Đồ án quá trình thiết bị

Lời mởi đầu Khoa học kỹ thuật ngày phát triển đóng góp to lớn cho công nghiệp nước ta nói riêng giới nói chung Một ngành có đóng góp vô to lớn ngành công nghiệp hoá học, đặc biệt ngành sản xuất hoá chất Nhận thấy rõ phát triển vũ bão ngành công nghệ hóa học, với lối tư nhạy bén sáng tạo, khoa Công nghệ Hóa Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội đào tạo sinh viên chuyên ngành Hóa Điều không cung cấp cho đất nước đội ngũ công nhân lành nghề, thợ kỹ thuật có tay nghề cao mà mở hội việc làm cho giới trẻ lĩnh vực mẻ Là sinh viên khoa Công Nghệ Hóa, chúng em trang bị nhiều kiến thức trình thiết bị công nghệ sản xuất sản phẩm hóa học Nhận đồ án hội tốt để chúng em tìm hiểu trình công nghệ, vận dụng kiến thức học mở rộng vốn kiến thức mình, từ giúp chúng em có nhìn cụ thể nghành nghề lựa chọn Công nghệ hóa học ngành giữ vị trí, vai trò 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 khô, đông 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, công nghệ sinh học 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 sản phẩm đáy cấu tử khó bay Hiện nay, ngành công nghiệp cần sử dụng nhiều hoá chất có độ tinh khiết cao Nhu cầu đặt cho nhà sản xuất hoá chất sử dụng nhiều phương pháp để nâng cao độ tinh khiết sản phẩm Tuỳ theo đặc tính yêu cầu sản phẩm mà ta có lựa chọn phương pháp cho phù hợp Đối với hệ benzen – toluen hệ cấu tử tan lẫn vào nhau, ta chọn phương pháp chưng cất để nâng cao độ tinh khiết cho benzen.vì Chưng luyện phương pháp thông dụng dùng để tách hoàn toàn hỗn hợp cấu tử dễ bay có tính chất hòa tan phần hòa tan hoàn toàn vào Vì em xin sâu vào nghiên cứu trình công nghệ vận hành quy trình công nghệ trình chưng luyện tháp chóp để phân tách hai hỗn hợp benzen toluen Chương tổng quan 1,Tổng quan Phuong pháp trung cất Khái niệm: 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 Khi chưng cất ta thu nhiều cấu tử thường - cấu tử thu nhiêu sản phẩm Nếu xét hệ đơn giản có cấu tử ta thu sản phẩm :  Sản phẩm đỉnh chủ yếu gồm cấu tử có độ bay lớn (nhiệt độ sôi nhỏ) Sản phẩm đỉnh chủ yếu gồm cấu tử có độ bay nhỏ (nhiệt  - độ sôi lớn) Đối với hệ Benzen – Toluen  Sản phẩm đỉnh chủ yếu gồm benzen toluen  Sản phẩm đáy chủ yếu toluen benzen a) Điều kiện để tiến hành • Điều kiện để tiến hành chưng luyện nồng độ phải lớn nồng độ lỏng trạng thái cân nhiệt động (nghĩa pha ∆ ∆ y=y*-y pha lỏng x=x*-x) Khả bay cấu tử hỗn hợp biểu diễn qua độ bay tương đối α đại lượng tỷ lệ với động lực trình Vì vậy, đường cân cong (càng xa đường chéo) động lực trình lớn độ bay α lớn nên khả tách cấu tử tốt Trong trường hợp α=1 trình tách không thực cấu tử hỗn hợp có nhiệt độ sôi áp suất bão hòa nên động lực • Để thực khả bay cấu tử hỗn hợp người ta dùng α độ bay tương đối : α= PbhA PbhB ≥1 α lớn khả tách A khỏi B dễ Khi α=1, theo phương pháp trưng bình thường tách A B Trong trường hợp này, cấu tử A B có áp suất, nhiệt độ Hỗn hợp cấu tử, ví dụ benzen-toluen, etanol-butanol, cấu tử đứng trước có nhiệt độ sôi bé thành phần nước dùng để biểu thị tính toán, thành phần cấu tử (cấu tử khí bay hơi) biểu thị qua (1-x) (1-y) • Phương pháp chưng cất : Các phương pháp chưng cất phân loại theo : - Áp suất làm việc :  Áp suất thấp  Áp suất thường  Áp suất cao  Nguyên tắc làm việc : dựa vào nhiệt độ sôi cấu tử, nhiệt độ sôi cấu tử cao ta giảm áp suất làm việc để giảm nhiệt độ sôi cấu tử - Nguyên lí làm việc :  Chưng bậc  Chưng lôi theo nước  Chưng cất - Cấp nhiệt đáy tháp :  Cấp nhiệt trực tiếp  Cấp nhiệt gián tiếp Vậy : Đối với hệ Benzen – Toluen, ta chọn phương pháp chưng cất liên tục áp suất thường b) Thiết bị chưng cất Trong sản xuất, người ta thường dùng nhiều loại thiết bị khác để tiến hành chưng cất Tuy nhiên, yêu cầu chung thiết bị giống nghĩa diện tích tiếp xúc pha phải lớn Điều phụ thuộc vào mức độ phân tán vào pha lỏng có loại tháp mâm, pha lỏng phân tán vào pha khí ta có tháp đệm, tháp phun, Ở ta khảo sát loại thường dùng tháp đĩa tháp đệm: • Tháp đĩa: thân tháp hình trụ, thẳng đứng phía có gắn đĩa có cấu tạo khác nhau, pha lỏng pha cho tiếp xúc với Tùy theo cấu tạo đĩa, ta có: o Tháp đĩa chóp: đĩa bố trí có chóp dạng tròn, xupap, … o Tháp đĩa lỗ: trê đĩa có nhiều rãnh lỗ • Tháp đệm: tháp hình trụ, gồm nhiều bậc nối với mặt bích hay hàn Vật chêm cho vào thapstheo hai phương pháp sau: xếp ngẫu nhiên xếp thứ tự 2,So sánh ưu nhược điểm loại tháp Tháp đệm Thấp đĩa lỗ Tháp chóp Ưu điểm - Cấu tạo đơn giản - Trở lực - Khá ổn định - Trở lực thấp tương đối - Hiệu suất cao - Làm việc với chất thấp lỏng bẩn dùng - Hiệu Bề mặt tiếp xúc suất pha lớn đệm cầu có ρ ~ ρ cao Giới hạn làm việc chất lỏng rộng Giới hạn làm việc Nhược điểm rộng - Do có hiệu ứng - Không làm - Có trở lực lớn thành việc với - Tiêu tốn nhiều Hiệu suất truyền khối chất lỏng bẩn vật tư, kết cấu thấp - Kết cấu phức tạp - Độ ổn định không phức tạp cao, khó vận hành Khó vận hành - Do có hiệu ứng thành nên tăng suất hiệu ứng thành tăng làm cho suất khó tăng - Thiết bị nặng nề Sơ đồ dây truyền sản xuất 11 10 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 đá 11- Lưu lượng