Đang tải... (xem toàn văn)
CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU+Hỗn hợp cần tách:Benzen – Toluen+Năng suất tính theo hỗn hợp đầu: F=13,2 tấnh+Nồng độ cấu tử dễ bay hơiHỗn hợp đầu:aF=0,364 phần khối lượngSản phẩm đỉnh:ap=0,96 phần khối lượngSản phẩm đáy:aw=0,038 phần khối lượng + Tháp làm việc ở áp suất thường + Hỗn hợp đầu được ra nhiệt đến nhiệt độ sôi
Trường ĐHCN Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Đồ án QT & TB CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc Đồ án môn học trình thiết bị Giáo viên hướng dẫn: Thầy VŨ MINH KHÔI Lớp :CNH – K6 Khoa : Công nghệ Hóa Họ tên sinh viên : LÊ THANH TÙNG Mã SV I : 0641120038 ĐẦU ĐỀ THIẾT KẾ Thiết kế tháp chưng luyện liên tục loại tháp đĩa chop để phân tách hỗn hợp Benzen – Toluen II CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU + Hỗn hợp cần tách: Benzen – Toluen + Năng suất tính theo hỗn hợp đầu: F=13,2 tấn/h + Nồng độ cấu tử dễ bay - Hỗn hợp đầu: aF=0,364 phần khối lượng - Sản phẩm đỉnh: ap=0,96 phần khối lượng - Sản phẩm đáy: aw=0,038 phần khối lượng + Tháp làm việc áp suất thường + Hỗn hợp đầu nhiệt đến nhiệt độ sôi III NỘI DUNG CÁC PHẦN THUYẾT MINH VÀ TÍNH TOÁN 1) Giới thiệu chung + Mở đầu giới thiệu hỗn hợp đước chưng luyện + Vẽ thuyết minh dây truyền sản xuất 2) Tính toán thiết bị + Tính toán cân vật liệu toàn thiết bị + Tính đường kính tháp + Tính số đĩa thực tế tháp(tính theo đường cong động học) + Tính chiều cao tháp + Tính trở lực tháp + Tính cân nhiệt 3) Tính thiết bị hấp phụ + Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu + Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đáy + Tính bơm + Thùng cao vị GVHD: Vũ Minh Khôi SVTH: Lê Thanh Tùng Lớp : Hóa – K6 Trường ĐHCN Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa IV Đồ án QT & TB 4) Tính toán khí lựa chọn + Tính bề dày thiết bị + Tính đáy nắp thiết bị + Chọn bích ghép + Tính toán giá đỡ tai treo 5) Kết luận chung 6) Tài liệu tham khảo CÁC BẢN VẼ VÀ ĐỒ THỊ STT Tên vẽ Khổ giấy Số lượng Vẽ dây chuyền sản xuấy A4 01 Vẽ hệ thống tháp chưng luyện A0 01 NHẬN XÉT ĐỒ ÁN Cán hướng dẫn Nhận xét: GVHD: Vũ Minh Khôi SVTH: Lê Thanh Tùng Lớp : Hóa – K6 Trường ĐHCN Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QT & TB Điểm: Chữ ký: _ Cán hướng dẫn hay Hội đồng bảo vệ Nhận xét: _ Điểm: Chữ ký: _ Điểm tổng kết: GVHD: Vũ Minh Khôi SVTH: Lê Thanh Tùng Lớp : Hóa – K6 Trường ĐHCN Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QT & TB LỜI MỞ ĐẦU Chúng ta sống giới với khoa học kỹ thuật ngày phát triển Trong ngành công nghệ vật liệu không nhắc đến ngành công nghiệp hóa học, công nghệ hóa thuộc lĩnh vực công nghệ đòi hỏi công nghẹ cao, mức độ phát triển công nghệ coi thị trình độ phát triển đất nước Nhận thấy phát triển vũ bão ngành công nghiệp hóa hoc, với lối tư nhạy bén sang tạo, khoa Công nghệ Hóa Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội đào tạo sinh viên chuyên ngành Hóa Điều không cung cấp cho đất nước đội ngũ công nhân lành nghề, thợ kỹ thuật có tay nghề cao mà mở hội việc làm cho giới trẻ lĩnh vực công nghiệp mẻ Là sinh viên khoa Công Nghệ Hóa, chúng em trang bị nhiều kiến thức trình thiết bị