Đang tải... (xem toàn văn)
bản mềm tính toán thiết bị chính, phụ và cơ khí. chi tiết đầy đủ và chính xác hệ thống cô đặc 2 nồi xuôi chiều thiết bị tuần hoàn cưỡng bức cho dung dịch NaOH. các công thức được trích dẫn có ghi chú thích để các bạn có thể tìm dễ dàng. bài mình làm cẩn thận, các bạn mua về tham khảo. thanks
Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ HÓA **** ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ -o0o THIẾT KẾ HỆ THỐNG CÔ ĐẶC HAI NỒI XUÔI CHIỀU THIẾT BỊ CÔ ĐẶC TUẦN HOÀN CƯỠNG BỨC DÙNG CHO DUNG DỊCH NAOH Giáo viên hướng dẫn : Sinh viên : Mã sinh viên : Lớp : Hà nội-2018 \ BỘ CÔNG THƯƠNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨAVIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Độc lập-Tự do-Hạnh phúc Đồ án qúa trình thiết bị Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa -*** - Đồ án môn học trình thiết bị I-Nội dung thiết kế Thiết kế hệ thống cô đặc hai nồi xuôi chiều thiết bị cô đặc tuần hoàn cưỡng dùng cho cô đặc dung dịch NAOH Các số liệu ban đầu: • Năng suất 10,22 tấn/h • Nồng độ đầu vào 15,22% khối lượng • Nồng độ cuối 29,21% khối lượng • Áp suất đốt nồi 4at • Áp suất ngưng tụ 0,2at • Chiều cao ống gia nhiệt 3m Nhận Xét Của Giáo Viên Hướng Dẫn ∗∗∗∗∗ LỜI MỞ ĐẦU Để bước đầu làm quen với công việc kỹ sư hóa chất thiết kế thiết bị hay hệ thống thực nhiệm vụ sản xuất, em nhận đồ án môn học: “Quá trình thiết bị Công nghệ Hóa học” với đề là: “thiết kế hệ thống thiết bị cô đặc hai nồi tuần hoàn cưỡng ”.Việc thực đồ án điều có ích cho sinh viên việc bước tiếp cận với việc thực tiễn sau Đồ án qúa trình thiết bị Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa hoàn thành khối lượng kiến thức giáo trình “Cơ sở trình thiết bị Công nghệ Hóa học” sở lượng kiến thức kiến thức số môn 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 trình công 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 toán thiết kế,tự nâng cao kĩ trình bày thiết kế theo văn khoa học nhìn nhận vấn đề cách có hệ thống Đồ án em trình bày thiết bị cô đặc tuần hoàn cưỡng Thiết bị cô đặc tuần hoàn cưỡng có ưu điểm như: - Hệ số cấp nhiệt lớn tuần hoàn tự nhiên tới đến lần làm việc điều kiện hiệu số nhiệt độ hữu ích nhỏ (3-5ºC) cường độ tuần hoàn không phụ thuộc vào hiệu số nhiệt độ hữu ích mà phụ thuộc vào suất bơm - Cô đặc tuần hoàn cưỡng trách tượng bám cặn bề mặt truyền nhiệt cô đặc dung dịch có độ nhớt lớn mà tuần hoàn tự nhiên khó thực Tuy nhiên khuyết điểm thiết bị tốn lượng để bơm, thường ứng dụng cường độ bay lớn Trong đồ án môn học em chia thành nội dung chính: Phần 1: Giới thiệu chung Phần 2: Tính toán thiết bị Phần 3: Tính toán khí Phần 4: Tính toán 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 không tránh khỏi thiếu sót Đồ án qúa trình thiết bị Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa trình thiết kế Em mong nhận đóng góp ý kiến, xem xét dẫn thêm thầy cô giáo bạn để đồ án hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy ….đã hướng dẫn em hoàn thành đồ án PHẦN I : GIỚI THIỆU CHUNG Trong công nghiệp sản xuất hóa chất thực phẩm ngành công 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 làmbay phần dung môi dựa nguyên lý truyền nhiệt, nhiệt độ sôi, phương pháp gọi phương pháp cô đặc Đồ án qúa trình thiết bị Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa Cô đặc phương pháp quan trọng công nghiệp sản xuất hóachất, 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 dùng để cô đặc gồm nhiều loại như: thiết bị cô đặc có ống tuần hoàn trung tâm, thiết bị cô đặc buồng đốt treo, thiết bị cô đặc loại màng, thiết bị cô đặc có vành dẫn chất lỏng, thiết bị cô đặc phòng đốt ngoài,thiết bị cô đặc tuần hoàn cưỡng bức,thiết bị cô đặc ống tuần hoàn 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 Quá trình cô đặc dung dịch mà cấu tử có chênh lệch nhiệt độ sôi cao thường tiến hành cách tách phần dung môi Tuy nhiên, tùy theo tính chất cấu tử khó bay ( hay không bay trình đó) mà ta tách phần dung môi (hay cấu tử khó bay hơi) phương pháp nhiệt hay phương pháp lạnh - Phương pháp nhiệt: Dưới tác dụng nhiệt (do đun nóng) dung môi chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái dung dịch sôi Để cô đặc dung dịch không chịu nhiệt độ ( dung dịch đường) đòi hỏi cô đặc nhiệt độ thấp, thường chân không Đó phương pháp cô đặc chân không - Phương pháp lạnh: Khi hạ nhiệt độ đến mức độ yêu 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 môi, điều kiện bên tác dụng lên dung dịch mà trình kết tinh xảy nhiệt độ cao hay thấp có phải dùng đến máy lạnh Sơ lược trình cô đặc Đồ án qúa trình thiết bị Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa Cô đặc trình làm bay phần dung môi dung dịch chứa chất tan không bay hơi, nhiệt độ sôi với mục đích : Làm tăng nồng độ chất tan Tách chất rắn hòa tan dạng tinh thể Thu dung môi dạng nguyên chất Quá trình cô đặc tiến hành nhiệt độ sôi, áp suất (áp suất chân không, áp suất thường hay áp suất dư), hệ thống thiết bị cô đặc hay hệ thống nhiều thiết bị cô đặc Trong đó: • Cô đặc chân không: dùng cho dung dịch có nhiệt độ sôi cao, dễ • bị phân hủy nhiệt Cô đặc áp suất cao: áp suất khí dùng cho dung dịch không bị phân hủy nhiệt độ cao dung dịch muối vô cơ, để • sử dụng thứ cho cô đặc cho trình đun nóng khác Cô đặc áp suất khí quyển: thứ không sử dụng mà thải không khí Đây phương pháp đơn giản không kinh tế Trong công nghiệp hóa chất thực phẩm thường làm tăng nồng độ dung dịch nhờ đun sôi gọi trình cô đặc Đặc điểm trình cô đặc dung môi tách khỏi dung dịch dạng hơi, dùng chất hòa tan dung dịch không bay hơi, nồng độ dung dịch tăng dần lên, khác với trình chưng cất, trình chưng cất cấu tử hỗn hợp bay khác nồng độ hỗn hợp Hơi dung môi tách trình cô đặc gọi thứ, thứ nhiệt độ cao dùng để đun nóng thiết bị khác, dùng thứ đung nóng thiết bị hệ thống cô đặc ta gọi phụ Quá trình cô đặc tiến hành thiết bị nồi nhiều nồi,làm việc gián đoạn liên tục Quá trình cô đặc thực Đồ án qúa