Đồ án thiết kế tháp chưng luyện có ống chảy truyền

BỘ CƠNG THƯƠNG CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ĐỘC LẬP- TỰ DO- HẠNH PHÚC ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH THIẾT BỊ Họ tên SV : Nguyễn Hải Đăng MSV : 0941440064 Lớp : ĐH Công Nghệ Kỹ Thuật Mơi Trường Khóa :9 Khoa : Cơng nghệ hóa Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Văn Mạnh NỘI DUNG: Thiết kế 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 a F= 32,8% khối lượng + hỗn hợp đỉnh a p=79,1% khối lượng + hỗn hợp đáy a w= 1,1% khối lượng STT Tên vẽ Khổ giấy Vẽ dây chuyền sản xuất A0 01 Vẽ hệ thống tháp chưng luyện A0 01 Số lượng MỤC LỤC ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH THIẾT BỊ LỜI MỞ ĐẦU .3 PHẦN I: GIỚI THIỆU CHUNG LÝ THUYẾT VỀ CHƯNG LUYỆN: 1.1 Phương pháp chưng luyện: 1.2 Thiết bị chưng luyện: GIỚI THIỆU VỀ HỖN HỢP ĐƯỢC CHƯNG LUYỆN: .6 2.1 Metylic: .6 2.2 Etylic 2.3 Vẽ thuyết minh dây chuyền sản xuất: .7 PHẦN II: TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNH 2.1.Tính tốn cân vật liệu toàn thiết bị: 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 TỐN CƠ KHÍ 60 3.1 TÍNH TỐN 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 TỐN 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 với phát triển không ngừng nghỉ khoa học kỹ thuật, máy móc cơng nghệ khơng ngừng nâng cao tạo sản phẩm thỏa mãn nhu cầu khắt khe thị trường Nghành cơng nghiệp hóa chất khơng nằm ngồi xu đó, ngày sản phẩm ngành cơng nghiệp địi 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 ngun khai thác dạng lỏng + Khơng khí hóa lỏng + Q 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 n hiêu cấu tử sản phẩm Để thu sản phẩm đỉnh tinh khiết ta tiến hành chưng nhiều lần hay gọi chưng luyện Là kỹ sư hóa chất tương lai, chúng em trang bị nhiều kiến thức q trình thiết bị cơng 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 q trình cơng 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 tốn ngun 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 Cơng 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 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 khơng có 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 Khơng cần địi 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 nhiềuđoạn 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 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 tồn 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 khơng màu, hịa tan nước theo tỷ lệ Nhiệt độ sơi 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 khơng màu hịa tan vơ hạn nước Nhiệt độ sơi 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 khơng liên kết, có độ bay khác metylic bay trước nhiệt độ sơi 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: Hình 1.1 Sơ đồ dây chuyền công nghê chưng luyện liên tục CHÚ THÍCH: Thùng chứa hỗn hợp đầu Thiết bị làm lạnh sản phẩm đỉnh Bơm Thùng chứa sản phẩm đỉnh Thùng cao vị Thiết bị gia nhiệt đáy tháp Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu 10 Thùng chứa sản phẩm đáy Tháp chưng luyện 11 Thiết bị tháo nước ngưng Thiết bị ngưng tụ hồi lưu 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 sơi nước bão hoà, từ thiét 