Đồ án môn học quá trình thiết bị thiết kế hệ thống 2 nồi cô đặc xuôi chiều tuần hoàn cưỡng bức, cô đặc dung dịch KOH với năng suất 6570 kgh

99 920 1
Đồ án môn học quá trình thiết bị thiết kế hệ thống 2 nồi cô đặc xuôi chiều tuần hoàn cưỡng bức, cô đặc dung dịch KOH với năng suất 6570 kgh

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

rường: ĐHCN Hà Nội Đồ Án Mơn QTTB CN Hóa Học ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH THIẾT BỊ Họ tên : Lớp : Khoa : Cơng Nghệ Hóa GVHD : NỘI DUNG ĐỀ BÀI: Thiết kế hệ thống nồi đặc xi chiều tuần hồn cưỡng bức, cô đặc dung dịch KOH với suất 6570 kg/h Chiều cao ống gia nhiệt: m Nồng độ đầu vào dung dịch: 12,4% Nồng độ cuối dung dịch: 35,3% Áp suất đốt nồi 1: 4atm = 4,133at Áp suất ngưng tụ: 0,2atm = 0,207at GVHD:?????????????? SVTH:????????????? rường: ĐHCN Hà Nội Đồ Án Môn QTTB CN Hóa Học NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN  …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… Hà Nội, Ngày … Tháng …Năm 2010 Người nhận xét GVHD:?????????????? SVTH:????????????? rường: ĐHCN Hà Nội Đồ Án Mơn QTTB CN Hóa Học LỜI MỞ ĐẦU Để bước đầu làm quen với công việc kĩ sư hoá chất thiết kế thiết bị hay hệ thống thiết bị thực nhiệm vụ sản xuất, sinh viên khoa Cơng nghệ Hố học trường Đại học Công nghiệp Hà Nội nhận đồ án mơn học: “Q trình thiết bị Cơng nghệ Hoá học” Việc thực đồ án điều có ích cho sinh viên việc bước tiếp cận với thực tiễn sau hoàn thành khối lượng kiến thức giáo trình “Cơ sở q trình thiết bị Cơng nghệ Hố học” Trên sở lượng kiến thức kiến thức số mơn khoa học khác có liên quan, sinh viên tự thiết kế thiết bị, hệ thống thiết bị thực nhiệm vụ kĩ thuật có giới hạn q trình cơng nghệ Qua việc làm đồ án môn học này, sinh viên phải biết cách sử dụng tài liệu việc tra cứu, vận dụng kiến thức, quy định tính tốn thiết kế, tự nâng cao kĩ trình bày thiết kế theo văn phong khoa học nhìn nhận vấn đề cách có hệ thống Trong đồ án môn học này, nhiệm vụ cần phải hồn thành thiết kế hệ thống đặc hai nồi xi chiều tuần hồn cưỡng với dung dịch KOH, suất 6570 kg/h, nồng độ dung dịch ban đầu 12,4%, nồng độ sản phẩm 35,3% Đồ án môn học trình bày gồm phần sau: Phần 1: Giới thiệu chung Phần 2: Tính tốn thiết bị Phần 3: Tính tốn khí Phần 4: Tính tốn thiết bị phụ Phần 5: Kết luận Do hạn chế thời gian, chiều sâu kiến thức, hạn chế tài liệu, kinh nghiêm thực tế nhiều mặt khác nên khơng tránh khỏi thiếu sót q trình thiết kế Em mong nhận đóng góp ý kiến, xem xét dẫn thêm thầy giáo bạn để đồ án hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy ???????????? hướng dẫn em hoàn thành đồ án GVHD:?????????????? SVTH:????????????? rường: ĐHCN Hà Nội Đồ Án Môn QTTB CN Hóa Học PHẦN I GIỚI THIỆU CHUNG Trong cơng nghiệp sản xuất hóa chất thực phẩm ngành cơng nghiệp khác nói chung thường phải làm việc với hệ dung dịch lỏng chứa chất tan không bay hơi, để làm tăng nồng độ chất tan người ta thường làm bay phần dung môi dựa nguyên lý truyền nhiệt, nhiệt độ sôi, phương pháp gọi phương pháp cô đặc Cô đặc phương pháp quan trọng công nghiệp sản xuất hóa chất, làm tăng nồng độ chất tan, tách chất rắn hòa tan dạng tinh thể, thu dung môi dạng nguyên chất dung dịch chuyển không nhiều công sức mà đảm bảo yêu cầu thiết bị dung để cô đặc gồm nhiều loại như: thiết bị đặc có ống tuần hồn trung tâm, thiết bị đặc buồng đốt treo, thiết bị cô đặc loại màng, thiết bị cô đặc có vành dẫn chất lỏng, thiết bị đặc phịng đốt ngồi, thiết bị đặc tuần hồn cưỡng bức, thiết bị đặc ống tuần hồn trung tâm… Tùy sản phẩm suất khác mà người ta thiết kế thiết bị cô đặc phù hợp với điều kiện cho suất cao, tạo sản phẩm mong muốn,giảm tổn thất trình sản xuất Q trình đặc dung dịch mà cấu tử có chênh lệch nhiệt độ sơi cao thường tiến hành cách tách phần dung mơi Tuy nhiên, tùy theo tính chất cấu tử khó bay ( hay khơng bay q trình đó) mà ta tách phần dung mơi (hay cấu tử khó bay hơi) phương pháp nhiệt hay phương pháp lạnh - Phương pháp nhiệt: Dưới tác dụng nhiệt (do đun nóng) dung mơi chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái dung dịch sôi Để cô đặc dung dịch không chịu nhiệt độ ( dung dịch đường) địi hỏi đặc nhiệt độ thấp, thường chân khơng Đó phương pháp đặc chân không - Phương pháp lạnh: Khi hạ nhiệt độ đến mức độ u cầu cấu tử tách dạng tinh thể đơn chất tinh khiết – thường kết tinh dung môi để tăng nồng độ chất tan Tùy theo tính chất cấu tử - kết tinh dung mơi, điều kiện bên ngồi tác dụng lên dung dịch mà trình GVHD:?????????????? SVTH:????????????? rường: ĐHCN Hà Nội Đồ Án Mơn QTTB CN Hóa Học kết tinh xảy nhiệt độ cao hay thấp có phải dùng đến máy lạnh Phân loại thiết bị cô đặc: Các thiết bị cô đặc phong phú đa dạng Tuy nhiên ta phân loại theo số đặc điểm sau: - Theo nguyên lý làm việc: Có loại thiết bị cô đặc làm việc theo chu kỳ làm việc liên tục - Theo áp suất làm việc bên thiết bị: Chia loại: Thiết bị làm việc Pdư, Pck… - Theo nguồn cấp nhiệt:  Nguồn phản ứng cháy nhiên liệu  Nguồn