Đang tải... (xem toàn văn)
Công nghiệp ngày càng phát triển, nhu cầu về hóa chất ngày càng tăng. Do đó ngành công nghiệp hóa chất cơ bản cũng phát triển không ngừng, nhu cầu về sản phẩm ngày càng phong phú. Trên cơ sở đó, quy trình sản xuất luôn được cải tiến và đổi mới để ngày càng hoàn thiện hơn. Vấn đề đặt ra là việc sử dụng hiệu quả năng lượng cho quá trình sản xuất nhưng vẫn đảm bảo năng suất.Để sản xuất HCL dạng dung dịch có nồng độ cao cần tiêu hao nhiều năng lượng cho quá trình cô đặc (bốc hơi nước, tăng nồng độ dung dịch). Việc tiết kiệm năng lượng cho quá trình này được quan tâm hàng đầu. Với mục tiêu đó, đồ án này thực hiện thiết kế hệ thống cô đặc dung dịch HCL ba nồi xuôi chiều.Vì vậy, việc cải tiến sản xuất, nâng cao, mở rộng nhà máy, đổi mới dây chuyền thiệt bị công nghệ, tăng hiệu quả các quá trình là hết sức cần thiết và cấp bách. Trong đó, nghiên cứu cải tiến thiết bị cô đặc là một yếu tố quan trọng không kém trong hệ thống sản xuất. Bên cạnh đó, cùng với sự phát triển không ngừng của khoa học và công nghệ, ngành công nghiệp nước ta đang phải đối đầu với những thách thức to lớn. Việc đào tạo nguồn nhân lực trẻ có đức có tài ngày càng trở thành một vấn đề hết sức quan trọng và không thể thiếu. Để trở thành một người kỹ sư, việc giải các bài toán công nghệ hay việc thực hiện công tác thiết kế máy móc, thiết bị và dây chuyền công nghệ là một việc rất cần thiết và tất yếu. Ý thức được tầm quan trọng và vai trò của mình trong tương lai, em đã vận dụng những kiến thức mà mình đã được học trong suốt các năm học vừa qua vào việc hoàn thành đồ án thiết kế này.
CNG HO X HễI CH NGHA VIT NAM KHOA C KHI CễNG NGH c lp - T - Hnh phỳc B mụn: Cụng ngh sau thu hoch o0o TRNG AI HOC NễNG LM HUấ NHIM V THIT K N THIT BI H v tờn sinh viờn: Lờ Thanh Hi Lp: CNTP44 Ngnh: Cụng ngh Thc Phm 1/ Tờn ti: Thit k h thng cụ c ba ni xuụi chiu Thit b cụ c phũng t ngoi kiu ng Cụ c dung dch HCl 2/ Cỏc s liu ban u: - Nng sut tớnh theo dung dch u (Tn/gi): - Nng u ca dung dch (% lng): - Nng cui ca dung dch (% lng) 30 - Ap sut hi t ni (at): 3,2 - Ap sut hi cũn li thit b ngng (at): 0,2 3/ Ni dung cỏc phn thuyt minh v tớnh toỏn: - t - Chng I: Tng quan v sn phm, phng phỏp iu ch, chn phng ỏn thit k - Chng II:Tớnh toỏn cụng ngh thit b chớnh - Chng III:Tớnh v chn thit b ph: Thit b Baromet, bm chõn khụng, bm dung dch, thit b gia nhit - Chng IV: Kt lun - Ti liu tham kho 4/ Cỏc bn v v th (ghi rừ cỏc loi bn v kớch thc cỏc loi bn v): - bn v h thng thit b chớnh, kh A1 v A3 ớnh kốm bn thuyt minh - bn v thit b chớnh, kh A1 5/ Giỏo viờn hng dn: Phn: ton b H v tờn giỏo viờn: Nguyn Vn Ton 6/ Ngy giao nhim v: 1/2/2013 7/ Ngy hon thnh nhim v: 25/3/2013 Thụng qua b mụn Ngy thỏng nm 2013 T TRNG B MễN (Ký, ghi rừ h tờn) GIO VIấN HNG DN (Ký, ghi rừ h tờn) TS Nguyn Vn Ton T VN ấ Cụng nghip ngy cng phỏt trin, nhu cu v húa cht ngy cng tng Do ú ngnh cụng nghip húa cht c bn cng phỏt trin khụng ngng, nhu cu v sn phm ngy cng phong phỳ Trờn c s ú, quy trỡnh sn xut luụn c ci tin v i mi ngy cng hon thin hn Vn t l vic s dng hiu qu nng lng cho quỏ trỡnh sn xut nhng m bo nng sut sn xut HCL dng dung dch cú nng cao cn tiờu hao nhiu nng lng cho quỏ trỡnh cụ c (bc hi nc, tng nng dung dch) Vic tit kim nng lng cho quỏ trỡnh ny c quan tõm hng u Vi mc tiờu ú, ỏn ny thc hin thit k h thng cụ c dung dch HCL ba ni xuụi chiu Vỡ vy, vic ci tin sn xut, nõng cao, m rng nh mỏy, i mi dõy chuyn thit b cụng ngh, tng hiu qu cỏc quỏ trỡnh l ht sc cn thit v cp bỏch Trong ú, nghiờn cu ci tin thit b cụ c l mt yu t quan trng khụng kộm h thng sn xut Bờn cnh ú, cựng vi s phỏt trin khụng ngng ca khoa hc v cụng ngh, ngnh cụng nghip nc ta ang phi i u vi nhng thỏch thc to ln Vic o to ngun nhõn lc tr cú c cú ti ngy cng tr thnh mt ht sc quan trng v khụng