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 sơi 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 PHẦN II: TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNH 2.1.Tính tốn cân vật liệu tồn 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) 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.a F = P a P + W.a(2) Từ (1) (2) ta suy lượng sản phẩm đỉnh là: kg/h *Đổi từ khối lượng sang phần mol: x = \f(a/M, = = 0,412(phần mol) x= \f(a/M, = =0,845(phần mol) x = \f(a/M, = =0,0157(phần mol) *Tính khối lượng mol trung bình: Áp dụng cơng 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 : - n = 37 ống - d = 0,02 m ρ : khối lượng riêng dung dịch t = t tb= 51,58 oC Xác định vận tốc giả thiết : Nên ta cần phải chia số ngăn để trình cấp nhiệt chế độ xốy : • Số ngăn : Quy chuẩn m= ngăn • Tính lại chuẩn số Reynolds : Vậy kích thước thiết bị đun nóng hỗn hợp đầu : F = 30 m2 – bề mặt truyền nhiệt ; N= 37 ống – số ống truyền nhiệt ; D= 300 mm – đường kính thiết bị ; H= 2m – chiều cao hai mặt bích; 4.2 TÍNH BƠM VÀ THÙNG CAO VỊ Sơ đồ bơm thùng cao vị Ký hiệu: H : Chiều cao tính từ mặt thống bề chứa dung dịch đến mặt thoáng thùng cao vị (m) H : Chiều cao tính từ đáy tháp đến đĩa tiếp liệu (m) H : Chiều cao tính từ nơi đặt bơm đến đáy tháp (m) Z: Chiều cao tính từ đĩa tiếp liệu đến mặt thống thùng cao vị (m) Trong q trình sản xuất, muốn tính toán đưa hỗn hợp đầu lên thùng cao vị, đảm bảo u cầu cơng nghệ cần phải tính trở lực đường ống dẫn liệu thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu từ tính chiều cao thùng cao vị so với vị trí tiếp liệu tháp xác định cơng suất, áp suất tồn phần bơm ΔP = ΔP + ΔP + ΔP + ΔP + ΔP + ΔP (Sổ tay I - 376) Trong đó: ΔP : Áp suất động học hay áp suất cần thiết để tạo tốc độ cho dòng chảy khỏi ống dẫn ΔP : Áp suất để khắc phục trở lực ma sát dòng ổn định ống thẳng ΔP : Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục ΔP : Áp suất cần thiết để nâng chất lỏng lên cao để khắc phục áp suất thủy tĩnh ΔP : Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực thiết bị ΔP : Áp suất bổ sung cuối ống dẫn Trong thiết bị chưng luyện tháp đĩa lỗ có ống chảy truyền ΔP = ΔP =0 3.2.1 Tính trở lực từ thùng cao vị đến thiết bị truyền nhiệt a- tính áp suất động học (I-377)(N/m2 ) : khối lượng riêng chất lỏng, kg/m : vận tốc lưu thể (m/s) Hỗn hợp đầu vào tháp t F =250C có: = 787,5kg/m3 ) =784,75 (kg/m3 ) Tốc độ trung bình lưu thể ống dẫn liệu có d=150(mm) , ω ==0,059(m/s) Vậy : ΔPd=1,36(N/m2) b-áp suất khắc phục trở lực ma sát Áp suất để khắc phục trở lực ma sát dòng chảy ổn định ống thẳng N/m2 : hệ số ma sát( phụ thuộc vào chế độ chảy) L: chiều dài ống dẫn(m) : đường kính tác dụng ống (m) Với d=d td =0,15m Với =0,059 (m/s) , *Tính độ nhớt dung dịch: lg t=25 0C nội suy theo ( I.91) ta được: =0,095.10(Ns/m) =0,2051.10(Ns/m) Re= =33900,11>10 -4 chế độ chảy ống chế độ chảy xoáy *Hệ số trở lực ma sát: (I-380) Trong :-độ nhám tương đối xác định theo công thức := độ nhám tuyệt đối ống dẫn=0,1.10(m) d :đường kính tác dụng ống d=0,15(m) Vậy ==0,67.10 Thayvàocơngthức trêncó =0,0246 Vậy :ΔРm=0,0246.=2,69(N/m2) c-Tính áp suất để khắc phục trở lực cục Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục : hệ số trở lực cục *Trở lực cục đoạn ống gồm: Trở lực vào ống có (đột thu) : d : đường kính ống dẫn liệu d =0,15(m) d : chọn thùng cao vị có đường kính 1(m) Ta có = 0,0224 Tra sổ tay tập I-388 ta có : =0,45 Trở lực ba trục khuỷu 90 : ξ2= 3.1,1 = 3,3 Một van tiêu chuẩn với đường kính ống dẫn liệu d=0,15m có :ξ 3=4,5 Từ ống dẫn vào thiết bị gia nhiệt ( đột mở) : ξ4 = ξ = ξ 1+ξ2+ξ3+ξ4 = 9,25 C = =12,717 (N/m ) ΔP Nên áp suất toàn phần cần thiết để thắng trở lực ống dẫn từ thùng cao vị tới thiết bị gia nhiệt : ΔРt= 16,767(N/m2) Chiều cao cột chất lỏng tương ứng : H==0,00217(m) 3.2 2- Trở lực ống dẫn từ thiết bị gia nhiệt tới tháp đĩa tiếp liệu: a tính áp suất động học (I377)(N/m2 ) : khối lượng riêng chất lỏng, kg/m : vận tốc lưu thể (m/s) Hỗn hợp đầu vào tháp t F =72,63 0C có: = 743,37 (kg/m3 ) = 742,0015 (kg/m ) =742,45 kg/m Tốc độ trung bình lưu thể ống dẫn liệu có d=150(mm) , ΔPd=1,29(N/m2) b- áp suất khắc phục trở lực ma sát Áp suất để khắc phục trở lực ma sát dòng chảy ổn định ống thẳng N/m2 : hệ số ma sát( phụ thuộc vào chế độ chảy) L: chiều dài ống dẫn = 3(m) : đường kính tác dụng ống = 0,15(m) Với =0,059(m/s) , *Tính độ nhớt dung dịch: lg Tại t=72,630C nội suy theo ( I.101- trang 91) ta được: µA=0,334.10-3(Ns/m2) µB=0,492.103 (Ns/m2) µhh=0,426.10 -3(Ns/m2) Re=16321,194>104 chế độ chảy ống chế độ chảy xoáy *Hệ số trở lực ma sát: (I-380) Trong :-độ nhám tương đối xác định theo công thức := độ nhám tuyệt đối ống dẫn=0,1.10(m) d :đường kính tác dụng ống d=0,15(m) Vậy ==0,67.10 Thayvàocơngthức trêncó =0,0284 Vậy : =0,776(N/m2) ΔPm= c-Tính áp suất để khắc phục trở lực cục Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục : 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) d : đường kính thiết bị gia nhiệt d2 =1,1 (m) Ta có Tra sổ tay tập I-388 ta có : =1 Trở lực khuỷu 90 khuỷu 30 tạo thành ξ = 1,1 Một van tiêu chuẩn với đường kính ống dẫn liệu d=150mm có : =4,5 Trở lực khỏi ống : ξ4= ξ = ξ 1+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 72,63 0C a trở lực động học Tốc độ lưu thể trung bình ống Mà (m3/s) Nhiệt độ trung bình hỗn hợp thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu Tại t tb =48,810C →p=767,72(kg/m3) ω ===0,117(m/s) đường kính ống thiết bị gia nhiệt , phần trước ta chọn d= 0,035m 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 ngăn cao 1,5m, L = 7,5 m dtb= 0,035m ω = 0,117m/s 767,72(kg/m) µhh=0,428.103 (Ns/m2) Re=31480,107 hệ số tính theo cơng thức sau: Trong :-độ nhám tương đối xác định theo công thức := độ nhám tuyệt đối ống dẫn=0,1.10(m) d:đường kính tác dụng ống d=0,035(m) Vậy ==2,857.10 Thayvàocơngthức có 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 Có : tiết diện cửa vào thiết bị gia nhiệt tiết diện cửa =f (m2) (đường kính ống dẫn d=0,15 m Tiết diện khoảng trống đầu thiết bị gia nhiệt ngăn D: đường kính thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu, D= 1,1 m Tiết diện ống truyền nhiệt ngăn , đường kính truyền nhiệt - cửa vào: d=0,035m : Khi dòng chảy từ khoảng trống đầu thiết bị vào ngăn thiết bị (có ngăn 0,443 =>ξ2= 8.ξ’2= 3,544 - dòng chảy từ ống truyền nhiệt khoảng trống đột mở ξ3= 5.