Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết kế tháp chưng liên tục loại tháp chóp để phân tách hỗn hợp CH3COCH3 –CH3COOH. CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU: + Hỗn hợp cần tách: CH3COCH3 –CH3COOH. + Năng suất tính theo hỗn hợp đầu: F= 10,3 (tấnh) + Nồng độ cấu tử dễ bay hơi: Hỗn hợp đầu: aF = 0,34 (phần khối lượng) Sản phẩm đỉnh: ap = 0,92 (phần khối lượng) Sản phẩm đáy: aw = 0,012(phần khối lượng) + Tháp làm việc ở áp suất thường + Hỗn hơp đầu được gia nhiệt đến nhiệt độ sôi.
Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hoá ĐỒ ÁN MÔN QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ BỘ MÔN QUÁ TRÌNH -THIẾT BỊ ……… **……… THIẾT KẾ HỆ THỐNG THIẾT BỊ CHƯNG LUYỆN LOẠI THÁP CHÓP ĐỂ PHÂN TÁCH HỖN HỢP HAI CẤU TỬ AXETON VÀ AXIT AXETIC Giáo viên hướng dẫn Sinh viên Mã sinh viên Lớp K5 :Thầy NGUYỄN THẾ HỮU :DƯƠNG NGÔ VỤ :0541120238 :CÔNG NGHỆ HÓA Hà nội 5-2013 Đồ án môn Quá trình thiết bị Page 1 Dương Ngô Vụ Lớp DHCNH3-K5 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hoá BỘ CÔNG THƯƠNG Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NA 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 chóp để phân tách hỗn hợp CH3COCH3 –CH3COOH II) CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU: + Hỗn hợp cần tách: CH3COCH3 –CH3COOH + Năng suất tính theo hỗn hợp đầu: F= 10,3 (tấn/h) + Nồng độ cấu tử dễ bay hơi: - Hỗn hợp đầu: aF = 0,34 (phần khối lượng) - Sản phẩm đỉnh: ap = 0,92 (phần khối lượng) - Sản phẩm đáy: aw = 0,012(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 TOÁN: 1/ Giới thiệu chung: + Mở đầu giải thích hỗn hợp chưng luyện + Vẽ thuyết minh dây chuyền sản xuất 2/ Tính toán thiết bị chính: + Tính toán cân vật liệu toàn 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 toán khí lựa chọn -Bề dày thiết bị -Tính đường kính ống dẫn -Tính đáy nắp thiết bị -Chọn bích ghép -Tính toán giá đỡ tai treo 4/ Kết luận chung Đồ án môn Quá trình thiết bị Page 2 Dương Ngô Vụ Lớp DHCNH3-K5 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hoá 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 Nhận Xét Của Giáo Viên Hướng Dẫn ∗∗∗∗∗ Hà Nội, ngày … tháng … năm 2011 Người nhận xét Đồ án môn Quá trình thiết bị Page 3 Dương Ngô Vụ Lớp DHCNH3-K5 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hoá MỤC LỤC Lời mở đầu Phần I: Giới thiệu chung I.Giới thiệu hỗn hợp chưng 1.Axeton 2.Axit axetic II.Sơ đồ chưng 1.Chú thích kí hiệu quy trình 2.Thuyết minh dây chuyền sản xuất .10 3.Các kí hiệu trước tính .10 Phần II: Tính toán thiết bị 12 I.Tính cân vật liệu toàn thiết bị 12 1.Cân vật liệu 12 2.Xác định số bậc thay đổi nồng độ .13 II.Tính đường kính tháp .27 1.Lưu lượng dòng pha tháp 27 2.Vận tốc tháp .32 Đường kính đoạn luyện 36 Đường kính đoạn chưng 37 III.Chiều cao tháp .37 1.Hệ số khuếch tán 37 2.Hệ số cấp khối .39 3.Hệ số chuyển khối 45 IV.Tính