công nghệ sản xuất sản phẩm hóa học Nhận đồ án chúng em tìm hiểu trình công nghệ, vận dụng kiến thức học mở rộng vốn kiến thức mình, từ giúp có nhìn cụ thể ngành nghề chọn Công nghệ hóa học ngành giữ vị trí quan trọng việc sản xuất phục vụ cho nhiều lĩnh vực, cho ngành kinh tế quốc dân, tạo điều kiện cho nhiều ngành phát triển theo Với phương pháp sản xuất khác lắng, lọc, đun nóng, làm nguội, chưng luyện, hấp thụ, trích ly, sấy khô… tạo nhiều sản phẩm đa dạng phong phú đáp ứng nhu cầu ngày lớn người Đặc biệt đáp ứng nhiều chưng luyện, đáp ứng nhiều ngành nghề, lĩnh vực, đặc biệt công nghệ lên men, công nghệ tổng hợp hữu cơ, loc – hóa dầu, công nghệ sinh học… Đối với hệ benzen – toluen hệ cấu tử tan lẫn vào nhau, ta chọn phương pháp chưng luyện để nâng cao độ tinh khiết cho benzen GVHD: Vũ Minh Khôi SVTH: Lê Thanh Tùng Lớp : Hóa – K6 Trường ĐHCN Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QT & TB Đồ án môn học Quá trình & Thiết bị môn học mang tính tổng hợp trình học tập kỹ sư Công nghệ Hoá học tương lai Môn học giúp sinh viên tính toán cụ thể : quy trình công nghệ, kết cấu, giá thành thiết bị sản xuất hoá chất - thực phẩm Đây lần sinh viên vận dụng kiến thức học để giải vấn đề kỹ thuật thực tế cách tổng hợp Nhiệm vụ đồ án thiết kế tháp mâm chóp để chưng cất hỗn hợp Benzen – Toluen áp suất thưởng với suất theo sản phẩm đỉnh (Benzen) 13,3 tấn/h có nổng độ 0,96 phần khối lượng benzen, nồng độ sản phẩm đáy 0,962 khối lượng Toluene, nồng độ nhập liệu 0,364 khối lượng Benzen, nhập liệu trạng thái lỏng sôi Chương I: TỔNG QUAN I LÝ THUYẾT VỀ CHƯNG CẤT 1.Khái niệm Chưng phương pháp dung để tách hôn hợp khí lỏng thành cấu tử riêng biệt dựa vào nhiệt độ sôi khác cấu tử hỗn hợp Khi chưng ta thu nhiều sản phẩm, thường có cấu tử có nhiêu sản phẩm Riêng phương pháp chưng luyện hai cấu tử sản phẩm đỉnh gồm chủ yếu cấu tử dễ bay sản phẩm đáy cấu tử khó bay Trong sản xuất thường gặp phương pháp chưng khác như: chưng đơn giản, chưng nước trực tiếp, chưng chân không đặc biệt chưng luyện Chưng luyện phương pháp thông dụng dung để tách hoàn toàn hỗn hợp cấu tử dễ bay có tính chất hòa tan phần hòa tan hoàn toàn vào Chưng luyện áp xuất thường dung hỗn hợp dễ phân hủy nhiệt độ cao, cấu tử dễ bay ngược lại 1.1 Phương pháp chưng cất Các phương pháp chưng cất phân loại theo: - Áp suất làm việc Áp suất thấp Áp suất thường Áp suất cao - Nguyên tắc làm việc: dựa nhiệt độ sôi cấu tử, nhiệt độ sôi cấu tử cao ta giảm áp suất làm việc để giảm nhiệt độ sôi cảu cấu tử - Nguyên lý làm việc GVHD: Vũ Minh Khôi SVTH: Lê Thanh Tùng Lớp : Hóa – K6 Trường ĐHCN Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QT & TB - Cấp nhiệt đáy Trực tiếp Gián tiếp 1.2 Thiết bị chưng cất Trong sản xuất người ta thường dùng loại thiết bị khác để tiến hành chưng luyện Tuy nhiên tùy vào vào yêu cầu mà ta chon thiết bị chưng luyện khác Ở ta khảo sát tháp chóp tháp đệm - Tháp chóp: than tháp hình trụ, thẳng đứng bên có gắn đĩa có cấu tạo khác nhau, pha lỏng pha cho trưc tiếp với Tùy theo cấu tạo đĩa ta có: Tháp đĩa chóp Tháp chóp xuyên lỗ - Tháp đệm: tháp hình trụ, gồm nhiều bậc nối với mặt bích hay hàn - So sánh ưu điểm