điện  Nguồn nước: Nay nguồn cấp nhiệt thường gặp  Nguồn nước nóng, dầu nóng hỗn hợp điphenyl cho thiết bị chu kỳ có cơng suất nhỏ Cấu trúc thiết bị cô đặc thường có phận sau: - Bộ phận nhận nhiệt: Ở thiết bị đốt nóng nước, phận nhận nhiệt dàn ống gồm nhiều ống nhỏ nước ngưng tụ bên ngồi ống, truyền nhiệt cho dung dịch chuyển động bên ống - Không gian để phân ly: Hơi dung mơi tạo cịn chứa dung dịch nên phải có khơng gian lớn để tách dung dịch rơi trở lại phận nhiệt - Bộ phận phân ly: Để tác giọt dung dịch lại Cấu tạo thiết bị cô đặc cần đạt yêu cầu sau: - Thích ứng tính chất đặc biệt dung dịch cần cô đặc như: Độ nhớt cao, khả tạo bọt lớn, tính ăn mịn kim loại - Có hệ số truyền nhiệt lớn - Tách ly thứ tốt - Bào đảm tách khí khơng ngưng cịn lại sau ngưng tụ đốt GVHD:?????????????? SVTH:????????????? rường: ĐHCN Hà Nội Đồ Án Mơn QTTB CN Hóa Học Cơ đặc nhiều nồi: Cơ đặc nhiều nồi q trình sử dụng thứ thay đốt, có ý nghĩa kinh tế cao sử dụng nhiệt Ngưyên tắc đặc nhiều nồi tóm tắt sau: Nồi thứ dung dịch đun đốt, thứ nồi đưa vào đun nồi thứ hai, thứ nồi thứ hai đưa vào đun nồi thứ ba,…hơi thứ nồi cuối vào thiết bị ngưng tụ Dung dịch vào từ nồi sang nồi kia, qua nồi bốc phần, nồng độ tăng dần lên Điều kiện cần thiết để truyền nhiệt nồi phải có chênh lệch nhiệt độ đốt dung dịch sơi, hay nói cách khác chênh lệch áp suất đốt thứ nồi nghĩa áp suất làm việc nồi phải giảm dần thứ nồi trước đốt nồi sau Thơng thường nồi đầu làm việc áp suất dư nồi cuối làm việc áp suất thấp áp suất khí (chân khơng) Cơ đặc nhiều nồi có hiệu kinh tế cao sử dụng đốt so với nồi Lượng đốt dùng để bốc kg thứ hệ thống cô đặc nhiều nồi tăng Dưới số liệu lượng tiêu hao đốt theo kg thứ: Trong hệ thống cô đặc nồi: 1,1 kg/ kg Trong hệ thống cô đặc nồi: 0,57 kg/ kg Trong hệ thống cô đặc nồi: 0,40 kg/ kg Trong hệ thống cô đặc nồi: 0,30 kg/ kg Trong hệ thống cô đặc nồi: 0,27 kg/ kg Qua số liệu cho thấy, lượng đốt giảm theo số nồi tăng không giảm theo tỉ lệ bậc mà từ nồi lên nồi giảm 50%, từ nồi lên nồi giảm 10%, thực tế từ nồi 10 lên nồi 11 giảm không 1% nghĩa xét mặt đốt hệ thống cô đặc nhiều nồi 10 nồi Mặt khác số nồi tăng hiệu số nhiệt độ có ích giảm nhanh bề mặt đun nóng nồi tăng GVHD:?????????????? SVTH:????????????? rường: ĐHCN Hà Nội Đồ Án Mơn QTTB CN Hóa Học Vì vây, cần lựa chọn số nồi thích hợp cho hệ thống cô đặc nhiều nồi Giới thiệu dung dịch KNO3: Kali nitrat hay gọi diêm tiêu kali chất lỏng dạng tinh thể lập phương, nóng chảy 334 C