Thiết kế tháp chưng cất hệ benzen toluen hoạt động liên tục với năng suất nhập liệu là 2500 kg h

MỤC LỤC 3.3 Mâm lỗ - trở lực mâm 20 Mực 3.2.1 LỤC Cấu tạo mâm lỗ 20i DANH MỤC BẢNG iii 3.2.2 Độ giảm áp pha khí qua mâm 21 DANH MỤC HÌNH iv 3.2.3 Độ giảm áp qua mâm khô 21 LỜI MỞ 3.2.4ĐẦU Độ giảm áp chiều cao mức chất lởng mâm 22V CHƯƠNG QUAN CHƯNG CẤT 3.2.5 TỔNG Độ giảm áp doVỀ sứcQUÁ căngTRÌNH bề mặt 23 1.1 3.4 Lý thuyết chưng Kiểm tra ngập lụt khicấttháp hoạt động : .251 3.51.1.1Kích Khái thướcniệm ống chảy chuyền: 261 pháp chưng cất 3.61.1.2Tính Phương toán khí tháp 271 1.1.3 3.4.1 Thiết chưng cất Bc dàybịthân tháp 27 1.23.4.2Giới Đáy thiệuvàvềnắp nguyên .3 thiết liệu bị 29 1.2.1 Benzen & Toluen i ii DANH MỤC BANG Bảng 2.1 Thành phần cân lỏng (x), (y) tính theo % mol nhiệt độ sôi Bảng 2.2 Thành phần Benzen - Toluen hỗn hợp Bảng 2.3 Quan hệ tỉ số hồi lưu thích hợp với Nj .10 Bảng 2.4 Độ nhớt hồn hợp 12 Bảng 3.1 Kích thước bích ghép thân, đáy nắp 30 Bảng 3.2 Các thông số bích ghép ống dẫn nhập liệu 31 iii DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Đồ thị xác định số mâm lý thuyết .11 IV LỜI MỞ ĐÀU Một ngành có đóng góp to lớn đến công nghiệp nước ta nói riêng giới nói chung, ngành Công nghệ Hóa học Hiện nay, nhiều ngành sản xuất hóa chất sử dụng sản phẩm hóa học, nhu cầu sử dụng nguyên liệu sản phấm có độ tinh khiết cao phải phù hợp với quy trình sản xuất nhu cầu sử dụng Ngày nay, phương pháp sử dụng để nâng cao độ tinh khiết trích ly, chung cất, cô đặc, hấp thu, Tùy theo đặc tính yêu cầu sản phẩm mà ta có lựa chọn phương pháp thích hợp Đối với hệ benzen - toluen hai cấu tử hòa tan vào có nhiệt độ sôi khác xa nên ta chọn phương pháp chưng cất tách cấu tử hồn họp thu benzen có độ tinh khiết cao Đồ án môn học Quá trình Thiết bị môn học mang tinhd tổng họp trình học tập kỳ sư hóa tương lai Môn học giúp sinh viên giải nhiệm vụ tính toán cụ thể yêu cầu công nghệ, kết cấu, điều kiện vận hành, giá thành thiết bị sản xuất hóa chất thực phẩm Đây bước đê sinh viên vận dụng kiến thức học nhiều môn vào giải nhũng vấn đề kỹ thuật thực tế cách tông quát Nhiệm vụ môn học thiết kế tháp chưng cất hệ benzen - toluen hoạt động liên tục với suất nhập liệu 2500 kg/h có nồng độ 25% mol benzen, thu V CHƯƠNG TỔNG QUAN VÈ QUÁ TRÌNH CHƯNG 1.1 Lý thuyết chưng cất 1.1.1 Khái niệm Chưng cất trình dùng để tách cấu tử hồn hợp lỏng hồn hợp khí lỏng thành cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay khác cấu tử hỗn họp (nghĩa nhiệt độ, áp suất bão hoà cấu tử khác nhau) ■ Thay đưa vào hỗn hợp pha đề tạo nên tiếp xúc hai pha trình hấp thu nhả khí, trình chưng cất pha tạo nên bốc ngưng tụ ■ Chưng cất cô đặc giống nhau, nhiên khác trình trình chưng cất dung môi chất tan bay (nghĩa cấu tử diện hai pha với tỷ lệ khác nhau), trình cô đặc có dung môi bay chất tan không bay ■ Khi chưng cất ta thu nhiều