kế Nguyên lý hoạt động dây truyền 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 sôi nước bão hoà, từ thiết bị gia nhiệt (4) dung dịch đưa vào tháp chưng luyện (5) nhờ đĩa tiếp liệu, tháp từ lên gặp chất lỏng từ xuống, nhiệt độ nồng độ cấu tử thay đổi theo chiều cao tháp Vì từ đĩa phía lên đĩa phía trên, cấu tử có nhiệt độ sôi cao (C 7H8) ngưng tụ lại cuối đỉnh ta thu hỗn hợp gồm hầu hết cấu tử dễ bay ( C6H6) 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 sôi thấp bốc nồng độ cấu tử khó bay chất lỏng ngày tăng cuối đáy tháp ta thu hỗn hợp lỏng gồm hầu hết cấu tử khó bay Chất lỏng khỏi tháp làm lạnh vào thùng chứa sản phẩm đáy (10) Như với thiết bị làm việc liên tục hỗn hợp đầu đưa vào liên tục sản phẩm tháo liên tục Tổng quan hỗn hợp tách: I,Benzen: hợp chất mạch vòng, dạng lỏng không màu có mùi thơm nhẹ.Công thức phận tử C6H6 Benzen không phân cực,vì tan tốt dung môi hữu không phân cực tan nước Trước người ta thường sử dụng benzen làm dung môi Tuy nhiên sau người ta phát nồng độ benzen không khí cần thấp khoảng 1ppm có khả gây bệnh bạch cầu, nên ngày benzen sử dụng hạn chế Tính chất vật lý: -Khối lượng phân tử 78.11 -Tỷ trọng (20oC) 0,879 -Nhiệt độ sôi 80oC -Nhiệt độ nóng chảy 5,5 oC -Benzen hợp chất mạch vòng, dạng lỏng, không màu, có mùi thơm • nhẹ, công thức phân tử C6H6 Benzen không phân cực tan tốt dung môi hữu không phân cực tan nước rượu Benzen độc • Tính chất hóa học -Phản ứng Với Brom: Với dung dịch HNO3: -Phản ứng cộng Với H2: Với Cl2: Phản ứng oxi hóa Cháy không khí sinh nhiều muội than: Benzen không tác dụng với KMnO4 a) Điều chế • Chưng cất nhựa than đá công nghiệp • Phương pháp dehidro hóa Dehidro hóa xicloankan Pd , 300 C → ≥ −3 H CnH2n CnH2n-6 (n 6) Dehidro hóa n-ankan đồng thời khép vòng, nhờ xúc tác nhiệt độ thích hợp −4 H → ≥ Pd , 300 doC CnH2n+2 CnH2n-6 (n 6) Phương pháp tổng hợp (ký hiệu gốc hidrocacbon thơm Ar-) Tổng hợp Wurtz-Fittig Ar-X+2Na+X-R→Ar-R+2NaX Thí dụ : C6H5Br+2Na+Br-NH3→C6H5CH3+2NaBr Tổng hợp Fridel-Craft AlCl → Ar-H+X-R nhietdo Ar-R+HX dd + KOH thuoctim CaO , nhietdo → → 3C2H2 C6H5COOK C6H6 b) Ứng dụng Benzen nguyên liệu quan trọng ngành công nghiệp hóa hữu Nó dung nhiều để tổng hợp monome sản xuất polime làm chất dẻo, cao su, tơ sợi (chẳng hạn polistiren, tơ capron Từ benzene người ta điều chế nitrobenzene, aniline, phenol dung để tổng hợp phẩm nhuộm, dược phẩm, thuốc trừ dịch hại,… Benzen dùng nhiều làm dung môi II,Toluen • • • • • Tính chất vật lý Khối lượng phân tử 92.13 Tỷ trọng (20oC) 0.886 Nhiệt độ sôi 111oC Nhiệt độ nóng chảy -95oC Toluen hợp chất mạch vòng, dạng lỏng có tính thơm, công thức phân tử tương tự Benzen, có gắn them –CH Không phân cực, tan tốt benzene Tính chất hóa học Chọn i=24 khe • Chiều cao ống dẫn hơi: hH=1,2dh=1,2.0,1=0,12m • Chiều cao chóp: hch= 0,12+0,025=0,145m • Bước tối thiểu chóp đĩa: t = d ch + 2.