Khơng hút ẩm, tan nước độ tan tăng nhanh theo nhiệt độ nên dễ kết tinh lại Nó khó tan rượu ete 400 C, KNO3 phân huỷ thành kali nitrit oxi: KNO3 = KNO2+ ½O2 Do nhiệt độ nóng chảy KNO3 chất oxi hoá mạnh, nâng số oxi hoá Mn, Cr lên số oxi hoá cao Hỗn hợp KNO3 hợp chất hữu cháy dễ dàng mãnh liệt Hỗn hợp gồm 75% KNO3, 10% S, 15% than thuốc súng đen Diêm tiêu kali cịn dược dùng làm phân bón, chất bảo quản thịt dùng công nghiệp thuỷ tinh Ở nước ta nhân dân thường khai thác diêm tiêu từ phân dơi hay từ đất hang có dơi Phân dơi hang lâu ngày bị phân huỷ giải phóng khí NH3 Dưới tác dụng số vi khuẩn, khí NH3 bị oxi hoá thành nitrơ axit nitric Axit tác dụng lên đá vôi tạo thành Ca(NO3)2, muối phần bám vào thành hang, phần tan chảy ngấm vào đất hang Người ta lấy đất hang trộn kĩ với tro củi dùng nước sôi dội nhiều lần qua hỗn hợp để tách KNO3 Ca(NO3)2 + K2CO3 → 2KNO3 + CaCO3 Phương pháp cho phép sản xuất lượng diêm tiêu ỏi thỗ mãn kịp thời u cầu quốc phòng kháng chiến chống Pháp trước Sơ đồ dây chuyền sản xuất : 4.1 Sơ đồ dây chuyền hệ thống cô đặc nồi xi chiều tuần hồn cưỡng GVHD:?????????????? SVTH:????????????? rường: ĐHCN Hà Nội Đồ Án Mơn QTTB CN Hóa Học Trong sơ đồ gồm thiết bị sau nồi cô đặc thuộc loại thiết bị đặc tuần hồn cưỡng Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu Thiết bị ngưng tụ Bơm hút chân không 4.2 Nguyên lý làm việc hệ thống Dung dich đầu Na2SO4 chứa thùng (1) bơm (2) đưa vào thùng cao vị (3) từ thùng chứa thùng cao vị thiết kế có gờ chảy tràn để ổn định mức chất lỏng thùng, sau chảy qua lưu lượng kế (4) vào thiết bị trao đổi nhiệt (5) (thiết bị ống chùm) Ở thiết bị trao đổi nhiệt dung dich đun nóng sơ đến nhiệt độ sơi nước bảo hịa cung cấp từ vào, vào nồi (6) Ở nồi dung dich tiếp tục dung nóng thiết bị đun nóng kiểu ống chùm, dung dịch chảy ống truyền nhiệt đốt GVHD:?????????????? SVTH:????????????? rường: ĐHCN Hà Nội Đồ Án Môn QTTB CN Hóa Học đưa vào buồng đốt để đun nóng dung dịch Một phần khí khơng ngưng đưa qua tháo khí khơng ngưng.Nước nưng đưa khỏi phịng đốt tháo nước ngưng Dung dịch sơi , dung mơi bốc lên phịng bốc gọi thứ Dưới tác dụng đốt buồng đốt thứ bốc lên dẫn sang buong đốt thiết bị (7) Dung dịch từ nồi (6) tự di chuyển qua nồi thứ (7) chênh lệch áp suất làm việc nồi, áp suất nồi sau < áp suất nồi trước Nhiệt độ nồi trước lớn nồi sau dung dịch vào nồi thứ (7) có nhiệt độ cao nhiệt độ sôi, kết dung dịch làm lạnh lượng nhiệt làm bốc lượng nước gọi trình tự bốc Dung dịch