Đồ án hóa công Chưng tháp đĩa lỗ có ống chảy truyền hỗn hợp Axeton Rượi etylic

113 3K 46
Đồ án hóa công Chưng tháp đĩa lỗ có ống chảy truyền hỗn hợp Axeton Rượi etylic

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Lời mở đầu Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học kĩ thuật, nền công nghiệp đã mang lại cho con người những lợi ích vô cùng to lớn về cả vật chất lẫn tinh thần. Để nâng cao đời sống nhân dân, để hòa nhập với sự phát triển chung của các nước trong khu vực cũng như trên thế giới, Đảng và Nhà nước ta đã đề ra mục tiêu: công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước. Trong tiến trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nuớc những ngành kinh tế mũi nhọn: công nghệ thông tin, công nghệ sinh học, công nghệ điện tử tự động hóa, công nghệ vật liệu mới…công nghệ hóa giữ vai trò quan trọng trong việc sản xuất các sản phẩm phục vụ cho nền kinh tế quốc dân, tạo tiền đề cho nhiều ngành khác phát triển. Khi kinh tế phát triển nhu cầu của con người ngày càng tăng. Do vậy các sản phẩm cũng đòi hỏi cao hơn, đa dạng hơn, phong phú hơn theo đó công nghệ sản xuất cũng phải nâng cao. Trong công nghệ hóa học nói chung viêc sử dụng hóa chất có độ tinh khiết cao là yếu tố căn bản tạo ra sản phẩm có chất lượng cao. Có nhiều phương pháp khác nhau để làm tăng nồng độ, độ tinh khiết: chưng cất, cô đặc, trích li…tùy vào tính chất của hệ mà ta lựa chọn phương pháp thích hợp. PHẦN I: TỔNG QUAN I: LÝ THUYẾT VỀ CHƯNG CẤT 1: Phương pháp chưng cất. Chưng luyện là một phương pháp chưng cất nhằm để phân tách một hỗn hợp khí đã hóa lỏng dựa trên độ bay hơi tương đối khác nhau giữa các cấu tử thành phần ở cùng một áp suất. Phương pháp chưng luyện này là một quá trình chưng luyện trong đó hỗn hợp được bốc hơi và ngưng tụ nhiều lần, kết quả cuối cùng ở đỉnh tháp thu được một hỗn hợp gồm hầu hết các cấu tử dễ bay hơi và nồng độ đạt yêu cầu, phương pháp chưng luyện cho hiệu suất phân tách cao, vì vậy nó được sử dụng nhiều trong thực tế. Dựa trên các phương pháp chưng luyện liên tục, người ta đưa ra nhiều thiết bị phân tách đa dạng như tháp chóp, tháp đĩa lỗ, tháp đĩa lỗ không có ống chảy truyền, tháp đệm… Trong đồ án này em được giao thiết kế tháp chưng luyện liên tục dạng đĩa lỗ có ống chảy truyền nhằm phân tách 2 cấu tử Axeton – Rượi Etylic, chế độ làm việc ở áp suất thường với hỗn hợp đầu vào ở nhiệt độ sôi. Axeton – Rượi Etylic là hỗn hợp lỏng thường gặp trong thực tế. Việc tách riêng 2 cấu tử này có ý nghĩa quan trọng bởi cần Axeton và Rượi Etylic có nồng độ lớn dùng làm nguyên liệu sản xuất các hợp chất hiện nay. Các phương pháp chưng cất. +) áp suất làm việc: • Chưng cất áp suất thấp. • Chưng cất áp suất thường. • Chưng cất áp suất cao.

