Đang tải... (xem toàn văn)
MỤC LỤC ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ 1 LỜI MỞ ĐẦU 3 PHẦN I: GIỚI THIỆU CHUNG 5 1. LÝ THUYẾT VỀ CHƯNG LUYỆN: 5 1.1. Phương pháp chưng luyện: 5 1.2. Thiết bị chưng luyện: 6 2. GIỚI THIỆU VỀ HỖN HỢP ĐƯỢC CHƯNG LUYỆN: 6 2.1. Metylic: 6 2.2. Etylic 6 2.3. Vẽ và thuyết minh dây chuyền sản xuất: 7 PHẦN II: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH 9 2.1.Tính toán cân bằng vật liệu toàn thiết bị: 9 2.2. TÍNH ĐƯỜNG KÍNH THÁP 25 2.3. TÍNH CHIỀU CAO THÁP 35 2.4. TÍNH TRỞ LỰC THÁP 49 2.5. TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG 52 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CƠ KHÍ 60 3.1. TÍNH TOÁN THÂN THÁP: 60 3.2. TÍNH ĐÁY VÀ NẮP THIẾT BỊ 63 3.3. CHỌN MẶT BÍCH 65 3.4. TÍNH ĐƯỜNG KÍNH CÁC ỐNG DẪN 66 3.5. TÍNH VÀ CHỌN GIÁ ĐỠ, TAI TREO 71 CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ 77 4.1 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ GIA NHIỆT HỖN HỢP ĐẦU 77 4.2. TÍNH BƠM VÀ THÙNG CAO VỊ 87 KẾT LUẬN 101 TÀI LIỆU THAM KHẢO 102 LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay với sự phát triển không ngừng nghỉ của khoa học kỹ thuật, máy móc công nghệ không ngừng được nâng cao tạo ra các sản phẩm thỏa mãn các nhu cầu khắt khe nhất của thị trường. Nghành công nghiệp hóa chất cũng không nằm ngoài xu thế đó, càng ngày sản phẩm của ngành công nghiệp này càng đòi hỏi sự tinh khiết, chất lượng hoàn hảo phù hợp với nhu cầu sản xuất sử dụng của con người. Để tạo ra loai sản phẩm hóa chất có tính tinh khiết cao, đảm bảo tăng nồng độ chất tan trong dung dịch, phù hợp yêu cầu người ta có rất nhiều cách để tạo ra chúng, một trong những cách đó là sử dụng phương pháp chưng luyện, tạo ra tăng nồng độ sản phẩm mong muốn. Chưng là phương pháp dùng để tách các hỗn hợp chất lỏng (cũng như các hỗn hợp khí đã hóa lỏng) thành những cấu tử riêng biệt, dựa trên độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong hỗn hợp. Chúng ta có thể thực hiện nhiều phương pháp chưng khác nhau như chưng gián đoạn, chưng liên tục, chưng đơn giản, và chưng đặc biệt (chưng luyện hỗn hợp đẳng phí, chưng phân tử, chưng bằng hơi nước trực tiếp, chưng trích ly). Ngày nay, chưng luyện được ứng dụng rộng rãi để tách các hỗn hợp: + Dầu mỏ, các tài nguyên được khai thác ở dạng lỏng. + Không khí hóa lỏng. + Quá trình tổng hợp hữu cơ thường cho sản phẩm ở dạng hỗn hợp chất lỏng. Ví dụ: sản xuất metanol, etylen… + Công nghệ sinh học thường cho sản phẩm là hỗn hợp chất lỏng như etylicnước từ quá trình lên men. Khi chưng, hỗn hợp đầu chứa bao nhiêu cấu tử thì ta thu được bấy nhiêu cấu tử sản phẩm. Để có thể thu được sản phẩm đỉnh tinh khiết ta tiến hành chưng nhiều lần hay còn gọi là chưng luyện.
Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội BỘ CÔNG THƯƠNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ĐỘC LẬP- TỰ DO- HẠNH PHÚC ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ Họ tên SV MSV Lớp Khóa Khoa Giáo viên hướng dẫn NỘI DUNG: Thiết kế : Nguyễn Hải Đăng : 0941440064 : ĐH Công Nghệ Kỹ Thuật Môi Trường : : Công nghệ hóa : Nguyễn Văn Mạnh hệ thống chưng luyện liên tục loại tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền để phân tách hỗn hợp: Metylic- etylic với số liệu ban đầu sau: - Năng suất hỗn hợp đầu = 5,78 tấn/h - Nồng độ cấu tử dễ bay : + hỗn hợp đầu aF= 32,8% khối lượng + hỗn hợp đỉnh ap=79,1% khối lượng + hỗn hợp đáy aw= 1,1% khối lượng STT Tên vẽ Vẽ dây chuyền sản xuất Vẽ hệ thống tháp chưng luyện Khổ giấy A0 A0 Số lượng 01 01 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Ngày với phát triển không ngừng nghỉ khoa học kỹ thuật, máy móc công nghệ không ngừng nâng cao tạo sản phẩm thỏa mãn nhu cầu khắt khe thị trường Nghành công nghiệp hóa chất không nằm xu đó, ngày sản phẩm ngành công nghiệp đòi hỏi tinh khiết, chất lượng hoàn hảo phù hợp với nhu cầu sản xuất sử dụng người Để tạo loai sản phẩm hóa chất có tính tinh khiết cao, đảm bảo tăng nồng độ chất tan dung dịch, phù hợp yêu cầu người ta có nhiều cách để tạo chúng, cách sử dụng phương pháp chưng luyện, tạo tăng nồng độ sản phẩm mong muốn Chưng phương pháp dùng để tách hỗn hợp chất lỏng (cũng hỗn hợp khí hóa lỏng) thành cấu tử riêng biệt, dựa độ bay khác cấu tử hỗn hợp Chúng ta thực nhiều phương pháp chưng khác chưng gián đoạn, chưng liên tục, chưng đơn giản, chưng đặc biệt (chưng luyện hỗn hợp đẳng phí, chưng phân tử, chưng nước trực tiếp, chưng trích ly) Ngày nay, chưng luyện ứng dụng rộng rãi để tách hỗn hợp: + Dầu mỏ, tài nguyên khai thác dạng lỏng + Không khí hóa lỏng + Quá trình tổng hợp hữu thường cho sản phẩm dạng hỗn hợp chất lỏng Ví dụ: sản xuất metanol, etylen… + Công nghệ sinh học thường cho sản phẩm hỗn hợp chất lỏng etylicnước từ trình lên men Khi chưng, hỗn hợp đầu chứa cấu tử ta thu nhiêu cấu tử sản phẩm Để thu sản phẩm đỉnh tinh khiết ta tiến hành chưng nhiều lần hay gọi chưng luyện Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Là kỹ sư hóa chất tương lai, chúng em trang bị nhiều kiến thức trình thiết bị công nghệ sản xuất sản phẩm hóa học, để củng cố kiến thức học, để phát huy trình độ độc lập sáng tạo giải vấn đề cụ thể sinh viên thực tế sản xuất, chinh nhận đồ án trình thiết bị hội tốt chúng em tìm hiểu trình công nghệ, vận dụng kiến thức học mở rộng vốn kiến thức mình, từ cho chúng em nhìn cụ thể ngành nghề lựa chọn Bản đồ án không làm sáng tỏ thêm lý thuyết, nắm vững phương pháp tính toán nguyên lý