sản phẩm nồi (7) đưa vào thùng chứa sản phẩm (9) qua thiết bị bơm (2) Hơi thứ bốc khỏi nồi (7) đưa vào thiết bị ngưng tụ Baromet (10) Trong thiết bị ngưng tụ , nước làm lạnh từ xuống, hời thứ ngưng tụ lại thành lỏng chảy qua ống Baromet vào thùng chứa cịn khí khơng ngưng qua thiết bị tách bọt (11) bơm chân không (12) hút ngồi cịn thứ ngưng tụ chảy vào thùng chứa nước ngưng Hệ thống cô đặc xuôi chiều ( đốt dung dịch chiều với từ nồi sang nồi ) dùng phổ biến cơng nghiệp hóa chất.Loại có ưu điểm dung dịch tự chảy từ nồi trước sang nồi sau nhờ chênh lệch áp suất nồi Nhiệt độ sôi nồi trước sang nồi sau , , dung dịch vào nồi ( trừ nồi ) có nhiệt độ cao nhiệt độ sôi , kết dung dịch vào làm lạnh lượng nhiệt bốc thêm lượng nước gọi trình tự bốc hơi.Nhưng dung dịch vịa nồi đầu có nhiệt độ thấp nhiệt độ sơi dung dịch , cần phải đun nongd dung dịch , tiêu tốn thêm lượng đốt Vì , cô đặc xuôi chiều , dung dịch trước vào nồi nấu cần đun nóng sơ phụ nước ngưng tụ PHẦN II TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNH GVHD:?????????????? SVTH:????????????? rường: ĐHCN Hà Nội Đồ Án Mơn QTTB CN Hóa Học Số liệu ban đầu : Thiết kế hệ thống nồi đặc xi chiều tuần hồn cưỡng bức, đặc dung dịch KOH với suất 6570kg/h Chiều cao ống gia nhiệt: 3m Nồng độ đầu vào dung dịch: 12,4% Nồng độ cuối dung dịch: 35,3% Áp suất đốt nồi 1: 4,133 at Áp suất ngưng tụ: 0,207at Tính cân vật liệu : 2.1 Xác định lượng nước thứ bố từ toàn hệ thống nồi: 2.1.1 Xác định lượng hới thứ bốc toàn hệ thống: Áp dụng công thức (VI.1/ST – T 55) xđ xc ( ) W =G đ 1− 12,4 ⟹ W =6570 1− 35,3 =4262,1246 kg/h ( ) 2.1.2 Xác định lượng thứ bốc từ nồi : W1 : Lượng thứ bốc từ nồi W2 : Lượng thứ bốc từ nồi Chọn tỉ lệ phân phối thứ hai nồi sau: W1 : W2 = : Mà ta có: ⟹ W1 + W2 = 4262,1246 W1 = 2131,0623 kg/h W2 = 2131,0623 GVHD:?????????????? kg/h kg/h 10 SVTH:????????????? ... Nội Đồ Án Mơn QTTB CN Hóa Học Số liệu ban đầu : Thiết kế hệ thống nồi cô đặc xi chiều tuần hồn cưỡng bức, đặc dung dịch KOH với suất 6570kg/h Chiều cao ống gia nhiệt: 3m Nồng độ đầu vào dung dịch: ... hệ thống cô đặc nồi xuôi chiều tuần hoàn cưỡng GVHD:?????????????? SVTH:????????????? rường: ĐHCN Hà Nội Đồ Án Mơn QTTB CN Hóa Học Trong sơ đồ gồm thiết bị sau nồi cô đặc thuộc loại thiết bị đặc. .. đốt treo, thiết bị đặc loại màng, thiết bị đặc có vành dẫn chất lỏng, thiết bị đặc phịng đốt ngồi, thiết bị đặc tuần hồn cưỡng bức, thiết bị đặc ống tuần hồn trung tâm… Tùy sản phẩm suất khác

