thiết kế tháp mâm xuyên lỗ chưng cất hỗn hợp Benzen Toluen

58 77 1
  • Loading ...
1/58 trang

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 14/04/2018, 13:53

Khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển đóng góp to lớn cho nền công nghiệp nước ta nói riêng và thế giới nói chung. Một trong những ngành có đóng góp vô cùng to lớn đó là ngành công nghiệp hoá học, đặc biệt là ngành sản xuất các hoá chất cơ bản.Hiện nay, các ngành công nghiệp cần sử dụng rất nhiều hoá chất có độ tinh khiết cao. Nhu cầu này đặt ra cho các nhà sản xuất hoá chất sử dụng nhiều phương pháp để nâng cao độ tinh khiết của sản phẩm như : trích ly, chưng cất, cô đặc, hấp thu … Tuỳ theo đặc tính yêu cầu của sản phẩm mà ta có sự lựa chọn phương pháp cho phù hợp. Đối với hệ benzen – toluen là hệ 2 cấu tử tan lẫn vào nhau, ta chọn phương pháp chưng cất để nâng cao độ tinh khiết cho benzen.Đồ án môn học Quá trình Thiết bị là một môn học mang tính tổng hợp trong quá trình học tập của các kỹ sư Công nghệ Hoá học tương lai. Môn học này giúp sinh viên có thể tính toán cụ thể : quy trình công nghệ, kết cấu, giá thành của một thiết bị trong sản xuất hoá chất thực phẩm. Đây là lần đầu tiên sinh viên được vận dụng các kiến thức đã học để giải quyết các vấn đề kỹ thuật thực tế một cách tổng hợp.Nhiệm vụ của đồ án là thiết kế tháp mâm xuyên lỗ để chưng cất hỗn hợp Benzen – Toluen ở áp suất thưởng với năng suất nhập liệu là 2000 líth có nổng độ 30% mol benzen, nồng độ sản phẩm đỉnh là 98% mol benzen, tỷ lệ thu hồi là 99%, các số liệu khác tự chọn. Quy trình chưng cất có sử dụng nguyên liệu 30oC ngưng tụ hơi sản phẩm đỉnh. ĐAMH Quá trình & Thiết bị GVHD : Vũ Bá Minh LỜI MỞ ĐẦU Khoa học kỹ thuật ngày phát triển đóng góp to lớn cho cơng nghiệp nước ta nói riêng giới nói chung Một ngành có đóng góp vơ to lớn ngành cơng nghiệp hố học, đặc biệt ngành sản xuất hoá chất Hiện nay, ngành cơng nghiệp cần sử dụng nhiều hố chất có độ tinh khiết cao Nhu cầu đặt cho nhà sản xuất hoá chất sử dụng nhiều phương pháp để nâng cao độ tinh khiết sản phẩm : trích ly, chưng cất, đặc, hấp thu … Tuỳ theo đặc tính yêu cầu sản phẩm mà ta có lựa chọn phương pháp cho phù hợp Đối với hệ benzentoluen hệ cấu tử tan lẫn vào nhau, ta chọn phương pháp chưng cất để nâng cao độ tinh khiết cho benzen Đồ án mơn học Q trình & Thiết bị mơn học mang tính tổng hợp q trình học tập kỹ sư Cơng nghệ Hố học tương lai Mơn học giúp sinh viên tính tốn cụ thể : quy trình cơng 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 mâm xuyên lỗ để chưng cất hỗn hợp BenzenToluen áp suất thưởng với suất nhập liệu 2000 lít/h có nổng độ 30% mol benzen, nồng độ sản phẩm đỉnh 98% mol benzen, tỷ lệ thu hồi 99%, số liệu khác tự chọn Quy trình chưng cất có sử dụng nguyên liệu 30 oC ngưng tụ sản phẩm đỉnh Trang ĐAMH Quá trình & Thiết bị GVHD : Vũ Bá Minh MỤC LỤC Lời mở đầu CHƯƠNG : TỔNG QUAN I Lý thuyết chưng cất .4 Khái nieäm Phương pháp chưng cất Thiếtchưng cất II Giới thiệu sơ nguyên liệu Benzen & Toluen Hỗn hợp benzen - toluen CHƯƠNG : QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHƯƠNG : CÂN BẰNG VẬT CHẤT I Các thông số ban đầu II Xác đònh suất lượng sản phẩm đỉnh sản phẩm đáy thu .9 III Xác đònh tỉ số hoàn lưu làm việc 11 IV Xác đònh phương trình đường làm việc – Số mâm lý thuyết 12 V Xác đònh số mâm thực tế 14 CHƯƠNG : TÍNH TOÁN THÁP CHƯNG CẤT 16 CHƯƠNG : TÍNH TOÁN THIẾT BỊ NGƯNG TỤ SỐ 20 I Cân nhiệt lượng cho toàn tháp chưng cất … 20 II Thiết bò ngưng tụ sản phẩm đỉnh số .21 Nhiệt lượng thiết bò ngưng tụ .21 Xác đònh bề mặt truyền nhiệt 21 III Tính toán khí .25 Bề dày thaân 25 Nắp 25 Bích ghép thân nắp .26 Đường kính ống dẫn – Bích ghép ống dẫn 27 Tính vỉ ống .31 Chaân đỡ 31 CHƯƠNG : TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ 33 I Thiết bò ngưng tụ sản phẩm đỉnh số 2… 33 II Thiết bò đun sôi đáy tháp .36 III Thiết bò làm nguôïi sản phẩm đỉnh 39 IV Thiết bò làm nguội sản phẩm đáy .43 V Bồn cao vò .46 Trang ĐAMH Quá trình & Thiết bị GVHD : Vũ Bá Minh VI Bôm 50 CHƯƠNG : TÍNH KINH TẾ 53 Kết luận… ……………… 53 Tài liệu tham khảo 54 Chương : TỔNG QUAN Trang ĐAMH Quá trình & Thiết bị GVHD : Vũ Bá Minh I LÝ THUYẾT VỀ CHƯNG CẤT : Khái niệm : - Chưng cất trình dùng để tách cấu tử hỗn hợp lỏng hỗn hợp khí lỏng thành cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay khác cấu tử hỗn hợp (nghĩa nhiệt độ, áp suất bão hồ cấu tử khác nhau) - Thay đưa vào hỗn hợp pha để tạo nên tiếp xúc hai pha trình hấp thu nhả khí, q trình chưng cất pha tạo nên bốc ngưng tụ - Chưng cất cô đặc giống nhau, nhiên khác trình trình chưng cất dung môi chất tan bay (nghĩa cấu tử diện hai pha với tỷ lệ khác nhau), trình đặc có dung mơi bay chất tan khơng bay - Khi chưng cất ta thu nhiều cấu tử thường cấu tử thu nhiêu sản phẩm Nếu xét hệ đơn giản có cấu tử ta thu sản phẩm :  Sản phẩm đỉnh chủ yếu gồm cấu tử có độ bay lớn (nhiệt độ sôi nhỏ)  Sản phẩm đỉnh chủ yếu gồm cấu tử có độ bay nhỏ (nhiệt độ sôi lớn) - Đối với hệ BenzenToluen  Sản phẩm đỉnh chủ yếu gồm benzen toluen  Sản phẩm đáy chủ yếu toluen benzen 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 vào nhiệt độ sôi cấu tử, nhiệt độ sôi cấu tử cao ta giảm áp suất làm việc để giảm nhiệt độ sôi cấu tử - Nguyên lí làm việc :  Chưng bậc  Chưng lôi theo nước  Chưng cất - Cấp nhiệt đáy tháp :  Cấp nhiệt trực tiếp  Cấp nhiệt gián tiếp Vậy : Đối với hệ Benzen – Toluen, ta chọn phương pháp chưng cất liên tục, tận dụng nhiệt lượng toả từ thiết bị ngưng tụ để đun nóng dòng nhập liệu áp suất thường Thiết bị chưng cất : Trong sản xuất, người ta thường dùng nhiều loại thiết bị khác để tiến hành chưng cất Tuy nhiên, yêu cầu chung thiết bị giống nghĩa diện tích tiếp xúc pha phải lớn Điều phụ thuộc vào mức độ phân tán lưu chất vào lưu chất Nếu pha khí phân tán vào pha lỏng ta có loại tháp mâm, pha lỏng phân tán vào pha khí ta có tháp chêm, tháp phun, …Ở ta khảo sát loại thường dùng tháp mâm tháp chêm  Tháp mâm : thân tháp hình trụ, thẳng đứng phía có gắn mâm có cấu tạo khác nhau, pha lỏng pha đượ cho tiếp xúc với Tuỳ theo cấu tạo đĩa, ta có : - Tháp mâm chóp : mâm bố trí có chóp dạng tròn, xupap, … - Tháp mâm xuyên lỗ : mâm có nhiều lỗ hay rãnh Trang ĐAMH Quá trình & Thiết bị GVHD : Vũ Bá Minh  Tháp chêm (tháp đệm) : tháp hình trụ, gồm nhiều bậc nối với mặt bích hay hàn Vật chêm cho vào tháp theo hai phương pháp sau : xếp ngẫu nhiên hay xếp thứ tự So sánh ưu nhược điểm loại tháp : Tháp chêm - Cấu tạo đơn giản - Trở lực thấp Ưu - Làm việc với chất lỏng bẩn điểm dùng đệm cầu có ρ ≈ ρ chất lỏng - Do có hiệu ứng thành → hiệu suất truyền khối thấp - Độ ổn định khơng cao, khó vận Nhược hành điểm - Do có hiệu ứng thành → tăng suất hiệu ứng thành tăng → khó tăng suất - Thiết bị nặng nề Tháp mâm xuyên lỗ Tháp chóp - Trở lực tương đối thấp - Hiệu suất cao - Khá ổn định - Hiệu suất cao - Không làm việc với chất lỏng bẩn - Kết cấu phức tạp - Có trở lực lớn - Tiêu tốn nhiều vật tư, kết cấu phức tạp Vậy : ta sử dụng tháp mâm xuyên lỗ để chưng cất hệ BenzenToluen II GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU : Benzen & Toluen : Benzen: hợp chất mạch vòng, dạng lỏng khơng màu có mùi thơm nhẹ.Cơng thức phận tử C6H6 Benzen khơng phân cực,vì tan tốt dung môi hữu không phân cực tan nước.Trước người ta thường sử dụng benzen làm dung môi Tuy nhiên sau người ta phát nồng độ benzen khơng khí cần thấp khoảng 1ppm có khả gây bệnh bạch cầu, nên ngày benzen sử dụng hạn chế Các tính chất vật lí benzen: o Khối lượng phân tử:78.11 o Tỉ trọng(20oc): 0.879 o Nhiệt độ sôi:80oc o Nhiệt độ nóng chảy:5.5oc Toluen: hợp chất mạch vòng,ở dạng lỏng có tính thơm ,cơng thức phân tử tương tự benzen có gắn thêm nhóm –CH3.Khơng phân cực,do toluen tan tốt benzen.Toluen có tính chất dung mơi tương tự benzen độc tính thấp nhiều, nên ngày thường sử dụng thay benzen làm dung mơi phòng thí nghiệm cơng nghiệp Các tính chất vật lí toluen: o Khối lượng phân tử : 92.13 o Tỉ trọng (20oC) : 0.866 o Nhiệt độ sôi : 111oC o Nhiệt độ nóng chảy : -95 oC Các phương thức điều chế : o Đi từ nguồn thiên nhiên Thông thường hidrocacbon điều chế phòng thí nghiệm, thu lượng lớn phương pháp chưng cất than đá, dầu mỏ… Trang ĐAMH Quá trình & Thiết bị GVHD : Vũ Bá Minh o Đóng vòng dehiro hóa ankane o Các ankane tham gia đóng vòng dehidro hóa tạo thành hidro cacbon thơm nhiệt độ cao có mặt xúc tác Cr2O3, hay lim loại chuyển tiếp Pd, Pt Cr2O3 / Al2O3 → C6H6 CH3(CH2)4CH3    o Dehidro hóa cycloankane Các cycloankane bị dehidro hóa nhiệt độ cao với có mặt xúc tác kim loại chuyển tiếp tạo thành benzen hay dẫn xuất cảu benzen Pt / Pd C6H12 → C6H6 o Đi từ acetylen Đun acetane có mặt cảu xúc tác than hoạt tính hay phức niken Ni(CO)[(C6H5)P] thu benzen xt 3C2H2 → C6H6 o Từ benzen ta điều chế dẫn xuất benzen toluen phản ứng Friedel-Crafts (phản ứng ankyl hóa benzen dẫn xuất ankyl halide với có mặt cảu xúc tác AlCl3 khan C6H6 + CH3- Cl AlCl  3 → C6H5-CH3 Hỗn hợp benzentoluen : Ta có bảng thành phần lỏng (x) – (y) nhiệt độ sôi hỗn hợp BenzenToluen 760 mmHg x (% phân mol) y (% phân mol) t (oC) 0 110,6 11,8 108,3 10 21,4 106,1 20 38 102,2 30 51,1 98,6 40 61,9 95,2 50 71,2 92,1 60 79 89,4 70 85,4 86,8 80 91 84,4 90 95,9 82,3 100 100 80,2 Chương : QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ Hỗn hợp BenzenToluen có nồng độ benzen 30% (phần mol), nhiệt độ nguyên liệu lúc đầu 300C bình chứa nguyên liệu (1), bơm (2) bơm lên bồn cao vị (3) Dòng Trang ĐAMH Quá trình & Thiết bị GVHD : Vũ Bá Minh nhập liệu đưa qua trao đổi nhiệt với thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh số (5) Sau hỗn hợp đưa vào tháp chưng cất (8) đĩa nhập liệu bắt đầu trình chưng cất Lưu lượng dòng nhập liệu kiểm sốt qua lưu lượng kế (4) Trên đĩa nhập liệu, chất lỏng trộn với phần lỏng từ đoạn luyện tháp chảy xuống Trong tháp, lên gặp lỏng từ xuống Ở có tiếp xúc trao đổi hai pha với Pha lỏng chuyển động phần chưng xuống phía giảm nồng độ cấu tử dễ bay bị pha tạo nên từ nồi đun (11) lôi cấu tữ dễ bay Nhiệt độ lên thấp, nên qua đĩa từ lên cấu tử có nhiệt độ sôi cao toluen ngưng tụ lại, cuối đỉnh tháp ta thu hỗn hợp có cấu tử benzen chiếm nhiều (nồng độ 98% phần mol) Hơi vào thiết bị ngưng tụ số (5) thiết bị ngưng tụ số (6) để ngưng tụ hoàn toàn Một phần chất lỏng ngưng tụ qua thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh (9), làm nguội đưa qua bồn chứa sản phẩm đỉnh (10) Phần lại chất lỏng ngưng tụ hoàn lưu tháp đĩa với tỉ số hồn lưu thích hợp Một phần cấu tử có nhiệt độ sơi thấp bốc hơi, lại cấu tử có nhiệt độ sơi cao chất lỏng ngày tăng Cuối đáy tháp ta thu hỗn hợp lỏng hầu hết cấu tử khó bay (toluen) Hỗn hợp lỏng đáy có nồng độ benzen 0,43% phân mol, lại toluen Dung dịch lỏng đáy khỏi tháp vào nồi đun (11) Trong nồi đun dung dịch lỏng phần bốc cung cấp lại cho tháp để tiếp tục làm việc, phần lại khỏi nồi đun cho qua thiết bị làm nguội sản phẩm đáy (12) vào bồn chứa sản phẩm đáy Hệ thống làm việc liên tục cho sản phẩm đỉnh benzen, sản phẩm đáy toluen Trang ĐAMH Quá trình & Thiết bị GVHD : Vũ Bá Minh Nu ? c t° = 40°C Nu ? c làm l?nh t° = 30°C 15 T T t° = 40°C T 10 Nu ? c làm l?nh t° = 28°C 16 P T 11 Hơi nướ c p=2,5 at 14 12 16 15 14 Nguyê n liệ u 13 t° = 43°C 12 11 10 13 Nướ c ngưng Nu ? c làm l?nh t° = 27°C AÙ p kế Nhiệ t kế Bẫ y Bồ n a sả n phẩ m đá y Thiế t bòlà m nguộ i sả n phẩ m đá y Thiế t bòđun sô i đá y thá p Bồ n a sả n phẩ m đỉ nh Thiế t bòlà m nguộ i sả n phẩ m đỉ nh Thá p chưng cấ t Bộphậ n nh dò ng Thiế t bòngưng tụ Thiế t bòngưng tụ Lưu lượng kế Bồ n cao vò Bơm Bồ n a nguyê n liệ u STT TÊ N GỌI Þ340 ; L =2 ĐẶ C TÍNH KỸTHUẬ T 1 1 1 1 1 2 SL X18H10T X18H10T X18H10T X18H10T X18H10T VẬ T LIỆ U Trườ ng Đại học Bá ch Khoa TP HồChí Minh Khoa Cô ng nghệHoáhọc Bộmô n Má y vàThiế t bò Đồá n mô n học : Quátrình & Thiế t bò THIẾ T KẾTHÁ P CHƯNG CẤ T HỖ N HP BENZEN - TOLUEN LOẠI MÂ M XUYÊ N LỖ- NĂ NG SUẤ T NHẬ P LIỆ U : 2000 l/h SVTH GVHD CNBM Chứ c nă ng Tỉlệ: Phan Nguyễ n Qu?nh Anh Bả n vẽsố : VũBáMinh Họ tê n 1/2 QUY TRÌNH CÔ NG NGHỆ Ngà y HT : 01/01/09 VũBáMinh Chữký Ngà y BV: /01/09 Trang ĐAMH Q trình & Thiết bị GVHD : Vũ Bá Minh Chương : CÂN BẰNG VẬT CHẤT I CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU : Chọn loại tháp tháp mâm xuyên lỗ Khi chưng luyện hỗn hợp benzen - toluen cấu tử dễ bay benzenBenzen : C6 H ⇒ M B = 78 ( g / mol ) Hỗn hợp:  Toluen : C6 H 5CH ⇒ M T = 92 ( g / mol ) Năng suất nhập liệu : F = 2000 (lít/h)  Nồng độ nhập liệu : xF = 0,3 (kmol benzen/ kmol hỗn hợp)  Nồng độ sản phẩm đỉnh : xD = 0,98 (kmol benzen/ kmol hỗn   hợp) Tỉ lệ thu hồi : DxD = 0,99 FxF Nhiệt độ nhập liệu: t’FV = 30oC  Chọn:  Nhiệt độ nhập liệu: tFV = 76oC  Nhiệt độ sản phẩm đáy sau làm nguội: tWR = 35oC  Nhiệt độ dòng nước lạnh vào: tV = 30oC  Nhiệt độ dòng nước lạnh ra: tR = 40oC  Trạng thái nhập liệu trạng thái lỏng chưa sôi  Các ký hiệu:   F  D , F: suất lượng nhập liệu tính theo kg/h, kmol/h , D: suất lượng sản phẩm đỉnh tính theo kg/h, kmol/h , W: suất lượng sản phẩm đáy tính theo kg/h, kmol/h W  xi, xi : nồng