δ ch + l2 l2=12,5+0,25.dch- khoảng cách nhỏ chóp l2 = 12,5+0,25.0,1443.103=48,575 mm chon l2 = 48 mm ⇒ t = 0,1443+ 2.0,002 + 0,048 = 0,1963m • Khoảng cách từ máng chảy chuyền dến chóp gần nhất: l1=75mm=0,075m • Khoảng cách từ tâm ống chảy chuyền đến tâm chóp gần nhất: t1 = dc d + δ c + ch + δ ch + l1 2 t C1 = - đoạn chưng: t C1 = - đoạn luyện: 0,12 0,1443 + 0,004 + + 0,002 + 0,075 = 0,213m 2 0,1 0,1443 + 0,004 + + 0,002 + 0,075 = 0,203m 2 4.2 Tính thân tháp - Thân tháp hình trụ, điều kiện đầu tháp làm việc áp suất thường, nhiệt độ làm việc không cao lắm, dung dịch chứa Benzen Toluen ta chọn vật liệu thép X18H10T - Khi chế tạo tháp cần ý: + đảm bảo đường hàn ngắn tốt + bố trí mối hàn vị trí dễ quan sát, chọn cửa quan sát có dt =0,2 m, dn=0,3 m + không khoan lỗ qua mối hàn a.tính chiều dày thân hình trụ hàn, thẳng đứng việc với áp suất - chọn vật liệu X18H10T( σ k = 550.10 N/m2 , σ ch = 220.10 N/m2 ) [tra bảng XII.4] - tốc độ gỉ: 0,06mm/năm (C1=10-3m, C2 = 0) ρ1 = c L ρ xtb + ρ xtb 778,458 + 805,8 = = 792,129kg / m 2 - môi trường lỏng: - áp suất khí làm việc: Pmt = 106 N/m2 - nhiệt độ: t = 25o C - thân lỗ - hàn dọc, hàn tay hồ quang điện, hàn giáp mối mặt, - hệ số bền mối hàn: ϕ = ϕ h = 0,95 [II-362] - thiết bị thuộc nhóm loại II - đường kính tháp: Dt = 1,2m * áp suất thủy tĩnh phần thân thiết bị là: Pl= ρ g.H1 N/m2 H1: chiều cao cột chất lỏng (m), lấy chiều cao lớn H1=20m  P1=792,129.9,81.20=1155415,71 N/m2  - áp suất tính toán thiết bị là: P=Pmt+Pl = 106+155415,71 = 1155415,71N/m2 ứng suất cho phép X18H10T theo giới hạn bền xác định theo công thức XII.1 bảng XIII.3 [σ k ] = σ k η = 550.10 nb 2,6 = 211,538.10 N/m2 ứng suất chi phép giới hạn chảy theo công thức XIII.2 bảng XIII.3, ta - có: [σ k ] = σ c η = 220.10 nc 1,5 = 146,666.10 N/m2 ta lấy giá trị bé hai kết vừa tìm ứng suất để tính - tiếp [σ k ] = 146,666.10 N/m2 [σ ] ϕ = 146,666.10 0,95 = 120,59 > 50 Vì: P 1155415,41 nên ta bỏ qua đại lượng p mẫu số công thức sau: S= Dt P +C 2.[σ ]ϕ − P m [II-360] S= Ta có công thức sau: ⇒ Sc = Dt P +C 2.