Ngày đăng: 12/03/2015, 08:29

Từ khóa liên quan

Mục lục

  • Do đó ở nhiệt độ nóng chảy KNO3 là chất oxi hoá mạnh, nâng số oxi hoá của Mn, Cr lên số oxi hoá cao hơn.

  • Hỗn hợp của KNO3 và các hợp chất hữu cơ sẽ cháy dễ dàng và mãnh liệt. Hỗn hợp gồm 75% KNO3, 10% S, 15% than là thuốc súng đen.

  • Diêm tiêu kali còn dược dùng làm phân bón, chất bảo quản thịt và dùng trong công nghiệp thuỷ tinh. Ở nước ta nhân dân thường khai thác diêm tiêu từ phân dơi hay đúng hơn từ đất ở trong các hang có dơi ở. Phân dơi trong các hang đó lâu ngày bị phân huỷ giải phóng khí NH3. Dưới tác dụng của một số vi khuẩn, khí NH3 bị oxi hoá thành nitrơ và axit nitric. Axit này tác dụng lên đá vôi tạo thành Ca(NO3)2, muối này một phần bám vào thành hang, một phần tan chảy ngấm vào đất trong hang. Người ta lấy đất hang này trộn kĩ với tro củi rồi dùng nước sôi dội nhiều lần qua hỗn hợp đó để tách ra KNO3

  • Ca(NO3)2 + K2CO3 → 2KNO3 + CaCO3

  • Phương pháp này cho phép chúng ta sản xuất được một lượng diêm tiêu tuy ít ỏi nhưng đã thoã mãn kịp thời yêu cầu của quốc phòng trong cuộc kháng chiến chống Pháp trước đây.

  • 4. Sơ đồ dây chuyền sản xuất :

  • Trong sơ đồ gồm những thiết bị chính sau

  • 1. 2 nồi cô đặc thuộc loại thiết bị cô đặc tuần hoàn cưỡng bức

  • 2. Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu

  • 3. Thiết bị ngưng tụ

  • 4. Bơm hút chân không

  • Gn=,kg/h (CT-VI.51-ST2/84 )

  • b = = 300 mm

  • + Các lỗ xếp theo hình lục giác đều . Ta có thể xác định đường kính của các lỗ theo công thức sau:

  • t =0,866d(fc/ftb)1/2 ,mm (CT-VI.55-STS2/85)

  • P =( CT-VI.56-ST2/85)

  • Dựa vào bảng VI.7-ST2/86 ta tìm được các thông số sau:

  • H = số ngăn . khoảng cách giữa các ngăn = 8. 300 = 2400 mm

  •  h1 = 10,33= 7,93m

  • Gkk=0,000025(W+Gn)+0,01W (CT-VI.47-ST2/84)

  • Gkk=0,000025.( 2176,1886 +49984,541)+0,01.2176,1886

  • = 23,066 (kg/h)

  • b)Thể tích khí cần hút ra khỏi thiết bị ngưng tụ (m3/h)

  • Vkk= ;m3/h (CT-VI.49-ST2/84)

  • Trong đó: tkk = tđ +4+0,1(tc - tđ ) = 25 + 4 + 0,1(50-25) = 31,5 0C

    • Vkk =

    • = =129,277(m3/h)

    • Vkk =0,036 (m3/s)

  • H: chiều cao các bích: 0,035m

  • D, Do, z, db là kích thước của các bích có ở bảng số liệu trên

  •  V8=

  • V = m3

  • Trong đó: + hb chiều cao buồng bốc: 2m

  • V = = 5,92(m3)

  • b. Khối lượng nước chứa đầy nồi:

  • Gnd = g =9,81.1000. 5,92 = 58075,2(N)

  • 4.2.3. Chọn tai treo và chân đỡ.

  • Tải trọng cho phép trên một tai treo G.10-4 (N)

  • 2,5

  • Bề mặt đỡ, F.104 N/m2

  • 173

  • Tải trọng cho phép lên bề mặt đỡ q.10-6 (N/m2)

  • 1,45

  • L

  • mm

  • 150

  • B

  • 120

  • B1

  • 130

  • H

  • 215

  • S

  • 8

  • L

  • 60

  • A

  • 20

  • D

  • 30

  • Khối lượng 1 tai treo(kg)

  • 3,48

  • Tải trọng cho phép trên một chân đỡ G.10-4

  • N

  • 2,5

  • Bề mặt đỡ, F.104

  • N/m2

  • 444

  • Tải trọng cho phép lên bề mặt đỡ q.10-6

  • N/m2

  • 0,56

  • L

  • mm

  • 250

  • B

  • 180

  • B1

  • 215

  • B2

  • 290

  • H

  • 350

  • S

  • 185

  • L

  • 16

  • A

  • 90

  • D

  • 27

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan