Ngày nay, với sự phát triển vượt bậc của khoa học và công nghệ, các ngành công nghiệp trên thế giới nói chung cũng như ở Việt Nam nói riêng rất cần những hóa chất có tiêu chuẩn về chất lượng và độ tinh khiết cao. Các phương pháp phổ biến được áp dụng rộng rải hiện nay để nâng cao độ tinh khiết như: chưng cất, trích ly, cô đặc, hấp thụ….tùy theo đặc tính yêu cầu của sản phẩm mà có sự lựa chọn phương pháp phù hợp. Đồ án môn học Quá trình và Thiết bị là một môn học mang tính tổng hợp trong quá trình học tập của các kỹ sư hóa học tương lai. Môn học giúp sinh viên giải quyết nhiệm vụ tính toán cụ thể về : yêu cầu công nghệ, kết cấu, giá thành của một thiết bị trong sản xuất hóa chất thực phẩm. Đây là bước đầu tiên để sinh viên vận dụng những kiến thức đã học về nhiều môn để giải quyết những vấn đề thực tế về kỹ thuật trong công nghiệp một cách tổng hợp. Nhiệm vụ của đồ án môn học là thiết kế tháp chóp chưng cất liên tục hệ hai cấu tử nước – acid acetic ở áp suất khí quyển, năng suất hỗn hợp đầu 40.000 tấnnăm. Đối với hệ nước – acid acetic là hệ hai cấu tử hòa lẫn vào nhau hoàn toàn, có nhiệt độ sôi cách xa nhau nên ta dung phương pháp chưng cất để thu được sản phẩm có độ tinh khiết cao. Hoàn thành đồ án môn học, chúng em chân thành gửi lời cảm ơn đến ban giám hiệu nhà trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu cùng khoa hóa hoc và công nghệ thực phẩm đã tạo điều kiện cho chúng em thực hiện đồ án. Chúng em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Nguyễn Quốc Hải đã giúp đỡ chúng em trong quá trình tính toán để hoàn thành đồ án này. Sau cùng chúng em xin kính chúc quý thầy cô luôn dồi dào sức khỏe và tận tâm trong công việc.
Trang 1LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, với sự phát triển vượt bậc của khoa học và công nghệ, các ngànhcông nghiệp trên thế giới nói chung cũng như ở Việt Nam nói riêng rất cần nhữnghóa chất có tiêu chuẩn về chất lượng và độ tinh khiết cao Các phương pháp phổbiến được áp dụng rộng rải hiện nay để nâng cao độ tinh khiết như: chưng cất, trích
ly, cô đặc, hấp thụ….tùy theo đặc tính yêu cầu của sản phẩm mà có sự lựa chọnphương pháp phù hợp
Đồ án môn học Quá trình và Thiết bị là một môn học mang tính tổng hợptrong quá trình học tập của các kỹ sư hóa học tương lai Môn học giúp sinh viên giảiquyết nhiệm vụ tính toán cụ thể về : yêu cầu công nghệ, kết cấu, giá thành của mộtthiết bị trong sản xuất hóa chất thực phẩm Đây là bước đầu tiên để sinh viên vậndụng những kiến thức đã học về nhiều môn để giải quyết những vấn đề thực tế về
kỹ thuật trong công nghiệp một cách tổng hợp
Nhiệm vụ của đồ án môn học là thiết kế tháp chóp chưng cất liên tục hệ haicấu tử nước – acid acetic ở áp suất khí quyển, năng suất hỗn hợp đầu 40.000tấn/năm Đối với hệ nước – acid acetic là hệ hai cấu tử hòa lẫn vào nhau hoàn toàn,
