Thiết kế thiết bị phản ứng nhựa Vinylester năng suất 1500 tấnnăm (Autocad + thuyết minh chi tiết)

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 THIẾT BỊ PHẢN ỨNG TỔNG HỢP. Thiết kế thiết bị phản ứng nhựa Vinylester năng suất 1500 tấnnăm (Autocad + thuyết minh chi tiết)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC  ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH THIẾT BỊ THIẾT KẾ THIẾT BỊ PHẢN ỨNG TỔNG HỢP NHỰA VINYLESTER NĂNG SUẤT 1500 TẤN/NĂM SVTH: Lâm Bảo Tâm Võ Thị Đăng Thanh MSSV: 18145444 MSSV: 18128055 GVHD: TS Huỳnh Nguyễn Anh Tuấn Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2020 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC -oOo - NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY VÀ THIẾT BỊ Giáo viên hướng dẫn: TS Huỳnh Nguyễn Anh Tuấn Họ tên sinh viên thực hiện: MSSV Lâm Bảo Tâm 18145444 Võ Thị Đăng Thanh 18128055 Tên đồ án: Thiết kế thiết bị phản ứng nhựa Vinylester suất 1500 tấn/năm Nội dung: - Giới thiệu tổng quan nhựa Vinylester - Trình bày phương pháp tổng hợp đưa sơ đồ cơng nghệ thích hợp - Tính tốn thiết kế thiết bị dựa cơng nghệ chọn + Nguyên liệu chính: Epoxy, Methacrylic acid, Styrene + Năng suất: 1500 tấn/năm - Thực vẽ mô tả thiết kế Yêu cầu - 01 Quyển thuyết minh đề tài - 01 Bản vẽ sơ đồ công nghệ (A1) - 01 Bản vẽ chi tiết thiết bị (A1) Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 1/3/2021 Ngày hoàn thành đồ án: 16/8/2021 TRƯỞNG BỘ MƠN Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm Giảng viên hướng dẫn Huỳnh Nguyễn Anh Tuấn KẾ HOẠCH TRIỂN KHAI THỰC HIỆN ĐỒ ÁN Kế hoạch triển khai dự kiến từ ngày 08/03/2021 đến ngày 10/06/2021 STT Nội dung công việc 1.1 Giới thiệu nhựa Vinylester 1.2 Nguyên liệu 1.3 Phương pháp tổng hợp 1.4 Tính chất Vinylester Người thực Thời gian Võ Thị Đăng Thanh Tuần 08.03 – 14.03 Tuần Lâm Bảo Tâm 1.5 Ứng dụng VE 2.1 Quy trình tổng hợp 2.2 Giải thích quy trình 10 3.1 Tính tốn cân vật Võ Thị Đăng Thanh chất 11 Võ Thị Đăng Thanh 3.2 Tính tốn cân Lâm Bảo Tâm lượng 12 4.1 Giới thiệu thiết bị phản ứng yêu cầu Võ Thị Đăng Thanh thiết kế 13 4.2 Tính tốn thiết bị tổng Võ Thị Đăng Thanh hợp nhựa Vinylester 14 4.3 Thiết kế tính tốn Lâm Bảo Tâm thiết bị cánh khuấy 15 4.4 Thiếu kế tính tốn Võ Thị Đăng Thanh thiết bị gia nhiệt 16 4.5 Thiết kế tính tốn Lâm Bảo Tâm phận giải nhiệt 17 4.6 Thiết kết thiết bị mặt Lâm Bảo Tâm bích 15.03 – 21.03 Tuần 22.03-28.03 Tuần 29.03 – 04.04 Tuần 05.04 – 11.04 Tuần 12.04 - 18.04 Tuần 19.04 - 25.04 Tuần 26.04 – 02.05 Ghi 18 4.7 Thiết kế thiết bị tai treo Lâm Bảo Tâm 19 5.1 Thiết bị tương hợp 20 5.2 Thiết kế tính tốn thiết bị cánh khuấy 21 5.3 Hệ thống bơm đường ống Lâm Bảo Tâm 22 5.4 Bồn lưu trữ sản phẩm 23 Bản vẽ quy trình cơng nghệ Võ Thị Đăng Thanh Tuần Võ Thị Đăng Thanh Lâm Bảo Tâm 03.05 - 09.05 Tuần 10 10.05 – 16.05 Tuần 11 17.05 – 23.05 25 Bản vẽ thiết bị Võ Thị Đăng Thanh Lâm Bảo Tâm Tuần 12 24.05 - 30.05 Tuần 13 31.05 - 06.06 26 Lời cảm ơn, lời mở đầu, kết Võ Thị Đăng Thanh luận 27 Trình bày bìa, mục lục, danh mục bảng, danh mục Võ Thị Đăng Thanh hình