loại tháp: Tháp đệm Ưu điểm Tháp mâm xuyên Tháp chóp lỗ - cấu tạo đơn giản - Trở lực tương - trở lực thấp đối thấp - làm việc với chất lỏng bẩn - Hiệu suất cao dung đệm có ρ ≈ chất lỏng - Do có hiệu ứng thành → hiệu suất truyền khối thâp - Độ ổn định không cao, khó vận hành Nhược điểm - Do hiệu ứng thành → ↑ áp suất hiệu ứng thành tăng → khó tăng suất - Thiết bị nặng nề II - Khá ổn định - Hiệu suất cao - Có tở lực - Không làm việc lớn với chất - Tiêu tốn lỏng bẩn nhiều vật tư, - Cấu tạo kết cấu phức phức tạp tạp GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU Benzen & Toluen Benzen: hợp chất mạch vòng, dạng lỏng không màu có mùi thơm nhẹ Công thức phân tử C 6H6 Benzen không phân cực, tan tốt dung môi hữu khác tan nước Trước người ta thường sử dụng benzen làm sung môi Tuy nhiên sau người ta phát GVHD: Vũ Minh Khôi SVTH: Lê Thanh Tùng Lớp : Hóa – K6 Trường ĐHCN Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QT & TB nồng độ benzen không khí thấp khoảng 1ppm gây bệnh bạch cầu, nên ngày benzen sử dụng hạn chế Các tính chất vật lý benzen: o Khối lượng phân tử 78,11 o Tỷ trọng(200C): 0,879 o Nhiệt độ sôi: 800C o Nhiệt độ nóng chảy: 5,50C Toluen: hợp chất mạch vòng, dạng lỏng có tính thơm, công thức phân tử tương tự benzen có gắn them nhóm - CH Không phân cực Toluen tan tốt benzen Toluen có tính chất tương tự benzen độc tính thấp nhiều, nên ngày thường sử dụng thay cho benzen làm dung môi phòng thí nghiệm công nghiệp Các tính chất vật lý Toluen: o Khối lượng phân tử: 92,13 o Tỷ trọng ( 200C): 0,866 o Nhiệt độ sôi: 1110C o Nhiệt độ nóng chảy: - 950C Các phương pháp điều chế o Đi từ nguồn thiên nhiên Thông thường hidrocacbon điều chế phòng thí nghiệm, thi lượng lớn phương pháp chưng cất than đá, dầu mỏ… o Đóng vòng dehidro hóa ankan o Các ankan tham đóng vòng dehidro hóa tạo thành hidrocacbon thơm nhiệt độ cao có mặt xúc tác Cr 2O3 hay kim loại chuyển tiếp Pd Pt Al2 / Cr2 0 3 → CH3(CH2)4CH3 C6H6 o Dehidro hóa cycloankan Các cycloankan bị dehidro hóa nhiệt đọ cao với có mặt chất xuacs tác kim loại chuyển tiếp tạo thành benzen hay dẫn xuất benzene Pt /→ Pd C6H12 C6H6 o Đi từ axetylen Đun axetylen có mặt xúc tác than hoạt tính hay phức Niken Ni(CO)[(C6H5)P] thu benzene 3C2H2 xt → GVHD: Vũ Minh Khôi C6H6 SVTH: Lê Thanh Tùng Lớp : Hóa – K6 Trường ĐHCN Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QT & TB o Từ benzen ta điều chế dẫn xuất benzen toluen phản ứng Friedel – Crafts ( phản ứng ankyl hóa benzen dẫn xuất ankyl halide với có mặt xúc tác AlCl AlCl → C6H6 + CH3 – Cl C6H5 – CH3 Hỗn hợp benzen – toluen • Ta có bảng thành phần lỏng (x) – (y) nhiệt độ sôi hỗn hợp benzen – toluen 760 mmHg ( Tham khảo STT1) x (% phần mol) y (% phần mol) t ( 110, C) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 11,8 21,4 38 51,1 61,9 71,2 79 85,4 91 95,5 100 108, 106, 102, 98,6 95,2 92,1 89,4 86,8 84,4 82,3 80,2 Chương II: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ I SƠ ĐỒ CHUNG Chú thích ký hiệu quy trình GVHD: Vũ Minh Khôi SVTH: Lê Thanh Tùng Lớp : Hóa – K6 Trường ĐHCN Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QT & TB 11 10 Trong đó: 1- Thùng chứa hỗn hợp đầu 