th thiu tr thnh mt ngi k s, vic gii cỏc bi toỏn cụng ngh hay vic thc hin cụng tỏc thit k mỏy múc, thit b v dõy chuyn cụng ngh l mt vic rt cn thit v tt yu í thc c tm quan trng v vai trũ ca mỡnh tng lai, em ó dng nhng kin thc m mỡnh ó c hc sut cỏc nm hc va qua vo vic hon thnh ỏn thit k ny PHN I Chng 1: TNG QUAN SN PHM PHNG PHP IấU CH CHN PHNG N THIT K 1.1 Tng quan v sn phm Axớt clohiric hay axớt muriatic l mt axớt vụ c mnh, s hũa tan ca khớ hirụ clorua (HCl) nc.Axớt clohiric m c nht cú nng ti a l 40% dng m c axớt ny cú th to thnh cỏc sng mự axớt, chỳng u cú kh nng n mũn cỏc mụ ngi, gõy tn thng c quan hụ hp, mt, da v rut dng loóng, nú cng c s dng lm cht v sinh, lau chựi nh ca, sn xut gelatin v cỏc ph gia thc phm,ty g v x lý da 1.1.1 Tớnh cht vt lý Cụng thc phõn t HCL Khi lng phõn t 36.5 Dng thng gp Cht lng sut n vng nht T trng 1,18 g/cm3 (a giỏ tr, õy l t trng ca dung dch 36-38%) 27,32 C (247 K) dung dch 38% 110 C (383 K), dung dch 20,2%; 48 C (321 K), dung dch 38% Tan gii hn Tan imờtyl ờte, ờtanol, mờtanol 8,0 (pKa) 1,342 (nD) 1,9ã10-3 Paãs 25 C, dung dch 31,5% im núng chy im sụi hũa tan nc hũa tan axit Chit xut nht 1.1.2 Tớnh cht húa hc HCl cú kh nng tỏc dng vi: Kim loi: Gii phúng khớ hidrụ v to mui clorua (tr cỏc kim loi ng sau hiro di hot ng húa hc nh Cu, Hg, Ag, Pt, Au) Fe + 2HCl FeCl2+ H2 ễxớt bazừ: To mui clorua v nc ZnO + 2HCl ZnCl2 + H2O Baz: To mui clorua v nc NaOH + HCl NaCl + H2O Mui: tỏc dng vi cỏc mui cú gc anion hot ng yu hn to mui mi v axớt mi CaCO3 + 2HCl CaCl2 + CO2 + H2O Ngoi ra, mt s phn ng HCl cũn th hin tớnh kh bng cỏch kh mt s hp cht nh KMnO4(c), MnO2, KClO3 gii phúng khớ clo 2KMnO4(c) + 16HCl 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + H2O MnO2 + 4HCl MnCl2 + Cl2 + 2H2O 1.1.3 iu ch Axớt clohiric c sn xut/iu ch theo cỏc quy trỡnh sau: Tng hp t cỏc nguyờn t Quỏ trỡnh ny tng hp trc tip t khớ clo v hiro cho sn phm cú tinh khit cao H2 + Cl2 HCl (H= -184,74 KJ/mol) Phn ng din bung t c cung cp khớ clo v hyro nhit trờn 2000C cú mt ngn la m bo rng phn ng din hon ton, ngi ta cung cp lng hyro cao hn clo mt chỳt (1-2%) khụng cũn clo sn phm Hn hp ca hyro v clo cú kh nng gõy n ú cn nhng thit b c bit cú kh nng chu nhit cao, v mt im khụng thun li l cỏc cht phn ng cú chi phớ cao Phn ng vi clorua kim loi Phn ng vi clorua kim loi, c bit l natri clorua (NaCl), vi axớtsulfuric H2SO4) hoc hydro sulfat:Quỏ trỡnh ny c s dng ch yu th k 18 hay cũn gi l quy trỡnh Leblanc dựng sn xut natri cacbonat Phn ng din gm giai on: giai on nhit khong 150-250C, v giai on nhit khong 500 n 600C : NaCl + H2SO4 c NaHSO4 + HCl NaCl + NaHSO4 Na2SO4 + HCl Phn ng tng cú th c vit nh sau: NaCl + H2SO4 Na2SO4 + 2HCl Chiu cõn bng phn ng din theo hng to khớ HCl vỡ khớ ny c ly liờn tc Phng phỏp cho phộp to cỏc sn phm tinh khit, thng c dựng phũng thớ nghim Phng phỏp ny khụng c dựng sn xut thng mi vỡ axớt sulfuric t hn axớt clohiric Sn phm clo húa sn xut cht hu c Cỏc phn ng chớnh: Nhit phõn 1,2-dicloretan to thnh vinyl clorua, 90% lng axớt clohiric ng sn xut M dựng phng phỏp clo húa ny: C2H4 + Cl2 C2H4Cl2 C2H4Cl2 C2H3Cl + HCl Clorua húa ankan: Cl2 + RH RCl + HCl vi R-l gc hydrocacbon Phn ng trao i gc clo vi HF Phn ng ny c dựng chuyn sn phm clo húa (RCl) to HCl RCl + HF RF + HCl Tng hp tetrafloreten t vic nhit phõn clodiflometan: CHF2Cl CF2=CF2 + HCl T t rỏc thi hu c clo: C4H6Cl2 + 5O2 4CO2 + 2H2O + 2HCl Hydrat húa clorua kim loi nng 2FeCl3 + 6H2O Fe2O3 + 3H2O + 6HCl Sau quỏ trỡnh to khớ HCl, dũng khớ cha HCl a qua thỏp hp th, õy HCl lng m c c to bng cỏch hp th hi HCl vo dung dch axớt clohiric yu v c tỏch Trong ú, dũng khớ cui cựng c a ti thit b lm sch loi HCl t trc thi ngoi khụng khớ 1.1.4 ng dng Axớt HCl c s dng ph bin phũng thớ nghim Axớt clohiric l mt axớt mnh c s dng nhiu ngnh