độ phần mol, phần khối lượng cấu  tử i Trang ĐAMH Q trình & Thiết bị GVHD : Vũ Bá Minh II XÁC ĐỊNH SUẤT LƯNG SẢN PHẨM ĐỈNH VÀ SẢN PHẨM ĐÁY THU ĐƯC : xF M B 0,3.78 = = 0,2665 xF M B + (1 − xF ) M T 0,3.78 + (1 − 0,3).92 xD M B 0,98.78 xD = = = 0,9765 xD M B + (1 − xD ) M T 0,98.78 + (1 − 0,98).92 xF = ( Ở 300C : ρ B = 868,25 kg / m3 ρT = 855,39( kg / m ) ) x − xF = F +  ρ F = 858,78 kg / m3 ρF ρB ρT ( )  F = 1717.56(kg / h) F = 19,56(kmol / h) Từ công thức : DxD = 0,99 FxF  D = 5,93 (kmol/h) D = 464.086(kg / h) F = D + W Đun gián tiếp :   F xF = D.xD + W xW  W = 1253,474(kg / h) W = 13,63(kmol / h) xW = 0,0365 xW = 0,0043 F = 1717.56(kg / h) D = 464.086(kg / h) W = 1253,474(kg / h) F = 19,56(kmol / h) D = 5,93 W = 13,63( kmol / h) xF = 0,3 (kmol/h) xD = 0,98 xW = 0,0043 xF = 0,2665 xD = 0,9765 xW = 0,00365 Trang 10 ĐAMH Quá trình & Thiết bị GVHD : Vũ Bá Minh r1 = 1/5000 (m2.oK/W) Nhiệt trở lớp cấu phía sản phẩm đỉnh: r2 = 1/5800 (m2 K/W) Suy ra: ∑rt = 1/2155,9 (m2 K/W) Vaäy: qt = 2155,9.(tw1-tw2) * Xác đònh hệ số cấp nhiệt nước ống nhỏ: Vận tốc nước ống: G 0,223 vN = N = = 1,745 (m/s) ρ N π d tr 994,4 π 0,01282 Chuẩn số Reynolds : v d ρ 1,745.0,0128.994,4 Re N = N tr N = = 30132,84 > 104 : chế độ µN 0,7371.10 −3 chảy rối, công thức xác đònh chuẩn số Nusselt có dạng: Pr ,8 , 43 Nu N = 0,021.ε l Re N PrN ( N ) 0, 25 Prw Trong đó: + εl : hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào Re N tỷ lệ chiều dài ống với đường kính ống : Re N = 30132,84, chọn εl =1 + PrN : chuẩn số Prandlt nước 34 oC, nên PrN = + Prw2 : chuẩn số Prandlt nước nhiệt độ trung bình vách 240,293 Suy ra: Nu N = , 25 Prw Hệ số cấp nhiệt nước oáng: Nu N λN 240,293.0,6242 11718,04 = = αN = , 25 , 25 d tr Prw 0,0128 Prw Nhiệt tải phía nước làm lạnh: 11717 ,04 q N = α N (t w2 − ttbN ) = (t w − 34) (W/m2) 0, 25 Prw Chọn: tw1 = 63,2oC : Các tính chất lý học sản phẩm đỉnh tra tài liệu tham khảo [5] ứng với nhiệt độ tw1=63,2oC: + Nhiệt dung riêng: c = 1935,36 (J/kg.độ) + Độ nhớt động lực: µ = 0,38.10-3 (N.s/m2) + Hệ số dẫn nhiệt: λ = 0,1494 (W/moK) µ c 0,38.10 −3.1935,36 = = 4,923 Khi xem : Prw1 ~ λ 0,1494 4177,27 (80,5 − 63,2) = 48510,41 (W/m2) Từ (IV.9): qD = 4,9230, 25 Xem nhiệt tải mát không đáng kể: q t = qD =48510,41 (W/m2) Trang 44 ĐAMH Quá trình & Thiết bị GVHD : Vũ Bá Minh qt = 40,7oC 2155,9 t +t 63,2 + 40,7 = 51,95 oC Suy ra: ttbw = w1 w = 2 Tra tài liệu tham khảo [4 (taäp 1)], Prw2 = 3,845 11718,04 (40,7 − 34) = 47688,33 (W/m2) Từ (IV.11): qN = 3,8450, 25 Kiểm tra sai soá: qN − q D 47688,33 − 48510,41 ε= = 1,73 % < 5% : thoaû = qD 48510,41 Vậy: tw1 = 63,2oC tw2 = 40,7oC 11718,04 = 8368,185 (W/m2.oC) Khi đó: α N = 3,8450, 25 4177,27 αD = = 2804,07 (W/m2.oC) 4,9230, 25 K= = 1063,87 1 (W/m2.oC) + + 8368,185 2155,9 2804,07 Từ (IV.7), bề mặt truyền nhiệt trung bình: 11202,26 Ftb = = 0,552 (m2) 1063,87.19,084 Suy chiều dài ống truyền nhiệt : 0,552 = = 12,2 0,016 + 0,0128 L (m) π Chọn: L = 15(m),(dự trữ khoảng 15%) L 15 = = 1171,875 > 50 εl = 1: thoả Kiểm tra: d tr 0,0128 Từ (IV.10), ta có: tw2 = tw1 - Vậy: thiết bò làm mát sản phẩm đỉnh thiết bò truyền nhiệt ống lồng ống với chiều dài ống truyền nhiệt L = 15(m), chia thành dãy, dãy dài (m) IV THIẾT BỊ LÀM NGUỘI SẢN PHẨM ĐÁY : Chọn thiết bò làm nguội sản phẩm đáy thiết bò truyền nhiệt ống lồng ống Ống truyền nhiệt làm thép X18H10T:  Kích thước ống trong: 38 x  Kích thước ống ngoài: 57 x Chọn:  Nước làm lạnh ống với nhiệt độ vào t V = 27oC nhiệt độ tR = 43oC  Sản phẩm đáy ống với nhiệt độ vào t WS = 110,2oC nhiệt độ tWR = 35oC Trang 45 ĐAMH Quá trình & Thiết bị GVHD : Vũ Bá Minh Suất lượng nước làm lạnh cần dùng: Cân nhieät: Q = GW(hWS – hWR) = Gn (hR – hV) Nhiệt dung riêng benzen 35oC = 1,804045 (kJ/kg.K) Nhiệt dung riêng toluen 35oC = 1,77477 (kJ/kg.K) Neân: hWR = (0,003652 1,804045 + (1-0,003652) 1,77477) 35 = 62,1206918 (kJ/kg) Nhiệt dung riêng benzen 110,2oC = 2,157 (kJ/kg.K) Nhiệt dung riêng toluen 110,2oC = 2,107 (kJ/kg.K) Neân: hWS = (0,003652 2,157 + (1-0,003652) 2,107) 110,2 = 232,245 (kJ/kg) Tra baûng 1.250, trang 312, ST I ⇒ Enthalpy nước 27oC = hV = 113,13 (kJ/kg) ⇒ Enthalpy nước 43oC = hR = 180,17 (kJ/kg) Lượng nhiệt trao đổi: Q = GW(hWS – hWR) = 213246,056 (kJ/h) Q Suất lượng nước cần dùng: G n = = 3180,878 (kg/h) hR − hV Hiệu số nhiệt độ trung bình: Chọn kiểu