(TIỂU LUẬN) thiết kế phân xưởng sản xuất NH3 từ khí tự nhiên

LỜI MỞ ĐẦU Amoniac hợp chất hố học có ý nghĩa đặc biệt quan trọng ngành cơng nghiệp hố học và có nhiều ứng dụng quan trọng thực tế Ứng dụng quan trọng nhất phải kể đến là ứng dụng ngành sản xuất phân bón, amoniac dùng để sản xuất loại đạm, đảm bảo ổn định cung cấp đạm cho việc phát triển nơng nghiệp Góp phần bảo đảm an ninh lương thực, thực công nghiệp hoá đại hoá đất nước Và nó còn có rất nhiều ứng dụng khác lĩnh vực bảo vê ̣ môi trường, sản xuất thuốc, ngành dê ̣t, nhựa tổng hợp … Đến đầu thế kỷ XX, phương pháp tổng hợp amoniac mới được phát triển theo quy trình công nghê ̣ cụ thể Năm 1913 mô ̣t nhà máy tổng hợp amoniac đầu tiên đời tại Đức Đến nay, công nghê ̣ tổng hợp amoniac đã đạt được bước tiến vượt bâ ̣c với viê ̣c ứng dụng tự đô ̣ng hóa vào quá trình sản xuất Ở nước ta nhà máy phân đạm Hà Bắc sản xuất NH3 từ than, công nghệ lạc hậu hiệu không cao Năm 2004 với dự án nhà máy khí Điện Đạm Phú Mỹ vào hoạt động với công suất 1200tấn/ngày sử dụng phần nguồn nguyên liệu sẵn có, đáp ứng nhu cầu sử dụng NH cho tổng hợp phân đạm ngành cơng nghiệp hóa học khác Amoniac có nhiều ứng dụng thực tế đề tài “ Thiết kế phân xưởng sản xuất NH3 từ khí tự nhiên” có ý nghĩa thực tế sâu sắc Mục đích đề tài sử dụng nguồn ngun liệu khí tự nhiên có nước ta cách hiệu để sản xuất amoniac làm chất hố học trung gian phục vụ q trình tổng hợp sản phẩm có ích đáp ứng nhu cầu cho kinh tế quốc dân Mặt khác đề tài đưa phương hướng việc nâng cao giá trị sử dụng nguồn nguyên liệu khí tự nhiên Nơ ̣i dung đồ án “ Thiết kế phân xưởng sản xuất NH từ khí tự nhiên với suất 200.000 tấn/năm” bao gồm phần sau: Phần I : Tổng quan lý thuyết Tieu luan Phần II : Q trình mơ Phần III : Tính toán thiết kế Tuy có rất nhiều cố gắng đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định, rất mong được sự góp ý của thầy, cô giáo Em xin cảm ơn ! Tieu luan PHẦN 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT CHƯƠNG 1: TÍNH CHẤT CỦA SẢN PHẨM I.1 Cấu tạo phân tử NH3 NH có nguyên tử nitơ ba nguyên tử hydro Nguyên tử N có electron lớp vỏ, tương ứng với số điện tích hạt nhân Trong đó,một cặp electron trạng thái 1s, cịn electron phân bố vào obitan với số lượng tử Trong electron có cặp chiếm obitan 2s obitan không chia cặp phân bố obitan 2Px,2Py,2Pz Các electron không cặp đơi N kết hợp với electron 1s ngun tử H.vì vật ta c ó : Nguyên tử N nằm đỉnh hình tứ diện,3 đỉnh lại