cụng nghip ng dng thng xỏc nh cht lng sn phm theo yờu cu Ty g thộp Mt nhng ng dng quan trng ca axớt clohiric l dựng loi b g trờn thộp, ú l cỏc oxit st, trc thộp c a vo s dng vi nhng mc ớch khỏc nh cỏn, m in v nhng k thut khỏc HCl dựng k thut cú nng 18% l ph bin, c dựng lm cht ty g ca cỏc loi thộp cacbon Fe2O3 + Fe + HCl FeCl2 + H2O Axớt ó qua s dng c tỏi dựng nhiu ln gi l cỏc dung dch st (II) clorua, nhng mc cỏc kim loi nng cao dung dch ty ny lm gim hiu qu ca phn ng Cụng nghip ty thộp ó phỏt trin cỏc cụng ngh "tỏi ch axớt clohiric", nh cụng ngh lũ phun hoc cụng ngh tỏi sinh HCl tng sụi, quỏ trỡnh ny cho phộp thu hi HCl t cht lng ó ty Cụng ngh tỏi ch ph bin ht l pyrohydrolysis, thc hin theo phn ng sau: FeCl2 + H2O + O2 HCl+ Fe2O3 Bng cỏch hi phc c tớnh ca axớt ó qua s dng, ngi ta thc hin theo mt chu trỡnh axớt khộp kớn Sn phm ph quỏ trỡnh tỏi ch l st (III) ụxớt c thu hi v s dng vo nhiu mc ớch cụng nghip Sn xut cỏc hp cht hu c Mt ng dng quan trng khỏc ca axớt clohiric l c dựng sn xut cỏc hp cht hu cừ nh vinyl clorua v dicloroetan sn xut PVC Quỏ trỡnh ny s dng cỏc axớt doanh nghip sn xut ch khụng t th trng t Cỏc hp cht hu c khỏc c sn xut t HCl nh bisphenol A sn xut polycacbonat, than hot tớnh, v axớt ascobic, cng nh mt s sn phm ca ngnh dýc: CH2=CH2 + HCl + O2 ClCH2CH2Cl + H2O g + HCl + nhit than hot tớnh Sn xut cỏc hp cht vụ c Nhiu sn phm cú th c sn xut t axớt clohiric theo phn ng axớtbaz to cỏc hp cht vụ c Chỳng bao gm cỏc húa cht x lý nc nh st (III) clorua v polyaluminium clorua (PAC) Fe2O3 + HCl FeCl3 + H2O (st (III) clorua t magnetit) C st (III) clorua v PAC u c s dng lm cht keo t v cht ụng t lm lng cỏc thnh phn quỏ trỡnh x lý nc thi, sn xut nc ung, v sn xut giy Cỏc hp cht vụ c khỏc c sn xut dựng HCl nh mui canxi clorua, niken (II) clorua dựng cho vic m in v km clorua cho cụng nghip m v sn xut pin CaCO3 + HCl CaCl2 + CO2 + H2O (canxi clorua t ỏ vụi) Kim soỏt v trung hũa pH Axớt clohiric cú th c dựng iu chnh tớnh baz ca dung dch OH + HCl H2O + Cl Trong cụng nghip yờu cu tinh khit (thc phm, dc phm, nc ung), axớt clohiric cht lng cao c dựng iu chnh pH ca nc cn x lý Trong ngnh cụng nghip khụng yờu cu tinh khit cao, axớt clohiric cht lng cụng nghip ch cn trung hũa nc thi v x lý nc h bi Tỏi sinh bng cỏch trao i ion Axớt HCl cht lng cao c dựng tỏi sinh cỏc nha trao i ion Trao i cation c s dng rng rói loi cỏc ion nh Na+ v Ca2+ t cỏc dung dch cha nc, to nc kh khoỏng Axớt ny c dựng cỏc cation t cỏc loi nha Na+ b thay th bi H+ Ca2+ b thay th bi H+ Trao i ion v nc kh khoỏng c s dng tt c cỏc ngnh cụng nghip húa, sn xut nc ung, v mt s ngnh cụng nghip thc phm ng dng khỏc Axớt HCl c s dng nhiu ng dng quy mụ nh nh: x lý da, v sinh nh ca,v xõy dng nh.Trong khai thỏc du, axớt HCl cú th c dựng bm vo tng ỏ ca ging du nhm hũa tan mt phn ỏ hay cũn gi l "ra ging", v to cỏc l rng ln hn Axớt húa ging khoan l mt quỏ trỡnh ph bin c s dng cụng nghip khai thỏc du bin Bc Khi trn dung dch axớt clohiric m c v dung dch axớt nitric m c theo t l mol 1:3 thỡ nú cú kh nng hũa tan vng v bch kim, (xem nýc cýng toan) Mt s phn ng húa hc liờn quan n axớt HCl c ng dung sn xut thc phm, cỏc thnh phn thc phm v ph gia thc phm Cỏc sn phm c trng nh aspartame, fructose, axớt citric, lysine, thy phõn protein thc vt, v sn xut gelatin Axớt HCl cp thc phm (loi an ton cho ngi s dng) cú th c ng dng cn thit sn phm cui cựng 1.2 Lý thuyt c bn ca quỏ trỡnh 1.2.1 nh ngha Cụ c l phng phỏp dựng nõng cao nng cỏc cht ho tan dung dch hai hay nhiu cu t Quỏ trỡnh cụ c ca dung dch lng - rn hay lng- lng cú chờnh lch nhit sụi rt cao thng c tin hnh bng cỏch tỏch mt phn dung mụi (cu t d bay hi hn) ú l cỏc quỏ trỡnh vt lý - húa lý 1.2.2 Cỏc phng phỏp cụ c Phng phỏp nhit (un núng): dung mụi chuyn t trng thỏi lng sang trng thỏi hi