Đang tải... (xem toàn văn)
đồ án hóa công thiết bị chung luyện liên tục không có ống chẩy truyền của rượu và mêtanol bài báo khoa học
Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hố ĐỒ ÁN MƠN Q TRÌNH THIẾT BỊ BỘ MƠN Q TRÌNH -THIẾT BỊ ……… **……… THIẾT KẾ HỆ THỐNG THIẾT BỊ CHƯNG LUYỆN LOẠI THÁP CHÓP ĐỂ PHÂN TÁCH HỖN HỢP HAI CẤU TỬ AXETON VÀ AXIT AXETIC Giáo viên hướng dẫn Sinh viên Mã sinh viên Lớp K5 :Thầy NGUYỄN THẾ HỮU :DƯƠNG NGƠ VỤ :0541120238 :CƠNG NGHỆ HĨA Hà nội 5-2013 Đồ án mơn Q trình thiết bị Page 1 Dương Ngô Vụ Lớp DHCNH3-K5 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hố BỘ CƠNG THƯƠNG Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT N Độc lập – Tự – Hạnh phúc Đồ án mơn học q trình thiết bị I)ĐẦU ĐỀ THIẾT KẾ: Thiết kế tháp chưng liên tục loại tháp chóp để phân tách hỗn hợp CH3COCH3 –CH3COOH II) CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU: + Hỗn hợp cần tách: CH3COCH3 –CH3COOH + Năng suất tính theo hỗn hợp đầu: F= 10,3 (tấn/h) + Nồng độ cấu tử dễ bay hơi: - Hỗn hợp đầu: aF = 0,34 (phần khối lượng) - Sản phẩm đỉnh: ap = 0,92 (phần khối lượng) - Sản phẩm đáy: aw = 0,012(phần khối lượng) + Tháp làm việc áp suất thường + Hỗn hơp đầu gia nhiệt đến nhiệt độ sôi III) NỘI DUNG CÁC PHẦN THUYẾT MINH VÀ TÍNH TỐN: 1/ Giới thiệu chung: + Mở đầu giải thích hỗn hợp chưng luyện + Vẽ thuyết minh dây chuyền sản xuất 2/ Tính tốn thiết bị chính: + Tính tốn cân vật liệu tồn thiết bị + Tính đường kính tháp + Tính chiều cao tháp + Tính cân nhiệt + Tính trở lực tháp 3/ Tính thiết bị phụ: + Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu,hỗn hợp đáy + Tính bơm + Tính thùng cao vị + Tính tốn khí lựa chọn -Bề dày thiết bị -Tính đường kính ống dẫn -Tính đáy nắp thiết bị -Chọn bích ghép -Tính tốn giá đỡ tai treo 4/ Kết luận chung 5/ Tài liệu tham khảo Đồ án mơn Q trình thiết bị Page 2 Dương Ngô Vụ Lớp DHCNH3-K5 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hố IV) CÁC BẢN VẼ VÀ ĐỒ THỊ: + Bản vẽ dây chuyền sản xuất A4 + Bản vẽ thiết bị lắp giáp A0 Nhận Xét Của Giáo Viên Hướng Dẫn ∗∗∗∗∗ Hà Nội, ngày … tháng … năm 2011 Người nhận xét MỤC LỤC Lời mở đầu Phần I: Giới thiệu chung I.Giới thiệu hỗn hợp chưng Đồ án mơn Q trình thiết bị Page 3 Dương Ngô Vụ Lớp DHCNH3-K5 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hố 1.Axeton 2.Axit axetic II.Sơ đồ chưng 1.Chú thích kí hiệu quy trình 2.Thuyết minh dây chuyền sản xuất .10 3.Các kí hiệu trước tính 10 Phần II: Tính tốn thiết bị 12 I.Tính cân vật liệu toàn thiết bị 12 1.Cân vật liệu 12 2.Xác định số bậc thay đổi nồng độ .13 II.Tính đường kính tháp 27 1.Lưu lượng dòng pha tháp 27 2.Vận tốc tháp 32 Đường kính đoạn luyện 36 Đường kính đoạn chưng 37 III.Chiều cao tháp 37 1.Hệ số khuếch tán 37 2.Hệ số cấp khối 39 3.Hệ số chuyển khối 45 IV.Tính trở lực tháp 50 1.Trở lực đĩa khô 51 2.Trở lực đĩa sức căng bề mặt 52 3.Trở lực lớp chất lỏng đĩa .54 V.Tính cân nhiệt lượng 58 1.Cân nhiệt lượng thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu 58 2.Cân nhiệt lượng tháp chưng luyện .61 3.Cân nhiệt lượng cho thiết bị ngưng tụ .64 4.Cân nhiệt lượng thiết bị làm lạnh 65 Phần III: Tính thiết bị phụ 67 I.Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu .67 1.Hiệu số nhiệt độ trung bình .67 Đồ án mơn Q trình thiết bị Page 4 Dương Ngô Vụ Lớp DHCNH3-K5 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hố 2.Lượng nhiệt trao đổi 67 3.Diện tích trao đổi nhiệt 68 II.Tính bơm thùng cao vị 75 1.Các trở lực trình cấp liệu 75 2.Chiều cao thùng cao vị so với đĩa tiếp liệu .85 3.Chiều cao làm việc bơm 86 Áp suất toàn phần bơm suất bơm 87 III.Tính tốn khí lựa chọn .88 1.Tính tốn thân tháp 88 2.Tính chóp kích thước chóp 91 3.Tính đáy nắp thiết bị .93 4.Chọn mặt bích 95 Đường kính ống dẫn 96 6.Khối lượng tháp 99 7.Tính tai treo 102 8.Tính chân đỡ .103 Kết luận 104 Tài liệu tham khảo 105 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 cơng nghiệp hóa học, cơng nghệ hố thuộc lĩnh vực cơng nghệ đòi hỏi kỹ Đồ án mơn Q trình thiết bị Page 5 Dương Ngơ Vụ Lớp DHCNH3-K5 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hố thuật cao, mức độ phát triển cơng nghệ coi thị trình độ phát triển đất nước Nhận thấy rõ phát triển vũ bão ngành cơng nghệ hóa học, với lối tư nhạy bén sáng tạo, khoa Cơng nghệ Hóa Trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà Nội đào tạo sinh viên chuyên ngành Hóa Điều khơng 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 mẻ Là sinh viên khoa Cơng Nghệ Hóa, chúng em trang bị nhiều kiến thức q trình thiết bị cơng nghệ sản xuất sản phẩm hóa học Nhận đồ án hội tốt để chúng em tìm hiểu q trình cơng nghệ, vận dụng kiến thức học mở rộng vốn kiến thức mình, từ giúp chúng em có nhìn cụ thể nghành nghề lựa chọn Cơng nghệ hóa học ngành giữ vị trí, vai trò quan trọng việc sản xuất phục vụ cho nhiều lĩnh vực, cho ngành kinh tế quốc dân, tạo tiền đề cho nhiều ngành phát triển theo Với nhiều phương pháp sản xuất khác lắng, lọc, đun nóng, làm nguội, chưng luyện, hấp thụ, hấp phụ, trích ly, sấy khơ, đông lạnh…đã tạo nhiều sản phẩm đa dạng, phong phú đáp ứng nhu cầu ngày lớn người Đặc biệt ứng dụng nhiều chưng luyện, ứng dụng nhiều ngành, lĩnh vực, đặc biệt công nghệ lên men, công nghệ tổng hợp hữu cơ, lọc - hóa dầu, cơng nghệ sinh học Vậy chưng cất gì?quy trình cơng nghệ nào.ứng dụng sao,thiết bị vật sử dụng cho quy trình cơng nghệ cần đảm bảo yêu cầu phải tính tốn sao?Vì em xin sâu vào nghiên cứu q trình cơng nghệ vận hành quy trình cơng nghệ q trình chưng luyện tháp chóp để phân tách hai hỗn hợp axeton axit axetic Chưng phương pháp dùng để tách hỗn hợp khí lỏng thành cấu tử riêng biệt dựa vào nhiệt độ sôi khác cấu tử hỗn hợp Khi chưng thu nhiều sản phẩm thường có cấu tử có nhiêu sản phẩm Đồ án mơn Q trình thiết bị Page 6 Dương Ngô Vụ Lớp DHCNH3-K5 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hố 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 