BỘ CÔNG THƯƠNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Độc lập – Tự do – Hạnh phúc ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ Số :………. Họ và tên HS-SV: Phạm Thị Thư Khoa : Công nghệ hóa . Giáo viên hướng dẫn : Thầy Vũ Minh Khôi NỘI DUNG Thiết kế tháp chưng luyện liên tục loại tháp đĩa lỗ có ống chảy truyền để phân tách hỗn hợp Axeton – Rượi etylic. Các thông số ban đầu - Năng suất tính theo hỗn hợp đầu : F = 10,55 tấn/giờ. - Nồng độ cấu tử dễ bay hơi : + Hỗn hợp đầu : a = 0,358 phần khối lượng. + Sản phẩm đỉnh : a = 0,96 phần khối lượng + Sản phẩm đáy : a = 0,0385 phần khối lượng Tháp làm việc ở áp suất thường . - Hồn hợp đầu được gia nhiệt tới nhiệt độ sôi . STT Tên bản vẽ Khổ giấy Số lượng 1 Vẽ dây chuyền sản xuất A4 01 2 Vẽ hệ thống tháp chưng luyện A0 01 PHẦN THUYẾT MINH Ngày giao đề……………………Ngày hoàn thành …………… NHẬN XÉT ĐỒ ÁN Giáo viên hướng dẫn nhận xét:_________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ Điểm:____________ Chữ ký: _________________ Cán bộ chấm hay Hội đồng bảo vệ nhận xét: _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ Điểm:________ Chữ ký: _________________ Điểm tổng kết: MỤC LỤC Lời mở đầu 4 I: LÝ THUYẾT VỀ CHƯNG CẤT 5 II. GIỚI THIỆU VỀ HỖN HỢP CHƯNG 7 2.Rượi Etylic 8 III .SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ: 8 PHẦN II: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH 13 1. Tính toán cân bằng vật liệu toàn thiết bị 13 1.1. Phương trình cân bằng vật liệu của toàn tháp 13 1.2 Tính chỉ số hồi lưu thích hợp (Rth) 15 Cacbon disunfua – cacbontetraclorua ở 760 mmHg.(Tham khảo STT1) 18 2.TÍNH ĐƯỜNG KÍNH THÁP 31 2.1. Đường kính đoạn luyện: 31 2.2.Đường kính đoạn chưng 36 3.1.Hệ số khuếch tán 40 3.2 Hệ số cấp khối 42 5.Tính cân bằng nhiệt lượng 56 5.1.Cân bằng nhiệt lượng thiết bị đun nóng hỗn hợp đầu 56 5.4.Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị làm lạnh 64 PHẦN III : TÍNH THIẾT BỊ PHỤ 65 I.Thiết bị gia nhiêt hỗn hợp đầu 65 1.Hiệu số nhiệt độ trung bình 65 2.Lượng nhiệt trao đổi 66 3. Diện tích trao đổi nhiệt 66 II.THIẾT BỊ GIA NHIỆT HỖN HỢP ĐÁY 73 1.Hệ số nhiệt độ trung bình của dung dịch 73 2.Lượng nhiệt trao đổi 74 3. Hệ số cấp nhiệt từng lưu thể 74 3.1. Hệ số cấp nhiệt phía hơi nước ngưng tụ 74 3.2.Tính hệ số cấp nhiệt (α2) 75 4. Bề mặt truyền nhiệt 78 5. Số ống truyền nhiệt 78 III. Tính bơm và thùng cao vị 79 PHẦN IV: TÍNH TOÁN CƠ KHÍ VÀ LỰA CHỌN 91 1. Tính toán thân tháp: 91 2.Tính đường kính ống dẫn: 94 3. Tính đáy và nắp thiết bị: 99 4 . Chọn bích ghép: 103 5. Tính giá đỡ và tai treo 104 109 KẾT LUẬN 110 LỜI CẢM ƠN 112 TÀI LIỆU THAM KHẢO 113 Lời mở đầu Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học kĩ thuật, nền công nghiệp đã mang lại cho con người những lợi ích vô cùng to lớn về cả vật chất lẫn tinh thần. Để nâng cao đời sống nhân dân, để hòa nhập với sự phát triển chung của các nước trong khu vực cũng như trên thế giới, Đảng và Nhà nước ta đã đề ra mục tiêu: công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước. Trong tiến trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nuớc những ngành kinh tế mũi nhọn: công nghệ thông tin, công nghệ sinh học, công nghệ điện tử tự động hóa, công nghệ vật liệu mới…công nghệ hóa giữ vai trò quan trọng trong việc sản xuất các sản phẩm phục vụ cho nền kinh tế quốc dân, tạo tiền đề cho nhiều ngành khác phát triển. Khi kinh tế phát triển nhu cầu của con người ngày càng tăng. Do vậy các sản phẩm cũng đòi hỏi cao hơn, đa dạng hơn, phong phú hơn theo đó công nghệ sản xuất cũng phải nâng cao. Trong công nghệ hóa học nói chung viêc sử dụng hóa chất có độ tinh khiết cao là yếu tố căn bản tạo ra sản phẩm có chất lượng cao. Có nhiều phương pháp khác nhau để làm tăng nồng độ, độ tinh khiết: chưng cất, cô đặc, trích li…tùy vào tính chất của hệ mà ta lựa chọn phương pháp thích hợp. PHẦN I: TỔNG QUAN I: LÝ THUYẾT VỀ CHƯNG CẤT 1: Phương pháp chưng cất. Chưng luyện là một phương pháp chưng cất nhằm để phân tách một hỗn hợp khí đã hóa lỏng dựa trên độ bay hơi tương đối khác nhau giữa các cấu tử thành phần ở cùng một áp suất. Phương pháp chưng luyện này là một quá trình chưng luyện trong đó hỗn hợp được bốc hơi và ngưng tụ nhiều lần, kết quả cuối cùng ở đỉnh tháp thu được một hỗn hợp gồm hầu hết các cấu tử dễ bay hơi và nồng độ đạt yêu cầu, phương pháp chưng luyện cho hiệu suất phân tách cao, vì vậy nó được sử dụng nhiều trong thực tế. Dựa trên các phương pháp chưng luyện liên tục, người ta đưa ra nhiều thiết bị phân tách đa dạng như tháp chóp, tháp đĩa lỗ, tháp đĩa lỗ không có ống chảy truyền, tháp đệm… Trong đồ án này em được giao thiết kế tháp chưng luyện liên tục dạng đĩa lỗ có ống chảy truyền nhằm phân tách 2 cấu tử Axeton – Rượi Etylic, chế độ làm việc ở áp suất thường với hỗn hợp đầu vào ở nhiệt độ sôi. Axeton – Rượi Etylic là hỗn hợp lỏng thường gặp trong thực tế. Việc tách riêng 2 cấu tử này có ý nghĩa quan trọng bởi cần Axeton và Rượi Etylic có nồng độ lớn dùng làm nguyên liệu sản xuất các hợp chất hiện nay. Các phương pháp chưng cất. +) áp suất làm việc: • Chưng cất áp suất thấp. • Chưng cất áp suất thường. • Chưng cất áp suất cao. - Nguyên tắc của phương pháp này là dựa trên nhiệt độ sôi của các cấu tử nếu nhiệt độ sôi của các cấu tử quá cao thì giảm áp suất làm việc để giảm nhiệt độ sôi của các cấu tử. +) Nguyên lý làm việc: liên tục, gián đoạn * Chưng gián đoạn: phương pháp này sử dụng trong các trường hợp: + Nhiệt độ sôi của các cấu tử khác xa nhau. + Không đòi hỏi sản phẩm có độ tinh khiết cao. + Tách hỗn hợp lỏng ra khỏi tạp chất không bay hơi. + Tách sơ bộ hỗn hợp nhiều cấu tử. * Chưng liên tục: là quá trình được thực hiện liên tục nghịch dòng và nhiều đoạn. 2 . Thiết bị chưng cất . Trong sản xuất thường sử dụng rất nhiều loại tháp khác nhau nhưng chúng đều có một yêu cầu cơ bản là diện tích tiếp xúc bề mặt pha lớn, điều này phụ thuộc độ phân tán lưu chất vào. Tháp chưng cất rất phong phú về kích cỡ và ứng dụng. Các tháp lớn thường được sử dụng trong công nghệ lọc hóa dầu. Đường kính tháp phụ thuộc lượng pha lỏng và lượng pha khí, độ tinh khiết của sản phẩm. Theo khảo sát thường có 2 loại tháp chưng: tháp đĩa và tháp đệm. Tháp đĩa: thân tháp hình trụ thẳng đứng bên trong có gắn các đĩa. Phân chia thân tháp thành những đoạn bằng nhau. Trên đĩa pha lỏng và pha khí tiếp xúc với nhau. Tùy thuộc vào loại đĩa ta có: + Tháp đĩa chóp + Tháp đĩa lỗ: trên đĩa có các lỗ có đường kính (2-12 mm), có 2 loại tháp đĩa lỗ - Tháp đĩa lỗ có ống chảy truyền. - Tháp đĩa lỗ không có ống chảy truyền. Tháp đệm: tháp hình trụ gồm nhiều đoạn nối với nhau bằng mặt bích hay hàn . * Tháp đĩa lỗ có ống chảy truyền hoạt động với hiệu suất cao ổn định, khắc phục được nhược điểm của các loại tháp khác, làm việc được với chất lỏng bẩn … Vậy : chọn tháp đĩa lỗ có ống chảy truyền để chưng hệ Axeton – Rượi Etylic II. GIỚI THIỆU VỀ HỖN HỢP CHƯNG 1.Axeton : Aceton có công thức phân tử: CH 3 –CO-CH 3 ,khối lượng phân tử:58 đvC. Là chất lỏng không màu,có mùi đặc trưng,tan nhiều trong nước. * Một số thông số vật lý của axeton: -Nhiệt độ sôi:56,1 o -Nhiệt độ nóng chảy:-94,6 o C -Nhiệt dung riêng(C p ):22Kcal/mol(chuẩn ở 102 0 C) -Độ nhớt (µ):0,316 cp(ở 25 o C) - Nhiệt trị : 0.5176 cal/g ( ở 20 0 C) Axeton là một dung môi tốt cho nhiều chất hữu cơ aceton làm dung môi tốt đối với các nitro xeluloza, acetyl xenluloza. Nó ít độc nên được dùng làm dung môi cả trong công nghiệp dược phẩm và thực phẩm.,nó được sử dụng để tổng hợp nhiều chất hữu cơ phần lớn được dùng làm dung môi nhất là trong công nghiệp sản xuất nhựa, vecni, chất dẻo và nhiều sản phẩm tiêu dùng. * Tính chất hóa học đặc trưng của axeton: Phản ứng chính của axeton chủ yếu vào nhóm cacbonyl(-CO-), ngoài ra còn có phản ứng