2- Bơm đỉnh 3- Thùng cao vị 4- Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu 5- Tháp chưng luyện 6- Thiết bị ngưng tụ hồi lưu 7- Thiết bị làm sản phẩm 8- Thùng chứa sản phẩm đỉnh 9- Thiết bị gia nhiệt đáy tháp 10- Thùng sản phẩm đáy 11- Lưu lượng kế 2.Thuyết minh dây truyền sản xuất Dung dịch đầu thùng (1) bơm (2) bơm lien tục lên thùng cao vị (3), mức chất lỏng cao thùng cao vị khống chế nhờ ống chảy tràn, từ thùng cao vị dung dịch đưa vào thiết bị đun nóng (4) qua lưu lượng kế (11), dung dịch đun nóng đến nhiệt đọ sôi nước bão hòa, từ thiết bị gia nhiệt (4) dung GVHD: Vũ Minh Khôi SVTH: Lê Thanh Tùng Lớp : Hóa – K6 Trường ĐHCN Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QT & TB dịch đưa vào tháp chưng luyện (5) nhờ đĩa tiếp liệu, tháp từ lên gặp chất lỏng nongd từ xuống, nhiệt độ nồng độ cấu tử thay đổi theo chiều cao tháp Vì vậy, từ đĩa phía lên đĩa phía trên, cấu tử có nhiệt độ sôi cao ( Toluen) ngưng tụ lại cuối đỉnh ta thu hỗn hợp gồm hầu hết cấu tử dễ bay ( Benzen) Hơi vào thiết bị hồi lưu (6), ngưng tụ lại Một phần chất lỏng qua thiết bị làm lạnh (7) để làm lạnh đến nhiệt độ cần thiết vào thùng chứa sản phẩm đỉnh (8), phần khác hồi lưu tháp đĩa Chất lỏng từ xuống gặp nhiệt độ cao hơn, phần cấu tử có nhiệt độ sôi thấp bốc nồng độ cấu tử khó bay chất lỏng ngày tăng cuối đáy thu hỗn hợp lỏng gồm hầu hết cấu tử khó bay Chất lỏng khỏi tháp làm lạnh đưa vào thùng chứa sản phẩm đáy (10) Như với thiết bị làm việc liên tục hỗn hợp đầu đưa vào liên tục sản phẩm tháo liên tục 3.Các ký hiệu trước tính + Giả thiết + Số mol pha từ lên tất thiết diện tháp + Số mol chất lỏng không thay đổi theo chiều cao đoạn chưng đoạn luyện + Hỗn hợp đầu vào tháp nhiệt độ sôi + Chất lỏng ngưng tụ thiết bị ngưng tụ có thành phần thành phần đỉnh tháp + Cấp nhiệt đáy tháp đốt gián tiếp + Yêu cầu thiết bị F: Năng suất tính theo sản phẩm đầu hỗn hợp F = 13,2 tấn/h Thiết bị làm việc áp suất thường Tháp chưng loại tháp đĩa chóp + Điều kiện aF : Nồng độ Benzen hỗn hợp đầu = 0,364( phấn khối lượng) aP : Nồng độ Benzen sản phẩm đỉnh = 0,96( phần khối lượng) aw: Nộng độ Benzen sản phẩm đáy = 0,038( phần khối lượng) MA: Khối lượng phân tử Benzen = 78(kg/kmol) MB: Khối lượng phân tử Toluen = 92(kg/kmol) Chương 3: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH I TÍNH CÂN BẰNG VẬT LIỆU CỦA TOÀN THIẾT BỊ GVHD: Vũ Minh Khôi 10 SVTH: Lê Thanh Tùng Lớp : Hóa – K6 Trường ĐHCN Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QT & TB Hỗn hợp tháo hỗn hợp lỏng có nồng độ x = xW = 0,0445 phần mol; nhiệt độ hỗn hợp t = tW = 108,553oC Khối lượng riêng hỗn hợp lỏng tính theo công thức : aP − aP = + ρ ρA ρB Tra khối lượng riêng theo I _ có : Do ρ ρA [I_5] = 782,7364 kg/m3 , ρB = 778,5917 kg/m3 = 782,57 kg/ m3 Khối lượng sản phẩm đáy : GW = 8532,75 kg/ h Lưu lượng thể tích hỗn hợp đầu: V= W ρW 8532 ,75 782 ,57.3600 = 3,029.10-3 = (m3/s) 3,029.10 −3 0,785 0,2 Đường kính ống dẫn hỗn hợp đầu : d = = 0,1388 m Quy chuẩn d = 150 mm, chiều dài ống bên l = 130 mm Tính lại vận tốc ta w = 0,1715 m/ s e Đường kính ống dẫn ngưng tụ hồi lưu: Lượng ngưng tụ hồi lưu là: GR = P.R = 11010,276 kg/h = 3,0584 kg/s Nhiệt