Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết kế tháp chưng luyện liên tục loại tháp đĩa chóp để phân tách hỗn hợp cloroform (CHCl3) và benzen(c6h6) Thiết kế tháp chưng luyện liên tục loại tháp đĩa chóp để phân tách hỗn hợp cloroform (CHCl3) và benzen(c6h6) Thiết kế tháp chưng luyện liên tục loại tháp đĩa chóp để phân tách hỗn hợp cloroform (CHCl3) và benzen(c6h6) Thiết kế tháp chưng luyện liên tục loại tháp đĩa chóp để phân tách hỗn hợp cloroform (CHCl3) và benzen(c6h6) Thiết kế tháp chưng luyện liên tục loại tháp đĩa chóp để phân tách hỗn hợp cloroform (CHCl3) và benzen(c6h6) Thiết kế tháp chưng luyện liên tục loại tháp đĩa chóp để phân tách hỗn hợp cloroform (CHCl3) và benzen(c6h6)
Đồ án hóa công GVHD: Phạm Thị Thanh Yên ĐỒ ÁN MÔN QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ Họ tên: NGUYỄN THỊ HỒNG NHUNG Lớp: Hóa 4-K7 Khoa: Công nghệ hóa học Giáo viên hướng dẫn: Phạm Thị Thanh Yên I Đầu đề thiết kế Thiết kế tháp chưng luyện liên tục loại tháp đĩa chóp để phân tách hỗn hợp Cloroform (CHCl3) Benzen(C6H6) II Các số liệu ban đầu - Năng suất tính theo hỗn hợp đầu: F = 12 tấn/h - Nồng độ cấu tử dễ bay trong: + Hỗn hợp đầu: xF=0,27 phần mol + Sản phẩm đỉnh: xP=0,9 phần mol + Sản phẩm đáy: xw=0,1 phần mol - Tháp làm việc áp suất thường - Hỗn hợp đầu gia nhiệt đến nhiệt độ sôi III Nội dung phần thuyết minh 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 Sv: Nguyễn Thị Hồng Nhung Lớp: ĐH Hóa – K7 Khoa Công nghệ Hóa Msv: 0741120253 + 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 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 IV Các vẽ đồ thị T T Tên vẽ Vẽ dây chuyền sản xuất Vẽ hệ thống tháp chưng luyện Khổ giấy Số lượng A4 A0 01 01 PHẦN 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… 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 đĩachóp có ống chảy chuyền để chưng cất hỗn hợp Cloroform (CHCl3) Benzen áp suất thưởng với suất theo sản phẩm đỉnh (CHCl3) 12 tấn/h, có nổng độ sản phẩm đỉnh 0,9 phần molCHCl3, nồng độ sản phẩm đáy 0,1 phần mol CHCl3, nồng độ nhập liệu 0,27 phần mol CHCl3 TỔNG QUAN I LÝ THUYẾT VỀ CHƯNG CẤT 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 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 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: Cấu tạo: Thân tháp hình trụ, thẳng đứng bên có gắn đĩa có cấu tạo khác nhau, pha lỏng pha cho trưc tiếp với - Ưu điểm: + Khá ổn định + Hiệu suất cao - Nhược điểm: + Có trở lực lớn + Tiêu tốn nhiều vật tư + Kết cấu phức tạp II GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU CHCl3 - Benzen a Benzen: hợp chất mạch vòng, dạng lỏng không màu có mùi thơm nhẹ Công thức phân tử C6H6 Benzen không phân cực, tan tốt dung môi hữu khác tan nước Trước người ta thường sử dụng benzen làm dung môi Tuy nhiên sau người ta phát 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 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 03 / Cr2 03 → CH3(CH2)4CH3 C6H6 o Dehidro hóa cycloankan Các cycloankan bị dehidro hóa nhiệt đọ cao với có mặt chất xúc tác kim loại chuyển tiếp tạo thành benzen hay dẫn xuất benzene Pd Pt / → C6H12 C6H6 o Đi từ axetylen Đun axetylen có mặt xúc tác than hoạt tính hay phức Niken Ni(CO)[(C6H5)P] thu benzene xt → 3C2H2 C6H6 b Cloroform: hay gọi triclorometan mêtyl triclorua hợp chất hóa học thuộc nhóm trihalometan có công thức CHCl Nó không cháy không khí, trừ tạo thành hốn hợp với chất dễ cháy CHCl3 chất độc với môi trường - Khối lượng phân tử: 119,38 g/mol - Tỷ trọng: 1,48 g/cm3, chất lỏng - Nhiệt độ sôi: 61,20C - Nhiệt độ nóng chảy: -63,50C Điều chế Trong công nghiệp, người ta điều chế CHCl đốt nóng hỗn hợp clo clometan hay meetan Ở nhiệt độ 400-5000C CH4 + Cl2 = CH3Cl + HCl CH3Cl + Cl2 = CH2Cl2 + HCl CH2Cl2 + Cl2 = CHCl3 + HCl Tiếp tục phản ứng Clo hóa, Cloroform chuyển thành CCl4 CHCl3 + Cl2 = CCl4 + HCl Hỗn hợp cloroform - benzen • Ta có bảng thành phần lỏng (x) – (y) nhiệt độ sôi hỗn hợp cloroform – benzen 760 mmHg ( Tham khảo sổ tay tập II ) x(% phần mol) y(% phần mol) t ( 0C) 6,5 10 20 12,6 27,5 30 40 50 41 54,6 66 60 70 80 90 74,6 83 90,5 96,2 100 100 80,6 80,1 79,6 78,4 77,2 75,9 74,5 73,1 71 68,7 65,7 61,5 PHẦN GIỚI THIỆU CHUNG VỀ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT I.Vẽ dây chuyền sản xuất Sơ đồ hệ thống chưng luyện: 12 10 11 GHI CHÚ: Thùng chứa hỗn hợp đầu Tiết bị phân dòng Bơm chất lỏng Thiết bị làm lạnh Thùng cao vị Thiết bị đun sôi đáy Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu 10 Thùng chứa sản phẩm đỉnh Tháp chưng luyện 11 Thùng chứa sản phẩm đáy Thiết bị ngưng tụ 12 Lưu lượng kế II Nguyên lý làm việc Ở dùng tháp chưng luyện liên tục loại đĩa chóp áp suất thường Sơ đồ nguyên lý dây chuyền sản xuất trình bày hình Quá trình làm việc dây chuyền sau: Nguyên liệu đầu chứa vào thùng chứa bơm bơm lên thùng cao vị Mức chất lỏng cao thấp thùng cao vị khống chế tự động nhờ thiết bị TĐ thông qua việc chỉnh tự động bơm Từ thùng cao vị, hỗn hợp đầu qua thiết bị đun nóng dung dịch đầu Tại dung dịch gia nhiệt nước bão hoà nhiệt độ sôi Sau vào tháp chưng luyện 5ở đĩa tiếp liệu Tháp chưng luyện gồm hai phần: phần từ đĩa tiếp liệu trở lên gọi đoạn luyện, phần từ đĩa tiếp liệu trở xuống gọi đoạn chưng Ở đoạn chưng có phận đun bốc Bộ phận gia nhiệt nước Như tháp từ lên gặp chất lỏng từ xuống Vì theo chiều cao tháp , nhiệt độ lên cao thấp nên qua đĩa từ lên, cấu tử có nhiệt độ sôi cao ngưng tụ lại cuối cùngở đỉnh ta thu hỗn hợp gồm hầu hết cấu tử dễ bay Hơi vào thiết bị ngưng tụ 6(hơi ống, nước lạnh ống từ lên) Ở ngưng tụ lại Một phần chất lỏng sau ngưng tụ hồi lưu tháp đĩa cùng, phần khác qua thiết bị làm lạnh để làm lạnh đến nhiệt độ cần thiết vào thùng chứa sản phẩm đỉnh Chất lỏng từ xuống gặp có nhiệt độ cao hơn, phần cấu tử có nhiệt độ sôi thấp( cấu tử dễ bay ) bốc nồng độ cấu tử khó bay chất lỏng ngày tăng Cuối đáy tháp ta thu hỗn hợp lỏng gồm hầu hết cấu tử khó bay hơi.Thiết bị gia nhiệt để đun sôi tuần hoàn bốc hỗn hợp đáy tháp Một phần chất lỏng tháo đáy nồi cung cấp vào phần tháp Một phần khác tháo liên tục đưa vào thùng chứa sản phẩm đáy 11 khống chế van Nước ngưng tụ thiết bị gia nhiệt tháo qua thiết bị tháo nước ngưng tự động 12 Ở thiết bị chưng luyện này: hỗn hợp đầu vào liên tục sản phẩm đỉnh đáy lấy liên tục PHẦN TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH • - Giả thiết: Số mol pha từ lên tất điều kiện 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 F: suất tính theo hỗn hợp đầu F = 12 (tấn/h) Thiết bị làm việc áp suất thường Tháp chưng loại tháp chóp • Điều kiện: - xF: nồng độCHCl3 hỗn hợp đầu 0,27 phần mol - xP: nồng độ CHCl3trong sản phẩm đỉnh 0,9 phần mol - xW: nồng độCHCl3 sản phẩm đáy 0,1 phần mol - M1: khối lượng phân tử CHCl3= 119,38 (kg/kmol) - M2: khối lượng phân tử Benzen = 78,1121 (kg/kmol) - I.Cân vật liệu toàn thiết bị - Hỗn hợp đầu vào F(Cloroform - Benzen) tách thành sản phẩm đỉnh P(Cloroform) sản phẩm đáy W(Benzen) đĩa có lượng lỏng hồi lưu, đáy tháp có thiết bị đun sôi, lượng đỉnh tháp D - Theo phương trình cân vật liệu cho toàn tháp: F=P+W - Phương trình cân vật liệu cho cấu tử dễ bay hơi: F.aF = P.aP + W.aW * Đổi nồng độ phần mol sang nồng độ phần khối lượng: a= aP= x×MA x × M A + (1 − x) × M B xP × M A 0,9 × 119,38 = = 0,932 x P × M A + (1 − x P ) × M B 0,9 × 119,38 + (1 − 0,9) × 78,1121 xw aW= xw × M A 0,1 × 119,38 = × M A + (1 − x w ) × M B 0,1 × 119,38 + (1 − 0,1) × 78,1121 = 0,145 xf ×M A aF= x f × M A + (1 − x f ) × M B = => Lượng sản phẩm đỉnh là: 0,27 × 119,38 = 0,361 0,27 × 119,38 + (1 − 0,27) × 78,1121 a F − aW 0,361 − 0,145 = 12000 = 3293,52(kg / h) a P − aW 0,932 − 0,145 P = F => Lượng sản phẩm đáy là: d: đường kính lớn lỗ không tăng cứng, d=0,3m ⇒ K = 1− 0,3 = 0,85 [σ ] K ϕ P Vì: h = 146,15.10 0,85 0,95 = 366,76 > 30 321780 ,4915 Nên bỏ qua đại lượng P mẫu số công thức tính S S= Vậy: 2.321780 ,4915 +C 3,8.146,15.10 0,85 0,95 2.0,5 =2,87.10-3+C (m) S-C=1,72 mm 200.10 N / m =.> S = 8mm không thỏa mãn Quy chuẩn S=10mm Kiểm tra; [D ] + 2.hb ( S − C ) P0 7,6.K ϕ h hb ( S − C ) S= t [2 = ] + 2.0,5(10.10 −3 − 3,8.10 −3 ) 470700 7,6.0,85 0,95.0,5(10.10 −3 − 3,8.10 −3 ) = 148,763.10 < 200.10 N / m Vậy S = 10mm đảm bảo độ bền cho đáy tháp thiết kế Tương tự chiều dày nắp S=10mm Theo bảng XIII-T2.382 D Chiều mm 2000 Chiều dày S cao mm mm 10 25 Khối lượng đáy 364kg gờ Chiều Bề cao mặt V.10-3 m3 kính phần lồi hb mm F mm 500 4,48 phôi mm 1095 Bảng XIII.11-T2.384 III Tính đường kính ống dẫn Đường kính ống dẫn xác định từ phương trính lưu lượng: Vs = π d ω ⇒d = m3/s Vs 0,785 ω m [I-369] Vs: lưu lượng khí, dung dịch chảy ống (m3/s) ω : vận tốc thích hợp khí, dung dịch ống (m/s) Ống dẫn sản phẩm đỉnh Lưu lượng khỏi đĩa đoạn luyện: Đường 2398 gđ= gR+gP =gP(Rx+1) (IX.92-T2.181) =3293,52.(7,2508+1)=27174,17482(kg/h)=7,5484(kg/s) T=tp+273=65,7+273=338,7K ytb1: nồng độ phần mol CHCl3 đỉnh, ytb1=0,62395 ⇒ ρ ytb = Vs = 0,62395.119,38 + (1 − 0,62395).78,1121 273 = 3,7373 22,4.338,7 gđ 7,5484 = = 2,0197 ρ ytb 3,7373 Chọn: ⇒d = ω (kg/m3) (m3/s) =25m/s 2,0197 = 0,3208m 0,785 25 Quy chuẩn d=0,35m, với chiều dài l=150mm (bảng XIII.32-T2.434) Ống dẫn sản phẩm đáy tW = 79,6 C Tại nhiệt độ ta có: ρ CHCl = 1411 + ρ C H = 836 + 1380 − 1411 (79,6 − 60) = 1380 ,62kg / m 80 − 60 815 − 836 (79,6 − 60) = 815 ,42kg / m 80 − 60 Áp dụng: ρ xtb = atb1 − atb1 + ρ1 ρ2 Trong đó: atb1=aw=0,145 a − atb1 0,145 − 0,145 = tb1 + = + ρ xtb ρ1 ρ2 1380 ,62 815 ,42 ⇒ ρ xtb = 866 ,878 kg / m Lượng lỏng khỏi tháp: G1’= 333,9226 kmol/h= ⇒ Vs = Chọn G1′ 7,8004 = = 8,9983 10 −3 m / s ρ xtb 866 ,878 ω ⇒d = 333,9226.[ 0,145.119,38 + (1 − 0,145).78,1121] = 7,8004 kg / s 3600 =0,25m/s 8,9983 10 −3 = 0,21413m 0,785 0,25 Quy chuẩn d = 0,25 (m) l=130mm (Bảng XIII.32-T2.434) Ống dẫn hỗn hợp đầu từ thiết bị đun nóng vào đĩa tiếp liệu tF=77,560C ρ CHCl = 1383,782 kg / m ρ C H = 817 ,562(kg / m ) a a = F + F ρ xtb ρ1 ρ ⇒ ρ xtb = Ta có: F=3,33 kg/s 0,361 − 0,361 + 1383,782 817 ,562 = 959,259kg / m ⇒ Vs = Chọn F 3,33 = = 0,00347 ρ xtb 959,259 ω (m3/s) =0,25m/s 0,00347 = 0,13297m 0,785 0,25 ⇒d = Quy chuẩn d=0,15m, l=130mm Đường kính ống hồi lưu sản phẩm đỉnh tP=65,70C ⇒ ρ CHCl = 1402,165kg / m ρ C H = 830 ,015kg / m ⇒ a − aP = P + ρ xtb ρ1 ρ2 ⇒ ρ xtb = 0,932 − 0,932 + 1402,165 830 ,015 = 1339,383 kg / m Lượng lỏng hồi lưu: Gx=GP.Rth=3293,52.7,2508=23880,65482 kg/h=6,6335 kg/s ⇒ Vs = Chọn ⇒d = Gx 6,6335 = = 4,953.10 −3 ρ xtb 1339,383 ω =0,25m/s 4,953.10 −3 = 0,1588 m 0,785 0,25 Quy chuẩn d=0,2m; l=130mm Đường kính ống hồi lưu đáy m3/s Lượng vào đĩa đoạn chưng (aw=0,145) g1′ = 228,0546kmol / h = 228,0546[0,145.119,38 + (1 − 0,145).78,1121] = 5,3274kg / s 3600 tW = 79,6 C ρ ytb = M 273 22,4(273 + t ) M: khối lượng phân tử vào đĩa đoạn chưng Mw=0,145.119,38+(1-0,145)78,1121=84,096 kg/kmol ⇒ ρ ytb = ⇒ Vs = Chọn ⇒d = 84 ,096.273 = 2,908 22,4(273 + 79,6) kg/m3 5,3274 = 1,832 m / s 2,908 ω =25m/s 1,832 = 0,3055 0,785 25 Quy chuẩn d=0,3m; l=140mm IV Chọn mặt bích Mặt bích phận quan trọng dùng để nối phần thiết bị nối phận khác với thiết bị Ta chọn bích liền thép để nối thiết bị (dùng cho thân hình trụ tròn) theo kiểu Để nối thân tháp nắp đáy ta dùng mặt bích liền thép không gỉ, với đường kính tháp :Dt = 2m Theo bảng XIII.27-II.417 ta có : ρ y 10 Dt N/m2 0,1 Mm 2000 D 2141 Db 2090 D1 Do 2060 db 2015 M20 Chọn khoảng cách bích liên tiếp 2m 22,6 = 11,3 n= ( bích ) Quy chuẩn thành 12 cặp Vậy số bích 24 Để nối ống dẫn thiết bị ta dùng kiểu bích kim loại đen D Db h D1 db D0 Dt h Z 32 44 Theo bảng XIII.26- II.409 ta có bảng bích cho loại ống ( P = 0,25.106 N/m2) ρ y 10 Dy N/m2 Mm 0,25 10 Dn D D δ Dl db h Z Cái 14 75 50 35 M10 10 V Chọn chân đỡ tai treo • Thông thường người ta dùng tai treo chân đỡ hai để giữ thăng cho thiết bị trình làm việc Để tính tai treo chân đỡ người ta phải tính tải trọng thiết bị Trọng lượng tháp gồm trọng lượng của: • - Nắp thiết bị Thân tháp Đáy tháp Đĩa chóp đĩa Bích - Lượng chất lỏng điền đầy tháp Khối lượng thân tháp Mtháp=Vtháp ρ tháp V: thể tích (m3), V=H.S ρ : khối lượng riêng, kg/m3 Tháp làm thép CT3 : π ( Dn − Dt ) m= ρ H Dn=2+2.8.10-3=2,016m Dt=2m H=22,6m ρ =7850 kg/m3 [I-313] π ( Dn − Dt ) π (2,016 − 2 ) m= ρ H = 7850 22,6 = 8953,27(kg ) 4 2 Khối lượng đáy tháp nắp • Khối lượng đáy (nắp): m=364 kg • Khối lượng đáy+ nắp: m=364.2=728 kg Khối lượng đĩa m = V ρ N TT = S H ρ NTT H=0,005m S= Khi chưa đục lỗ thiết diện lỗ là: S= Khi đĩa đục lỗ: π ( Dt − d h ) dh=0,1m ⇒m= π ( Dt2 − d h2 ).H ρ N TT π ( − 0,12 ).0,005.7850 43 = 5288 ,967 kg = Khối lượng chất lỏng m = ( ρ tbL H L + ρ tbC H C ) π D π 2 = (1114,4328.8,9 + 903,379.13,7) = 70041,00466kg Khối lượng chóp M1chóp=1,27kg Mchóp=1,27.40.43=2184,4 kg π Dt Khối lượng ống m= π 2 (d − d h ).ρ hH N T n dh=0,1m dngoài=dh+2 δh =0,1+2.0,002=0,104m hH: chiều cao ống hơi, hH=1,2.dh=1,2.0,1=0,12(m) m= π (0,104 − 0,12 ).7850 0,12.43.40 = 1038,387 kg Khối lượng bích m= π ( D − D02 ).h.ρ n π ( 2,1412 − 2,015 ).0,032.7850 24 = 2479,5156kg = Mtháp=8953,27+728+5288,967+70041,00466+1038,387+2479,5156+2184,4 =90713,54426 Kg = 90713,54426 9,81=889899,8692 N Giả sử tải trọng cho phép chân đỡ hay tai treo 8.104 N Chọn chân đỡ Tải trọng chân đỡ =4.8.104 N Tải trọng lại tai treo 569899,8692N Số tai treo là: 569899,8692:(8.104)=7,1237 Vậy số tai treo • Chân đỡ với thông số: h H B1 B L ● Chọn chân đỡ thép [XIII.35-T2.437] Tải trọng L Bề Tải trọng cho phép mặt cho phép đỡ bề mặt chân G.10F.10-4 đỡ q.10-6 N 8,0 m2 N/m2 840 0,96 320 B B1 B2 H h S l d 22 120 34 mm 265 270 40 500 275 Dt/ • Tai treo thông số:[ Bảng XIII.36-T2.438] L B B1 H S l a d Khối lượn Tải Bề Tải trọng mặt trọng G.10-4 đỡ q.10- N F,m2 g ● Chọn (kg) lót tai treo mm N/m2 thép [ Bảng 8,0 639 1,25 27 240 240 42 14 120 25 34 21,5 XIII.37-T2.439] Tải trọng Chiều dày tối thiểu cho phép thành thiết bị tai lót ( mm ) treo 8,0 24 Chiều dày tối H(mm) thiểu thành thiết bị có lót (mm) 14 500 B SH (mm) (mm) 360 PHẦN 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 toán 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 trình tính toán thiế kế trở nên phức tạp Một khó khăn mà tính toán thiết kế tháp chưng luyện gặp phải công thức chung cho việc tính toán