trình thiết bị Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa áp suất khác tùy theo yêu cầu kỹ thuật, làm việc áp suất thường (áp suất khí quyển) dùng thiết bị hở; làm việc áp suất khác dùng thiết bị kín cô đặc chân không (áp suất thấp) có ưu điểm là: áp suất giảm nhiệt độ sôi dung dịch giảm, hiệu số nhiệt độ đốt dung dịch tăng, nghĩa giảm bề mặt truyền nhiệt Cô đặc ứng dụng nhà máy sản xuất hóa chất thực phẩm, ví dụ: cô đặc muối vô cơ,dung dịch kiềm Quá trình cô đặc thực thiết bị cô đặc nồi hay thiết bị cô đặc nhiều nồi, cô đặc nồi gây lãng phí nhiên liệu,hiệu kinh tế không cao thích hợp trình sản xuất đơn giản,nên người ta thường chọn cô đặc nhiều nồi 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 công suất nhỏ Cấu trúc thiết bị cô đặc thường có phận sau: Đồ án qúa trình thiết bị Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa - Bộ phận nhận nhiệt: Ở thiết bị đốt nóng nước, phận nhận nhiệt dàn ống gồm nhiều ống nhỏ nước ngưng tụ bên ống, truyền nhiệt cho dung dịch chuyển động bên ống - Không gian để phân ly: Hơi dung môi tạo chứa dung dịch nên phải có không 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 mòn kim loại - Có hệ số truyền nhiệt lớn - Tách ly thứ tốt - Bào đảm tách khí không ngưng lại sau ngưng tụ đốt Cô đặc nhiều nồi: Cô đặc nhiều nồi trình sử dụng thứ thay đốt, có ý nghĩa kinh tế cao sử dụng nhiệt Nguyên tắc cô 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 sôi, 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 Thông thường nồi đầu làm việc áp suất dư nồi cuối làm việc áp suất thấp áp suất khí (chân không) Đồ án qúa trình thiết bị Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa Cô 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 Vì vây, cần lựa chọn số nồi thích hợp cho hệ thống cô đặc nhiều nồi Giới thiệu dung dịch cô đặc: NAOH a) Tính chất vật lí NaOH - Natri hydroxyt khối tinh thể không suốt có màu trắng, không mùi Dễ tan nước, tan nhiều rượu không tan ete - NaOH có khối lượng riêng 2,13 g/ml Độ pH 13,5 Nhiệt độ nóng chảy 318oC Nhiệt độ sôi 1338 oC Hấp thụ nhanh CO nước không khí, chảy rữa biến thành Na 2CO3 - Người ta biết số hiđrat NaOH.H 2O, NaOH.3H2O NaOH.2H2O Nước hiđrat hoàn toàn chúng nóng chảy b) tính chất hóa học NaOH - NaOH bazơ mạnh, có tính ăn da, khả ăn mòn thiết bị cao, trình sản xuất cần lưu ý đến việc ăn mòn thiết bị, đảm bảo an Đồ án qúa trình thiết bị Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa toàn lao động.Ngoài ra, NaOH có tính hút ẩm mạnh, sinh nhiệt hòa tan vào nước nên hòa tan NaOH cần phải dùng nước lạnh -NaOH có đầy đủ tính chất bazơ điển : + Làm quỳ hóa xanh + Dung dịch phenolphtalein chuyển thành màu hồng + Tác dụng với oxit axit + Tác dụng với axit + Tác dụng với dung dịch muối c) - Điều chế Trong phòng thí nghiệm +Natritác dụng vớinước : 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2 + Natri oxit với nước : 2NaO + H2O = 2NaOH - Trong công nghiệp: Trước kia, người ta điều