có nhiệt độ sôi cách xa nhau nên ta dung phương pháp chưng cất để thu được sảnphẩm có độ tinh khiết cao
Hoàn thành đồ án môn học, chúng em chân thành gửi lời cảm ơn đến ban giámhiệu nhà trường Đại học Bà Rịa – Vũng Tàu cùng khoa hóa hoc và công nghệ thựcphẩm đã tạo điều kiện cho chúng em thực hiện đồ án Chúng em xin gửi lời cảm ơnđến thầy Nguyễn Quốc Hải đã giúp đỡ chúng em trong quá trình tính toán để hoànthành đồ án này
Sau cùng chúng em xin kính chúc quý thầy cô luôn dồi dào sức khỏe và tậntâm trong công việc
Nhóm sinh viên thực hiện
Võ Tá Duyễn
Bùi Kim Đạt
Nguyễn Vũ Linh
Trang 2tụ, trong đó vật chất đi từ pha lỏng vào pha hơi hoặc ngược lại Khác với cô đặc,chưng cất làquá trình trong đó cả dung môi và chất tan đều bay hơi, còn cô đặc làquá trình trong đó chỉ có dung môi bay hơi Khi chưng cất ta thu được nhiều cấu tử
và thường thì bao nhiêu cấu tử sẽ thu được bấy nhiêu sản phẩm Nếu xét hệ đơngiản chỉ có 2 hệ cấu tử thì ta thu được 2 sản phẩm: sản phẩm đỉnh chủ yếu gồm gồmcấu tử có độ bay hơi lớn (nhiệt độ sôi nhỏ ), sản phẩm đáy chủ yếu gồm cấu tử có
độ bay hơi bé(nhiệt độ sôi lớn).Đối với hệ nước – acid acetic sản phẩm đỉnh lànước, sản phẩm đáy chủ yếu gồm acid acetic và một ít nước
Các phương pháp chưng cất: được phân loại theo
∗ Áp suất làm việc : chưng cất áp suất thấp, áp suất thường và áp suất cao.Nguyên tắc của phương pháp này là dựa vào nhiệt độ sôi của các cấu tử, nếunhiệt độ sôi của các cấu tử quá cao thì ta giảm áp suất làm việc để giảmnhiệt độ sôi của các cấu tử
∗ Nguyên lý làm việc: liên tục, gián đoạn(chưng đơn giản) và liên tục
∗ Chưng cất đơn giản(gián đoạn): phương pháp này đuợc sử dụng trong cáctrường hợp sau:
+ Khi nhiệt độ sôi của các cấu tử khác xa nhau
+ Không đòi hỏi sản phẩm có độ tinh khiết cao
+ Tách hỗn hợp lỏng ra khỏi tạp chất không bay hơi
+ Tách sơ bộ hỗn hợp nhiều cấu tử
∗ Chưng cất hỗn hợp hai cấu tử (dùng thiết bị hoạt động liên tục) là quá trìnhđược thực hiện liên tục, nghịch dòng, nhều đoạn
∗ Phương pháp cất nhiệt ở đáy tháp: cấp nhiệt trực tiếp bằng hơi nước: thườngđược áp dụng trường hợp chất được tách không tan trong nước
Trang 3Vậy: đối với hệ nước – acid acetic, ta chọn phương pháp chưng cất liên tục cấp
nhiệt gián tiếp bằng nồi đun ở áp suất thường
2 Thiết bị chưng cất
Trong sản xuất thường sử dụng rất nhiều loại tháp nhưng chúng đều có một
yêu cầu cơ bản là diện tích bề mặt tiếp xúc pha phải lớn, điều này phụ thuộc vào độ
phân tán của lưu chất này vào lưu chất kia
Tháp chưng cất rất phong phú về kích cỡ và ứng dụng ,các tháp lớn nhất
thường được ứng dụng trong công nghiệp lọc hoá dầu Kích thước của tháp : đường
kính tháp và chiều cao tháp tuỳ thuộc suất lượng pha lỏng, pha khí của tháp và độ
tinh khiết của sản phẩm Ta khảo sát 2 loại tháp chưng cất thường dùng là tháp mâm
và tháp chêm
