đồ án thiết kế thiết bị cô đặc dung dịch đường ở áp suất chân không

MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH DANH MỤC BIỂU ĐỒ LỜI NÓI ĐẦU Trong kế hoạch đào tạo môn đồ án trình thiết bị hội tốt cho việc hệ thống kiến thức trình thiết bị công nghệ hóa học Bên cạnh dịp để sinh viên tiếp cận thực tế thông qua việc tính toán thiết kế lựa chọn thiết bị yêu cầu thiếu sinh viên nghành kỹ thuật Để bước đầu làm quen với công việc kỹ sư nghành hóa chất thực đồ án thiết kế thiết bị cô đặc dung dịch đường áp suất chân không Trong trình thực đồ án không tránh khỏi sai sót mong nhận đóng góp để giúp hoàn thiện đồ án kiến thức mà thiếu sót PHẦN I: TỔNG QUAN KHÁI QUÁT NGÀNH MÍA ĐƯỜNG Ngày nay, với phát triển đất nước khoa học kỹ thuật, ngành công nghiệp nói chung ngành công nghiệp hóa chất thực phẩm riêng dần khẳng định vị trí chủ lực kinh tế nước nhà Trong ngành công nghiệp mía đường có vai trò quan trọng kinh tế đất nước đáp ứng nhu cầu ngày cao người tiêu dùng Bên cạnh cung cấp nguồn dinh dưỡng cho người, đường có vai trò quan trọng nhiều ngành khác bánh kẹo, dược, hóa học…v.v Biểu đồ 1.1 sản lượng mía ép, sản lượng đường công ty Vinasugar I theo kế hoạch 2012 – 2015 Đơn vị: Tấn Với đóng góp quan trọng đó, công nghiệp mía đường ngày phát triển với việc mở rộng sản suất, cải tiến công nghệ đổi thiết bị để đáp ứng nhu cầu ngày cao nhu cầu sản lượng Để quy trình sản xuất đạt hiệu tối ưu mặt chất lượng suất việc cải tiến thiết bị sản xuất đóng vai trò quan trọng Trong quy trình sản xuất đường thiết bị cô đặc thiết bị quan trọng, việc tính toán thông số lựa chọn thiết bị cô đặc cần phải xác, phù hợp với yêu cầu sản xuất 1.1 Nguyên liệu sản phẩm trình cô đặc Mía nguyên liệu để sản xuất đường sacharose Cây mía có nguồn gốc từ Ấn Độ Thuộc họ hòa thảo (Poaceae),giống Saccharum Ở nước ta mía trồng suốt từ Bắc vào Nam Hình 1.1 Nguyên liệu mía 1.1.1 Tính chất hóa lý số thành phần quan trọng Bảng 1.1: Thành phần hóa nguyên liệu Thành phần mía Thành phần nước 70 – 75% Thành phần đường – 15% Thành phần xơ 10 – 16% Đường khử 0.01 – 2% Chất không đường khác – 3% Thành phần nước mía Chất rắn hòa tan 100% Phần đường 75 – 92% Sacaroza 70 – 88% Glucoza – 4% Fructoza – 4% Các loại muối 3.0 – 7.5% Muối axit vô 1.5 – 4.5% Axit hữu tự 0.5 – 2.5% Chất hữu không đường khác: Ambumin 0.5 – 0.6% Tinh bột 0.001 – 0.050% Chất keo 0.3 – 0.60% Chất béo, sáp mía 0.05 – 0.15% Chất không đường: Chưa xác định 3.0% – 5.0% Ngoài nước mía có chất màu như: diệp lục tố a C55H72O5N4Mg diệp lục tố b C 55H70O5N4Mg, xantophin (C40H55O2) carotene (C40H56) Trong nước mía chúng với loại chất béo tồn