ta 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 dùng để tách hoàn toàn hỗn hợp cấu tử dễ bay có tính chất hòa tan phần hòa tan hồn tồn vào Chưng luyện áp suất thấp dùng cho hỗn hợp dễ bị phân hủy nhiệt nhiệt độ cao, cấu tử dễ bay ngược lại ỨNG DỤNG Tách dầu mỏ tài nguyên khai thác dạng lỏng Tách hỗn hợp khí hóa lỏng Tách hỗn hợp chất hữu tổng hợp hữu Trong cơng nghệ sinh học, thực phẩm, q trình lênmen sản xuất sản phẩm như: rượu, bia, nước ngọt… Vì thế, đề tài ” Thiết kế hệ thống chưng cất Aceton –Acid Acetic “ môn “Đồ Môn Học Quá Trình Thiết Bị” bước giúp cho sinh viên tập luyện chuẩn bị cho việc thiết kế q trình thiết bị cơng nghệ lĩnh vực này.Để hoàn thành đồ án , thực em cố gắng nhiều Song , bước đầu làm quen với cơng tác thiết kế nên hẳn không tránh khỏi sai sót Cuối , em xin chân thành cảm ơn thầy mơn Q Trình Thiết Bị , đặc biệt thầy Nguyễn Thế Hữu , người trực tiếp hướng dẫn giúp đỡ em nhiều suốt thời gian thực đồ án thiết kế PHẦN I GIỚI THIỆU CHUNG I GIỚI THIỆU VỀ HỖN HỢP CHƯNG: Đồ án mơn Q trình thiết bị Page 7 Dương Ngô Vụ Lớp DHCNH3-K5 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hố Aceton acid acetic hai loại hoá chất quan trọng ngành cơng nghiệp hóa chất Aceton: Aceton có cơng thức phân tử: CH3 –CO-CH3,khối lượng phân tử:58 đvC Là chất lỏng khơng màu,có mùi đặc trưng,tan nhiều nước * Một số thông số vật lý axeton: -Nhiệt độ sơi:56,1o -Nhiệt độ nóng chảy:-94,6o C -Nhiệt dung riêng(Cp):22Kcal/mol(chuẩn 1020 C) -Độ nhớt (µ):0,316 cp (ở 25o C) - Nhiệt trị : 0.5176 cal/g (ở 200 C) Axeton dung môi tốt cho nhiều chất hữu aceton làm dung môi tốt nitro xeluloza, acetyl xenluloza Nó độc nên dùng làm dung mơi cơng nghiệp dược phẩm thực phẩm.,nó sử dụng để tổng hợp nhiều chất hưu phần lớn dùng làm dung môi công nghiệp sản xuất nhựa, vecni, chất dẻo nhiều sản phẩm tiêu dùng * Tính chất hóa học đặc trưng axeton: Phản ứng axeton chủ yếu vào nhóm cacbonyl(-CO-), ngồi có phản ứng vào nhóm -CH3 Dưới số ví dụ cụ thể: -phản ứng nhóm –CO- : Axeton nghèo phản ứng, Xeton có phản ứng khử giống andehit tạo ancol bậc II: CH3-CO-CH3 + H2 > CH3-CH(OH)-CH3 Xeton khó bị oxi hóa gốc hidrocacbon cản trở khơng gian.Tuy nhiên bị oxi hóa dung dich thuốc tím đun nóng với axit sunfuric tạo hỗn hợp axit cacboxylic Đồ án mơn Q trình thiết bị Page 8 Dương Ngô Vụ Lớp DHCNH3-K5 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hố Phản ứng gốc hidrocacbon: CH3-CO-CH3 + Br2 > CH3-CO-CH2Br + HBr Lưu ý:Phản ứng xảy dùng brom khan có xúc tác axit axetic đun nóng * Các phương pháp điều chế axeton: 1-oxi hóa hidrocacbon:khi đốt cháy chậm n-ankan pha khí ta thu axeton 2-oxi hóa ancol:đây phương pháp quan trọng để điều chế hợp chất cacbonyl VD: CH3-CH(OH)-CH3 → CH3 –CO-CH3 +H2O Propal-2-ol Axeton 3-oxi hóa cumen(chỉ riêng axeton) C6H5-CH(CH3)2 +O2 → CH3 –CO-CH3 +C6H5-OH Axit axetic: Axit axetic chất lỏng,khơng mầu,có mùi thơm chua,nó kết tinh 160 C,sôi 1180C.Một số thông số vật lý axit axetic: Khối lượng phân tử : 60 g/mol Khối lượng riêng d4200 c : 1,049 *Tính chất hóa học đặc trưng axit axetic: -Tính axit:Do phân tử axit axetic có nhóm –COOH có nguyên tử H thể tính axit CH3COOH có Ka=4,75,vì có tính axit nên phản ứng với số kim loại,oxit kim loại kiềm: 2CH3COOH +2Na→2CH3COONa+H2 2CH3COOH +Mg → (CH3COO)2Mg+H2O CH3COOH +NaOH→CH3COONa+H2O Phản ứng tạo este: CH3COOH +R-OH Ví dụ: CH3COOH +C2H5-OH →CH3COO-R+ H2O →CH3COO- C2H5+ H2O *Các phương pháp điều chế: -Oxi hóa hidrocacbon no: -Oxi hóa anken thành hỗn hợp axit: -Các ancol,andehit,xeton bị oxi hóa tạo hỗn hợp axit: Ứng dụng: Đồ án mơn Q trình thiết bị Page 9 Dương Ngơ Vụ Lớp DHCNH3-K5 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hố Acid acetic: loại acid quan trọng loại acid hữu Nó rẻ nên ứng dụng rộng rãi hoá chất để điều chế nhiều hợp chất quan trọng Acid acetic ứng dụng nghành : + Làm dấm ăn + Đánh đông mủ cao su + Làm chất dẻo tơ lụa xeluloza acetat + Làm phim ảnh khơng nhạy lửa + Làm chất kết dính polyvinyl acetat + Làm phẩm màu, dược phẩm, nước hoa tổng hợp II SƠ ĐỒ CHƯNG : Chú thích kí hiệu qui trình: Đồ án mơn Q trình thiết bị Page 1010 Dương Ngơ Vụ Lớp DHCNH3-K5 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hố Chọn số bích : Dối với tháp có đường kính 1,4(m) ta tra bảng IX.4 trang 170 STQTTB tập ta có khoảng cách bích 2000 mm Số bích đoạn luyện :n1 =HL/2=10,8/2=5,4 bích Quy chuẩn lấy n1 =6 bích Số bích đoạn chưng :n2 =HC/2=2,2/2=1,1 bích Quy chuẩn lấy n2=1 bích Vậy tổng số bích :n=n1+n2+2=6+1+2=9 bích Trong có bích để nối nắp đáy chóp với tháp Số bích cặp bích Bước bích m Tính đường kính ống dẫn : Đường kính ống dẫn tính theo cơng thức sau : d= 4.G x 3600.π wC z.ρ x = V 0,785.w (STQTTB II _ 236) Trong : V : Lưu lượng chất chuyển động ống [ m3/ s ] w : Vận tốc chất ống [ m/ s ] a Đường kính ống dẫn sản phẩm đỉnh: Ống dẫn sản phẩm đỉnh ống nối nắp tháp thiết bị ngưng tụ Hỗn hợp đỉnh tháp có nhiệt độ hỗn hợp t = 58,4832 oC Đồ án mơn Q trình thiết bị Page113 113 Dương Ngô Vụ Lớp DHCNH3-K5 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hố Lượng đỉnh tháp : gđ = 103,9403( kmol/ h ) Lưu lượng thể tích đỉnh tháp: V= g d 22,4.( 273 + t p ) 273 103, 9403.22, 4.(273 + 58, 4832) 273.3600 = = 0,7853 Tháp làm việc áp suất thường với nhiệt chọn w = 30 ÷ 50 ( m/ s ) Chọn vận tốc w = 30 m/ s Đường kính ống dẫn sản phẩm đỉnh : d = 0, 7853 0, 785.30 = 0,1826 m=182,6 mm Chọn d1 =190 mm, chiều dài ống bên ngồi l1 = 130 mm [ II _ 434 ] ωtt = V 0, 7853 = = 27, 71 0, 785.d 0,785.0,19 m/s Vận tốc thực tế ta được: b Đường kính ống chảy chuyền: Chọn vận tốc lỏng qua ống chảy chuyền w = 0,15 m/s Chọn số ống chảy chuyền với đĩa z = Đường kính ống chảy chuyền đoạn chưng d cC = 0,1155 π (m) =0,1917 (m) Đường kính ống chảy chuyền đoạn luyện d L c = 0, 02628 π =0,0915(m) → Quy chuẩn dc = 0,2(m)=200(mm) c Ống dẫn hỗn hợp đầu vào tháp: hỗn hợp đầu vào hỗn hợp lỏng Lượng hỗn hợp đầu vào tháp F =10300 kg/h Nhiệt độ hỗn hợp đầu: tF = 82,8964 0C Khối lượng riêng hỗn hợp CH3COCH3 CH3COOH tính theo cơng thức : aF − a F = + ρ ρA ρB [I_5] Tra khối lượng riêng theo I _ Đồ án môn Q trình thiết bị Page114 114 Dương Ngơ Vụ Lớp DHCNH3-K5 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hoá t t1 t t2 t ρ 80 ρ1 82,8964 ρ (tF) ρA 719 ? 