nguyên tử hydro xếp theo hình tam giác đều,góc liên kết H-N-H 107 o Mặc dù liên kết N-H liên kết cộng hóa trị chúng có phần giống liên kết ion ngun tử N có độ âm điện lớn H nhiều.Do phân cực hóa liên kết cách xếp bất đối phân tử NH3 mà có momen lưỡng cực khoảng 1,5 debye Vì phân tử NH3 có cấu hình electron giống với nước,góc hóa trị tương tự nước nên NH3 nước có tính chất giống nhau,đều chất nghịch từ I.2 Tính chất vật lý Amoniac chất khí khơng màu, mùi khai xốc, nhẹ khơng khí, chất khí độc, tan nhiều nước Khả hịa tan amoniac phụ thuộc vào nhiệt độ, áp suất Nhiệt độ tăng khả hòa tan amoniac giảm Bảng 1.1 Một số số vật lý quan trọng NH3 Đại lượng Giá trị Tieu luan Khối lượng phân tử 17,03 Thể tích phân tử 0oC , 101,3 kPa 22,08 (lít/mol) 0,48818 (kPa.m3/kg.K) Hằng số khí R Tỷ trọng lỏng 0oC 101,3kPa 0,6386 (g/cm3) Tỷ trọng khí 0oC 101,3kPa 0,7714 (g/l) Tỷ trọng lỏng -33,43oC 101,3kPa 0,682 (g/cm3) Tỷ trọng khí -33,43oC 101,3kPa 0,888 (g/l) Áp suất tới hạn 11,28 (MPa) Nhiệt độ tới hạn 132,4(oC) Tỉ trọng tới hạn 0,235 (g/cm3) Thể tích tới hạn 4,225 (cm3/g) Độ nén tới hạn 0,242 Độ dẫn điện tới hạn 0,522 (kJ/K.h.m) Độ nhớt tới hạn 23,90.10-3 (mPa.s) Điểm nóng chảy (Điểm ba *) -77,71 (oC) Nhiệt nóng chảy (ở 101,3kPa) 332,3(kJ/kg) Áp suất hóa (tại điểm ba) 6,077(kPa) Điểm sôi (ở 101.3kPa) -33,43 (oC) Nhiệt hóa (ở 101,3kPa) 1370 (kJ/kg) Nhiệt tạo thành tiêu chuẩn 25oC (entanpi tiêu chuẩn) Tieu luan -45,72 (kJ/mol) Nhiệt tạo thành tự (entanpi tự do) -16,391 (kJ/mol) Entropi tiêu chuẩn khí (ở 25oC) 192,731 (J/molK) Giới hạn nổ: -Hỗn hợp NH3-O2 (20oC,101,3kPa) 15-17 %V NH3 -Hỗn hợp NH3-Khơng khí (20oC,101,3kPa) 16-27% V NH3 -Hỗn hợp NH3-Khơng khí (100oC,101,3kPa) 15,5-28%V NH3 I.3 Tính chất hóa học - NH3 cộng thêm ion để tạo ion phức NH4+ NH3 + H+ NH4+ NH4+ giống ion kim loại kiềm tính kiềm thuộc tính tạo muối Các dung dịch ngậm nước NH phản ứng bazơ yếu, dung dịch nước có q trình : NH3 + H2O NH4+ + OH- Hằng số phân ly NH3 dung dịch 25oC : Khi ta thêm axit mạnh vào dung dịch amoniac cân chuyển dịch hoàn toàn sang bên phải tạo thành muối amoni NH4Cl,(NH4)2SO4,NH4NO3 Khí NH3 dễ dàng kết hợp với khí HCl để tạo muối NH4Cl dạng khói trắng NH3 + HCl - NH4Cl NH3 không cháy điều kiện thường, cháy với lửa màu vàng áp suất oxy.