phân tán thành hạt huyền phù Trong sản xuất đường làm không tốt nước mía bị đục, kết hợp với số chất béo nước mía gây ảnh hưởng tới sản xuất Tính chất lý học: - Độ hoà tan: tan tốt nước, độ hoà tan tăng nhiệt độ tăng Trong dung dịch đường không tinh khiết độ hoà tan phụ thuộc vào chất không đường - Độ nhớt: tỷ lệ thuận với nồng độ tỷ lệ nghịch với nhiệt độ Độ nhớt dung dịch đường ảnh hưởng lớn đến trình lắng, lọc, kết tinh Độ nhớt tăng tốc độ trình giảm Tính chất hóa học: • Tác dụng axit: Dưới tác dụng xúc tác axit, đường bị thuỷ phân thành glucoza fructoza , tốc độ chuyển hoá phụ thuộc vào : - Độ pH nhiệt độ dung dịch: pH thấp, nhiệt độ cao tốc độ chuyển hoá đường nhanh chóng - Thời gian tác dụng: thời gian phản ứng lâu tạo thành đường chuyển hoá nhiều • Tác dụng kiềm: Môi trường có pH lớn dung dịch đường bị phân huỷ nhiều thành aldehyt, axeton, axit hữu tạp chất có màu vàng nâu • Tác dụng nhiệt độ: Dưới tác dụng nhiệt độ >200oC dung dịch đường nước tạo thành chất caramen có màu từ vàng đến nâu đen khó loại Ở nhiệt độ cao bị phân huỷ thành Carbon - 1.1.2 Yêu cầu chất lượng sản phẩm - Đảm bảo cấu tử quý sản phẩm giữ nguyên, sản phẩm có mùi, vị đặc trưng Đạt nồng độ độ tinh khiết yêu cầu Thành phần hóa học chủ yếu không thay đổi 1.2 Khái niệm cô đặc 1.2.1 Khái niệm Cô đặc phương pháp dùng để nâng cao nồng độ chất hoà tan dung dịch gồm hai nhiều cấu tử Quá trình cô đặc dung dịch lỏng – rắn hay lỏng – lỏng có chênh lệch nhiệt độ sôi cao thường tiến hành cách tách phần dung môi (cấu tử dễ bay hơn); trình vật lý – hoá lý 1.2.2 Các phương pháp cô đặc - Phương pháp nhiệt (đun nóng): dung môi chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái tác dụng nhiệt áp suất riêng phần áp suất tác dụng lên mặt thoáng chất lỏng - Phương pháp lạnh: hạ thấp nhiệt độ đến mức đó, cấu tử tách dạng tinh thể đơn chất tinh khiết; thường kết tinh dung môi để tăng nồng độ chất tan Trong đồ án ta lựa chọn phương pháp nhiệt 1.2.3 Bản chất cô đặc nhiệt Để tạo thành (trạng thái tự do), tốc độ chuyển động nhiệt phân tử chất lỏng gần mặt thoáng lớn tốc độ giới hạn Phân tử bay thu nhiệt để lọai bỏ lực liên kết trạng thái lỏng trở lực bên Do đó, ta cần cung cấp nhiệt để phân tử đủ lượng thực trình Bên cạnh đó, bay xảy chủ yếu bọt khí hình thành trình cấp nhiệt chuyển động liên tục, chênh lệch khối lượng riêng phần tử bề mặt đáy tạo nên tuần hoàn tự nhiên nồi cô đặc 1.3 Thiết bị cô đặc dùng phương pháp nhiệt 1.3.1 Phân loại ứng dụng • Theo cấu tạo: - Nhóm 1: dung dịch đối lưu tự nhiên (tuần hoàn tự nhiên): Thiết bị cô đặc nhóm cô đặc dung dịch loãng, độ nhớt thấp, đảm bảo tuần hoàn dễ dàng qua bề mặt truyền nhiệt Bao gồm: + Có buồng đốt trong, ống tuần hoàn + Có buồng đốt - Nhóm 2: dung dịch đối lưu cưỡng (tuần hoàn cưỡng bức): Thiết bị cô đặc nhóm dùng bơm để tạo vận tốc dung dịch từ 1.5 (m/s) đến 3.5 (m/s) bề mặt truyền nhiệt, dùng cho dung dịch đặc sệt, độ nhớt cao, kết tinh bề mặt truyền nhiệt Bao gồm: + Có buồng đốt trong, ống tuần hoàn + Có buồng đốt ngoài, ống tuần hoàn - Nhóm 3: dung dịch chảy thành màng mỏng: Thiết bị cô đặc nhóm cho phép dung dịch chảy dạng màng qua bề mặt truyền nhiệt lần (xuôi hay ngược) để tránh tác dụng nhiệt độ lâu làm biến chất số thành phần dung dịch Bao gồm: + Màng dung dịch chảy ngược, có buồng đốt hay ngoài: dung dịch sôi tạo bọt khó vỡ + Màng dung dịch chảy xuôi, có buồng đốt hay ngoài: dung dịch sôi tạo bọt bọt dễ vỡ 10 + Cn: Nhiệt dung riêng trung bình nước, ttb = oC, Cn = 4.18 (kJ/kg) Vậy Gn = = 9.71 (kg/s) (1CT.5) Gkk = 2.5*10-5* + 2.5*10-5* 9.71 + 0.01* = 3.59*10-3 (kg/s) • Đối với TBNT trực tiếp loại khô, nhiệt độ không khí : tkk = t2đ + + 0.1*( t2c – t2đ ) = 30 + +0.1*(49.7 – 30) = 35.97 oC [2, tr 84] Tra Ph = 0.061 (at) Thể tích không khí cần hút : Vkk = = = 0.023 (m3/s) [2, tr 84] Người ta thường lấy suất tính toán lớn 1.5 lần suất thực tế 1.2 Đường kính thiết bị Dtr = 1.383* (m) [2, tr 84] Trong đó: - : Khối lượng riêng thứ 0.2 (at), = 0.1282 (kg/m3) - :Tốc độ thứ TB ngưng tụ Nếu TBNT làm việc áp suất 0.2-0.4 (at) nằm khoản 15- 35 (m/s) Vậy Dtr = 1.383* = 0.498 (m) Tra bảng VI.8, [2, tr 88] 40 h Bảng 6.1: Kích thước phận thiết bị ngưng tụ Tên kích thước Kích thước (mm) Đường kính thiết bị 500 Chiều dày thiết bị Khoảng cách từ ngăn đến nắp thiết bị Khoảng cách từ ngăn cuối đến đáy thiết bị Khoảng cách tâm thiết bị ngưng tụ thiết bị thu hồi Chiều rộng hệ thống thiết bị Đường kính thiết bị thu hồi Chiều rộng thiết bị thu hồi a1 a2 Khoảng cách a3 ngăn a4 a5 Hơi vào Nước vào Hỗn hợp khí nước Đường kính Ống nối với Baromet cửa vào Hỗn hợp khí vào thiết bị thu hồi Hỗn hợp khí khỏi thiết bị thu hồi Nối từ thiết bị thu hồi đến ống Baromet 1300 1200 675 1300 400 1440 220 260 320 360 390 300 100 80 125 80 50 50 1.3Kích thước ngăn - Chiều rộng ngăn: Tấm ngăn có dạng hình viên phấn, đề đảm bảo làm việc tốt chiều rộng ngăn b = = =300 (mm) - Đường kính lỗ : Trên ngăn có đục nhiều lỗ nhỏ với đường kính - d = (mm ) Đường kính ống Baromet: D = 41 w: Tốc độ nước chảy ống, nằm khoản 0.5- 0.6 (m/s), chọn w = 0.55 (m/s) D = = 0.152 (m) - Lưu lượng thể tích nước lạnh dùng ngưng tụ: Vn = = =9.8*10-3(m3/s) : Khối lượng riệng trung bình nước, ttb = = 44.85 oC, = 990.31 (kg/m3) - Bề dày ngăn : = (mm) ( theo [2, tr 