vận hành thiết bị, mà hội tốt để sinh viên tập dượt giải vấn đề cụ thể thực tế sản xuất Để hoàn thành đồ án em xin gửi lời cám ơn chân thành đến thầy cô khoa Công Nghệ Hóa, đặc biệt thầy giáo Nguyễn Văn Mạnh tận tình hướng dẫn, bảo, tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em làm đồ án Do thời gian kiến thức thân em hạn chế nên đồ án không tránh khỏi thiếu sót em mong nhận góp ý, lời nhận xét sửa chữa thầy cô để đồ án em hoàn chỉnh Một lần em xin chân thành cám ơn Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội PHẦN I: GIỚI THIỆU CHUNG LÝ THUYẾT VỀ CHƯNG LUYỆN: 1.1 Phương pháp chưng luyện: Chưng luyện phương pháp nhằm để phân tách hỗn hợp khí hóa lỏng dựa độ bay tương đối khác cấu tử thành phần áp suất Phương pháp chưng luyện trình hỗn hợp bốc ngưng tụ nhiều lần Kết cuối đỉnh tháp ta thu hỗn hợp gồm hầu hết cấu tử dễ bay nồng độ đạt yêu cầu Phương pháp chưng luyện cho hiệu suất phân tách cao, sử dụng nhiều thực tế Dựa phương pháp chưng luyện liên tục, người ta đưa nhiều thiết bị phân tách đa dạng tháp chóp, tháp đĩa lỗ ống chảy truyền, tháp đĩa lỗ có ống chảy truyền, tháp đệm… Cùng với thiết bị ta có phương pháp chưng cất là: a Áp suất làm việc: - Chưng cất áp suất thấp - Chưng cất áp suất thường - Chưng cất áp suất cao Nguyên tắc phương pháp dựa nhiệt độ sôi cấu tử: nhiệt độ sôi cấu tử cao giảm áp suất làm việc để giảm nhệt độ sôi cấu tử b.Nguyên lý làm việc: làm việc theo nguyên lý liên tục gián đoạn: -Chưng gián đoạn: phương pháp sử dụng khi: Nhiệt độ sôi cấu tử khác xa Không cần đòi hỏi sản phẩm có độ tinh khiết cao Tách hỗn hợp lỏng khỏi tạp chất không bay Tách sơ hỗn hợp nhiều cấu tử - Chưng liên tục: trình thực liên tục nghịch dòng nhiều đoạn 1.2 Thiết bị chưng luyện: Trong sản xuất thường sử dụng nhiều loại tháp khác chúng có yêu cầu diện tích tiếp xúc bề mặt pha lớn Tháp chưng luyện phong phú kích cỡ ứng dựng Các tháp lớn thường sử dụng công nghệ lọc hóa dầu Đường kính tháp phụ thuộc vào lượng pha lỏng lượng pha khí, độ tinh khiết sản phẩm Mỗi loại tháp Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội chưng lại có cấu tạo riêng, có ưu điểm nhược điểm khác nhau, ta phải chọn loại tháp cho phù hợp với hỗn hợp cấu tử cần chưng tính toàn kích cỡ thết bị cho phù hợp với yêu cầu Trong đồ án em giao thiết kế tháp chưng luyện liên tục loại tháp đĩa lỗ có ống chảy truyền để phân tách hỗn hợp hai cấu tử metylic – etylic, chế độ làm việc áp suất thường với hỗn hợp đầu vào nhiệt độ sôi GIỚI THIỆU VỀ HỖN HỢP ĐƯỢC CHƯNG LUYỆN: Metylic chất lỏng linh động không màu, hòa tan nước theo tỷ lệ Nhiệt độ sôi 67.40C , Metylic chất độc đói với thể, uống từ đến 10g bị ngộ độc, mát bị rối loạn mù lòa Etylic chất lỏng linh động