cấu tử thường cấu tử thu nhiêu sản phẩm Neu xét hệ đơn giản có cấu tử ta thu sản phẩm: ■ Sản phâm đỉnh chủ yếu gồm cấu tử có độ bay lớn (nhiệt độ sôi nhỏ) ■ Sản phẩm đáy chủ yếu gồm cấu tử có độ bay nhỏ (nhiệt độ sôi lớn) ■ Đối với hệ Benzen - Toluen Đồ ủn Quá trình Thiết bị hóa chất Chương Chương11Tông Tôngquan quanvề vềquá quátrình trìnhchưng chưngcất cất ƯU điểm - Cấu tạo đon giản - Trở lực thấp - - điểm - - Trở lực tương đối thấp Hiệu suất cao - Do có hiệu ứng thành -» - Không làm việc hiệu Nguyên lí làm việc: suất truyền khối thấp với chất lỏng bấn - Ket cấu phức Độ ốn định không cao, khó tạp ■ Chung bậc vận hành - Có trở lực lớn - Tiêu tốn nhiều vật tư, kết cấu phức tạp Khá ôn định - Hiệu Làm việc với chất lỏng y Nguyên tắc làm việc: dựa vào nhiệt độsuất sôi cấu tử, nhiệt độ bấn sôi dùngcủa đệm cầu c ỏ cao cấu tử cao ta giảm áp suất làm việc đê giảm nhiệt độ sôi cấu tử Do có hiệu ứng thành -» ■ Chưng lôi theo nước tăng suất hiệu ứng thành tăng -» khó tăng ■ Chưng cất Cấp nhiệt đáy tháp: • Cấp nhiệt trục tiếp • Cấp nhiệt gián tiếp Vậy: Đối với hệ Benzen - Toluen, ta chọn phương pháp chưng cất liên tục áp suất thường 1.1.3 Thiết bị chưng cất Trong sản xuất, người ta thường dùng nhiều loại thiết bị khác đề tiến hành chưng cất Tuy nhiên, yêu cầu chung thiết bị giống Đồ án Quả trình Thiết bị hóa chất Chương Tông quan trình chưng cất ■ Từ benzen Nhiệt độtasôi: có80°c thê điều chế dẫn xuất benzen toluen bàng phản ứng Friedel - Craữs (phản ứng ankyl hóa benzen dẫn xuất ankyl halide với có mặt cảu xúc tác AICI3 khan) ■ Nhiệt độ nóng chảy: 5,5°c C6H6 + CH3- C1 -> QH5-CH3 Toluen hợp chất mạch vòng, dạng lỏng có tính thơm, công thức phân tử tương tự benzen có gắn thêm nhóm -CH Không phân cực, toluen tan tốt benzen.Toluen có tính chất dung môi tương tự benzen độc tính thấp nhiều, nên ngày thường sử dụng thay benzen làm dung môi phòng thí nghiệm công nghiệp o o o o Các tính chất vât lí tơlưen: Khối lượng phân tử : 92,13 Tỉ trọng (20°C) : 0,866 Nhiệt độ sôi: 11 l°c Nhiệt độ nóng chảy : -95 °c 1.2.2 Các phương thức điều chế ■ $0 sánh Đi từBảng nguồn1.1 thiên nhiênưu nhược điếm loại tháp Vậy quathường phân tích ta sử dụng tháp mâm chóptrong đế chưng BenzenvìThông hydrocacbon điều chế phòngcất thíhệnghiệm, Toluen thu lượng lớn bàng phương pháp chưng cất than đá, dầu mỏ Đóngvềvòng dehydro hóa ankan 1.2 ■ Giói thiệu nguyên liệu ■ Các ankan tham gia đóng vòng dehydro hóa tạo thành hydro 1.2.1 Benzen & Toluen cacbon thơm nhiệt độ cao có mặt xúc tác Cr 203, hay lim loại chuyền tiếp Pd, Pt Benzen họp chất mạch vòng, dạng lỏng không màu có mùi thom nhẹ.Công thức phận tử C6H6 Benzen không phân cực, tan tốt dung môi hữu không phân cực tan nước Trước người ta Đồ Đồán ánQuả Quảtrình trìnhvà vàThiết Thiếtbịbịhóa hóachất chất 34 Chương Tông quan trình chưng cất 1.2.5 Thuyết minh quy trình: Hỗn hợp Benzen - Toluen có nồng độ Benzen 25% moi, nhiệt độ nguyên liệu lúc đầu 30°c bình chứa nguyên liệu (1), bơm (2) bơm lên bồn cao vị (3) Dòng nhập liệu gia nhiệt tới nhiệt độ sôi thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống Sau hỗn họp đưa vào tháp chưng cất (7) đĩa nhập liệu bắt đầu trình chưng cất Lun lượng dòng nhập liệu kiểm soát qua lưu lượng kế (5) Trên đĩa nhập liệu, chất lỏng trộn với phần lỏng từ đoạn luyện tháp chảy xuống Trong tháp, lên gặp lỏng từ xuống Ở có tiếp xúc trao đổi hai pha với Pha lởng chuyển động phần chưng xuống phía giảm nồng độ cấu tử dễ bay bị pha tạo nên từ nồi đun (10) lôi cấu tử dễ bay Nhiệt độ lên thấp, nên 1.2.4 Sơ đồ quy trình công nghệ qua đĩa từ lên cấu tử có nhiệt độ sôi cao toluen ngưng tụ lại, cuối đỉnh tháp ta thu hỗn họp có cấu tử benzen chiếm nhiều (nồng độ mol).quy Hơitrình: vào thiết bị ngưng tụ (8) ngưng tụ hoàn toàn Kí 95% hiệu Một phần chất lỏng ngưng tụ qua thiết bị làm nguội sản phâm đỉnh (12), làm nguội bàng thiết bị trao đổi nhiệt ống lồng ống (12) đưa qua bồn chứa chứa nguyên sản phẩm 1.đỉnhBồn (14) Phần liệu lại chất lỏng ngùng tụ hoàn lưu tháp đĩa với tỉ số hoàn lưu thích hợp kiểm soát bàng lưu lượng kế Cuối cùng2 Bơm đáy tháp ta thu hỗn họp lỏng hầu hết cấu tử khó bay (Toluen) Hồn hợp lỏng đáy có nồng độ Benzen 5% mol, lại Toluen Dung dịch lỏng đáy khỏi tháp vào nồi đun (10) Trong nồi đun dung dịch cao vị lỏng phầnBồn bốc cung cấp lại cho tháp đê tiếp tục làm việc, phần lại Thiết bị đun sôi dòng nhập liệu Lưu lượng kế Nhiệt kế Đồ án Quả trình Thiết bị hóa chất 65 Chương Tống quan trình chưng cất Đồ án trình thiết bị _ Nhóm CBHD: Vũ Trường Son ap = xF.M ° xn.M a = R B = +(1 - X F ) M T +(1 - X D ) M T = 0,25 + (l - 0,25 )x 92 = °’ 22 0,95 78 + (1 - 0,95 ).92 = °’ 94 X M2 CÂN BẢNG0,95.78 CHƯƠNG VẶT CHẤT D B • 2.1 Các thông số ban đầu - Năng suất theo nhập liệu : 2500 kg/giờ - Nồng độ cấu tử dễ bay nhập liệu : 25% mol benzen - Nồng độ cấu tử dễ bay sản phấm đỉnh: 95% mol benzen - Nồng độ cấu tử dễ bay sản phẩm đáy : 5% mol benzen - Nguyên liệu vào hệ thống nhiệt độ sôi - Quá trình làm việc thiết bị áp suất thuờng - Loại thiết bị sử dụng tháp mâm xuyên lỗ có ống chảy chuyền - Khối luợng phân tử benzen toluene : MB = 78, MT = 92 • Chọn + Nhiệt độ nhập liệu: tF = 30°c + Nhiệt độ sản phẩm đinh sau làm nguội: tD = 35°c Đồ án Quá trìnhđộ Thiết bị hóađáy chấtsau trao đôi nhiệt: t = 35°c + Nhiệt sản phâm X/ Ln a F 104 ,2 «, - 25 Chương Tính toán thiết bị truvển nhiệt — thiết bị phụ Với: ■ Kích 104 ,2 - 100 ,4 thước ống ngoài: CBHD: Vũ Tnrờng Sơn 57x3 sổ truyền nhiêt: ■ ƠF: c) hệ số cấpHê nhiệt dòng nhập liệu ống (W/m2.K) Chọn: Hệ số truyền nhiệt K tínhđốt theo côngống thức: ■ ơn: hệ số cấp nhiệt (W/m2.K) ■ Dòng nhập liệu trong với nhiệt độ vào t v = tpv = 25 °c nhiệt K = = = độ tR tps 100,4 c ■ Zrt: nhiệt trở qua thành ống lóp cáu -L+Irt+-L ,(W/m2.K) ■ Hơi >ngưng tụ đihê ốngnhiẽt ngoàicủa có dòng áp suất 1,2liêu at: ống: Xác đinh số cấp nhâp Kích thước ống rtrong: V Nhiệt hóa hơi: H 2o = rn = 2249000 (J/kg) ■ Đường kính ngoài: dn = 38 (mm) = 0,038 (m) V Nhiệt độ sôi: H 20 = tn = 104,2 (°C) ■ Bề dày ống: ôt= (mm) = 0,003 (m) a) Suất lượng nước cần dùng: ■ Đường kính trong: dtr = 0,032 (m) O 339747 08 G N =— = = ì50,94kg/h = 0,04ì9kg/s) Nhiệt độ trung bình dòng nhập liệu ống: tF = Vi (ty + tR) = 62,7 (°C) r 2249 b) Hiêư số nhiẽt đô trung bình : Chọn kiêu truyền nhiệt ngược chiều, nên: _ (104 ,2 - 25)- (104 ,2 - 100 ,4) Đồ án trình thiết bị _ Nhóm 54 = 24,827 (K) Nên: pF = pB + pT = 833,165 + 825,3 ^ pF = 827,018 (kg/m3) Chương Tính toán thiết bị truvển nhiệt — thiết bị phụ Vf CBHD: Vũ Tnrờng Sơn ~ 3600pndị ~ 3600X827,08x^x0,0322 = 1,0446 (m/s) TạiĐộ ■ nhiệt nhớt độcủa nàyBenzen: thì: pB = 3,8.10"4 (N.s/m2) ■ Độ Khối nhớt lượng củariêng Toluen: củapBenzen: pB = 833,165 (N.s/m2(kg/m ) ) T = 3,723.10~ ■ Khối Nên: lgpFlượng = xplgỊLLe riêng + (1Toluen: - xF)lgppTT == 0,25.lg(3,8.10" 825,3 (kg/m3) 4) + 0,75.1g(3,273.10-4) XF Ỉ — XF 0,22 1-0,22 => Ị-Ip = 3,7459.10"4 (N.s/m2) ■Hệ số dẫn nhiệt Benzen: XB = 0,13519 (W/m.K) ■ Hệ số dẫn nhiệt Toluen: Xj = 0,1269 (W/m.K) Chuẩn Reynolds : Benzen: C = 1944,175 (J/kg.K) ■Nhiệt số dung riêng B ■Nhiệt dung riêng toluen: C = 1910,18 (J/kg.K) T Nên: Cp = c ^F + C (1 - X " F ) = 1918,1425 (J/kg.K) N A Áp dụng công thức (V.35), trang 12, [4]: Pr F = = 5,62376 Áp dụng công thức (3.27), trang 110, [4| => công thức xác định chuẩn số Trong đó: Si - hệ số tính đến ảnh hưởng hệ số cấp nhiệt theo tỷ lệ Đồ án trình thiết bị _ Nhóm 55 Chương Tính toán thiết bị truvển nhiệt — thiết bị phụ Tra bảng 3.1, trang 110, [4] = > chọn j CBHD: Vũ Tnrờng Sơn Nu plp = Hệ số cấp Trong đó: nhiệt dòng nhập liệu ống trong: Cíp = ““ì q, ,(W/nr) ■ twi : nhiệt độ vách tiếp xúc với đốt, °c ■ tw2 : nhiệt độ vách tiếp xúc với dòng nhập liệu, °c V _ ỗ« Xr, = — + r, + r, 'K ■ Bề dày thành ống: ôt= 0,003 (m) ■ Hệ số dẫn nhiệt thép không gỉ: xt = 16,3 (W/mK) ■Nhiệt trở lớp cáu ổng: rt = 1/5800 (m2.K/W) ■Nhiệt trở lớp cáu ống: r2=1/5800 (m2.K/W) Nên: Zrt = 5,289.10‘4 (m2.K/W) Đồ án trình thiết bị _ Nhóm 56 K= 1/1418,03291 + 5,289.10 + /15217 ,95721 769,3406364 (W/m2.K) Chương Tính toán thiết bị truvển nhiệt — thiết bị phụ CBHD: Vũ Tnrờng Sơn Nên: an = 15217,95721 (W/m2K) => qn = On(tn - twi) = 32109,88971 (W/m2) => qt = qn = 32109,88971 (W/m2) (xem nhiệt tải mát không đáng kể) => tw2 - twl - qtIrt = 85,12 (°C) Tại nhiệt độ thì: ■ Độ nhớt củaBenzen: |UB = 3,02221.10"4 (N.s/m2) ■ Độ nhớt Toluen: ỊLiT = 3,0674.10"4 (N.s/m2) Nên: lguw2 = xFlg|aB + (I - xF)lgHT = 0,25.1g(3,0221.104) + 0,75.1g(4,7.10'4) => Hw2 = 3,05604.10^* (N.s/m2) ■ Hệ số dẫn nhiệt Benzen: À,B = 0,1296169 (W/m.K) ■ Hệ số dẫn nhiệt Tluen: ẢT = 0,1219531 (W/m.K) Nên: À.W2 = Ả,N XF + À,A.