85]) - Chiều cao gờ ngăn: h = 40 (mm), ( theo [2, tr 85] ) - Tốc độ tia nước : wc= 0.62 (m/s), ( theo [2, tr 85] ) 1.4 Chiều cao thiết bị - Chiều cao gờ nắp: 50 (mm) - Chiều cao phần nắp elip: 125 (mm) - Chiều cao gờ đáy: 50 (mm) - Chiều cao gờ đáy nón: 450 (mm) Vậy chiều cao thiết bị là: Htr = 50 + 125 + 1300 + 400 + 350 + 300 + 250 + 200 +150 + 1200 + 50 + 450 = 4295 (mm) = 4.3( m) 1.5 Chiều cao ống Baromet Chiếu cao ống Baromet: H’ = h1 + h2 + h3 - h1: Chiều cao cột nước ống Baromet cân với hiệu số áp suất khí áp suất thiết bị ngưng tụ h1 = 10.33* = 10.33* = 8.33 (m) x: Độ chân không thiết bị, x = 760 – 0.2*735 = 613(mmHg) - h2: Chiều cao cột nước ống Baromet cần để khắc phục toàn trở lực nước chảy ống h2 = + ∑ε ), Trong đó: - ∑ε = ε1 + ε2 = 1.5 [2, tr 87] 42 Với: + ε1: Hệ số trở lực vào ống, ε1 = 0.5 + ε2 : Hệ số trở lực vào ống, ε2 = - H: Chiều cao ống Baromet - D: Đường kính ống Baromet, D = 0.152 (m) - λ: Hệ số trở lực ma sát nước chảy ống Re = Với: + w: Tốc độ nước chảy ống, nằm khoảng 0.5- 0.6 (m/s), chọn w = 0.55 (m/s) + : Khối lượng riêng nước nhiệt độ trung bình ttb = 44.85 oC, = 990.31 (kg/m3) + : Độ nhớt nước nhiệt độ trung bình ttb = 44.85 oC, = 0.6*10-3 (Ns/m2) + d: Chọn d = 0.16 (m) Re = =145245 > 4000 (Chế độ chảy rối) Chọn ống thép điều kiện ăn mòn = 0.2 (mm) Regd = 6*( = 6* ( = 12472.93 Ren = 220* = 220*( = 405881.18 Regd < Re < Ren nên ta có hệ số ma sát: λ = 0.1*( [1, tr 380] λ = 0.1*( = 0.0224 Vậy h2 = = 0.039 + 2.16*10-3H (m) h2 = 0.5 (m) Vậy H’ = h1 + h2 + h3 =8.33 +0.039 + 2.16*10-3H + 0.5 Vậy H’ = 8.88 (m) Vậy chiều cao toàn thiết bị : H = Htr + H’ = 4.30 + 8.80 = 13.10 (m) - TÍNH MÁY BƠM 2.1 Bơm chân không Công suất bơm: 43 m −1   m   Vkk m p N= * _ * p1 *   − 1  p1   ηck m   Trong đó: - Vkk: Lưu lượng thể tích không khí cần hút Vkk=0.023 (m3/s) η ck - : Hệ số hiệu chỉnh η ck =0.8 - m: Chỉ số đa biến, m= 1,2 - 1,62 Chọ m= 1.4 - p1: Áp suất không khí thiết bị ngưng tụ p1= 0.139 (at) - p2 : Áp suất khí p2= at= 9.81*104 (N/m2) =1039.14 (W) Tốc độ hút 0oC 760 mmHg S= 0.023*60= 1.38 (m3/ phút) 2.2 Bơm đưa nước vào thiết bị ngưng tụ (2CT.2) Trong đó: - : Khối lượng riêng nước Ở 30oC 995.68 (kg/m3) Q: Lưu lượng thể tích nước lạnh đưa vào thiết bị ngưng tụ (m3/s) =9.75*10-3(m3/s) - : Hiệu suất bơm Chọn H: Cột áp bơm (m) Theo Phương trình Bernoulli với mặt cắt 1-1 ( mặt thoáng bề nước), 2-2 ( mặt thoáng thiết bị ngưng tụ): 44 Với: - v1 =v2 =0 (m/s) p1= (at) p2= 0.2 (at) : Độ nhớt động lực học nước Ở 30oC (N.s/m2), [1, tr 94] - z1: Khoảng cách từ mặt thoáng bể nước đến mặt đất, z1= (m) - z2: Khoảng cách từ mặt thoáng thiết bị ngưng tụ đến mặt đất, z2=12 (m) Chọn d hút = d đẩy = 0.1(m), v1= v2= v Chọn chiều dài đường ống từ bể nước đến thiết bị ngưng tụ l= 13 (m) 1.24 (m/s) Chuẩn số Reynolds: = 158423.42 > 4000 ( chế độ chảy rối) Chọn ống thép CT3 ống hàn điều kiện chống ăn mòn với độ nhám tuyệt đối [1, tr 381] Regd = 6*( = 6* ( = 7289.34 Ren = 220* = 220*( = 239201.52 Regd < Re < Ren nên ta có hệ số ma sát: λ = 0.1*( [1, tr 380] Các hệ số trở lực cục bộ: 45 Bảng 6.2: Các hệ số trở lực cục bơm đưa nước vào thiết bị ngưng tụ Yếu tố Ký hiệu Hệ số trở lực cục Số lượng Đầu vào 0.5 Đầu 1 Khủy Van cửa 1.5 Vậy : ∑ε = 0.5 + + + = 8.5  Tổng tổn thất đường ống: h1-2 = = = 0.97( m) Cột áp bơm: H = (z2 – z1) + = (12-2) + + 0.97 = 2.93( m) (2CT.2) N = = 0.38 (kW ) Chon N = 2.2 (kW) 2.3 Bơm nhập liệu Công suất bơm: N= Trong đó: - : Khối lượng riêng đường, nồng độ 8%, 1031.76 (kg/m3) - : Hiệu suất bơm Chọn - Q: Lưu lượng dung dịch đường Q = = 5.38* (m3/s) Vận tốc dòng chảy v = = = 1.71 (m/s) Theo Phương trình Bernoulli với mặt cắt 1-1 ( mặt thoáng bề chứa nguyên liệu ), 2-2 (miệng ống nhập liệu): 46 Với: + v1 = v2 = (m/s) + p1 = p2 = (at) + : Độ nhớt động lực học dung dịch đường Ở 8% (N.s/m2) [1, tr 94] + z1: Khoảng cách từ mặt thoáng bể nước đến mặt đất, z1= (m) + z2: Khoảng cách từ mặt thoáng thiết bị ngưng tụ đến mặt đất, z2=3.5(m) Chọn d hút = d đẩy = 0.02(m), v1 = v2 = v Chọn chiều dài đường ống từ bể nước đến thiết bị ngưng tụ l= (m) Chuẩn số Reynols: Re = = = 102875.19 > 4000 Chọn ống thép CT3 ống hàn điều kiện chống ăn mòn với độ nhám tuyệt đối [1, tr 381] Regd = 6*( = 6* ( = 16096.17 Ren = 220* = 220*( = 521702.21 Regd < Re < Ren nên ta có hệ số ma sát: λ = 0.1*( [1, tr 380] 47 Bảng 6.3 Các hệ số trở lực cục Yếu tố Ký hiệu Đầu vào Đầu Khủy Van cửa Hệ số trở lực cục 0.5 1 1.5 Vậy ∑ε = 0.5 + + + = 7.5  Tổng tổn thất đường ống: h1-2 = = = 2.28 (m) Cột áp bơm: H = (z2 – z1) + = (3.5 - 2) + 2.28 = 3.78 (m) Vậy N = = 0.0274 (kW) Chon N = 1.5 (kW)) 2.4 Bơm tháo liệu Công suất bơm: N= Trong đó: - : Khối lượng riêng đường, nồng độ 20%, 1082.43(kg/m3) - : Hiệu suất bơm Chọn - Q: Lưu lượng dung dịch đường [1, tr 58] Thời gian tháo liệu 10 phút: Q = = 1.23*10-3 (m3/s) 48 Số lượng 1 Vận tốc dòng chảy v = = = 3.92 (m/s) Theo phương trình Bernoulli với mặt cắt 1-1 ( mặt thoáng bề chứa nguyên liệu ), 2-2 (miệng ống nhập liệu): Với: + v1= v2= (m/s) + p1= p2 = (at) + : Độ nhớt động lực học dung dịch đường Ở 20% (N.s/m2) [1,tr 114] + z1: Khoảng cách từ mặt thoáng bể nước đến mặt đất, z1= (m) + z2: Khoảng cách từ mặt thoáng bể chứa đến mặt đất, z2= (m) Chọn d hút = d đẩy =0.02 (m), v1 =v2 =v Chọn chiều dài đường