[σ ]ϕ m [II-360] 1,2.1155415,71 + 1,8.10 −3 = 0,068m 2.146,666.10 0,95 C=C1+C2+C3 = (1+0+0,8).10-3=1,8.10-3 Trong C3=0,8.10-3 [bảng XIII.9] Chọn Sc=12 mm kiểm tra ứng suất thành theo áp suất thử Áp suất thử tính toán Po xác định theo công thức: Po=Pth +P1 P1= 1155415,71 (N/m2) Pth=1,5.P=1,5 1155415,71 =1733123,565(N/m2) (theo bảng XIII.5)  Po= 331276,31N/m2 Xác đính ứng suất thân tháp theo áp suất thử tính toán dùng công thức XIII.26 σ= [ DtC + (S − C )] P0 2( S − C )ϕ = [2,4 + (12.10 −3 ] − 1,8.10−3 ) 331276,31 = 30,3.106 −3 −3 2.(12.10 + 1,8.10 ).0,95 σ c 220.10 = = 183 10 , , σ< Vậy S = 12 mm thỏa mãn 4.3 tính đáy nắp thiết bị Đáy nắp thiết bị giống nhau, dùng nắp elip có gờ Chiều dày S xác định theo công thức sau: S= Dt P D t +C 3,8.[σ k ].K ϕ h − P 2.hb (m) [XIII.47] 4.3.1.Tính đáy thiết bị Trong đó: hb: chiều cao phần lồi đáy (m), hd=0,25Dtl=0,3m ϕh : hệ số bền mối hàn hướng tâm, ϕh =0,95 K: hệ số không thứ nguyên K=1- d Dt ⇒ K = 1− [XIII.48] 0,3 = 0,75 1,2 d: đường kính lớn lỗ không tăng cứng, d=0,3m [σ ] K ϕ Vì: P h = 146,666.10 0,75.0,95 = 90,44 > 30 1155415,71 N/m2 Nên bỏ qua đại lượng P mẫu số công thức tính S S= Vậy: 1,2,1733123,565 1,2 +C 3,8.146,666.10 0,75.0,95 2.0,3 =0,001 +C (m) S-C=1mm 200.10 N / m =.> S = 6mm không thỏa mãn Quy chuẩn S=8mm Kiểm tra; [D S= ] + 2.hb ( S − C ) P0 7,6.K ϕ h hb ( S − C ) tc = [2,4 ] + 2.0,6(8.10 −3 − 3,8.10 −3 ) 331276,31 7,6.0,875 0,95.0,6.( 8.10 −3 − 3,8.10 −3 ) = 118.10 < 200.10 N / m Vậy S = 8mm đảm bảo độ bền cho đáy tháp thiết kế Theo bảng XIII-II-382 D Mm 2400 Chiều Chiều dày S cao gờ mm mm 50 Chiều cao phần lồi hb mm 600 Bề mặt F mm 5,43 V.10-3 m3 Đường kính phôi mm 1482 2633 Khối lượng đáy 232kg II-384-bảng XIII-11 4.4 Tính đường kính ống dẫn Đường kính ống dẫn xác định từ phương trính lưu lượng: Vs = π d ω Vs 0,785 ω ⇒d = m3/s m [I-369] Vs: lưu lượng khí, dung dịch chảy ống (m3/s) ω : vận tốc thích hợp khí, dung dịch ống (m/s) 4.4.1 ống dẫn sản phẩm đỉnh Lưu lượng khỏi đĩa đoạn luyện: gd=64,37 kmol/h = 6,64 kg/s T=tp+273=80,73+273=353,73K ytb1: nồng độ phần mol C6H6 đỉnh, ytb1=0,7972 ⇒ ρ ytb = Vs = 0,7972.78 + (1 − 0,7971).92 273 = 2,785 22,4.353,73 gd 1,302 = = 0,468 ρ ytb 2,785 Chọn: ⇒d = ω (kg/m3) (m3/s) =25m/s 0,468 = 0,15m 0,785 25 Quy chuẩn d=0,2m, với chiều dài l=130mm (bảng XIII-32,II-434)\ 4.4.2 Ống dẫn sản phẩm đáy tW = 110,37 C Tại nhiệt độ ta có: ρ C H = 780 ,556kg / m ρ C H = 776,593kg / m Áp dụng: ρ xtb = atb1 − atb1 + ρ1 ρ2 Trong đó: atb1=aw=0,005 a − atb1 0,005 − 0,005 = tb1 + = + ρ xtb ρ1 ρ2 780 ,556 776,593 ⇒ ρ xtb = 776,613kg / m Lượng lỏng khỏi tháp: G1’=424,235 kmol/h= ⇒ Vs = Chọn ⇒d = 424,235.