chế NaOH cách cho canxi hiđroxit tác dụng với dung dịch natri cacbonat loãng nóng: Ca(OH)2 + Na2CO3 = 2NaOH + CaCO3 Ngày người ta dùng phương pháp đại điện phân dung dịch NaCl bão hòa với điện cực làm graphit có màng ngăn anot catot ( màng ngăn làm amiăng vật liệu xốp khác ) : 2NaCl + 2H2O d) Ứng dòng điện Cl2 + H2 + 2NaOH dụng NaOH NaOH dùng để : - Sản xuất xenlulozơ từ gỗ Sản xuất xà phòng,chất tẩy rửa, bột giặt Sản xuất giấy Sản xuất tơ nhân tạo Đồ án qúa trình thiết bị 10 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa 3.1.5.Ống tháo nước ngưng Chọn đường kính ống tháo dung dịch : d tr = 50 mm Tra bích nối ống dẫn với hệ thống ống dẫn bên Bảng (XIII.26-ST2-T.409) bích liền kim loại đen để nối phận thiết bị ống dẫn Tra bảng (XIII.32-ST2-T.434) ta có: kích thước chiều dài đoạn nối ống l =100 (mm) 3.1.6.Ống tuần hoàn Đường kính ống tuần hoàn chọn theo đường kính buồng đốt thiết bị Ta lấy đường kính ống tuần hoàn 20% đường kính buồng đốt Dtrth = 0,2.Dbd = 0,2 1400 =280 (mm) Quy chuẩn Dtrth = 300 (mm) Chọn:Chiều dày: S = mm Chiều cao: H = m Tra bích ống tuần hoàn dựa vào bảng (XIII.26- ST2-T.415) Bảng 13: ống Py 10 D y Dn ( N / m( mm ) ) - Kích thước nối D ( mm) ( mm ) 300 325 Di 400 Z D0 ( mm) ( mm ) 440 Bu lông D1 ( mm) 370 M20 Tra bích ống dẫn bên ngoài: Dựa vào bảng (XIII.6-ST2-T.409): bích liền kim loại đen để nối phận thiết bị vào ống dẫn Đồ án qúa trình thiết bị 103 (cái 12 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa Bảng 14: ống Ống Ống dẫn đốt vào Ông dẫn dung dịch vào Ống dẫn thứ Ống dẫn dung dịch Ống tháo nước ngưng Py 10 D y Dn ( N / m( mm ) ) Kích thước nối D ( mm) ( mm ) Di B D1 D0 ( mm) ( mm ) ( mm) 150 159 280 240 212 M20 70 76 160 130 110 M12 200 219 310 270 242 M20 50 57 160 125 102 M16 50 57 160 125 102 M16 Số liệu tính toán khí: THÂN BUỒNG ĐỐT ĐÁY THÂN BUỒNG BỐC NẮP Đường kính Chiều dày Chiều cao Chiều cao gờ Chiều cao phần lồi Chiều dày Đường kính Chiều dày Chiều cao Chiều cao gờ Chiều cao phần lồi Chiều dày Ống dẫn đốt vào Ống dẫn dung dịch vào CHI TIẾT KHÁCỐng dẫn thứ Ống dẫn dung dịch Ống tháo nước ngưng Đồ án qúa trình thiết bị 104 1400 mm mm 2000 mm 25 mm 350 mm mm 1700 mm mm 2000 mm 25 mm 425 mm mm 150 mm 70 mm 200 mm 50 mm 50 mm Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa 3.2.Tính chọn tai treo giá đỡ Khối lượng nồi thử thuỷ lực Gtl = Gnk + Gnd , (N) Gnk : Là khối lượng nồi không , (N) Gnd : Là khối lượng nước đổ đầy nồi , (N) 3.2.1.Tính Gnk a Khối lượng đáy lồi nắp buồng đốt (m1) Tra bảng (XIII.11-ST2-T.384) ta có chiều dày khối lượng đáy nắp elip có gờ Với:- Đường kính buồng đốt: Dtr = 1400 mm ; - Chiều dày: S = mm - Chiều cao gờ: h = 25 (mm) ta có m = 19 kg Vậy m1 = 2.m = 2.19 = 38 kg b Khối lượng thân buồng đốt (m2 ) m2=ρ V2 , (kg) Trong đó: ρ : khối lượng riêng thép X25T, ρ = 7600 kg/m3 V2 : thể tích thân buồng đốt : V2 = h π (Dn2-Dtr2) , m3 h : Chiều cao buồng đốt , h= m Đồ án qúa trình thiết bị 105 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa Dn: Đường kính buồng đốt Dn = Dtr+ 2.S = 1400 + 2.6 = 1412 mm Vậy V2 = 3,14 (1,4122-1,42) = 0,0529 m3 Ta có m2 = 0,0529.7600 =402,04 kg c Khối lượng hai bích ghép nắp, thân, đáy buồng đốt m3 = 2.