ống từ bể nước đến thiết bị ngưng tụ l= (m) Chuẩn số Reynols: Re = = = 105027.86 > 4000 Chọn ống thép CT3 ống hàn điều kiện chống ăn mòn ( bảng II.15, trang 381, [1]) với độ nhám tuyệt đối Regd = 6*( = 6* ( = 16096.17 Ren = 220* = 220*( = 521702.21 Regd < Re < Ren nên ta có hệ số ma sát λ = 0.1*( [1, tr 380] 49 Bảng 6.4 Các hệ số trở lực cục bộ: Yếu tố Ký hiệu Hệ số trở lực cục Đầu vào 0.5 Đầu Van cửa 1.5 Số lượng 1 Vậy ∑ε = 0.5 + + 1.5 =  Tổng tổn thất đường ống: h1-2 = = = 4.07 (m) Cột áp bơm: H = (z2 – z1) + = (2 - 1) + 4.07 = 5.07 (m) Vậy N = = 0.084 (kW) Chon N = 2.5 (kW) BỀ DÀY LỚP CÁCH NHIỆT Bề dày lớp cách nhiệt buồng đốt: [2, tr 92] Trong đó: - tT1: Nhiệt độ lớp cách nhiệt tiếp xúc thành thiết bị (hơi đốt), lấy nhiệt độ đốt tT1=132.9OC - tT2: Nhiệt độ lớp cách nhiệt phía không khí, vào khoảng từ 40 – 50 oC Ta chọn tT2= 45OC - tKK: Nhiệt độ không khí, chọn tKK= 30oC - : Hệ số cấp nhiệt từ bề mặt lớp cách nhiệt đến không khí [2, tr 92] = 9.3 + 0.085*(273 + 45)= 27.74 (W/m2K) - λ: Hệ số dẫn nhiệt vật liệu cách nhiệt amiăngcarton λ = 0.144 (W/mK) 50 Vậy : = 0.031 (m) Để thuận tiện cho việc chế tạo, ta chọn chiều dày lớp cách nhiệt cho buồng đốt, buồng bốc 40 (mm) PHẦN VII TÍNH KINH TẾ Bảng 7.1 Đơn giá vật liệu Thành phần Tổng thể thiết bị Các ống dẫn - Nhập liệu ɸ 50 -Tháo liệu ɸ 50 - Hơi thứ ɸ 300 -Nước làm ngưng ɸ 50 - Đến bơm chân không ɸ 50 13 - xả khí xả nước ngưng ɸ Tổng cộng Thiết bị phụ - Bơm: + Nhập liệu + Nước ngưng tụ +Chân không + Tháo liệu Tổng cộng Vật liệu Thép không rỉ X18T10H Số lượng Đơn vị 866 kg Ống thép mạ kẽm 24 kg Ống thép mạ kẽm 12 kg Ống thép mạ kẽm Ống thép mạ kẽm Ống thép mạ kẽm Ống thép mạ kẽm 225 52 kg kg kg 51 1.5 KW 2.2 KW 2.5 KW KW Đơn giá 50.000 đ/kg 32.000 đ/kg 32.000 đ/kg 32.000 đ/kg 10 triệu/cái triệu /cái 10 triệu/cái 10 Thành tiền 43,319,650 777,000 388,000 7,206,400 256,000 1,664,000 10,000,000 3,000,000 10,000,000 10,000,000 triệu/cái thép CT3 cái m3 150,000 250.000 đ/cái 3tr/m3 0.59 500,000 1,770,000 30.000 đ/cái 450,000 - Thiết bị ngưng tụ 15 - Nhiệt kế cái - kính quang sát - Vật liệu cách nhiệt Tổng cộng - 4,240,000 danfoss TEN 150,000 700000 đ/cái 300,000 300,000 700,000 159,728,650 Tiền gia công khí, lắp đặt thiết bị gấp 2,3 lần tiền vật tư ban đầu Vậy số tiền cho nhân công thiết bị là: 159,728,650*2= 319,457,300 vnđ => Vậy tổng số tiền thành phẩm = 319,457,300 + 159,728,650 = 479,185,950 vnđ 52 KẾT LUẬN Qua thời gian tìm hiểu tính toán thiết kế hệ thống cô đặc hoàn thành nhiệm vụ đồ án Qua đồ án tìm hiểu học hỏi kiến thức Tuy nhiên số khó khăn đồ án tài liêu tham khảo hạn chế, chưa tiếp xúc nhiều với thiết bị nên số sai sót tính toán lập luận Chúng cố gắng hoàn thiện để làm tốt cho lần sau 53 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.Các tác giả , Sổ tay Quá trình thiết bị Công nghệ hóa chất, Tập 1, NXB Khoa học Kỹ thuật, 1992 Các tác giả , Sổ tay Quá trình thiết bị Công nghệ hóa chất, Tập 2, NXB Khoa học Kỹ thuật, 1992 Phạm Văn Bôn- Vũ Văn Nam- Hoàng Minh Nam , Quá trình thiết bị công nghệ hóa học tập 10 54 [...]... trình: - Cô đặc áp suất thường (thiết bị hở): thường được dùng trong cô đặc dung dịch liên tục để giữ mức dung dịch cố định, nhằm đạt năng suất cực đại và thời gian cô đặc ngắn nhất - Cô đặc áp suất chân không: dùng cho dung dịch có nhiệt độ sôi thấp ở áp suất chân không - Cô đặc nhiều nồi: mục đích chính là tiết kiệm hơi đốt Số nồi không nên quá lớn vì nó làm giảm hiệu quả tiết kiệm hơi - Cô đặc liên... trong thiết bị ngưng tụ quá nhiều, làm tăng áp suất trong thiết bị ngưng tụ có thể làm cho nước bị đẩy ngược trở lại nồi cô đặc 1.1.4 Sơ đồ và quy trình công nghệ a) Sơ đồ b) Thuyết minh quy trình công nghệ Khởi động bơm chân không đến áp suất Pck = 0.2 (at) Sau đó dung dịch có nồng độ ban đầu là 8% từ bể chứa được bơm vào vào thiết bị cô đặc Quá trình nhập liệu diễn ra cho tới khi nhập đủ 2000kg dung dịch. .. lượng kế + Thiết bị gia nhiệt + Thiết bị ngưng tụ baromet + Bơm nguyên liệu 11 + Bơm tháo liệu + Bơm nước vào thiết bị ngưng tụ + Bơm chân không + Các van + Thiết bị đo nhiệt độ, áp suất 1.4 Lựa chọn thiết bị Theo tính chất của nguyên liệu và sản phẩm, cũng như điều kiện kỹ thuật đề ra, chúng tôi lựa chọn thiết bị cô đặc chân không 1 nồi liên tục có buồng đốt trong và ống tuần hoàn trung tâm Thiết bị cô. .. thoáng của dung dịch ở buồng đốt hơi thứ tách ra khỏi dung dịch và bay lên rồi qua bộ phận tách giọt, các giọt dung dịch sẽ được tách ra và khí không ngưng sẽ thoát ra bay vào thiết bị ngưng tụ 1.1.3 Thiết bị ngưng tụ và các thiết bị khác - Khí không ngưng thoát ra từ phía trên của buồng bốc thiết bị cô đặc đi vào thiết bị ngưng tụ Baromet Trong thiết bị ngưng tụ chất làm lạnh là nước được bơm từ ngăn... đốt trong và ống tuần hoàn trung tâm Thiết bị cô đặc loại này có cấu tạo đơn giản, dễ vệ sinh và sửa chữa - Cô đặc ở áp suất chân không làm giảm nhiệt độ sôi của dung dịch, giảm chi phí năng lượng, hạn chế việc chất tan bị lôi cuốn theo và bám lại trên thành thiết bị (làm hư thiết bị) - Tuy nhiên, loại thiết bị và phương pháp này cho tốc độ tuần hoàn dung dịch nhỏ (vì ống tuần hoàn cũng được đun nóng)... 