LUẬN VĂN CHÍNH THỐNG .....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG NGHỆ THƯC PHẨM ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHƯNG CẤT ETHANOL 1000KG/H GVHD: TS TRẦN LỆ THU SINH VIÊN THỰC HIỆN MÃ SỐ SINH VIÊN LÝ DỰ 2005140077 PHAN TRẦN ANH HUY 2005140215 NỘI DUNG BÁO CÁO TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ CHƯNG CẤT QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ CÂN BẰNG VẬT CHẤT TÍNH TỐN THÁP CHƯNG CẤT Nội dung 03 TÍNH TỐN CƠ KHÍ TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ TỔNG QUAN CHƯNG CẤT LÀ GÌ ? Chưng cất trình phân tách hỗn hợp lỏng (hoặc khí lỏng) thành cấu tử riêng biệt dựa vào khác độ bay chúng ĐẶC ĐIỂM ? Khi chưng cất ta thu nhiều cấu tử thường cấu tử thu nhiêu sản phẩm Hỗn hợp đem chưng cất gọi dòng nhập Dòng sản phẩm thu cách bốc ngưng tụ gọi dòng sản phẩm đỉnh Dòng sản phẩm thu đáy thiết bị gọi dịng sản phẩm đáy Dịng hồn lưu dòng ngưng tụ đỉnh thiết bị cấp tuần hoàn trở lại thiết bị nhằm tăng hiệu suất TỔNG QUAN Thấp Áp suất làm việc Thường Cao CHƯNG CẤT Nguyên lý làm việc Cấp nhiệt nơi đáy tháp Đơn giản Hỗn hợp hai cấu tử Trực tiếp Gían tiếp TỔNG QUAN Mục đích phạm vi Yếu tố ảnh hưởng Thiết bị sử dụng • Khai thác để tách nâng cao nồng độ • Thu hồi tinh dầu từ nguồn thực vật • • • • Nguyên liệu Sự chênh lệch nhiệt độ sôi cấu tử Các tính chất nhiệt động nguyên liệu Các thông số công nghệ nhiệt độ, áp suất • Tháp mâm: • Tháp mâm chóp • Tháp mâm xuyên lỗ • Tháp chêm (tháp đệm) TỔNG QUAN ETHANOL NƯỚC PTK 46 (đvC) 18 (đvC) CTPT C2H5OH H2O CTCT TCVL Là chất lỏng, không màu, Là chất lỏng, không màu, suốt, mùi thơm dễ chịu đặc trưng, vị cay, nhẹ nước… TCHH Là rượu đơn chức, no, mạch hở, phản ứng với kim loại kiềm, phản ứng tách nước… ĐIỀU CHẾ Hydrat hóa etylen, Lên men từ trái không mùi, không vị khối nước dày có màu xanh nhạt… Tác dụng với kim loại, Tác dụng với oxit bazơ ỨNG DỤNG Hoàn thiện sản phẩm Khai thác, tách nâng cao nồng RƯỢU BULLEIT BOURBON 450 độ sản phẩm Old Pulteney 400 QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ Bồn cao vị Thiết bị trưng cất Lưu lượng kế Thiết bị ngưng tụ sản phẩm đáy Thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh Bể chứa sản phẩm đáy Bể chứa hỗn hợp Bể chứa sản phẩm đỉnh Bơm Nồi đun dạng Kettle Cân Bằng Vật Chất • Chọn thiết bị: Tháp mâm xuyên lỗ, hoạt động liên tục Khi chưng cất hỗn hợp Ethanol – nước, cấu tử dễ bay Ethanol Năng suất nhập liệu: GF = 1000 (Kg/h) Nồng độ phần khối lượng nhập liệu: = 18% phần khối lượng Nồng độ phần khối lượng sản phẩm đỉnh: = 90% phần khối lượng TÍNH TỐN CƠ KHÍ L B B1 B2 70 60 60 90 150 105 H h s l d 30 14 Kích thước chân đỡ tháp L B B1 a H S l d 15 80 55 75 125 Kích thước tai treo 30 14 TÍNH TỐN CƠ KHÍ • Chân đỡ, tay treo • Tính trọng lượng tháp: P = m*g = • Chân đỡ tháp: B1 L B 70 60 60 B2 H 90 h 150 105 s l d 30 14 • Tai treo: L B B1 H S l a d 80 75 125 30 15 14 55 TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ • Thiết bị đun sơi đáy tháp • Chọn thiết bị đun sơi đáy tháp nồi đun Kettle: • Ống truyền nhiệt làm thép X18H10T, kích thước ống 38*3 mm • Đường kính ngồi: dn= 38mm = 0.038 m • Bề dày ống: δt= 3mm = 0.003 m • Đường kính trong: dt= 0.032 m Suất lượng nước cần dùng: Qđ + GF * hFS = (R+1) * GD * rD + GD * hDS + GW * hWS + Qm Chọn Qm = 0.5* Qđ 0.95* Qđ = (R+1) * GD * rD + GD * (hDS – hFS) + GW * (hWS – hFS) = = = 550.0531 (kg/h) TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ • Hiệu suất nhiệt độ trung bình: qs = αs * (tw2 – ts) =, (W/m2 Xác định hệ số truyền nhiệt: = Bề mặt truyền nhiệt: F= TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ • Cấu tạo thiết bị: • Chọn