Thiết kế hệ thống cô đặc hai nồi xuôi chiều , thiết bị cô đặc có ống tuần hoàn trung tâm dùng cho cô đặc dung dịch KOH với năng suất 3000 kgh ,chiều cao ống gia nhiệt làc h =2m .

Chương I.Giới thiệu chung…………………………………………….4 I Lời mở đầu và giới hiệu về dung dịch KOH……………………4II Hình vẽ và thuyết minh dây chuyền sản xuất dung dịch KOH...6Chương II.Tính toán thiết bị chính…………………………………….8 Các số liệu ban đầu I Tính Cân bằng vật liệu………………………………………………81 Tính toán lượng hơi thứ ra khỏi hệ thống2 Tính toán lượng hơi thứ ra khỏi từng nồi cô đặc3 Nồng độ cuối của dung dịch ra khỏi mỗi nồiIITính cân bằng nhiệt lượng……………………………………...……91 Áp suất chung của hệ thống2 Áp suất, nhiệt độ của hơi đốt vào mỗi nồi3 Áp suất, nhiệt độ của hơi thứ ra khỏi mỗi nồi4 Tính tổn thất nhiệt lượng cho từng nồi5 Tính hiệu số nhiêt độ hữu ích cho từng nồi6 Thiết lập PTCB nhiệt lượng để tính lượng hơi đốt , hơi thứ các nồi.7 Tính hệ số cấp nhiệt và nhiệt trung bình từng nồi8 Tính hệ số truyền nhiệt của từng nồi9 So sánh ∆t hữu ích và ∆t giả thiết10 Tính bề mặt truyền nhiệt. Chương III.Tính thiết bị phụ …………………………………………31I Tính thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu(ống chùm)………………..31II Thiết bị ngưng tụ baromet …………………………………….38III Tính Bơm…………………...………………………………….46IV Thùng cao vị ……...…………………………………………...49V Một số chi tiết khác…………………………………..……...…57Chương IV.Tính toán cơ khí và lựa chọn thiết bị……………………59I Tính buồng đốt……………………………………………….…..59II Tính buồng bốc………………………………………………….66III Tính bích nối……………………………………………………71IV Tính toán một số chi tiết khác ………………………………...72Chương V. Kết luận chung……………………………………………84Chương VI . Phụ lục …………………………………………………...86TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH Các số liệu ban đầuNăng suất tính theo dung dịch đầu: Gđ = 3000 kghNồng độ đầu : xđ = 12% xc = 35%P hơi đốt nồi 1 : Phd1 = 4 atP hơi ngưng tụ : P¬ng = 0,1 atI. Tính cân bằng vật liệu.1 Tính toán lượng hơi thứ ra khỏi hệ thống .Từ công thức( VI.1ST2 T55): Ta có tổng lượng hơi thứ của hệ thống là : 2 Lượng hơi thứ ra khỏi mỗi nồi.Chọn tỷ lệ phân bố hơi thứ của hai nồi như sau :W1 : W2 = 1 : 1 Trong đó : W1: lượng hơi thứ ra khỏi nồi 1W2: lượng hơi thứ ra khỏi nồi 2Từ cách chọn tỷ lệ đó thì ta tính được lượng hơi thứ bốc ra ở mỗi nồi là: 3 Nồng độ cuối của dung dịch ra khỏi mỗi nồi. Lượng dung dịch ra khỏi nồi 1 vào nồi 2 là : G1 = Gd W1 = 3000 985,7143= 2014,2857 (kgh). Nồng độ của dung dịch ra khỏi nồi 1 vào nồi 2 là : (VI.2atr57T2) khối lượng. Lượng dung dịch ra khỏi nồi 2 là : G2 = Gd W1 W2 = 3000 985,7143 985,7143 = 1028,5714 (kgh). Nồng độ của dung dịch ra khỏi nồi 2 là : x2 = % khối lượng. Đúng như bài ra ban đầu đã cho nồng độ cuối của nồi 