Điểm bốc cháy hỗn hợp NH – O2 780oC , sản phẩm trình cháy N2 H2O Tieu luan NH3 + O2 N2 + H2 O Khí có platin hay hợp kim platin - rodi làm chất xúc tác 800-900 oC, khí amoniac bị oxi hóa thành nitơ oxit NH3 + O2 NO + H2O Trong điều kiện thích hợp, hỗn hợp NH3 – Khơng khí phát nổ cháy,hỗn hợp nổ NH3 khơ với khơng khí 16-25% thể tích NH3.Giới hạn mở rộng trộn lẫn với khí cháy H 2,trộn O2 hay khơng khí,ở nhiệt độ áp suất cao - Khí Nh3 bị oxi hóa tạo thành H2O N2 nhiều hợp chất oxit CuO Nếu dịng khí NH3 chuyển qua CuO nung nóng có phản ứng : CuO + NH3 Cu + N2 + H2O Loại phản ứng xảy NH3 nung nóng tới nhiệt độ cao với oxit kim loại xác định lúc liên kết oxi bền vững Các chất oxi hóa đủ mạnh xảy phản ứng tương tự nhiệt độ thường.Ví dụ KMnO4 NH3 + KMnO4 - KOH + MnO2 + H2O + N2 Clo, Brom tác dụng mãnh liệt với amoniac trạng thái khí dung dịch Cl2 + NH3 N2 + NH4Cl Flo tác dụng với khí NH3 tạo thành khí nitơ triflorua F2 + 4NH3 - NF3 + NH4F Ở nhiệt độ cao nguyên tử hydro phân tủ amoniac kim loại hoạt động tạo thành amidua (-NH 2), imidua (chứa nhóm NH2-) Nitrua (N3-).Nếu nhiệt độ thường phản ứng diễn chậm vài ngày K + NH3 Na + NH3 KNH2 + H2 NaNH2 + H2 Ở 800-900 oC nhôm tương tác với khí NH3 tạo thành nhơm nitrua hydro Al + NH3 - AlN + H2 NH3 phản ứng với P nóng đỏ tạo N2 PH3 NH3 + P Tieu luan PH3 + N2 - Lưu huỳnh phản ứng với NH3 tạo muối sunfit Hơi lưu huỳnh phản ứng với NH3 tạo amoni sunfit nitơ NH3 + S (NH4)2S + N2 Lưu huỳnh phản ứng với NH3 lỏng tạo nitơ sunfit 10 S + NH3 - H2S + N2S4 NH3 tạo thành vô số hợp chất cộng hợp hay hợp chất phối trí Các hợp chất cộng có tính chất tương tự hydrat Vì CaCl2.6H2O CuSO4.5H2O Các hợp chất phối trí gọi ammines viết giống phức [Cu(NH4)4]SO4 Một tính chất quan trọng NH tính kiềm dung dịch nước Dung dịch NH3 làm đổi màu quỳ tím thành xanh,là chất thị cho metyl da cam metyl đỏ Khí NH trung hịa axit mà khơng tạo thành nước Dung dịch NH3 có tác dụng bazơ chỗ tạo kết tủa hydroxit từ dung dịch chúng Một vài hợp chất khó tan dung dịch NH dư tạo phức ion Ví dụ muối sắt hợp chất hydroxit sắt bị kết tủa FeCl3 + NH4OH Fe(OH)3 + NH4Cl - I.4 Ứng dụng - Trong công nghiệp sản xuất phân bón, NH3 dùng để sản xuất loại đạm - Trong ngành dệt, sử dụng NH để sản xuất loại sợi tổng hợp cuprammonium rayon nilon - Trong công nghiệp sản xuất nhựa tổng hợp, NH3 dùng làm xúc tác chất điều chỉnh pH q trình polyme hóa phenol-formaldehyt urêformaldehyt tổng hợp nhựa - Trong công nghiệp thuốc nổ, Amơniac có vai trị định việc sản xuất thuốc nổ Từ NH3 điều chế HNO3 để sản xuất hợp chất như: di, tri nitrotoluen, nitroglyxêrin, nitroxenlulo, pentaerythrytol tetryl, amoni