độ ngưng tụ hồi lưu: tR = 80,9161oC Khối lượng riêng hỗn hợp lỏng tính theo công thức : aP − aP = + ρ ρA ρB Tra khối lượng riêng theo I _ có : GVHD: Vũ Minh Khôi Tùng ρA [I_5] = 814 kg/m , 124 ρB = 807,0839 kg/ m3 SVTH: Lê Thanh Lớp : Hóa – K6 Trường ĐHCN Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Do ρ Đồ án QT & TB = 813,721 kg/ m3 Lưu lượng thể tích ngưng tụ: V= GR ρR 3,0584 813,721 = = 3,7585.10-3 (m3/s) 3,7585 10 −3 0,785 0,3 Đường kính ống dẫn hỗn hợp đầu : d = = 0,126 m Quy chuẩn d = 125 mm, chiều dài ống bên l = 120 mm Tính lại vận tốc ta w = 0,305 m/ s f Ống dẫn sản phẩm đáy hồi lưu: Lượng sản phẩm đáy hồi lưu: gđ = 185,0367 kmol/h Nhiệt độ sản phẩm đáy t = tW = 108,553oC Lưu lượng thể tích sản phẩm đáy hồi lưu: ' g1 22,4.( 273 + t W ) V= 273 = 185 ,0367.22,4.( 273 + 108,553) 273.3600 = 1,609 (m3/s) 1,609 0,785 0,3 Đường kính ống dẫn hỗn hợp đầu : d = = 0,261 m Quy chuẩn d = 300 mm, chiều dài ống bên l = 140 mm Tính lại vận tốc ta w = 0,2277 m/ s Tính đáy nắp thiết bị: Đáy nắp thiết bị phận quan trọng thiết bị thường chế tạo loại vật liệu với thân tháp.Vì tháp làm việc áp suất thường thân trụ hàn nên ta chọn đáy nắp thiết bị hình elip có gờ thiết bị thẳng đứng có P > 10 Pn = Po = 9,808.105 ( Pa ) GVHD: Vũ Minh Khôi Tùng 125 SVTH: Lê Thanh Lớp : Hóa – K6 Trường ĐHCN Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QT & TB Pđ = Ptháp = 2,29407.105 ( Pa ) - Chiều dày nắp Sn = Dt Pn D t +C 3,8.[σ ].ϕ h k − Pn 2.hb Trong : Pn = Po = 9,808.105 ( Pa ) [σ ] ϕh : Ứng suất cho phép ( N/ m2 ) : Hệ số bền mối hàn k : Hệ số hiệu chỉnh hb : Chiều cao nắp ( m ) hb = 0,05 m C : Hệ số hiệu chỉnh C = 1,8 10 -3 m có tăng thêm chút tùy thuộc chiều dày : Thêm mm S – C ≤ 10 mm Thêm mm 10 mm < S – C < 20 mm • Theo STQTTB II _ 382 : Chiều cao phần lồi đáy, với Dt = m hb = 500 mm • ϕh : Hệ số bền mối hàn hướng tâm có Chọn hàn theo phương pháp hàn tay hồ quang điện, kiểu hàn giáp mối hai bên Tra II _ 362 ϕh = 0,95 ⇒ hệ số bền thành hình trụ theo phương dọc: 132.10 0,95 2,29497.105 Lập tỉ số : = công thức tính chiều dày GVHD: Vũ Minh Khôi Tùng =546,626 > 50 bỏ qua P mẫu 126 SVTH: Lê Thanh Lớp : Hóa – K6 Trường ĐHCN Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QT & TB • k hệ số không thứ nguyên, xác định: k=1- d Dt [ II _ 385 ] Với d đường kính lớn ( hay kích thước lớn lỗ hình tròn ), lỗ không tăng cứng Do đường kính ống có đáy nắp khác nên ta phải tính hệ số k đáy Ở nắp: đường kính ống tháo sản phẩm đỉnh d = 300(mm) k = 1− ⇒ 0,3 = 0,85 Ở đáy: đường kính ống tháo sản phẩm đáy d = 150(mm) k = 1− ⇒ 0,15 = 0,925 Sn = Vậy chiều dày nắp Dt Pn D t +C 3,8.[σ ].ϕ h k − Pn 2.hb 2.0,9808 10 +C 3,8.132.10 0,85 0,95 2.0,5 = 9,6859 10-4 + C S= S – C = 9,6859 10-4 Ta thấy S – C < 10 mm nên ta phải tăng C lên mm, C = 3,8 mm Do S =0,96859 + 3,8 = 4,7686 mm Chọn S = mm • Kiểm tra áp suất thành áp suất thử thủy lực theo công thức : σ = [D ] + 2.hb ( S − C ) Po σ C ≤ 7,6.k ϕ h hb ( S − C ) 1,2 t GVHD: Vũ Minh Khôi Tùng N/ m2 [ STQTTB II _ 386 ] 127 SVTH: Lê Thanh Lớp : Hóa – K6 Trường ĐHCN Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QT & TB Pth = 1,5 Phơi =1,5 0,9808.105 = 1,4712.105 N/m2 [2 σ= ] + 2.0,5.