693 ρB 981 ? 958 100 ρ2 Sử dụng cơng thức nội suy ta có: ρ A = 715,2346 kg/m3, ρ B = 977,669 kg/m3 aF − a F = + ρ ρ ρB A Thay số vào cơng thức (1) ta có: Với aF=0,34 Do ρ = 869,23 kg/ m3 Chọn vận tốc w F =0,3 m/ s Lưu lượng thể tích hỗn hợp đầu: V= F 10300 ρ F = 869, 23.3600 = 3,291.10-3 Đường kính ống dẫn hỗn hợp đầu : d = m (m3/s) V 3, 291.10−3 = 0, 785.w F 0, 785.0,3 = 0,1182 Quy chuẩn d = 120 mm, chiều dài ống bên l = 120 mm(theo bảng trang 434 tập Py=0,1 V 3, 291.10−3 ωtt = = = 0,3 2 0, 785 d 0, 785.0,1182 Vận tốc thực tế ta được: m/s d Đường kính ống dẫn sản phẩm đáy: Hỗn hợp tháo hỗn hợp lỏng có nồng độ x = x W = 0,0124 phần mol; nhiệt độ hỗn hợp t = tW = 116,0912oC Khối lượng riêng hỗn hợp lỏng tính theo cơng thức : aw − a w = + ρ ρA ρB [I_5] Tra khối lượng riêng theo I _ có Đồ án mơn Q trình thiết bị Page115 115 Dương Ngô Vụ Lớp DHCNH3-K5 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội t t1 t ρ 100 ρA ρB Khoa Công Nghệ Hoá T t2 116,0912 ρ (tF) ρ2 693 ? 665 958 ? 922 ρ1 120 Sử dụng nội suy ta có: ρ A = 670,472 kg/m3 , ρ B = 929,035 kg/m3 Do ρ = 924,755 kg/ m3 Khối lượng sản phẩm đáy : W=6579,295 kg/ h Lưu lượng thể tích hỗn hợp đầu: V= W 6579, 295 ρ W = 924,755.3600 = 1,976.10-3 (m3/s) Đường kính ống dẫn hỗn hợp đầu là:d = V 1,976.10−3 = 0, 785.w F 0, 785.0,3 = 0,0916 m Quy chuẩn d = 100 mm, chiều dài ống bên l =120 mm(theo bảng trang 434 tập Py=0,1 V 1,976.10−3 ωtt = = = 0,3 0, 785.d 0, 785.0, 09162 Vận tốc thực tế ta được: m/s e Đường kính ống dẫn ngưng tụ hồi lưu: G.P 3720, 705.0, 6246 = 3600 Lượng ngưng tụ hồi lưu là: GR = 3600 = 0,6455 kg/s Nhiệt độ ngưng tụ hồi lưu: tR = 58,4832 oC Khối lượng riêng hỗn hợp lỏng tính theo cơng thức : aP − aP = + ρ ρA ρB [I_5] Tra khối lượng riêng theo I _ có : t t1 t ρ 40 t t2 ρ1 58,4832 ρ (tF) ρ2 ρA 768 ? 746 ρB 1027 ? 1004 Đồ án mơn Q trình thiết bị Page116 116 60 Dương Ngô Vụ Lớp DHCNH3-K5 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội → Khoa Cơng Nghệ Hố ρ A = 758,6684 kg/m3 , ρ B = 1017,244 kg/ m3 Do ρ = 911,605 kg/ m3 Lưu lượng thể tích ngưng tụ: V= GR 0, 6455 ρ R = 911,605 = 7,0809.10-4 (m3/s) Đường kính ống dẫn hỗn hợp đầu : d = 7, 0809.10 −4 0, 785.0,3 = 0,05483 m Quy chuẩn d=60mm chiều dài ống bên l = 100 mm Vận tốc thực tế ta được: ωtt = V 7, 0809.10−4 = = 0,3 0, 785.d 0, 785.0, 054832 m/s f Ống dẫn sản phẩm đáy hồi lưu: Lượng sản phẩm đáy hồi lưu: gđ=g1’ = 130,6072(kmol/h) Nhiệt độ sản phẩm đáy t = tW = 116,0912oC Lưu lượng thể tích sản phẩm đáy hồi lưu: V= g1' 22,4.( 273 + t W ) 130, 6072.22, 4.