nitrat dùng để chế tạo thuốc nổ Tieu luan - Trong công nghiệp dầu mỏ, NH3 sử dụng làm chất trung hòa để tránh ăn mòn thiết bị ngưng tụ axit, thiết bị trao đổi nhiệt, trình chưng cất NH3 dùng để trung hòa HCl tạo thành q trình phân hủy nước biển lẫn dầu thơ NH3 dùng để trung hòa vết axit dầu bơi trơn axit hóa - Trong q trình cracing xúc tác lớp sơi, NH3 thêm vào dịng khí trước đưa vào thiết bị kết tủa cottrell để thu hồi xúc tác sử dụng - Trong công nghiệp sản xuất thuốc trị bệnh, NH3 chất độn quan trọng để sản xuất dạng thuốc sunfanilamide, sunfaliazole, sunfapyridine Nó sử dụng để sản xuất loại thuốc vitamin - NH3 dùng để điều chế aluminu silicat tổng hợp làm xúc tác thiết bị cracking xúc tác lớp cố định Trong trình hydrat hóa silic, NH3 kết tủa với nhơm sunfat ( Al2(SO4)3) để tạo dạng gel Sau rửa tạp chất Al 2(SO4)3 sấy khơ tạo hình - Ngồi ra, NH3 cịn sử dụng lĩnh vực bảo vệ mơi trường để chuyển hố SO2 NOx từ khí ống khói Dung dịch NH3 21% cịn dùng làm dung môi tốt Amoniac tạo nitrua để cứng bề mặt thép, sử dụng Amoniac làm tác nhân lạnh thiết bị lạnh I.5 Sản xuất NH3 Việt Nam Hiện Việt Nam gồm nhà máy tổng hợp NH3 : Nhà máy đạm Phú Mỹ, nhà máy đạm Cà Mau, nhà máy đạm Hà Bắc  Nhà máy đạm hà bắc Nguồn ngun liệu: Than antranxit Khí hóa than từ nguyện nhiệu rắn, q trình khí hóa khâu tạo khí sử dụng nguyên liệu than cục, nước khơng khí  Nhà máy đạm Phú mỹ Tieu luan - Tổng cơng ty Dầu khí Việt Nam - Sử dụng công nghệ Haldor Topsoe Đan Mạch - Đi nguyên liệu khí thiên nhiên từ nhà máy khí Dinh Cố (từ mỏ khí Bạch Hổ Nam Côn Sơn) - Năng suất 1350 tấn/ngày - Sản xuất Amonia CO2 làm nguyên liệu cho trình tổng hợp Ure phân xưởng Ure - Thu hồi lượng Ammonia tồn trữ để chuyển cho số trình khác  Nhà máy đạm Cà Mau - Công nghệ sản xuất Ammonia Haldor Topsoe SA (Đan Mạch) - Nguồn nguyên liê ̣u từ khí tự nhiên - Công suất 1350 tấn/ ngày - Thông số kỹ thuâ ̣t sản phẩm : Trạng thái : lỏng NH3 nồng đô ̣ tối thiểu : 99,8 wt% Hàm lượng nước và tạp chất , tối đa : 0,2 wt% Hàm lượng dầu ,tối đa : 5ppm wt I.6 Tồn trữ bảo quản Amoniac lỏng chứa thép chịu áp lực có nắp chụp, tích chứa tối đa 140 lít - Các bình chứa amoniac phải sơn màu vàng, bình phải có nhẵn in màu đen, nhẵn có ghi: tên sản xuất, tên sản phẩm - Khi vận chuyển bảo quản amoniac lỏng phải tuân theo quy định an toàn vật liệu nổ theo TCVN 458688 bình áp lực theo QPVN2 -1975 - Nhẹ khơng khí, phát nổ gặp nhiệt - Chất độc gây tổn thương cho hệ hô hấp Tieu