(1 - Xp) - 0,72 XF.(1 - XF)(À.N - À,A) = 0,122604523 (W/m.K) ■Nhiệt dung riêng Benzen: CB = 2076,705 (J/kg.K) Đồ án trình thiết bị _ Nhóm 57 F= v F K ,A/log _ 3600 X 769,3406364 X 24,827 = 4,936912 (m ) Chương Tính toán thiết bị truvển nhiệt — thiết bị phụ d) e) CBHD: Vũ Tnrờng Sơn Bẻ măt cấư tao truyền thiết binhiêt: : Be mặtn truyền Chọn = nhiệt xác định theo phương trình truyền nhiệt: QF _ 339474,08 X 1000 F Chiều dài ống truyền nhiệt: L = rcrc dn + d,r = 11,231 (m) => chọn L = 12 (m) L _ Ỉ2 Kết luận: Thiết bị đun sôi dòng nhập liệu thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống với chiều dài ống truyền nhiệt L = 12 (m), chia thành dãy, mồi dãy 3m => Đường kính thiết bị: D = t.(b-l) + 4dng = 0,61 (m) 4.2.5 Bồn cao vị Tôn thất đường ong dân: ( U Tồn thấtV đường ống dẫn: (m) ■ ẢỊ : hệ sô ma sát đường ông Trong đó: ■ li : chiều dài đường ống dẫn, chọn 1) = 30(m) ■ di : đường kính ống dẫn, di = dtr = 0,08(m) Đồ án trình thiết bị _ Nhóm 58 p A 833,165 + 825,3 =* PF = 827,02 (kg/m ) ~~ 3600pFndị ~ 3600 X 827,02 X ;r X 0,082 = 0’167 (m/s) Nên: V/ P 7~ P + l d, R e , J Chương Tính toán thiết bị truvển nhiệt — thiết bị phụ CBHD: Vũ Tnrờng Sơn -4 đường 2ống : > Xác đinh số pma ■ Độ nhớt Benzen: 3,8.10 (N.s/m ) B =sát Tại nhiệt độ thì: Chuân sô Reynolds : PT =3,726.10"4 (N.s/m2) ■ Độ nhớt Toluen: ■ Khối lượng riêng Benzen: pB = 833,165 (kg/m3) Nên: lgịip = xFlgpN + (1 - xF)lgpA ■ Khối lượng riêng Toluen: pT = 825,3 (kg/m3) 1= X p0,25.1g(3,8.10 ỉ - X F 0,22 ~4) + 0,75.1g(3,726.10" - 0,22 ) =>pF =3,744.10‘4 (N.s/m2) Vận tốc dòng nhập liệu ống: GF _4 x250 _ Theo tài liệu tham khảo [4 (tập 1)], ta có: ( d % / X ,=0,1 1,46,— + ( 80 ( on \% = 220 í ~~ j =186097,3 \ u = 0,0296 > Xác đinh tồng số tốn thất cuc bỏ : Suytrình ra: Re Đồ án thiết bị £,U| =0,15 = 0,9 -$■ Van : Tra bảng 9.5, trang 94, [7j: Tôn thất đường dần thiết bị đun sôi dòng nhập liệu; ( d\ l \y2 ) 2g Trong đó: ■ x2 : hệ số ma sát đường ống ■ 12 : chiều dài đường ống dẫn, 12 = 12 (m) ■ d2: đường kính ống dẫn, d2 = dtr = 0,08(m) ■ : tổng hệ số tổn thất cục ■ v2 : vận tốc dòng nhập liệu ống dẫn Đo án trình thiết bị _ Nhóm 60 Chương Tính toán thiết bị truvển nhiệt — thiết bị phụ Regh = 6(d,/e)8/7 CBHD: Vũ Tnrờng Sơn = 5648,513 Chuẩn sổ Reynolds bắt đầu xuất vùng nhám: Ren = 220(d,/e)9/8 = 186097,3 Xác đinh tống số tốn thất cuc bô : Tra bảng 9.5, trang 94, [7]: ^U2 (1 chỗ) = 2,2 Đường ống có (4 - 1) = chữ Ư => Đôt thu : ^U2 = 2,2 = 6,6 Tra bảng 11.16, trang 382, [4]: Fp _ 0,032 160 thi (Ịiđột thu (Ichỗ)— 0,458 Có chồ đột thu => ^độtthu = Nen: ~ £>U2 ^>đôt thu ^>đột mờ2— 7,766 Chiểu cao cao vị: Đồ án trình thiết bị _ Nhóm 61 Chương Tính toán thiết bị truvển nhiệt — thiết bị phụ CBHD: Vũ Tnrờng Sơn 2+ + Shn p/.g + I gcho -(1-1) (2-2): Aùp dụng phương trình“ ZBernoulli Z \ = z2 + Trong đó: ■ Zi: độ cao mặt thoáng (1 -1) so với mặt đất, hay xem chiều cao bồn cao ■ z2: độ cao mặt thoáng (2-2) so với mặt đất, hay xem chiều cao từ mặt đất đến vị trí nhập liệu: ^2 hchin -I" hnắp+ (Nchưng-^ 1) >(h "V Ômâm ) = 0,24 + 0,2625 + 9.