thế vào nhóm -CH 3 . Dưới đây là một số ví dụ cụ thể: -phản ứng ở nhóm –CO- : Axeton rất nghèo phản ứng, Xeton có phản ứng khử giống andehit nhưng tạo ra ancol bậc II: CH 3 -CO-CH 3 + H 2 > CH 3 -CH(OH)-CH 3 Xeton khó bị oxi hóa vì các gốc hidrocacbon đã cản trở không gian.Tuy nhiên nó có thể bị oxi hóa bởi dung dich thuốc tím đun nóng với axit sunfuric tạo ra hỗn hợp các axit cacboxylic. Phản ứng ở gốc hidrocacbon: CH 3 -CO-CH 3 + Br 2 > CH 3 -CO-CH 2 Br + HBr. Lưu ý:Phản ứng trên xảy ra khi dùng brom khan và có xúc tác axit axetic đun nóng * Các phương pháp điều chế axeton: 1-oxi hóa hidrocacbon:khi đốt cháy chậm n-ankan ở pha khí ta có thể thu được axeton 2-oxi hóa ancol:đây là phương pháp quan trọng nhất để điều chế hợp chất cacbonyl VD: CH 3 -CH(OH)-CH 3 → CH 3 –CO-CH 3 +H 2 O Propal-2-ol Axeton 3-oxi hóa cumen(chỉ riêng đối với của axeton) C 6 H 5 -CH(CH 3 ) 2 +O 2 → CH 3 –CO-CH 3 +C 6 H 5 -OH 2.Rượi Etylic III .SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ: 1. Dây chuyền sản xuất : Hệ thống thiết bị công nghệ chưng luyện liên tục tháp đĩa lỗ có ống chảy truyền 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 hơi nước bão hoà để đun nóng vì nó có hệ số cấp nhiệt lớn, ẩn nhiệt ngưng tụ cao. Hơi nước bão hoà đi ngoài ống, lỏng đi trong ống. (4) : Lưu lượng kế. (5): Tháp chưng luyện: gồm có 2 phần: phần trên gồm từ trên đĩa tiếp liệu trở lên đỉnh gọi là đoạn luyện, phần dưới gồm từ đĩa tiếp liệu trở xuống gọi là đoạn chưng. (6): Thiết bị ngưng tụ hoàn toàn sản phẩm đỉnh, nước lạnh đi trong ống. (7) : Thiết bị làm lạnh sản phẩm đỉnh. (8) : Thùng chứa sản phẩm đỉnh. (9) : Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đáy. Bộ phận đun bốc hơi đáy tháp, có thể đặt trong hay ngoài tháp. (10) : Thiết bị tách nước ngưng. (11) : Thùng chứa hỗn hợp đầu. (12) : Bộ phận phân phối lỏng. (13) : Van xả khí không ngưng. (14) : Thùng chứa sản phẩm đáy. THUYẾT MINH SƠ ĐỒ T 7 6 9 12 13 3 NÖÔÙC NGÖNG 14 T 10 P 1 11 H O I N U ? C 4 8 5 2 NÖÔÙC NOÙNG NÖÔÙC NOÙNG NÖÔÙC NÖÔÙC HÔI NÖÔÙC Sơ đồ dây chuyền công nghệ tháp đĩa lỗ có ống chảy truyền. [...].. .Hỗn hợp được chứa trong thùng chứa (11), được bơm ly tâm (1) bơm lên thùng cao vị có cửa chảy tràn dùng để khống chế mức chất lỏng thùng, hỗn hợp đầu từ thùng cao vị tự chảy xuống thiết bị gia nhiệt (3) và quá trình này được theo dõi bằng đồng hồ lưu lượng (4) dùng hơi nước bão hòa Sau đó hỗn hợp đầu được gia nhiệt tới nhiệt độ sôi rồi được đưa vào đĩa tiếp liệu của tháp chưng luyện(5) Trong tháp. .. Rx ta có đường nồng độ làm việc của đoạn luyên và đoạn chưng Vẽ đồ thị xác định được số đĩa lý thuyết Nlt Đồ thị xác định số đĩa lý thuyết với β= 1,2, Nlt = 24 Đồ thị xác định số đĩa lý thuyết với β= 1,3, Nlt = 21 Đồ thị xác định số đĩa lý thuyết với β= 1,5, Nlt = 18 Đồ thị xác định số đĩa lý thuyết với β= 1,7, Nlt = 16 Đồ thị xác định số đĩa lý thuyết với β= 1,9, Nlt = 15 Đồ thị xác định số đĩa lý... với lỏng từ trên xuống tại đây xảy ra quá trình bốc hơi và ngưng tụ nhiều lần, nồng độ các cấu tử thay đổi theo chiều cao của tháp và nhiệt độ của hỗn hợp cũng thay đổi theo Khi bay hơi lên đĩa 1 có thành phần cấu tử dễ bay hơi là y1 sục trực tiếp vào lớp lỏng trên đĩa có thành phần cấu tử dễ bay hơi là x1 ( x1 . chậm n-ankan ở pha khí ta có thể thu được axeton 2- oxi hóa ancol:đây là phương pháp quan trọng nhất để điều chế hợp chất cacbonyl VD: CH 3 -CH(OH)-CH 3 → CH 3 –CO-CH 3 +H 2 O Propal -2- ol. ở 760 mmHg.(Tham khảo STT1) 18 2. TÍNH ĐƯỜNG KÍNH THÁP 31 2. 1. Đường kính đoạn luyện: 31 2. 2.Đường kính đoạn chưng 36 3.1.Hệ số khuếch tán 40 3 .2 Hệ số cấp khối 42 5.Tính cân bằng nhiệt lượng. ở 760 mmHg.(Tham khảo STT1) x (% phân mol) 0 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 y (% phân mol) 0 15,5 26 ,2 41,7 52, 4 60,5 67,4 73,9 80 ,2 86,5 92, 9 100 t ( o C) 78,3 75,4 73 69 65,9 63,6 61,8 60,4