ρ V3 , kg / m liệu làm lưới đỡ chọn ρ khối lượng riêng vật liệu làm lưới đỡ, kg Vật thép X25T: ρ = 7600 ( kg / m ) V3 : thể tích lưới đỡ : V3 = S π (D2 – n.dn2) , m3 S: chiều dày lưới đỡ ống, S= 0,0118(m) D: đường kính buồng đốt, D= 1,4 (m) n: số ống truyền nhiệt, n= 127 (ống) Đồ án qúa trình thiết bị 106 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa dn : đường kính ống truyền nhiệt, dn = 0,038m ⇒ V3 = 0,0118 3,14 (1,42 –127.0,0382) = 0,0165 m3 Vậy m3 = 2.7600.0,0165= 250,8 kg d Khối lượng ống truyền nhiệt (m4 ) m4 = n.ρ.V4 , (kg) Trong đó:- ρ khối lượng riêng thép X25T: ρ = 7600 - V4 thể tích ống truyền ( kg / m ) nhiệt : V4 = H = π (dn2-dtr2) , m3 H : Chiều cao ống truyền nhiệt, H = m 0,038 dn : Đường kính ống truyền nhiệt, d n = (m) ,034 dtr : Đường kính ống truyền nhiệt, d tr = 0(m) Vậy V4 3,14 (0,0382 – 0,0342) 10 −4 m3 Đồ án qúa trình thiết bị 107 = 4,5216 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Ta Khoa Công nghệ Hóa có : m4 = 127.4,5216 10 −4 7600 = 436,425kg e Khối lượng thân buông bốc (m5 ) m5 = ρ V5 , kg - ρ : khối lượng riêng vật liệu thân buồng bốc, vật liệu thép X25T ρ = 7600 ( kg / m ) V5 : thể tích thân buồng bốc : V5 = h π (Dnbb2 - Dtrbb2) , m3 h : Chiều cao buồng bốc, h = m Dnbb : đường kính buồng bốc Dnbb = Dtrbb + 2.S = 1,7 + 2.0,1,712 006 = (m) Vậy: π (1,7122 – 1,72) = 0,0643 (m3 ) m5 = 7600 0,0643 = 488,68 kg f Khối lượng nắp buồng bốc (m6) Kích thước nắp: Đồ án qúa trình thiết bị 108 V5 = Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội - Đường Khoa Công nghệ Hóa kính trong: Dtrbb = 1,7 (m) - Chiều dày: S = (mm) - Chiều cao gờ: h = 25 (mm) - Tra bảng (XIII.11-ST2-T.384) ta có khối lượng nắp elip có gờ: m6 = 207kg g Khối lượng đáy nón cụt buồng bốc: m7 = ρ V7 (kg) - ρ : , khối lượng riêng vật vật liệu liệu phần nón cụt thép ρ = 7600kg / m π V7 = h .( Dn2 − Dtr2 ) - V: thể tích nón cụt h: chiều cao phần nón cụt , h = 0,2 m Dn : đường kính trung bình phần nón cụt Dn = Dnbb + D nbđ 1712 + 1412 = = 1562( mm) 2 Dtr : đường kính trung bình phần nón cụt Đồ án qúa trình thiết bị 109 kg/m X25T Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Dtr = Khoa Công nghệ Hóa Dtrbb + Dtrbb 1700 + 1400 = = 1550mm 2 m = 0,2 3,14 (1,562 − 1,552 )7600 = 44,559 kg h Khối lượng bích nối đáy với thân buồng đốt thân với phần nón cụt (m8) : m8 = 4.ρ V8 , kg V8 : thể tích bích : V8 = H ⋅ π ⋅ ( D − D02 − Z d b2 ) H: chiều cao bích: 0,03 (m) D, D0là , Zkích , d b thước bích có bảng số liệu π ⋅ ( D − D02 − Z d b2 ) 3,14 = 0,03 ⋅ ⋅ (1,55 − 1,4132 − 40.0,024 ) ⇒ V8 = 0,03 ⋅ = 9,017 10 −3 m3 ⇒ m8 = 4.7600.9,017.10 −3 = 274,1168 (kg) i Khối lượng bích ghép nắp thân buồng bốc (m9) Đồ án qúa trình thiết bị 110 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa m9 = 2.