( − 3,8).10 −3 1,4712.105 7,6.0,85 0,95.0,5.( − 3,8).10 −3 = 45,71.106 N/ m2 σ c 220.10 = = 183,33.10 1.2 1,2 σ Ta thấy = 45,71.106 N/m2 < Vậy chiều dày nắp S = mm thỏa mãn điều kiện bền - Chiều dày đáy 2.2,29407.10 +C 3,8.132.10 0,925.0,95 2.0,5 = 2,0818 10-3 + C S= S – C = 2,0818 10-3 Ta thấy S – C < 10 mm nên ta phải tăng C lên mm, C = 3,8 mm Do S =2,0818 + 3,8 = 5,8818 mm Chọn S = mm • Kiểm tra áp suất thành áp suất thử thủy lực theo công thức : [D σ= ] + 2.hb ( S − C ) Po σ C ≤ 7,6.k ϕ h hb ( S − C ) 1,2 t N/ m2 [ STQTTB II _ 386 ] Kiểm tra nắp [2 σ= ] + 2.0,5.( − 3,8).10 −3 2,29407.10 7,6.0,925.0,95.0,5.( − 3,8).10 −3 = 65,5.106 < 183,3 10-6 Thỏa mãn điều kiện bền, chiều dày đáy tháp mm Vậy chiều dày nắp đáy thiết bị mm Tra bảng XIII.11 [II-384] : Có chiều cao gờ 25 mm GVHD: Vũ Minh Khôi Tùng 128 SVTH: Lê Thanh Lớp : Hóa – K6 Trường ĐHCN Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QT & TB Khối lượng nắp mn = 283 Kg Khối lượng đáy mđ = 283 Kg Vậy nắp đáy có thông số sau DL = D C = m hb = 500 mm h = 25 mm Sn = Sđ = mm Tra bảng II_382 ta bề mặt F = 4,48 m2 5.Chọn mặt bích : 5.1 Bích để nối thân thiết bị, nắp đáy Bích phận quan trọng dùng để nối phần thiết bị phận khác với thiết bị Có nhiều kiểu bích khác tháp làm việc áp suất thường nên ta chọn kiểu bích liền thép kiểu I để nối với thân Để nối thân tháp nắp đáy ta dùng mặt bích liền thép không gỉ với đường kính tháp Dt = 2000(mm), áp suất py=0,3.106N/m2 Tra bảng XIII.27- STT2 trang 423: Py.106 Dt D Db D1 D0 db h z Bước N/m2 mm C¸i bích khoảng 0,3 cách bích, 2000 2160 2100 2060 2015 M27 40 48 tra bảng IX.5 trang 170 ST QT&TB tập ta có số đĩa mặt bích đĩa, đĩa ta bố trí mặt bích bước bích 7.0,6 = 4,200(m) GVHD: Vũ Minh Khôi Tùng 129 SVTH: Lê Thanh Lớp : Hóa – K6 Trường ĐHCN Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QT & TB ⇒Số bích đoạn luyện = H L 7,5 = = 1,78 4,2 4,2 cặp bích Làm tròn cặp bích ⇒Số bích đoạn chưng = H C 9,5 = = 2,26 4,2 4,2 cặp bích Làm tròn thành cặp bích Vậy tổng số cặp bích tháp là: + + = (cặp bích) Trong cặp bích để nối nắp đáy tháp với thân tháp 5.2 Bích để nối ống dẫn với thiết bị Để nối ống dẫn với thân thiết bị ta dùng kiểu bích liền kim loại đen Tra bảng XIII.26 trang 409 ST QT&TB tập tra có bảng số liệu bích cho loại ống với áp suất 0,25.106 at( chọn bích kiểu I) Tên ống Dy Dn D Dδ D1 db h mm Sản phẩm đỉnh z C¸i 300 325 435 395 365 M20 22 12 Hồi lưu sản phẩm 125 đỉnh 133 235 200 178 M16 14 Ống dẫn liệu 150 159 260 225 202 M16 16 Sản phẩm đáy 150 159 260 225 202 M16 16 Hồi lưu đáy 300 325 435 395 365 M20 22 12 GVHD: Vũ Minh Khôi Tùng 130 SVTH: Lê Thanh Lớp : Hóa – K6 Trường ĐHCN Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QT & TB Khối lượng tháp: G = GT + GN-Đ + GB + Gbl + GĐ + GÔ + GL ( Kg ) Trong : GT : Khối lượng thân tháp trụ ( kg ) GN-Đ : Khối lượng nắp đáy tháp ( kg ) GB : Khối lượng bích ( kg ) Gbl : Khối lượng bulông nối bích ( kg ) GĐ : Khối lượng đĩa tháp ( kg ) GÔ : Khối lượng ống chảy chuyền ( kg ) GL : Khối lượng chất lỏng điền đầy tháp ( kg ) a Khối lượng thân tháp trụ: Khối lượng riêng thép ρT = 7,9.103 kg/ m3 Đường kính thân tháp