[ 0,005.78 + (1 − 0,005).92] = 10,883 kg / s 3600 G1′ 10,883 = = 0,014m / s ρ xtb 776,613 ω =0,25m/s 0,014 = 0,267 m 0,785 0,25 Quy chuẩn d = 0,27 (m) l=140mm 4.4.3 ống dẫn hỗn hợp đầu từ thiết bị đun nóng vào đĩa tiếp liệu tF=93,650C ρC H = 827 ,85 kg / m3 ρC H = 820 ,235(kg / m3 ) a a = F+ F ρ xtb ρ1 ρ ⇒ ρ xtb = Ta có: 0,3 − 0,3 + 827 ,85 820 ,235 = 822 ,5kg / m3 F=1,111 kg/s ⇒ Vs = Chọn F 1,111 = = 0,00135 ρ xtb 822 ,235 ω (m3/s) =0,25m/s 0,00135 = 0,08m 0,785 0,25 ⇒d = Quy chuẩn d=0,08m, l=130mm 4.4.4 đường kính ống hồi lưu sản phẩm đỉnh tP=80,5570C ⇒ ρC H = 807 ,85 kg / m ρC H = 801,5kg / m3 ⇒ a − aP = P + ρ xtb ρ1 ρ2 ⇒ ρ xtb = 0,98 − 0,97 + 807 ,85 801,5 = 806 ,92kg / m Lượng lỏng hồi lưu: Gx=0,958 kg/s ⇒ Vs = Chọn Gx 0.958 = = 0,00187 ρ xtb 806 ,92 ω =0,25m/s m3/s 1,87 10 −3 ⇒d = = 0,08m 0,785 0,25 Quy chuẩn d=0,18 m,l=130mm 4.4.5 đường kính ống hồi lưu đáy Lượng vào đĩa đoạn chưng g1′ = 62,77 = 1,6kg / s tW = 110,37 C ρ ytb = M 273 22,4(273 + t ) M: khối lượng phân tử vào đĩa đoạn chưng Mw=90,53 kg/kmol ⇒ ρ ytb = ⇒ Vs = Chọn ⇒d = 90,53.273 = 2,88 22,4(273 + 110,37) kg/m3 1,6 = 0,56m / s 2,88 ω =25m/s 0,56 = 0,2m 0,785 25 Quy chuẩn d=0,2m, l=130mm 4.5 Chọn mặt bích Mặt bích phận quan trọng dùng để nối phần thiết bị nối phận khác với thiết bị Ta chọn bích liền thép để nối thiết bị (dùng cho thân hình trụ tròn) theo kiểu D Db h D1 db D0 Dt Tra bảng XIII-27,II-423 Các thông số bích: Đoạn chưng: Dt=1200mm db=M30 D=1340mm z=32 Db=1290mm h=35mm D1=1260mm Py=0,1.106 N/m2 D0=1213mm 4.6 Chọn chân đỡ tai treo • Thông thường người ta dùng tai treo chân đỡ hai để giữ thăng cho thiết bị trình làm việc Để tính tai treo chân đỡ người ta phải tính tải trọng thiết bị • Trọng lượng tháp gồm trọng lượng của: • Nắp thiết bị • Thân tháp • Đáy tháp • Đĩa chóp đĩa • Bích • Lượng chất lỏng điền đầy tháp 4.6.1 khối lượng thân tháp Mtháp=Vtháp ρ tháp V: thể tích (m3), V=H.S ρ : khối lượng riêng, kg/m3 Tháp làm thép X18H10T : ρ =7900 kg/m3 [I-313] Đường kính thân tháp: D = 1,2 (m) Chiều dày thân tháp S = 0,02 (m) Chiều cao tháp : H=16m => Khối lượng thân tháp là: G = H.ρ = 342 (kg) 4.6.2 khối lượng đáy tháp nắp • Khối lượng đáy: m=106kg • Khối lượng nắp: m=106kg • Khối lượng đáy+ nắp: m= 106.2 = 212kg 4.6.3 khối lượng đĩa m = V ρ NTT = S H ρ NTT H=0,005m S= Khi chưa đục lỗ thiết diện lỗ là: S= Khi đĩa đục lỗ: π ( Dt − d h ) π Dt dh=0,1m  m= =(1,22 0,12) 0,005.7900.22 =976kg Khối lượng đĩa là: m= 976kg 4.6.4 khối lượng chất lỏng m=().=(805,8.4,3+778,458.4,7) =8057 kg Khối lượng chất lỏng m= 8057kg 4.6.5 khối lượng chóp M1chóp=1,27kg Mchóp=1,27.15.22=420kg 4.6.6 khối lượng ống m= π 2 (d − d h ).