(0,25 + 0,0018) = 2,6737 (m) ■ p : áp suất mặt thoáng (1 -1), chọn p = at = 9,81.1 o4 (N/m2) 4144 ,58 == 2,6737+ 3,933416 (m) 827 ,018 X 9,81 0,167 -0 Chọn Hcv = (m) Đồ án trình thiết bị _ Nhóm 62 Nên: pF = pN + PA 873,75 + 861,25 ^ Pp = 863’97 (kể/m ) Chương Tính toán thiết bị truvển nhiệt — thiết bị phụ CBHD: Vũ Tnrờng Sơn TạiĐộ ■ nhiệt nhớt độcủa nàyBenzen: thì: pB = 6,05.10~4 (N.s/m2) ■ Độ Khối nhớt lượng củariêng Toluen: củapBenzen: pB =3873,75 (N.s/m(kg/m ) ) T = 5,54.10~ Nên: lgpF = xFlg|LiN + (1 - xF)lg|LiA = 0,25.lg(6,05.104) + 0,75.1g(5,54.10'3) pF =5,66.10‘ (N.s/m ) pT = 861,25 (kg/m3) ■ Khối=>lượng riêng Toluen: 1XF Ỉ-X F 0,22 — 0,22 Suất lượng thể tích dòng nhập liệu ống: _ G _ 2500 F p F 863,97 ~~ 2,894 (m /h) Vậy: chọn bơm có suất Qb = (m3/h) Cột áp: Chọn : ■ Mặt cắt (1-1) mặt thoáng chất lỏng bồn chứa nguyên liệu Pfg 2.g + +Zhf-|_2 P f g 2.g ■ Z]1 độ cao mặt thoáng (1-1) so với mặt đất, chọnZ]= m ■ z2: độ cao mặt thoáng (2-2) so với mặt đất, z2 = Hcv =5 m ■ Pj : áp suất mặt thoáng (1 -1), chọn P] = at Đồ án trình thiết bị _ Nhóm 63 V V/ F 3600Tuiị 3600 X 71 X 0,05 Re F = - 0,42 -ÍT"=—Ĩ&M*— (m/s ) = 32408 >67 Chương Tính toán thiết bị truvển nhiệt — thiết bị phụ A,? CBHD: Vũ Tnrờng Sơn d, Re, Chọn đường kính ống hút ống nhau: d tr = 50 (mm) Tra bảng 11.15, trang 381, [41 => Độ nhám ống: = 0,2 (mm) = 0,0002A(m) (ăn mòn ít) x k±k + 2ặ h + ^ 2g Xác đinh số ma sát hút ống : Chuẩn số Reynolds giới hạn: Chuân sô Reynolds■: Relghh: chiều=dài ống6(d,/£) hút 8/7 = 3301,065 Chuẩn số Reynolds bắt đầu xuất vùng nhám: 0,425 Chiều cao hút củax0,05 bơm:x863,97 Ren = 220(d,/s)9/8 = 109674,3 Tra bảng 11.34, trang 441, [4] => hh = 4,5 (m) => Chọn lh = (m) < Re! < Ren chế độ chảy rối ứng với khu vực độ Áp dụng công thức (11.64), trang 379, [4]: ■ lđ : chiều dài đẩy, chọn lđ = 15 (m) ■: tổng tổn thất cục ống hút ■ YẰâ : tổng tổn thất cục ống đẩy ■ X : hệ số ma sát ống hút ống đẩy ■ Vp : vận tốc dòng nhập liệu ống hút ống (m/s) Qh _ 4x3 100 x.= 0,1 1,46.— + Đồ án trình thiết bị _ Nhỏm \ 0,25 64 Chương Tính toán thiết bị truvển nhiệt — thiết bị phụ CBHD: Vũ Tnrờng Sơn Xác đinh tông tôn thất cuc bô ống hút: ■ Chỗ ỵon_ cong : Tra bảng 11.16, trang 382, [4]: Chọn dạng ống uốn cong 90° có bán kính R với R/d = £,ul Ống hút có chỗ uốn => £,ul = 0,15 = 0,3 ■ (1 chỗ) = 0,15 Van : Tra bảng 9.5, trang 94, [7]: Chọn van cầu với độ mở hoàn toàn £,vi cái) = 10 Ống hút có van cầu => £VJ Nên: xạh = ạul + ạvl = 10,3 = 10 Xác đinh tổng tổn thất cuc bô đẩy : ■ ■ Cho non cong : Vào hổn cao vỉ: £,cv = > Tính côt áp bom: - z,) + Xhf,.2 = (5 - 1) +0,821= 4,821 (m) Đồ án trình