Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết kế hệ thống cô đặc 2 nồi tuần hoàn cưỡng bức làm việc xuôi chiều cô đặc dung dịch NH4NO3 với năng suất 12550 kgh. Năng suất 12550 kggiờ. Chiều cao ống gia nhiệt: 3 m. Nồng độ đầu của dung dịch: 10% Nồng độ cuối của dung dịch: 32% áp suất hơi đốt nồi 1: 4,4 at. áp suất hơi ngưng tụ: 0,22 at
Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Đồ Án Môn QT&TB TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ HĨA - - ĐỒ ÁN MƠN: Q TRÌNH & THIẾT BỊ Giáo viên hướng dẫn : VŨ MINH KHÔI Sinh viên thực : PHẠM VĂN LINH Mã số sinh viên : 1174140010 Lớp : CĐ ĐH HÓA KHÓA : 11 Hà Nội: 2017 GVHD: Vũ Minh Khơi SVTH: Phạm Văn Linh CĐĐH Hố 1-K11 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội BỘ CƠNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP HÀ NỘI Đồ Án Mơn QT&TB CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH THIẾT BỊ Số : ………………… Họ tên HS-SV : Phạm Văn Linh Lớp : CĐĐH Hoá Khoá: 11 Khoa : Cơng nghệ Hố Giáo viên hướng dẫn : Vũ Minh Khôi NỘI DUNG Thiết kế hệ thống cô đặc nồi xi chiều có ống tuần hồn cưỡng dùng để cô đặc dung dịch NH4NO3 với suất 12550 kg/giờ Chiều cao ống gia nhiệt: m Các số liệu ban đầu: - Nồng độ đầu dung dịch: 10% - Nồng độ cuối dung dịch: 32% - áp suất đốt nồi 1: 4,4 at - áp suất ngưng tụ: 0,22 at T T Tên vẽ Vẽ dây chuyền sản xuất Vẽ nồi cô đặc Khổ giấy Số lượng A4 A0 01 01 PHẦN THUYẾT MINH Ngày giao đề : ………………………………… Ngày hoàn thành : ………………………………… TRƯỞNG KHOA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN GVHD: Vũ Minh Khôi SVTH: Phạm Văn Linh CĐĐH Hố 1-K11 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Đồ Án Mơn QT&TB ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH THIẾT BỊ Họ tên : Phạm Văn Linh Lớp : CĐ ĐH Hóa – K11 Khoa : Cơng nghệ Hóa Giáo viên hướng dẫn : Vũ Minh Khôi NỘI DUNG ĐỀ BÀI: Thiết kế hệ thống cô đặc nồi tuần hồn cưỡng làm việc xi chiều đặc dung dịch NH4NO3 với suất 12550 kg/h - Năng suất 12550 kg/giờ - Chiều cao ống gia nhiệt: m - Nồng độ đầu dung dịch: 10% - Nồng độ cuối dung dịch: 32% - áp suất đốt nồi 1: 4,4 at - áp suất ngưng tụ: 0,22 at GVHD: Vũ Minh Khôi SVTH: Phạm Văn Linh CĐĐH Hố 1-K11 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Đồ Án Môn QT&TB NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN ………………………………………… Hà Nội, Ngày … Tháng …Năm Người nhận xét Mục Lục ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ PHẦN I :GIỚI THIỆU CHUNG 1.1.Giới thiệu dung dịch NH4NO3 .6 1.1.1.