(273 + 116, 0912) 273.3600 273 = =1,1582 (m3/s) Đường kính ống dẫn hỗn hợp đầu : d = 1,1582 0, 785.25 =0,2429 m Quy chuẩn d = 250 mm, chiều dài ống bên l = 140 mm Vận tốc thực tế ta được: Khối lượng tháp: ωtt = V 1,1582 = = 25 0, 785.d 0, 785.0, 2429 m/s 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 bulơng nối bích ( kg ) GĐ : Khối lượng đĩa tháp ( kg ) Đồ án mơn Q trình thiết bị Page117 117 Dương Ngô Vụ Lớp DHCNH3-K5 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hố GƠ : 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 ρ T = 7,9.103 kg/ m3 Đường kính thân tháp Dt = 1,4 m Chiều dày thân tháp mm Chiều cao thân tháp H = 13 m Khối lượng thân tháp : 2 π ( Dt + S ) − D 2t π 1, + 0, 004 ) − 1, 42 H ρ = ( 13.7,9.103 T 4 GT = =904,2283 kg b Khối lượng nắp đáy tháp: Theo thông số nắp đáy chọn : Bề mặt nắp, đáy tháp tra theo II _ 382, ta F = 2,24 m2 Chiều dày nắp, đáy tháp lấy chung S = mm Khối lượng nắp đáy tháp : GN-Đ = F S ρ T = 2.2,24.5.10-3.7,9.103 =176,96 kg c Khối lượng bích: Dt D Db DI Do 1400 1540 1490 1460 1413 Bulong 32 db Các thơng số bích chọn : Đường kính bích Dt = 1400 mm Đường kính ngồi bích D = 1540 mm Chiều dày bích : h = 0,025 m Số bích : n=9 Khối lượng bích : [ ] π D − D 2t 3,14 1,54 − 1, 42 h.ρ T n 0, 025.7,9.103.9 = 574,3209 4 → GB = = kg Đồ án mơn Q trình thiết bị Page118 118 Dương Ngơ Vụ Lớp DHCNH3-K5 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hố d Khối lượng bulơng nối bích: Với bích, cặp cần 32 bulong loại M20 ( khối lượng 0,15 kg/cái ) Khối lượng bulơng nối bích : Gbl = 10 32 0,15 = 48 kg e Khối lượng đĩa tháp: Theo thông số đĩa chọn : Đường kính đĩa : D = 1,4 m Chiều dày đĩa δ = 0,002 m Số đĩa 27 đĩa Khối lượng đĩa tháp : π D 3,14.1, 42 δ ρ T n 0, 002.7,9.103.27 GĐ = = = 656,3667 kg f Khối lượng ống chảy truyền: Khối lượng ống chảy truyền : [ ] π ( DÔ + S ) − DÔ2 hÔ ρ T mÔ = Tháp có 27 đĩa ( 23 đĩa luyện đĩa chưng) đĩa lắp ống chảy chuyền Số ống chảy chuyền 27 ống ∙ Đoạn chưng: π ( 0,1917 + 2.10 −3 ) − 0,1917 0, 45.7,9.103 mÔ = = 2,151 kg ∙ Đoạn luyện: π ( 0, 0915 + 2.10−3 ) − 0, 09152 0, 45.7,9.103 mÔ = = 1,0325 kg Khối lượng ống chảy chuyền : GÔ = nÔ mÔ =2,151.23 + 1,0325.4= 53,603 kg g Khối lượng chất lỏng điền đầy tháp: Khối lượng riêng trung bình pha lỏng tháp: ρ x = 869,23 kg/ m3 Đồ án mơn Q trình thiết bị Page119 119 Dương Ngô Vụ Lớp DHCNH3-K5 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hố π D 3,14.1, H ρ = 13.869, 23 = 17386,1646 GL = kg → Khối lượng tháp : G = GT + GN-Đ + GB + Gbl + GĐ + GÔ + GL ( Kg ) →G=904,2283+176,96+574,3209+48+656,3667+53,603+17386,1646=19799,6435 kg Tính tai treo: Trọng lượng tháp P = G g =19799,6435 9,81 = 1,9423.105 kg 1,9423.105 Tải trọng tác dụng lên tai treo GC = P:4 = N = 4,8557.104 N Để đảm bảo an toàn ta chọn Gc = 6.104 N Tải trọng cho phép trên1 tai treo 6.10 F.104 q.10-6 m2 N/m2 451 1,33 L B B1 H S l a d 12 100 25 34 Mm 230 200 205 350 Chọn tai treo thiết bị