Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội – Khoa CN Hóa Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội – Khoa CN Hóa TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC ĐỒ ÁN MÔN QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ BỘ MÔN QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ [.]
Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội – Khoa CN Hóa TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ HĨA HỌC ĐỒ ÁN MƠN Q TRÌNH THIẾT BỊ BỘ MƠN Q TRÌNH -THIẾT BỊ THIẾT KẾ THÁP CHƯNG LUYỆN LIÊN TỤC LOẠI THÁP ĐĨA CHÓP ĐỂ PHÂN TÁCH HỖN HỢP AXETON VÀ NƯỚC Giáo viên hướng dẫn: Thầy NGUYỄN VĂN HOÀN Sinh viên:THIỀU THỊ YÊN Mã sinh viên: 0941120162 Lớp: CƠNG NGHỆ HĨA – K9 Hà Nội – 2017 GVHD: THẦY NGUYỄN VĂN HOÀN - SV: Thiều Thị Yên – 0941120162 – CNH3 - K9 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội – Khoa CN Hóa CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc Đồ án môn học trình thiết bị I) ĐẦU ĐỀ THIẾT KẾ: Thiết kế tháp chưng liên tục loại tháp đĩa chóp để phân tách hỗn hợp Axeton – Nước II) CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU: + Hỗn hợp cần tách: CH3COCH3 –H2O + Năng suất tính theo hỗn hợp đầu: F= 8,645 (tấn/h) + Nồng độ cấu tử dễ bay trong: - Hỗn hợp đầu: aF = 0,3 (phần khối lượng) - Sản phẩm đỉnh: ap = 0,95 (phần khối lượng) - Sản phẩm đáy: aw = 0,2 (phần khối lượng) + Tháp làm việc áp suất thường + Hỗn hơp đầu gia nhiệt đến nhiệt độ sôi III) NỘI DUNG CÁC PHẦN THUYẾT MINH VÀ TÍNH TỐN: 1/ Giới thiệu chung: + Mở đầu giải thích hỗn hợp chưng luyện + Vẽ thuyết minh dây chuyền sản xuất 2/ Tính tốn thiết bị chính: + Tính tốn cân vật liệu tồn thiết bị + Tính đường kính tháp + Tính chiều cao tháp + Tính trở lực tháp + Tính cân nhiệt GVHD: THẦY NGUYỄN VĂN HOÀN - SV: Thiều Thị Yên – 0941120162 – CNH3 - K9 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội – Khoa CN Hóa 3/ Tính thiết bị phụ: + Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu + Tính bơm + Tính thùng cao vị + Tính tốn khí lựa chọn -Bề dày thiết bị -Tính đường kính ống dẫn -Tính đáy nắp thiết bị -Chọn bích ghép -Tính tốn giá đỡ tai treo tan hoà 4/ Kết luận chung 5/ Tài liệu tham khảo IV) CÁC BẢN VẼ VÀ ĐỒ THỊ: + Bản vẽ dây chuyền sản xuất A4 + Bản vẽ thiết bị lắp giáp A0 Nhận Xét Của Giáo Viên Hướng Dẫn GVHD: THẦY NGUYỄN VĂN HOÀN - SV: Thiều Thị Yên – 0941120162 – CNH3 - K9 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội – Khoa CN Hóa Hà Nội, ngày … tháng … năm 2017 Người nhận xét LỜI MỞ ĐẦU Chúng ta sống giới với khoa học kỹ thuật ngày phát triển Trong ngành công nghệ vật liệu khơng nhắc đến ngành cơng nghiệp hóa học, cơng nghệ hố thuộc lĩnh vực cơng nghệ địi hỏi kỹ thuật