2 là 35% II. Tính cân bằng nhiệt lượng.1 Chênh lệch áp suất chung của cả hệ thống (∆Р): at Trong đó: Рhd1: áp suất hơi đốt nồi 1Рng ¬: áp suất hơi nước ngưng.2 Nhiệt độ, áp suất hơi đốt của mỗi nồi. Chọn tỉ lệ chênh lệch áp suất hơi đốt ở 2 nồi là: mà: Vậy áp suất hơi đốt ở từng nồi là: Ở nồi 1 : P1 = 4 at Ở nồi 2: Xác định nhiệt độ hơi đốt ở mỗi nồi:Tra bảng (I.251ST1T315) : Ở nồi 1 : P1 = 4 at  t1 = 142,9 Ở nồi 2: P2 = 1,1833at  t2 =103,7741 Hơi ngưng tụ: 3 Nhiệt độ và áp suất hơi thứ ở mỗi nồi. Nhận xét: khi hơi thứ đi từ nồi 1 sang nồi 2 ,và hơi thứ từ nồi 2 đi sang thiết bị ngưng tụ thì sẽ chịu tổn thất về nhiệt độ là : ,và khi đó nó sẽ trở thành hơi đốt cho nồi 2: chọn Gọi nhiệt độ và áp suất của hơi thứ ở nồi 1 và nồi 2 lần lượt là: ta có: Tra bảng (I.250ST1T313), ứng với mỗi nhiệt độ hơi thứ của mỗi nồi sẽ cho áp hơi thứ tương ứng: Áp suất hơi thứ nồi 1: = 1,223 at Áp suất hơi thứ nồi 1: = 0,1056 at Kết quả tính được cho ta bảng dưới đây:Bảng 1:NồiLượng hơi thứKghNồng độ cuối%Áp suất, nhiệt độ hơi đốt Áp suất, nhiệt độ hơi thứ 1985,714317,87234142,911,223104,77412985,7143351,1833103,774110,105646,44 Tính tổn thất nhiệt lượng cho từng nồi4.1 Tổn thất nhiệt độ do nồng độ : Áp dụng công thức (VI.10ST2 – T59) : Trong đó:T:Nhiệt độ sôi của dung môi nguyên chất ở áp suất đã cho , r: Nhiệt hoá hơi của dung môi nguyên chất ở áp suất làm việc , Jkg Tra bảng (VI.2ST2 – T62) : Xác định nhiệt độ Ti : Xác định ri:Tra bảng (I.250ST1 – T312) Nên ta có tổn thất nhiệt độ do nồng độ của mỗi nồi là :

Đồ Án Môn Học QT&TB GVHD : Nguyễn Thế Hữu Bộ Cơng Thương Cộng Hịa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ Số………… NỘI DUNG Thiết kế hệ thống cô đặc hai nồi xuôi chiều , thiết bị cô đặc có ống tuần hồn trung tâm dùng cho đặc dung dịch KOH với suất 3000 kg/h ,chiều cao ống gia nhiệt làc h =2m Các số liệu ban đầu : - Nồng độ đầu dung dịch là: 12% - Nồng độ cuối là: 35 % - Áp suất đốt nồi : at - Áp suất ngưng tụ : 0,1 at TT Tên vẽ Khổ giấy Số lượng Vẽ dây chuyền sản xuất A4 01 Vẽ nồi cô đặc A0 01 PHẦN THUYẾT MINH Mở đầu Vẽ thuyết minh dây truyền sản xuất Tính tốn thiết bị Tính tốn chọn thiết bị phụ Tính tốn khí Kết luận Ngày giao đề :…………………Ngày hồn thành:………………… TRƯỞNG KHOA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Mục lục ………………………………………………………………………Trang Chương I.Giới thiệu chung…………………………………………….4 Đồ Án Môn Học QT&TB GVHD : Nguyễn Thế Hữu  I- Lời mở đầu giới hiệu dung dịch KOH……………………4  II- Hình vẽ thuyết minh dây chuyền sản xuất dung dịch KOH Chương II.Tính tốn thiết bị chính…………………………………….8 Các số liệu ban đầu I- Tính Cân vật liệu………………………………………………8  1- Tính tốn lượng thứ khỏi hệ thống  2- Tính tốn lượng thứ khỏi nồi cô đặc  3- Nồng