BỘ CƠNG THƯƠNG Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc Đồ án môn học trình thiết bị I)ĐẦU ĐỀ THIẾT KẾ: Thiết kế tháp chưng liên tục loại tháp đĩa lỗ có ống chảy truyền để phân tách hỗn hợp CH3COCH3 – H2O II) CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU: + Hỗn hợp cần tách: CH3COCH3 – H2O + Năng suất tính theo hỗn hợp đầu: F= 16 (tấn/h) + Nồng độ cấu tử dễ bay hơi: - Hỗn hợp đầu: aF = 0,38 (phần khối lượng) - Sản phẩm đỉnh: ap = 0,929 (phần khối lượng) - Sản phẩm đáy: aw = 0,07 (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 IV) CÁC BẢN VẼ VÀ ĐỒ THỊ: + Bản vẽ dây chuyền sản xuất A4 + Bản vẽ thiết bị lắp giáp A0 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hố MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 3.1.3 Diện tích trao đổi nhiệt 56 3.2 Tính tốn thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đáy .63 3.2.1 Tính hiệu số nhiệt độ trung bình hai lưu thể 63 3.2.2 Lượng nhiệt trao đổi .64 3.2.3 Diện tích trao đổi nhiệt 65 3.3 Tính tốn Bơm 72 3.3.1 Trở lực ống dẫn từ thùng cao vị đến thiết bị gia nhiệt 72 3.3.2 Trở lực ống dẫn từ thiết bị gia nhiệt đến tháp 75 3.3.3 Trở lực thiết bị gia nhiệt .77 3.4 Tính chiều cao thùng cao vị so với đĩa tiếp liệu .79 3.5 Tính cơng suất Bơm .80 Đồ án mơn Q trình thiết bị Page Phạm Thị Lan Anh Lớp Cơng Nghệ Hóa 1-K7 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hố 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 địi hỏi kỹ thuật cao, mức độ phát triển công 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 Công Nghiệp Hà Nội đào tạo sinh viên chun 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 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 nghành 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, đơng 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 u cầu phải tính tốn sao?Vì em xin sâu vào nghiên cứu Đồ án mơn Q trình thiết bị Page Phạm Thị Lan Anh Lớp Cơng Nghệ Hóa 1-K7 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hố trình cơng nghệ vận hành quy trình cơng nghệ q trình chưng luyện tháp chóp để phân tách hai hỗn hợp axeton nước 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 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 thơng dụng dùng để tách hồn tồn hỗn hợp cấu tử dễ bay có tính chất hịa tan phần hịa tan hồn toàn 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 công nghệ sinh học, thực phẩm, trình lênmen sản xuất sản phẩm như: rượu, bia, nước ngọt… Vì thế, đề tài ” Thiết kế hệ thống chưng cất Aceton – Nước “ mơn “Đồ Mơn Học Q Trình Thiết Bị” bước giúp cho sinh viên tập luyện chuẩn bị cho việc thiết kế trình thiết bị cơng nghệ lĩnh vực này.