luan - Có thể gây bỏng da, tổn thương mắt - Rất độc nhiễm vào nước sinh hoạt Ngăn ngừa - Nhiệt, tia lửa điện, lửa mặt nóng, khơng hút thuốc - Khơng hít, tiếp xúc mắt, tiếp xúc da, tiếp xúc vào quần áo - Sử dụng tồn chứa nơi thống gió - Tránh phát tán NH3 môi trường - Nếu phát hệ thống rò rỉ, phải dừng hệ thống - Sử dụng chất liệu chế tạo phù hợp - Không mở van để hệ thống luân chuyển, trừ thứ hồn tất - Tránh ánh nắng kiểm sốt nhiệt độ khơng q 52 độ C I.7 An tồn mơi trường - Khi khí amoniac bị bốc cháy cần dùng thiết bị dập tắt nước, bột khí trơ - Khơng dùng bình chứa oxy Clo để chưa amoniac lỏng dùng bình chứa amoniac lỏng để chứa loại khí khác Hỗn hợp amoniac khơng khí dễ gây nổ với nồng độ từ 1-25% theo thể tích - Amoniac chất độc tác dụng lên thể người gây ngạt thở hòng màng nhầy mắt, gây đọng nước phổi dây bỏng tác dụng lên da Khi làm việc với amoniac phải tuân thủ theo quy định phòng ngừa, sử dụng phương tiện bảo vệ cá nhân, mặt nạ phòng độc, áo quần bảo hộ, ủng găng tay CHƯƠNG 2: TÍNH CHẤT NGUN LIỆU SẢN XUẤT AMONIAC Có nhiều nguồn nguyên liệu khác sử dụng cho trình tổng hợp NH3 : Tieu luan PHẦN III TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH CHƯƠNG TÍNH TOÁN CƠ KHÍ THIẾT BỊ CHÍNH 1.1 Tháp tổng hợp NH3 Bảng Các kích thước tháp ta chọn theo tiêu chuẩn sau Đường kính tháp, (mm) 1400 Đường kính ngồi dỏ xúc tác, (mm) 1200 Đường kính dỏ xúc tác, (mm) 1150 Đường kính ngồi ống trung tâm 200 1.2 Tốc độ khơng gian: Ở ta chọn tốc độ không gian là: 25000 m3/m3.h 1.3 Tính tốn thể tích lớp xúc tác: Một số giả thiết ban đầu: Năng suất phân xưởng là: 200.000 tấn/năm Nồng độ NH3 vào tháp % nồng độ NH3 khỏi tháp 9,17 % Để tính thể tích lớp xúc tác ta phải giả thiết nồng độ NH khỏi lớp xúc tác Trong thiết kế em xin giả thiết nồng độ NH3 khỏi lớp xúc tác sau: Bảng 10 Bảng nồng độ NH3 khỏi lớp xúc tác Lớp xúc tác Lớp Lớp Tieu luan Năng độ NH3 (% thể tích) 9.17 Bảng 11 Lượng hỗn hợp khí vào tháp, m3/h Năng suất riêng tháp tính kg NH3 /m3 xúc tác tính theo cơng thức: g = 0,77.V.a. Trong đó: g : Năng suất riêng tháp V : Tốc độ không gian (h-1) a : Phần NH3 tạo thành đươc tính theo công thức: Tieu luan a= y1 − y 100+ y Với: y : Nồng độ NH vào tháp tổng hợp, % y : Nồng độ NH khỏi tháp tổng hợp, %  : Độ giảm thể tích hỗn hợp khí phản ứng xác định theo công thức: δ= 100+ y 100+ y Từ ta tính lớp xúc tác theo công thức: V xt= G g (m 3) Trong G : Lượng NH tạo thành qua trình (kg/h) 1.3.1 Lớp xúc