báo cáo thực tập Tính toán kỹ thuật và thiết kế tháp chưng luyện

Tài liệu tham khảo Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com... .Chưng là phương pháp tách các cấu tử từ hỗn hợp đầu dụa vào độ bay hơi khác nhau của chúng

Trang 2

- -M ụ c l ụ c

3 4 4

6 6

8

11

12 12 12

2 Khối lượng riêng trung bình

3 Tính vận tốc hơi đi trong tháp

4 Đường kính tháp III Chiều cao của tháp

1 Xác định số đơn vị chuyển khối

B Kết lụân

C Tài liệu tham khảo

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

http://www.simpopdf.com

Trang 3

ngành công nghiệp như chế biến dầu mỏ

Chưng là phương pháp tách các cấu tử từ hỗn hợp đầu dụa vào độ bay hơi khác nhau của chúng trong hỗn hợp Hỗn hợp có thể là những chất lỏng

hoặc chất khí, thường khi chưng một hỗn hợp có bao nhiêu cấu tử ta sẽ thu

được bấy nhiêu sản phẩm Với hốn hợp có hai cấu tử ta sẽ thu được hai sản

phẩm là sản phẩm đỉnh gồm phần lớn là cấu tử dễ bay hơi & sản phẩm đáy chứa phần lớn cấu tử khó bay hơi.

Trong thực tế có thể gặp rất nhiều kiểu chưng luyện khác nhau như;

chưng bằng hơi nước trực tiếp, chưng đơn giản, chưng luyện Tuy nhiên

với năng suất lớn, hiệu suất cao, khoảng làm việc rộng, ổn định được ứng

dụng rộng rãi trong thực tế đặc biệt là trong chưng luyện hỗn hợp Etylic –

Trang 4

E E

M N

M E V

F F

M N

 1 

V V

V x

P P

W W

M F  xF  M E  1  x F  M N

M F  0,0442  46  1  0,044218  19,2376

Trang 5

Đối với cấu tử dễ bay hơi ta có:

G W  GF  GP  363,87  28,52  335,35

Kmol

h+ Phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn

luyện:

 x



R x  1 R x  1



Ta có công thức:

Trang 6

 x   0,6174  x  0,2116

y



+ Phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn chưng

y  1,614  12,76  x  12,76  1  0,00093  5,45  x  0,0042

II Đ ư ờ n g kính c ủ a t h á p :

y tb y

( y.wy)tb :tốc độ hơi trung bình đi trong tháp

1 Lưu lượng trung bình các dòng pha đi

Coi x1 = xF = 0,0442Phương trình cân bằng vật liệu :

Phương trình cân bằng vật liệu với cấu tử dễ bay hơi

Phương trình cân bằng nhiệt lượng :

g1 r1 = gđ rđ

(3)

rđ : ẩn nhiệt hoá hơi của hỗn hợp hơi đi ra khỏi đỉnh tháp (kcal/kmol)Gọi :

Trang 7

 ⎨⎧rA  202,12 (kcal/kg)  202,12.M A (kcal/kmol)  9297,52

(kcal/kmol)

⎩rB  559,3 (kcal/kg)  518,5.MB (kcal/kmol)  10067,4 (kcal/kmol)

 rđ = rA yđ + rB (1 - yđ) = 9297,52 0,553 + 10067,4 (1- 0,553)

=9641,66 (kcal/kmol)

 ⎨

⎨rB  547,4 (kcal/kg)  547,4.M B (kcal/kmol)  9853,2 (kcal/kmol)

⎨rA  197,36 (kcal/kg)  197,36.M A (kcal/kmol)  9078,56 (kcal/kmol)

= 718798,3Giải 3 phương trình trên ta có:

đĩa,

thứ nhất của đoạn chưng, nồng độ lỏng

đường cân bằng 148) :

Nội suy theo bảng r –

to (I-254) với to = 79,7C :