truyền nhiệt ngược chiều, nên: (110,2 − 43) − (35 − 27) ∆tlog = 110,2 − 43 = 27,82 (K) ln 35 − 27 Hệ số truyền nhiệt: Hệ số truyền nhiệt K tính theo công thức: K= 1 ,(W/m2.K) + Σrt + αn αW Với:  αn : hệ số cấp nhiệt dòng nước lạnh (W/m2.K)  αW : hệ số cấp nhiệt dòng sản phẩm đáy (W/m2.K)  ∑rt : nhiệt trở qua thành ống lớp cáu 3.1 Xác đònh hệ số cấp nhiệt nước ống: Kích thước ống trong:  Đường kính ngoài: dn = 38 (mm) = 0,038 (m)  Bề dày ống: δt = (mm) = 0,003 (m)  Đường kính trong: dtr = 0,032 (m) Nhiệt độ trung bình dòng nước oáng: t f = ½ (tV + tR) = 35 (oC) Tại nhiệt độ thì:  Khối lượng riêng nước: ρn = 994 (kg/m3)  Độ nhớt nước: νn = 7,23.10-7 (m2/s)  Hệ số dẫn nhiệt nước: λn = 0,626 (W/mK)  Chuẩn số Prandtl: Prn = 4,9 Vận tốc nước ống: Trang 46 ĐAMH Quá trình & Thiết bị GVHD : Vũ Bá Minh 4Gn × 3180,878 = = 1,1053 (m/s) 3600 ρ nπd tr 3600 × 994 × π × 0,0322 Chuẩn số Reynolds : v d 1,1053 × 0,032 Re n = n tr = = 48920,61 > 104 : chế độ chảy rối νn 7,23.10− Áp dụng công thức (3.27), trang 110, [4] ⇒ công thức xác đònh chuẩn số Nusselt: = 0,25  Pr  Nun = 0,021.ε l Re Pr  n   Prw2  Trong đó: ε1 – hệ số tính đến ảnh hưởng hệ số cấp nhiệt theo tỷ lệ chiều dài L đường kính d ống Tra bảng 3.1, trang 110, [4] ⇒ chọn ε1 = Nun λ n Hệ số cấp nhiệt nước ống: αn = dtr 3.2 Nhiệt tải qua thành ống lớp cáu: t −t qt = w1 w2 , (W/m2) Σrt Trong đó:  tw1 : nhiệt độ vách tiếp xúc với sản phẩm đáy (trong ống trong), oC  tw2 : nhiệt độ vách tiếp xúc với nước lạnh (ngoài ống trong), oC δ Σrt = t + r1 + r2 λt  Bề dày thành ống: δt = 0,003 (m)  Hệ số dẫn nhiệt thép không gỉ: λt = 16,3 (W/mK)  Nhiệt trở lớp bẩn ống: r1 = 1/5000 (m2.K/W)  Nhiệt trở lớp cáu ống: r2 =1/5800 (m2.K/W) Neân: ∑rt = 5,565.10-4 (m2.K/W) 0,8 n 0,43 n 3.3 Xác đònh hệ số cấp nhiệt dòng sản phẩm đáy ống: Kích thước ống ngoài:  Đường kính ngoài: Dn = 57 (mm) = 0,057 (m)  Bề dày ống: δt = (mm) = 0,003 (m)  Đường kính trong: Dtr = 0,051 (m) Nhiệt độ trung bình dòng sản phẩm đáy oáng: t W = ½ (tWS + tWR) = 72,6 (oC) Tại nhiệt độ thì:  Khối lượng riêng Benzen : ρB = 822,029 (kg/m3)  Khối lượng riêng Toluen : ρT = 814,196 (kg/m3) xW − xW 0,00365 − 0,00365 + = + = 0,001228 ⇒ ρ = 814,224 (kg/m3) Neân: = ρ ρN ρA 822,029 814,196  Độ nhớt Benzen : µB = 3,409.10-4 (N.s/m2) Trang 47 ĐAMH Quá trình & Thiết bị GVHD : Vũ Bá Minh Độ nhớt Toluen : µT = 3,315.10-4 (N.s/m2) Nên: lgµ = xWlgµB + (1 - xW)lgµT ⇒ µ = 3,316.10-4 (N.s/m2)  Hệ số dẫn nhiệt sản phẩm đáy : λW = 0,146 (W/mK)  Nhiệt dung riêng Benzen : cB = 1980,28 (J/kgK)  Nhiệt dung riêng Toluen : cT = 1941,037 (J/kgK) Neân: c = cB xW + cT (1 - xW ) = 1941,18 (J/kgK) cµ Áp dụng công thức (V.35), trang 12, [6]: Pr = = 4,42 λ Vận tốc dòng sản phẩm đáy ống: 4GW × 1253,47 v= = = 0,47 (m/s) 2 3600 ρπ ( Dtr − d n ) 3600 × 814,224 × π × (0,0512 − 0,0382 ) Đường kính tương đương: dtđ = Dtr – dn = 0,051 – 0,038 = 0,013 (m) Chuẩn số Reynolds : vd ρ 0,47 × 0,013 × 814,224 Re = tđ = = 15002,74 > 104 : chế độ chảy rối µ 3,316.10− Áp dụng công thức (3.27), trang 110, [4] ⇒ công thức xác đònh chuẩn số Nusselt:  0,25  Pr   NuW = 0,021.ε l Re Pr  Pr  w1  Trong đó: ε1 – hệ số tính đến ảnh hưởng hệ số cấp nhiệt theo tỷ lệ chiều dài L đường kính d ống Tra bảng 3.1, trang 110, [4] ⇒ chọn ε1 = Hệ số cấp nhiệt dòng sản phẩm đáy ống: αW = NuW λ dtđ Dùng phép lặp: chọn tW1 = 66,5 (oC) Tại nhiệt độ thì:  Độ nhớt benzen : µB = 3,6561.10-4 (N.s/m2)  Độ nhớt toluen : µT = 3,35.10-4 (N.s/m2) Nên: lgµW1 = xWlgµB + (1 – xW)lgµT ⇒ µW1 = 3,5.10-4 (N.s/m2)  Hệ số dẫn nhiệt sản phẩm đáy : λW = 0,1374 (W/mK)  Nhiệt dung riêng Benzen : cB = 1951,686 (J/kgK)  Nhiệt dung riêng Toluen : cT = 1914,063 (J/kgK) Neân: cW1 = cB xW + cT (1 - xW ) = 1914,2 (J/kgK) cW1µ W1 Áp dụng công thức (V.35), trang 12, [6]: PrW1 = = 4,88 λ W1 Neân: NuW = 85,1 ⇒ αW = 899,45 (W/m2K) ⇒ qW = α W (tW – tW1) = 39306,066 (W/m2) ⇒ qt = qW = 39306,066 (W/m2) (xem nhiệt tải mát không đáng kể) ⇒ tw2 = tw1 - qtΣrt = 44,63 (oC) ⇒ PrW2 = 4,9 0,8 0,43 Trang 48 ĐAMH Quá trình & Thiết bị GVHD : Vũ Bá Minh ⇒ Nun = 85,01 ⇒ αn = 4093,783 (W/m2K) ⇒qn = αn (tW2 – tf) = 39407,47 (W/m2) Kiểm tra sai số: qW − qn ε= 100% = 0,257% < 5% (thoûa) qW Kết luận: tw1 = 66,5 oC tw2 = 44,63oC 3.4 Xác đònh hệ số truyền nhiệt: K= 1 = 522,86 (W/m2K) + 5,565.10− + 4093,783 899,45 Bề mặt truyền nhiệt: Bề mặt