tác 1: Nồng độ NH3 vào: 3% Nồng độ NH3 : % Từ ta có: δ= a= 6−3 =0 03 100+3 100+3 =0 , 97 100+6 Năng suất riêng tính được: g = 0,77 25000 0,03 0,97 = 560,175 (kg NH3 /m3 xúc tác.h) Lượng NH3 tạo thành qua lớp xúc tác thứ là: v = 3%.2074,1546= 62,22 (m3/h) Tieu luan Tại P= 150 at T= 5000C ta có ρ NH3 = 20,73 Kg/m3 Tính theo kg/h là: G=v ρ=62, 22×20 , 73=1289 ,92 Thể tích lớp xúc tác thứ là: Kg/h G V xt= =2,3(m3 ) g 1.3.2 Lớp xúc tác 2: Nồng độ NH3 vào: 6% Nồng độ NH3 : 9,17 % Từ ta có: δ= a= ,17−6 =0 , 03 100+6 100+6 =0 , 97 100+9 , 17 Năng suất riêng tính được: g = 0,77 25000 0,03.0,97=560,175(kg NH3 /m3 xúc tác.h) Lượng NH3 tạo thành qua lớp xúc tác thứ hai là: v = 3,17%.2074.1546 = 65,75 (m3/h) Tính theo kg/h là: G=v ρ=65,75 ×20 ,73=1363 Thể tích lớp xúc tác thứ hai là: Kg/h G V xt= =2,5(m3 ) g 1.4 Chiều cao lớp xúc tác: Tieu luan Diện tích mặt cắt ngang lớp xúc tác là: S = .(R2 - r2) Trong đó: R : Bán kính dỏ xúc tác (m), R = 0,575 m r : Bán kính ngồi thiết bị trao đổi nhiê ̣t (m), r = 0,250 m Do vậy: S = .(R2 - r2) = (0,5752 - 0,2502) = 0,84 (m2) Chiều cao lớp xúc tác tính theo cơng thức: Trong đó: h= h: Chiều cao lớp xúc tác (m) V : Thể tích lớp xúc tác (m ) S : Diện tích mặt cắt ngang lớp xúc tác (m 2) * Lớp xúc tác 1: V 2,3 h1 = = =2,7(m) S ,84 * Lớp xúc tác 2: V 2,5 h2 = = =3(m) S , 84 1.5 Chiều cao tháp: Chiều cao toàn tháp tính theo cơng thức: H = h1+ h2+ h+hc+hđ Trong đó: hi (i=1 4): Chiều cao tổng lớp xúc tác (m) h: Khoảng cách hai lớp xúc tác (m), chọn 0,5 (m) hc: Khoảng cách từ mặt nắp tháp đến lớp xúc tác đầu Tieu luan V S hc=0,7(m) hđ: Chọn đáy hình bán cầu nên hđ=1,5(m) Vậy chiều cao toàn thiết bị là: H = 2,7 +3 +0,5+0,7+1,5= 8,4 (m) Từ kết tính ta có bảng 5.5 tổng kết thiết bị tổng hợp amoniac sau: Bảng 10 Bảng tổng kết thiết bị tổng hợp amoniac Lớp xúc tác Lớp Lớp Nồng độ NH3 vào % Nồng độ NH3 % 9,17 Thể tích xúc tác (m3) 2,3 2,5 Chiều cao lớp xúc tác (m) 2,7 * Kích thước chung tồn tháp: Đường kính tháp (mm) 1400 Đường kính ngồi dỏ xúc tác (mm) 1200 Đường kính dỏ xúc tác mm) 1150 Đường kính ngồi ống trung tâm 200 Chiều cao tồn tháp (mm) 8400 1.6 Tính chiều dày thân tháp tổng hợp Thiết bị làm việc áp suất 150 atm nhiệt độ trung bình 500 0C Chiều dày thân tháp hình trụ làm việc chịu áp suất Pt tính sau: S D t  Pt C   σ    Pt m Trong đó: Tieu luan Dt: Đường kính tháp, m Chọn Dt = 1,4m : Hệ số bền hàn thành hình trụ theo phương dọc Thiết bị hàn tay hồ quang điện, chọn  = 