• Tháp mâm: thân tháp hình trụ, thẳng đứng phía trong có gắn các mâm có
cấu tạo khác nhau để chia thân tháp thành những đoạn bằng nhau, trên mâm pha
lỏng và pha hơi đựơc cho tiếp xúc với nhau Tùy theo cấu tạo của đĩa, ta có:
∗ Tháp mâm chóp : trên mâm bố trí có chép dạng:tròn ,xú bắp ,chữ s…
∗ Tháp mâm xuyên lỗ: trên mâm bố trí các lỗ có đường kính (3-12) mm
• Tháp chêm (tháp đệm): tháp hình trụ, gồm nhiều đoạn nối với nhau bằng mặt
bích hay hàn Vật chêm được cho vào tháp theo một trong hai phương pháp: xếp
ngẫu nhiên hay xếp thứ tự
∗ So sánh ưu nhược điểm của các loại tháp
Ưu điểm − Đơn giản
− Trở lực thấp
− Hiệu suất tương đối cao
− Hoạt động khá ổn định
− Làm việc với chất lỏng bẩn
− Hiệu suất cao
− Hoạt động ổn định
Nhược điểm − Thiết bị nặng
− Hiệu suất thấp
− Độ ổn định kém
− Trở lực khá cao
− Yêu cầu lắp đặt khắt khe, đĩa lắp thật phẳng
− Không làm việc với chất lỏng bẩn
− Cấu tạo phức
Trang 4− Trở lực lớn
Nhận xét: ta thấy tháp chop cho hiệu suất cao và làm việc ổn định hơn
Vậy: Chưng cất hệ nước – acid acetic ta dùng tháp chóp hoạt động liên tục ở áp
suất thường, cấp nhiệt gián tiếp ở đáy tháp, nhập liệu sau khi trao đổi nhiệt với thiết
bị gia nhiệt nhập liệu, sản phẩm đáy được làm nguội để thu sản phẩm chính, sản
phẩm đỉnh được dẫn vào nồi đun để tạo hơi nước quá nhiệt cấp nhiệt cho nhập liệu
và nồi đun đáy tháp
II GIỚI THIỆU SƠ BỘ VỀ NGUYÊN LIỆU
1 Nước
Nước: là chất lỏng không màu, không mùi,là dung môi hòa tan tốt các hợp chất
phân cực,năng hơn dung môi hữu cơ, không hòa tan dung môi hữu cơ,…nước sôi ở
1000C và đông đặc ở 00C
2 Acid acetic
Acid acetic là một loại acid quan trọng trong các loại acid hữu cơ, nó rẻ hơn nên
được sử dụng rộng rải và là hoá chất cơ bản để điều chế nhiều hợp chất quan trọng
Acid acetic được ứng dụng trong các nghành:
+ Làm dấm ăn
+ Đánh đông mủ cao su
+ Làm chất dẻo tơ lụa xeluloza acetat
+ Làm phim ảnh không nhạy lửa
+ Làm chất kết dính polyvinyl acetat
+ Làm phẩm màu, dược phẩm, nước hoa tổng hợp
Trang 53 Hỗn hợp Nước – Acid acetic
Ta có bảng thành phần lỏng (x) – hơi (y) và nhiệt độ sôi của hỗn hợp Nước –Acid
acetic ở áp suất 760 mmHg
y(% mol) 0 9.2 16,7 30,3 42,5 53 62,6 71,6 79,5 86,4 93 100t(0C) 118,1 115,4 113,8 110,1 107,5 105,8 104,4 103,3 102,1 101,3 100,6 100
Đồ thị 1: đồ thị t- x, y cho hệ Nước – Acid acetic
Trang 6III.CÔNG NGHỆ CHƯNG CẤT NƯỚC – ACID ACETIC
1 Sơ đồ quy trình công nghệ chưng cất hệ hai cấu tử Nước – Acid acetic
10 Thiết bị tách nước ngưng
11 Bồn chứa nguyên liệu
12 Bẩy hơi
13 Van xả khí không ngưng
14 Bồn chứa sản phẩm đáy
15 Thiết bị làm lạnh
Trang 72 Thuyết minh quy trình công nghệ
Hỗn hợp nước-acid acetic có nồng độ nước 35% ( Kgnuoc/KgHH) , nhiệt độkhoảng 250C tại bồn chứa nguyên liệu (11) được bơm (1) bơm lên bồn cao vị (2)