ρ V9 , kg V9 : thể tích bích : V9 = H ⋅ π ⋅ ( D − D02 − Z d b2 ) H: chiều cao bích: 0,03 (m) D, D0là , Zkích , d b thước bích có bảng số liệu π ⋅ ( D − D02 − Z d b2 ) 3,14 = 0,03 ⋅ ⋅ (1,85 − 1,715 − 40.0,024 ) = 0,011 ( m ) ⇒ V9 = 0,03 ⋅ m9 = 2.7600.0,011 = 167,2 (kg) k khối lượng ống tuần hoàn Coi ống tuần hoàn hình trụ tròn: V10 , kg V10 = h π (Dn2 - Dtr2) m3 , Dtr = 250 mm Dn = Dtr=250 + 2.S + 2.6 = 262 mm m10= ( ) 3,14 0,262 − 0,25 7600 = 109,965 Đồ án qúa trình thiết bị 111 ( kg ) m10 = ρ Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa n Tổng khối lượng nồi chưa tính đai ốc, bu lông Gnk=g 10 ∑m i =1 i = 9,81 ( 38 + 402,04 + 250,8 + 436,425 + 488,68 + 207 + 44,559 + 274,1168 + 167,2 + 109,965) = 23728,2887 (N ) Vậy Gnk= 23728,2887 N 3.2.2 Tính Gnd a Thể tích không gian buồng đốt buồng bốc ( ) π 2 hb D trbb + hd Dtrbđ + h tg Dtrbb V = m3 Trong đó: + hb chiều cao buồng bốc: 2m +hd chiều cao buồng đốt :2m + htg : chiều cao đoạn côn nối buồng đốt buồng bốc = 0,5 m +Dtrbb đường kính buồng bốc +Dtrd đường kính buồng đốt ⇒ ( ) 3,14 2.1,7 + 2.1,4 + 0,5.1,7 V = = 8,75 (m3) b Khối lượng nước chứa đầy nồi Gnd = g.ρ.V = 9,81.1000.8,75 = 85837,5 N Vậy khối lượng nồi thử thuỷ lực là: Gtl = Gnk + Gnd = 23728,2887 + 85837,5= 109565,7887N 3.2.3 Chọn tai treo chân đỡ Ta chọn số tai treo chân đỡ 4, tải trọng tai treo phải chịu là: Gtl 109565,7887 = = 27391,447 4 G= Đồ án qúa trình thiết bị 112 ( kg ) Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Chọn tải trọng cho phép Khoa Công nghệ Hóa tai treo G = 10 N Chọn tai treo.Tra bảng (XIII.36-ST2-T.438) ta có: a B S H B S L 20 d Bảng 15: Tải trọng Bề chomặt đỡTải trọng L cho B B1 H S L a d 160 170 280 10 80 20 30 phép F.10-4 m phép lên bề tai treo mặt đỡ G.10-4N q.106 N/m2 1,34 190 297 Chân đỡ: tra bảng XIII.35-ST2-T.437 Đồ án qúa trình thiết bị 113 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Tải trọng Bề chomặt đỡTải trọng L cho Khoa Công nghệ Hóa B B1 B2 H h s l 200 225 300 400 225 16 100 phép F.10-4 m phép lên bề tai treo mặt đỡ G.10-4N q.106 N/m2 0,78 260 514 3.3 Chọn kính quan sát Ta chọn kính quan sát làm thuỷ tinh silicat δ =15mm, đường kính d = 300 mm Chọn bích lắp kính quan sát Tra bảng (XIII.26-ST2-T.415] Bích liền kim loại đen để nối phận thiết bị ống dẫn ta có bảng sau: Bảng 16: Kích thước ống Pb.10 −6 (N/m2) 0,6 Dy, Dn mm mm 300 D σ mm 325 435 D D1 mm mm 395 365 Kiểu bích Bu lông Db Z h mm mm M20 12 24 3.4.Tính bề dày lớp cách nhiệt Bề dày lớp cách nhiệt cho thiết bị đươc tính theo công thức: αn (tT2 - λc δc ( tT1 - tT2) (VI.66-ST2-T.92) δc = λc ( tT − tT ) α n ( tT 2(*) − t kk ) Đồ án qúa trình thiết bị 114 tkk) = Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa Trong đó: + tT2: nhiệt độ bề mặt lớp cách nhiệt phía không khí, khoảng 40 → 50 0C, chọn tT2= 450C + tT1: nhiệt độ lớp cách nhiệt tiếp giáp bề mặt thiết bị trở lực tướng thiết bị nhỏ so với trở lực lớp cách nhiệt tT lấy gần nhiệt độ đốt tT1 = 151,1 0C + tkk: nhiệt độ môi trường xunh quanh Tra bảng VII.1-STQT&TB-2/98, chọn tkk = 23,4 0C, lấy Hà Nội trung bình năm + λc : hệ số dẫn nhiệt chất cách, chọn vật liệu cách nhiệt thủy tinh , λc = 0,0372 W/mđộ (ST1-128) + αn : hệ số cách nhiệt từ bề mặt lớp cách nhiệt đến không khí : αn = 9,3 +0,058 tT2 (VI.67-STQT&TB-2/92) →αn = 9,3 +0,058.40 = 11,62W/m2.