Để hồn thành đồ án , thực em cố gắng nhiều Song , Đồ án mơn Q trình thiết bị Page Phạm Thị Lan Anh Lớp Cơng Nghệ Hóa 1-K7 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hố bước đầu làm quen với công tác thiết kế nên hẳn không tránh khỏi sai sót Cuối , em xin chân thành cảm ơn thầy cô môn Quá Trình Thiết Bị , đặc biệt thầy Vũ Minh Khôi, người trực tiếp hướng dẫn giúp đỡ em nhiều suốt thời gian thực đồ án thiết kế Đồ án mơn Q trình thiết bị Page Phạm Thị Lan Anh Lớp Công Nghệ Hóa 1-K7 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hoá Phần :GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỖN HỢP CHƯNG LUYỆN Nguyên liệu hỗn hợp Axeton – Nước Aceton nước hai loại hoá chất quan trọng nghành cơng nghiệp hóa chất 1.1.Giới thiệu Axeton – Nước 1.1.1 Axeton Aceton có cơng thức phân tử: CH3 –CO-CH3,khối lượng phân tử:58 đvC Là chất lỏng không màu,có mùi đặc trưng,tan nhiều nước  Một số thông số vật lý axeton: -Nhiệt độ sôi:56,1o -Nhiệt độ nóng chảy:-94,6o C -Nhiệt dung riêng(Cp):22Kcal/mol(chuẩn 1020 C) -Độnhớt (µ):0,316 cp(ở 25o C) - Nhiệt trị : 0.5176 cal/g ( 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 môi công 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 cịn 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 môn Quá trình thiết bị Page Phạm Thị Lan Anh Lớp Cơng Nghệ Hóa 1-K7 Trường ĐH Cơng 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 Nước Nước hợp chất hóa học Oxy Hidro, có cơng thức hóa học H2O Với tính chất lí hóa đặc biệt (ví dụ tính lưỡng cực, liên kết hiđro tính bất thường khối lượng riêng) Nước chất quan trọng nhiều ngành khoa học đời sống 70% diện tích Trái Đất nước che phủ 0,3% tổng lượng nước Trái Đất nằm nguồn khai thác dùng làm nước uống  Cấu tạo: Phân tử nước bao gồm nguyên tử Hidro nguyên tử Oxy Về mặt hình học phân tử nước có góc liên kết 104,450 Do cặp điện tử tự chiếm nhiều chỗ nên góc sai lệch so với góc lý tưởng hình tứ diện Chiều dài liên kết O-H 96,84 picomet  Tính lưỡng cực: Đồ án mơn Quá trình thiết bị Page Phạm Thị Lan Anh Lớp Cơng Nghệ Hóa 1-K7 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hố Oxy có độ âm điện cao Hidro Việc cấu tạo thành hình ba góc việc tích điện phần khác nguyên tử dẫn đến cực tính dương ngun tử hiđrơ cực tính âm ngun tử ôxy, gây lưỡng cực Dựa hai cặp điện tử đơn độc nguyên tử ôxy, lý thuyết VSEPR giải thích xếp thành góc hai nguyên tử hiđrô, việc tạo thành moment lưỡng cực mà nước có tính chất đặc biệt Vì phân tử nước có tích điện phần khác nên số sóng điện từ định sóng cực ngắn có khả làm cho phân tử nước dao động, dẫn đến việc nước đun nóng Hiện tượng áp dụng để chế tạo lị vi sóng  Liên kết Hidro: Các phân tử nước tương tác lẫn thông qua liên kết hiđrơ nhờ có lực hút phân tử lớn Đây liên kết bền vững Liên kết phân tử nước thông qua liên kết hiđrô