thiết bị _ Nhóm 65 Chương Tính toán thiết bị truvền nhiệt - thiết bị phụ CBHD: Vũ Tnrờng Sơn Công suất thực tế bơm: QhHbpF.g x *= 3600 ,# = 3600 x 0,8 N 4,821 x863,97 x = 42,1702 (W)= 0,0566 (Hp) 9,81 : Để đảm bảo tháp hoạt động liên tục ta chọn bơm ly tâm loại XM, Đồ án trình thiết bị _ Nhóm 66 KÉT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu, em tìm hiểu học tập vấn đề: + Thiết kế tháp chưng cất benzen - toluen tương đối hoàn chỉnh biết trước suất, nồng độ nhập liệu nồng độ, độ thu hồi sản phâm đỉnh + Tính toán tương đối chi tiết trình làm việc thiết bị khả chịu bền thiết bị tính ăn mòn học hoá học, điều kiện làm việc thiết bị Đồ ủn Quá trình Thiết bị hóa chất 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Võ Văn Ban, Vũ Bá Minh, “Quá trình thiết bị công nghệ hoả học”, truyền khối (tập 3)- Trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM [2] Phạm Văn Bôn, Vũ Bá Minh, Hoàng Minh Nam, “Quá trình thiết bị công nghệ hoá học”, Ví dụ tập (tập 10) - Trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM [3] Phạm Văn Bôn, Nguyễn Đình Thọ, ‘‘Quả trình thiết bị công nghệ hoá học, Quá trình thiết bị truyền nhiệt (tập 5)”, Nhà xuất Đại Học Quốc Gia TP.HCM [4] Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông, “Sổ tay trình thiết bị công nghệ hoả chất tập ỉ” - Nhà xuất khoa học kỹ thuật [5] Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông, Phạm Xuân Toản, “So tay trình thiết bị công nghệ hoả chất tập ”, Nhà xuất khoa học kỳ thuật Đồ ủn Quá trình Thiết bị hóa chất 68 [...]... = 1,34kglm 2 s Dcất 2624 ,38 ,34 3.1.2 kính đoạn chưng < G\.x\ =Đường g\.yw +W.x w g\-r\=g\S 3.1.2.1 Lượng n = g\Ahơi trung h nh đi trong tháp g'l b lượng = g’n: h i ra khỏi đoạn chưng (kg/ h) g’i : lượng h i đi vào đoạn chưng (kg/ h) • Xác định g’„ : g’n= gi = 2693,76 (kg/ h) • Xác định g’]: Từ h phưoug trình : Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 17 Chương 3 Tính toán - thiết kế tháp chưng cất CBHD: Vũ... phần : Đáy và Nắp thiết b ị ) Chiều cao của tháp : H = Hthân+ H + Hn= 7,235 (m) 3.5 Kích thước ống chảy chuyền: - Chọn số ống chảy chuyền: z = 1 ống - Đường kính ống chảy chuyền d'= 1-4-.-%- \ 36007T px.wc.z • Tốc độ chất lỏng chảy trong ống chảy chuyền: chọn wc = 0,1 m/s • Lưu lượng lỏng trung bình đi trong tháp: Gx (kg/ h) ĐỒ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 26 Chương 3 Tính toán - thiết kế tháp chưng. .. Nhóm • Phần Ọ’L =360.q’L = 60.0,1= 6 (m3 /h) 25 Chương 3 Tính toán - thiết kế tháp chưng cất Kiểm tra: h d = 114,79 2 =56222,77 (N/m ) Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 ■g .H = 800 ,48 + 783... chưng cất CBHD: Vũ Tnrờng Sơn => G,b = G'hL -G,bC = 3375,845 (kg/ h) Pihc = 800,48&g / h P,bL = 4.3375,845 4 Gx d,> Đường kính ống chảy]Ịchuyền 3600.