thẳng đứng hình vẽ : Tấm lót cho tai treo thép: Đồ án mơn Q trình thiết bị Page120 120 Dương Ngơ Vụ Lớp DHCNH3-K5 Khối lượng tai treo kg 13,2 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Tải trọng cho phép trên1 tai treo Chiều dày tối thiểu thành thiết bị khơng có lót Khoa Cơng Nghệ Hố Chiều dày tối thiểu thành thiết bị có lót H B SH Mm 20 740 550 10 10 550 340 14 460 230 H B SH 340 Chọn lót cho tai treo thép: Tải trọng cho phép trên1 tai treo Chiều dày tối thiểu thành thiết bị khơng có lót Chiều dày tối thiểu thành thiết bị có lót Mm 20 10 550 Tính chân đỡ: Chọn chân thép chân Tải trọng cho phép chân G.104 N Bề mặt đỡ F= 104 (m2) 711 Tải trọng cho phép đất L B B1 B2 H h s l d 18 110 34 Dt A mm 0,84 300 240 260 370 450 226 Đồ án mơn Q trình thiết bị Page121 121 Dương Ngô Vụ Lớp DHCNH3-K5 2400 900 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hố (chú ý:giá trị A Dt lấy đáy elip,vật liệu làm chân thép CT3) → Tải trọng chân đỡ: 4.6.104 = 240000 (N) > P → Phù hợp KẾT LUẬN Chưng luyện trình tiến hành đa số tháp có dòng chuyển động ngược chiều Trong phải có chi tiết để tiến hành đảm bảo sư tiếp xúc pha tốt (các lợi đĩa…) Phương pháp tính tốn thiết kế hệ thống chưng luyện liên tục hấp thụ có nhiều điểm giống Tuy nhiên đặc điểm trình chưng luyện hệ số phân bố thay đổi theo chiều cao tháp, đồng thời trình truyền nhiệt diễn song song với trình chuyển khối làm cho q trình tính tốn thiế kế trở nên phức tạp Một khó khăn mà tính tốn thiết kế tháp chưng luyện ln gặp phải khơng có cơng thức chung cho việc tính tốn hệ số động học q trình chưng luyện cơng thức tính tốn chưa phản ánh đầy đủ tác dụng động học hiệu ứng hóa học, lý học…mà chủ yếu công thức thực nghiệm công thức tính tốn phần lớn phải tính theo giá trị trung bình, thơng số vật lý chủ yếu nội suy, nên khó khăn tính tốn xác Với quy trình cơng nghệ tính tốn ta thấy lượng nhiệt đáng kể cần giải ngưng tụ sản đỉnh, giải nhiệt sản phẩm đỉnh giải nhiệt cho sản phẩm đáy Đồ án môn Q trình thiết bị Page122 122 Dương Ngơ Vụ Lớp DHCNH3-K5 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hố chưa tận dụng để gia nhiệt cho dòng nhập liệu Nhưng q trình tính tốn để gia nhiệt cho dòng nhập liệu tới trạng thái lỏng sơi tận dụng nhiệt chưa đủ để gia nhiệt tới lỏng sơi 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 Đồ án môn học môn học tổng hợp, đồ án giúp em củng cố thêm kiến thức học, phát huy trình độ độc lập sáng tạo Bản đồ án không để làm sáng tỏ thêm lý thuyết, nắm vững phương pháp tính tốn ngun lý vận hành thiết bị Để hoàn thành đồ án này, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy khoa Cơng Nghệ Hóa Em xin cảm ơn thầy Vũ Minh Khôi thầy dạy môn Các Quá Trình Thiết Bị Đặc biệt em xin cảm ơn thầy Nguyễn Thế Hữu tận tình hướng dẫn, bảo, tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em làm đồ án Trong phạm vi khuôn khổ đồ án môn học, thời gian không cho phép đồng thời lần tiếp xúc với