chiều dài ống truyền nhiệt (m) • Số ống truyền nhiệt: • Cách xếp ống : n= 91, L = 2m, ống bố trí theo hình lục giác, b = 11 ống, a = ống • Đường kính thiết bị: dtr= t * (b – 1) + * 0.038 = 0.0532*(11 – 1) + 4*0.038 = 0.684 (m) TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ Thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh: • Chọn thiết bị ngưng tụ vỏ - ống loại TH nằm ngang • Ống truyền nhiệt làm thép X18H10T, kích thước ống 38*3 mm • Đường kính ngồi: dng= 38mm = 0.038 m • Đường kính trong: dt= 0.032 m • Bề dày ống: δt= 3mm = 0.003 m • Chiều dài ống chọn là: L = 1.5 m TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ • Suất lượng nước cần dùng để ngưng tụ sản phẩm đỉnh: Cân nhiệt: Hệ số truyền nhiệt: = Xác định bề mặt truyền nhiệt: TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ • Cấu tạo thiết bị: • Diện tích truyền nhiệt ống: • Số ống truyền nhiệt cần dùng: Đường kính thiết bị trao đổi nhiệt : D = t*(b – 1) + 4d = 0.672 (m) TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ Thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh • Chọn thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống Ống truyền nhiệt làm thép X18H10T, kích thước ống : Ống trong : • Đường kính trong: dtr = 0.032 m • Đường kính ngồi: dn = 38 mm = 0.038 m • Bề dày ống: δt = mm = 0.003 m Ống ngooài : • Đường kính trong: Dtr = 0.051 m • Đường kính ngồi: Dtr = 0.057 m • Bề dày ống: δt = mm = 0.003 m TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ • Suất lượng nước làm nguội sản phẩm đỉnh cần dùng: • Suất lượng nước cần dùng: Hiệu số nhiệt độ trung bình: Bề mặt truyền nhiệt: Cấu tạo thiết bị: L TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ • Bồn cao vị Tính chiều cao bồn cao vị: Chọn đường kính ống dẫn nguyên liệu (nhập liệu): d = 50 (mm), độ nhám ống Tổn thất đường ống dẫn: h1 = (λ1 * + )* = 0.0133 (m) Tổn thất đường ống dẫn nhập liệu: h2 = (λ2 * + ) * = • Chiều cao bồn cao vị:Hcv = z2 + + + hf1-2 Chọn Hcv = 4.5 (m) TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ • Bơm Lưu lượng nhập liệu: VF= = Chọn bơm có suất Qb = 1.2 () Đường kính ống hút, ống đẩy 32(mm) • Công suất thực tế bơm: Để đảm bảo tháp hoạt động liên tục ta chọn bơm li tâm loại XM có cơng suất 0.0314 (hp) KẾT LUẬN ••Tỉ số hồn lưu thích hợp: R = 1.8703 • Số mâm chưng cất thực tế: 23 mâm • Đường kính tháp chưng cất: Dt = 0.35 (m) • Đường kính lỗ mâm: 0.003 (m) • Bề dày mâm: 0.0018 (m) • Số lỗ mâm: • Trở lực tồn tháp: • Khoảng cách hai mâm: 0.25 (m) • Chiều cao tháp: 6.8164 (m) • Thân – đáy – nắp làm thép X18H10T, có bề dày: mm • Bích ghép thân – đáy – nắp làm thép X18H10T, loại bích liền khơng cổ • Bích ghép ống dẫn làm thép CT3, loại bích liền khơng cổ • Đường kính ống dẫn chất lỏng: 0.05 (m) • Đường kính ống dẫn hơi: 0.025 (m) VẤN ĐÁP ... TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ CHƯNG CẤT QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ CÂN BẰNG VẬT CHẤT TÍNH TỐN THÁP CHƯNG CẤT Nội dung 03 TÍNH TỐN CƠ KHÍ TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ TỔNG QUAN CHƯNG CẤT LÀ GÌ ? Chưng cất trình phân... dùng: Đường kính thiết bị trao đổi nhiệt : D = t*(b – 1) + 4d = 0.672 (m) TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ ? ?Thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh • Chọn thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh thiết bị truyền nhiệt... ống, a = ống • Đường kính thiết bị: dtr= t * (b – 1) + * 0.038 = 0.0532*(11 – 1) + 4*0.038 = 0.684 (m) TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ ? ?Thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh: • Chọn thiết bị ngưng tụ vỏ - ống loại