tồn phần nhỏ giây, sau phân tử nước tách khỏi liên kết liên kết với phân tử nước khác Đường kính nhỏ ngun tử hiđrơ đóng vai trò quan trọng cho việc tạo thành liên kết hiđrơ, có ngun tử hiđrơ đến gần ngun tử ơxy chừng mực đầy đủ Các chất tương đương nước, thí dụ đihiđrơ sulfua (H2S), khơng tạo thành liên kết tương hiệu số điện tích q nhỏ phần liên kết Việc tạo chuỗi phân tử nước thông qua liên kết cầu nối hiđrơ ngun nhân cho nhiều tính chất đặc biệt nước, thí dụ nước có khối lượng mol nhỏ vào khoảng 18 g/mol thể lỏng điều kiện tiêu chuẩn Ngược lại, H 2S tồn dạng khí điều kiện Nước có khối lượng riêng lớn độ Celcius nhờ vào mà băng đá lên mặt nước; tượng giải thích nhờ vào liên kết cầu nối hiđrơ  Tính chất hóa lý nước: Cấu tạo phân tử nước tạo nên liên kết hiđrô phân tử sở cho nhiều tính chất nước Cho đến số tính chất nước câu đố cho nhà nghiên cứu nước nghiên cứu từ lâu Đồ án mơn Q trình thiết bị Page Phạm Thị Lan Anh Lớp Cơng Nghệ Hóa 1-K7 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hố Nhiệt độ nóng chảy nhiệt độ sơi nước Anders Celsius dùng làm hai điểm mốc cho độ bách phân Celcius Cụ thể, nhiệt độ đóng băng nước độ Celcius, cịn nhiệt độ sơi (760 mm Hg) 100 độ Celcius Nước đóng băng gọi nước đá Nước hóa gọi nước Nước có nhiệt độ sơi tương đối cao nhờ liên kết hiđrơ Dưới áp suất bình thường nước có khối lượng riêng (tỷ trọng) cao °C: g/cm3 nước tiếp tục giãn nở nhiệt độ giảm xuống 4°C Điều không quan sát chất khác Điều có nghĩa là: Với nhiệt độ °C, nước có đặc tính giống vật khác nóng nở, lạnh co; với nhiệt độ 4°C, nước lại lạnh nở, nóng co Do hình thể đặc biệt phân tử nước (với góc liên kết 104,45°), bị làm lạnh phân tử phải dời xa để tạo liên kết tinh thể lục giác mở Vì mà tỉ trọng nước đá nhẹ nước thể lỏng Nước dung mơi tốt nhờ vào tính lưỡng cực Các hợp chất phân cực có tính ion axit, rượu muối dễ tan nước Tính hịa tan nước đóng vai trị quan trọng sinh học nhiều phản ứng hóa sinh xảy dung dịch nước Nước tinh khiết không dẫn điện Mặc dù vậy, có tính hịa tan tốt, nước hay có tạp chất pha lẫn, thường muối, tạo ion tự dung dịch nước cho phép dịng điện chạy qua Về mặt hóa học, nước chất lưỡng tính, phản ứng axit hay bazơ Ở pH (trung tính) hàm lượng ion hydroxyt (OH-) cân với hàm lượng hydronium (H3O+) Khi phản ứng với axit mạnh thí dụ HCl, nước phản ứng chất kiềm: HCl + H2O ↔ H3O+ + ClVới ammoniac nước lại phản ứng axit: NH3 + H2O ↔ NH4+ + OH1.1.3 Hỗn hợp Axeton- Nước Đồ án mơn Q trình thiết bị Page Phạm Thị Lan Anh Lớp Cơng Nghệ Hóa 1-K7 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hố Dựng đường cân theo số liệu đường cân tra đường cân lỏng- nhiệt độ sôi cấu tử 760 mmHg ( tính theo % số mol ) axeton- nước ( Bảng IX 2a_ 145_STQTTB tập II ) X 10 