ảnh, danh mục viết tắt, tài liệu tham khảo 28 29 Tuần 14 07.06 – 10.06 Chỉnh sửa, hỏi ý kiến giảng viên hướng dẫn Võ Thị Đăng Thanh Giải vấn đề phát sinh Lâm Bảo Tâm hoàn thiện Nộp đồ án Võ Thị Đăng Thanh Lâm Bảo Tâm Tuần 15 14.06.2021 TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC – THỰC PHẨM BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC PHIẾU ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN - MÔN HỌC: ĐỒ THIẾT KẾ MÁY THIẾT BỊ - HỌC KỲ – NĂM HỌC 2020 – 2021 MÃ MÔN HỌC: PWPD322703 GVHD: TS Huỳnh Nguyễn Anh Tuấn Sinh viên: Võ Thị Đăng Thanh MSSV: 18128055 Tên đề tài: Thiết kế thiết bị phản ứng nhựa Vinylester suất 1500 tấn/năm Kết đánh giá STT Nội dung Thang điểm – 1,0 Điểm số 1 Xác định đối tượng yêu cầu thiết kế Lập qui trình cơng nghệ tính tốn chi tiết thiết bị – 2,5 2,25 Đánh giá phù hợp, điểm mạnh, yếu thiết kế – 0,75 0,5 Lập kế hoạch triển khai thực thiết kế – 0,75 0,75 Lập vẽ với phần mềm chuyên dụng – 2,5 2,0 Hoàn thành thuyết minh thiết kế đầy đủ, xác logic – 1,0 1,0 Hồn thành trách nhiệm cá nhân nhóm – 0,75 0,75 Thực kế hoạch công việc GV giao – 0,75 0,75 10 9.0 TỔNG ĐIỂM (Bằng chữ: Chín khơng) Ghi chú: GV HƯỚNG DẪN cho điểm lẻ tới 0,25 điểm Các nhận xét khác (nếu có) - Hồn thành nhiệm vụ giao SV chủ động cơng việc Biết cách trình bày giải vấn đề Kết luận Được phép bảo vệ :  Không phép bảo vệ :  Ngày 16 tháng 08 năm 2021 Người nhận xét (Ký & ghi rõ họ tên) TS Huỳnh Nguyễn Anh Tuấn TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC – THỰC PHẨM BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC PHIẾU ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN - MÔN HỌC: ĐỒ THIẾT KẾ MÁY THIẾT BỊ - HỌC KỲ – NĂM HỌC 2020 – 2021 MÃ MÔN HỌC: PWPD322703 GVHD: TS Huỳnh Nguyễn Anh Tuấn Sinh viên: Lâm Bảo Tâm MSSV: 18145444 Tên đề tài: Thiết kế thiết bị phản ứng nhựa Vinylester suất 1500 tấn/năm Kết đánh giá STT Nội dung Thang điểm Điểm số Xác định đối tượng yêu cầu thiết kế – 1,0 Lập qui trình cơng nghệ tính tốn chi tiết thiết bị – 2,5 2,25 Đánh giá phù hợp, điểm mạnh, yếu thiết kế – 0,75 0,5 Lập kế hoạch triển khai thực thiết kế – 0,75 0,75 Lập vẽ với phần mềm chuyên dụng – 2,5 2,0 Hoàn thành thuyết minh thiết kế đầy đủ, xác logic – 1,0 1,0 Hoàn thành trách nhiệm cá nhân nhóm – 0,75 0,75 Thực kế hoạch công việc GV giao – 0,75 0,5 TỔNG ĐIỂM (Bằng chữ: Tám bảy năm) 8,75 10 Ghi chú: GV HƯỚNG DẪN cho điểm lẻ tới 0,25 điểm Các nhận xét khác (nếu có) - Hoàn thành nhiệm vụ giao Chăm chịu khó Tuy nhiên SV cần mạnh dạn, tự tin cách tiếp cận giải vấn đề khoa học, kỹ thuật Kết luận Được phép bảo vệ :  Không phép bảo vệ :  Ngày 16 tháng 08 năm 2021 Người nhận xét (Ký & ghi rõ họ tên) TS Huỳnh Nguyễn Anh Tuấn TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC – THỰC PHẨM BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC PHIẾU ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN - MÔN HỌC: ĐỒ THIẾT KẾ MÁY THIẾT BỊ - HỌC KỲ – NĂM HỌC 2020 – 2021 MÃ MÔN HỌC: PWPD322703 GVPB: Sinh viên: Võ Thị Đăng Thanh MSSV: 18128055 Tên đề tài: Thiết kế thiết bị phản ứng