0,95 Pt: áp suất thiết bị, Pt = 150 atm (15.106 N/m2) C: Đại lượng bổ sung phụ thuộc vào độ ăn mòn, độ bào mòn dung sai chiều dày Đại lượng tính theo cơng thức: C  C1  C  C3 m Trong đó: C1: Hệ số bổ sung độ ăn mịn, với thép CT vận tốc gỉ 0,06 mm/năm, thời gian làm việc từ 15  20 năm Ta lấy C1 = mm C2: Hệ số bổ sung bào mòn xem độ bào mòn nhỏ bỏ qua, nên C2 = C3: Hệ số bổ sung dung sai âm chiếu dày Chọn C3 = 0,6 mm Như vậy: C = + + 0,6 = 1,6 mm [k]: ứng suất cho phép thép CT3 theo giới hạn bền kéo, xác định theo công thức: σ   ση  η k k k N/m2 Trong đó: k: ứng suất giới hạn bền kéo chọn thép CT3 nên k = 380.106 N/m2 k: Hệ số an toàn theo giới hạn bền Chọn k = 2,6 Tieu luan : Hệ số điều chỉnh, chọn  = [c]: ứng suất cho phép thép CT3 theo giới hạn bền chảy, xác định theo công thức: σ   ση  η c c c N/m2 Trong đó: c: ứng suất giới hạn bền kéo chọn thép CT3 nên c = 240.106 N/m2 c: Hệ số an toàn theo giới hạn bền Chọn c = 1,5 : Hệ số điều chỉnh, chọn  = Thay số: σ   ση  η  3802,610 k k 1  146 106 N/m2 k   σ c  η 240 106 σc   1  160 106 ηc 1,5 N/m2 ứng suất cho phép vật liệu: σ b  Minσ c , σ k   σ k   146 106 N/m2 Vậy chiều dày thân tháp: 15 10 ×1,4 S= +1,6 10−3 =0 , 08 6 2×146 10 ×0 , 95−15 10 m Chọn S = 100 mm Kiểm tra ứng suất thành thiết bị theo áp suất thử Tieu luan σ  D t   S  C   P  S  C   O σ  c 1,2 N/m2 Trong đó: Po: áp suất thử tính tốn, xác đinh theo công thức: Po  Ptl  P1 N/m2 Với: Ptl : áp suất thử thuỷ lực, N/m2 Ptl  1,5  Pt  1,5 15 106  22,5106 N/m2 P1 : áp suất thuỷ tĩnh nước, N/m2 P1  1,345106 N/m2 Po  Ptl  P1  1,345106  22,5 106  23,485 N/m2 Thay giá trị vào công thức kiểm tra ứng suất: σ= [ 1,4 +(100 10−3−1,6 10−3 )] 23 , 845 106 −3 −3 2×(100 10 −1,6 10 ) , 95 240 10 1,8 Ta thấy: σ=12,55.106≤ =12 , 55 106 N/m2 N/m2 , thoả mãn điều kiện bền Do ta chọn S = 100 mm 1.7 Tính nắp, đáy thiết bị: Với thiết bị hình trụ hàn đặt thẳng đứng làm việc áp suất cao, chọn đáy bán cầu Tieu luan t s Chiều dày đáy bán cầu xác định theo công thức: Đáy có lỗ (đường kính lỗ d t = 200 ,mm) hàn từ hai nửa Vật liệu chế tạo thép CT3 có [σ] = 146.106 (N/m2) S D t P D t C 3,8.  k .k. h  P h b ,(m) Trong đó: Dt : Đường kính thiết bị phản ứng P : áp suất làm việc, (m) N/m  h : Hệ số bền hàn mối hàn hướng tâm C : Hệ số bổ sung    : giới hạn bền kéo k k : Hệ số khơng thứ ngun tính theo cơng thức: k =1− dt Dt =1− 0,2 =0 , 889 1,4 áp suất làm việc P = 15.106 (N/m2) Vì [σ ] P ×k×ϕh = 146 10 ×0 , 889×0 , 95=8 , 22