ρ hH N T n dh=0,1m dngoài=dh+2 δh =0,1+2.0,002=0,104m hH: chiều cao ống hơi, hH=0,12m m=(0,10420,12).7900.0,12.15.22=201 (kg) 4.6.7 khối lượng bích m=(D2).h = (1,3402 1,2132).0,025.7900.5 =321( kg), Vậy khối lượng bích: m = 321kg, Vậy: Mtháp=342+212+976+8057+420+201+321 =10529 kg = 10529 9,81=105290 N Ta dùng 12 chân đỡ, chân đỡ chịu tải trọng 0,9.10 4N thép CT3 Và ta dùng 13 tai treo, tai treo chịu tải trọng 0,9.104N thép h H B1 B L • Chân đỡ với thông số: Tải trọng G.10-4 N 0,9 Bề mặt đỡ F,m2 811 • L B B1 B2 H mm h s l d 21 150 180 24 160 14 75 23 Tải trọng q.10-6 N/m2 0,32 Tai treo thông số: 300 Tải trọng G.10-4 N 0,9 Bề mặt đỡ F,m2 89,5 L B B1 H S mm l a d 27 110 85 90 45 15 Tải trọng q.10-6 N/m2 1,12 170 KẾT LUẬN rong suốt trình làm đồ án môn học em học hỏi,kiểm tra củng cố kiến thức môn học “ Qúa trình thiết bị công nghệ hóa học” Từ em vận dụng kiến thức mà thầy cô giáo truyền đạt cho em suốt thời gian học Đồng thời trình thiết kế giúp em nâng cao kĩ tìm đọc tài liệu, kĩ tính toán vận dụng tài liệu Trong trình làm đồ án , giúp đỡ thầy cô giáo khoa công nghệ hóa cô Phan Thị Quyên tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án Em xin trân thành cảm ơn Do thời gian làm đồ án không dài nên đồ án em có nhiều thiếu sót Em mong góp ý bảo thầy cô Em xin chân thành cảm ơn! [...]... PHẦN 2 + Giả thiết: - Số mol pha hơi đi từ dưới lên là bằng nhau trong tất cả mọi tiết diện của tháp - Số mol chất lỏng không thay đổi theo chiều cao đoạn chưng và đoạn luyện - Hỗn hợp đầu đi vào tháp ở nhiệt độ sôi - Chất lỏng ngưng tụ trong thiết bị ngưng tụ có thành phần bằng thành phần của hơi đi ra ở đỉnh tháp - Cấp nhiệt ở đáy tháp băng hơi đốt gián tiếp + Yêu cầu thiết bị: - Thiết bị làm việc... 110oC - Năng suất thiết bị tính theo hỗn hợp đầu: 4000 kg/h - Nồng độ hỗn hợp đầu: aF = 41 % khối lượng - Nồng độ sản phẩm đỉnh: aP = 97 % khối lượng - Nồng độ sản phẩm đáy: aW = 3,8% khốlượng .cân bằng vật liệu toàn thiết bị Hỗn hợp đầu vào F(C6H6 – C6H5CH3) được tách thành sản phẩm đỉnh P(C6H6) và sản phẩm đáy W(C6H5CH3) ở đĩa trên cùng có một lượng ỏng hồi lưu, ở đáy tháp có thiết bị đun sôi, lượng... gần đúng trong khoảng sau: Rx = (1,2 ÷2,5).Rmin Phương trình làm việc đoạn luyện: y= f + Rx 1− f x + x w Rx + 1 Rx + 1 Phương trình làm việc đoạn luyện: y= Rx xP x + Rx + 1 Rx + 1 benzen_ tuloen y Xf đồ thị cân bằng lỏng hoi benzen-toluen f=2,29 rx=1,62 pt đoạn chưng :y=1,49x-0,022 pt đoạn luyện :y=0,618x+0,372 số đĩa lý thuyết :17 đĩa xp x y Xf Đồ thị cân bằng lỏng hơi benzene-toluen R =1,76 Pt đoạn... 46,08 39,7 41,1 42,4 43,8 Từ bảng giá trị tên ta dựng được đồ thị biểu thị mối quan hệ giữa Rx và Nlt (Rx+1) từ đó ta thấy Rx=2,16 có Nlt.