20 Y 60,3 72 80,3 T 100 77,9 69,9 64,5 30 40 50 60 70 82,7 84,2 85,5 86,9 88,2 62,6 61,6 60,7 59,8 59 80 90 100 90,4 94,3 100 58,2 57,5 56,9 1.2.Sơ đồ dây chuyền nguyên lý làm việc 1.2.1.Sơ đồ dây chuyền Hệ thống thiết bị công nghệ chưng luyện liên tục tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền tổng quát gồm có : (1) : Bơm ly tâm (2) : Thùng cao vị (3) : Thiết bị đun nóng hỗn hợp đầu dùng để đưa hỗn hợp đầu tới nhiệt độ làm việc Sử dụng thiết bị loại ống chùm, dùng nước bão hoà để đun nóng có hệ số cấp nhiệt lớn, ẩn nhiệt ngưng tụ cao Hơi nước bão hoà ống, lỏng ống (4) : Lưu lượng kế (5): Tháp chưng luyện: gồm có phần : phần gồm từ đĩa tiếp liệu trở lên đỉnh gọi đoạn luyện, phần gồm từ đĩa tiếp liệu trở xuống gọi đoạn chưng (6): Thiết bị ngưng tụ hoàn toàn sản phẩm đỉnh, nước lạnh ống (7) : Thiết bị làm lạnh sản phẩm đỉnh (8) : Thùng chứa sản phẩm đỉnh (9) : Nồi đun (10) : Thiết bị tách nước ngưng (11) : Thùng chứa hỗn hợp đầu (12) : Bộ phận phân phối lỏng (13) : Van xả khí khơng ngưng (14) : Thùng chứa sản phẩm đáy Đồ án môn Quá trình thiết bị Page 10 Phạm Thị Lan Anh Lớp Cơng Nghệ Hóa 1-K7 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hố Vậy: chiều dày đáy nắp tháp là: Sd= Sn =5mm Tra bảng XIII.12 sổ tay tậpII-trang 385 ta có Chiều cao gờ : h=25mm h t =250(mm) 4.3-Tra bích Mặt bích phận quan trọng dùng để nối phần thân thiết bị phận khác Do tháp làm việc áp suất thường nên ta chọn kiểu mặt bích liền thép X18H10T 3.4.3.1- bích để nối thân đáy thiết bị Với Dt = 1,2m =1200mm Theo bảng XIII.27, trang 420, sổ tay QTTB tập Để đảm bảo bích làm việc ổn định gặp trường hợp bất thường ta chọn áp suất gần với áp suất thử tính tốn khí thiết bị Py ≈ 0,3.106 N/m2 Py.106 N/m2 0,3 Dt D (mm) 1200 1340 Db D1 Do H 1290 1260 1213 20 Bu-lông db M20 Z (cái ) 32 Bước bích khoảng cách bích,tra bảng IX.5 trang 170 sổ tay tập ta có số đĩa hai mặt bích đĩa.ở đĩa ta bố trí mặt bích bước bích 6.0,3=1,8 (m) Vậy tháp có bích ghép thân thiết bị Tổng số bích cần ghép 6+2=8(bích) Đồ án mơn Q trình thiết bị Page 89 Phạm Thị Lan Anh Lớp Cơng Nghệ Hóa 1-K7 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hố 4.3.2- Chọn bích để nối ống dẫn vào thân Theo bảng XIII.26(II-412) ta có bảng bích cho loại ống với áp suất 0,25.106 at ( chọn bích kiểu 1) Tên ống P=0,25.10 Sảnphẩm đỉnh Hồilưusản Dy Dn Dδ D D1 db h Z mm (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) 150 70 159 76 260 160 225 130 202 110 M16 M12 16 14 76 57 160 195 130 145 110 115 M12 M22 159 260 225 202 M16 14 12 16 8 phẩmđỉnh ốngdẫn liệu 70 Sản phẩm đáy 50 Hồi lưu sản 150 phẩm đáy Đồ án mơn Q trình thiết bị Page 90 Phạm Thị Lan Anh Lớp Cơng Nghệ Hóa 1-K7 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hố 4.4-Tính giá đỡ tay treo Thường người ta đặt trực tiếp thiết bị lên bệ mà phải có tai treo hay giá đỡ Muốn xác định tai treo hay chân đỡ người ta phải xác định tồn khối lượng thiết bị Ta có: mtb = mt + mđáy + mnắp + mbulong + mđĩa+ mthêm , (kg) Với Dt=1200, chiều dày đáy nắp Sd= Sn =5mm tra bảng XIII.11 sổ tay tập trang 384 mt = mđáy + m nắp = 64,2.2=128,4(kg) 4.4.2-Khối lượng thân tháp M th = Vth ρ th π ( Dn2 − Dt2 ) Vtb = H th Với Hth : chiều cao thân tháp, Hth = 3,03m Dn, Dt : đường kính ngồi đường kính cua tháp Dn = Dt + 2.S= 1,2+ 0,004 = 1,208 m: ρ th khối lượng riêng vật liệu làm tháp ρ th =7900 (kg/m3 ) Vậy khối lượng thân tháp là: π ( Dn2 − Dt2 ) mth = Vth ρ th = H th Đồ án mơn Q trình thiết bị Page 91 Phạm Thị Lan Anh Lớp Cơng Nghệ Hóa 1-K7 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hố = π (1, 208) − 1, 22 ) 7900 = 477,86( kg ) 4.4.3- khối lượng cột chất lỏng đĩa: Thể tích chất lỏng đĩa: Mcl= ( ρ xtb l H L ) + ( ρ xtb C H C ).π D t ρtb l = 812, 748(kg / m3 ) ρ xtb c = 908, 215(kg / m3 ) HC=HL=1,515(m) ; Dt=1,2 Thay số: Mcl= 812, 748.1,515 + 908, 215.1,515 3,14.1, 22 = 3890, 75(kg) 3, 03 4.4.4- Khối lượng đĩa Khối lượng đĩa không đục lỗ : m đ =0,785.D t δ đ ρ đ ρ đ khối lượng riêng vật liệu làm đĩa, ρ đ =7900 kg/m3 δ : bề dày đĩa , δ = 0,005 m Nên m đ =0,785.D t δ đ ρ đ =0,785.1,2 0,005.7900=44,6508(kg) Khối lượng đĩa m=6.44,6508=267,9048(kg) Ta có phần lỗ chiếm 10% nên phần khối lượng lại M =M-0,1M=241,11(kg) 4.4.5- khối lượng bích bulong Vật liệu làm bích ta chọn thép X18H10T Khối lượng bích nối thân,nắp đáy: Một cách gần khối lượng bích đơn ( khơng tính đến lỗ kht để vặn bulong nen bỏ qua khối lượng bulong): π π mâ = ( D − D0 ) .h.ρ = (1,34 − 1, 29 ) .0, 025.7900 = 20, kg Dùng bích = 12 bích đơn, nên khối lượng tồn bộ bích là: Đồ án mơn Q trình thiết bị Page 92 Phạm Thị Lan Anh Lớp Cơng Nghệ Hóa 1-K7 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hố m1 = 12.20,4 = 244,8 kg *Khối lượng bích nối với thân tháp -Bích nối ống dẫn hỗn hợp đầu vào tháp π π md = .( D − Dn ).h.ρ = (0,16 − 0, 076 ).0, 014.7900 = 3, 444kg 4 -Bích nối ống dẫn khỏi đỉnh tháp: π m3 = .(0, 29 − 0, 219 ).0, 016.7900 = 7,175kg -Bích nối ống dẫn dung dịch đáy: π m4 = .(0,142 − 0, 0572 ).0, 014.7900 = 2,84 kg -Bích nối ống dẫn lỏng hồi lưu: m5 = π (0,142 − 0, 057 ).0, 014.7900 = 2,84 kg -Bích nối hồi lưu sản phẩm đáy; π m6 = .