^.792,145.1 3600;r px.w z > Khoảng cách từ đĩa đến chân ống chảy chuyền h3 = 0,25.de = 0,25.122 = 30 mm > Chiều cao ống chảy chuyền trên đĩa 3.6 Tính toán cơ khí của tháp 3.4.1 Be dày thân tháp Vì tháp chưng cất hoạt động ở áp suất thường nên ta thiết kế thân... ta chọn bích có các thông số sau : p h Nhận thấy: công thức tính toán bề dày thân, đáy và nắp chịu áp suất trong là Suất lượng nhập liệu: Gp = 2500 (kg/ h) như nhau Nên chọn bề dày của đáy và nắp là Sđ = Sn = 3 (mm) Chọn vận tốc h i ở đỉnh tháp: vh = 25 (m/s) 4~QI, _ /4.948,71 _ A 1 1 c n ♦♦♦lượng Ông dân h icủa vàochất đáylỏng tháp: Inhập Khối riêng liệu, tra tài liệu tham khảo [4] ở 3 Các kích thước... chân đõ’: (tính bằng mm) ♦♦♦ tai Taitreo: treo: tai treo được gắn trên thân tháp đê giữ cho tháp khỏi bị dao Chọn Đồ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 36 37 CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN THIÉT BỊ TRUYỀN NHIỆT - THIẾT BỊ PHỤ 4.1 Cân bằng năng lượng cho h thống Cân bàng nhiệt lượng cho toàn tháp chưng cất: QF + Qđ = Qw + QD + Qnt + Qm (IV 1) • Quí: nhiệt lượng ngưng tụ do h i sản phẩm đinh ngưng tụ thành lỏng Chọn... 24 Chương 3 Tính toán - thiết kế tháp chưng cất CBHD: Vũ Tnrờng Sơn Suy ra: Tông trớ lực của toàn tháp hay độ giảm áp tông cộng của toàn tháp (xem độ giảm áp tổng cộng của pha khí qua mâm nhập liệu bằng độ giảm áp tổng cộng của pha khí qua một mâm ớ phần chung ) Xhtl = 11 ht| + 8 h\ , = 11 376,58 + 8 399,05 = 7334,78 (N/m2) 3.4 Kiếm tra ngập lụt khi tháp hoạt động : Chọn khoảng cách giữa hai mâm là hmâm... áp suất tính toán cho phép : 1 2 [,+(s,-C„) ĐỒ án quá trình thiết bị _ Nhóm 3 850+ (3-2) 0,300 > p„: đúng 28 = 0,5256 (mm) Chương 3 Tính toán - thiết kế tháp chưng cất CBHD: Vũ Tnrờng Sơn ♦> Ông h i ở đỉnh tháp: Vậy : 3.5 Be dày củasố thân st= 3ghép (mm) dẫn hoi vào đáy tháp: Bảng Cácthực thông củalàbích I 4 ,Qống I 4.2,527 U Suất lượng h i ở đỉnh tháp: gd = 2555 (kg/ h) ... trung bình đi trong tháp (m3 /h) 3.1Vtb Đưòng kính (m) (Dt) (Otb : tốc độ h i trung bình đi trong tháp (m/s) gib : lượng h i trung bình đi trong tháp (kg/ h) Lượng h i trung bình đi trong đoạn chưng và đoạn cất khác nhau Do đó, đường kính đoạn chưng và đoạn cất cũng khác nhau 3.1.1 Đường kính đoạn cất: 3.1.1.1 Lượng h i trung bình đi trong tháp : , „ = gd+g 1 g,b- —2— (kg/ h) gd: lượng h i ra khỏi đĩa ... đề kỹ thuật thực tế cách tông quát Nhiệm vụ môn h c thiết kế tháp chưng cất h benzen - toluen hoạt động liên tục với suất nhập liệu 2500 kg/ h có nồng độ 25% mol benzen, thu V CHƯƠNG TỔNG QUAN... ta thiết kế thân h nh trụ bàng phương pháp h n giáp mối (phương pháp h quang) Thân tháp ghép với mối ghép bích Để đảm bảo chất lượng sản phẩm khả ăn mòn Benzen thiết bị, ta chọn vật liệu chế... lại cho tháp đê tiếp tục làm việc, phần lại Thiết bị đun sôi dòng nhập liệu Lưu lượng kế Nhiệt kế Đồ án Quả trình Thiết bị h a chất 65 Chương Tống quan trình chưng cất Đồ án trình thiết bị _ Nhóm