di tỏc dng ca nhit ỏp sut riờng phn ca nú bng ỏp sut tỏc dng lờn mt thoỏng cht lng Phng phỏp lnh: h thp nhit n mt mc no ú thỡ mt cu t s tỏch dng tinh th n cht tinh khit, thng l kt tinh dung mụi tng nng cht tan 1.2.3 ng dng ca s cụ c - Dựng sn xut thc phm: ng, mỡ chớnh, nc trỏi cõy - Dựng sn xut húa cht: NaOH, NaCl, CaCl2, cỏc mui vụ c 1.2.4 ỏnh giỏ kh nng phỏt trin ca s cụ c Hin nay, phn ln cỏc nh mỏy sn xut húa cht thc phm u s dng thit b cụ c nh mt thit b hu hiu t nng sn phm mong mun Mc dự ch l mt hot ng giỏn tip nhng rt cn thit v gn lin vi s tn ti ca nh mỏy Nú ũi hi phi cú nhng thit b hin i, m bo an ton v hiu sut cao 1.2.5 Cỏc thit b cụ c nhit 1.2.5.1 Phõn loi v ng dng * Theo cu to Nhúm 1: dung dch i lu t nhiờn, dựng cụ c dung dch khỏ loóng, nht thp, m bo s tun hon d dng qua b mt truyn nhit Gm: - Cú bung t (ng trc bung bc), cú th cú ng tun hon hoc ngoi - Cú bung t ngoi (khụng ng trc bung bc) Nhúm 2: dung dch i lu cng bc, cú u im: tng cng h s truyn nhit, dựng cho dung dch c st, nht cao, gim bỏm cn, kt tinh trờn b mt truyn nhit Gm: - Cú bung t trong, ng tun hon ngoi - Cú bung t ngoi, ng tun hon ngoi Nhúm 3: dung dch chy thnh mng mng, chy mt ln trỏnh tip xỳc nhit lõu lm bin cht sn phm Gm: - Mng dung dch chy ngc, cú bung t hay ngoi: dung dch sụi to bt khú v - Mng dung dch chy xuụi, cú bung t hay ngoi: dung dch sụi ớt to bt v bt d v * Theo phng phỏp thc hin quỏ trỡnh - Cụ c ỏp sut thng (thit b h): cú nhit sụi, ỏp sut khụng i Thng dựng cụ c dung dch liờn tc gi mc dung dch c nh t nng sut cc i v thi gian cụ c l ngn nht Tuy nhiờn, nng dung dch t c l khụng cao - Cụ c ỏp sut chõn khụng: Dung dch cú nhit sụi di 100 oC, ỏp sut chõn khụng Dung dch tun hon tt, ớt to cn, s bay hi nc liờn tc - Cụ c nhiu ni: Mc ớch chớnh l tit kim hi t S ni khụng nờn ln quỏ vỡ s lm gim hiu qu tit kim hi Cú th cụ chõn khụng, cụ ỏp lc hay phi hp c hai phng phỏp c bit cú th s dng hi th cho mc ớch khỏc nõng cao hiu qu kinh t - Cụ c liờn tc: Cho kt qu tt hn cụ c giỏn on Cú th ỏp dng iu khin t ng, nhng cha cú cm bin tin cy 1.2.5.2 H thng cụ c chõn khụng nhiu ni xuụi chiu liờn tc - Trong thc t sn xut cn cụ c mt dung dch t nng khỏ loóng lờn nng khỏ c thỡ ngi ta hay dựng cỏc h cụ c nhiu ni xuụi chiu hay ngc chiu - H xuụi chiu thớch hp cụ c cỏc dung dch m cht tan d bin tớnh vỡ nhit cao H ngc chiu thớch hp cụ c cỏc dung dch vụ c khụng b bin tớnh vỡ nhit cao - Dựng h thng cụ c chõn khụng nhm h thp nhit sụi ca dung dch gi c cht lng sn phm v thnh phn quý 1.3 La chn phng ỏn thit k - Thuyt minh qui trỡnh cụng ngh 1.3.1 La chn phng ỏn thit k Tp ỏn ny thit k h thng cụ c ba ni xuụi chiu, bung t ngoi kiu ng, cụ c dung dch Hcl cú nng u l 12% n nng cui 32% Nng sut tớnh theo dung dch u l tn/gi 1.3.2 Thuyt minh quy trỡnh cụng ngh Dung dch ban u thựng cha (13) c bm (11) bm lờn thựng cao v (1) qua van tit lu iu chnh lu lng qua lu lng k sau ú vo thit b gia nhit s b (2) Ti thit b (2) dung dch c gia nhit n nhit sụi ri i vo ni Ti ni dung dch ng bc hi mt phn ti bung bc (5), hi th ca ni lm hi t cho ni Hi th ca ni lm hi t cho ni Hi th ca ni c a vo thit b Baromet (14) to chõn khụng cho ton b h thng Dung dich sau cụ c ni c dn ca i vo ni 2, ri sn phm ca ni s tip tc i vo ni 3, t n nng yờu cu thỡ c a ngoi vo b cha sn phm (12) Th tớch khớ khụng ngng v khụng khớ c hỳt thit b ngng t tớnh theo cụng thc sau: Vkk = 288.Gkk (273 + t kk ) (m / s ) (CT VI.49 STQTTB T2/Trang 84) P Ph Vi Vkk: th tớch khớ khụng ngng v khụng khớ c hỳt thit b (m3/s) P: ỏp sut chung ca hn hp khớ thit b ngng t (N/m2) Ph: ỏp sut riờng phn ca hi nc hn hp (N/m2) Ly bng ỏp sut hi bóo ho nhit ca khụng khớ (tkk) Vi thit b ngng t trc tip loi khụ, nhit ca khụng khớ c xỏc nh nh sau: t kk = t + + 0,1(t 2c t d ).