không màu hòa tan vô hạn nước Nhiệt độ sôi 78.40C, Etylic ứng dụng nhiều công nghiệp, đời sống hàng ngày Metylic – Etylic sản phẩm trình lên men trình tổng hợp khác, chất trạng thái bình thường chất lỏng không liên kết, có độ bay khác metylic bay trước nhiệt độ sôi thấp etylic Hỗn hợp ăn mòn yếu nên trình lựa chọn thiết bị để chưng luyện ta nên sử dụng loại thép bon thường để tránh lãng phí 2.3 Vẽ thuyết minh dây chuyền sản xuất: 2.3.1.Dây chuyền sản xuất: Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Hình 1.1 Sơ đồ dây chuyền công nghê chưng luyện liên tục CHÚ THÍCH: Thùng chứa hỗn hợp đầu Bơm Thùng cao vị Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu Tháp chưng luyện Thiết bị ngưng tụ hồi lưu Thiết bị làm lạnh sản phẩm đỉnh Thùng chứa sản phẩm đỉnh Thiết bị gia nhiệt đáy tháp 10 Thùng chứa sản phẩm đáy 11 Thiết bị tháo nước ngưng THUYẾT MINH: Dung dịch đầu thùng (1) bơm (2) bơm liên tục lên thùng cao vị (3), mức chất lỏng cao thùng cao vị khống chế nhờ ống chảy tràn, từ thùng cao vị dung dịch đưa vào thiết bị đun nóng (4) qua lưu lượng kế (11), dung dịch đun nóng đến nhiệt độ sôi nước bão hoà, từ thiét Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội bi gia nhiệt (4) dung dịch đưa vào tháp chưng luyện (5) nhờ đĩa tiếp liệu, tháp từ lên gặp chất nỏng từ xuống, nhiệt độ nồng độ cấu tử thay đổi theo chiều cao tháp Vì từ đĩa phía lên đĩa phía trên, cấu tử có nhiệt độ sôi cao ngưng tụ lại cuối đỉnh ta thu hỗn hợp gồm hầu hết cấu tử dễ bay Hơi vào thiết bị ngưng tụ hồi lưu (6), ngưng tụ lại Một phần chất lỏng qua thiết bị làm lạnh (7) để làm lạnh đến nhiệt độ cần thiết vào thùng chứa sản phẩm đỉnh (8), phần khác hồi lưu tháp đĩa Chất lỏng từ xuống gặp có nhiệt độ cao hơn, phần cấu tử có nhiệt độ sôi thấp bốc nồng độ cấu tử khó bay chất lỏng ngày tăng cuối đáy tháp ta thu dược hỗn hợp lỏng gồm hầu hết cấu tử khó bay Chất lỏng khỏi tháp làm lạnh vào thùng chứa sản phẩm đáy (10) Như với thiết bị làm việc liên tục hỗn hợp đầu đưa vào liên tục sản phẩm tháo liên tục Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội PHẦN II: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH 2.1.Tính toán cân vật liệu toàn thiết bị: • Kí hiệu đại lượng sau: F : lượng nguyên liệu đầu (kmol/h) P : lượng sản phẩm đỉnh (kmol/h) W: lượng sản phẩm đáy (kmol/h) xF: nồng độ phần mol cấu tử dễ bay hỗn hợp đầu xP: nồng độ phần mol cấu tử dễ bay sản phẩm đỉnh xW: nồng độ phần mol cấu tử dễ bay sản phẩm đáy • Giả thiết: + Số mol pha từ lên tất tiết diện tháp + Số mol chất lỏng không thay đổi theo chiều cao đoạn chưng đoạn luyện + Hỗn hợp đầu vào tháp nhiệt độ sôi + Chất lỏng ngưng tụ thiết bị ngưng tụ có thành phần thành phần đỉnh tháp + Cấp nhiệt đáy