trở lực tháp .50 1.Trở lực đĩa khô .51 2.Trở lực đĩa sức căng bề mặt 52 3.Trở lực lớp chất lỏng đĩa .54 V.Tính cân nhiệt lượng .58 1.Cân nhiệt lượng thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu 58 2.Cân nhiệt lượng tháp chưng luyện 61 Đồ án môn Quá trình thiết bị Page 4 Dương Ngô Vụ Lớp DHCNH3-K5 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hoá 3.Cân nhiệt lượng cho thiết bị ngưng tụ .64 4.Cân nhiệt lượng thiết bị làm lạnh 65 Phần III: Tính thiết bị phụ 67 I.Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu 67 1.Hiệu số nhiệt độ trung bình 67 2.Lượng nhiệt trao đổi .67 3.Diện tích trao đổi nhiệt 68 II.Tính bơm thùng cao vị 75 1.Các trở lực trình cấp liệu 75 2.Chiều cao thùng cao vị so với đĩa tiếp liệu 85 3.Chiều cao làm việc bơm 86 Áp suất toàn phần bơm suất bơm 87 III.Tính toán khí lựa chọn .88 1.Tính toán thân tháp .88 2.Tính chóp kích thước chóp 91 3.Tính đáy nắp thiết bị 93 4.Chọn mặt bích .95 Đường kính ống dẫn .96 6.Khối lượng tháp 99 7.Tính tai treo 102 8.Tính chân đỡ 103 Kết luận 104 Tài liệu tham khảo 105 Đồ án môn Quá trình thiết bị Page 5 Dương Ngô Vụ Lớp DHCNH3-K5 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hoá 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 công nghiệp hóa học, công nghệ hoá thuộc lĩnh vực công nghệ đòi 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 công nghệ hóa học, với lối tư nhạy bén sáng tạo, khoa Công nghệ Hóa Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội đào tạo sinh viên chuyên ngành Hóa Điều không 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 Công Nghệ Hóa, chúng em trang bị nhiều kiến thức trình thiết bị công nghệ sản xuất sản phẩm hóa học Nhận đồ án hội tốt để chúng em tìm hiểu trình công nghệ, vận dụng kiến thức học mở rộng vốn kiến thức mình, từ giúp chúng em có nhìn cụ thể nghành nghề lựa chọn Công 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 khô, đông 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, công nghệ sinh học Vậy chưng cất gì?quy trình công nghệ nào.ứng dụng sao,thiết bị vật sử dụng cho quy trình công nghệ cần đảm bảo yêu cầu phải tính toán sao?Vì em xin sâu vào nghiên cứu trình công nghệ vận hành quy trình công nghệ trình chưng luyện tháp chóp để phân tách hai hỗn hợp axeton axit axetic Đồ án môn Quá trình thiết bị Page 6 Dương Ngô Vụ Lớp DHCNH3-K5 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hoá 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 thông dụng dùng để tách hoàn toàn hỗn hợp cấu tử dễ bay có tính chất hòa tan phần hòa tan hoàn 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 –Acid Acetic “ môn “Đồ Môn Học Quá Trình Thiết Bị” bước giúp cho sinh viên tập luyện chuẩn bị cho việc thiết kế trình thiết bị công nghệ lĩnh vực này.