t ddi = ∆Ti − ∆t1i − ∆t Ti Từ đó ta có: ∆t 21 = ∆T1 − ∆t11 − ∆t T1 = 7, 482 SV: Nguyễn Văn... kế hệ thống cô đặc NaOH Trường ĐH CN Hà Nội Khoa CN Hóa 5 Chênh lệch áp suất, nhiệt độ hơi đốt cho mỗi nồi: Gọi ∆pi: chênh lệch áp suất trong nồi thứ i [at] Giả thiết phân bố áp suất hơi đốt giữa 2 nồi là: ∆p1 : ∆p 2 = 2, 47 :1 ∆p1 − 2, 47 ∆p 2 = 0 ∆p = 2, 69 [at] ⇒ 1 ∆p + ∆p 2 = ∆p = 3, 78 ∆p 2 = 1,09 [at] Ta có hệ: 1 Tính áp suất hơi đốt từng nồi suy ra nhiệt độ hơi đốt: Theo công thức pi... thống cô đặc NaOH Với nồi 1 : Trường ĐH CN Hà Nội Khoa CN Hóa p1' = 1, 4185 [ at ] Tra bảng I.59 [3-46] – Khối lượng riêng của dung dịch NaOH- nước và nội suy với 3 t = 20 o C và x1 = 17,53% ta có ρ dd1 = 1189, 3 kg m Thay vào phương trình ta có: 1 5 1189,3 × 9,81 p tb1 = 1, 459 + ×(0,5 + ) × = 1, 6374 [ at ] 2 2 9,81× 4 10 Tra bảng I.251 [3-314] và nội suy với p tb1 =1, 6374 [ at ] o C ta có . thiết kế: Thiết kế hệ thống cô đặc hai nồi xuôi chiều thiết bị cô đặc, thiết bị có buồng đốt ngoài thẳng đứng: Dung dịch: NaOH Với năng suất: 18500 kg/h Chiều. dịch NaOH có nồng độ thấp. Do vậy để sản xuất dung dịch đặc hơn và sản xuất NaOH dạng tinh thể người ta cần tiến hành qua phương pháp là cô đặc dung dịch