độ cuối dung dịch khỏi nồi II-Tính cân nhiệt lượng…………………………………… ……9  1- Áp suất chung hệ thống  2- Áp suất, nhiệt độ đốt vào nồi  3- Áp suất, nhiệt độ thứ khỏi nồi  4- Tính tổn thất nhiệt lượng cho nồi  5- Tính hiệu số nhiêt độ hữu ích cho nồi  6- Thiết lập PTCB nhiệt lượng để tính lượng đốt , thứ nồi  7- Tính hệ số cấp nhiệt nhiệt trung bình nồi  8- Tính hệ số truyền nhiệt nồi  9- So sánh ∆t hữu ích ∆t giả thiết  10- Tính bề mặt truyền nhiệt Chương III.Tính thiết bị phụ …………………………………………31 I- Tính thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu(ống chùm)……………… 31 II- Thiết bị ngưng tụ baromet …………………………………….38 III- Tính Bơm………………… ………………………………….46 IV- Thùng cao vị …… ………………………………………… 49 V- Một số chi tiết khác………………………………… …… …57 Chương IV.Tính tốn khí lựa chọn thiết bị……………………59 I- Tính buồng đốt……………………………………………….… 59 II- Tính buồng bốc………………………………………………….66 Đồ Án Mơn Học QT&TB GVHD : Nguyễn Thế Hữu III- Tính bích nối……………………………………………………71 IV- Tính tốn số chi tiết khác ……………………………… 72 Chương V Kết luận chung……………………………………………84 Chương VI Phụ lục ………………………………………………… 86 Chương I: GIỚI THIỆU CHUNG Đồ Án Môn Học QT&TB GVHD : Nguyễn Thế Hữu I Lời mở đầu giới thiệu dung dịch KOH 1- Lời mở đầu Trong thời kỳ đất nước trình phát triển theo hướng cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước cơng nghiệp nước ta phát triển mạnh kéo theo phát triển ngành sản xuất hợp chất hóa học,bởi hợp chất hóa học có ứng dụng vơ quan trọng để ngành khác phát triển Trong kỹ thuật sản xuất cơng nghiệp hóa chất ngành khác, thường phải làm việc với hệ dung dịch rắn tan lỏng, lỏng lỏng Để cao nồng độ dung dịch theo yêu cầu sản xuất kỹ thuật người ta cần dùng biện pháp tách bớt dung môi khỏi dung dịch Phương pháp phổ biến dùng nhiệt để làm bay chất rắn tan khơng bay hơi, nồng độ dung dịch tăng lên theo yêu cầu mong muốn Thiết bị dùng chủ yếu thiết bị cô đặc ống tuần hồn trung tâm, tuần hồn cưỡng bức, phịng đốt ngồi, …trong thiết bị đặc tuần hồn có ống trung tâm dùng phổ biến thiết bị có cấu tạo nguyên lý đơn đơn giản, dễ vận hành sửa chữa, hiệu suất xử dụng cao… dây truyền thiết bị dùng nồi, nồi, nồi…nối tiếp để tạo sản phẩm theo yêu cầu thực tế người ta thường xử dụng thiết hệ thống nồi nồi để có hiệu suất xử dụng đốt cao nhất, giảm tổn thất trình sản xuất Để bước đầu làm quen với cơng việc kỹ sư hóa chất thiết kế thiết bị hay hệ thống thực nhiệm vụ sản xuất ,em nhận đồ án mơn học : “Q trình thiết bị Cơng nghệ Hóa học”.Việc thực đồ án điều có ích cho sinh viên việc bước tiếp cận với việc thực tiễn sau hồn thành khối lượng kiến thức giáo trình “Cơ sở q trình thiết bị Cơng nghệ Hóa học “ sở lượng kiến thức kiến thức số môn khoa học khác Đồ Án Môn