ĐỒ ÁN ĐỀ TÀI THIẾT KẾ THÁP ĐỆM CHƯNG CẤT HỆ ETHANOL

1 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT THIẾT BỊ THỰC PHẨM ĐỀ TÀI THIẾT KẾ THÁP ĐỆM CHƯNG CẤT HỆ ETHANOL NƯỚC NĂNG SUẤT NHẬP LIỆU 6000 Lh GVHD Trần Chí Hải SVTH Huỳnh Phan Nhã Trúc 2005170947 08DHTP3 Phạm Thị Thanh Trúc 2005170199 08DHTP3 Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2019 2 ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN Chữ kí 3 MỤC LỤC ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN 2 LỜI MỞ ĐẦU 5 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 6 1 Giới thiệu về nguyên liệu 6 2 Giới thiệu về sản.

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT THIẾT BỊ THỰC PHẨM ĐỀ TÀI THIẾT KẾ THÁP ĐỆM CHƯNG CẤT HỆ ETHANOL - NƯỚC NĂNG SUẤT NHẬP LIỆU 6000 L/h GVHD: Trần Chí Hải SVTH: Huỳnh Phan Nhã Trúc 2005170947 - 08DHTP3 Phạm Thị Thanh Trúc 2005170199 - 08DHTP3 Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2019 ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN Chữ kí MỤC LỤC ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Giới thiệu nguyên liệu Giới thiệu sản phẩm Giới thiệu chưng cất 10 CHƯƠNG 2: SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN 13 CHƯƠNG 3: CÂN BẰNG VẬT CHẤT 15 Các số liệu ban đầu: 15 Phương trình làm việc tháp đệm 18 CHƯƠNG 4: CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG 20 4.1 Cân lượng cho tháp chưng cất .20 4.2 Cân nhiệt lượng cho thiết bị ngưng tụ hoàn toàn sản phẩm đỉnh 30 4.3 Cân nhiệt lượng cho thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh 30 4.4 Cân nhiệt lượng cho thiết bị gia nhiệt tận dụng nhiệt sản phẩm đỉnh 31 CHƯƠNG 5: TÍNH ĐƯỜNG KÍNH THÁP ĐỆM 32 5.1 Lượng trung bình tháp 32 5.2 Khối lượng riêng trung bình .34 5.3 Tốc độ tháp đệm 36 CHƯƠNG 6: TÍNH CHIỀU CAO THÁP ĐỆM THEO SỐ ĐƠN VỊ CHUYỂN KHỐI 38 6.1 Tính chiều cao đoạn cất 38 6.2 Tính chiều cao đoạn chưng 44 6.3 Chiều cao thân tháp 49 CHƯƠNG 7: TRỞ LỰC CỦA THÁP ĐỆM 50 7.1 Trở lực đoạn luyện 50 7.2 Trở lực đoạn chưng: 51 7.3 Trở lực toàn tháp: 52 CHƯƠNG 8: TÍNH TỐN CƠ KHÍ VÀ LỰA CHỌN 53 8.1 Tính đường ống dẫn 53 8.2 Tính bề dày thân tháp 55 8.3 Tính đáy nắp thiết bị 58 8.4 Tra bích .61 8.5 Tính chọn tai treo chân đỡ: 68 KẾT LUẬN 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 LỜI MỞ ĐẦU Công nghiệp thực phẩm ngành có đóng góp to lớn đến ngành cơng nghiệp nước ta nói riêng giới nói chung, ngành cơng nghiệp có phát triển lớn tương lai Hiện nay, cơng nghiệp hóa đại hóa mạnh mẽ thời đạo, người trọng đến sức khỏe ăn không để no, ăn khơng phải ngon mà cịn phải đảm bảo sức khỏe than gia đình nhu cầu sử dụng nguyên liệu sản phẩm thực phẩm phải có nguồn gốc chất lượng ổn định Các phương pháp sử dụng để nâng cao độ tinh khiết: trích ly, chưng cất, đặc, hấp thu… Tùy theo đặc tính yêu cầu sản phẩm mà ta có lựa chọn phương pháp thích hợp Đối với hệ Etanol - Nước cấu tử tan lẫn hoàn toàn, ta phải dùng phương pháp chưng cất để nâng cao độ tinh khiết cho Etanol Đồ án môn học Kỹ thuật thực phẩm môn học mang tính tổng hợp q trình học tập kỹ sư thực phẩm tương lai Môn học giúp sinh viên giải nhiệm vụ tính tốn cụ thể về: yêu cầu công nghệ, kết cấu, giá thành thiết bị sản xuất hoá chất - thực phẩm Đây bước để sinh viên vận dụng kiến thức học nhiều môn học vào giải vấn đề kỹ thuật thực tế cách tổng hợp Nhiệm vụ ĐAMH thiết kế hệ thống chưng cất tháp đệm hệ Etanol - Nước suất nhập liệu 6000 lít/h Nhập liệu trạng thái lỏng, trao đổi nhiệt với sản phẩm đỉnh Em chân thành cảm ơn q thầy mơn Kỹ thuật thực phẩm, bạn sinh viên giúp em hoàn thành đồ án Tuy nhiên, trình hồn thành đồ án khơng thể khơng có sai sót, em mong q thầy góp ý, dẫn CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Giới thiệu ngun liệu 1.1 Ethanol gì? Các tính chất liên quan Nguồn gốc a) Ethanol gì? Ethanol hợp chất hữu nằm dãy đồng đẳng ancol, có cơng thức hóa học C2H6O hay C2H5OH Ethanol có nhiều tên gọi khác Etanol, rượu etylic, ancol etylic, rượu ngũ cốc hay cồn công nghiệp Ethanol sử dụng rộng rãi giới, tương lai nhiều ngành cơng nghiệp nhiên liệu tiềm vô lớn Trong sống ngày ta hay gọi rượu b) Tính chất Ethanol có cơng thức phân tử: CH2-CH2-OH, khối lượng phân tử: 46 đvC Là chất lỏng có mùi đặc trưng, khơng độc, tan nhiều nước o Thông số vật lý:  Ethanol chất lỏng suốt, khơng màu, có mùi thơm nhẹ dễ cháy Có vị cay đặc trưng  Ethanol tan vô hạn nước  Nhẹ nước với khối lượng riêng 0,7936 g/ml 15 độ C) Dễ bay hơi, sơi nhiệt độ 78,39 độ C, hóa rắn -114,15 độ C o Tính chất hóa học: - Phản ứng với kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ Ví dụ: 2C2H5OH + 2Na  2C2H5ONa + H2 - Phản ứng este hóa, phản ứng rượu axit với mơi trường axit sulfuric đặc nóng tạo este Ví dụ: C2H5OH + CH3COOH  CH3COOC2H5 + H2O - Phản ứng loại nước tách nước phân tử để tạo thành olefin, môi trường axit sulfuric đặc 170 độ C: C2H5OH  C2H4 + H2O - Tách nước phân tử rượu thành ether C2H5OH + C2H5OH  C2H5-O-C2H5 + H2O - Phản ứng oxi hóa, rượu bị oxi hóa theo mức: (hữu hạn) thành aldehyde, axit hữu oxi hóa hồn tồn (đốt cháy) thành CO2 H2O Ví dụ mức 1, mơi trường nhiệt độ cao CH3-CH2-OH + CuO -> CH3-CHO + Cu + H2O Mức 2, có xúc tác: CH3-CH2-OH + O2 -> CH3-COOH + H2O Mức C2H5OH + O2 -> CO2 + H2O Phản ứng riêng - Phản ứng tạo butadien-1,3: cho rượu qua chất xúc tác hỗn hợp, ví dụ Cu + Al2O3 380-400 độ C, lúc xảy phản ứng tách loại nước 2C2H5OH -> CH2=CH-CH=CH2 + H2O + H2 - Phản ứng lên men giấm: oxi hóa rượu etylic 10 độ oxi khơng khí có mặt men giấm nhiệt độ khoảng 25 độ C CH3-CH2-OH + O2 -> CH3-COOH + H2O c) Điều chế chất ethanol Cồn Etanol sản xuất nhiều cách tiêu biểu thơng qua cơng nghệ hydrat hóa ethylene dùng phương pháp sinh học lên men đường hay ngũ cốc với men rượu  Thông qua công nghệ hóa dầu Hydrat hóa ethylene Ethanol sản xuất từ nguyên liệu dầu mỏ thông qua phương pháp hydrat hóa ethylene xúc tác acid Cho ethylene hợp nước 300 độ C, áp suất 70-80 atm với chất xúc tác acid wolframic acid phosphoric: Ta có phương trình điều chế sau: H2C=CH2+ H2O→CH3CH2OH  Thơng qua đường sinh học lên men Trong điều kiện khơng có oxy số loại men rượu chuyển hóa đường tạo Ethanol Cacbon dioxit CO2 Phương trình điều chế sau : C6H12O6→ 2CH3CH2OH+ 2CO2 Q trình ni cấy men rượu theo điều kiện để sản xuất rượu gọi ủ rượu Men rượu phát triển diện khoảng 20% rượu, nồng độ rượu sản phẩm cuối tăng lên nhờ chưng cất Để sản xuất dung môi Ethanol từ nguyên liệu chứa tinh bột hạt ngũ cốc tinh bột phải chuyển hóa thành đường Trong việc ủ men bia, theo truyền thống tạo cách cho hạt nảy mầm hay ủ mạch nha Trong trình nảy mầm, hạt tạo enzym có chức phá vỡ tinh bột để tạo đường Để sản xuất ethanol làm nhiên liệu, trình thủy phân tinh bột thành glucoza thực nhanh chóng cách xử lý hạt với acid sulfuric loãng, enzym nấm amylas, tổ hợp hai phương pháp  Thông qua đường làm tinh khiết Ethanol nước Đối với hỗn hợp Etanol nước, điểm sôi hỗn hợp (azeotrope) cực đại nồng độ 96% ethanol 4% nước Vì lý này, chưng cất phân đoạn hỗn hợp ethanolnước (chứa 96% ethanol) khơng thể tạo ethanol tinh khiết 96% Vì vậy, 95% etanol nước dung môi phổ biến 1.2 Giới thiệu hệ ethanol- nước Hiện nay, ethanol sản xuất từ nguyên liệu chứa tinh bột Tinh bột đem hồ hóa- đường hóa acid chế phẩm enzyme amylase Dưới tác dụng enzyme nhiệt độ cao tinh bột chuyển hóa thành đường Sau đó, đường thu tiếp tục lên men để chuyển thành ethanol, khí CO2 sản phẩm trung gian khác Sau lên men hỗn hợp ethanol sản phẩm khác gọi dấm chín có nồng độ ethanol thơng thường khoảng 8-10% Dấm chín thu sau trình lên men dược chuyển đến công đoạn chưng cất để tách ethanol khỏi dấm chín, loại bỏ tạp chất nâng nồng độ ethanol lên 95% Dịch sau lên men có nồng độ ethanol thấp cần chưng cất nhằm loại bỏ tối đa lượng nước tạp chất khác để thu lượng ethanol có nồng độ chất lượng phù hợp Etanol dung mơi linh hoạt, pha trộn với nước để tạo thành hệ Ethanol-nước Hỗn hợp Ethanol-nước tích nhỏ tổng thể tích thành phần với tỷ lệ định Khi trộn lẫn lượng Ethanol với nước tạo thành 1,92 thể tích hỗn hợp Hỗn hợp Ethanol nước có tính tỏa nhiệt Ta có bảng thành phần lỏng (x) – (y) nhiệt độ sôi hỗn hợp Etanol -Nước 760 mmHg: x (%phân mol) y (%phân mol) 33,2 44,2 53,1 57,6 61,4 65,4 69,9 75,3 81,8 89,8 100 t (ºC) 100 90,5 86,5 83,2 81,7 80,8 80 78,4 78,4 10 20 30 40 50 60 70 79,4 79 80 78,6 90 100 Giới thiệu sản phẩm 2.1 Các dạng sản phẩm Ngày với phát triển vượt bậc công nghiệp giới nước nhà, ngành cơng nghiệp cần nhiều loại hóa chất có độ tinh khiết cao Chưng cất trình áp dụng từ lâu đời được nghiên cứu rộng rãi công nghiệp thực phẩm, sinh học hóa chất để chế biến rượu, cồn, tinh dầu, dầu thực vật, điều chế oxi, lọc dầu Có thể ứng dụng phương pháp chưng cất để thu ethanol tinh khiết (có độ cồn cao) Khi cưng cất ta thu nhiều cấu tử thường cấu tử thu nhiêu sản phẩm Hệ chưng cất ethanol- nước có sản phẩm với sản phẩm đỉnh chủ yếu ethanol sản phẩm đáy chủ yếu nước 2.2 Ứng dụng  Ethanol ứng dụng công nghiệp  Etanol sử dụng sản phẩm chống đơng lạnh điểm đóng băng thấp  Etanol dùng để điều chế số hợp chất hữu axit axetic, dietyl ete, etyl axetat…  Etanol dùng làm dung môi chất pha để pha vecni, dược phẩm, nước hoa…  Cồn Etanol dùng để pha chế xăng sinh học E5, E10, thường tỉ lệ xăng chiếm 90%  Ethanol dùng công nghiệp in, công nghiệp điện tử, dệt may  Cồn Ethanol dùng ngành điện tử, lau vi mạch, bo mạch  Ethanol ứng dụng công nghiệp thực phẩm Ethanol ứng dụng vào ngành cơng nghiệp thực phẩm hay cịn gọi cồn thực phẩm có ứng dụng sau đây:  Ethanol nguyên liệu để tạo đồ uống có cồn mà ngày hay sử dụng bia, rượu, …  Ethanol dùng nước ướp gia vị  Ethanol ứng dụng dược phẩm y học  Ethanol dùng chất chống vi khuẩn, sát trùng  Ethanol dùng để điều chế thuốc ngủ  Ethanol nồng độ định dung dịch dùng để tẩy rửa, vệ sinh dụng cụ y tế Giới thiệu chưng cất 3.1 Chưng cất gì? a) Khái niệm Chưng cất trình dùng đẻ tách cấu tử hỗn hợp lỏng hỗn hợp khí-lỏng thành cấu tử riêng biệt dựa vào khác độ bay 10 58 Po=Pth+P1 [XIII.27 - 2, 366] P1 = g.ρ.Ht ρ - khối lượng riêng nước nhiệt độ trung bình tháp  Ttb = m  = th䁐  䁐  m 䁐 = 91,7oC Với Ttb = 91,7oC tra bảng [I.2 - 1, 9] ta có ρ = 963,81 kg/m3  P1 = 9,81.963,81.10 = 94549,761 N/m2 Pth - áp suất thử thủy lực, theo bảng [XIII.5 - 2, 358] thì: Pth = 1,5.P1 = 1,5 94549,761 = 141824,64 N/m2  Po = Pth + P1 = 141824,64 +94549,761 Vậy ta có: = h tm h䁐t mt 䁐t  䁐 mt 䁐 Ta thấy    䁐 h h tm 䁐 ho mom h䁐 䁐 tmho = 175.106 N/m2 m䁐 = 236374,4 N/m2 N/m2 lấy S = 3mm hợp lý 8.3 Tính đáy nắp thiết bị Chọn đáy nắp dạng elip có gờ lắp với thân thiết bị cách ghép bích, tâm có đục lỗ để lấy sản phẩm đáy sản phẩm đỉnh Vật liệu làm đáy nắp thép không rỉ X18H10T Chiều dày đáy nắp tính theo cơng thức: S= +C,m m䁐t  t [XIII.47 - 2, 385] Trong đó: hb - chiều cao phần đáy nắp, tra bảng [XIII.10 - 2, 382] ta hb1 = 200mm ứng với D1 = 0,8 m hb2 = 200 mm ứng với D2 = 0,8 m  ℎ - hệ số bền nắp hàn hướng tâm, chọn nắp hàn từ hai nửa tấm, hàn điện tay hai phía Tra bảng [XIII.8 - 2, 362],  ℎ = 0,95 k - hệ số không thức nguyên 58 59 k=1- [XIII.48 - 2, 385] + Đối với nắp tháp có đường kính ống dẫn sản phẩm đỉnh dD = 100 mm: k=1- dD t h䁐 h䁐t h䁐t + Đối với đáy tháp có đường kính ống dẫn sản phẩm đáy d= 90 mm: k = 1- t  h䁐h h䁐t = 0,888  > 30, bỏ qua đại lượng P mẫu số cơng thức tính chiều dày nắp đáy + Đối với nắp:  h ho  0,875 0,95 = 615,87 > 30 tt oh䁐h m Xét: + Đối với đáy:   8.3.1 Chiều dày nắp S= ho h tt oh䁐h m 0,888 0,95 = 625,02 > 30 + C = m䁐t h䁐t tt oh䁐h m h䁐t +C h䁐  t = 6,84.10-4 + C Vì: S - C = 6,84.10-4 < 10mm, nên ta thêm mm vào C theo [2,386] C= + 1,8 = 3,8mm  S = 6,84.10-4 + 3,8.10-3 = 4,48.10-3 m Quy chuẩn S = mm m䁐t h ho h䁐t h䁐 Thử ứng suất: = = 䁐o  t  h䁐t  h䁐 h 䁐o h䁐t  䁐 Ta thấy    䁐 t tm䁐t h䁐 h  h䁐 h 䁐 ho  䁐 htm , N/m2 [XIII.49 - 2, 386] tt oh䁐h m tm䁐t htm = 79,82134 106 N/m2 = 175.106 N/m2 lấy Snắp = mm hợp lý 8.3.2 Chiều dày đáy 59 60 S= + C = m䁐t h䁐t tt oh䁐h m h䁐t +C h h䁐ttt h䁐 h䁐  t = 6,74.10-4 + C Vì: S - C = 6,74.10-4 < 10mm, nên ta thêm 2mm vào C theo [2,386] , C = 2+1,8 = 3,8mm  S = 6,74.10-4 + 3,8.10-3 = 4,47.10-3 m Quy chuẩn S = 5mm m䁐t ho Thử ứng suất: = = 䁐o  t  h䁐t  h䁐 䁐o h䁐ttt h䁐  䁐 Ta thấy    䁐 h t tm䁐t h䁐 䁐 ho   htm 䁐 , N/m2 [XIII.49 - 2, 386] tt oh䁐h m tm䁐t htm =78,652784.106 N/m2 = 175.106 N/m2 lấy Snắp = mm hợp lý Tra bảng [XIII.12 - 2, 385] ta có chiều cao gờ nắp đáy: h = 25mm Tra bảng [XIII.11 - 2, 384], với đường kính D1 = 0,8 m, D2 = 0,8 m; Snắp= 5mm , Sđáy= 5mm ta mnắp = 30,2 kg; mđáy = 30,2 kg Vậy ta có thơng số nắp đáy thiết bị sau: 60 61 Bảng 3.8: Thông số nắp đáy D (mm) ht (mm) h (mm) S (mm) m (kg) Nắp 800 200 25 30,2 Đáy 800 200 25 30,2 8.4 Tra bích Do khơng khơng thể chế tạo thân tháp với chiều dài lớn nên ta buộc phải dùng bích để nối phần lại với Để phù hợp với điều kiện việc ta chọn mặt bích liền thép khơng gỉ X18H10T để nối thân với đáy nắp thiết bị Chọn áp suất làm việc tháp áp suất thử Pth  0,25.106 (N/m2) Dựa vào bảng [XIII.27 - 2, 420] ta lựa chọn mặt bích nối phần nắp phần đáy với thân tháp kiểu bảng sau: Bảng 3.9: Thơng số mặt bích nối phần nắp đáy Py.106 (N/m2) Dt D Db DI Do db h mm 0,25 800 930 880 850 Z 811 M20 24 20 Ta chọn bích liền thép kim loại đen để nối phần thiết bị ống dựa vào bảng [XIII.26 - 2, 409]: 61 62 Bảng 3.10: Thông số phận thiết bị ống Dy Dn D Dδ d1 db h Z Tên ống mm Ống dẫn sản phẩm đỉnh 200 108 205 170 148 M16 14 Ống hồi đỉnh 60 66,5 150 120 100 M12 14 100 108 205 170 148 M16 14 90 98,5 195 160 138 M16 14 200 219 290 255 232 M16 14 lưu Ống dẫn nhập liệu Ống dẫn sản phẩm đáy Ống dẫn hồi lưu đáy 62 63 Ống dẫn thường nối với thiết bị qua đoạn nối, kích thước chiều dài đoạn nối xác đinh qua bảng [XIII.32 - 2, 434]: Bảng 3.11: Thông số phần thiết bị ống Dy l, Py 2,5.106 N.m2 Tên ống mm Ống dẫn sản phẩm đỉnh 100 120 Ống hồi lưu đỉnh 60 105 Ống dẫn liệu 100 120 Ống dẫn sản phẩm đáy 90 115 Ống dẫn hồi lưu đáy 200 130 63 64 Tính lưới đỡ đệm, dầm đỡ đệm, đĩa phân phối chất lỏng: * Đĩa phân phối chất lỏng: - Chọn kiểu đĩa loại 2, với thông số sau: Theo số liệu Bảng IX.22 [II.232] Đường Đường Đường kính kính kính tháp đĩa ống Bước Số ống, t ống mm 800 500 44.5 70 28 * Lưới đỡ đệm: - Chọn đường kính lưới là: Dl = 794 mm * Dầm đỡ đệm: - Chọn dầm đỡ hình chữ nhật có chiều cao lần chiều rộng Dầm làm vật liệu thép CT3, hai đầu dầm hàn vào thân thiết bị - Tính độ bền dầm bị uốn giới hạn đàn hồi từ xác định kích thước dầm Coi dầm bị uốn tuý, sau xác định kích thước ta tiến hành kiểm tra độ bền dầm    z2  3 y2    , kN/m2 Trong đó: z: ứng suất pháp, kN/m2 y: ứng suất tiếp, kN/m2 64 65 - Dầm chịu tác dụng phân bố gây nên khối lượng lớp đệm chất lỏng thành thiết bị - Để đảm bảo độ bền cho dầm, ta coi chất lỏng chốn đầy tháp - Vì  H O   C H O nên ta coi tháp chứa toàn H2O Đồng thời coi tháp khối tác dụng lên dầm chung - Thể tích đệm m䁐 ht - Khối lượng đệm 䁐  m䁐o m3 m䁐h mđ = đ.Vđ với đ = 600 kg/m2 => mđ = 600.3,0144 = 1808,64 kg - Khối lượng chất lỏng tháp (coi tháp chứa toàn nước) mth = Vth  H O Tại toF = 95.5oC ta có  H O = 961.15 kg/m3 m  ht mth = 5,024.961,15 = 4828,8 kg h h m3 - Diện tích bao quanh tháp: S = .Dt.Ht = 3,14.0,8.10 = 25,12 m2 - Lực phân bố tác dụng lên dầm thành thiết bị là: qthép = thép.S = 7900.25,12 = 198448 N/m2 - Khối lượng nắp khối lượng đáy: mn = mđ = 30.2 kg - Lực phân bố tác dụng lên dầm thiết bị 65 66 q  q thep  - t t ( m d  mth  m n ) 10 , N/m Dt mh䁐  t t䁐tmh䁐 Momen trục x, Mx o t h N/m h 䁐t h䁐t kN t䁐 o - Lực cắt ngang dầm đầu A B Ͳ 䁐t h䁐t Vì trạng thái ứng suất đơn nên ta có t 䁐 kN Mx    wx   : ứng suất cho phép thép CT3   =  c  = 240.106 N/m2 = 240.103 kN/m2 wx: kích thước dầm ảo, m2 t h hm Lấy wx =,72*10-5 m2 wx  m o ht m2 b.h b.2b  4.b , vơi h chiều cao b chiều rộng   6 m o m䁐 Ta chọn b = 100 mm  m䁐 ht h䁐hmt m h = 200 mm Kiểm tra độ bền dầm có b = 100 mm, h = 200 mm Theo công thức: 66 67    z2  3 y2    vị trí 1,2,3 max max Ta có: max = min = ͺ 䁐 t 䁐 䁐 t oo h kN/m2 h䁐 h䁐 Tại vị trí (1): m t kN/m2 kN/m2 t ͺ m ht  < [] => thoả mãn điều kiện bền Tại vị trí (2):  y  mà g  6.Q y  h    g   b.h   h ͺ h o t m h m h m t t t h t m h h  < [] => thoả mãn điều kiện bền Tại vị trí (3): m m h  < [] => thoả mãn điều kiện bền kN/m2 h ho o kN/m2 to h o kN/m2 Vậy dầm với thông số: b = 100 mm h = 200 mm đạt yêu cầu thiết kế 67 68 8.5 Tính chọn tai treo chân đỡ: * Tai treo: - Chiều cao toàn tháp Ht = 10m - Tổng khối lượng toàn tháp: M = mt + mnắp + mđệm + mđáy + mchất lỏng + mbx Với mbx: hệ số bổ xung bao gồm khối lượng