ξ3’ = 3,2 - dòng chảy khỏi thiết bị đột thu 0,4649 - chất lỏng chảy từ ngăn sang ngăn đổi chiều 90C 4.1,1=4,4 Trở lực đổi chiều là:ΔP d=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 ==0,0369(m) H Tổng chiều cao: H= H1 + H2 + H3 = 0,00217+0,0016+0,0369=0,0407(m) 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 0-0 Coi chất lỏng chảy từ thùng cao vị ( mặt cắt 1-1) (1) Trong H1: chiều cao chất lỏng so với đĩa tiếp liệu H2: đĩa tiếp liệu (= 0) ω 1: 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 ở90,5 0C ρ2=785,64 (kg/m3) hm: = 0,0467m z+=++0,0407 z=8,07 m Vậy chiều cao thùng cao vị: H=8m 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: Áp suất động học: ω = =1,235 (N/m2) ΔPd=585,47(N/m2) áp suất khắc phục trở lực ma sát (N/m2 ) ρ= 767,72 (kg/m3) μ = 1,097.103 (N/m2) L= 19,0824 (m) dtđ = 0,05 (m) Chuẩn số Re=129644,6>104 Lưu thể chế độ chảy xoáy: Áp dụng sơng thức: Trong :-độ nhám tương đối xác định theo công thức := độ nhám tuyệt đối ống dẫn=0,1.10(m) d:đường kính tác dụng ống d=0,05(m) Vậy ==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 đường kính ống dẫn d=0,05m đường kính thùng cao vị d=5(m) Ta cξ 1= Trở lực hai khuỷu =1,1.2=2,2 Một van tiêu chuẩn với đường kính ống dẫn liệu d=500mm có : =4,5 Hệ số trở lực từ đường ống thiết bị hỗn hợp đầu Chọn đường kính thùng chứa m = → hệ số trở lực cục : ΔPC=ξΔPd=4739,44(N/m2) Do : ΔPt= ΔPd+ ΔPm+ ΔPC=585,47+6613,96+4739,44=11938,87 (N/m 2) 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: [I-439] Mà: F: lượng hỗn hợp đầu, F=4,1667 kg/s : Hiệu suất toàn phần bơm Tra I-439: : hiệu suất thể tích, =0,9 : hiệu suất thuỷ lực, =0,85 : Hiệu suất khí, =0,95 Chọn bơm có cơng suất 0,2 Kw Công suất động điện: : Hiệu suất truyền động, chọn =1 : Hiệu suất động cơ, chọn =0,8 Trong thực tế chọn động điện có cơng suất lớn tính tốn : hệ số dự trữ cơng suất (tra I-440) =1,4 Vậy chọn bơm có cơng suất 0,5 Kw 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 q trình tính tốn thiết kế trở nên phức tạp Một khó khăn mà tính tốn thiết kế hệ thống chưng luyện ln gặp phải khơng có cơng thức chung cho việc tính tốn hệ số động học q trình chưng luyện cơng thức chưa phản ánh đầy đủ tác dụng động học, hiệu ứng hóa học, hóa lý,… mà chủ yếu cơng thức thực nhiệm cơng thức tính tốn phần lớn phải tính theo giá trị trung bình, thông số vật lý chủ yếu nội suy, nên khó khăn cho việc tính tốn 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 hồn thành đồ án khơng 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 mơn học, phương pháp thực tính tốn thiết kế, cách tra cứu số liệu, xử lý số liệu… Em xin chân thành cảm ơn Sinh viên thực Nguyễn Hải Đăng TÀI LIỆU THAM KHẢO Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất - Tập - NXB khoahọc kỹ thuật Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất - Tập - NXB khoahọc kỹ thuật Tính tốn q trình - thiết bị cơng nghệ hóa chất thực phẩm Tập - NXB khoa học kỹ thuật ... thiết bị phân tách đa dạng tháp chóp, tháp đĩa lỗ khơng có 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. .. 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... ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH THIẾT BỊ LỜI MỞ ĐẦU .3 PHẦN I: GIỚI THIỆU CHUNG LÝ THUYẾT VỀ CHƯNG LUYỆN: 1.1 Phương pháp chưng luyện: 1.2 Thiết bị chưng