Trang 8

 y  y  1, W*

0,61752Phương trình cân bằng vật

r1’: ẩn nhiệt hoá hơi của hỗn hợp hơi đi vào đĩa chưng thứ nhất

 ⎨⎧r(kcal/kmol)A  194,072 (kcal/kg)  194,072.M A (kcal/kmol)  8927,312

 Lượng hơi trung bình đi trong đoạn chưng :

229,551(kmol/h)



G  G 45,83  413,272

G



tbC

2 Khối lượng riêng trung bình.

a/ Khối lượng riêng trung bình pha lỏng :

Trang 9

- Đoạn luyện :

Nồng độ trung bình pha lỏng đoạn luyện:tbL  xF  xP  0,0442  0,553  0,2986

x

0,8.789  (1  0,8)998

Trang 10

 0,0024

 Nồng độ trung bình pha hơi đoạn luyện :

2 2

 Khối l−ợng riêng trung bình pha hơi đoạn ch−ng :

Trang 11

30 273

0,99

yC

22,4.(TO  ttbC ) 22,4.(273  95,706)

m2 )Vậy độ nhớt pha lỏng tính theo nhiệt độ trung bình là:

3

H  0,3.10

(N.s/ m2 )(N.s/ m2 )Vậy độ nhớt pha lỏng tính theo nhiệt độ trung bình là:

Trang 14

tiết diện ngang của tháp và mật độ tưới thích hợp.

( m3 m2 

h )[II – 177]

- Đoạn luyện:

45,93.29,0884

2  5,372

2  17,92944,27   0,72

U

10,725

U ttC

 17,92  1,67    1,67

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com

a : Hệ số phụ thuộc vào dạng đệm Với đẹm vòng Ráing đổ lộn xộn a 

0,123

x : Đ ộ nhớt của pha lỏng Ns m 

2

Trang 15

- §o¹n ch−ng: Re

yC d yC

  D



3 0

0,750,123

1195

2

3 

0,25  Pr

Trang 16

0,491

3,14  0,8

0,04  0,4626

2,874

3,14  0,8

0,04  2,1624

  D

4,7 1,24  1

⎜

1  11106

⎨

⎨  0,49070,25  29,79040,5  0,0718

2 0,5

0,25 2

Trang 17

2

L x

'

2C x

G '

m  G

h dvC  h1C   h  0,0992  4,46  0,4681  0,0672  0,164

(m)

(m)(m)(m)

ChiÒu cao cña th¸p:

Trang 18

2 ,

1,1434  538,66

5,2349 3,3 195 0,7933



yL yL d

2 ,

 0,7242  61,6522

5,7953 0,5 195 0,8234





yC yC d

Trang 19

- Thân tháp là thân hình hàn, làm việc chịu áp suất trong, không bị đốt nóng trực

[II – 356]

- Chọn vật liệu là thép và không gỉ X18H10TTheo bảng tính chất cơ học của vật liệu chọn độ dày trong khoảng (1 – 3mm) ta có giới hạn bền kéo và bền chảy của vật liệu:

Theo bảng số liệu XIII.3 hệ số an toàn bền kéo và bền

[II – 355]

61,5

Trang 20

D t : §−êng kÝnh trong cña th¸p (m)

D L  0,73 (m) D C  0,77 (m)

p  p mt  g  1  H1 : ¸p suÊt trong thÝªt bÞ N m 

2

p mt : ¸p suÊt h¬i trong th¸p N m 2 

Do th¸p lµm viÖc ë ¸p suÊt th−êng nªn p mt  1amt  9.8110 N m 

Trang 21

kính trong tính theo:

D t = 0,8 (m)(đáy) ;

D t = 0,8(m)(nắp)

h

b

=

0,25

0,8

=

0,2

(m)

Đ

áy:

h

b

=

0,25

0,8

=

0,2

(m)

gờ : h = 0,025 (m)

Trang 22

 0,225

0,8  9,8110



2 6

Trang 23

Nèi ®o¹n ch−ng víi ®o¹n luyÖn

Trang 24

[I – 172]