tháp đốt gián tiếp • Yêu Cầu thiết bị: F: Năng suất thiết bị tính theo hỗn hợp đầu = 5870 kg/h Thiết bị làm việc áp suất thường (P = at) Tháp chưng loại: tháp đĩa lỗ có ống chảy truyền Điều kiện: aF : Nồng độ Metylic hỗn hợp đầu = 32,8% (phần khối lượng) ap: Nồng độ Metylic sản phẩm đỉnh = 79,1% (phần khối lưọng) aw: Nồng độ Metylic sản phẩm đáy = 1,1% (phần khối lượng) MA: Khối lượng phân tử Metylic = 32 (kg/kmol) Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội MB: Khối lượng phân tử Etylic = 46 (kg/kmol) - Theo phương trình cân vật liệu cho toàn tháp: F= P + W (1) - Phương trình cân vật liệu cho cấu tử dễ bay hơi: F.aF = P aP + W.a(2) Từ (1) (2) ta suy lượng sản phẩm đỉnh là: kg/h *Đổi từ khối lượng sang phần mol: x = = = 0,412(phần mol) x= = =0,845(phần mol) x = = =0,0157(phần mol) *Tính khối lượng mol trung bình: Áp dụng công thức:M = x.M + (1 - x).M Ta có : MF= 0,412.32 + ( 1- 0,412).46= 40,232(kg / kmol) MP=0,845.32 + (1- 0,845).46= 34,17(kg / kmol) Mw=0,0157.32+(1-0,0157).46=45,7802(kg / kmol) Lượng hỗn hợp đầu, sản phẩm đỉnh, sản phẩm đáy tính theo phần mol là: 2.1.1 Tính số hồi lưu tối thiểu: Từ số liệu bảng IX.2a (Sổ tay QT&TBCNHC-2 trang 150) ta có thành phần cân lỏng metylic – etylic cho theo bảng sau : Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội X 10 20 Y 7,4 14,3 T 78,3 77,2 76,5 30 40 50 60 70 80 90 100 27,1 39,6 51,5 62,6 72,3 79,8 86,6 83,2 100 75 69,4 68,2 66,9 65,9 64,4 73,6 72,2 70,8 10 Trường ĐH Công Nghiệp Hà NộiKhoa công nghệ Hoá học ∆ ∆ Trong : -độ nhám tương đối xác định theo công thức : = ε d ε ε độ nhám tuyệt đối ống dẫn =0,1.10 (m) d :đường kính tác dụng ống d=0,15(m) Vậy −3 ∆ = 0,1.10 −3 0,15 −3 =0,67.10 Thayvàocôngthức trêncó ⇒λ =0,0284 Vậy : ΔPm= =0,776(N/m2) c-Tính áp suất để khắc phục trở lực cục Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục ρ ω ∆PC = ξ d td ξ : hệ số trở lực cục *Trở lực cục đoạn ống gồm: Trở lực vào ống có : d : đường kính ống dẫn liệu d =0,15(m) SV: Nguyễn Hải Đăng Mạnh 87 GVHD: Nguyễn Văn Trường ĐH Công Nghiệp Hà NộiKhoa công nghệ Hoá học d : đường kính thiết bị gia nhiệt d2 =1,1 (m) Ta có f d1 = = 0,015625 f d ε1 Tra sổ tay tập I-388 ta có : Trở lực khuỷu 900 khuỷu 300 tạo thành ξ2 = 1,1 =1 ξ Một van tiêu chuẩn với đường kính ống dẫn liệu d=150mm có : =4,5 Trở lực khỏi ống : f1 d1 = = 0,0007 f d ξ4= ξ = ξ1+ξ2+ξ3+ξ4 = 7,6 ΔPC = = 10,39(N/m2) Nên áp suất toàn phần cần thiết để thắng trở lực ống dẫn từ thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu tới đĩa tiếp liệu : ΔPt= ΔPd+ ΔPm+ ΔPC=12,456 Chiều cao cột chất lỏng tương ứng : H2=0,0016(m) 3.2.3-Trở lực thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu Thiết bị có ngăn, với 37 ống đun nóng 1,6055kg/s