Từ đó được đưa đến thiết bị gia nhiệt (3) ( trao đổi nhiệt với sản phẩm đáy) Ở đây,hỗn hợp được gia nhiệt đến nhiệt độ 1030C Sau đó, hỗn hợp được đưa vào thápchưng cất (5) ở đĩa nhập liệu
Trên đĩa nhập liệu, chất lỏng được trộn với phần lỏng từ đoạn cất của thápchảy xuống Trong tháp hơi, đi từ dưới lên gặp chất lỏng từ trên xuống Ở đây, có
sự tiếp xúc và trao đổi giữa hai pha với nhau Pha lỏng chuyển động trong phầnchưng càng xuống dưới càng giảm nồng độ các cấu tử dễ bay hơi vì đã bị pha hơitạo nên từ nồi đun (9) lôi cuốn cấu tử dễ bay hơi Nhiệt độ càng lên trên càng thấp,nên khi hơi đi qua các đĩa từ dưới lên thì cấu tử có nhiệt độ sôi cao là nước sẽngưng tụ lại, cuối cùng trên đỉnh tháp ta thu được hỗn hợp có cấu tử nước chiếmnhiều nhất ( có nồng độ 95% theo khối lượng ) Hơi này đi vào thiết bị điều chỉnhdòng (7)sau đó một phần ngưng tụ được đưa qua thiết bị làm lạnh (15) và đưa đếnbồn chứa sản phẩm đỉnh (8) Phần còn lại của chất lỏng ngưng được hồi lưu về tháp
ở đĩa trên cùng với tỷ số hoàn lưu tối ưu Một phần cấu tử có nhiệt độ sôi thấp đượcbốc hơi, còn lại cấu tử có nhiệt độ sôi cao trong chất lỏng ngày càng tăng
Cuối cùng, ở đáy tháp ta thu được hỗn hợp lỏng gồm hầu hết là cấu tử khóbay hơi ( acid acetic) Hỗn hợp lỏng ở đáy có nồng độ nước là 4% theo khối lượng,còn lại là acid acetic Dung dịch lỏng ở đáy đi ra khỏi tháp, một phần được đun, bốchơi ở nồi đun (9) cung cấp lại cho tháp để tiếp tục làm việc, phần còn lại được đưaqua thiết bị làm lạnh (15) trao đổi nhiệt với nước, nhiệt độ của sản phẩm đáy sau khitrao đổi nhiệt là 400C, sau đó đưa đến bồn chứa sản phẩm đáy
Hệ thống làm việc liên tục cho ra sản phẩm đỉnh là nước, sản phẩm đáy là acidacetic sau khi trao đổi nhiệt với nước làm mát được đưa vào bồn chứa
Trang 8CHƯƠNG II : CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG
I CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU
• Nguyên liệu đầu vào (nhập liệu) là hỗn hợp Nước - Acid axetic
• Năng xuất nhập liệu là: F=0,35
• Nồng độ sản phẩm đỉnh là: D= 0,95(Kmol nuoc/Kmol hh)
• Nồng độ sản phẩm đáy là: w= 0,04(Kmol nuoc/Kmol hh)
• Năng xuất nhập liệu: 40,000 (tấn/năm)
Đổi 40000 tấn/năm = 4563,18 Kg/h
• Tháp hoạt động liên tục,chưng cất ở áp suất thường
• Khối lượng phân tử của Nước và Acid acetic : M N=18 (Kg/Kmol),
M A=60(Kg/Kmol)
• Chọn:
+ Nhiệt độ nhập liệu: tF=101,550C+ Nhiệt độ sản phẩm đỉnh: tD =101,020C+ Nhiệt độ sản phẩm đáy sau khi trao đổi nhiệt: tw =111,870C+ Trạng thái nhập liệu: lỏng, sôi
II XÁC ĐỊNH XUẤT LƯỢNG SẢN PHẨM ĐỊNH VÀ SẢN PHẨM ĐÁY
Trang 9F nuoc F
M
x M
x M x
− +1 =
60
35 , 0 1 18
35 ,
0 18
35 , 0
D nuoc D
M
x M
x M x
− +1 =
60
95 , 0 1 18
95 ,
0 18
95 , 0
W nuoc F
M
x M
x M x
− +1 =
0,04
18 0,1220,04 1 0,04
18 60
=
− +Phân tử lượng trung bình của các dòng :
F
x W x D x
Trang 10GD = D.MtbD = 83,32.18,672 = 1555,75(kg/h)
GW = W.MtbW = 54,802.54,876 = 3007,315(kg/h)
Xuất lượng mol tương đối của dòng nhập liệu:
0,9845 0,122 1,65870,642 0,122
Vậy: Năng suất sản phẩm đỉnh GD = 1555,75 (kg/h)
Năng suất sản phẩm đáy GW = 3007,315 (kg/h)
Suất lượng mol nhập liệu F= 138,127 (kmol/h)
Suất lượng sản phẩm đỉnh D= 83,325 (kmol/h)
Suất lượng sản phẩm đáy W= 54,082 (kmol/h)
III XÁC ĐỊNH CHỈ SỐ HỒI LƯU LÀM VIỆC
1 Tỉ số hồi lưu tối thiểu
Tỉ số hồi lưu tối thiểu là chế độ làm việc mà tại đó ứng với số mâm lí thuyết
là vô cực Do đó, chi phí cố định là vô cực nhưng chi phí điều hành (nhiên liệu, nước, bơm…) là tối thiểu
Do nhập liệu ở trạng thái bão hòa, nên Rmin được xác định như sau:
Rmin =
F F
F D
x y
x D: phần mol cấu tử dể bay hơi ở sản phẩm đỉnh
x F: phần mol cấu tử dể bay hơi trong hỗn hợp đầu
y F*: nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong pha hơi cân băng với x F
F D
x y
Trang 11Phương trình nồng độ làm việc của đoạn chưng.
Trang 12IV XÁC ĐỊNH SỐ MÂM CỦA THÁP
1 Xác định số mâm lý thuyết
Trang 13Vẽ đồ thị xác định số mâm lý thuyết (gồm đường cân bằng , đoạn chưng , đoạn cất).
Trang 14N : số mâm thực tế.
- Xác định hiếu suất trung bình của tháp ηtb
+ Độ bay hơi tương đối của cấu tử dễ bay hơi:
*
*
1
x y
Trang 15N N
η
Vậy N tt=42 mâm , trong đó:
Số mâm cất:N ttchung mâm
Số mâm chưng: N ttcất= mâm
V CÂN BẰNG NHIỆT CHO TOÀN THÁP
- Chọn hơi đốt là nước ở 2.5at
Trang 16+ Nhiệt độ sôi: t H O2 = =t n 126,25(o C)
- Dòng sản phẩm đáy có nhiệt độ:
+ Trước khi vào nồi đun (lỏng):t s1 =111,87(o C)
+ Sau khi đun sôi (hơi):t s2 =112(o C)
Cân bằng nhiệt cho toàn tháp:
VI NHIỆT DUNG RIÊNG VÀ ENTHALPY
Nhiệt dung riêng:
Tra bảng 1249, trang 310, [1]
Nhiệt dung riêng của nước ở 101,55 (oC) : 4,2201 (kJ/kg.K)
Nhiệt dung riêng của nước ở 100,10 (oC) : 4,2220 (kJ/kg.K)
Nhiệt dung riêng của nước ở 111,87 (oC) : 4,2365 (kJ/kg.K)
Tra bảng 1154, trang 172, [1]
Nhiệt dung riêng của acid axetic ở 101,55 (oC) : 2,4300 (kJ/kg.K)
Nhiệt dung riêng của acid axetic ở 100,10 (oC) : 2,4384 (kJ/kg.K)
Nhiệt dung riêng của acid axetic ở 111,87 (oC) : 2,4935 (kJ/kg.K)
ENTHALPY
Trang 170,958198753,56( / )
d N
Trang 18CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH
I CHIỀU CAO CỦA THÁP
H : khoảng cách giữa các mâm(m).
Chọn theo bảng IX.4a, Trang 169,[2],
ρ ω
=
Trong đó :
tb
g : lượng hơi trung bình đi trong tháp(kg/h).
( ) ρ ωy y tb: tốc độ hơi trung bình đi trong tháp(m/s)
Lượng hơi trung bình đi trong đoạn chưng và đoạn cất là khác nhau Do
đó, đường kính đoạn chưng và đoạn cất cũng khác nhau
1 Đường kính đoạn cất:
a Khối lượng riêng trung bình của pha lỏng trong phần cất
Nồng độ phần mol trung bình của pha lỏng trong phần cất
0,813( ) 2
Trang 19b Khối lượng trung bình của pha hơi trong phần cất
Nồng độ trung bình của pha hơi trong phần luyện
+Tốc độ giới hạn của hơi đi trong tháp với mâm chóp có ống chảy chuyền:
p tb
Trang 20Ẩn nhiệt hóa hơi của nước: r FN =40617,05(kJ kmol/ ).