truyền nhiệt xác đònh theo phương trình truyền nhiệt: Q 213246,056 × 1000 = F= = 4,073 (m2) K ∆tlog 3600 × 522,86 × 27,82 Cấu tạo thiết bò: F d + dtr = 53 (m) ⇒ choïn L = Chiều dài ống truyền nhiệt: L = nπ n 54 (m) L 53 = Kieåm tra: = 1656,250 > 50 ⇒ εl = 1: thỏa d tr 0,032 Kết luận: Thiết bò làm nguội sản phẩm đáy thiết bò truyền nhiệt ống lồng ống với chiều dài ống truyền nhiệt L = 54 (m), chia thành 18 dãy, dãy 3m V BỒN CAO VỊ : Tổn thất đường ống dẫn: Chọn ống dẫn có đường kính dtr = 80 (mm) Tra bảng II.15, trang 381, [5] ⇒ Độ nhám ống: ε = 0,2 (mm) = 0,0002 (m) (ăn mòn ít) Tổn thất đường ống dẫn:  l v h1 =  λ 1 + Σξ1  F (m)  d1  2g Trong đó:  λ1 : hệ số ma sát đường ống  l1 : chiều dài đường ống dẫn, chọn l1 = 30(m)  d1 : đường kính ống dẫn, d1 = dtr = 0,08(m)  ∑ξ1 : tổng hệ số tổn thất cục Trang 49 ĐAMH Quá trình & Thiết bị  GVHD : Vũ Bá Minh vF : vận tốc dòng nhập liệu ống dẫn 1.1 Xác đònh vận tốc dòng nhập liệu ống dẫn : Các tính chất lý học dòng nhập liệu tra nhiệt độ trung bình: t +t 30 + 76 tF = FV FS = = 53 (oC) 2 Tại nhiệt độ thì:  Khối lượng riêng benzen : ρB = 843,295 (kg/m3)  Khối lượng riêng toluen : ρT = 833,149 (kg/m3) x − xF 0,2665 − 0,2665 = F + = + Neân: ⇒ ρF = 835,83 (kg/m3) ρF ρN ρA 843,295 833,149  Độ nhớt benzen : µB = 4,335.10-4 (N.s/m2)  Độ nhớt toluen : µT = 4,045.10-4 (N.s/m2) ⇒ µF = 4,129.10-4 (N.s/m2) Vận tốc dòng nhập liệu oáng: 4GF × 1717,56 vF = = = 0,114 (m/s) 3600 ρ F πd tr 3600 × 835,83 × π × 0,082 1.2 Xác đònh hệ số ma sát đường ống : Chuẩn số Reynolds : v d ρ 0,114 × 0,08 × 835,83 Re F = F tr F = = 18461,54 > 4000 : cheá độ chảy µF 4,129.10 − rối Chuẩn số Reynolds tới hạn: Regh = 6(d1/ε)8/7 = 5648,513 Chuẩn số Reynolds bắt đầu xuất vùng nhám: Re n = 220(d1/ε)9/8 = 186097,342 Vì Regh < ReF < Ren ⇒ chế độ chảy rối ứng với khu vực độ Áp dụng công thức (II.64), trang 379, [5]: λ1=  ε 100  0,1.1,46 + d1 ReF   0,25 = 0,031 1.3 Xác đònh tổng hệ số tổn thất cục :  Chỗ uốn cong : Tra bảng II.16, trang 382, [5]: Chọn dạng ống uốn cong 90 o có bán kính R với R/d =2 ξu1 (1 chỗ) = 0,15 Đường ống có chỗ uốn ⇒ ξu1 = 0,15 = 0,9  Van : Tra bảng 9.5, trang 94, [1]: Chọn van cầu với độ mở hoàn toàn ξvan (1 cái) = 10 Đường ống có van cầu ⇒ ξvan = 10 = 20  Lưu lượng kế : ξl1 = (coi không đáng kể)  Vào tháp : ξtháp = Nên: ∑ξ1 = ξu1 + ξvan + ξll = 21,9 Trang 50 ĐAMH Quá trình & Thiết bị GVHD : Vũ Bá Minh 30   0,114 + 21,9  Vaäy: h1 =  0,031 = 0,022 (m) 0,08   × 9,81 Tổn thất đường ống dẫn thiết bò trao đổi nhiệt dòng nhập liệu sản phẩm đỉnh:  v2 l h2 =  λ 2 + Σξ   d2  2g (m) Trong đó:  λ2 : hệ số ma sát đường ống  l2 : chiều dài đường ống dẫn, l2 = 45(m)  d2 : đường kính ống dẫn, d2 = dtr = 0,032(m)  ∑ξ2 : tổng hệ số tổn thất cục  v2 : vận tốc dòng nhập liệu ống dẫn 2.1 Vận tốc dòng nhập liệu ống dẫn :v2 = 0,32 (m/s) 2.2 Xác đònh hệ số ma sát đường ống : Chuẩn số Reynolds : Re2 = 10363,35 > 4000: chế độ chảy rối Độ nhám: ε = 0,0002 Chuẩn số Reynolds giới hạn:Regh = 6(d1/ε)8/7 = 1982,191 Chuẩn số Reynolds bắt đầu xuất vùng nhám: Re n = 220(d1/ε)9/8 = 66383,120 Vì Regh < Re1 < Ren ⇒ chế độ chảy rối ứng với khu vực độ Áp dụng công thức (II.64), trang 379, [5]: λ2= 0,25  ε 100  = 0,033 0,1.1,46 + d2 Re2   2.3 Xác đònh tổng hệ số tổn thất cục :  Chữ U : Tra bảng 9.5, trang 94, [1]: ξU2 (1 chỗ) = 2,2 Đường ống có (15 – 1) = 14 chữ U ⇒ ξU2 = 2,2 14 = 30,8  Đột thu : Fo 0,0322 = Tra bảng II.16, trang 382, [5]: Khi = 0,160 ξđột thu F1 0,082 (1chỗ) = 0,458 Có chỗ đột thu ⇒ ξđột thu = 0,458  Đột mở : Fo 0,0322 = Tra bảng II.16, trang 382, [5]: Khi = 0,160 ξđột mở F1 0,082 (1chỗ) = 0,708 Có chỗ đột mở ⇒ ξđột mở = 0,708 Nên: ∑ξ2 = ξU2 + ξđôt thu + ξđột mở = 31,966 45   0,322 + 31,966  Vaäy: h2 =  0,031 = 0,4 (m) 0,032   × 9,81 Trang 51 ĐAMH Quá trình & Thiết bị GVHD : Vũ Bá Minh Tổn thất đường ống dẫn thiết bò trao đổi nhiệt dòng nhập liệu sản phẩm đỉnh:  l3  v32 h3 =  λ + Σξ   d3  2g (m) Trong đó:  λ3 : hệ số ma sát đường ống  l3 : chiều dài đường ống dẫn, l2 = 27(m)  d3 : đường kính ống dẫn, d3 = dtr = 0,032(m)  ∑ξ3 : tổng hệ số tổn thất cục  v3 : vận tốc dòng nhập liệu ống dẫn 3.1 Vận tốc dòng nhập liệu ống dẫn :v2 = 0,32 (m/s) 3.2 Xác đònh hệ số ma sát đường ống : Chuẩn số Reynolds : Re2 = 10363,35 > 4000: chế độ chảy rối Độ nhám: ε = 0,0002 Chuẩn số Reynolds giới hạn: Regh = 6(d1/ε)8/7 = 