2000 kg dung dịch thì bắt đầu cấp hơi đốt (là hơi nước bão hòa có áp suất 3 at) vào buồng đốt để gia nhiệt cho dung dịch Dung dịch đi trong ống truyền nhiệt được gia nhiệt bằng hơi đốt đi ngoài ống Dung dịch sẽ sôi và tuần hoàn qua ống tuần hoàn Tại bề mặt thoáng của dung dịch ở buồng đốt hơi thứ tách ra khỏi dung dịch và bay lên rồi qua bộ phận tách giọt, các giọt dung dịch sẽ được tách ra và khí không. .. : ρdd: ρn: λdd: Nhiệt dung riêng của nước ở 100oC (J/kg*oC) Độ nhớt dung dịch khi cô đặc theo nồng độ dung dịch (Pa.s) Độ nhớt nước ở 100 oC (Ns/m2) Khối lượng riêng dung dịch (kg/m3) Khối lượng riêng nước ở 100 oC (kg/m3) Độ dẫn điện dung dịch (W/m2K) - λn : Độ dẫn điện nước ở 100 oC (W/m2K) Với: + µdd: Tra bảng I.112 [1, tr 114] + ρ dd: Tra bảng I.86 [1, tr 58-60] + λdd: Theo công thức I.32 [1, tr... hệ số truyền nhiệt thấp PHẦN II QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 12 1 CƠ SỞ LỰA CHỌN QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 1.1 Thiết bị cô đặc tuần hoàn trung tâm 1.1.1 Cấu tạo Thiết bị cô đặc tuần hoàn trung tâm gồm phần trên là buồng bốc, phần dưới là buồng đốt có cấu tạo giống như thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm, trong buồng đốt có các ống truyền nhiệt và ống tuần hoàn trung tâm có đường kính lớn gấp 7 đến 10 lần ống truyền... thoát ra bay vào thiết bị ngưng tụ Khí không ngưng thoát ra từ phía trên của buồng bốc thiết bị cô đặc đi vào thiết bị ngưng tụ Baromet Trong thiết bị ngưng tụ chất làm lạnh là nước được bơm từ ngăn trên cùng còn dòng hơi được dẫn vào ngăn cuối cùng của thiết bị Dòng hơi đi lên gặp nước giải nhiệt để ngưng tụ thành dòng lỏng rồi chảy xuống bồn chứa nước ngưng qua ống Baromet Còn khí không ngưng tiếp... giai đoạn, (kg) 1.3 Tổn thất nhiệt Áp suất thiết bị ngưng tụ Pc= 0.20 (at)  Nhiệt độ hơi thứ ở thiết bị ngưng tụ tc= 59.70oC [1,tr 314] Chọn tổn thất nhiệt độ hơi thứ trên đường ống dẫn từ buồng bốc đến TBNT : ”’ = 10C [5, tr 2] Nhiệt độ sôi của dung môi tại áp suất buồng bốc Po : tsdm(Po) – to= ”’ [6 ,tr 184] tsdm(Po) = to +1 = 59,7 +1 = 60,70oC Áp suất tại buồng bốc ở nhiệt độ 60.7oC là Po= 0.21 (at) ... cô đặc ngắn - Cô đặc áp suất chân không: dùng cho dung dịch có nhiệt độ sôi thấp áp suất chân không - Cô đặc nhiều nồi: mục đích tiết kiệm đốt Số nồi không nên lớn làm giảm hiệu tiết kiệm - Cô. .. toán thiết kế lựa chọn thiết bị yêu cầu thiếu sinh viên nghành kỹ thuật Để bước đầu làm quen với công việc kỹ sư nghành hóa chất thực đồ án thiết kế thiết bị cô đặc dung dịch đường áp suất chân. .. nồi cô đặc 1.3 Thiết bị cô đặc dùng phương pháp nhiệt 1.3.1 Phân loại ứng dụng • Theo cấu tạo: - Nhóm 1: dung dịch đối lưu tự nhiên (tuần hoàn tự nhiên): Thiết bị cô đặc nhóm cô đặc dung dịch