từ 25 0C tới 72,630C SV: Nguyễn Hải Đăng Mạnh 88 GVHD: Nguyễn Văn Trường ĐH Công Nghiệp Hà NộiKhoa công nghệ Hoá học a trở lực động học Tốc độ lưu thể trung bình ống ω= V f V = Mà F ρ tb (m3/s) Nhiệt độ trung bình hỗn hợp thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu Tại ttb =48,810C →p=767,72(kg/m3) ω ===0,117(m/s) d: đường kính ống thiết bị gia nhiệt , phần trước ta chọn d= 0,035m n: m: số ống thiết bị gia nhiệt n= 37 ống số ngăn thiết bị gia nhiệt m=2 ngăn Do đó: ΔPd=5,25(N/m2) c- áp suất khắc phục trở lực ma sát ∆Pm = λ L ∆Pd ( N / m ) d td ngăn cao 1,5m, L = 7,5 m dtb= 0,035m ω = 0,117m/s ρ= 767,72(kg/m ) µhh=0,428.10-3(Ns/m2) SV: Nguyễn Hải Đăng Mạnh 89 GVHD: Nguyễn Văn Trường ĐH Công Nghiệp Hà NộiKhoa công nghệ Hoá học ⇒ Re=31480,107 λ hệ số tính theo công thức sau: 6,81 0,9 ∆ = −2 lg[( ) + ] Re 3,7 λ ∆ ∆ Trong : -độ nhám tương đối xác định theo công thức : = ε d ε ε −3 độ nhám tuyệt đối ống dẫn =0,1.10 (m) td td d :đường kính tác dụng ống d =0,035(m) ∆ 0,1.10 −3 0,035 −3 Vậy = Thayvàocôngthức có =2,857.10 λ= 0,0298 y: Vậ c-Tính áp suất để khắc phục trở lực cục Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục ρ ω ∆PC = ξ d td Có : tiết diện cửa vào thiết bị gia nhiệt tiết diện cửa =f1 SV: Nguyễn Hải Đăng Mạnh 90 GVHD: Nguyễn Văn Trường ĐH Công Nghiệp Hà NộiKhoa công nghệ Hoá học π d f1 = = 0,0177 (m2) (đường kính ống dẫn d=0,15 m Tiết diện khoảng trống đầu thiết bị gia nhiệt ngăn f2 = πD = 0,1413 4.m D: đường kính thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu, D= 1,1 m Tiết diện ống truyền nhiệt ngăn f3 = π d n 4.m d=0,035m : đường kính truyền nhiệt - cửa vào: ξ1 = (1 − , f1 ) = 0,7652 f2 Khi dòng chảy từ khoảng trống đầu thiết bị vào ngăn thiết bị (có ngăn f3 d3 = = 0,21 f d ⇒ ξ '2 = 0,443 =>ξ2= 8.ξ’2= 3,544 - dòng chảy từ ống truyền nhiệt khoảng trống đột mở ξ '3 = (1 − f3 ) = 0,6241 f2 ξ3= 5.ξ3’ = 3,2 - dòng chảy khỏi thiết bị đột thu SV: Nguyễn Hải Đăng Mạnh 91 GVHD: Nguyễn Văn Trường ĐH Công Nghiệp Hà NộiKhoa công nghệ Hoá học f1 = 0,12527 f2 ⇒ ε4 = 0,4649 - chất lỏng chảy từ ngăn sang ngăn đổi chiều 90 C ⇒ ξ5 = 4.1,1=4,4 Trở lực đổi chiều là:ΔPd=152,092 Vận tốc dòng chảy cửa vào là: ω ==0,118(m/s) Hệ số trở lực cửa vào : ξ14= ξ1 + ξ4 = 1,2301 Trở lực cửa vào : ΔPω=35,92(N/m2) Trở lực điểm lại là: ΔPC=ξ3+ ξ2.