1982,191 Chuẩn số Reynolds bắt đầu xuất vùng nhám: Re n = 220(d1/ε)9/8 = 66383,120 Vì Re > Ren ⇒ chế độ chảy rối ứng với vùng nhám Áp dụng công thức (II.64), trang 379, [5]: λ3= [1,14+ 2lg(d3 / ε)]2 = 0,032 3.3 Xác đònh tổng hệ số tổn thất cục :  Chữ U : Tra bảng 9.5, trang 94, [1]: ξU2 (1 chỗ) = 2,2 Đường ống có (9 – 1) = chữ U ⇒ ξU2 = 2,2 = 17,6  Đột thu : Fo 0,0322 = Tra baûng II.16, trang 382, [5]: Khi = 0,160 ξđột thu F1 0,082 (1chỗ) = 0,458 Có chỗ đột thu ⇒ ξđột thu = 0,458  Đột mở : Fo 0,0322 = Tra bảng II.16, trang 382, [5]: Khi = 0,160 ξđột mở F1 0,082 (1chỗ) = 0,708 Có chỗ đột mở ⇒ ξđột mở = 0,708 Nên: ∑ξ3 = ξU3 + ξđôt thu + ξđột mở = 18,766 27   0,322 h = , 032 + 18 , 766  Vaäy:  = 0,24 (m) 0,032   × 9,81 Chiều cao bồn cao vò: Chọn :  Mặt cắt (1-1) mặt thoáng chất lỏng bồn cao vò Trang 52 ĐAMH Quá trình & Thiết bị  GVHD : Vũ Bá Minh Mặt cắt (2-2) mặt cắt vò trí nhập liệu tháp p dụng phương trình Bernoulli cho (1-1) vaø (2-2): 2 P1 P2 v1 v2 z1 + + = z2 + + +∑hf1-2 ρ F g ρ F g 2.g 2.g 2 P − P v − v1 ⇔ z1 = z2 + + +∑hf1-2 ρ F g 2.g Trong đó:  z1: độ cao mặt thoáng (1-1) so với mặt đất, hay xem chiều cao bồn cao vò Hcv = z1  z2: độ cao mặt thoáng (2-2) so với mặt đất, hay xem chiều cao từ mặt đất đến vò trí nhập liệu: z2 = hchân đỡ + hđáy + (nttC – 1)∆h + 0,4 = 0,4 + 0,4 + (19 – 1)0,4 + 0,5 = (m)  P1 : áp suất mặt thoáng (1-1), chọn P1 = at = 9,81.104 (N/m2)  P2 : áp suất mặt thoáng (2-2) Xem ∆P = P2 – P1 = nttL ∆PL = 14 577,638 = 886,932 (N/m2)  v1 : vận tốc mặt thoáng (1-1), xem v1 = (m/s)  v2 : vận tốc vò trí nhập liệu, v2 = vF = 0,32 (m/s)  ∑hf1-2 : toång toån thất ống từ (1-1) đến (2-2): ∑hf1-2 = h1 + h2 + h3 = 0,662 2 P2 − P1 v2 − v1 + Vậy: Chiều cao bồn cao vò: Hcv = z2 + +∑hf1-2 ρ F g 2.g 886,92 0,322 − + =9+ + 0,662 9,81.835,83 × 9,81 = 9.78 (m) Choïn Hcv = 15 (m) VI BƠM : Năng suất: Nhiệt độ dòng nhập liệu tF = 30oC Tại nhiệt độ thì:  Khối lượng riêng benzen : ρB = 869,25 (kg/m3)  Khối lượng riêng toluen : ρT = 855,39 (kg/m3) x − xF 0,2665 − 0,2665 = F + = + Neân: ⇒ ρF = 858,78 (kg/m3) ρF ρN ρA 869,25 855,39  Độ nhớt benzen : µB = 5,91.10-4 (N.s/m2)  Độ nhớt toluen : µT = 5,39.10-3 (N.s/m2) Nên: lgµF = xFlgµB + (1 – xF)lgµT ⇒ µF = 5,541.10-4 (N.s/m2) Suất lượng thể tích dòng nhập liệu oáng: Q = 2000l / h = (m /h) F Vậy: chọn bơm có suất Qb = 2,5 (m3/h) Trang 53 ĐAMH Quá trình & Thiết bị GVHD : Vũ Bá Minh Cột áp: Chọn :  Mặt cắt (1-1) mặt thoáng chất lỏng bồn chứa nguyên liệu  Mặt cắt (2-2) mặt thoáng chất lỏng bồn cao vò Áp dụng phương trình Bernoulli cho (1-1) (2-2): 2 P1 P2 v v z1 + + + Hb = z2 + + +∑hf1-2 ρ F g ρ F g 2.g 2.g Trong đó:  z1: độ cao mặt thoáng (1-1) so với mặt đất, chọn z1 = 1m  z2: độ cao mặt thoáng (2-2) so với mặt đất, z2 = Hcv = 15m  P1 : áp suất mặt thoáng (1-1), chọn P1 = at  P2 : áp suất mặt thoáng (2-2), chọn P2 = at  v1,v2 : vận tốc mặt thoáng (1-1) và(2-2), xem v1= v2 = 0(m/s)  ∑hf1-2 : tổng tổn thất ống từ (1-1) đến (2-2)  Hb : cột áp bơm 2.1 Tính tổng trở lực ống: Chọn đường kính ống hút ống đẩy nhau: dtr = 50 (mm) Tra bảng II.15, trang 381, [5] ⇒ Độ nhám ống: ε = 0,2 (mm) = 0,0002 (m) (ăn mòn ít) Tổng trở lực ống hút ống ñaåy  l h + lñ  vF + Σξ h + Σξ ñ  ∑hf1-2 =  λ dtr   2g Trong đó:  lh : chiều dài ống hút Chiều cao hút bơm: Tra bảng II.34, trang 441, [5] ⇒ hh = 4,3 (m) ⇒ Chọn lh = (m)  lđ : chiều dài ống đẩy, chọn lđ = 20 (m)  ∑ξh : tổng tổn thất cục ống hút  ∑ξđ : tổng tổn thất cục ống đẩy  λ : hệ số ma sát ống hút ống đẩy  vF : vận tốc dòng nhập liệu ống hút ống đẩy (m/s) 4Qb × 2,5 vF = = = 0,36 (m/s) 3600πd tr 3600 × π × 0,0502  Xác đònh hệ số ma sát ống hút ống đẩy : Chuẩn số Reynolds : v d ρ 0,35 × 0,05 × 858,78 Re F = F tr F = = 27122,63 > 4000 : chế độ chảy µF 5,541.10 − rối Trang 54 ĐAMH Q trình & Thiết bị GVHD : Vũ Bá Minh Chuẩn số Reynolds tới hạn: Regh = 6(dtr/ε)8/7 = 3301,065 Chuẩn số Reynolds bắt đầu xuất vùng nhám: Re n = 220(dtr/ε)9/8 = 109674,381 Vì Regh < ReF < Ren ⇒ chế độ chảy rối ứng với khu vực độ Áp dụng công thức (II.64), trang 379, [5]: λ = 0,25  ε 100  = 0,03124 0,1.1,46 + dtr ReF    Xác đònh tổng tổn thất cục ống hút :  Chỗ uốn cong : Tra bảng II.16, trang 382, [5]: Chọn dạng ống uốn cong 90 o có bán kính R với R/d = ξu1 (1 chỗ) = 0,15 Ống hút có chỗ uốn ⇒ ξu1 = 0,15 = 0,3  Van : Tra bảng 9.5, trang 94, [1]: Chọn van cầu với