( o C ) (CTVI.50 STQTTB T2/Trang 84) Vi t2 ,t2c: nhit u v cui ca nc lm ngui t kk = 25 + + 0,1(45 25) = 31( o C ) Ph = 0,0461(at) (Bng I.250 STQTTB T1/Trang 312) 288.0, 00665(273 + 31) Vy: Vkk = (0, 0, 0461)9,81.104 = 0, 038 (m3/s) 3.1.2 Kớch thc thit b ngng t 3.1.2.1 ng kớnh thit b ngng t ng kớnh ca thit b ngng t c xỏc nh theo hi ngng t v tc hi qua thit b Thit b lm vic ỏp sut 0,25 (at) nờn tc la chn khong 30 (m/s) (STQTTB T2/Trang 85) Thc t thỡ ngi ta ly nng sut ca thit b gp 1,5 ln so vi nng sut thc ca nú Khi ú, ng kớnh ca thit b tớnh theo cụng thc: Dtr = 1,383 W (m) (CT VI.52 STQTTB T2/Trang 84) h h Vi Dtr: ng kớnh ca thit b ngng t (m) W: lng hi ngng t (kg/s) h : lng riờng ca hi (kg/m3) Pnt = 0,2 at h = 0,1203 (kg/m3) (Tra bng I.251 STQTTB T1/Trang 314) h : tc hi thit b ngng t (m/s) chn h = 30 (m/s) Dtr = 1,383 0,619 = 0,555( m) 0,1203.30 57 Vy theo bng VI.8 STQTTB T2/Trang88 Chn ng kớnh ca thit b ngng t l Dtr = 600 (mm) 3.1.2.2 Kớch thc tm ngn m bo lm vic tt,tm ngn phi cú dng hỡnh viờn phõn Do ú,chiu rng ca tm ngn c xỏc nh theo cụng thc sau: b= Dtr + 50( mm) (CT VI.53 STQTTB T2/Trang 85) Vi: Dtr: l ng kớnh ca thit b ngng t (mm) Vỡ trờn tm ngn cú nhiu l nh, chn nc lm ngui l nc sch chn ng kớnh ca l l (mm) (Theo STQTTB T2/Trang 85) Ta cú: b= 600 + 50 = 350(mm) Chiu cao ca g cnh tm ngn l 40 (mm) (Theo STQTTB T2/Trang 85) Tng din tớch b mt ca cỏc l ton b mt ct ngang ca thit b ngng t ngha l trờn mt cp tm ngn: f = Gc Gn = (m ) (CT VI.54 STQTTB T2/Trang 85) c c n Vi: Gn: lu lng nc (m3/s) Gn ph thuc vo hi nc c ngng t v thng thay i theo gii hn (15-60) W c : tc tia nc (m/s) Chn c = 0,62 (m/s) (Theo STQTTB T2/Trang 85) n : lng riờng ca nc (kg/m3) Chn n = 997,08(kg / m ) 25 C (Bng I.5 STQTTB T1/Trang 11) f = 17,906 = 0, 029(m ) 0, 62.997, 08 Cỏc l trờn tm ngn sp xp theo hỡnh lc giỏc u nờn ta cú th xỏc nh bc ca cỏc l bng cụng thc: t = 0,866.d Vi fc ( mm) (CT VI.55 STQTTB T2/Trang 85) f tb d: ng kớnh ca l (mm) fc : t s gia tng s din tớch tit din cỏc l vi din tớch tit din ca f tb thit b ngng t, thng ly 0,025 0,1 fc Vy chn f = 0,1 tb 58 t = 0,866.2.0,11/2 = 0,548 (mm) 3.1.2.3 Chiu cao thit b ngng t chn khong cỏch trung bỡnh gia cỏc tm ngn v tng chiu cao hu ớch ca thit b ngng t,ta da vo mc un núng nc v thi gian lu ca nc thit b ngng t Mc un núng nc c xỏc nh bng cụng thc: P= t 2c t (Cụng thc VI.56 STQTTB T2/Trang 85) t bh t Vi: t2c, t2 : l nhit cui, u ca nc ti vo thit b (oC) tbh : l nhit hi nc bóo ho ngng t (oC) P= 45 25 = 0, 458 68, 25 Tra bng VI.7 STQTTB T2/Trang 86, ta cú: S ngn = 4; s bc = 3; khong cỏch trung bỡnh gia cỏc ngn l 300 (mm) Tra bng VI.8 STQTTB T2/Trang 88, ta cú: - Khong cỏch t ngn trờn cựng n np thit b l a = 1300 (mm) - Khong cỏch t ngn di cựng n ỏy thit b l b = 1200 (mm) - Chiu cao tng ca thit b ngng t l: H = H + a + b = 300(6 1) + 1300 + 1200 = 4000 (mm) - Khong cỏch gia tõm ca thit b ngng t v thit b thu hi: K1 = 950 (mm); K2 = 835(mm) - Chiu cao ca h thng thit b: H = 5080 (mm) - Chiu rng ca h thng thit b: T = 2350(mm) - ng kớnh ca thit b thu hi : D1 = 500 (mm); D2 = 400 (mm) - Chiu cao ca thit b thu hi: h1 = 1700 (mm); h2 = 1350 (mm) 3.1.2.4 Tớnh kớch thc ng baromet p sut thit b ngng t l 0,2(at), ú thỏo nc ngng v hi ngng t mt cỏch t nhiờn thỡ thit b phi cú ng Baromet ng kớnh ca ng Baromet c xỏc nh theo cụng thc: dB = 0,004(Gn + W) (m) (CTVI.57 STQTTB T2/Trang 86) Vi W: l lng hi ngng (kg/s) Gn: lng nc lnh ti vo thit b (kg/s) 59 : tc ca hn hp nc, cht lng ó ngng chy ng baromet (m/s) Thng ly (0,5-0,6) m/s Chn = 0,5 (m/s) 0, 004 ( 17,906 + 0, 619 ) = 0, 217(m) 3,14.0,5 dB = Chn dB = 250(mm) Chiu cao ca ng Baromet c xỏc nh theo cụng thc: H = h1 + h2 + 0,5 (m) (CT VI.58 STQTTB T2/Trang 86) Vi h1: l chiu cao ca ct nc ng cõn bng vi hiu s gia ỏp sut khớ quyn v ỏp sut thit b ngng t (m) h 2: l chiu cao ct nc ng Baromet cn khc