Ẩn nhiệt hóa hơi của acid: r FA=24855,65(kJ kmol/ ).
1 FN. 1 (1 1). FA 24855,65 15761,4 1
Tính rp: tD= 100,01oC, tra bảng 1251, trang, [1]
Ẩn nhiệt hóa hơi của nước: r DNuoc =40698,62(kJ kmol/ ).
Ẩn nhiệt hóa hơi của acid: rDAcid =24898,54(kJ kmol/ ).
0,984
y = = x (phần khối lượng)
(1 ) 40698, 62.0, 984 (1 0, 984).24898, 5440445,82( / )
Trang 21Giải hệ phương trình ( 1 ) ta được:
ρ ω
=
2 Đường kính đoạn chưng:
II.1 Khối lượng riêng trung bình của pha lỏng trong phần chưng
- Nồng độ mol trung bình của pha lỏng trong phần chưng
- W 0,642 0,122
0,382
F c
X = + = + = (molacid/mol hỗn hợp)
Nhiệt độ trung bình của pha lỏng trong phần chưng: TLC = 106,1(0C)
Nồng độ phần khối lượng trung bình của pha lỏng trong phần chưng
W 0,35 0,04 0,195
F c
1,06.10955,3 942
Trang 222.2
Khối lượng riêng trung bình của pha hơi trong phần chưng
Tốc độ giới hạn của hơi đi trong tháp với mâm chóp có ống chảy chuyền:
' '
'
0,05 L gh
Trang 23Để tránh tạo bọt ta chọn tốc độ hơi trung bình:
2
n tb
1 1 1 ' ' ' '
Ẩn nhiệt hóa hơi của nước: r N'1=40131,23(kJ kmol/ )
Ẩn nhiệt hóa hơi của acid: '
Trang 24Vậy: ' ' '1 7293,13 9668, 62
8480,88( / )
n tb
Kết luận :Đường kính của đoạn chưng và cất có chênh lệch, để thuận tiện
trong thiết kế ta chọn đường kính tháp là: D= 1,5(m).
0,1
h
D n
δ : chiều dày của chóp, chọn δch=2(mm).
- Khoảng cách từ mặt đĩa đến chân chóp:
I: khoảng cách nhỏ nhất giữa các chóp.
Trang 256953,31 8480,88 7423,85( 3/ )0,794 1,285
w b
Trang 26Tiết diện cắt ngang của tháp: F=1,766(m2).
Cứ 1m2 chọn 4 cm2 lỗ tháo lỏng Do đó tổng diện tích lỗ tháo lỏng trên 1 mâm là:
1,766.4=7,064(cm2)
Chọn đường kính lỗ tháo lỏng là 7,5(mm)=0,75(cm)
Nên số lỗ tháo lỏng cần thiết trên 1 mâm là :
7,0642 16 0,75
Trang 27Ta có : s 37,5927 1,213
so
h
h = =
2 Tính toán ống chảy chuyền.
- Lượng lỏng trung bình đi trong tháp:
' '
1 1 1 1 214, 24.28,5 139, 7.51,6 6657,18( / )
TB TB L
- Bề dày của ống chảy chuyền: chọn δc =0,002( )m
- Khoảng cách từ tâm ống chảy chuyền đến chóp gần nhất:
Trang 282 2 3
3 Tính toán tổn thất áp suất qua toàn tháp
3.1 Gradient chiều cao mực chất lỏng trên mâm ∆
- Khoảng cách giữa hai gờ chảy tràn: L=1117(mm)
- Diện tích giữa hai gờ chảy tràn:A F = − 2 Sd = 1,766 2.0,1766 1,413( ) − = m2
1,34. L 1,34 7,5
m
V x
B
1,3950,82 .v ρHtb =0,82.1,166 =1,129
Với: 4 4.2,06 1,166( / )
2.Y 3,14.1,5
Trang 293.2 Độ giảm áp của pha khí qua một mâm:
- Chiều cao lớp chất lỏng trên lỗ chớp đến gờ chảy tràn hss:
Trang 30175,81 0,5 190
d
Vậy khi tháp hoạt động không xảy ra hiện tượng ngập lụt
- Chất lỏng chảy vào ống chảy chuyền
y
Q d
Tra bảng XIII-32 trang 434, [2] chọn l1=130(mm)( chiều dài đoạn nối ống)
- Ống dẫn chảy hồi lưu
Trang 31Q d
Q d
Q d
Q d
v
π
=
Trang 33CHƯƠNG IV:TÍNH TOÁN CƠ KHÍ.