độ mở hoàn toàn ξv1 (1 cái) = 10 Ống hút có van cầu ⇒ ξv1 = 10 Nên: ∑ξh = ξu1 + ξv1 = 10,3  Xác đònh tổng tổn thất cục ống đẩy :  Chỗ uốn cong : Tra bảng II.16, trang 382, [5]: Chọn dạng ống uốn cong 90 o có bán kính R với R/d = ξu2 (1 chỗ) = 0,15 Ống đẩy có chỗ uốn ⇒ ξu2 = 0,15 = 0,6  Van : Tra baûng 9.5, trang 94, [1]: Chọn van cầu với độ mở hoàn toàn ξv2 (1 cái) = 10 Ống đẩy có van cầu ⇒ ξv2 = 10  Vào bồn cao vò : ξcv = Nên: ∑ξđ = ξu1 + ξv1 + ξcv = 11,6 + 20   0,32 + 10,3 + 11,6  Vaäy: ∑hf1-2 =  0,03124 = 0,2 (m) 0,05   × 9,81 2.2 Tính cột áp bơm: Hb = (z2 – z1) + ∑hf1-2 = (15 – 1) + 0,2 = 14,2 (m) Công suất: Chọn hiệu suất bơm: ηb = 0,8 Qb H b ρ F g 2,5 × 14,2 × 858,78 × 9,81 = 3600.ηb 3600 × 0,8 = 103,85 (W) = 0,14 (Hp) Kết luận: Để đảm bảo tháp hoạt động liên tục ta chọn bơm li tâm loại XM, có: - Năng suất: Qb = 2,5 (m3/h) - Cột áp: Hb = 14,2 (m) - Công suất: Nb = 0,14 (Hp) Công suất thực tế bơm: Nb = Trang 55 ĐAMH Quá trình & Thiết bị GVHD : Vũ Bá Minh Chương : TÍNH KINH TẾ        Lượng thép X18H10T cần dùng : M1 = 2.mvỉ + mthân + mđáy(nắp) + mống truyền nhiệt = 183,232 (kg) Lượng thép CT3 cần dùng : M2 = 2.mbích nối thân & nắp + mbích ghép ống dẫn + mchân đỡ + mtấm lót = 37,5 (kg) Số bulông cần dùng: n = 16 + = 52 (cái) Chiều dài oáng 50 x 3,5 mm: L1 = 100 = 200 (mm) Chiều dài ống 80 x 4,5mm: L2 = 110 (mm) Chiều dài ống 25 x 3,5mm: L3 = 90 (mm) Chiều dài ống 70 x 3mm: L4 = 110 (mm) Số lượng Thép X18H10T 183,232 (kg) 37,5 (kg) 52 (cái) 50.000 (đ/kg) 10.000 (đ/kg) 5.000 (đ/cái) 9.161.600 375.000 260.000 0,2 (m) 50.000 (ñ/m) 10.000 0,11 (m) 100.000 (ñ/m) 11.000 0,07 (m) 30.000 (ñ/m) 2100 0,11 (m) 100.000 (ñ/m) Tổng chi phí vật tư 11.000 9.830.700 Thép CT3 Bulông OÁng daãn mm OÁng daãn 4,5mm OÁng daãn 3,5mm OÁng dẫn 3mm Đơn giá Thành tiền (đ) Vật liệu 50 x 3,5 80 x 25 x 70 x Vậy tổng chi phí vật tư 10 triệu đồng Xem tiền công chế tạo 200% tiền vật tư Vậy: tổng chi phí 30 triệu đồng KẾT LUẬN Trang 56 ĐAMH Quá trình & Thiết bị GVHD : Vũ Bá Minh Với thiết bò ngưng tụ ống chùm hệ thống chưng cất Benzen – Toluen, ta thấy bên cạnh ưu điểm có nhiều nhược điểm Thiết bò có ưu điểm tận dụng lượng nhiệt ngưng tụ sản phẩm đỉnh thiết bò cồng kềnh, phức tạp chia nhiều chặn, chế tạo khó khăn Bên cạnh đó, vận hành thiết bò nhập liệu không dạng lỏng sôi, gây ảnh hưởng hiệu suất tháp chưng cất Thêm vào đó, ta phải ý đến vấn đề an toàn lao động để tránh rủi ro xảy ra, gây thiệt hại người TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Hùng Dũng – Nguyễn Văn Lục – Hoàng Minh Nam – Vũ Bá Minh, “Quá trình Thiết bò Công 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 bò Công Nghệ Hóa Học – Tập 3: Truyền Khối”, Nhà xuất Đại học Quốc gia TpHCM, 2004, 388tr [3] Phạm Văn Bôn – Nguyễn Đình Thọ, “Quá trình Thiết bò Công Nghệ Hóa Học – Tập 5: Quá trình Thiết bò Truyền Nhiệt”, Nhà xuất Đại học Quốc gia TpHCM, 2002, 372tr [4] Phạm Văn Bôn – Vũ Bá Minh – Hoàng Minh Nam, “Quá trình Thiết bò Công 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 bò Công 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 bò Công nghệ Hóa chất – Tập 2”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 1999, 447tr [7] Hồ Lê Viên, “Thiết kế Tính toán thiết bò hóa chất”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 1978, 286tr [8] Nguyễn Minh Tuyển, “Cơ sở tính toán Máy Thiết bò Hóa chất – Thực phẩm”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 1984, 134tr Trang 57 ĐAMH Quá trình & Thiết bị GVHD : Vũ Bá Minh Trang 58 ... nghiệm, thu lượng lớn phương pháp chưng cất than đá, dầu mỏ… Trang ĐAMH Quá trình & Thiết bị GVHD : Vũ Bá Minh o Đóng vòng dehiro hóa ankane o Các ankane tham gia đóng vòng dehidro hóa tạo thành... cycloankane Các cycloankane bị dehidro hóa nhiệt độ cao với có mặt xúc tác kim loại chuyển tiếp tạo thành benzen hay dẫn xuất cảu benzen Pt / Pd C6H12 → C6H6 o Đi từ acetylen Đun acetane có... .46 Trang ĐAMH Quá trình & Thiết bị GVHD : Vũ Bá Minh VI Bôm 50 CHƯƠNG : TÍNH KINH TẾ 53 Kết luaän… ……………… 53 Tài liệu tham khảo 54 Chương : TỔNG QUAN Trang ĐAMH
- Xem thêm -

Xem thêm: thiết kế tháp mâm xuyên lỗ chưng cất hỗn hợp Benzen Toluen, thiết kế tháp mâm xuyên lỗ chưng cất hỗn hợp Benzen Toluen

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn

Nhận lời giải ngay chưa đến 10 phút Đăng bài tập ngay