phc ton b tr lc ca nc chy ng (m) Ta cú: h1 = 10,33 b (m) (CT VI.59 STQTTB T2/Trang 86) 760 õy b l chõn khụng thit b ngng t (mmHg) b = (1 0,2).760 = 608 (mmHg) h1 = 10,33 V h2 = 608 = 8, 264(m) 760 H + + ( m) (CT VI.60 STQTTB T2/Trang 87) 2g d H s tr lc vo ng ng ly = 0,5; ng ly = thỡ cụng thc trờn cú dng nh sau: H h2 = 2,5 + (m) 2g d Vi: H: ton b chiu cao ng Baromet (m) d: ng kớnh ca ng Baromet (m) : h s ma sỏt nc chy ng tớnh ta tớnh h s chun Re cht lng chy ng Baromet: Re = Vi: d B n (Trang 63, C s cỏc quỏ trỡnh v thit b cụng ngh húa hc, T1) dB : ng kớnh ng dn.(m) n : lng riờng ca nc tra theo t2 = 25 (oC): n = 997,08 (kg/m3) (Bng I.6 STQTTB T1/Trang 12) : nht ca nc tra 25 (oC): = 0,8937.10-3 (N.s/m2) (Bng I.102 STQTTB T1/Trang 94) 60 Re = 0,32.997,08.0,5 = 1,785.10 > 10 0,8937.10 Vy ng Baromet cú ch chy xoỏy, ch chy xoỏy ta cú th xỏc nh h s ma sỏt theo cụng thc sau: 6,81 0,9 = lg + (Cụng thc II.65 STQTTB T1/Trang 380) 3,7 Re Vi : nhỏm tng i xỏc nh theo cụng thc sau: = (Cụng thc II.65 STQTTB T1/Trang 380) d td : nhỏm tuyt i, chn = 0,1(mm) (Tra II.15 STQTTB Trong ú T1/Trang 381) dtd: ng kớnh tng ng ca ng (m) d B2 d td = Rtl = 4 = d B = 0,32( m) d = 0,1.103 = 0,312.103 0,32 ữ ữ = ữ = 0, 018 (W/m.) 0,9 6,81 0, 312.10 lg ữ + ữ ữ 3, 1, 785.10 Nờn: h2 = 0,5 H 2,5 + 0,018 2.9,81 0,32 V H = h1 + h2 + 0,5 = 8,764 + h2 + 0,5 Gii h phng trỡnh ta c: H = 8,810 (m) h2 = 0,046 (m) Ngoi cũn ly thờm chiu cao d tr trỏnh hin tng nc dõng lờn ngp thit b 0,5 (m) Suy chiu cao ca Baromet l: H = 9,31(m) Nhng thc t ngi ta thng chn chiu cao Baromet H = 12 (m) 3.2 Chn bm 3.2.1 Bm chõn khụng Ngoi tỏc dng hỳt khớ khụng ngng v khụng khớ, bm chõn khụng cũn cú tỏc dng to chõn khụng cho thit b ngng t v thit b cụ c 61 Trong thc t quỏ trỡnh hỳt khớ l quỏ trỡnh a bin nờn: k k P k N= P1 v kk P ck ( k 1) (CT 3.3, Cỏc quỏ trỡnh v thit b cụng ngh hoỏ cht v thc phm, T1/Trang 119) Vi: P1: ỏp sut khớ lỳc hỳt (N/m2); P1= Pkk P2: ỏp sut khớ lỳc y (N/m2) k: ch s a bin ca khụng khớ, ly k= 1,25 ck : hiu s c khớ ca bm chõn khụng kiu pittụng, ck = 0,9 N: cụng sut tiờu hao (W) vkk: th tớch khớ khụng ngng v khụng khớ c hỳt h thng (m3/s) P1 = Pkk = (0,2 0,0461).9,81.104 = 15097,59 (N/m2) Chn P2 = Pkq = 1,033 (at) = 101337,3 (N/m2) 1,25 1,25 1, 25 101337,3 N= 15097,59.0, 027 = 1049,504 (W) 15097,59 ữ 0,9.(1, 25 1) Vy cụng sut tiờu hao ca bm chõn khụng l: N = 1049,504 (W) N Cụng sut ca ng c: N dc = (CT II.250 STQTTB T1/Trang 466) tr dc Vi: : l h s d tr cụng sut Thng ly = 1,1 ữ 1,15 Chn = 1,12 tr : hiu sut truyn ng Thng ly tr = 0,96 ữ 0,99 Ly tr = 0,96 dc : hiu sut ng c, ly dc = 0,95 N dc = 1049,504 1,12 = 1288,865(W) 0,96.0,95 Vy cụng sut ca ng c bm chõn khụng l 1288,865 (W) 3.2.2 Bm nc lnh vo thit b ngng t Chn bm ly tõm gung bm nc lnh lờn thit b ngng t, ta chn chiu cao ng hỳt v ng y ca bm l: Ho= 18 (m) Chiu di ton b ng ng l: 22 (m) ng kớnh ng dn nc: 62 d= Gn 17,906 = = 0,107(m) (chn n = 2m / s ) 0,785.. 0, 785.2.997, 08 Chn d = 0,15 (m) Cụng sut ca ng c c tớnh theo cụng thc sau: N= Q.H g ( KW) (CT II.189 STQTTB T1/Trang 439) 1000 Vi: : lng riờng ca nc 25 (oC), kg/m3 N: cụng sut cn thit ca bm (KW) Q: nng sut ca bm (m3/s) H: ỏp sut ton phn (ỏp sut cn thit cht lng chy ng) : hiu sut ca bm, chn = 0,85 (Bng II.32 STQTTB T1/Trang 439, chn = 0,8 0,94) Tớnh Q: Q= Gn (m / s ) Vi Gn: l lng nc lnh ti vo thit b ngng t (kg/s) Q= 17,906 = 0, 0179( m3 / s ) 997, 08 Tớnh H: H = Hm + Ho+ Hc (m) (CT II.185 STQTTB T1/Trang 438) Trong ú Hm: tr lc thy lc mng ng Hc: chờnh lch ỏp sut cui ng y v u ng hỳt H o: tng chiu di hỡnh hc m cht lng c a lờn (gm chiu cao hỳt v chiu cao y) Tớnh Hm : l H m = + (m) d g Vi l: chiu di ton b ng, l = 22 (m) d: ng kớnh ca ng, d = 0,15 (m) : tc ca nc ng (m/s) : h s ma sỏt : tr lc chung H s ma sỏt c xỏc nh qua