I TÍNH BỀ DÀY THÂN TRỤ CỦA THÁP.
Thân tháp được chế tạo bằng phương pháp hàn hồ quang Thân tháp được ghép từ nhiều đoạn bằng mối ghép bích
Tra bảng IX.5 ta chọn với đường kính trong của tháp D=1500(mm), khoảng cách giữa các đĩa Hd=500(mm), chọn khoảng cách giữa hai mặt nối bích là
3000(mm), số đĩa giữa hai mặt nối bích nd = 7
Chọn vật liệu làm thân là thép không gỉ X18H10T, ở nhiệt độ làm việc t=0oC.Tốc độ ăn mòn của thép ≤0,1 (mm/năm).Dựa vào bảng XII.4 và bảng
XII.7( tính chất vật lý của kim loại đen và hợp kim của chúng), các thông số đặc trưng của X18H10T (với chiều dày tấm thép 4÷ 25 mm):
Giới hạn bền kéo:δk = 550.10 ( /6 N m2)
Giới hạn bền chảy:δch = 220.10 ( /6 N m2)
Hệ số dãn khi kéo ở nhiệt độ 20100oC : 16,6.10-6(1/oC)
Khối lượng riêng:ρ = 7,9.10 (3 Kg m / 3)
- Điều kiện làm việc của tháp chưng cất:
+ Áp suất bên trong tháp (tính tại đáy tháp) với môi trường làm việc khí:
Trang 34d là đường kính của lỗ quan sát, có 6 lỗ, d=240(mm).
+ Ứng suất cho phép δkcủa vật liệu được tính:
[ ] . 550.106.0,95 200,95.10 ( /6 2).
2,6
k k k
N m n
N m n
Trang 35+ Hệ số bổ sung do bào mòn cơ học của môi trường: Cb=0
+ Hệ số quy tròn: Co = 1,15(mm)
Do đó : C = 1,5+0+1,15 = 2,65(mm).
Khi đó : S = 1,88+2,65 = 4,53(mm)
- Kiểm tra bề dày của thân tháp:
+ Kiểm tra điều kiện:
(Thỏa)
+ Do đó áp suất dư cho phép tính theo công thức:
Như vậy [P] > P⇒ hợp lý
Nên chiều dày của thân tháp: S = 4,44(mm)
II TÍNH - CHỌN BỀ DÀY ĐÁY VÀ NẮP THIẾT BỊ
Đáy và nắp cũng là một bộ phận thường được chế tạo cùng loại vật liệu với thân thiết bị, sử dụng thép không gỉ X18H10T
Trang 36+ Bề dày thực tế của nắp-đáy tháp:
- Kiểm tra bề dày của đáy - nắp tháp:
+ tra điều kiện:
Mặt bích là bộ phận dùng để nối các phần của thiết bị cũng như nối các bộ
phận khác của thiết bị Chọn loại bích liền không cổ bằng thép CT3
Bảng VIII-27, trang 417 sổ tay tập 2 Cho các kiểu bích liền bằng CT3(kiểu I) với thiết bị đáy nắp như sau:
Đường kính bên trong của thiết bị: D=1500(mm)
Đường kính bên ngoài của thiết bị: Dn=1508(mm)
Đường kính tâm bulong: Dp=1590(mm)
Đường kính mép vát: Dl=1360(mm)
Đường kính bích : D=1560(mm)
Chiều cao bích: h=25(mm)
Trang 37(mm)
D(mm)
Theo bảng XIII-30 tương ứng với bảng XIII-26 : kích thước bề mặt đệm bít kín:
D1 tra theo bảng XIII-26
Z: số rãnh