Để hoàn thành đồ án , thực em cố gắng nhiều Song , 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 Nguyễn Thế Hữu , người trực tiếp hướng dẫn giúp đỡ em nhiều suốt thời gian thực đồ án thiết kế Đồ án môn Quá trình thiết bị Page 7 Dương Ngô Vụ Lớp DHCNH3-K5 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hoá PHẦN I GIỚI THIỆU CHUNG I GIỚI THIỆU VỀ HỖN HỢP CHƯNG: Aceton acid acetic hai loại hoá chất quan trọng nghành công nghiệp hóa chất Aceton: Aceton có công 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) -Độ nhớt (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-), 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 Đồ án môn Quá trình thiết bị Page 8 Dương Ngô Vụ Lớp DHCNH3-K5 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hoá Xeton khó bị oxi hóa gốc hidrocacbon cản trở không gian.Tuy nhiên bị oxi hóa dung dich thuốc tím đun nóng với axit sunfuric tạo hỗn hợp axit cacboxylic 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 Axit axetic: Axit axetic chất lỏng,không mầu,có mùi thơm chua,nó kết tinh 16 C,sôi 1180C.Một số thông số vật lý axit axetic: Khối lượng phân tử : 60 g / mol Khối lượng riêng d4200 c : 1,049 *Tính chất hóa học đặc trưng axit axetic: -Tính axit:Do phân tử axit axetic có nhóm –COOH có nguyên tử H thể tính axit CH3COOH có Ka=4,75,vì có tính axit nên phản ứng với số kim loại,oxit kim loại kiềm: 2CH3COOH +2Na→2CH3COONa+H2 2CH3COOH +Mg → (CH3COO)2Mg+H2O CH3COOH +NaOH→CH3COONa+H2O Phản ứng tạo este: CH3COOH +R-OH Ví dụ: CH3COOH +C2H5-OH →CH3COO-R+ H2O →CH3COO- C2H5+ H2O *Các phương pháp điều chế: -Oxi hóa hidrocacbon no: -Oxi hóa anken thành hỗn hợp axit: -Các ancol,andehit,xeton bị oxi hóa tạo hỗn hợp axit: Đồ án môn Quá trình thiết bị Page 9 Dương Ngô Vụ Lớp DHCNH3-K5 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hoá Ứng dụng: Acid acetic: loại acid quan trọng loại acid hữu Nó rẻ nên ứng dụng rộng rãi hoá chất để điều chế nhiều hợp chất quan trọng Acid acetic ứng dụng nghành : + Làm dấm ăn + Đánh đông mủ cao su + Làm chất dẻo tơ lụa xeluloza acetat + Làm phim ảnh không nhạy lửa + Làm chất kết dính polyvinyl acetat + Làm phẩm màu, dược phẩm, nước hoa tổng hợp II SƠ ĐỒ CHƯNG : Chú thích kí hiệu qui trình: Đồ án môn Quá trình thiết bị Page 10 10 Dương Ngô Vụ Lớp DHCNH3-K5 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hoá Số bích cặp bích Bước bích m Tính đường kính các ống dẫn : Đường kính ống dẫn được tính theo công thức sau : d= 4.G x 3600.π wC z.ρ x V 0,785 w = (STQTTB II _ 236) Trong đó : V : Lưu lượng của các chất chuyển động ống [ m3/ s ] w : Vận tốc của các chất ống [ m/ s ] a Đường kính ống dẫn sản phẩm đỉnh: Ống dẫn sản phẩm đỉnh là ống nối giữa nắp tháp và thiết bị ngưng tụ Hỗn hợp ở đỉnh tháp có nhiệt độ của hỗn hợp là t = 58,4832 oC Lượng ở đỉnh tháp : gđ = 103,9403( kmol/ h ) Lưu lượng thể tích đỉnh tháp: V= g d 22,4.( 273 + t p ) 273 103,9403.22, 4.