chi tiết phụ tháp bích, bulơng - Khối lượng tháp: mt = t Vt Thân thiết bị làm thép X18H10T với t = 7900 kg/m3 Thể tích tháp: Vt  H t  ( Dn2  Dt2 ) Dn, Dt: đường kính ngồi tháp Dn = 0.8 + 2*0.003 = 0.806 m Dt = 0.8 m t h m => mt = 7900*0.076 = 597.9 kg h tho th t h h o m3 => M = 597.9+ 30.2 + t t t  tht o +30.2+ mbx => M = 7295.74+ mbx mbx: khối lượng phận khác, giả thiết chọn mbx = 500 kg  M = 7295.74+ 500 = 7795.74 kg - Trọng lượng tháp là: P = M.g 68 [II.313] 69 P = 7795.74* 9.81 = 76476.2 N Ta sử dụng tai treo làm thép CT3, tải trọng tai treo là: o Theo bảng XIII 36 o N [II.438], ta chọn tai treo có tải trọng cho phép G = 2.5*.104 N Bề mặt đỡ là: F = 173*10-4 m2, tải trọng cho phép mặt đỡ q = 1.45*106 N/m2 L B B1 H S l a d Khối lượng tai treo tai mm 150 120 130 kg 215 60 20 30 3.48 * Chân đỡ Sử dụng thép CT3 làm chân đỡ, với chân đỡ tải trọng lên chân là: 䁐 G= =1948,9 N Tra bảng XIII 35 [II.437] ta chọn chân đỡ có tải trọng cho phép G = 2.5*.104 N Bề mặt đỡ là: F = 444*10-4 m2, tải trọng cho phép mặt đỡ q = 0.56*106 N/m2 69 70 L B B1 B2 H h s l d 180 215 290 350 185 16 90 27 Mm 250 70 71 KẾT LUẬN Với hệ thống chưng cất Nước-Etanol dùng tháp đệm thiết kế theo yêu cầu đồ án ta tính thơng số sau: — Tỉ số hồn lưu thích hợp: R = 4.788 — Đường kính tháp chưng cất: 800 (mm) — Chiều cao tháp chưng cất: 10000 (mm) — Bề dày tháp: mm — Bề dày đáy - nắp: mm — Trở lực toàn tháp: 130181 N/m2 — Chiều cao lớp đệm đoạn chưng: 3.6m — Chiều cao lớp đệm đoạn luyện: 2.4m Để thiết kế tháp tương đối hoàn chỉnh ta cần biết trước suất, nồng độ nhập liệu nồng độ sản phẩm đỉnh, đáy đặc tính u cầu kỹ thuật thiết bị.Ngồi cần ý đến tính kinh tế tiến hành thiết kế 71 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tập thể tác giả, “Sổ tay Quá trình Thiết bị Cơng nghệ Hóa chất – tập 1”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 1999 [2] Tập thể tác giả, “Sổ tay Quá trình Thiết bị Cơng nghệ Hóa chất – tập 2”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 1999 [3] Võ Văn Bang- Vũ Bá Minh,“Q trình Thiết bị Cơng Nghệ Hóa Học-tập 3: Truyền Khối”, Nhà xuất Đại học Quốc gia TpHCM, 2004,388tr 72 ... TỔNG QUAN Giới thiệu nguyên liệu 1.1 Ethanol gì? Các tính chất liên quan Nguồn gốc a) Ethanol gì? Ethanol hợp chất hữu nằm dãy đồng đẳng ancol, có cơng thức hóa học C2H6O hay C2H5OH Ethanol có... khiết Ethanol nước Đối với hỗn hợp Etanol nước, điểm sôi hỗn hợp (azeotrope) cực đại nồng độ 96% ethanol 4% nước Vì lý này, chưng cất phân đoạn hỗn hợp ethanolnước (chứa 96% ethanol) tạo ethanol... dụng bia, rượu, …  Ethanol dùng nước ướp gia vị  Ethanol ứng dụng dược phẩm y học  Ethanol dùng chất chống vi khuẩn, sát trùng  Ethanol dùng để điều chế thuốc ngủ  Ethanol nồng độ định dung