cao, mức độ phát triển công nghệ coi thị trình độ phát triển đất nước Nhận thấy rõ phát triển vũ bão ngành cơng nghệ hóa học, với lối tư nhạy bén sáng tạo, khoa Cơng nghệ Hóa Trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà Nội đào tạo sinh viên chuyên ngành Hóa Điều khơng cung cấp cho đất nước đội ngũ cơng nhân lành nghề, thợ kỹ thuật có tay nghề cao mà cịn mở hội việc làm cho giới trẻ lĩnh vực mẻ Là sinh viên khoa Cơng Nghệ Hóa, chúng em trang bị nhiều kiến thức q trình thiết bị cơng nghệ sản xuất sản phẩm hóa học Nhận đồ án hội tốt để chúng em tìm hiểu q trình cơng nghệ, vận dụng kiến thức học GVHD: THẦY NGUYỄN VĂN HOÀN - SV: Thiều Thị Yên – 0941120162 – CNH3 - K9 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội – Khoa CN Hóa mở rộng vốn kiến thức mình, từ giúp chúng em có nhìn cụ thể ngành nghề lựa chọn Cơng nghệ hóa học ngành giữ vị trí, vai trị quan trọng việc sản xuất phục vụ cho nhiều lĩnh vực, cho nghành kinh tế quốc dân, tạo tiền đề cho nhiều ngành phát triển theo Với nhiều phương pháp sản xuất khác lắng, lọc, đun nóng, làm nguội, chưng luyện, hấp thụ, hấp phụ, trích ly, sấy khơ, đơng lạnh…đã tạo nhiều sản phẩm đa dạng, phong phú đáp ứng nhu cầu ngày lớn người Đặc biệt ứng dụng nhiều chưng luyện, ứng dụng nhiều ngành, lĩnh vực, đặc biệt công nghệ lên men, công nghệ tổng hợp hữu cơ, lọc - hóa dầu, cơng nghệ sinh học Vậy chưng cất gì?quy trình cơng nghệ nào.ứng dụng sao,thiết bị vật sử dụng cho quy trình cơng nghệ cần đảm bảo u cầu phải tính tốn sao?Vì em xin sâu vào nghiên cứu q trình cơng nghệ vận hành quy trình cơng nghệ q trình chưng luyện tháp chóp để phân tách hỗn hợp axeton nước Chưng phương pháp dùng để tách hỗn hợp khí lỏng thành cấu tử riêng biệt dựa vào nhiệt độ sôi khác cấu tử hỗn hợp Khi chưng thu nhiều sản phẩm thường có cấu tử có nhiêu sản phẩm Riêng phương pháp chưng luyện hai cấu tử sản phẩm đỉnh gồm chủ yếu cấu tử dễ bay cịn sản phẩm đáy cấu tử khó bay Trong sản xuất ta thường gặp phương pháp chưng khác như: chưng đơn giản, chưng nước trực tiếp, chưng chân không đặc biệt chưng luyện Chưng luyện phương pháp thông dụng dùng để tách hoàn toàn hỗn hợp cấu tử dễ bay có tính chất hịa tan phần hịa n tồn vào Chưng luyện áp suất thấp dùng cho hỗn hợp dễ bị phân hủy nhiệt nhiệt độ cao, cấu tử dễ bay ngược lại ỨNG DỤNG GVHD: THẦY NGUYỄN VĂN HOÀN - SV: Thiều Thị Yên – 0941120162 – CNH3 - K9 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội – Khoa CN Hóa ❖ Tách dầu mỏ tài nguyên khai thác dạng lỏng ❖ Tách hỗn hợp khí hóa lỏng ❖ Tách hỗn hợp chất hữu tổng hợp hữu Trong công nghệ sinh học, thực phẩm, trình lên men sản xuất sản phẩm như: rượu, bia, nước ngọt… Vì thế, đề tài ” Thiết kế hệ thống chưng cất Axeton –Nước “ mơn “Đồ Án Q Trình Thiết Bị” bước giúp cho sinh viên tập luyện chuẩn bị cho việc thiết kế trình thiết bị cơng nghệ lĩnh vực này.