ch chy Re: Re = .d. n Vi : nht ca nc 25 (oC) = 0,8937.10-3 (N.s/m2) (Bng I.102 STQTTB T1/Trang 94) 63 Re = 2.0,15.997,08 = 2,45.10 > 10 0,8937.10 Nờn ng cú ch chy xoỏy Tớnh h s ma sỏt: 6,81 0,9 = lg + (CT II.65 STQTTB T1/Trang 380) 3,7 Re Vi : l nhỏm tng i c xỏc nh theo cụng thc sau: = d td Trong ú dt : ng kớnh tng ng ca ng (m) : nhỏm tuyt i, = 0,1(mm) (Tra II.15 STQTTB T1/Trang 381) = 0,1.103 = 6, 67.104 0,15 ữ ữ = ữ = 0,019 (W/m.) 0,9 lg 6,81 + 6, 67.10 ữ ữ 3, ữ 2, 45.10 Tng tr lc: Theo bng II.16 STQTTB T1/Trang 382, ta cú: ca vo= 0,5 (Bng N010) ca ra= (Bng N010) khuu ng= 0,38 (6 khuu) (Bng N029) van tiờu chun= 4,1 (Bng N037) van chn= 0,5 (Bng N045) = 0,5 + + 6.0.38 + 4,1 + 0,5 = 8,38 22 22 H = 0, 02 + 8,38 Vy: m ữ 2.9,81 = 2, 276(m) 0,15 P P Chờnh lch ỏp sut cui ng y v u ng hỳt: H c = g (m) Vi: P1, P2: ỏp sut tng ng u ng hỳt, cui ng y Hc = (0, 1).9,81.10 = 8, 023(m) 997, 08.9,81 64 p sut ton phn ca bm l: H = 2,276 + 18 + (- 8,023) = 12,253 (m) Cụng sut ca bm: N= 0, 0179.12, 253.997, 08.9,81 = 2,524( KW) 1000.0,85 Cụng sut ca ng c in: N dc = N 2,524 = = 2, 767( KW) tr dc 0,96.0,95 Ngi ta thng ly ng c cú cụng sut ln hn cụng sut tớnh toỏn trỏnh hin tng quỏ ti Vỡ 1KW N dc > 1KW (Tra bng II.33 STQTTB T1/Trang 440) chn h s d tr =1,25 Suy ra: N= Nc=1,25.1,281 = 1,601 (KW) Chng 4: KT LUN Nhim v ca ỏn l thit k thit b cụ c ba ni xuụi chiu , phũng t ngoi kiu ng, dựng hi t l hi nc bóo hũa cú ỏp sut l 3,2 at cụ c dung dch HCL cú nng % lờn n nng 30% õy khụng phi phng ỏn nht, so vi cỏc phng ỏn khỏc nú cng cú nhng u khuyt im nh sau: u im 67 + Dung dch di chuyn t ni trc sang ni sau nh chờnh lch ỏp sut gia cỏc ni + Do nhit sụi ca ni trc ln hn ni sau nờn dung dch ca mi ni u cú nhit cao hn nhit sụi, kt qu l ta cú mt lng nhit tha v lng nhit ny s lm bc hi cho mt lng nc gi l quỏ trỡnh t bc hi Nhc im + Nhit ca dung dch cỏc ni sau thp dn, nhng nng ca dung dch li tng dn lm nht ca dung dch tng nhanh, kt qu l h s truyn nhit gim t ni u n ni cui + H thng cng knh + Dung dch cú nht cao nờn khụng th tun hon t nhiờn nh cỏc thit bi khỏc m cn n bm to s tun hon thit b Sau thc hin bn ỏn ny, em ó hỡnh dung cụng vic ca ngi thit k Ngoi cũn giỳp em nm vng hn phn lý thuyt ó hc, cỏch tớnh toỏn cỏc thit b v phõn tớch la chn thit b, vt liu lm thit b phự hp vi yờu cu thc t Nhng qua ú em cng nhn thy rng bn thõn cũn phi hc hi rt nhiu V cho thit k ca mỡnh cú th i vo thc t thỡ cn phi thc hin rt nhiu na Tuy em ó c gng rt nhiu nhng kin thc bn thõn cũn hn ch nờn khụng trỏnh thiu sút Mong rng thi gian sp n em hon thin hn kin thc ca mỡnh cú th lm tt hn nhng thit k sau ny TI LIU THAM KHO Vn i, Nguyn Trng Khuụng, Trn Xoa, Vừ Th Ngc Ti, Trn Quang Tho, C s Cỏc Quỏ trỡnh v Thit b Cụng ngh Húa hc Tp 1, Nh xut bn i hc v Trung hc chuyờn nghip 68 Phm Xuõn Ton, Quỏ trỡnh v Thit b Cụng ngh Húa cht Tp 3, Nh xut bn Khoa hc v K thut H Ni TS Trn Xoa, TS Nguyn Trng Khuụng, KS H Lờ Viờn, S tay Quỏ trỡnh v Thit b Cụng ngh Húa cht Tp 1, Nh xut bn khoa hc v k thut H Ni TS Trn Xoa, TS Nguyn Trng Khuụng, TS Phm Xuõn Ton, S tay Quỏ trỡnh v Thit b Cụng ngh Húa cht Tp 2, Nh xut bn Khoa hc v K thut H Ni 69 MC LC Tng hp t cỏc nguyờn t .3 Phn ng vi clorua kim loi Sn phm clo húa sn xut cht hu c Hydrat húa clorua kim loi nng .4 Ty g thộp Sn xut cỏc hp cht hu c Sn xut cỏc hp cht vụ c Kim soỏt v trung hũa pH Tỏi sinh bng cỏch trao i ion ng dng khỏc DANH MC BNG S LIU [...]... Gọi D1: là lượng hơi đốt dùng cho hệ thống (kg/h) I1, I2, I3: hàm nhiệt của hơi đốt ở nồi 1, nồi 2 và nồi 3 (J/kg) Gđ, Gc: lượng dung dịch đầu, cuối (kg/h) W1,W2 : lượng hơi thứ bốc ra từ nồi 1 và nồi 2 (kg/h) Cđ, C1, C2, C3: nhiệt dung riêng ban đầu, ra khỏi nồi 1, nồi 2 và nồi 3 của dung dịch (J/kg độ) tđ, ts1, ts2, ts3: nhiệt độ sôi ban đầu, ra khỏi nồi 1, nồi 2 và nồi 3 của dung dịch (0C) W1, W2,... từ nồi 1, nồi 2 và nồi 3 (kg/h) i1, i2, i3: hàm nhiệt của hơi thứ ở nồi 1, nồi 2 và nồi 3 (J/kg) 17 Cn1, Cn2, Cn3: nhiệt dung riêng của nước ngưng ở nồi 1, nồi 2 và nồi 3 (J/kg.