(273 + 58, 4832) 273.3600 = = 0,7853 Tháp làm việc ở áp suất thường với quá nhiệt chọn w = 30 ÷ 50 ( m/ s ) Chọn vận tốc là w = 30 m/ s Đường kính ống dẫn sản phẩm đỉnh là : d = 0, 7853 0, 785.30 = 0,1826 m=182,6 mm Chọn d1 =190 mm, đó chiều dài ống bên ngoài l1 = 130 mm [ II _ 434 ] ωtt = V 0, 7853 = = 27, 71 0, 785.d 0, 785.0,192 m/s Vận tốc thực tế ta được: b Đường kính ống chảy chuyền: Chọn vận tốc lỏng qua ống chảy chuyền w = 0,15 m/s Chọn số ống chảy chuyền với đĩa z = Đường kính ống chảy chuyền đoạn chưng d C c = 0,1155 π (m) =0,1917 (m) Đồ án môn Quá trình thiết bị Page 115 115 Dương Ngô Vụ Lớp DHCNH3-K5 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hoá Đường kính ống chảy chuyền đoạn luyện d L c = 0, 02628 π =0,0915(m) → Quy chuẩn dc = 0,2(m)=200(mm) c Ống dẫn hỗn hợp đầu vào tháp: hỗn hợp đầu vào hỗn hợp lỏng Lượng hỗn hợp đầu vào tháp F =10300 kg/h Nhiệt độ hỗn hợp đầu: tF = 82,8964 0C Khối lượng riêng của hỗn hợp CH3COCH3 CH3COOH được tính theo công thức : aF − aF = + ρ ρA ρB [I_5] Tra khối lượng riêng theo I _ t t1 t 80 ρ ρB t2 82,8964 ρ1 ρA t 100 ρ (tF) ρ2 719 ? 693 981 ? 958 Sử dụng công thức nội suy ta có: ρ A = 715,2346 kg/m3, ρ B = 977,669 kg/m3 a F − aF = + ρ ρA ρB Thay số vào công thức (1) ta có: Với aF=0,34 Do đó ρ = 869,23 kg/ m3 Chọn vận tốc là w F =0,3 m/ s Lưu lượng thể tích hỗn hợp đầu: V= F 10300 ρ F = 869, 23.3600 = 3,291.10-3 Đồ án môn Quá trình thiết bị Page 116 116 (m3/s) Dương Ngô Vụ Lớp DHCNH3-K5 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hoá Đường kính ống dẫn hỗn hợp đầu là : d = m V 3, 291.10−3 = 0, 785.w F 0, 785.0,3 = 0,1182 Quy chuẩn d = 120 mm, đó chiều dài ống ở bên ngoài l = 120 mm(theo bảng trang 434 tập Py=0,1 V 3, 291.10−3 = = 0,3 0, 785.d 0, 785.0,11822 Vận tốc thực tế ta được: m/s d Đường kính ống dẫn sản phẩm đáy: ωtt = Hỗn hợp được tháo là hỗn hợp lỏng có nồng độ là x = xW = 0,0124 phần mol; nhiệt độ hỗn hợp là t = tW = 116,0912oC Khối lượng riêng của hỗn hợp lỏng được tính theo công thức : a w − aw = + ρ ρA ρB [I_5] Tra khối lượng riêng theo I _ có t t1 t 100 ρ T ρ1 t2 116,0912 120 ρ (tF) ρ2 ρA 693 ? 665 ρB 958 ? 922 Sử dụng nội suy ta có: ρ A = 670,472 kg/m3 , ρ B = 929,035 kg/m3 Do đó ρ = 924,755 kg/ m3 Khối lượng sản phẩm đáy là : W=6579,295 kg/ h Lưu lượng thể tích hỗn hợp đầu: V= W 6579, 295 ρ W = 924, 755.3600 = 1,976.10-3 (m3/s) Đường kính ống dẫn hỗn hợp đầu là:d = V 1,976.10−3 = 0, 785.w F 0, 785.0,3 = 0,0916 m Quy chuẩn d = 100 mm, đó chiều dài ống ở bên ngoài l =120 mm(theo bảng trang 434 tập Py=0,1 Đồ án môn Quá trình thiết bị Page 117 117 Dương Ngô Vụ Lớp DHCNH3-K5 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hoá V 1, 976.10−3 ωtt = = = 0, 0, 785.d 0, 785.0, 0916 Vận tốc thực tế ta được: m/s e Đường kính ống dẫn ngưng tụ hồi lưu: G.P 3720, 705.0, 6246 = 3600 Lượng ngưng tụ hồi lưu là: GR = 3600 = 0,6455 kg/s Nhiệt độ ngưng tụ hồi lưu: tR = 58,4832 oC Khối lượng riêng của hỗn hợp lỏng được tính theo công thức : aP − aP = + ρ ρA ρB [I_5] Tra khối lượng riêng theo I _ có : t t 40 58,4832 60 ρ ρ1 ρ (tF) ρ2 ρA 768 ? 