nhựa Vinylester suất 1500 tấn/năm Kết đánh giá STT Thang điểm Nội dung Lập qui trình cơng nghệ tính tốn chi tiết thiết bị – 2,5 Lập vẽ với phần mềm chuyên dụng – 2,5 Hồn thành thuyết minh thiết kế đầy đủ, xác logic – 1,0 Trình bày nội dung cốt lõi đồ án – 1,0 Trả lời câu hỏi phản biện – 3,0 TỔNG ĐIỂM (Bằng chữ:……………………………………….) Điểm số 10 Ghi chú: GV HƯỚNG DẪN cho điểm lẻ tới 0,25 điểm Các nhận xét khác (nếu có) Ngày …… tháng … năm 20… Người phản biện (Ký & ghi rõ họ tên) TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC – THỰC PHẨM BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HÓA HỌC PHIẾU ĐÁNH GIÁ CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN - MÔN HỌC: ĐỒ THIẾT KẾ MÁY THIẾT BỊ - HỌC KỲ – NĂM HỌC 2020 – 2021 MÃ MÔN HỌC: PWPD322703 GVPB: Sinh viên: Lâm Bảo Tâm MSSV: 18145444 Tên đề tài: Thiết kế thiết bị phản ứng nhựa Vinylester suất 1500 tấn/năm Kết đánh giá STT Thang điểm Nội dung Lập qui trình cơng nghệ tính tốn chi tiết thiết bị – 2,5 Lập vẽ với phần mềm chuyên dụng – 2,5 Hoàn thành thuyết minh thiết kế đầy đủ, xác logic – 1,0 Trình bày nội dung cốt lõi đồ án – 1,0 Trả lời câu hỏi phản biện – 3,0 TỔNG ĐIỂM (Bằng chữ:……………………………………….) Điểm số 10 Ghi chú: GV HƯỚNG DẪN cho điểm lẻ tới 0,25 điểm Các nhận xét khác (nếu có) Ngày …… tháng … năm 20… Người phản biện (Ký & ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn đến Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh tạo điều kiện sở vật chất với phịng thí nghiệm, hệ thống thư viện đa dạng loại sách thuận lợi cho việc tìm kiếm va nghiên cứu thơng tin Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS Huỳnh Nguyễn Anh Tuấn tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức quý báu cho em suốt thời gian thực đồ án vừa qua Trong q trình thực đồ án này, em có thêm cho nhiều kiến thức bổ ích hành trang quý báu cho em sau Do giới hạn kiến thức khả lý luận thân cịn hạn chế, kính mong dẫn kính mong dẫn đóng góp thấy để đồ án em hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Dựa vào cơng thức 7-33 trang 165-[15], ta có:  τmax Mx W0 Trong đó:  Mx : momen xoắn động điện gây ra, Mx = 231 (N.m2)  W0 : momen tiết diện chống xoắn, (m3) Momen tiết diện chống xoắn: ) d i truc Với η truc =  Như τmax > τcp → đường kính trục 40 (mm) khơng thỏa mãn điều kiện bền Do ta chọn đường kính ngồi trục khuấy do-trục = 60 (mm), di-trục = 30 (mm) Ta có:  η di truc d o truc = (thỏa) Như ta chọn đường ngồi kính trục khuấy d o-trục = 60 (mm), di-trục = 30(mm) 5.3 Hệ thống bơm đường ống Vì nồi tổng hợp đặt cao nên ta phải bơm nguyên liệu lên nồi Ta cần phải Epoxy,Methacrylic acid, Styrene, hỗn hợp nhựa sau phản ứng Ta tích cần bơm : 90 V m   Trong :  V : thể tích chất lỏng cần bơm (m3)  m : khối lượng chất lỏng (kg)  ρ : khối lượng riêng chất lỏng (kg/m3) Năng suất bơm chất lỏng : Q  V t Trong :  V : thể tích chất lỏng cần bơm (m3)  t : thời gian bơm chất lỏng (giây) Hệ thống bơm đường ống tính tốn chi tiết qua bảng 5.2 Bảng 5.11: Hệ thống bơm đường ống Tên chất lỏng Khối lượng chất lỏng (kg) Khối lượng riêng chất lỏng (kg/m3) Thể tích chất lỏng (m3) Thời gian bơm (phút) Năng suất bơm (m3/h) Epoxy 1149,54 1160 0,99 10 5,4 Methacrylic acid 516,38 1015 0,51 60 0,504 Styrene 1088,84 906 1,2 10,08 Hỗn hợp nhựa ban đầu 1666,41 1023,88 1,63 10 9,78 Đường kính ống dẫn nguyên liệu lỏng, xác định theo công thức VI.42 trang 74 [14]: 91 d Trong :  Q : suất bơm chất lỏng (m3/s)  w : tốc độ chất lỏng ống dẫn (m/s), chọn w = (m/s) → dE ≈ 0,044 (m) Chọn dE = (cm) → dMA ≈ 0,013 (m) Chọn dMA = (cm) → dSM ≈ 0,059 (m) Chọn dSM = (cm) → dhh ≈ 0,059 (m) Chọn dhh = (cm) Dựa vào lưu lượng, suất bơm đường kính ống giúp ta lựa chọn mua máy bơm với suất phù hợp cho sản xuất Thơng thường ngành cơng nghiệp hóa chất thường sử dụng loại bơm ly tâm, chúng có nhiều ưu điểm so với bơm pit-tơng như:      Cung cấp Quay nhanh (có thể nối trực tiếp với động cơ) Thiết bị đơn giản Có thể bơm với chất lỏng khơng Khơng có suppap nên bị tắc hư hỏng 5.4 Bồn lưu trữ nhựa Vinylester Ta chọn hình dáng bồn :  Hình trụ  mặt đáy phẳng  Bồn lưu trữ đặt nằm ngang chân đỡ xây bê-tông 92 Ta chọn thể tích nồi có khả chứa ngày sản xuất nhựa (tương đương mẻ nhựa) → mnhựa = 2586 x = 20688 (kg) Vbồn  mnhua  = ≈ 20,2 (m3) Chọn Vbồn = 25 (m3) Bề dày bồn (mm), làm thép không rỉ X17 Chọn đường kính bồn, Dt = (m) → Số thứ tự 10 11 12 Tên thiết bị Nồi tổng hợp nhựa Nồi tương hợp Thùng chứa nguyên liệu Bình định mức Bồn chứa nhựa Vinylester Thiết bị gia nhiệt dầu BOT Bồn chứa dầu gia nhiệt Máy bơm Bình chứa khí N2 Tháp giải nhiệt Số lượng 1 1 hbồn 3,54 (m) Chọn chiều cao bồn: hbồn = 3,6 (m) Các thiết bị phân xưởng sản xuất nhựa Vinylester tổng hợp lại bảng 5.3 Bảng 5.12: Tổng kết thiết bị phân xưởng sản xuất nhựa Vinylester 93 KẾT LUẬN Qua q trình tìm hiểu tính tốn, thiết kế “ Thiết bị tổng hợp nhựa Vinylester với suất 1500 tấn/năm” với đặc điểm sau:  Thiết bị phản ứng làm việc dựa nguyến tắc phương pháp este hóa với nguồn nguyên liệu Epoxy Bisphenol A, Methacrylic acid Styrene Để đạt suất 1500 tấn/năm, thiết bị dự kiến tổng hợp mẻ/ngày làm việc 290 ngày/năm  Thiết bị phản ứng có đường kính 1,1m; chiều cao thân 1,9m , tổng thể chiều cao đạt 2,5m ; chiều dày thân 5mm với chất liệu thép không gỉ X17 Phần đáy nắp với chiều cao 275mm  Thiết bị sử dụng cánh khuấy mỏ neo ghép có đường kính ngồi 1m đường kính 0,8m , chiều dày 2cm với công suất hoạt động 600W; trục khuấy có đường kính ngồi 60mm đường kính 30mm  Hệ thống gia nhiệt giải nhiệt sử dụng thiết bị vỏ áo với chất tải nhiệt dầu BOT nước  Ngồi ra, báo cáo cịn trình bày thêm chi tiết mặt bích, bulong, tai treo, với thiết bị phụ hệ thống bơm đường ống, nghiền, bồn chứa Thiết bị tổng hợp chế tạo từ thép không gỉ, có độ bền cao, khả chống ăn mịn tốt, dễ dàng vệ sinh sửa chữa Thiết bị thiết kế hợp lý, hạn chế tối đa tiếp xúc hóa chất với người, mang lại độ an toàn cao cho người sử dụng Tuy nhiên, thiết kế chưa đề xuất định hướng tối ưu hóa lượng, chi phí , hiệu suất cho q trình vấn đề mơi trường chưa quan tâm Để hoàn thành đồ án thiết kế này, nỗ lực thân, trước hết nhờ hướng dẫn tận tình giáo viên hướng dẫn với tìm