cách làm đồ án không tránh khỏi bỡ ngỡ, sai sót Mặt khác q trình tính tốn thiế kế tính tốn lý thuyết, kết tìm phải quy chuẩn áp dụng vào thực tế cần phải có tính tốn cụ thể rõ ràng để phù hợp với thực tế sản xuất Là sinh viên em chưa tiếp xúc với nhiều công nghệ, với thực tế sản xuất việc tính tốn khí tính bền chi tiết khơng tránh khỏi sai sót Em mong nhận góp ý chân thành, lời nhận xét sửa chữa từ thầy cô để đồ án em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo khoa! Hà Nội, ngày 23 tháng 05 năm 2013 Sinh viên DƯƠNG NGÔ VỤ Đồ án mơn Q trình thiết bị Page123 123 Dương Ngô Vụ Lớp DHCNH3-K5 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hố TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Hùng Dũng – Nguyễn Văn Lục – Hoàng Minh Nam – Vũ Bá Minh, “Quá trình Thiết bị Cơng Nghệ Hóa Học – Tập 1, Quyển 2: Phân riêng khí động, lực ly tâm, bơm, quạt, máy nén Tính hệ thống đường ống”, Nhà xuất Đại học Quốc gia TpHCM, 1997, 203tr [2] Võ Văn Bang – Vũ Bá Minh, “Quá trình Thiết bị Cơng Nghệ Hóa Học – Tập 3: Truyền Khối”, Nhà xuất Đại học Quốc gia TpHCM, 2004, 388tr [3] Phạm Văn Bơn – Nguyễn Đình Thọ, “Q trình Thiết bị Cơng Nghệ Hóa Học – Tập 5: Quá trình Thiết bị Truyền Nhiệt”, Nhà xuất Đại học Quốc gia TpHCM, 2002, 372tr [4] Phạm Văn Bơn – Vũ Bá Minh – Hồng Minh Nam, “Q trình Thiết bị Cơng Nghệ Hóa Học – Tập 10: Ví dụ Bài tập”, Nhà xuất Đại học Quốc gia TpHCM, 468tr [5] Tập thể tác giả, “Sổ tay Q trình Thiết bị Cơng nghệ Hóa chất – Tập 1”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 1999, 626tr [6] Tập thể tác giả, “Sổ tay Q trình Thiết bị Cơng nghệ Hóa chất – Tập 2”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 1999, 447tr [7] Hồ Lê Viên, “Thiết kế Tính tốn thiết bị hóa chất”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 1978, 286tr [8] Nguyễn Minh Tuyển, “Cơ sở tính tốn Máy Thiết bị Hóa chất – Thực phẩm”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 1984, 134tr Đồ án mơn Q trình thiết bị Page124 124 Dương Ngô Vụ Lớp DHCNH3-K5 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Đồ án mơn Q trình thiết bị Khoa Cơng Nghệ Hố Page125 125 Dương Ngơ Vụ Lớp DHCNH3-K5 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Đồ án mơn Q trình thiết bị Khoa Cơng Nghệ Hố Page126 126 Dương Ngơ Vụ Lớp DHCNH3-K5 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Đồ án mơn Q trình thiết bị Khoa Cơng Nghệ Hố Page127 127 Dương Ngô Vụ Lớp DHCNH3-K5 ... khó bay Trong sản xuất ta 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 dùng để tách hoàn... lượng dòng pha tháp: (có thể hiểu P’=Gp) 1.1 Xác định lưu lượng trung bình đoạn luyện: Lượng trung bình tháp chưng luyện tính gần trung bình cộng lượng khỏi đĩa tháp đĩa đoạn luyện g đ + g1 gtb... trình chưng luyện tháp chóp để phân tách hai hỗn hợp axeton axit axetic Chưng phương pháp dùng để tách hỗn hợp khí lỏng thành cấu tử riêng biệt dựa vào nhiệt độ sôi khác cấu tử hỗn hợp Khi chưng