746 ρB → t1 t t2 1027 ? 1004 ρ A = 758,6684 kg/m3 , ρ B = 1017,244 kg/ m3 Do đó ρ = 911,605 kg/ m3 Lưu lượng thể tích ngưng tụ: V= GR 0, 6455 ρ R = 911, 605 = 7,0809.10-4 (m3/s) Đường kính ống dẫn hỗn hợp đầu là : d = 7, 0809.10−4 0, 785.0,3 = 0,05483 m Quy chuẩn d=60mm đó chiều dài ống ở bên ngoài l = 100 mm Vận tốc thực tế ta được: ωtt = V 7, 0809.10−4 = = 0,3 0, 785.d 0, 785.0, 054832 m/s f Ống dẫn sản phẩm đáy hồi lưu: Lượng sản phẩm đáy hồi lưu: gđ=g1’ = 130,6072(kmol/h) Nhiệt độ sản phẩm đáy là t = tW = 116,0912oC Lưu lượng thể tích sản phẩm đáy hồi lưu: Đồ án môn Quá trình thiết bị Page 118 118 Dương Ngô Vụ Lớp DHCNH3-K5 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hoá ' g 22,4.( 273 + t W ) 130, 6072.22, 4.(273 + 116, 0912) V= 273 273.3600 = =1,1582 (m3/s) Đường kính ống dẫn hỗn hợp đầu là : d = 1,1582 0, 785.25 =0,2429 m Quy chuẩn d = 250 mm, đó chiều dài ống ở bên ngoài l = 140 mm Vận tốc thực tế ta được: Khối lượng tháp: ωtt = V 1,1582 = = 25 0, 785.d 0, 785.0, 2429 m/s G = GT + GN-Đ + GB + Gbl + GĐ + GÔ + GL ( Kg ) Trong đó : GT : Khối lượng thân tháp trụ ( kg ) GN-Đ : Khối lượng nắp và đáy tháp ( kg ) GB : Khối lượng bích ( kg ) Gbl : Khối lượng bulông nối bích ( kg ) GĐ : Khối lượng đĩa tháp ( kg ) GÔ : Khối lượng ống chảy chuyền ( kg ) GL : Khối lượng chất lỏng điền đầy tháp ( kg ) a Khối lượng thân tháp trụ: Khối lượng riêng của thép là ρ T = 7,9.103 kg/ m3 Đường kính của thân tháp Dt = 1,4 m Chiều dày thân tháp mm Chiều cao thân tháp H = 13 m Khối lượng thân tháp là : 2 π ( Dt + S ) − D 2t π ( 1, + 0, 004 ) − 1, 42 H ρ = 13.7,9.103 T 4 GT = =904,2283 kg b Khối lượng nắp và đáy tháp: Theo các thông số của nắp và đáy đã chọn : Bề mặt của nắp, đáy tháp được tra theo II _ 382, ta được F = 2,24 m Chiều dày của nắp, đáy tháp lấy chung S = mm Đồ án môn Quá trình thiết bị Page 119 119 Dương Ngô Vụ Lớp DHCNH3-K5 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hoá Khối lượng nắp và đáy tháp là : GN-Đ = F S ρ T = 2.2,24.5.10-3.7,9.103 =176,96 kg c Khối lượng bích: Dt D Db DI Do 1400 1540 1490 1460 1413 Bulong 32 db Các thông số của bích đã chọn : Đường kính của bích Dt = 1400 mm Đường kính ngoài của bích D = 1540 mm Chiều dày bích : h = 0,025 m Số bích : n=9 Khối lượng bích là : [ ] π D − D 2t 3,14 1,542 − 1, 42 0, 025.7,9.103.9 = 574, 3209 h.