hiểu thơng qua tài liệu, đồ án tham khảo Tuy nhiên với kiến thức hạn chế, chưa tiếp cận với quy trình thực tế nên trình thực đồ án nhiều vấn đề thiếu đề thiếu sót, kính mong nhận 94 lời góp ý giáo viên để em hoàn thành đồ án sau tốt để phát triển đề tài đưa vào thực tế sản xuất Em xin chân thành cảm ơn TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] George Lubin, Handbook of Composites, 1982 [2] [Online] Available: http://vpas.vn/gioi-thieu/tong-quan-nganh.html [3] [Online] Available: https://www.verifiedmarketresearch.com/product/vinyl-esterresin-market [4] B.S Rao, et al, Synthesis of vinylester resins, 1986 [5] Peter W.R Beaumont and Carl H Zweben, Comprehensive Composite Material II, 2018 [6] M.J.Mullins, et al, “Mechanical properties of thermosets”, Thermoset Structure, Properties and Application, 2012 [7] [Online] Available: http://vtechwoeks.lib.vt.edu/bistream/handle/10919/30521/ch1 [8] TS Huỳnh Nguyễn Anh Tuấn, Giáo trình thí nghiệm chun đề Polymer, Bộ mơn Cơng nghệ Hóa học, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP Hồ Chí Minh [9] Đề tài “ Thiết kế phân xưởng sản xuất nhựa polyester UPE, suất 30000 tấn/năm”, Lê Viết Việt Nhân [10] TS Nguyễn Tấn Dũng, Giáo trình q trình thiết bị cơng nghệ hóa học thực phẩm – Tập – Quá trình thiết bị truyền nhiệt – Phần – Cơ sở lý thuyết trình nhiệt, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, năm 2013 [11] TS Nguyễn Tấn Dũng, Giáo trình q trình thiết bị cơng nghệ hóa học thực phẩm – Tập – Quá trình thiết bị truyền nhiệt – Phần – Các trình thiết bị xử lý nhiệt thực phẩm, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, năm 2015 95 [12] TS Nguyễn Tấn Dũng, Giáo trình q trình thiết bị cơng nghệ hóa học thực phẩm – Tập – Quá trình thiết bị truyền nhiệt – Phần – Các trình thiết bị làm lạnh làm đông, NXB Đại học Quốc gia TP Hồ Chí Minh, năm 2013 [13] PGS.TS Nguyễn Trọng Khương, TS Trần Xoa, KS Hồ Lê Viên, Sổ tay q trình thiết bị Cơng nghệ hóa chất – tập 1, NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, năm 2006 [14] PGS.TS Nguyễn Trọng Khương, TS Trần Xoa, TS Phạm Xuân Toản, Sổ tay trình thiết bị Cơng nghệ hóa chất – tập 2, NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, năm 2006 [15] GS.TS Nguyễn Minh Tuyển, Quá trình thiết bị khuấy trộn công nghệ, NXB Xây dựng Hà Nội, năm 2006 [16] Vũ Bá Minh, Quá trình thiết bị cơng nghệ hóa học – tập – Kỹ thuật phản ứng, NXB Đại học Quốc gia TP.Hồ Chí Minh, năm 2004 96 ... Thiết kế thiết bị phản ứng nhựa Vinylester suất 1500 tấn/năm Kết đánh giá STT Nội dung Thang điểm – 1,0 Điểm số 1 Xác định đối tượng u cầu thiết kế Lập qui trình cơng nghệ tính tốn chi tiết thiết. .. Thiết kế thiết bị phản ứng tổng hợp nhựa Vinylester suất 1500 tấn/năm” Để đảm bảo sản phẩm tạo cạnh tranh thị trường, việc thiết kế cần phải tuân thủ:  Thiết bị tổng hợp cần phải tinh gọn, suất. .. MSSV: 18128055 Tên đề tài: Thiết kế thiết bị phản ứng nhựa Vinylester suất 1500 tấn/năm Kết đánh giá STT Thang điểm Nội dung Lập qui trình cơng nghệ tính tốn chi tiết thiết bị – 2,5 Lập vẽ với phần