Thiết kế xưởng làm sạch dung dịch nước muối cho sản xuất soda năng xuất 150.000 tấnnăm Với Số liệu ban đầu đưa ra: Dung dịch nước muối vào: NaCl = 310 gl Ca2+ = 0,1 gl Mg2+ = 0,05 gl ≤ 1,19 gcm3 Để sản xuất soda, NaCl là một trong những nguyên liệu quan trọng. Nước muối ngoài thành phần cơ bản là natri clorua và nước còn chứa các tạp chất ở dạng hoà tan hoặc phân tán rất lớn. Các tạp chất hoà tan nằm dưới dạng muối calci và magie. Nước muối thu được sau khi hoà tan muối biển theo phương pháp hoà tan phân đoạn hoặc không phân đoạn không thể loại bỏ được tạp chất của muối calci và magie. Và khi đó sẽ làm ảnh hưởng đến các công đoạn sản xuất soda. Chính vì vậy, Nước muối trước khi đưa vào quá trình amoniac hoá cần phải được tinh chế loại bỏ ion calcie, magie và đạt các yêu cầu chất lượng kỹ thuật.
1 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH GVHD: TS La Thế Vinh SVTH: Trần Thị Thảo ĐỀ TÀI Nội dung Thiết kế xưởng làm dung dịch nước muối cho sản xuất soda xuất 150.000 tấn/năm Các số liệu ban đầu Dung dịch nước muối vào: NaCl = 310 g/l Ca2+ = 0,1 g/l Mg2+ = 0,05 g/l ≤ 1,19 g/cm3 NỘI DUNG PHẦN MỞ ĐẦU TÍNH TỐN CÂN BẰNG CHẤT TÍNH TỐN THIẾT BỊ-MÁY LẮNG PHẦN MỞ ĐẦU PHẦN MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề 1.2 Giới thiệu sản phẩm soda sở q trình sản xuất 1.3 Dây chuyền cơng nghệ giai đoạn làm dung dịch nước muối bão hoà 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ Soda mặt hàng hoá chất mà nhu cầu tiêu thụ có xu hướng ngày tăng, có tác động đến phát triển nhiều ngành sản xuất Để sản xuất soda, NaCl nguyên liệu quan trọng Nước muối trước đưa vào q trình amoniac hố cần phải tinh chế loại bỏ ion calcie, magie đạt yêu cầu chất lượng kỹ thuật 1.2 GIỚI THIỆU VỀ SẢN PHẨM SODA VÀ CƠ SỞ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT 1.2.1 Giới thiệu sản phẩm soda TÍNH CHẤT CỦA SODA Soda loại muối kết tinh màu trắng ngậm nước khan Nhiệt độ nóng chảy 815°C, khối lượng riêng 2,53 g/cm3, trọng lượng phủ đầy 0,5 g/ cm3 Soda hoà tan nước tốt Khi hoà tan toả nhiệt, dung dịch soda có tính kiềm mạnh 1.2 GIỚI THIỆU VỀ SẢN PHẨM SODA VÀ CƠ SỞ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT 1.2.1 Giới thiệu sản phẩm soda ỨNG DỤNG CỦA SODA 96% sản lượng soda dùng cho ngành công nghiệp, 4% dùng cho ngành kinh tế khác: - Cơng nghiệp hố chất: 23,7% tổng sản lượng - Công nghiệp dầu mỏ: 1% tổng sản lượng - Luyện kim loại màu: 11,9% Thuỷ tinh Xà phòng, chất tẩy rửa - Luyện kim loại đen : 2,5% - Các ngành công nghiệp khác : 32% Thực phẩm -Bột nở Y tế-Thuốc muối Xử lí nước 1.2 GIỚI THIỆU VỀ SẢN PHẨM SODA VÀ CƠ SỞ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT 1.2.2 Cơ sở lý luận q trình sản xuất CƠ SỞ HỐ LÝ Q TRÌNH LÀM SẠCH Các tạp chất Ca2+ Mg2+ trình amon hoá cacbonat hoá tạo muối kép, muối kép lắng bám vào thành thiết bị đường ống làm tăng sức cản thuỷ lực, gây tắc đường ống, làm bẩn sản phẩm,… Do vậy, trước đưa nước muối vào amon hố cần phải qua cơng đoạn tinh chế nước muối Để làm ion Mg2+ dùng chất kiềm OH- để thu kết tủa dạng Mg(OH)2 Để làm ion Ca2+ dùng muối CO32- để kết tủa thu dạng CaCO3 Yêu cầu chất dùng để làm ion Ca2+ Mg2+ phải dễ kiếm, rẻ tiền, không làm bẩn sản phẩm Bảng 2: Bảng cân chất thùng lắng Lượng Lượng vào Chất Khối lượng(kg) Chất Khối lượng(kg) NaCl H2O 1602,0029 4548,4022 NaCl Nước muối 1521,9028 Mg(OH)2 0,61248 H2O 4320,9821 CaCO3 Ca2+ Mg2+ 2,16 0,24 0,02552 Ca2+ Mg2+ 0,24 0,02552 Bã NaCl H2O Mg(OH)2 CaCO3 𝐦 = 𝟔𝟏𝟓𝟑, 𝟒𝟒𝟑𝟏 𝐤𝐠 80,1001 227,4201 0,61248 2,16 𝐦 = 𝟔𝟏𝟓𝟑, 𝟒𝟒𝟑𝟏 𝐤𝐠 TÍNH TỐN THIẾT BỊ MÁY LẮNG TÍNH TỐN THIẾT BỊ MÁY LẮNG 3.1 Tính tốc độ lắng huyền phù 3.2 Xác định đường kính thiết bị 3.3 Xác định chiều cao thiết bị 3.4 Xác định độ dày thiết bị 3.5 Tính