Dt = m Chiều dày thân tháp mm Chiều cao thân tháp H = 17 m Khối lượng thân tháp : [ GT = ] [ ] π ( Dt + S ) − D t π ( + 0,004) − 2 H ρ T = 17.7,9.10 4 = 1689,3512 kg b Khối lượng nắp đáy tháp: Theo thông số nắp đáy chọn : Bề mặt nắp, đáy tháp tra theo II _ 382, ta F = 4,48 m2 Chiều dày nắp, đáy tháp lấy chung S = mm Khối lượng nắp đáy tháp : GVHD: Vũ Minh Khôi Tùng 131 SVTH: Lê Thanh Lớp : Hóa – K6 Trường ĐHCN Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa GN-Đ = F S ρT Đồ án QT & TB = 2.4,48.8.10-3.7,9.103 = 566,272 kg c Khối lượng bích: Các thông số bích chọn : Đường kính bích Dt = m Đường kính bích D = = 2160 m Chiều dày bích : h = 0,04 m Số bích : n= cặp ⇒ 12 Khối lượng bích : [ → GB = ] π D − D 2t h.ρ T n [ = ] 3,14 2,16 − 2 0,04.7,9.10 3.12 = 1981,3048 kg d Khối lượng bulông nối bích: Với cặp bích, cặp cần 48 bulong loại M17 ( khối lượng 0,15 kg/cái ) Khối lượng bulông nối bích : Gbl = 48 0,15 = 43,2 kg e Khối lượng đĩa tháp: Theo thông số đĩa chọn : Đường kính đĩa : D = m Chiều dày đĩa δ = 0,002 m Số đĩa 27 đĩa Khối lượng đĩa tháp : GĐ = π D δ ρ T n = 3,14.2 0,002.7,9.10 3.27 = 1339,524 kg f Khối lượng ống chảy truyền: GVHD: Vũ Minh Khôi Tùng 132 SVTH: Lê Thanh Lớp : Hóa – K6 Trường ĐHCN Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QT & TB Khối lượng ống chảy truyền : [ mÔ = ] π ( DÔ + S ) − DÔ hÔ ρ T Tháp có 27 đĩa ( 12 đĩa luyện 15 đĩa chưng) đĩa lắp ống chảy chuyền Số ống chảy chuyền 27 ống ∙ Đoạn chưng: [ mÔ = ] π ( 0,272 + 2.10 −3 ) − 0,272 0,0188 7,9.103 = 0,1274 kg ∙ Đoạn luyện: [ mÔ = ] π ( 0,1804 + 2.10 −3 ) − 0,1804 0,0262.7,9.10 = 0,118 kg Khối lượng ống chảy chuyền : GÔ = nÔ mÔ = 0,1274.15 + 0,118.12 = 3,327 kg g Khối lượng chất lỏng điền đầy tháp: Khối lượng riêng trung bình pha lỏng tháp: GL = ρx = 787,4738 kg/ m3 π D 3,14.2 H ρ = 17.787 ,4738 = 42035,351 4 kg → Khối lượng tháp : G = 42035,351 + 3,327 + 1339,524 + 1981,3048 + 43,2 + 566,272 + 1689,3512 G = 47658,33 kg Tính tai treo: Trọng lượng tháp P = G g = 47658,33 9,81 = 467528,2173 kg Chọn chân đỡ tai treo, tải trọng lên tai treo giá đỡ 8.104 (N) GVHD: Vũ Minh Khôi Tùng 133 SVTH: Lê Thanh Lớp : Hóa – K6 Trường ĐHCN Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QT & TB => Các thông số tai treo (Kiểu VIII trang 438 ST QT&TB tập 2) - Tải trọng cho phép bề mặt đỡ: 104 (N/m2) - Bề mặt đỡ : F = 451 10-4 (m2) Tải trọng cho phép trên1 tai treo q.10-6 m2 2,5.10 F.104 N/m2 451 1,33 L B B1 H S l a d mm Khối lượng tai treo kg 230 200 205 350 12 100 25 34 Chọn tai treo thiết bị thẳng đứng hình vẽ : Chọn lót cho tai treo thép: GVHD: Vũ Minh Khôi Tùng 134 SVTH: Lê Thanh Lớp : Hóa – K6 13,2 Trường ĐHCN Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Tải trọng cho phép trên1 tai treo Đồ án QT & TB Chiều dày Chiều dày tối thiểu tối thiểu thành thiết thành thiết bị không bị có lót có lót H B SH 340 mm 6.10 20 10 550 Tính chân đỡ: Chọn chân thép chân Tải trọng cho q.104 phép F.10 trên1 chân đỡ 6.104 L B B1 B2 H h S l d 450 226 18 110 34 mm 711 0,84 GVHD: Vũ Minh Khôi Tùng 300 240 260 370 135 SVTH: Lê Thanh Lớp : Hóa – K6 Trường ĐHCN Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QT & TB