(Rx+1)=37,92 là giá trị nhỏ nhất ( thể tích tháp nhỏ nhất) => Rth= 2,16 và Nlt=12 Phương trình làm việc của đoạn luyện : xp Rx x + Rx + 1 Rx + 1 = 2,16 0,9744 x + 2,16 + 1 2,16 + 1 y=  Y =0,684x+0,308 Phương trình đường nồng độ làm việc đoạn chưng là: y= Rx + f f... cầu, Toluen còn được dùng để điều chế thuốc nổ TNT (trinitrotoluen) • C7H8+HNO3→C7H5(NO3)2+3H2O Hỗn hợp benzen-toluen Do Toluen có nhiệt độ sôi là 111 oC cao hơn Benzen là 80 oC vì vậy mà khi tham gia quá trình chưng luyện Bezen có nhiệt độ sôi thấp hơn sẽ bay hơi trước do đó: Sản phẩm đỉnh chủ yếu là benzen và 1 chút toluene Gồm các cấu tử có độ bay hơi lớn (nhiệt độ sôi nhỏ) • Sản phẩm đáy chủ yếu là... cân bằng lỏng hơi benzene-toluen R =1,76 Pt đoạn chưng:y=1,47x-0,021 Pt đoạn luyện: y=0,68x+0,353 Số điawx lý thuyết : 15 đĩa xp x y Xf Đồ thị cân bằng lỏng hơi benzen-toluen R=1,89 Pt đoạn chưng:y=1,45x-0,0199 Pt đoạn luyện : y=0 0,654+0,337 Số đĩa: 14 đĩa xp x y Xf Đồ thị cân bằng lỏng hơi benzene-toluen rx=2,03 pt đoạn chưng :y=1,43x-0,019 pt đoạn luyện :y=0,67x+0,32 số đĩa lý thuyết :13 đĩa xp x... thành sản phẩm đỉnh P(C6H6) và sản phẩm đáy W(C6H5CH3) ở đĩa trên cùng có một lượng ỏng hồi lưu, ở đáy tháp có thiết bị đun sôi, lượng hơi đi ra ở đỉnh tháp là D Theo phương trình cân bằng vật liệu cho toàn tháp: F=P+W Phương trình cân bằng vật liệu cho cấu tử dễ bay hơi: F.aF = P.aP + W.aW => lượng sản phâm đỉnh là: => lượng sản phẩm đáy là: W = F – P = 4000 –1596,57 =2403,43 (kg/h) * đổi từ phần... thích hợp ⇒ gđ = 20,37 (2,16+1)=64,37 ( kmol/h) * Lượng hơi đi vào đĩa dưới cùng của đoạn Luyện: Lượng hơi g1, hàm lượng hơi y1, lượng lỏng của đĩa thứ nhất của đoạn luyện G1 được xác định theo hệ phương trình cân bằng vật liệu và nhiệt lượng cho đoạn luyện : g1 = G1 + GP  g1 y1 = G1 x1 + GP xP g r = g r d d  11 (kmol/h) [II-182] Trong đó : x1 = x F =0.45 phần mol r1 : ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp ... thành tăng làm cho suất khó tăng - Thiết bị nặng nề Sơ đồ dây truyền sản xuất 11 10 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... Cấp nhiệt gián tiếp Vậy : Đối với hệ Benzen – Toluen, ta chọn phương pháp chưng cất liên tục áp suất thường b) Thiết bị chưng cất Trong sản xuất, người ta thường dùng nhiều loại thiết bị khác để... hầu hết cấu tử dễ bay ( C6H6) 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),