Để hồn thành đồ án , thực em cố gắng nhiều Song , bước đầu làm quen với công tác thiết kế nên hẳn không tránh khỏi sai sót Cuối , em xin chân thành cảm ơn thầy cô môn Quá Trình Thiết Bị , đặc biệt thầy Nguyễn Văn Hoàn , người trực tiếp hướng dẫn giúp đỡ em nhiều suốt thời gian thực đồ án thiết kế PHẦN I GIỚI THIỆU CHUNG I GIỚI THIỆU VỀ HỖN HỢP CHƯNG: Axeton nước hai loại hố chất quan trọng nghành cơng nghiệp hóa chất Axeton: Axeton có cơng thức phân tử: CH3 –CO-CH3,khối lượng phân tử: 58 đvC Là chất lỏng khơng màu,có mùi đặc trưng,tan nhiều nước * Một số thông số vật lý axeton: -Nhiệt độ sơi: 56,1o C -Nhiệt độ nóng chảy: - 94,6o C -Nhiệt dung riêng(Cp): 22 Kcal/mol (chuẩn 1020 C) GVHD: THẦY NGUYỄN VĂN HOÀN - SV: Thiều Thị Yên – 0941120162 – CNH3 - K9 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội – Khoa CN Hóa -Độ nhớt : 0,316 cp(ở 25o C) - Nhiệt trị : 0.5176 cal/g ( 200 C) Axeton dung môi tốt cho nhiều chất hữu aceton làm dung môi tốt nitro xeluloza, acetyl xenluloza Nó độc nên dùng làm dung môi công nghiệp dược phẩm thực phẩm.,nó sử dụng để tổng hợp nhiều chất hưu phần lớn dùng làm dung môi công nghiệp sản xuất nhựa, vecni, chất dẻo nhiều sản phẩm tiêu dùng * Tính chất hóa học đặc trưng axeton: Phản ứng axeton chủ yếu vào nhóm cacbonyl(-CO-), ngồi cịn có phản ứng vào nhóm -CH3 Dưới số ví dụ cụ thể: -phản ứng nhóm –CO- : Axeton nghèo phản ứng, Xeton có phản ứng khử giống andehit tạo ancol bậc II: CH3-CO-CH3 + H2 > CH3-CH(OH)-CH3 Xeton khó bị oxi hóa gốc hidrocacbon cản trở khơng gian.Tuy nhiên bị oxi hóa dung dịch thuốc tím đun nóng với axit sunfuric tạo hỗn hợp axit cacboxylic Phản ứng gốc hidrocacbon: CH3-CO-CH3 + Br2 > CH3-CO-CH2Br + HBr Lưu ý:Phản ứng xảy dùng brom khan có xúc tác axit axetic đun nóng * Các phương pháp điều chế axeton: 1-oxi hóa hidrocacbon:khi đốt cháy chậm n-ankan pha khí ta thu axeton 2-oxi hóa ancol:đây phương pháp quan trọng để điều chế hợp chất cacbonyl VD: CH3-CH(OH)-CH3 → CH3 –CO-CH3 +H2O Propal-2-ol Axeton GVHD: THẦY NGUYỄN VĂN HOÀN - SV: Thiều Thị Yên – 0941120162 – CNH3 - K9 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội – Khoa CN Hóa 3-oxi hóa cumen(chỉ riêng axeton) C6H5-CH(CH3)2 +O2 → CH3 –CO-CH3 +C6H5-OH Nước Trong điều kiện bình thường : nước chất lỏng không màu , không mùi, khơng vị khối nước dày có màu xanh nhạt Khối lượng phân tử: 18 g/mol Khối lượng riêng d40c : g/ml Nhiệt độ nóng chảy: 0oC Nhiệt độ sôi : 100oC Độ nhớt 25oC : 1,005.10-3N.s/m2 Nước hỗn hợp chất chứa phần lớn trái đất ( 3/4 diện tích trái đất