Ngày đăng: 22/05/2015, 22:34

Từ khóa liên quan

Mục lục

  • Hệ thống thiết bị công nghệ chưng luyện liên tục tháp đĩa lỗ có ống chảy truyền 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 hơi nước bão hoà để đun nóng vì nó có hệ số cấp nhiệt lớn, ẩn nhiệt ngưng tụ cao. Hơi nước bão hoà đi ngoài ống, lỏng đi trong ống.

  • (4) : Lưu lượng kế.

  • (5): Tháp chưng luyện: gồm có 2 phần: phần trên gồm từ trên đĩa tiếp liệu trở lên đỉnh gọi là đoạn luyện, phần dưới gồm từ đĩa tiếp liệu trở xuống gọi là đoạn chưng.

  • (6): Thiết bị ngưng tụ hoàn toàn sản phẩm đỉnh, nước lạnh đi trong ống.

  • (9) : Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đáy. Bộ phận đun bốc hơi đáy tháp, có thể đặt trong hay ngoài tháp.

    • 3.3. Hệ số chuyển khối, đường cong động học, số đĩa thực tế:

    • 4. Tính trở lực tháp

      • 4.1. Trở lực của đĩa khô

      • 4.2. Trở lực của đĩa do sức căng bề mặt.

      • 4.3. Trở lực của lớp chất lỏng trên đĩa

      • 4.4. Trở lực của tháp

      • 2.1. Đường kính ống chảy chuyền

      • 2.2. Đường kính ống dẫn hỗn hợp đầu vào tháp

      • 2.3. Đường kính ống dẫn hơi đỉnh tháp. /

      • 2.5. Đường kính ống dẫn sản phẩm đáy.

      • Nhiệt độ của hỗn hợp đáy t = 76,5136C

      • Lượng sản phẩm đáy: W=6892,132 (Kg/h)

      • 2.6. Đường kính ống dẫn hơi sản phẩm đáy hồi lưu.

      • 5.1. Tính khối lượng toàn bộ tháp

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan