BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ THIẾT KẾ THÁP MÂM CHÓP CHƯNG CẤT HỖN.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ THIẾT KẾ THÁP MÂM CHÓP CHƯNG CẤT HỖN HỢP BENZENE – TOLUENE CÓ NĂNG SUẤT NHẬP LIỆU 2500 KG/H GVHD: TS HỒ PHƯƠNG SVTH: 1 Huỳnh Thị Bích Hồng - 18128018 2 Trương Mỹ Quỳnh - 18128051 Tp Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2021 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC -oOo NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY VÀ THIẾT BỊ Giáo viên hướng dẫn: TS Hồ Phương Họ và tên sinh viên thực hiện: MSSV 1 Huỳnh Thị Bích Hồng 18128018 2 Trương Mỹ Quỳnh 18128051 1 Tên đồ án: THIẾT KẾ THÁP MÂM CHÓP CHƯNG CẤT HỖN HỢP BENZENE – TOLUENE CÓ NĂNG SUẤT NHẬP LIỆU 2500 KG/H 2 Nhiệm vụ của đồ án: Thiết kế tháp mâm chóp chưng cất hỗn hợp benzene – toluene có năng suất nhập liệu 2500 kg/h 3 Các số liệu ban đầu: Năng suất nhập liệu: 2500 kg/h Nồng độ nhập liệu: 30% benzene (% khối lượng), nhiệt độ thường Nồng độ sản phẩm đỉnh: 98% benzene (% khối lượng), nhiệt độ thường Nồng độ sản phẩm đáy: 2% benzene (% khối lượng) Các số liệu khác tự chọn 4 Yêu cầu về phần thuyết minh và tính toán: Giới thiệu chung về chưng cất, thiết bị chưng cất, các tính chất của nguyên liệu Chọn và thuyết minh quy trình công nghệ hệ thống chưng cất Tính toán cân bằng vật chất và cân bằng năng lượng của hệ chưng cất Tính toán các thông số công nghệ của tháp chưng cất Tính cơ khí của tháp chưng cất (bề dày, mặt bích, bu lông, …) Tính toán và chọn các thiết bị phụ Tính toán giá thành thiết bị Kết luận 5 Yêu cầu về trình bày bản vẽ: Bản vẽ quy trình công nghệ: 01 bản vẽ in khổ A3 và 01 bản vẽ in khổ A1 Bản vẽ thiết bị chính: 01 bản vẽ in khổ A3 và 01 bản vẽ in khổ A1 6 Yêu cầu khác: Thực hiện và thông qua đồ án đúng tiến độ 7 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 15/3/2021 8 Ngày hoàn thành đồ án: 15/7/2021 TRƯỞNG BỘ MÔN Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2021 Giảng viên hướng dẫn TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC – THỰC PHẨM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC PHIẾU ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN - MÔN HỌC: ĐỒ THIẾT KẾ MÁY THIẾT BỊ - HỌC KỲ 2 – NĂM HỌC 2020 – 2021 MÃ MÔN HỌC: PWPD322703 1 GVHD: TS HỒ PHƯƠNG 2 Sinh viên: Huỳnh Thị Bích Hồng 3 MSSV: 18128018 4 Tên đề tài: THIẾT KẾ THÁP MÂM CHÓP CHƯNG CẤT HỖN HỢP BENZENE – TOLUENE CÓ NĂNG SUẤT NHẬP LIỆU 2500 KG/H 5 Kết quả đánh giá STT Nội dung Thang Điểm điểm số 1 Xác định được đối tượng và yêu cầu thiết kế 0 – 1,0 1,0 2 Lập qui trình công nghệ và tính toán được các chi tiết thiết bị 0 – 2,5 2,25 3 Đánh giá được sự phù hợp, điểm mạnh, yếu của thiết kế 0 – 0,75 0,5 4 Lập được kế hoạch triển khai thực hiện thiết kế 0 – 0,75 0,75 5 Lập được bản vẽ với phần mềm chuyên dụng 0 – 2,5 2,25 6 Hoàn thành thuyết minh thiết kế đầy đủ, chính xác và logic 0 – 1,0 0,75 7 Hoàn thành trách nhiệm cá nhân trong nhóm 0 – 0,75 0,75 8 Thực hiện đúng kế hoạch công việc được GV giao 0 – 0,75 0,75 10 9,0 TỔNG ĐIỂM (Bằng chữ: chín) Ghi chú: GV HƯỚNG DẪN cho điểm lẻ tới 0,25 điểm 6 Các nhận xét khác (nếu có) 7 Kết luận � Được phép bảo vệ (Ký & ghi rõ họ tên) Không được phép bảo vệ : ◻ Ngày …… tháng 8 năm 2021 Người nhận xét Hồ Phương TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC – THỰC PHẨM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC PHIẾU ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN - MÔN HỌC: ĐỒ THIẾT KẾ MÁY THIẾT BỊ - HỌC KỲ 2 – NĂM HỌC 2020 – 2021 MÃ MÔN HỌC: PWPD322703 1 GVHD: TS HỒ PHƯƠNG 2 Sinh viên: Trương Mỹ Quỳnh 3 MSSV: 18128051 4 Tên đề tài: THIẾT KẾ THÁP MÂM CHÓP CHƯNG CẤT HỖN HỢP BENZENE – TOLUENE CÓ NĂNG SUẤT NHẬP LIỆU 2500 KG/H 5 Kết quả đánh giá STT Nội dung Thang Điểm điểm số 1 Xác định được đối tượng và yêu cầu thiết kế 0 – 1,0 1,0 2 Lập qui trình công nghệ và tính toán được các chi tiết thiết bị 0 – 2,5 2,25 3 Đánh giá được sự phù hợp, điểm mạnh, yếu của thiết kế 0 – 0,75 0,5 4 Lập được kế hoạch triển khai thực hiện thiết kế 0 – 0,75 0,75 5 Lập được bản vẽ với phần mềm chuyên dụng 0 – 2,5 2,25 6 Hoàn thành thuyết minh thiết kế đầy đủ, chính xác và logic 0 – 1,0 0,75 7 Hoàn thành trách nhiệm cá nhân trong nhóm 0 – 0,75 0,75 8 Thực hiện đúng kế hoạch công việc được GV giao 0 – 0,75 0,75 TỔNG ĐIỂM (Bằng chữ: chín) 10 9,0 Ghi chú: GV HƯỚNG DẪN cho điểm lẻ tới 0,25 điểm 6 Các nhận xét khác (nếu có) 7 Kết luận � Được phép bảo vệ Không được phép bảo vệ : ◻ Ngày …… tháng 8 năm 2021 Người nhận xét (Ký & ghi rõ họ tên) Hồ Phương TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC – THỰC PHẨM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC PHIẾU ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN - MÔN HỌC: ĐỒ THIẾT KẾ MÁY THIẾT BỊ - HỌC KỲ 2 – NĂM HỌC 2020 – 2021 MÃ MÔN HỌC: PWPD322703 1 GVPB: ThS TRẦN TẤN ĐẠT 2 Sinh viên: Huỳnh Thị Bích Hồng 3 MSSV: 18128018 4 Tên đề tài: THIẾT KẾ THÁP MÂM CHÓP CHƯNG CẤT HỖN HỢP BENZENE – TOLUENE CÓ NĂNG SUẤT NHẬP LIỆU 2500 KG/H 5 Kết quả đánh giá STT Nội dung Thang Điểm điểm số 1 Lập qui trình công nghệ và tính toán được các chi tiết thiết bị 0 – 2,5 2 Lập được bản vẽ với phần mềm chuyên dụng 0 – 2,5 3 Hoàn thành thuyết minh thiết kế đầy đủ, chính xác và logic 0 – 1,0 4 Trình bày được những nội dung cốt lõi của đồ án 0 – 1,0 5 Trả lời được các câu hỏi phản biện 0 – 3,0 TỔNG ĐIỂM (Bằng chữ:……………………………………….) 10 Ghi chú: GV PHẢN BIỆN cho điểm lẻ tới 0,25 điểm 6 Các nhận xét khác (nếu có) Ngày …… tháng 8 năm 2021 Người phản biện (Ký & ghi rõ họ tên) TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC – THỰC PHẨM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC PHIẾU ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN - MÔN HỌC: ĐỒ THIẾT KẾ MÁY THIẾT BỊ - HỌC KỲ 2 – NĂM HỌC 2020 – 2021 MÃ MÔN HỌC: PWPD322703 1 GVPB: ThS TRẦN TẤN ĐẠT 2 Sinh viên: Trương Mỹ Quỳnh 3 MSSV: 18128051 4 Tên đề tài: THIẾT KẾ THÁP MÂM CHÓP CHƯNG CẤT HỖN HỢP BENZENE – TOLUENE CÓ NĂNG SUẤT NHẬP LIỆU 2500 KG/H 5 Kết quả đánh giá STT Nội dung Thang Điểm điểm số 1 Lập qui trình công nghệ và tính toán được các chi tiết thiết bị 0 – 2,5 2 Lập được bản vẽ với phần mềm chuyên dụng 0 – 2,5 3 Hoàn thành thuyết minh thiết kế đầy đủ, chính xác và logic 0 – 1,0 4 Trình bày được những nội dung cốt lõi của đồ án 0 – 1,0 5 Trả lời được các câu hỏi phản biện 0 – 3,0 TỔNG ĐIỂM (Bằng chữ:……………………………………….) 