nước biển) cần thiết cho sống Nước dung mơi phân cực mạnh, có khả hịa tan nhiều chất dung mơi quan trọng kỹ thuật hóa học II SƠ ĐỒ CHƯNG : Chú thích kí hiệu quy trình: GVHD: THẦY NGUYỄN VĂN HỒN - SV: Thiều Thị Yên – 0941120162 – CNH3 - K9 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội – Khoa CN Hóa Trong đó: 1- Thùng chứa hỗn hợp đầu 6- Thiết bị ngưng tụ hồi lưu 2- Bơm 7- Thiết bị làm lạnh sản phẩm đỉnh 3- Thùng cao vị 8- Thùng chứa sản phẩm đỉnh 4- Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu 9- Thiết bị gia nhiệt đáy tháp 5- Tháp chưng luyện 10- Thùng chứa sản phẩm đáy 11- Lưu lượng kế GVHD: THẦY NGUYỄN VĂN HOÀN - SV: Thiều Thị Yên – 0941120162 – CNH3 - K9 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội – Khoa CN Hóa Thuyết minh dây chuyền sản xuất: Dung dịch đầu thùng (1) bơm (2) bơm liên tục lên thùng cao vị (3), mức chất lỏng cao thùng cao vị khống chế nhờ ống chảy tràn, từ thùng cao vị dung dịch đưa vào thiết bị đun nóng (4) qua lưu lượng kế (11), dung dịch đun nóng đến nhiệt độ sơi nước bão hồ, từ thiết bị gia nhiệt (4) dung dịch đưa vào tháp chưng luyện (5) nhờ đĩa tiếp liệu, đĩa tiếp nhiên liệu chất lỏng trộn với phần lỏng từ đoạn cất tháp chảy xuống Trong tháp hơi, từ lên gặp chất lỏng từ xuống Ở có tiếp xúc trao đổi hai pha với Pha lỏng chuyển động phần chưng xuống giảm nồng độ cấu tử dễ bay bị pha tạo nên từ nồi đun lôi cấu tử dễ bay Nhiệt độ lên thấp, nên qua đĩa từ lên cấu tử có nhiệt độ sơi cao nước ngưng tụ lại, cuối đỉnh tháp ta thu hỗn hợp cấu tử axeton chiếm nhiều Hơi vào thiết bị ngưng tụ hồi lưu (6), ngưng tụ lại Một phần chất lỏng qua thiết bị làm lạnh (7) để làm lạnh đến nhiệt độ cần thiết vào thùng chứa sản phẩm đỉnh (8), phần khác hồi lưu tháp đĩa Chất lỏng từ xuống gặp có nhiệt độ cao hơn, phần cấu tử có nhiệt độ sơi thấp bốc nồng độ cấu tử khó bay chất lỏng ngày tăng cuối đáy tháp ta thu dược hỗn hợp lỏng gồm hầu hết cấu tử khó bay Chất lỏng khỏi tháp làm lạnh vào thùng chứa sản GVHD: THẦY NGUYỄN VĂN HOÀN - SV: Thiều Thị Yên – 0941120162 – CNH3 - K9 10 ... Đồ án môn học trình thiết bị I) ĐẦU ĐỀ THIẾT KẾ: Thiết kế tháp chưng liên tục loại tháp đĩa chóp để phân tách hỗn hợp Axeton – Nước II) CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU: + Hỗn hợp cần tách: CH3COCH3 –H2O... sao?Vì em xin sâu vào nghiên cứu q trình cơng nghệ vận hành quy trình cơng nghệ q trình chưng luyện tháp chóp để phân tách hỗn hợp axeton nước Chưng phương pháp dùng để tách hỗn hợp khí lỏng thành... thường gặp phương pháp chưng khác như: chưng đơn giản, chưng nước trực tiếp, chưng chân không đặc biệt chưng luyện Chưng luyện phương pháp thông dụng dùng để tách hoàn toàn hỗn hợp cấu tử dễ bay có