Định nghĩa 1.1.2.Tính chất vật lý .6 GVHD: Vũ Minh Khơi SVTH: Phạm Văn Linh CĐĐH Hố 1-K11 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Đồ Án Môn QT&TB 2.1 Vẽ thuyết minh dây chuyền sản xuất Các thông số ban đầu: 11 2.1.Cân vật liệu .11 2.2 Cân nhiệt 11 2.2.2.1 Tính tổn thất nhiệt độ nồng độ tăng cao 13 2.2.2.2 Tính tổn thất nhiệt độ áp suất thủy tĩnh 14 2.2.3.1 Hiệu số nhiệt độ hữu ích hệ thống đặc 16 2.2.3.2 Hiệu số nhiệt độ hữu ích nồi 16 2.2.5.1.Tính hệ số cấp nhiệt, nhiệt lượng trung bình nồi 22 2.2.5.2 Tính hệ số cấp nhiệt phía dung dịch .23 3.1 Thiết bi gia nhiệt hỗn hợp đầu: 33 3.2.Thiết bị ngưng tụ Baromet 40 3.2.6.1 Đường kính 46 3.2.6.2 Chiều cao ống Barometx 46 3.3.Bơm 47 3.4.Thùng cao vị 52 PHẦN 4: TÍNH TỐN CƠ KHÍ 61 4.1.Buồng đốt nồi cô đặc 61 4.2 Buồng bốc 68 4.3.Đường kính ống dẫn .72 4.4.Tính tai treo chân đỡ 76 4.5.Chọn kính quan sát 81 4.6.Tính bề dày lớp cách nhiệt: .82 PHẦN I :GIỚI THIỆU CHUNG 1.1.Giới thiệu dung dịch NH4NO3 1.1.1.Định nghĩa GVHD: Vũ Minh Khôi SVTH: Phạm Văn Linh CĐĐH Hố 1-K11 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Đồ Án Môn QT&TB Muối amôni nitrat sản phẩm phản ứng NH axít HNO3.Muối NH4NO3 hợp chất ion, phân tử gồm cation NH4+ anion NO31.1.2.Tính chất vật lý -Tinh thể NH4NO3 khơng màu, tan nhiều nước, tan etanol, l00 g nước o C hoà tan 110 g AN; 25 oC, hoà tan 114 g; 100 oC, hoà tan 870 g Khi tan hấp thụ nhiều nhiệt Dễ hút ẩm Có năm dạng thù hình khác theo nhiệt độ Khi chuyển dạng thù hình, thể tích thay đổi AN có độ hút ẩm cao nên dễ vón cục, khó sử dụng Để giảm vón cục, người ta trộn AN với lượng nhỏ số thuốc nhuộm hay muối sắt axit béo rắc bột số muối vô lên hạt AN AN trộn lẫn chất hữu hay bột kim loại mịn dễ gây nổ, dung dịch amoni nitrat chất điện ly mạnh, gần hoàn toàn NH4NO3 = NH4+ + NO3- Phân huỷ nhiệt: Muối nitrat không bền nhiệt độ cao vào khoảng 200oC - Khối lượng riêng: 1,725g/cm3 - Nhiệt độ nóng chảy: 170oC 1.1.3.Tính chất hóa học Phản ứng trao đổi ion Dung dịch NH4NO3 phản ứng với kiềm tạo NH Dựa vào tính chất ta nhận biết ion amoni điều chế NH phòng thí nghiệm NH4+ + OH- = NH3 + H2O Phản ứng phân hủy Muối amoni nitrat bị nhiệt phân theo cách: GVHD: Vũ Minh Khôi SVTH: Phạm Văn Linh CĐĐH Hố 1-K11 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Đồ Án Môn QT&TB 1.1.4 Điều chế Muối amoninitrat điều chế cách cho dung dịch axit HNO3 tác dụng với NH3 HNO3 + NH3 = NH4NO3 Hay kết tinh phân nhiệt muối amoni sunfat với natri nitrat 1.1.5.