KẾT LUẬN Loại tháp: tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyển.với suất 13,2 tấn/h Đường kính tháp : D = (m) Số đĩa lí thuyết : N = 13 đĩa Số đĩa thực tế : N = 27 đĩa Chiều cao tháp : H = 17 (m) Với quy trình công nghệ tính toán ta thấy lượng nhiệt đáng kể cần giải ngưng tụ sản đỉnh, giải nhiệt sản phẩm đỉnh giải nhiệt cho sản phẩm đáy chưa tận dụng để gia nhiệt cho dòng nhập liệu Nhưng trình tính toán để gia nhiệt cho dòng nhập liệu tới trạng thái lỏng sôi tận dụng nhiệt chưa đủ để gia nhiệt tới lỏng sôi phải tốn thêm thiết bị, đường ống… làm tăng chi phí phân xưởng Vấn đề tận dụng nhiệt vấn đề thực tế quan tâm, giải pháp để cao hiệu trình tiết kiệm lượng, giới hạn thời gian, khả kinh nghiệm thực tế nên em chưa phân tích tính toán đánh giá mức trình Đồ án môn học môn học tổng hợp mang lại cho em nhiều kinh nghiệm để tính toán thiết kể hoàn chỉnh trình sản xuất GVHD: Vũ Minh Khôi Tùng 136 SVTH: Lê Thanh Lớp : Hóa – K6 Trường ĐHCN Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QT & TB LỜI CẢM ƠN Sau thời gian cố gắng tìm, đọc, tra cứu số tài liệu tham khảo, với giúp đỡ tận tình thầy cô giáo khoa Công nghệ hóa đặc biệt thầy Vũ Minh Khôi, em hoàn thành nhiệm vụ thiết kế giao Qua trình tiến hành này, em rút số nhận xét sau: - Việc thiết kế tính toán hệ thống chưng luyện việc làm phức tạp, tỉ mỉ lâu dài Nó yêu cầu người thiết kế phải có kiến thức thực sâu trình chưng luyện mà phải biết số lĩnh vực khác như: cấu tạo thiết bị phụ khác, quy định vẽ kỹ thuật, … - Các công thức tính toán không gò bó môn học khác mà mở rộng dựa giả thiết điều kiện, chế độ làm việc thiết bị Bởi tính toán, người thiết kế tính toán đến số ảnh hưởng điều kiện thực tế, nên đem vào hoạt động, hệ thống làm việc ổn định Không có vậy, việc thiết kế đồ án môn học trình thiết bị giúp em củng cố thêm kiến thức trình chưng luyện nói riêng trình khác nói chung; nâng cao kỹ tra cứu, tính toán, xử lý số liệu; biết cách trình bầy theo văn phong khoa học nhìn nhận vấn đề cách có hệ thống Việc thiết kế đồ án môn học “quá trình thiết bị công nghệ hóa chất thực phẩm” hội cho sinh viên ngành hóa nói chung thân em nói riêng làm quen với công việc kỹ sư hóa chất Để hoàn thành nhiệm vụ thiết kế giao, em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Vũ Minh Khôi người hướng dẫn em từ đầu đồ án tới em kết thúc giúp em hoàn thành tốt nhiệm vụ thiết kế mình.Mặc dù cố gắng để hoàn thành tốt nhiệm vụ, song hạn chế tài liệu, kinh nghiệm thực tế, nên không tránh khỏi thiếu sót trình thiết kế Em mong thầy cô xem xét dẫn thêm Em xin chân thành cảm ơn SinhViên Lê Thanh Tùng GVHD: Vũ Minh Khôi Tùng 137 SVTH: Lê Thanh Lớp : Hóa – K6 Trường ĐHCN Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Đồ án QT & TB TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất thực phẩm - tập ( nhà xuất khoa học kỹ thuật) 2.Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất thực phẩm – tập ( nhà xuất khoa học kỹ thuật) Tính toán trình – thiết bị công nghệ hóa chất thực phẩm ( nhà xuất khoa học kỹ thuật) Một số đồ án trang web: Thiết bị hóa chất.com Hauionline.com GVHD: Vũ Minh Khôi Tùng 138 SVTH: Lê Thanh Lớp : Hóa – K6