hệ số động học trình chưng luyện công thức tính toán 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 toán phần lớn phải tính theo giá trị trung bình, thông số vật lý chủ yếu nội suy, nên khó khăn tính toán xác 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 trình tính toán thiế kế tính toán lý thuyết, kết tìm phải quy chuẩn áp dụng vào thực tế cần phải có tính toán 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 toán khí tính bền chi tiết không tránh khỏi sai sót Trong thời gian làm đồ án vừa qua em nhận quan tâm giúp đỡ nhiệt tình thầy cô khoa đặc biệt thầy Phạm Thị Thanh Yên giúp em hiểu rõ môn học, phương pháp thực tính toán thiết kế, cách tra cứu số liệu, xử lý số liệu em hoàn thành đồ án Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo khoa! Hà Nội, ngày tháng năm 2015 Sinh viên NGUYỄN THỊ HỒNG NHUNG TÀI LIỆU THAM KHẢO 1, Cơ sở trình thiết bị công nghiệp hóa chất thực phẩm tập 2, Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất thực phẩm tập 1,2 3, Tính toán trình thiết bị công nghiệp hóa chất thực phẩm tập 4, Các tài liệu khác liên quan MỤC LỤC [...]... 12000-3293,52=8706,48 (kg/h) * Khối lượng trung bình của hỗn hợp đầu vào, sản phẩm đỉnh, sản phẩm đáy là: - Công thức tính: M = x.MA + ( 1- x).MB Trong đó:M là khối lượng phân tử trung bình của hỗn hợp (kg/kmol) X là nồng độ phần mol của cấu tử dễ bay hơi trong hỗn hợp MA, MB: lần lượt là khối lượng phân tử của CHCl3 và Benzen - Khối lượng phân tử trunh bình của hỗn hợp vào tháp là: MF = xf.MA + (1-xf)MB = 0,27.119,38... IX.93,94,95] Trong đó: g1: lượng hơi đối với đĩa thứ nhất của đoạn luyện (kg/h) y1: hàm lượng hơi đối với đĩa 1 của đoạn luyện (kg/h) G1: lượng lỏng đối với đĩa 1 của đoạn luyện ( kg/h) - Trong hệ phương trình trên, ta coi: x1= xF = 0.27 ( kmol/kmol) tương đương 0,361 phần khối lượng - r1, rđ lần lượt là ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp đi vào đĩa thứ nhất và đi ra khỏi đỉnh tháp r1, rđ được xác định bởi công thức:... (m / s) 3,638 D ρ yL 2 2.Đường kính đoạn chưng 2.1Lượng hơi trung bình đi trong tháp ở đoạn chưng g n' + g 1' (kg / h) 2 g’tbC= gn’: lượng hơi đi vào đoạn chưng( kg/h) g’1; lượng hơi đi ra đoạn chưng (kg/h) Vì lượng hơi đi ra khỏi đoạn chưng bằng lượng hơi đi vào đoạn luyện, ta có: gn’ = g1 = 230,88(kmol/h) - Lợng hơi đi vào đoạn chưng g’1, lượng lỏng G1, hàm lượng lỏng x1 được xác G1'... đi trong đoạn luyện gđ : lượng hơi đi ra đĩa trên cùng của tháp ( kg/h) g1: lượng hơi đi vào đĩa dưới cùng của đoạn luyện (kg/h) • Xác định gđ:gđ = gR + gP = gP ( Rth + 1)= 28,576(7,2508+1) =235,7748(kmol/h) [II.181 – IX.92] Trong đó: GP: lượng sản phẩm đỉnh (kmol/h) Rth: chỉ số hồi lưu thích hợp • Xác định g1: - Lượng hơi đi vào đoạn luyện được xác định theo hệ phương trìn cân bằng và nhiệt lượng... : lượng hỗn hợp đầu