độ Thay số vào (*) δc = λc ( tT − tT ) 0,0372.(151,1 − 45) δ = α n ( tT 2=− tckk ) 11,62.( 45 − 23,4 ) =0,0165(m) =16,5mm Quy tròn : Bề dày lớp cách nhiệt 20mm + Hệ thống thiết bị cô đặc nồi xuôi chiều tuần hoàn cưỡng làm việc với dung dịch NaOH có thông số kỹ thuật sau: Đồ án qúa trình thiết bị 115 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa Bảng 17: Năng suất Nồng độ dung dịch Lượng thứ bốc Nhiệt độ sôi dung dịch Hệ số truyền nhiệt Bề mặt truyền nhiệt 10000 Đầu 19 Cuối 37 Nồi 2361,583 Nồi 2503,277 Nồi 130,811 Nồi 96,39 Nồi 814,331 Nồi2 695,474 Nồi 110,04 Nồi 110,04 Kg/h % Kg/h C W/m2.độ m2 Các thông số cấu tạo thiết bị Buồng đốt Buồng bốc Kính quan sát Cửa sửa chữa Ống dẫn đốt vào Ống dẫn dung dịch vào Đường kính Chiều cao Chiều dày Chiều dày lưới đỡ ống Chiều dày đáy lồi phòng đốt Đường kính ống truyền nhiệt Đường kính Chiều cao Chiều dày Chiều dày nắp buồng bốc Đường kính Đường kính Đường kính Đường kính Đồ án qúa trình thiết bị 116 1400 mm 2000 mm mm 11,8 mm mm 34 mm 1700 mm 2000 mm mm mm 200 mm 500 mm 150 mm 70 mm Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Ống dẫn thứ Ống dẫn dung dịch Ống tháo nước ngưng Khoa Công nghệ Hóa Đường kính Đường kính Đường kính Đồ án qúa trình thiết bị 117 200 mm 50 mm 50 mm [...]... thiết bị cô đặc hai nồi xuôi chiều tuần hoàn cưỡng bức Chú thích: 1 Thùng chứa dung dịch đầu 8 Thùng chứa nước Đồ án qúa trình thiết bị 11 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa 2 Bơm 9 Thùng chứa sản phẩm 3 Thùng cao vị 10 .Thiết bị ngưng tụ Baromet 4 Lưu lượng kế 11 .Thiết bị thu hồi bọt 5 Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu 12 Bơm chân không 6 Thiết bị cô đặc 13 Ống tuần hoàn 7 Thiết bị cô đặc Nguyên... t1 = 1 42, 9 oC ⇒ tm1 = 1 42, 9 – 0,5 .2, 366 = 141,717oC t2 = 106,99oC ⇒ tm2 = 106,99 – 0,5.1,97 = 106,005oC Tra bảng giá trị A phụ thuộc vào tm : (ST2 – T 29 ) với: tm1 = 141,717oC tm2=106,005oC A1 = 194 ,25 755 A2 = 181, 126 25 Vậy hệ số cấp nhiệt của mỗi nồi là : 0 ,25 • • 21 35,5.103 α11 = 2, 04.194, 25 755 ÷ 2, 3665.3 Nồi 1: 2 = 928 1,09(W / mđô ) Nồi 2: 0 ,25 22 42, 428 .103 α 12 = 2, 04.181,7 022 5 ... toán được vào pt (4) và pt (5) ta được kết quả sau : W1 = 4894, 82. (26 09,59.103 − 3346,14.83,974) + 1 022 0.(3346,14.83,974 − 3355, 92. 119.045) 0,95. (22 690,5 82. 103 − 422 9,097.106,99) + (26 09, 59.103 − 3355, 92. 119,045) W1 = 23 49 ,21 (kg/h) Đồ án qúa trình thiết bị 26 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa W1 = Từ (3) ⇒ W2 = W −4894, 824 − 23 49 ,21 = 25 45,614 (kg/h) Thay vào (5) ta được: 23 49, 21 . (26 92, 3 82. 