(0, 262 − 0,1592 ).0, 016.7900 = 8, 4025kg Vậy tổng loại bích nối thân, nắp, đáy ống dẫn: G6 = m1 +m2 +m3 +m4 +m5 +m6 = 269,5015 kg Ta có tổng cộng cặp bích,mỗi cặp cần 32 bulong có 28 bulong nối ống dẫn.vậy có tất 6.32+28=220bulong có khối lượng 0,15 kg/cái Vậy khối lượng bulong m bulong =220.0,15 = 33(kg) 4.4.6.Khối lượng ống chảy chuyền π ( d c + S ) − d c    H ρ Khối lượng ống chảy truyền là: mo = c t Tháp có đĩa chưng đĩa luyện,mỗi đĩa có ống chảy chuyền -Đoạn chưng :dc =0,2537 m0 = π  (0, 2537 + 0, 005) − 0, 2537  0, 2.7900 = 3,177 (kg) -Đoạn luyện:dc =0,027 Đồ án mơn Q trình thiết bị Page 93 Phạm Thị Lan Anh Lớp Cơng Nghệ Hóa 1-K7 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hố m0 = π  (0, 027 + 0, 005) − 0, 027  0, 2.7900 = 0,366 (kg) Vậy khối lượng ống chảy truyền mo = 3.3,177+3.0,366=10,629(kg) ⇒Vậy khối lượng tháp là: mtháp=128,4+955,725+7869,83+723,343+296,5015+33+10,629=10017,4285( Kg) 4.5.Chọn giã đỡ tay treo Trọng lượng tháp: P= Mth.g = 9,81.10017,4285 = 98270,97(N) Ta dùng tay treo kiểu VII ( Hình XIII.21 sổ tay tập 2) Tải trọng cho phép tai treo giá đỡ: Gc = P 98270,97 = = 24567, 74 N 4 Để đảm bảo an toàn ta chọn Gc = 2,5.104 N a.Chọn tai treo thiết bị thẳng đứng Theo bảng XIII.36 trang 438 sổ tay QTTB tập ta chọn tay treo có số liệu sau: Tải trọng cho phép tay treo Gc = 2,5.104 N Bề mặt đỡ F=173m2 Kích thước tai treo: (tính mm) L 150 B 120 D1 130 H 215 Đồ án mơn Q trình thiết bị S l 60 Page 94 a 20 d 30 Phạm Thị Lan Anh Lớp Cơng Nghệ Hóa 1-K7 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hố ⇒ Chọn lót tai treo thép X 18H10T có thơng số sau (tra theo Gc = 2,5.104 N):  Chiều dày tối thiểu thành thiết bị khơng có lót : mm  Chiều dày tối thiểu thành thiết bị có lót :4mm  Chiều dài lót l=260 mm  Chiều rộng lót: B =140 mm  Bề dày lót: SH =6 mm b.Chọn chân đỡ Ta chọn chân đỡ kiểu III Bề mặt đỡ 444.10-4m2 q.10-6 F.10-4 m2 444 B2 H h s l d 25 B1 B Mm 18 0 290 350 185 16 90 27 L N/m2 0,56 215 4.6-Tính đường kính ống dẫn Đường kính ống dẫn tính theo công thức sau : V (m) 0,785.ω d= Trong V:Là lưu lượng chất chuyển động ống (m /s) G V= ρ G lưu lượng chất chuyển động ống (kg/s) ρ khối lượng riêng dòng pha (kg/m ) ω :vận tốc cac chất ống (m/s) 4.6.1-Đường kính ống dẫn sản phẩm đỉnh Đồ án mơn Q trình thiết bị Page 95 Phạm Thị Lan Anh Lớp Công Nghệ Hóa 1-K7 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hoá Là ống dẫn sản phẩm đỉnh ống nối nắp tháp thiết bị ngưng tụ Nồng độ cấu tử dễ bay là:y P =xp=0,8024(phần mol) Nhiệt độ hỗn hợp là:t=t P = 58,18 C ⇒ M y =y P M A +(1- y P )M B = 50,096 (kg/kmol) Khối lượng hỗn hợp đỉnh tháp g đ = 124,43(kmol/h) Ta có khối lượng riêng hỗn hợp : ρ= [y p ] 32 + (1 − y p ).18 273 22,4.(t + 273) = [0,8024.32 + (1 − 0,8024).273] = 1,843(kg / m3 ) 22, 4.(58,18 + 273) Tháp làm việc áp suất thường với nhiệt chọn ω =30-50(m/s) Chọn vận tốc ω =30(m/s) (I-370) Đường kính ống dẫn sản phẩm đỉnh là: d= 124, 43.50, 096 = 0,1997 0, 785.3600.30.1, 0758 Chọn d =150(mm) chiều dài ống bên ngồi l =130(mm) (II434) G 124, 43.50, 096 Tính lại ω = 0, 785.