Theo bảng số liệu Nhiệt dung riêng – Nhiệt độ

Tại: t 0  t  90,30 C và nội suy

Trang 25

2,110 3

 §−êng kÝnh èng dÉn hçn hîp ®Çu

Trang 26

V  G W



 0, 98.104 (m3/s)Chọn tốc độ sản phẩm đáy là : w = 0,2

(m/s)

Đường kính của ống dẫn sản phẩm đáy là :

0, 785.0, 2

0, 98.104

d



 0,025(m)

d ống dẫn hơi ngưng tụ hồi

lưu: Lượng hơi ngưng tụ hồi

lưu là:

GR = GP.R =

3600 900,84.1, 67  0, 42

(kg/s)

G P  22, 0458  40,862  900,84  Kg h

 E  755, 3 (kg/m 3 )  H  983, 75 (kg/m 3 ) Nồng

Khối lượng riêng của hơi ngưng tụ hồi lưu là :

983, 75

1

Trang 27

0, 42

R 769, 74

V  G R



 0, 54.103

3(m /s)

Chọn tốc độ hơi ngưng tụ hồi lưu là : w = 0,3

(m/s)

Đường kính của ống dẫn hơi ngưng tụ hồi lưu là :

0, 785.0, 3

0, 54.103

d



 0,048 (m)

[II - 434]

Quy chuẩn : d = 0,05 (m) = 50 (mm)

Chiều dài đoạn ống nối: l = 100 (mm)

Tốc độ thực tế của hơi ngưng tụ hồi

e ống dẫn hơi sản phẩm đáy hồi lưu:

Lượng hơi sản phẩm đáy hồi lưu là:

,

Nhiệt độ của hơi sản phẩm đáy hồi lưu:

tW = 99,5166 oCLưu lượng thể tích của hơi sản phẩm đáy hồi lưu

5245

3(m /s)

Chọn tốc độ hơi sản phẩm đáy hồi lưu là: w = 30

(m/s)

Đường kính của ống dẫn hơi sản phẩm đáy hồi lưu là:

3, 5245

0, 785.30

d



 0,387 (m)

[II - 434]

Quy chuẩn: d = 0,39 (m) = 390 (mm)

Chiều dài đoạn ống nối: l = 150 (mm)

Tốc độ thực tế của hơi sản phẩm đáy:

Trang 28

[II - 313]

GN  D  2F.S.T  2.0, 76.2.10 7, 9.10 

24, 016 (kg)

c Khối l−ợng bích:

Theo các thông số của bích đã chọn:

Trang 29

G thap  Gthan  GN D  GB  GBL  Gd  Gl

G T  24, 016  209, 2 14, 4  951,18  5198, 59  6397, 386 Kg VËy khèi l−îng th¸p:

Trang 30

1 Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu.

- Phương trình cân bằng nhiệt lượng của thiết bị đun nóng hỗn hợp

- Vật liệu CT3, chân đỡ kiểu IV, số chân 6

Trang 31

[I – 301]

0

1  119 C : Nhiệt độ nước ngưng



H W

Trang 32

T¹i: t0  t  90, 30 C vµ néi suy.

Trang 33

Víi:

Suy ra:

C F  0,1225  3374,5  1  0,1225 4210  4107,65

J Kg 

doVËy:

2

Q xq 2 : NhiÖt l−îng mÊt m¸t ra m«i tr−êng xung quanh  J

NhiÖt dung riªng cña r−îi Etylic vµ N−íc ë t  90, 30 C

F

Trang 34

 J

h

Q ng 2 : Nhiệt lượng do nước ngưng mang ra

r2 : ẩn nhiệt hoá hơi của hơi đốt

3

r2  r1  2210, 4 10

b Nhiệt lượng do hồi lưu mang vào

Trang 35

Theo bảng số liệu Nhiệt dung riêng – Nhiệt độ

Tại: t0  t  99, 50 C và nội suy

1000 C

- Đ ố i với r−ợi E: ở 80 0 C : C  3220  J Kgdo

Trang 36

W  0,0048  3512,5  1  0,00,48 4229  4225,56

J Kg 

doVËy:

Trang 37

Theo [I – 195] vµ néi suy ta cã:

L−îng n−íc l¹nh cÇn thiÕt

4174, 4.20

Theo [I – 202] vµ néi suy ta cã:

Trang 38

P P 1

n2

n 2 1

G  C  t  t

G

 C  t  t 2  668,84.4025, 464.65, 3  2105,849 J Kg 

VII t h i ế t bị g i a n h i ệ t h ỗ n h ợ p đầu

Để đun nóng hỗn hợp đầu (theo phần khối lượng) với năng suất 7000 kg/h, giả

bị gia nhiệt loại ống chùm loại đứng, dùng hơi nước bão hoà để đun nóng hỗn hợp

đầu, chọn áp suất tuyệt đối của hơi nước bão hòa là P = 2at, khi đó nhiệt độ của hơi

Thiết bị trao đổi nhiệt loại ống chùm thẳng đứng với các thông số:

Chọn vật liệu chế tạo ống là thép không gỉ 2X13

 Theo I-148, hệ số dẫn nhiệt của vật liệu là :  = 25,4 (W/m.độ)

1 Hiệu số nhiệt độ trung bình:

Nhiệt độ ra của dung dịch là tc = tsôi = tF = 90,3oC

Hơi đốt là hơi nước bão hoà nên nhiệt độ không thay đổi và là nhiệt độ sôi ở áp suất đã

Δt= 119 – 20 = 99 1 oC

Δt= 119 – 90,3 = 28,7 2 oCHiệu số nhiệt độ trung bình giữa hai lưu

thể là:

Trang 39

99 ln

28, 7

Nhiệt độ trung bình của dung dịch là ttb2 = ttb1 - Δttb = 119 – 56,8 = 62,2 oC

2 L−ợng nhiệt trao đổi:

Trang 40

4 1

r Δt.H

 

Trong đó:

Δt: Hiệu nhiệt độ giữa hơi đốt và mặt ngoài ống (oC): Δt = Δt1

b Hệ số cấp nhiệt phía dung dịch:

Phương trình chuẩn số cấp nhiệt đối lưu cưỡng bức:

h O

1,0

Nu: Chuẩn số Nuyxen :

 M

 

A: Hệ số phụ thuộc mức độ liên kết của dung dịch

Δt2: Hiệu nhiệt độ giữa mặt trong ống và dung dịch (oC): Δt= t1 T2 – tdd

ΔtT: Hiệu nhiệt độ giữa mặt ngoài ống và mặt trong ống (oC): Δt= t T T1 – tT2

: Chiều dày thành ống (m)

tm: Nhiệt độ màng nước ngưng (oC): tm = 0,5.( th + tT1)

q1: Nhiệt tải riêng phía hơi ngưng tụ (W/m2)

q2: Nhiệt tải riêng phía dung dịch (W/m2)

1: Hệ số cấp nhiệt phía hơi ngưng tụ (W/m2.độ)

2: Hệ số cấp nhiệt phía dung dịch (W/m2.độ)

a Hệ số cấp nhiệt phía hơi ngưng tụ:

Trang 41

Khối lượng riêng của Etylic và Nước theo ttb2 = 57,22C:

Để quá trình truyền nhiệt đạt hiệu quả, dung dịch phải ở chế độ chảy xoáy  Chọn

lg   xF .lg(E )  (1 xF ).lg(H )

0, 5002

4043, 9188.0, 4618.103





C 

t

CP: Nhiệt dung riêng của dung dịch (J/kg.độ): CP = 3827,64 (J/kg.độ)

: Khối lượng riêng của dung dịch (kg/m3)

Trang 42

0,25 0,25 0,8

Trang 43

m2  (m 2 )

§−êng kÝnh ngoµi cña èng lµ: d = 0,025 (m)

§−êng kÝnh trong cña thiÕt bÞ lµ:

Trang 44

đĩa tiếp liệu (m)

H2 : Chiều cao tính từ nơi đặt

H2

H 0

Quy chuẩn, ta chia thiết bị làm 7 ngăn

1 1

2

1 Các trở lực của quá trình cấp liệu:

Tronh quá trình sản xuất

a Trở lực trong ống dẫn từ thùng cao vị đến thiết bị gia

Trang 45

1 O1 w1

 w ΔP



2

Trong đó:

Khối lượng riêng của Etylic và Nước (bảng I-10) theo t:

Khối lượng riêng của dung dịch lúc đầu là:

Theo toán đồ xác định độ nhớt theo nhiệt độ (I-102), ta

Trang 46

3, 7

ms1

 ΔP  0, 0299.

.14,1327  9, 3904 (N/m2 )

= 0,5

nhiÖt: ThiÕt bÞ cã ®−êng kÝnh d = 0,46 (m)

Trang 47

= 1,1 Trở lực cục bộ:

Δ Pcb1  (0, 5  0, 5328  2,1 2 1,1).14,1327  75, 3669

 w ΔP



2(N/m )Trong đó:

2 = F = 725,785 (kg/m3)

1, 05

Trang 48

1  

0,9

3, 7

Δ P 2 cb  (0, 4011, 0  2,11,1).18, 782  86, 416

(N/m2)Vậy:

Theo toán đồ xác định độ nhớt theo nhiệt độ (I-102), ta có:

Trang 49

Δ Pm 2  2, 306  86, 416  88, 722

c Trở lực trong thiết bị gia nhiệt:

ΔP m3 = ΔP ms3 + ΔP cb3 +ΔPw3 + ΔPH(N/m2)Trong đó:

2(N/m )Trở lực ma sát:

L: Chiều dài ống truyền nhiệt do chia7 ngăn : L = 7 1,0 = 7,0 (m)

Trang 50

3, 7

f g

C¸c trë lùc côc bé trong thiÕt bÞ gia nhiÖt gåm:

Δ = /dO = 0,1/20 = 5.10-3

Trang 51

2 2

⎛ f ⎞

  1

  1 0, 0253 2

 0, 95

2 Tính chiều cao của thùng cao vị so với đĩa tiếp liệu:

Viết phương trình Becnuli cho hai mặt cắt 1-1 và 2-2 (lấy 2-2 làm mặt

 ⎢1866, 5



⎨

⎥  0,199

Trang 52

H0 = Z + H1 + H2

H2=1

H0 = 1+1+0,199=2,199

4 á p suất toàn phần của bơm

và năng suất bơm

a Trở lực trong ống dẫn từ bể

chứa lên thùng cao vị

ΔP m0 = ΔP ms0 + ΔP cb0 (N/m2) Trong đó:

ΔP ms0: Trở lực ma sát (N/m2)

w 0

 w ΔP



2(N/m )Trong đó:

1, 05

Trang 53

3, 7

(N/m2)(N/m2)

Trang 54

Q  G B  1, 05  1, 0862.103

(m 3 /s)

1000.0,85

b

1, 0862.103  21867,1132



 0,

279(kw)

Chọn bơm có công suất 0,3(kw) khi đó công suất mô tơ:

1.0,85

moto

N  0, 279  0,

328(kw)

Thông thường để đảm bảo an toàn người ta chọn động cơ có công suất lớn hơn

công suất tính toán lượng dự trữ dựa vào khả năng quá tải của bơm

t moto moto

Trang 55

tμi μ i liÖu tμi h a m k h ¶ o

I Bé m«n qu¸ tr×nh thiÕt bÞ vµ c«ng nghÖ ho¸ chÊt (Khoa Ho¸, tr−êng § ¹ i häc B¸ch

Khoa Hµ Néi) – Sæ tay qu¸ tr×nh vµ thiÕt bÞ c«ng nghÖ ho¸ chÊt, TËp I – NXB

Định dạng
Số trang	55
Dung lượng	530,42 KB