Học QT&TB GVHD : Nguyễn Thế Hữu có liên quan,mỗi sinh viên tự thiết kế thiết bị , hệ thống thiết bị thực nhiệm vụ kĩ thuật có giới hạn trình cơng nghệ Qua việc làm đồ án mơn học này, sinh viên phải biết cách sử dụng tài liệu việc tra cứu ,vận dụng kiến thức,quy định tính tốn thiết kế,tự nâng cao kĩ trình bầy thiết kế theo văn khoa học nhìn nhận vấn đề cách có hệ thống Trong đồ án môn học , nhiệm vụ cần phải hoàn thành thiết kế hệ thống đặc hai nồi xi chiều , ống tuần hồn trung tâm làm việc liên tục với dung dịch KOH ,năng suất 3000kg/h, nồng độ dung dịch ban đầu 12%, nồng độ sản phẩm 35% 2- Giới thiệu dung dịch KOH Kali Hidroxit ( KOH ) Ở dạng tinh thể KOH khơng màu, tnc = 404oC, ts = 1.324oC Dễ tan nước kèm theo tỏa nhiệt mạnh: 20oC, 100 g nước hoà tan 112 g KOH Thuộc loại kiềm mạnh; hấp thụ nước khí cacbonic (CO2) khơng khí, tạo thành kali cacbonat (K2CO3) Khi hòa tan nước ta dung dịch KOH dung dịch khơng màu,có đầy đủ tính chất Bazơ mạnh dung dịch cịn có tính ăn mịn thủy tinh Khi KOH nóng chảy có khả ăn mịn sứ (trong mơi trường có khơng khí), platin Điều chế cách điện phân dung dịch kali clorua (KCl) có màng ngăn Dùng phịng thí nghiệm, sản xuất xà phịng mềm, muối kali KOH ăn da nguy hiểm bắn vào mắt II Sơ đồ dây chuyền sản xuất thuyết minh 1- Sơ đồ dây chuyền sản xuất Đồ Án Môn Học QT&TB GVHD : Nguyễn Thế Hữu So d? h? th?ng cô d?c hai n?i xuôi chi?u TBCÐ có ?ng tu?n hồn trung tâm Nu?c làm l?nh Hút chân không Hoi d?t Hoi d?t Nu?c ngung Nu?c ngung Nu?c ngung 10 Chú thích: 1- Thùng ch?a dd d?u 2- Bom 3- Thùng cao v? 4- Luu lu?ng k? 5- Thi?t b? gia nhi?t h?n h?p d?u , - Thi?t b? cô d?c 8- Thi?t b? ngung t? 9- Thi?t b? tách b?t 10- Thùng ch?a s?n ph?m 2- Thuyết minh dây chuyền công nghệ Hệ thống cô đặc hai nồi xuôi chiều làm việc liên tục Dung dịch đầu KOH 11% bơm (2) đưa vào thùng cao vị (3) từ thùng chứa (1) , sau chảy qua lưu lượng kế (4) vào thiết bị trao đổi nhiệt (5) Ở thiết bị trao đổi nhiệt dung dich đun nóng sơ đến nhiệt độ sôi vào nồi (6) Ở nồi dung dich tiếp tục dung nóng thiết bị đun nóng kiểu ống chùm , dung dịch chảy ống truyền nhiệt đốt đưa vào buồng đốt để đun nóng dung dịch Một Đồ Án Môn Học QT&TB GVHD : Nguyễn Thế Hữu phần khí khơng ngưng đưa qua tháo khí khơng ngưng.Nước ngưng đưa khỏi phịng đốt tháo nước ngưng Dung dịch sôi , dung mơi bốc lên phịng bốc gọi thứ Hơi thứ trước khỏi nồi cô đặc qua phận tách bọt nhằm hồi lưu phần dung dịch bốc theo thứ qua ống dẫn bọt Dung dịch từ nồi (6) tự di chuyển qua nồi thứ chênh lệch áp suất làm việc nồi , áp suất nồi sau < áp suất nồi trước Nhiệt độ nồi trước lớn nồi sau dung dịch vào nồi thứ (2) có nhiệt độ cao nhiệt độ sôi , kết dung dịch làm lạnh lượng nhiệt làm bốc lượng nước gọi