ρ T n 4 → GB = = kg d Khối lượng bulông nối bích: Với bích, mỗi cặp cần 32 bulong các loại M20 ( khối lượng 0,15 kg/cái ) Khối lượng bulông nối bích là : Gbl = 10 32 0,15 = 48 kg e Khối lượng đĩa tháp: Theo các thông số của đĩa đã chọn : Đường kính đĩa : D = 1,4 m Chiều dày đĩa δ = 0,002 m Số đĩa 27 đĩa Khối lượng đĩa tháp là : π D 3,14.1, 42 δ ρ T n 0, 002.7,9.103.27 4 GĐ = = = 656,3667 kg f Khối lượng ống chảy truyền: Khối lượng một ống chảy truyền là : [ ] π ( DÔ + S ) − DÔ hÔ ρ T mÔ = Đồ án môn Quá trình thiết bị Page 120 120 Dương Ngô Vụ Lớp DHCNH3-K5 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hoá Tháp có 27 đĩa ( 23 đĩa luyện đĩa chưng) thì cứ đĩa lắp ống chảy chuyền Số ống chảy chuyền là 27 ống ∙ Đoạn chưng: π ( 0,1917 + 2.10−3 ) − 0,1917 0, 45.7,9.103 mÔ = = 2,151 kg ∙ Đoạn luyện: π ( 0, 0915 + 2.10−3 ) − 0, 09152 0, 45.7,9.103 mÔ = = 1,0325 kg Khối lượng ống chảy chuyền là : GÔ = nÔ mÔ =2,151.23 + 1,0325.4= 53,603 kg g Khối lượng chất lỏng điền đầy tháp: Khối lượng riêng trung bình của pha lỏng ở tháp: ρ x = 869,23 kg/ m3 π D 3,14.1, 42 H ρ = 13.869, 23 = 17386,1646 4 GL = kg → Khối lượng tháp là : G = GT + GN-Đ + GB + Gbl + GĐ + GÔ + GL ( Kg ) →G=904,2283+176,96+574,3209+48+656,3667+53,603+17386,1646=19799,6435 kg Tính tai treo: Trọng lượng tháp là P = G g =19799,6435 9,81 = 1,9423.105 kg 1,9423.105 Tải trọng tác dụng lên một tai treo là GC = P:4 = N = 4,8557.104 N Để đảm bảo an toàn ta chọn Gc = 6.104 N Tải trọng cho phép trên1 tai treo 6.104 F.104 q.10-6 m2 N/m2 L Đồ án môn Quá trình thiết bị B B1 H S l a Mm Page 121 121 Dương Ngô Vụ Lớp DHCNH3-K5 d Khối lượng tai treo kg Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội 451 1,33 230 Khoa Công Nghệ Hoá 200 205 350 12 100 25 34 Chọn tai treo thiết bị thẳng đứng hình vẽ : Tấm lót cho tai treo bằng thép: Tải trọng cho phép trên1 tai treo Chiều dày tối thiểu của thành thiết bị không có lót Chiều dày tối thiểu của thành thiết bị có lót H B SH Mm 20 550 10 10 550 340 14 740 460 230 Chọn tấm lót cho tai treo bằng thép: Đồ án môn Quá trình thiết bị Page 122 122 Dương Ngô Vụ Lớp DHCNH3-K5 13,2 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Tải trọng cho phép trên1 tai treo Chiều dày tối thiểu của thành thiết bị không có lót Khoa Công Nghệ Hoá Chiều dày tối thiểu của thành thiết bị có lót H B SH 340 Mm 20 10 550 Tính chân đỡ: Chọn chân thép chân Tải trọng cho phép chân G.104 N Bề mặt đỡ F= 104 (m2) 711 Tải trọng cho phép đất L B B1 B2 H h s l d 18 110 34 Dt A mm 0,84 300 240 260 370 450 226 (chú ý:giá trị A Dt lấy đáy elip,vật liệu làm chân thép CT3) → Tải trọng chân đỡ: 4.6.104 = 240000 (N) > P → Phù hợp KẾT LUẬN Đồ án môn Quá trình thiết bị Page 123 123 Dương Ngô Vụ Lớp DHCNH3-K5 2400 900 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hoá Chưng luyện trình tiến hành đa số tháp có dòng 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 toán 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 toán thiế kế trở nên phức tạp Một khó khăn mà tính toán thiết kế tháp chưng luyện gặp phải công thức chung cho việc tính toán hệ số động học trình chưng luyện công thức tính toán chưa phản ánh đầy đủ tác dụng động học hiệu ứng hóa học, lý học…mà chủ yếu công thức thực nghiệm công thức tính