103... bảng (VI .2 ─ ST2 – T67) : x1 = 19,83% ⇒ ∆ ,o1 = 8,1°C • Nồi 1: • , x = 29 ,21 % ⇒ ∆ 2 o1 = 16 ,24 °C Nồi 2: Xác định nhiệt độ Ti: T’1 + 27 3 = 107.99 + 27 3 =380,99 T2 = T 2 + 27 3 = 60,7 + 27 3 = 333,7 Xác định ri: r1 =°C 224 3,9.103 J / kg t '1 = 107,99 t '2 = 60,7r°2C= 23 55 ,26 2.103 J(I .25 0─ST1 / kg – T3 12) Tính tổn thất nhiệt độ do nồng độ của mỗi nồi : Đồ án qúa trình thiết bị 18 Trường ĐH Công Nghiệp... mỗi nồi là : - Nồi 1: ∆tT 1 = 21 959,059.0,6 625 .10−3 = 14,548°C Nồi 2: - ∆tT 2 = 18 123 ,39.0,6 625 .10 −3 = 12, 01°C Từ bảng 2, ta có hiệu số nhiệt độ hữu ích của mỗi nồi là ∆T1 = 23 ,855oC ∆T2 = 23 ,016oC Thay vào PT (2) , ta có hiệu số nhiệt độ giữa thành ống với dung dịch sôi mỗi nồi là : - Nồi 1: - Nồi 2: ∆t21 = 23 ,855 − 2, 366 − 14,548 = 6,941°C ∆t 22 = 23 ,016 − 1,97 − 12, 01 = 9,036°C Đồ án qúa trình thiết. .. 25 66 420 1,3584 1, 6095 Vậy hệ số cấp nhiệt α 2i từ bề mặt đốt đến chất lỏng sôi hoàn toàn xác định như sau: 0,5 2 , 33 α 21 = 45,3 p1, ∆t 21 ψ 1 = 45,3 1,37.6,94 12, 33.0,6401 = 3098,986 (W/m2 độ) α 22 = 45,3.ρ 20 ,5 22 2,33 ψ 2 = 45,3 0, 21 04.9, 03 62, 33.0,546 = 1915,3066 (W/m3 độ) 4.4.Nhiệt tải riêng về phía dung dịch q 21 = α 21 ∆ 21 = 3098,986.6,941 = 21 510, 061 (W/m2) q 22 = α 22 ∆ 22 ... 23 49, 21 . (26 92, 3 82. 103 − 3355, 92. 119, 045) + 1 022 0.(3355, 92. 119,045 − 3548,89.105,36) D= 0,95. (27 44,06.103 − 429 4, 25 .1 42, 9) D = 27 90,68 (kg/h) Ta có bảng số liệu như sau: Bảng 3 Nồi C Cn J/kg độ J/kg độ W , kg/h θ, °C CBVC Sai số CBNL ε 1 3355, 92 429 4 ,25 1 42, 9 23 76, 128 23 49 ,21 1,133% 2 3346,14 422 9,087 106,99 25 18,696 25 45,614 1,068% Tỷ lệ phân phối hơi thứ 2 nồi được thể hiên như sau W1 : W2 = 1: 1,08... • • Nồi 1: Nồi 2: x2 = Gđ × x1 022 0 × 0,1 522 đ Gđ −= W 1 022 0 − 23 76, 126 1 = 19,83 % Gđ ⋅ xđ 1 022 0 × 0,1 522 Gđ − ( W1=+1 022 0 W2 ) − (23 76, 126 + 25 18,694) = 29 ,21 % Ta được x2 = xc ,phù hợp với số liệu ban đầu 3 Cân bằng nhiệt 3.1 Chênh lệch áp suất chung của cả hệ thống () ∆ P = P1 - Png = 4 - 0 ,2 = 3,8 ( at ) Trong đó : ∆P : là chênh lệch áp suất chung của toàn hệ thống P1 : áp suất hơi đốt vào nồi. .. ở mỗi nồi Đồ án qúa trình thiết bị 14 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa - Lượng hơi thứ bốc ra ở nồi 1 : W1 (kg/h) - Lượng hơi thứ bốc ra ở nồi 2 : W2 (kg/h) Giả thiết mức phân phối lượng hơi thứ bốc ra ở 2 nồi là :W1: W2 = 1:1,06 Ta có hệ: 1,06 W1 = W2 W1 = 23 76, 128 (kg/h) W=W1+W2=4894, 82 W2 = 25 18,696 (kg/h) 2. 3 Nồng độ dung dịch ra khỏi mỗi nồi Theo công thức (VI.2c-ST2-T54), Ta có... nhiệt đi ra • Nồi 1 : D.i1 + Gd Cd t so = W1.i1 + (Gd − W1 )C1 t s1 + D.Cn1 θ1 + Qm1 D.i1 + Gd Cd t s 0 = W1.i1 + (Gd − W1 )C1.t s1 + D.Cn1θ1 + 0,05 D (i − Cn 1θ1 ) (1) • Nồi 2 : W1i2 + (Gd − W1 )C1 t s1 = W2 i3 + (Gd − W1 − W2 )C 2 t s 2 + W1Cn2θ 2 + Qm2 W1i2 + (Gd − W1 )C1t s1 = W2 i3 + (Gd − W1 − W2 )C 2 t s 2 + W1Cn2θ 2 + 0,05W1 (i2 − Cn (2) 2 )θ 2 =W Ta lại có: W1 + W2 (3) Kết hợp pt (1), (2) ,(3) ta