trình tự bốc Dung dịch sản phẩm nồi (7) đưa vào thùng chứa sp (10).Hơi thứ bốc khỏi nồi (7) đưa vào thiết bị ngưng tụ Baromet (8).Trong thiết bị ngưng tụ , nước làm lạnh từ xuống , thứ ngưng tụ lại thành lỏng chảy qua ống Baromet cịn khí khơng ngưng qua thiết bị thu hồi bọt (9) vào bơm hút chân không Chương II : TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNH Các số liệu ban đầu Năng suất tính theo dung dịch đầu: Gđ = 3000 kg/h Nồng độ đầu : xđ = 12% Đồ Án Môn Học QT&TB GVHD : Nguyễn Thế Hữu xc = 35% P đốt nồi : Phd1 = at P ngưng tụ : Png = 0,1 at I Tính cân vật liệu - Tính tốn lượng thứ khỏi hệ thống Từ công thức( VI.1-ST2- T55):  x  W Gd   d  xc   Ta có tổng lượng thứ hệ thống :  12  W 3000    1971, 4286( kg / h)  35  - Lượng thứ khỏi nồi Chọn tỷ lệ phân bố thứ hai nồi sau : W1 : W2 = : Trong : W1: lượng thứ khỏi nồi W2: lượng thứ khỏi nồi Từ cách chọn tỷ lệ ta tính lượng thứ bốc nồi là: 1971, 4286 1 W1 W2  985, 7143(kg / h) 3- Nồng độ cuối dung dịch khỏi nồi Lượng dung dịch khỏi nồi vào nồi : G1 = Gd - W1 = 3000 - 985,7143= 2014,2857 (kg/h) Nồng độ dung dịch khỏi nồi vào nồi : x1  Gd xd Gd  W1 (VI.2a-tr57-T2) Đồ Án Môn Học QT&TB  GVHD : Nguyễn Thế Hữu 3000 12 17,8723% khối lượng 3000  985,7143 Lượng dung dịch khỏi nồi : G2 = Gd - W1 - W2 = 3000 - 985,7143- 985,7143 = 1028,5714 (kg/h) Nồng độ dung dịch khỏi nồi : x2 = GD xD 3000 12  35 % khối lượng GD  WI  W2 3000  938, 7755  1032, 6531 Đúng ban đầu cho nồng độ cuối nồi 35% II Tính cân nhiệt lượng 1- Chênh lệch áp suất chung hệ thống (∆Р):  hd  ng 4  0,1 3,9 at Trong đó: Рhd1: áp suất đốt nồi Рng : áp suất nước ngưng 2- Nhiệt độ, áp suất đốt nồi Chọn tỉ lệ chênh lệch áp suất đốt nồi là: P1 2,   P1 2, 6P2 P2 mà: P1  P2 3,9 3,9 1, 0833( at ) 3, P1 3,9  1, 0833 2,8167(at )  P2  * Vậy áp suất đốt nồi là: Ở nồi : P1 = at Ở nồi 2: P2 4  2,8167 1,1833(at ) Đồ Án Môn Học QT&TB GVHD : Nguyễn Thế Hữu * Xác định nhiệt độ đốt nồi: Tra bảng (I.251/ST1-T315) : Ở nồi : P1 = at  t1 = 142,9 C Ở nồi 2: P2 = 1,1833at  t2=103,7741 C Hơi ngưng tụ: Pnt 0,1 at  tnt 45,  C 3- Nhiệt độ áp suất thứ nồi Nhận xét: thứ từ nồi sang nồi ,và thứ từ nồi sang thiết bị ngưng tụ chịu tổn thất nhiệt độ :  1 : 1,5 C ,và trở thành đốt cho nồi 2: chọn  1 C Gọi nhiệt độ áp suất thứ nồi nồi là: t1, , t 2, , P1, , P2, ta có: t1, t2  103, 7741  104, 7741 C t2, tnt  45,  46,  C Tra bảng (I.250/ST1-T313), ứng với nhiệt độ thứ nồi cho áp thứ tương ứng: Áp suất thứ nồi 1: t1' 104, 7741 0C  P1' = 1,223 at Áp suất thứ nồi 1: t2' 46, 0C  P2' = 0,1056 at Kết tính cho ta bảng đây: Bảng 1: Nồi Lượng thứ Nồng độ cuối Kg/h % 985,7143 17,8723 Áp suất, nhiệt độ đốt PI at ti  C 142,9  Áp suất, nhiệt độ thứ Pi , at t i,  C 1,223 104,7741 10