=22,14(N/m2) VậyTổng trở lực dòng qua thiết bị là: PĐ + Pm +Pac+P’ac + Pđc = 278,175 (N/m2) Có chiều cao cột chất lỏng H ==0,0369(m) Tổng chiều cao: H= H1 + H2 + H3 = 0,00217+0,0016+0,0369=0,0407(m) SV: Nguyễn Hải Đăng Mạnh 92 GVHD: Nguyễn Văn Trường ĐH Công Nghiệp Hà NộiKhoa công nghệ Hoá học 3.2.5-Chiều cao thùng cao vị suất bơm Ta có phương trình Becluli cho mặt cắt 1-1, 2-2 , so với mặt chuẩn Coi chất lỏng chảy từ thùng cao vị ( mặt cắt 1-1) 0-0 ω12 P1 ω 22 P + + H1 = H + + + hmm g ρ1 g ρg ρ g (1) Trong H1: chiều cao chất lỏng so với đĩa tiếp liệu H2: đĩa tiếp liệu (= 0) ω1: vận tốc chất lỏng thùng cao vị (=0) ω2: vận tốc chất lỏng ống dẫn vào đĩa tiếp liệu (= 0,293) Pa: áp suất khí ρ1: khối lượng riêng dung dịch trước gia nhiệt P =P =0,98.105 (N/m2) =767,72 (kg/m3) ρ2 : khối lượng riêng dung dịch sau gia nhiệt ở90,50C ρ2=785,64 (kg/m3) hm: = 0,0467m z+=++0,0407 z=8,07 m a Vậy chiều cao thùng cao vị: H=8m SV: Nguyễn Hải Đăng Mạnh 93 GVHD: Nguyễn Văn Trường ĐH Công Nghiệp Hà NộiKhoa công nghệ Hoá học Xác định trở lực ống từ thùng chứa dung dịch đầu tới thùng cao vị Áp suất tiêu tốn để thắng toàn trở lực đường ống hút ống đẩy: Hm = ∆P ( m) ρ g ∆P = ∆pd + ∆Pm + ∆Pc + ∆Pt + ∆PK Áp suất động học: ω = =1,235 (N/m2) ΔPd=585,47(N/m2) áp suất khắc phục trở lực ma sát Lρω ∆Pm = λ d td (N/m2 ) ρ= 767,72 (kg/m3) μ = 1,097.10-3 (N/m2) L= 19,0824 (m) dtđ = 0,05 (m) Chuẩn số Re=129644,6>104 Lưu thể chế độ chảy xoáy: Áp dụng sông thức: 6,81 0,9 ∆ = −2 lg + 3,7 λ Re SV: Nguyễn Hải Đăng Mạnh 94 GVHD: Nguyễn Văn Trường ĐH Công Nghiệp Hà NộiKhoa công nghệ Hoá học ∆ ∆ Trong : -độ nhám tương đối xác định theo công thức : = ε d ε td d :đường kính tác dụng ống d =0,05(m) ∆ λ −3 độ nhám tuyệt đối ống dẫn =0,1.10 (m) td ε Vậy = 0,1.10 −3 0,05 −3 =2.10 =0,0296 ∆ => Pm=6613,96(N/m2) *Tính áp suất để khắc phục trở lực cục Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục ρ ω ∆PC = ξ d td đường kính ống dẫn d =0,05m đường kính thùng cao vị d =5(m) f1 f2 d 1 − d2 Ta cξ1 Trở lực hai khuỷu ⇒ ξ2 = 0,05 = 1 − = 0,9801 =1,1.2=2,2 SV: Nguyễn Hải Đăng Mạnh 95 GVHD: Nguyễn Văn Trường ĐH Công Nghiệp Hà NộiKhoa công nghệ Hoá học Một van tiêu chuẩn với đường kính ống dẫn liệu d=500mm có : ξ3 =4,5 Hệ số trở lực từ đường ống thiết bị hỗn hợp đầu Chọn đường kính thùng chứa m f2 f1 = d2 d1 2 0,5 = = 0,025 ⇒ ξ = 0,415 → hệ số trở lực cục : ξ = ξ1 + ξ + ξ + ξ = 0,9801 + 2,2 + 4,5 + 0,415 = 8,0951 ΔPC=ξΔPd=4739,44(N/m2) Do : ΔPt= ΔPd+ ΔPm+ ΔPC=585,47+6613,96+4739,44=11938,87 (N/m2) Chiều cao cột chất lỏng tương ứng : H=1,58(m) 3.Áp suất toàn phần bơm tạo H=H0+Hm=148+1,58= 9,58 (m) Quy chuẩn H = 10 m Chọn bơm ly tâm Công suất bơm: Nb = Q.ρ g H 1000.η Q= Mà: [I-439] F F g H = >N = ρ 1000.