Ứng dụng dùng làm phân bón, dùng làm thuốc nổ cơng nghiệp, dùng làm bề mặt kim loại, chế tạo hỗn hợp lạnh, vv… 2.1 Vẽ thuyết minh dây chuyền sản xuất 2.1.1 Cơ sở lý thuyết trình đặc Trong cơng nghiệp sản xuất hóa chất thực phẩm ngành cơng nghiệp khác nói chung thường phải làm việc với hệ dung dịch lỏng chứa chất tan không bay hơi, để làm tăng nồng độ chất tan người ta thường làm bay phần dung môi dựa nguyên lý truyền nhiệt, nhiệt độ sôi, phương pháp gọi phương pháp đặc Mục đích q trình đặc làm tăng nồng độ chất tan, tách chất rắn hòa tan dạng tinh thể (kết tinh), thu dung môi dạng nguyên chất Cô đặc tiến hành hiệt độ sôi, áp suất (như áp suất chân khơng,áp suất khí quyển,áp suất dư), hệ thống cô đặc nồi hay nhiều nồi.Hơi dung môi tách gọi thứ, thứ nhiệt độ cao dùng để đun nóng thiết bị khác, dùng thứ đun nóng thiết bị ngồi hệ thống đặc ta gọi phụ.Truyền nhiệt q trình đặc có GVHD: Vũ Minh Khôi SVTH: Phạm Văn Linh CĐĐH Hố 1-K11 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Đồ Án Môn QT&TB thể trục tiếp hay gián tiếp,truyền nhiệt trực tiếp thường dùng khói lị cho tiếp xúc với dung dịch, truyền nhiệt gián tiếp thường dùng nước bão hịa để đốt nóng Q trình đặc tiến hành áp suất khác tùy theo u cầu kỹ thuật Đó đặc áp suất chân không, áp suất cao áp suất khí quyển, áp suất Khi đặc áp suất chân không dùng cho dun dịch có nhiệt đóơi cao dung dịch dễ bị phân hủy nhiệt, ngồi cịn làm tăng hiệu sốnhiệt độ đốt nhiệt độ sơi trung bình trung bình dung dịch ( hiệu số nhiệt độ hữu ich), dẫn đến giảm bề mặt truyền nhiệt.Mặt khác, đặc chân khơng nhiệt độ sơi dung dịch thấp nên tận dụng nhiệt thừa trình sản xuất khác (hay sử dụng thứ) cho q trình dặc Cơ đặc áp suất cao áp suất khí thuong dùng cho dung dịch không bị phân hủy o nhiệt độ cao dung dịch muoi vô cơ, để sử dụng thứ cho cô đặc cho q trình đun nóng khác Cơ đặc áp suất khí thứ khơng sử dụng mà thải ngồi khơng khí Đây phương pháp đơn giản không kinh tế Trong hệ thống đặc nhiều nồi nồi thường làm việc áp suất cao áp suất khí quyển, nồi khác làm áp suất chân không Cô đặc úng dụng nhà máy sản xuất hóa chất thực phẩm, ví dụ đặc muối vơ cơ,dung dịch kiềm Q trình đặc thực thiết bị cô đặc nồi hay thiết bị cô đặc nhiều nồi, cô đặc nồi gây lãng GVHD: Vũ Minh Khôi SVTH: Phạm Văn Linh CĐĐH Hố 1-K11 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Đồ Án Mơn QT&TB phí nhiên liệu,hiệu kinh tế khơng cao thích hợp q trình sản xuất đơn giản,do người ta phải cô đặc nhiều nồi Sau em xin giới thiệu cô đặc hai nồi xuôi chiều 2.1.2.Dây chuyền sản xuất: Sơ đồ dây chuyền sản xuất thiết bị cô đặc tuần hoàn cưỡng 11 10 12 Hinh1: Sơ đồ dây chuyền sản xuất thiết bị đặc tuần hồn cưỡng Chú thích: Thùng chứa dung dịch đầu Thiết bị cô đặc Bơm Thùng chứa nước Thùng cao vị Thùng chứa sản phẩm GVHD: Vũ Minh Khôi SVTH: Phạm Văn Linh CĐĐH Hố 1-K11 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Đồ Án Môn QT&TB Lưu lượng kế 10.Thiết bị ngưng tụ Baromet Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu Thiết bị cô đặc 11.Thiết bị tách bọt 12.Bơm chân khơng 13 Ống tuần hồn Ngun tắc hoạt động: Dung dịch đầu NH4NO3 bơm (2) đưa vào thùng cao vị (3) từ thùng chứa (1) thùng cao vị thiết kế có gờ chảy tràn để ổn định mức chất lỏng thùng, sau chảy qua lưu lượng kế (4) vào thiết bị trao đổi nhiệt (5) (thiết bị ống chùm) Ở thiết bị trao đổi nhiệt dung dich đun nóng sơ đến nhiệt độ sơi nước bảo hịa cung cấp từ ngồi vào, vào nồi (6) Ở nồi dung dich tiếp tục dung nóng thiết bị đun nóng kiểu ống chùm , dung dịch chảy ống truyền nhiệt đốt đưa vào buồng đốt để đun nóng dung dịch Một phần khí khơng ngưng đưa qua tháo khí khơng ngưng.Nước nưng đưa khỏi phòng đốt tháo nước ngưng Dung dịch sôi , dung môi bốc lên phòng bốc gọi thứ Dưới tác dụng đốt buồng đốt thứ bốc lên dẫn sang buong đốt thiết bị (7).Dung dịch từ nồi (6) tự di chuyển qua nồi thứ (7) chênh lệch áp suất làm việc nồi , áp suất nồi sau < áp suất nồi trước Nhiệt độ nồi trước lớn nồi sau dung dịch vào nồi thứ (7) có nhiệt độ cao nhiệt độ sơi , kết dung dịch làm lạnh lượng nhiệt làm bốc lượng nước gọi trình tự bốc Dung dịch sản phẩm nồi (7) đưa vào thùng chứa sản phẩm (9) qua thiết bị bơm (2).Hơi thứ bốc khỏi nồi (7) đưa vào thiết bị 10 GVHD: Vũ Minh Khôi SVTH: Phạm Văn Linh CĐĐH Hố 1-K11 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Đồ Án Môn QT&TB PHỤ LỤC Tài liệu tham khảo Sổ tay q trình thiết bị Cơng nghệ hóa học -Tập thể tác giả -NXB Khoa học - Kỹ thuật ( 1974, tập 1) Sổ tay q trình thiết bị Cơng nghệ hóa học - Tập thể tác giả - NXB Khoa học - Kỹ thuật (1982, tập 2) Cơ sở trình thiết bị Cơng nghệ hóa học - Tập thể tác giả -NXB Khoa học - Kỹ thuật (2000, tập 134) Tính tốn q trình thiết bị cơng nghệ hóa-GS.TSKH Nguyễn Bin (tâp 1,2) 4.Cơ sở thiết kế máy hóa chất - Tác giả Hồ Lê Viên ( xuất năm 1997) Chuyển đổi đơn vị thường gặp: 1N = (kg.m/s) 1W = 1(N/m) = 1(J/s) = 4,186 (cal) 1(N.s/m2) = 10P = 1000Cp (at) = 9,81.104 (N/m2) = 735,5 (mmHg) = 1(kg/cm2) 81 GVHD: Vũ Minh Khơi SVTH: Phạm Văn Linh CĐĐH Hố 1-K11 ... NỘI DUNG Thiết kế hệ thống cô đặc nồi xi chiều có ống tuần hồn cưỡng dùng để cô đặc dung dịch NH4NO3 với suất 125 50 kg/giờ Chiều cao ống gia nhiệt: m Các số liệu ban đầu: - Nồng độ đầu dung dịch: ... nghệ Hóa Giáo viên hướng dẫn : Vũ Minh Khơi NỘI DUNG ĐỀ BÀI: Thiết kế hệ thống cô đặc nồi tuần hồn cưỡng làm việc xi chiều đặc dung dịch NH4NO3 với suất 125 50 kg/h - Năng suất 125 50 kg/giờ - Chiều. .. tâm thiết bị ngưng tụ K1 với thiết bị thu hồi = 950 mm Chiều cao hệ thống thiết bị H = 5080 = 23 50 mm Chiều rộng hệ thống thiết bị T mm Đường kính thiết bị thu hồi D1 = 500 mm Chiều cao thiết bị