10 Ghi chú: GV PHẢN BIỆN cho điểm lẻ tới 0,25 điểm 6 Các nhận xét khác (nếu có) Ngày …… tháng 8 năm 2021 Người phản biện (Ký & ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN Trong thời gian gần 4 tháng thực hiện và hoàn thành đồ án, chúng em đã nhận được sự quan tâm, chỉ dạy, giúp đỡ của thầy cô, gia đình và bạn bè xung quanh Chúng em xin chân thành cảm ơn TS Hồ Phương – người đã trực tiếp hướng dẫn, tận tình chỉ dạy, giúp chúng em nhận ra lỗi sai và kịp thời sửa chữa trong suốt thời gian thực hiện đồ án Chúng em xin cảm ơn quý Thầy Cô khoa Công nghệ Hóa học và Thực phẩm đã tận tâm giảng dạy, truyền đạt kiến thức nền tảng, giúp chúng em có những kiến thức để hoàn thiện đồ án thiết kế máy này Lời cảm ơn đến bạn trong nhóm thiết kế tháp chưng cất mâm chóp, chúng ta đã hợp tác rất ăn ý và học hỏi nhau nhiều điều bổ ích Thông qua việc làm đồ án, chúng em được biết thêm nhiều kiến thức mới, đồng thời hệ thống lại và vận dụng các kiến thức đã học vào việc tính toán, thiết kế thiết bị đưa vào thực tiễn Tuy nhiên, do kiến thức chuyên môn, điều kiện nghiên cứu tài liệu và thời gian còn hạn chế, chưa có nhiều kinh nghiệm nên không thể tránh khỏi những thiếu sót Vì vậy, nhóm kính mong nhận được những ý kiến đóng góp và sửa chữa từ quý thầy cô để đồ án được hoàn thiện hơn Chúng em xin chân thành cảm ơn! MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 2 1.1 Tổng quan về sản phẩm 1.1.1 Benzene 2 2 1.1.1.1 Tính chất vật lý 2 1.1.1.2 Điều chế 2 CHƯƠNG 7: TÍNH KHỐI LƯỢNG VẬT TƯ VÀ CHI PHÍ Khối lượng thép X18H10T cần dùng: MX18H10T = Mđáy + Mnắp + Mmâm + Mchóp + Mống hơi + Mct + Mống chảy chuyền + Mthân = 30,02 + 30,02 + 654,634 + 591,444 + 159,484 + 11,945 + 39,442 + 859,964 = 2376,95 kg Khối lượng thép CT3 cần dùng: MCT3 = Mbích ghép thân + Mbích nối ống dẫn + 4.M1 chân đỡ + 4.M1 tai treo = 92,801 + 11,493 + 4 30 + 4 3,48 = 238,15 kg Chiều dài ống dẫn được làm từ thép X18H10T, δ = 3mm: Chiều dài ống dẫn từ bồn chứa nguyên liệu đến bồn cao vị và ống dẫn dòng hoàn lưu có đường kính 32 mm là 40 (m) Chiều dài ống dẫn từ bồn cao vị đến thiết bị gia nhiệt nhập liệu có đường kính 125 mm là 20 (m) Chiều dài ống dẫn sản phẩm đỉnh và ống dẫn từ nồi đun đến đáy tháp có đường kính 125 mm là 8 (m) Chiều dài ống dẫn dòng nhập liệu vào tháp có đường kính 80 mm là 5 (m) Chiều dài ống dẫn sản phẩm đáy có đường kính 50 mm là 3 (m) Khối lượng ống dẫn: Mống dẫn = (0,032 40 + 0,125 20 + 0,125 8 + 0,08 5 + 0,05 3) 0,003 7900 = 126,321 kg Kính quan sát: chọn 3 kính quan sát Kính quan sát đặt ở vị trí mâm nhập liệu, ở đỉnh và ở đáy có đường kính 200 mm dày 10 mm 89 Bảng 7.1 Chi phí vật tư Đơn giá Thành tiền (VND) (VND) Chi tiết Đơn vị Số lượng Thép X18H10T Kg 2376,95 100.000 237.695.380 Thép CT3 Kg 238,15 50.000 11.907.335 Ống dẫn Kg 126,32 250.000 31.580.250 Vật liệu cách nhiệt m3 0,4 5.000.000 2.000.000 Bulong bích ghép thân M20 Cái 24 40.000 200.000 Bulong bích ghép ống dẫn M16 Cái 20 20.000 400.000 Bulong bích ghép ống dẫn M12 Cái 8 25.000 960.000 Bulong ghép chóp M8 Cái 1100 30.000 33.000.000 Kính quan sát Cái 3 4.000.000 12.000.000 Bơm ly tâm Cái 2 10.000.000 20.000.00 Lưu lượng kế Cái 2 2.500.000 5.000.000 Áp kế điện tử Cái 3 2.500.000 7.500.000 Nhiệt kế điện tử tự ghi Cái 5 2.500.000 12.500.000 Van Cái 20 1.500.000 30.000.000 Tổng cộng 404.742.965 Vậy tổng chi phí vật tư: 404.742.965 (VND) Chi phí gia công (xem như bằng 200% chi phí vật tư): 404.742.965 x 2 = 809.485.930 (VND) Vậy tổng chi phí đầu tư (bao gồm chi phí phát sinh): 1.000.000.000 (VND) 90 KẾT LUẬN Qua quá trình thực hiện đồ án, chúng em áp dụng những kiến thức đã học được vào đồ án, nghiên cứu thêm nhiều tài liệu, tham khảo các đồ án anh chị khóa trước cùng với sự hướng dẫn nhiệt tình của Cô Hồ Phương, chúng em đã học được nhiều điều như: - Tìm hiểu về một số tháp chưng cất biết được các ưu nhược điểm từng tháp - Hiểu về quy trình công nghệ chưng cất hỗn hợp bằng tháp mâm chóp - Tính toán sơ bộ tháp chưng cất hỗn hợp benzene – toluene làm bằng thép X18H10T có năng suất nhập liệu là 2500 kg/h, nhập liệu có nồng độ benzene là 30% (% khối lượng), nồng độ sản phẩm đỉnh là 98% benzene (% khối lượng) ở nhiệt độ thường có kích thước cơ bản như sau: tháp cao 11 m; đường kính tháp là 0,9 m; gồm 27 mâm chưng cất; số chóp/1 mâm: 34 chóp; bề dày tháp là 4 mm; bích ghép thân-đáy-nắp, bích nối các ống dẫn là bích liền không cổ làm bằng thép CT3; trở lực tháp là 11845,65 N/m2 và tháp được đặt trên 4 chân đỡ và giữ bằng 8 tai treo làm bằng thép CT3 - Tính toán và lựa chọn các thiết bị phụ trong quy trình sản xuất như: ống dẫn, bồn cao vị, thiết bị trao đổi nhiệt, bơm… - Học hỏi được cách trình bày một bản vẽ kỹ thuật: vẽ bản vẽ chi tiết, bản vẽ quy trình công nghệ Với thiết bị và quy trình tính toán được trong đồ án môn học này để áp dụng vào sản xuất thực tế là chưa khả thi, còn nhiều thiếu sót do trong tính toán còn gặp nhiều khó khăn, một số vấn đề chưa được giải quyết, sai số lớn Bên cạnh đó, khi vận hành thiết bị này ta cũng phải hết sức chú ý đến vấn đề an toàn lao động để tránh mọi rủi ro có thể xảy ra, gây thiệt hại về người và của 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bộ Giáo Dục và Đào Tạo, năm 2006, Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất Tập 1, nhà xuất bản Khoa Học và Kỹ Thuật, Hà Nội [2] Bộ Giáo Dục và Đào Tạo, năm 2006, Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất Tập 2, nhà xuất bản Khoa Học và Kỹ Thuật, Hà Nội [3] Vũ Bá Minh, Quá trình và thiết bị công nghệ hóa học và thực phẩm truyền khối tập 3, nhà xuất bản đại học quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, Thành phố Hồ Chí Minh [4] Hồ Lê Viên, Thiết kế và tính toán các