độ) θ 1 , θ 2 ,θ 3 : nhiệt độ của nước ngưng ở nồi 1, nồi 2 và nồi 3 (0C) Qtt1, Qtt2, Qtt3: nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh từ nồi 1, nồi 2 và nồi 3 (J) Nhiệt lượng vào: Nồi 1: + Do hơi đốt mang vào: D1.I1 + Do dung dịch. .. TOÁN CÔNG NGHỆ THIẾT BI CHÍNH 2.1 CÂN BẰNG VẬT CHẤT Số liệu ban đầu : - Năng suất tính theo dung dịch đầu : 9 (Tấn/giờ) - Nồng độ đầu của dung dịch : 8 (% khối lượng) - Nồng độ cuối của dung dịch : 32 (% khối lượng) - Áp suất hơi đốt nồi 1 : 3,2 (at) - Áp suất hơi còn lại trong thiết bị ngưng : 0,2 (at) 2.1.1 Xác định lượng hơi thứ thoát ra khỏi hệ thống - Phương trình cân bằng vật liệu cho toàn bộ hệ. .. Gđ.Cđ.tđ Nồi 2: + Do hơi đốt mang vào (hơi thứ nồi 1): W1.i1 + Do dung dịch ở nồi 1 mang vào: (Gđ – W1).C1.ts1 Nồi 3: + Do hơi đốt mang vào (hơi thứ nồi 2): W2.i2 + Do dung dịch ở nồi 2 mang vào: (Gđ – W1 – W2).C2.ts2 Nhiệt lượng ra: Nồi 1: + Do hơi thứ mang ra : W1.i1 + Do dung dịch mang ra : (Gđ –W1).C1.ts1 + Do hơi nước ngưng tụ mang ra : D1.Cn1 θ1 + Do tổn thất chung : Qtt1= 0,05D1(I1 - Cn1 θ1 ) Nồi. .. toàn bộ hệ thống: Gđ = Gc + W Trong đó: + Gđ , Gc là lượng dung dịch đầu và lượng dung dịch cuối (kg/h) + W lượng hơi thứ thoát ra của toàn bộ hệ thống (kg/h) - Viết cho cấu tử phân bố: Gđ.xđ = Gc.xc + W.xw Trong đó : xđ, xc là nồng độ của dung dịch vào ở nồi đầu và ra khỏi nồi cuối (% khối lượng) Xem lượng hơi thứ không mất mát ta có: Gđ.xđ = Gc.xc Vậy lượng hơi thứ thoát ra của toàn bộ hệ thống: W... lại, chọn đồng loại đường kính ống dẫn hơi đốt cả 3 nồi là d = 300 mm, với đường kính ngoài dn = 325 mm 2.4.3.2 Đường kính ống dẫn hơi thứ Nồi 1: Đường kính ống dẫn hơi thứ nồi 1 bằng đường kính ống dẫn hơi đốt nồi 2 Suy ra d = 300 mm, dn = 325 mm Nồi 2: Đường kính ống dẫn hơi thứ nồi 2 bằng đường kính ống dẫn hơi đốt nồi 3 Suy ra d = 300 mm, dn = 325 mm Nồi 3: Ở thđ3 = 60,7 0C ⇒ v = 6,047 (m3/kg)... 2.6 Nồi 1 2 3 Dung dịch Nước Dung dịch Nước Dung dịch Nước λ (W/m.độ) ρ (kg/m3) Cp (J/kg.độ) µ (N.s/m2) 0,510 0,685 0,492 0,681 0,494 0,669 1012,274 945,845 1037,217 961,151 1103 976,641 3739,432 4244,093 3525,592 4216,764 3353,488 4188,546 0,233.10-3 0,245.10-3 0,385.10-3 0,294.10-3 0,737.10-3 0,391.10-3 2.3.4 Tính hệ số phân bố nhiệt độ hữu ích cho các nồi (∆thi) Xem hệ số truyền nhiệt trong các nồi. .. ích cho từng nồi và cho hệ thống * Cho từng nồi: o + Nồi 1: ∆ thi1 = thd 1 − thd 2 − ∑ ∆1 = 134,9 − 113, 299 − (1,838 + 0,389 + 1) = 18,375( C ) Nhiệt độ sôi thực tế của dung dịch: ∆t hi1 = thd1 0 – ts1 ⇒ ts1 = thd1 - ∆t hi1 = 134,9 – 18,375 = 116,524 ( C) 15 o + Nồi 2: ∆ thi 2 = thd 2 − thđ 3 − ∑ ∆ 2 = 113, 299 − 91, 715 − (3,180 + 1, 015 + 1) = 16,389( C ) Nhiệt độ sôi thực tế của dung dịch: ∆t hi... 808,694.17,669 - Bề mặt truyền nhiệt của nồi 3: F3 = Q3 1409364,158 = = 92, 762 m2 K 3 ∆thi 3 753,450.20,165 Như vậy dựa vào F1,F2 ta có thể thiết kế hệ thống cô đặc 3 nồi có diện tích truyền nhiệt bằng nhau và bằng 200 m2 (Bảng VI.6 STQTTB T2/Trang 80) 2.4 THIẾT KẾ CHÍNH 30 2.4.1 Buồng đốt 2.4.1.1 Tính số ống truyền nhiệt Chọn loại ống truyền nhiệt có đường kính 38 x 2 mm nên d = d t = 34mm (Theo bảng VI.6 STQTTB... thất nhiệt độ do nồng độ gây ra Nồng độ dung dịch (% khối lượng) ∆' (°C) Nồi 1 10,668 1,681 Nồi 2 15,777 3,344 Nồi 3 30 7,2 Tra bảng I.251 – STQTTB T1/Trang 314 xác định được nhiệt hóa hơi, ta có bảng sau: Bảng 2.3 Nhiệt hóa hơi của các nồi Nồi 1 1,687 2222,644.103 Áp suất hơi thứ (at) Nhiệt hóa hơi r (J/kg) Nồi 2 0,795 2278,415.103 Nồi 3 0,210 2355,719.103 * Với nồi 1: 16,2.( t ht1 + 273) ∆'1 = ∆'o1