ρ d = 0, 785.3600.1, 0758.0,1997 =30(m/s)∈[30;50] 4.6.2-Đường kính ống hồi lưu sản phẩm đỉnh Hỗn hợp ống hỗn hợp lỏng có nồng độ x=x P =0,8024(phần mol) ;nhiệt độ hỗn hợp t=t P =58,18 C ⇒ M xP = 58 0,8024+18.(1-0,8024)= 50,096(kg/kmol) Khối lượng riêng hỗn hợp lỏng : xP − xP = + ρ ρA ρB Với xP = 0,929 (phần khối lượng) Ở t=58,18 C tra tài liệu tham khảo sổ tay tập trang Đồ án mơn Q trình thiết bị Page 96 Phạm Thị Lan Anh Lớp Cơng Nghệ Hóa 1-K7 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hố ta có ρ A = 765,998 (kg/m ) ρ B =991,181 (kg/m ) ⇒ ρ =778,556 (kg/m ) Lưu lượng sản phẩm đỉnh hồi lưu : V= G R 115, 2773.0, 07942.50, 096 = 1, 636.10−4 (m3 / s) = 3600.778,556 ρ Ta coi chất lỏng tự chảy nên ω = 0,1-0,5(m/s).chọn ω = 0,15(m/s) 1, 636.10−4 d= =0,372(m) 0, 785.0,15 Chọn d =100(mm) chiều dài ống bên ngồi l =120(mm) Tính lại vận tốc ta được: ω= G 115, 2773.50, 096 = 0, 785.ρ d 0,785.3600.778,556.0,372 ω =0,1896(m/s) -Đường kính ống tháo sản phẩm đáy: Hỗn hợp tháo hỗn hợp lỏng có nồng độ x=x nhiệt độ hỗn hợp t= t W W =0,0228phần mol) =99,899 C Khối lượng riêng hỗn hợp lỏng : x W 1− x W = + ρ ρA ρB Với xn W = 0, 0228 (phần khối lượng) Ở t=99,899 C ta có ρ A =718,88(kg/m ) ρ B =971,93 (kg/m ) ⇒ ρ =964,19 (kg/m ) Khối lượng sản phẩm đáy : G W =10225,844(kg/h) Chọn vận tốc ω =0,15(m/s) (I-370) d= 10225,844 =0,158(m) 0, 785.0,15.3600.964,19 Đồ án mơn Q trình thiết bị Page 97 Phạm Thị Lan Anh Lớp Cơng Nghệ Hóa 1-K7 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hố Chọn d =125mm) chiều dài ống bên ngồi l =120(mm) Tính lại ta ω = 0,1503(m/s) ∈[0,1;0,5] 4.6.4-Đường kính ống dẫn nguyên liệu đầu Là ống nối nguyên liệu đầu ống nối thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu tháp tiếp liệu Lượng hỗn hợp đầu F=16000(kg/h) Nồng độ hỗn hợp đầu là: x=x F =0,15981(phần mol) nhiệt độ hỗn hợp t= t F =65,41 C Khối lượng riêng hỗn hợp lỏng : x F − xF = + ρ ρA ρB Với xn F = 0,38 (phần khối lượng) Ở t=65,41 C ta có ρ A =726,303 (kg/m ) ρ B =974,98 (kg/m ) ⇒ ρ =862,732 (kg/m ) chọn vận tốc ω = 0,2(m/s) 16000 =0,1811(m) 0, 785.0, 2.3600.862, 732 d= Chọn d =150(mm) chiều dài ống bên ngồi l =130(mm) Tính lại ω = 0,2∈[0,1;0,5] 4.6.5-Đường kính ống hồi lưu sản phẩm đáy Hỗn hợp hồi lưu hỗn hợp với nồng độ cấu tử dễ bay là: y W =0,275(phần mol) Nhiệt độ hỗn hợp là:t= t W =99,899 C M y = yw MA+(1- yw)M B =29(kg/kmol) Lượng sản phẩm đáy hồi lưu: g 1, =106,00031.29=3074 (kg/h) Ta có khối lượng riêng hỗn hợp Đồ án mơn Q trình thiết bị Page 98 Phạm Thị Lan Anh Lớp Cơng Nghệ Hóa 1-K7 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội ρ= [ yw 58 + (1 − yw ).18] 273 22, 4.(t + 273) Khoa Cơng Nghệ Hố = [0, 275.58 + (1 − 0, 275).18].273 = 0,9478 (kg/m ) 22, 4.