tính theo 1 đơn vị sản phẩm Khi β = 1,2 => Rx = 1,2.5,281=6,3372 Phương trình đoạn luyện là: y = 0,8637.x + 0,122 Phương trình đoạn chưng là : y=1,505x-0,0505 Khi đó ta có đồ thị sau: • Số đĩa lý thuyết là: N = 20 • • • • Khi β = 1,4 => Rx = 1,4.5,281=7,3934 Phương trình đoạn luyện là: y = 0,88.x + 0,107 Phương trình đoạn chưng là : y=1,4413x-0,044 Ta có đồ thị sau: Số đĩa lý thuyết... trong pha hơi - đoạn chưng: m1= ytbC = 0,23695 (kmol/kmol) - đoạn luyện: m1= ytbL = 0,62395 (kmol/kmol) m2: nồng độ C6H6 trong pha hơi, m2 = 1 - m1 Mhh: trọng lượng phân tử của hỗn hợp khí - đoạn chưng: Mhh=m1.MCHCl3+(1 – m1)MC6H6 =0,23695.119,38+(1-0,23695).78,1121=87,89(kg/kmol) - đoạn luyện: Mhh=0,62395.119,38+(1-0,62395).78,1121 =103,8612(kg/kmol) ● μ1 : Độ nhớt của CHCl3: - đoạn luyện: có ttbL= 74,9427oC... Phương trình đoạn luyện là: y = 0,8941.x + 0,095 Phương trình đoạn chưng là: y = 1,3919.x – 0,0391 Khi đó ta có đồ thị sau: Số đĩa lý thuyết là: N = 15 Khi β = 1,8 thì Rx = 1,8.5,281=9,5058 Phương trình đoạn luyện là: y = 0,9048.x + 0,085 Phương trình đoạn chưng là: y = 1,3525.x – 0,0352 Ta có đồ thị sau: • • • Số đĩa lý thuyết là N = 14 Khi β = 2 thì Rx = 2.5,281=10.562 - Phương trình đoạn luyện là: y... Phương trình đoạn chưng: y = 1,3203.x - 0,032 Ta có đồ thị sau: Số đĩa lý thuyết là: N = 13 Khi β = 2,2 thì Rx= 2,2.5,281=11,6182 - Phương trình đoạn luyện là: y = 0,9207.x +0,071 - Phương trình đoạn chưng: y = 1,2935.x - 0,0293 - Ta có đồ thị sau: Số đĩa lý thuyết là: 13 • - Khi β = 2,4 thì Rx = 2,4.5,281=12,6744 Phương trình đoạn luyện là: y = 0,9268.x + 0,065 Phương trình đoạn chưng là: y = 1,2708.x... thị mối quan hệ giữa Rx và N(Rx+1) Từ đó ta có giá trị:Rth = Rx=7,2508 N(Rth+1)=134,0841 Số đĩa lý thuyết N=16 170.43 III TÍNH ĐƯỜNG KÍNH THÁP - Đường kính tháp được tính theo công thức: Dt= 4Vtb π 3600.ω tb g tb ( ρ y ω y ) tb = 0,0188 (m) [ II 181 – IX.89] Vtb: lượng hơi trung bình đi trong tháp m3/h ω : tốc độ hơi trung bình đi trong tháp m/s gtb: lượng hơi trung bình đi trong tháp Kg/h (ωtb.ρy)tb... lượng mol của C6H6 VA,VB: thể tích mol của CHCl 3và C6H6 (cm3/mol) μB: độ nhớt của dung môi ở 20oC μB = μC6H6(20o) = 0,652 (cP) A, B: hệ số liên hợp A=1, B= 1( dung dịch tiêu chuẩn - là những dung dịch mà dung môi, cấu tử phân bố hoặc cả hai là chất không liên kết) Thể tích mol của các chất được tính theo công thức: ∑ n.V i V= Trong đó: n: số nguyên tử cùng loại Vi: thể tích nguyên tử VCHCl3 = 14,8.1+3,7.1+24,6.3 ... 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. .. việc để giảm nhiệt độ sôi cảu cấu tử 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. .. Thùng chứa sản phẩm đỉnh Tháp chưng luyện 11 Thùng chứa sản phẩm đáy Thiết bị ngưng tụ 12 Lưu lượng kế II Nguyên lý làm việc Ở dùng tháp chưng luyện liên tục loại đĩa chóp áp suất thường Sơ đồ