η SV: Nguyễn Hải Đăng Mạnh 96 GVHD: Nguyễn Văn Trường ĐH Công Nghiệp Hà NộiKhoa công nghệ Hoá học F: lượng hỗn hợp đầu, F=4,1667 kg/s η : Hiệu suất toàn phần bơm η = η0 ηtl ηck Tra I-439: η0 : hiệu suất thể tích, ηtl η ck η0 : hiệu suất thuỷ lực, : Hiệu suất khí, =0,9 ηtl η ck =0,85 =0,95 ⇒ η = η ηtl η ck = 0,9., 085.0,95 = 0,72675 Chọn bơm có công suất 0,2 Kw Công suất động điện: N dc = ηtr η dc : Hiệu suất truyền động, chọn : Hiệu suất động cơ, chọn N dc = Nb ηtr η dc ηtr =1 η dc =0,8 Nb 0,2 = = 0,25Kw η tr η đc 1.0,8 Trong thực tế chọn động điện có công suất lớn tính toán N dc = β N dc SV: Nguyễn Hải Đăng Mạnh 97 GVHD: Nguyễn Văn Trường ĐH Công Nghiệp Hà NộiKhoa công nghệ Hoá học β β : hệ số dự trữ công suất (tra I-440) =1,4 N dc = β N đc = 0,25.2 = 0,5kW Vậy chọn bơm có công suất 0,5 Kw SV: Nguyễn Hải Đăng Mạnh 98 GVHD: Nguyễn Văn Trường ĐH Công Nghiệp Hà NộiKhoa công nghệ Hoá học KẾT LUẬN Do 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 thiết kế trở nên phức tạp Một khó khăn mà tính toán thiết kế hệ thống chưng luyện gặp phải công thức chung cho việc tính toán hệ số động học trình chưng luyện công thức chưa phản ánh đầy đủ tác dụng động học, hiệu ứng hóa học, hóa lý,… mà chủ yếu công thức thực nhiệm công thức tính toán phần lớn phải tính theo giá trị trung bình, thông số vật lý chủ yếu nội suy, nên khó khăn cho việc tính toán xác Trong phạm vi khuôn khổ đồ án môn học, thời gian không cho phép động thời hạn chế kiến thức lý thuyết thực tế sản suất lần tiếp xúc với đồ án nên cố gắng tìm tài liệu tra cứu số liệu, cố gắng hoàn thành đồ án không tránh khỏi bỡ ngỡ, sai sót Em mong giúp đỡ bảo thầy cô giáo môn Qua đồ án em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy cô giáo môn, đặc biệt Thầy Nguyễn Văn Mạnh quan tâm, giúp đỡ, bảo tận tình giúp em hoàn thành đồ án, giúp em hiểu rõ môn học, phương pháp thực tính toán thiết kế, cách tra cứu số liệu, xử lý số liệu… Em xin chân thành cảm ơn Sinh viên thực Nguyễn Hải Đăng SV: Nguyễn Hải Đăng Mạnh 99 GVHD: Nguyễn Văn Trường ĐH Công Nghiệp Hà NộiKhoa công nghệ Hoá học SV: Nguyễn Hải Đăng Mạnh 100 GVHD: Nguyễn Văn Trường ĐH Công Nghiệp Hà NộiKhoa công nghệ Hoá học TÀI LIỆU THAM KHẢO Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất - Tập - NXB khoa học kỹ thuật Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất - Tập - NXB khoa học kỹ thuật Tính toán trình - thiết bị công nghệ hóa chất thực phẩm Tập - NXB khoa học kỹ thuật SV: Nguyễn Hải Đăng Mạnh 101 GVHD: Nguyễn Văn ... tính toàn kích cỡ thết bị cho phù hợp với yêu cầu Trong đồ án em giao thiết kế tháp chưng luyện liên tục loại tháp đĩa lỗ có ống chảy truyền để phân tách hỗn hợp hai cấu tử metylic – etylic, chế... pháp chưng luyện cho hiệu suất phân tách cao, sử dụng nhiều thực tế Dựa phương pháp chưng luyện liên tục, người ta đưa nhiều thiết bị phân tách đa dạng tháp chóp, tháp đĩa lỗ ống chảy truyền, tháp. .. phương pháp chưng khác chưng gián đoạn, chưng liên tục, chưng đơn giản, chưng đặc biệt (chưng luyện hỗn hợp đẳng phí, chưng phân tử, chưng nước trực tiếp, chưng trích ly) Ngày nay, chưng luyện ứng