chi tiết thiết bị hóa chất, nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội 1978 [5] Phạm Văn Bôn – Vũ Bá Minh – Hoàng Minh Nam, Quá trình và Thiết bị trong Công Nghệ Hóa Học – Tập 10: Ví dụ và Bài tập, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia Tp.HCM [6] Nguyễn Tấn Dũng, Quá trình và thiết bị công nghệ hóa học và thực phẩm (tập 2) Phần 2, nhà xuất bản Đại học Quốc gia Tp.HCM 2015 PHỤ LỤC: BẢNG TÓM TẮT CÁC KÝ HIỆU Mục Ký hiệu Cần F Suất lượng nhập liệu kmol/h hoặc kg/h D Suất lượng sản phẩm đỉnh kmol/h hoặc kg/h W Suất lượng sản phẩm đáy kmol/h hoặc kg/h xF Phần mol nhập liệu bằng vật chất, cân Ý nghĩa Thứ nguyên mol/mol 92 xD Phần mol sản phầm đỉnh mol/mol xW Phần mol sản phẩm đáy mol/mol Mtb Khối lượng trung bình mol o R Tỷ số hoàn lưu t Nhiệt độ Độ nhớt động lực Độ bay hơi tương đối C hoặc K bằng năng lượng N.s/m2 hoặc cP dch Đường kính chóp mm dh Đường kính ống hơi mm h2 Chiều cao chóp trên ống dẫn hơi mm ch Bề dày chóp mm S Khoảng cách từ mặt đĩa đến chân chóp mm b Chiều cao khe chóp mm i Số khe trên chóp c Khoảng cách giữa các khe mm Chiều cao chóp mm Chiều cao ống hơi mm Tính toán thiết bị chính hch hống hơi hs Độ mở lỗ chóp a Bề rộng khe chóp mm h1 Chiều cao mực chất lỏng trên mâm mm l2 Khoảng cách nhỏ nhất giữa các chóp mm 93 hm Đường kính ống chảy chuyền mm hsr Bề dày ống chảy chuyền mm Srj Khoảng cách từ mâm đến ống chảy m2 chuyền Saj Chiều cao mực chất lỏng trên ống chảy m2 chuyền S3 Tổng diện tích khe chóp m2 Tính S4 Tiết diện lỗ mở trên ống hơi m2 toán Sd Tiết diện dành cho ống chảy chuyền m2 giảm L Chiều dài hiệu dụng mâm m áp và Bm Bề rộng trung bình mâm m lượng A Tiết diện mâm phẫn giữa 2 gờ chảy tràn m2 liên hW Chiều cao gờ chảy tràn bên trên mâm mm chất lỏng hfv Độ giảm áp pha khí do ma sát mm chất lỏng hss Chiều cao thủy tĩnh lớp chất lỏng trên độ các đại quan mm lỗ chóp đến gờ chảy tràn hr Tổng trở của pha khí qua 1 mâm hd Chiều cao lớp chất lỏng không bọt trên mm chất lỏng mm ống chảy chuyền hd' Tổng thất thủy lực do chất lỏng chảy từ mm chất lỏng ống chảy chuyền vào mâm Nhiệt lượng Q Nhiệt lượng kJ/h Phần khối lượng của sản phẩm đỉnh kJ/h 94 Phần khối lượng của dòng nhập liệu kJ/h Phần khối lượng của sản phẩm đáy kJ/h Hệ số cấp nhiệt W/(m2.K) Hệ số dẫn nhiệt W/(m2.K) K Hệ số truyền nhiệt W/(m2.K) bằng c Nhiệt dung riêng J/(kg.độ) nhiệt Re Chuẩn số Reynolds Nu Chuẩn số Nusselt Pr Chuẩn số Prandlt và cân 95 ... án: THIẾT KẾ THÁP MÂM CHÓP CHƯNG CẤT HỖN HỢP BENZENE – TOLUENE CÓ NĂNG SUẤT NHẬP LIỆU 2500 KG/H Nhiệm vụ đồ án: Thiết kế tháp mâm chóp chưng cất hỗn hợp benzene – toluene có suất nhập liệu 2500. .. Tên đề tài: THIẾT KẾ THÁP MÂM CHÓP CHƯNG CẤT HỖN HỢP BENZENE – TOLUENE CÓ NĂNG SUẤT NHẬP LIỆU 2500 KG/H Kết đánh giá STT Nội dung Thang Điểm điểm số Xác định đối tượng yêu cầu thiết kế – 1,0 1,0... Nhiệm vụ Đồ án môn học thiết kế tháp mâm chóp hoạt động liên tục để chưng cất hỗn hợp benzene – toluene áp suất thường Với suất nhập liệu 2500 kg/h, nhập liệu có nồng độ benzene 30% (% khối lượng),