tốn số chi tiết khác TÍNH TỐN THIẾT BỊ MÁY LẮNG Xem xét khơng có mát chất lỏng 01 02 Quá trình lắng hồn tồn (chất lỏng khơng có phân tử rắn) Pha rắn lắng hoàn toàn tạo thành bùn GIẢ THIẾT Giả thiết bể lắng làm việc nhiệt độ 25 , áp suất thường 3.1 TÍNH TỐC ĐỘ LẮNG CỦA HUYỀN PHÙ Số mol Ca2+, Mg2+ dung dịch huyền phù vào máy lắng: nCa2+ = 0,0216kmol nMg2+ = 0,01056kmol Ta có: Khối lượng: mCa2+ = 0,864 (kg) mMg2+ = 0,25344kg Tỉ lệ Ca2+/Mg2+ Tốc độ lắng (mm/phút) Tra bảng ảnh hưởng nồng độ Ca2+ Mg2+ đến tốc độ lắng: Nội suy tỉ lệ Ca2+/Mg2+ = 3,4091 ta có: Tốc độ lắng 𝒐 là: 15,6 1,67 5,5 Giả sử nhà máy làm việc 320 ngày Năng suất: , Thể tích huyền phù vào 1h là: 𝟑 Thể tích nước muối sạch(nước trong) sau 1h là: Lượng bã thải sau 1h là: 𝟑 𝟑 3.2 XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG KÍNH CỦA THIẾT BỊ LẮNG Diện tích lắng xác định theo cơng thức III.112 III.113 [2-551], ta có: Trong đó: Vo lượng pha lỏng huyền phù trước lắng ( V1 lượng nước sau lắng ( ) ) V2 lượng nước lại bã sau lắng ( ) Đối với bể lắng huyền phù làm việc liên tục, ta xác định theo cơng thức 3.10 [6-109], ta có: Diện tích bề mặt lắng: Đường kính bể lắng: Chọn đường kính Dtr = 16 (m) 3.2 XÁC ĐỊNH CHIỀU CAO CỦA THIẾT BỊ LẮNG Chọn vùng nước trong: Chọn chiều cao h1=6(m) Xác định chiều cao vùng lắng h2: Ta chọn h2= 0,65 (m) Xác định h3: Chiều cao vùng khuấy(chiều cao đáy) Chiều cao thiết bị lắng: H= h1+h2+h3=6+0,65+1,2= 7,85 (m) Lấy h3=1,2(m) 3.4 XÁC ĐỊNH ĐỘ DÀY THÀNH THIẾT BỊ LẮNG Chọn vật liệu bền môi trường muối ăn Chọn gang xám Kí hiệu S338-60 Bề dày thiết bị lắng tính theo cơng thức XIII.8 [3-360]: Trong đó: Dtr: đường kính buồng đốt, m : hệ số bền hàn hình trụ theo phương dọc P: áp suất thiết bị, N/m2 C: hệ số bổ sung ăn mòn dung sai chiều dày, m : ứng suất cho phép, N/m2 Bề dày thiết bị: Quy chuẩn: S= 0,3m = 30mm 3.5 TÍNH TỐN MỘT SỐ CHI TIẾT KHÁC 3.5.1 Xác định đường kính ống dẫn nước muối Lưu lượng nước muối giờ: Q=95,9 (m3/h) Chọn tốc độ dòng nước chảy ống trung bình v = 1,5 m/s Đường kính ống dẫn nước muối ra: Quy chuẩn chọn dtr= 180mm , , 3.5 TÍNH TỐN MỘT SỐ CHI TIẾT KHÁC 3.5.1 Xác định đường kính ống dẫn bã thải Bể làm việc liên tục, tháo bã liên tục, để tránh lượng nước theo bã q nhiều đường kính ống dẫn bã thải nhỏ Lưu lượng bã giờ: Q= Chọn tốc độ bã ống v = 1,5 m/s Đường kính ống dẫn bã ra: Quy chuẩn chọn dtr= 50 mm 3.5 TÍNH TỐN MỘT SỐ CHI TIẾT KHÁC 3.5.3 Máng thu nước 3.5.4 Hệ thống cào bã Chọn thiết kế kiểu cánh cào, vật liệu làm cánh cào cào thép không gỉ Bộ phận gạt bùn bố trí trục trung tâm Trục trung tâm cố định tâm bể Nước thu mắng vịng quanh xoay trịn thành ngồi bể Chọn đường kính trục cánh cào 200mm Chọn chiều cao máng thu nước : hm= 0,6m Chiều rộng máng 0,3m Chiều dài cánh cào phải đảm bảo thu triệt để bùn chọn chiều dài cánh cào 7,5m Độ dốc phía ống tháo nước I=0,02 38 THIẾT BỊ LẮNG RĂNG CÀO CHO SẢN XUẤT SODA NĂNG SUẤT 150000 TẤN/NĂM Hình: Thiết bị máy lắng có cào tầng TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] GS.TSKH La Văn Bình, Kỹ thuật sản xuất chất kiềm, Nhà xuất Bách Khoa Hà Nội, 2017 [2] Nhiều tác giả, Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 1, Nhà xuất khoa học kỹ thuật [3] Nhiều tác giả, Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 1, Nhà xuất khoa học kỹ thuật [4] Nguyễn Bin, Các q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất thực phẩm tập 1, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2004 [5] Nguyễn Bin, Các q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất thực phẩm tập 2, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2004 [6] Nguyễn Bin, Tính tốn q trình, thiết bị cơng nghệ hóa chất thực phẩm tập 1, Nhà xuất khoa học kỹ thuật