(99,899 + 273) Chọn vận tốc ω =40(m/s) /s) Do đó: d = 3074 =0,1693 (m) 0, 785.3600.40.0, 9478 Chọn d =200(mm)khi chiều dài ống bên ngồi l =130(mm) Ta có bảng thơng số sau: Chỉ số D l Đường kính ống dẫn sản phẩm đỉnh Đường kính ống hồi lưu sản phẩm đỉnh Đường kính ống tháo sản phẩm đáy Đường kính ống dẫn nguyên liệu đầu Đường kính ống hồi lưu sản phẩm đáy 150 100 125 150 200 130 120 120 130 130 Đồ án mơn Q trình thiết bị Page 99 Phạm Thị Lan Anh Lớp Công Nghệ Hóa 1-K7 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hố KẾT LUẬN Chưng luyện q trình tiến hành đa số tháp có dịng 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 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 cơng 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 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 q trình tính tốn để gia nhiệt cho dịng 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 mơn Q trình thiết bị Page 100 Phạm Thị Lan Anh Lớp Cơng Nghệ Hóa 1-K7 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hố đồ án khơng 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 cô khoa Cơng Nghệ Hóa Em xin cảm ơn thầy Vũ Minh Khơi thầy dạy mơn Các Q Trình Thiết Bị Đặc biệt em xin cảm ơn thầy Nguyễn Văn Hồn 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 khơng 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 không tránh khỏi sai sót Em mong nhận góp ý chân thành, lời nhận xét sửa chữa từ thầy để đồ án em hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo khoa! Hà Nội, ngày tháng 06 năm 2015 Sinh viên PHẠM THỊ LAN ANH Đồ án mơn Q trình thiết bị Page 101 Phạm Thị Lan Anh Lớp Cơng Nghệ Hóa 1-K7 Trường ĐH Cơng 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 Quá 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 Quá 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 Page 102 Phạm Thị Lan Anh Lớp Cơng Nghệ Hóa 1-K7 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hoá NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ∗∗∗∗∗ Hà Nội, ngày … tháng … năm 2015 Người nhận xét Đồ án mơn Q trình thiết bị Phạm Thị Lan Anh Lớp Cơng Nghệ Hóa 1-K7 ... Hệ thống thiết bị công nghệ chưng luyện liên tục tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền tổng quát gồm có : (1) : Bơm ly tâm (2) : Thùng cao vị (3) : Thiết bị đun nóng hỗn hợp đầu dùng để đưa hỗn hợp đầu... tạo lị vi sóng  Liên kết Hidro: Các phân tử nước tương tác lẫn thơng qua liên kết hiđrơ nhờ có lực hút phân tử lớn Đây liên kết bền vững Liên kết phân tử nước thông qua liên kết hiđrô tồn phần... 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 Xp số đĩa thực tế N tt = (đĩa) ,trong đó: Đoạn chưng :3 đĩa Đoạn luyện :3 đĩa 2.3.6.3-Chiều cao tháp đĩa lỗ có ống chảy truyền Chiều cao tháp : H=(N tt -1).H đ +Ntt δ +(0,8÷1)(m)