toán phần lớn phải tính theo giá trị trung bình, thông số vật lý chủ yếu nội suy, nên khó khăn tính toán xác Với quy trình công 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 trình tính toán để gia nhiệt cho dòng nhập liệu tới trạng thái lỏng sôi tận dụng nhiệt chưa đủ để gia nhiệt tới lỏng sôi 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 không để làm sáng tỏ thêm lý thuyết, nắm vững phương pháp tính toán nguyên lý vận hành thiết bị Để hoàn thành đồ án này, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy cô khoa Công Nghệ Hóa Em xin cảm ơn thầy Vũ Minh Khôi thầy dạy môn Các Quá Trình Thiết Bị Đặc biệt em xin cảm ơn thầy Nguyễn Thế Hữu tận tình hướng dẫn, bảo, tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em làm đồ án Đồ án môn Quá trình thiết bị Page 124 124 Dương Ngô Vụ Lớp DHCNH3-K5 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hoá Trong phạm vi khuôn khổ đồ án môn học, thời gian không cho phép đồng thời lần tiếp xúc với cách làm đồ án không tránh khỏi bỡ ngỡ, sai sót Mặt khác trình tính toán thiế kế tính toán lý thuyết, kết tìm phải quy chuẩn áp dụng vào thực tế cần phải có tính toán 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 toán khí tính bền chi tiết không tránh khỏi sai sót Em mong nhận góp ý chân thành, lời nhận xét sửa chữa từ thầy cô để đồ án em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo khoa! Hà Nội, ngày 23 tháng 05 năm 2013 Sinh viên DƯƠNG NGÔ VỤ TÀI LIỆU THAM KHẢO Đồ án môn Quá trình thiết bị Page 125 125 Dương Ngô Vụ Lớp DHCNH3-K5 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hoá [1] Trần Hùng Dũng – Nguyễn Văn Lục – Hoàng Minh Nam – Vũ Bá Minh, “Quá trình Thiết bị 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 bị 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 bị Công Nghệ Hóa Học – Tập 5: Quá trình Thiết bị Truyền Nhiệt”, Nhà xuất Đại học Quốc gia TpHCM, 2002, 372tr [4] Phạm Văn Bôn – Vũ Bá Minh – Hoàng Minh Nam, “Quá trình Thiết bị 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 bị 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 bị 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 bị hóa chất”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 1978, 286tr [8] Nguyễn Minh Tuyển, “Cơ sở tính toán Máy Thiết bị Hóa chất – Thực phẩm”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 1984, 134tr Đồ án môn Quá trình thiết bị Page 126 126 Dương Ngô Vụ Lớp DHCNH3-K5 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Đồ án môn Quá trình thiết bị Khoa Công Nghệ Hoá Page 127 127 Dương Ngô Vụ Lớp DHCNH3-K5 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Đồ án môn Quá trình thiết bị Khoa Công Nghệ Hoá Page 128 128 Dương Ngô Vụ Lớp DHCNH3-K5 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Đồ án môn Quá trình thiết bị Khoa Công Nghệ Hoá Page 129 129 Dương Ngô Vụ Lớp DHCNH3-K5