Đồ án cô đặc thtt KNO3

Ngày nay, sự phát triển của công nghiệp hóa chất và thực phẩm ngày càng mạnh. Vì thế nhu cầu sử dụng các loại hợp chất tinh khiết và có nồng độ theo ý muốn là không thể thiếu. Như quá trình làm sạch muối ăn trong công nghiệp, quá trình cô đặc đường để tạo độ ngọt thích hợp cũng như các quy trình sản xuất NaOH, KNO3, KOH… Ứng dụng trong ngành công nghiệp mỹ phẩm, tổng hợp các hợp chất hữu cơ và vô cơ… Để tạo ra được các sản phẩm mong muốn này vấn đề công nghệ là yếu tố then chốt quyết định đến chất lượng sản phẩm. Từ khâu nhập nguyên liệu đến hàng loạt các khâu trung gian: cô đặc, kết tinh, sấy, tẩy màu… Tất cả đều phải được tính toán một cách chi tiết để hạn chế rủi ro xảy ra trong quá trình vận hành.

GV: NGUYN XUN HUY SV: HUNH NGC NAM Bộ Công thơng Trờng ĐH Công nghiệp Hà Nội Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam Độc lập - Tự - Hạnh phúc Đồ án môn học Quá trình thiết bị Số : Họ tên HS-SV : Hunh ngc Nam Lớp : ĐH Hóa Khoa : Công nghệ Hoá Giáo viên hớng dẫn : Nguyễn Xuân Huy Nội dung Thiết kế hệ thống cô đặc nồi xuôi chiều có ống tuần hoàn trung tâm dùng cô đặc dung dịch KNO3 Các số liệu ban đầu: - Năng suất là: 18000 Kg/giờ - Chiều cao ống gia nhiệt H = m - Nồng độ đầu dung dịch là: 10 % - Nồng độ cuối là: 33 % - áp suất đốt nồi là: 4,0 at - áp suất ngng tụ là: 0,4 at TT Tên vẽ Vẽ dây chuyền sản xuất Vẽ nồi cô đặc dung dịch KNO3 Khổ giấy A4 A0 Số lợng 01 01 Phần thuyết minh Ngày giao đề : Ngày hoàn thành : Trởng Khoa Giáo viên hớng dẫn GV: NGUYN XUN HUY SV: HUNH NGC NAM I- GII THIấU CHUNG 1.1- M U bc u lm quen vi cụng vic ca mt k s hoỏ cht l thit k thit b, h thng thit b phc v mt nhim v k thut sn xut, sinh viờn khoa cụng Ngh Hoỏ hc c nhn ỏn mụn hc Qỳa trỡnh & Thit b cụng Ngh Hoỏ hc Vic lm ỏn l mt cụng vic tt giỳp cho mi sinh viờn bc tip cn tt vi thc tin sau ó hon thnh lng kin thc ca giỏo trỡnh C s cỏc quỏ trinh & thit b Cụng Ngh Hoỏ hc Trờn c s lng kin thc ú v lng kin thc ca mụn hc khỏc, mi sinh viờn bit dựng ti liu tham kho tra cu, dng ỳng nhng kin thc, quy nh thit k, t nõng cao k nng dng, tớnh toỏn, trỡnh by ni dung thit k theo phong khoa hc v nhỡn nhn mt cỏch cú h thng Trong cụng nghip húa cht v thc phõm thit k v ch to cỏc thit b phc v cho lnh vc cụng nghip húa hc l yờu cu cn thit i vi cỏc sinh viờn c o to chuyờn v k thut húa hc T cỏch chn la vt liu, n cỏc quan h ph thuc gia cỏc kớch thc ca cỏc chi tit thit b vi tớnh cht ca vt liu; cỏc phộp tớnh toỏn cụng ngh kim tra bn cỏc chi tit v cỏc phng phỏp thit k Tt c u nhm mc ớch tỡm c iu kin ti u v thớch hp nht to c sn phm cú cht lng cao, cú hiu qu kinh t cỏc quỏ trỡnh ch bin sn xut Ngy nay, s phỏt trin ca cụng nghip húa cht v thc phm ngy cng mnh Vỡ th nhu cu s dng cỏc loi hp cht tinh khit v cú nng theo ý mun l khụng th thiu Nh quỏ trỡnh lm sch mui n cụng nghip, quỏ trỡnh cụ c ng to ngt thớch hp cng nh cỏc quy trỡnh sn xut NaOH, KNO3, KOH ng dng ngnh cụng nghip m phm, tng hp cỏc hp cht hu c v vụ c to c cỏc sn phm mong mun ny cụng ngh l yu t then cht quyt nh n cht lng sn phm T khõu nhp nguyờn liu n hng lot cỏc khõu trung gian: cụ c, kt tinh, sy, ty mu Tt c u phi c tớnh toỏn mt cỏch chi tit hn ch ri ro xy quỏ trỡnh hnh GV: NGUYN XUN HUY SV: HUNH NGC NAM Nm bt c nhng nhu cu cn thit quỏ trỡnh ch bin húa hc, cng nh tip cn vi quỏ trỡnh tớnh toỏn cụng ngh ó c hc t cỏc mụn nh: thy c, truyn nhit, truyn ti: Tớnh toỏn thit k h thng cụ c ni xuụi chiu cú ng tun hon trung tõm s úng gúp mt phn nh giỳp cỏc sinh viờn k thut húa hc hỡnh dung mt cỏch rừ rng v chi tit hn v cỏc thit b s dng lnh vc húa cht, thc phm v du khớ T cụng on chn vt liu ch to n cỏc phn tớnh toỏn cỏc thit b chớnh v ph nh: bung t, bung bc, h thng ngng t C th phn tớnh toỏn chi tit s c trỡnh by phn ni dung cụng ngh 1.2- Cễ C 1.2.1- nh ngha Cụ c l quỏ trỡnh lm tng nng ca cht rn hũa tan dung dch bng vic un sụi c im ca quỏ trỡnh ny l dung mụi c tỏch dung dch dng hi, cht hũa tan c gi li dung dch Do ú, nng ca dung dch s tng lờn Khỏc vi quỏ trỡnh chng ct, quỏ trỡnh chng ct cỏc cu t hn hp cựng bay hi ch khỏc v nng hn hp Hi ca dung mụi c tỏch quỏ trỡnh cụ c gi l hi th, hi th nhit cao cú th dựng un núng mt thit b khỏc, nu dựng hi th un núng mt thit b ngoi h thng cụ c thỡ ta gi hi ú l hi ph Truyn nhit quỏ trỡnh cụ c cú th trc tip hoc giỏn tip, truyn nhit trc tip thng dựng khúi lũ cho tip xỳc vi dung dch, cũn truyn nhit giỏn tip thng dựng hi nc bóo hũa t núng Trong cụng ngh húa cht v thc phm, cụ c úng mt vai trũ ht sc quan trng Nú c ng dng vi mc ớch: - Lm tng nng cht tan - Tỏch cht rn hũa tan dng tinh th ( kt tinh ) - Thu dung mụi dng nguyờn cht Cụ c c tin hnh nhit sụi, mi ỏp sut ( ỏp sut chõn khụng, ỏp sut thng hay ỏp sut d ) thit b cụ c mt ni hay nhiu ni v quỏ trỡnh cú th giỏn on hay liờn tc 1.2.2- Cỏc phng phỏp cụ c GV: NGUYN XUN HUY SV: HUNH NGC NAM Quỏ trỡnh cụ c cú th tin hnh thit b mt ni hoc nhiu ni lm vic giỏn on hoc liờn tc Khi cụ c giỏn on: dung dch cho vo thit b mt ln ri cụ c n nng yờu cu, hoc cho vo liờn tc quỏ trỡnh bc hi gi mc dung dch khụng i n nng dung dch thit b ó t yờu cu s ly mt ln sau ú li cho dung dch mi tip tc cụ c Khi cụ c liờn tc h thng mt ni hoc nhiu ni dung dch v hi t cho vo liờn tc, sn phm cng c ly liờn tc Quỏ trỡnh cụ c cú th thc hin cỏc ỏp sut khỏc tựy theo yờu cu k thut, lm vic ỏp sut thng (ỏp sut khớ quyn) thỡ cú th dựng thit b h; cũn lm vic cỏc ỏp sut khỏc thỡ dựng thit b kớn cụ c chõn khụng (ỏp sut thp) vỡ cú u im l: ỏp sut gim thỡ nhit sụi ca dung dch cng gim, ú hiu s nhit gia hi t v dung dch tng, ngha l cú th gim c b mt truyn nhit Cụ c chõn khụng cú th dựng hi t ỏp sut thp, iu ú rt cú li ta dựng hi thi ca cỏc quỏ trỡnh sn xut khỏc Cụ c chõn khụng cho phộp ta cụ c nhng dung dch nhit sụi cao ( ỏp sut thng) cú th sinh nhng phn ng ph khụng cn thit (oxy húa, nha húa, ng húa ) Mt khỏc nhit sụi ca dung dch thp thỡ tn tht nhit mụi trng xung quanh s nh hn cụ c ỏp sut thng Cụ c ỏp sut d thng dựng cho cỏc dung dch khụng b phõn hy nhit cao nh cỏc dung dch mui vụ c, s dng hi th cho cụ c v cho cỏc quỏ trỡnh un núng khỏc Cụ c ỏp sut khớ quyn thỡ hi th khụng c s dng m c thi ngoi khụng khớ Phng phỏp n gin nhng khụng kinh t 1.2.3- Dung dch cụ c K N O a/ Gii thiu v dung dch KNO3 Cụng thc húa hc: KNO3 Khi lng phõn t 101,103 g/mol L cht rn mu trng, khụng mựi im núng chy 334 C GV: NGUYN XUN HUY SV: HUNH NGC NAM Kali nitrat phõn hy nhit 700 C to thnh kali nitrit v gii phúng khớ oxi, vy nú cú tớnh oxi húa mnh 2KNO3 2KNO2 + O2 T trng 2109 kg/m3 16 C hũa tan nc: tan nhiu nc; thc nghim cho thy: 13,3 g/100 ml nc C; 32 g/100 ml nc 20 C; 36 g/100 ml nc 25 C; 247 g/100 ml nc 100 C t tan ethanol, cú th tan glycerol, amoni b/ ng dng ca dung dch KNO3 + KNO3 l cht nm phỏt minh ln, ú l thuc sỳng c ngi Trung Quc tỡm + Mui kali nitrat dựng : - Ch to thuc n en vi cụng thc: 75% KNO3, 10% S v 5% C Khi n, nú to mui kali sunfua, khớ nit v khớ CO2: 2KNO3 + S + 3C K2S + 3CO2 + N2 - Lm phõn bún, cung cp nguyờn t kali v nit cho cõy trng - Bo qun thc phm cụng nghip - iu ch oxi vi lng nh phũng thớ nghim - iu ch HNO3 tỏc dng vi axit: H2SO4 + 2KNO3 K2SO4 + 2HNO3 - Ph gia thc phm(E252) 1.3- S QUY TRèNH CễNG NGH 1.3.1- S quy trỡnh cụng ngh: GV: NGUYN XUN HUY SV: HUNH NGC NAM 14 13 11 12 10 Hỡnh 1: S dõy chuyn cụ c ng tun hon trung tõm Chú thích: - Thung cha dung dich - Thựng cao vi - Baromet - Thiờt bi gia nhiờt - Thiờt bi cụ c - Buụng ụt - Thiờt bi ngng tu kiờu ụng Thung cha nc ngng - Thung cha san phõm 10 - Thung cha nc ngng tu 11 - Thung cha nc 12 - Thung cha hi th ngng 13 - Bm nc 14 - Bm dung dich 1.3.2- Nguyờn tc hoat ụng cua hờ thụng cụ c: H thng cụ c hai ni xuụi chiu lm vic liờn tc : Dung dch u vo KNO3 10% c bm (2) a vo thựng cao v (3) t thựng cha (1) , sau ú chy qua lu lng k (4) vo thit b trao i nhit (5) thit b trao i nhit dung dch c cp nhit s b n nhit sụi ri i vo ni (6) ni ny dung dch tip tc c nung núng bng thit b un núng kiu ng chựm, dung dch chy cỏc ng truyn nhit, hi t c a vo bung t un núng dung dch Mt phn khớ khụng ngng c a qua ca thỏo khớ khụng ngng Nc ngng c a phũng t bng ca thỏo nc ngng Dung dch sụi , dung mụi bc lờn phũng bc gi l hi th Hi th trc ni cụ c c qua b phn tỏch bt nhm hi lu phn dung dch bc hi theo hi th qua ng dn bt Dung dch t ni (6) t di chuyn qua ni th cú s chờnh lch ỏp sut lm vic gia cỏc ni, ỏp sut ni sau < ỏp sut ni trc Nhit ca ni trc ln hn ca ni sau ú dung dch i vo ni th cú nhit cao hn nhit sụi, kt qu l dung dch s c lm lnh i v lng nhit ny s lm bc hi mt lng nc gi l quỏ trỡnh t bc hi Nhng dung dch vo ni GV: NGUYN XUN HUY SV: HUNH NGC NAM u cú nhit thp hn nhit sụi ca dung dch, thỡ cn phi un núng dung dch ú tiờu tn thờm mt lng hi t Dung dch sn phm ca ni (7) c a vo thựng cha sn phm (10) Hi th bc ni (7) c a vo thit b ngng t Baromet (8) Trong thit b ngng t, nc lm lnh t trờn i xung, õy hi th c ngng t li thnh lng, chy qua ng Baromet ngoi cũn khớ khụng ngng i qua thit b thu hi bt (9) ri i vo bm hỳt chõn khụng (11) Dung dch sau ni c bm phớa di thit b cụ c i vo thựng cha sn phm Nc ngng to h thng c cha cỏc cc hoc c tun hon tr li thit b húa hi, hoc a i x lớ H thng cụ c xuụi chiu ( hi t v dung dch i cựng chiu vi t ni n sang ni ) c dựng khỏ ph bin cụng nghip húa cht Vỡ vy cụ c xuụi chiu , dung dch trc vo ni nu cn c un núng s b bng hi ph hoc nc ngng t * Nhc im ca cụ c xuụi chiu: l nhit ca dung dch cỏc ni sau thp dn , nhng nng ca dung dch tng dn lm cho nht ca dung dch tng nhanh, kt qu l h s truyn nhit s gim t ni u n ni cui II- TINH TOAN THIấT BI CHINH - Thụng sụ ban õu: - Dung dich cụ c: KNO3 - Nụng ụ õu (xd) : 10 % - Nụng ụ cuụi (xc) : 33 % - Ap suõt hi ụt nụi I: 4,0 at - Ap suõt hi ngng tu : 0,4 at - Nng suõt san phõm Gd = 18000 Kg/h - Chiờu cao ụng gia nhiờt: H = m - Phng trinh cõn bng võt liờu Gd.xd = Gc.xc Trong o: Gd , Gc lng dung dich ban õu (vao) va cuụi cung (ra) [Kg/h] xd , xc - nụng ụ õu, cuụi cua dung dich [% khụi lng] Gc = = 18000.10 = 5454,55 (kg/h) 33 GV: NGUYN XUN HUY SV: HUNH NGC NAM - Lng hi th bục khoi hờ thụng T cụng thc: Gd = Gc + W W - lng hi th cua toan hờ thụng (kg/h) W = Gd - Gc = 18000 5454,55 = 12545,45 (kg/h) - Lng hi th bục khoi mụi nụi Ta co: WI + WII = W Chon ti sụ gia hi th bục lờn t nụi I va nụi II la: = 1,0002312 1,0002312.WII +WII = W = 12545,45 (kg/h) WI = 6273,45 (kg/h) ; WII = 6272 (kg/h) - Nụng ụ cuụi cua dung dich khoi mụi nụi - Nụng ụ cuụi cua dung dich khoi nụi I: xc = = 18000.10 = 15,35 % 18000 6273,45 - Nụng ụ cuụi cua dung dich khoi nụi II: xc = = 18000.10 = 33 % 18000 6273,45 6272 - Ap suõt chung cua hờ thụng, ap suõt, nhiờt ụ hi ụt, hi th cua mụi nụi: - Hiờu sụ ap suõt cua ca hờ thụng cụ c: Theo bai ap suõt ngng tu la: Png = 0,4 at Ap suõt hi ụt nụi I la: P1 = 4,0 at Khi o hiờu sụ ap suõt cua ca hờ thụng cụ c la: Pt = P1 - Png = 4,0 - 0,4 = 3,6 at Chon ti sụ phõn phụi ap suõt gia cac nụi la: = 2,18584 Mt khac: P1 + P2 = Pt = 3,6 at P1 = 2,47 at P2 = 1,13 at Ap suõt hi th nụi I: P1= P1 - P1 = 4,0- 2,47 = 1,53 at Vi hờ thụng la hờ thụng cụ c nụi xuụi chiờu, hi th nụi I dung lam hi ụt nụi II nờn P1 = P2 Ap suõt hi th nụi II: P2= P2 - P2 = 1,53 - 1,13 = 0,4 at Da vao d kiờn trờn va STQTTB tõp I 314, 315 ta co bang sau: Loai Nụi I Nụi II Thap ngng tu GV: NGUYN XUN HUY SV: HUNH NGC NAM P (at) t (oC) P (at) t (oC) Hi ụt 4,0 142,9 1,53 111,3 Hi th 1,53 111,3 0,4 75,4 P (at) t (oC) - Xac inh nhiờt ụ tụn thõt: - Tụn thõt nhiờt ụ tng cao ( ): Ap dung cụng thc cua Tisenco = o.f Trong o: o - tụn thõt nhiờt ụ ap suõt thng, STQTTB T2- 64 f - hờ sụ hiờu chinh vi thiờt bi cụ c lam viờc ap suõt khac vi ap suõt thng f = 16,2 ti : nhiờt ụ hi th nụi th i ri : õn nhiờt hoa hi cua hi nhiờt ụ ti T cac d kiờn trờn va STQTTB tõp I ta co bang sau (Bng I.212 - I-254): Bng s liu 1: xc o t (% kl) (oC) (oC) (j/kg) (oC) Nụi I 15,35 1,44 111,3 2225,93 1,55 Nụi II 33 3,57 75,4 2359,68 2,98 r.10 i T õy ta co tụng tụn thõt nhiờt nhiờt ụ tng cao = I + II = 1,55 + 2,98 = 4,53 (oC) - Tụn thõt nhiờt ụ ap suõt thuy tinh ( ): Tn tht ny nhit sụi ỏy thit b cụ c luụn ln hn nhit sụi ca dung dch trờn mt thoỏng Thng tớnh toỏn khong gia ng truyn nhit: Ptbi = P0i + ( h1 + h2 g ). ddsi , [N/m2] 2 GV: NGUYN XUN HUY SV: HUNH NGC NAM thun tin cho tớnh toỏn ta chuyn sang n v tớnh atm Lỳc ú cụng thc trờn tr thnh: Ptbi = P0i + ( h1 + h2 g ). ddsi , [at] 2.9,81.10 Vi g = 9,81 m/s2 : Gia tc trng trng Trong ú: Poi : p sut hi th trờn mt thoỏng, [at] Ta cú: Po1 = 1,53 at Po2 = 0,4 at h1: Chiu cao lp dung dch sụi k t ming ng truyn nhit n mt thoỏng ca dung dch, h1 = 0,5 m h2 : Chiu cao ng truyn nhit, h2 = m ddsi : Khi lng riờng ca dung dch sụi Tra t bng I.46 STQTTB T1- 42 dds1 = 1052,01 (kg/m3) Ni 1: x1 = 15,35 % t '1 = 111,3 oC Ni 2: x2 = 33 % dds2 = 1051,71 (kg/m3) t '2 = 75,4 oC Vy ta cú: Ptb1 = 1,53 + (0,5 + Ptb2 = 0,4 + (0,5 + 1052,01.9,81 ) = 1,61 [at] 2.9,81.10 1051,71.9,81 ) = 0,48 [at] 2.9,81.10 - Nhit sụi ng vi ỏp sut P tb va tớnh c xỏc nh bng cỏch tra bng I.251 STQTTB T1-314 o Ptb1 = 1,61 at ttb1 = 112,88 Ptb2 = 0,48 at ttb2 = 79,8 C o C * Tn tht nhit ỏp sut thy tnh tng cao: i = ttbi - toi Trong ú: 10 GV: NGUYN XUN HUY SV: HUNH NGC NAM Ta thy: th = 123,43.106 < 183,33.106 (N/m2) Chiu dy d = 10 mm l chp nhn c * Tra bớch lp ỏy vo thõn: - ng kớnh Dtr= 1800 (mm), ỏp sut lm vic quy chun 0,6.10 (N/m2), tra bng XIII.27- STQTTB T2 423 ta cú kớch thc bớch ni: P.106 Dtr N/m2 (mm) D Db (mm) 0,6 1800 (mm) 1970 1900 Kớch thc ni D1 D0 (mm) 1860 (mm) 1821 Kiu Bu lụng db Z (mm) M30 (cỏi) 40 bớch h(mm) 50 2.Tớnh bung bc: Nhim v bung bc l to khụng gian hi v kh nng thu hi bt, hi dung dch cun theo 2.1 Th tớch bung bc: W V = U h tt CT s ( VI.32 - 71), ú: W: Lng hi th bc ra, tc l W = W 1= 6251,5 [kg/h] h : Khi lng riờng ca hi th (kg/m 3) ỏp sut P'1= 1,53 at Tra bng ( I.251-STQTTB T1-314 ) ta c : h = 0,792 (kg/m3) U tt : cng bc hi th tớch cho phộp ca khong khụng gian hi: P = at Utt (1at) = 1600 (m3/m3.h ) P at Utt = f.Utt (1at) Vi f l h s hiu chnh xỏc nh theo hỡnh ( VI.3 II - 72) P = 1,53 at f = 0,948 Utt = 0,948.1600 = 1516,8 (m3/m3.h ) Thay vo: V = 6251,5 = 5,204 (m3) 0,792.1516,8 2.2 Chiu cao v ng kớnh phũng bc hi: 4.V H = D bb CT s ( VI.34 - 72) Dbb: L ng kớnh ca bung bc 49 GV: NGUYN XUN HUY SV: HUNH NGC NAM Vi ng kớnh ca bung t Dbd= 1800 (mm), m bo khong khụng gian bc hi v lm gim ỏp sut, tc hn hp lng hi sau bung t thỡ hiu qu phõn ly lng hi s l cao nht, thỡ ta chn: Dbb= 2000 (mm) = 2,0 (m) Vy ta tớnh c chiu cao phũng bc hi: H= 4.5,204 = 1,66 (m) 3,14.2,0 Quy trũn H = 1,7 (m) 2.3 Chiu dy phũng bc: db = Dbb P 'b +C 2. b . P 'b CT s ( XIII.8 - 360) Trong ú: P'b= P1'.9,81.104 = 1,53.9,81.104 = 150093 (N/m2) C l h s hiu chnh b sung ph thuc mc n mũn ca mụi trng CT s (XIII.17 - 363), chn ging nh bung t, C = 1,4.10 -3 (m) b = 132.10 (N/m2) : L h s bn hn, = 0,95 db = Vy: 2,0.150093 + 1,4.10 = 2,6.10-3 (m) 2.132.10 6.0,95 150093 Quy chun lờn db = (mm) *Kim tra ng sut: Vi ỏp sut th P0 = 1,5.Pb= 1,5.150093 = 225139,5 (N/m2) kt = [ Dbb + ( db C )].P0 2( db C ). kt = c 132.10 = = 183,33.10 (N/m2) (XIII.26 - 365 ) 1,2 1,2 [2,0 + (4 1,4).10 ].225139,5 = 91,27.106 (N/m2) 2.(4 1,4).10 0,95 Ta thy : kt = 91,27.106 < 183,33.106 Nờn chiu dy db = mm l tha 2.4 Chiu dy np bung bc: Chn loi np elip cú g,vt liu ch to l thộp X18H10T Chiu dy np bung bc tớnh theo cụng thc: dn = Dbb Pb D bb + C 3,8. b h K Pb 2.hb CT s ( XIII.47 - 385) 50 GV: NGUYN XUN HUY Phi tha iu kin: SV: HUNH NGC NAM Dbb K 2,5 < 0,6 2.hb Tra bng XIII.10 - - 382 ng vi Dbb= 2000 mm ta c hb= 500 mm = 0,5 m Dbb 2000 = =2 2.hb 2.500 Pb : ỏp sut lm vic ca thit b, coi bng ỏp sut hi th ni Pb = P'1.9,81.104 = 1,53 9,81.104 = 150093 (N/m2) h : L h s bn hn ca thộp, h =0,95 d K: L bn ca ỏy,tớnh theo biu thc : K= 1- D bb Vi d l ng kớnh ng dn hi th Tớnh theo cụng thc : d= 4.W1 h Trong ú h : l lng riờng ca hi th ỏp sut P'1= 1,53 at ; h = 0,792 (kg/m3) : L tc hi th, chn = 25 m/s d= Vy K = 1- 4.1,737 = 0,334 (m) Quy chun d = 0,35 m = 350 mm 3,14.0,792.25 0,35 = 0,825 2,0 Kim tra iu kin Dbb K 2,5 ta cú: < 0,6 2.hb D K 0,825 = = 1,375 < bb = < 2,5 0,6 0,6 2.hb D P ó tha D bb b bb dn = 3,8. K P 2.h + C b h b b = 2,0.150093 + 1,4.10 = 2,93.10-3 (m) 3,8.132.10 0,95.0,825 150093 dn - C = 1,53.10-3 < 10 mm Nờn ta phi thờm mm vo C Vy chiu dy np bung bc tớnh toỏn c: dn = 2,93 + = 4,93 (mm) Quy chun v chn dn = mm *Kim tra ng sut: Vi ỏp sut th Pth = 1,5 Pb = 1,5.150093 = 225139,5 (N/m2) Phi tho món: 51 GV: NGUYN XUN HUY th = [D SV: HUNH NGC NAM ] + 2.hb ( db C ).10 Pth c 132.106 = = 183,33.10 (N/m ) (XIII.49-2-387) 7,6.K h hb ( db C ).10 1,2 1,2 bb th = [2,0 + 2.0,5.(6 3,4).10 ].225139,5 = 116,375.106 (N/m2) 7,6.0,825.0,95.0,5.(6 3,4).10 Ta thy: th = 116,375.106 < 183,33.106 (N/m2) Chiu dy dn = mm l chp nhn c * Tra bớch lp np vo thõn bung bc: - ng kớnh Dtr = 2000 (mm), ỏp sut lm vic qui chun 0,3.10 (N/m2), tra bng ( XIII.27, STQTTB T2-422) : P.106 N/m2 (mm) 0,3 D Dtr 2000 (mm) 2160 Db (mm) 2100 Kớch thc ni D1 D0 (mm) 2060 Kiu Bu lụng db Z (mm) M27 (b) 48 (mm) 2015 bớch h (mm) 40 2.5 Tớnh ỏy hỡnh nún: Pb l ỏp sut lm vic ca thit b, Pb = P'1= 150093 (N/m2) > 7.104 (N/m2) v cht lng ớt nht ta chn ỏy hỡnh nún ct cú g vi gúc ỏy : = 450, vt liu ch to l thộp X18H10T Vi yu t hỡnh dng = 450 v R = 0,15 da vo th (XIII.15a-2-400) ta Dbb tỡm c y = 1,37 + Chiu dy ỏy tớnh theo cụng thc (XIII.52-2-399): dn = Dbb Pb y +C 2. b h Vi C l h s b sung, C = C + C2 + C3 CT s (XIII.17-2-363) Khi tớnh ỏy hỡnh nún ct ta chn C3 = 0,6 mm , theo (XIII.64-2-406): C = + + 0,6= 1,6 mm dn = 2,0.1500093.1,37 + 1,6.10 = 3,24.10-3 (m) 2.132.10 0,95 Quy chun dn = mm + Chiu dy ỏy tớnh theo cụng thc ( XIII.53-2-399): 52 GV: NGUYN XUN HUY dn = SV: HUNH NGC NAM D'.Pb +C cos ( b h Pb ) Vi D' = 0,5.[ Dbb 2.R (1 cos ) + d TH ] = 0,5.[2,0 2.0,3.(1 - cos45 0)+0] = 0,912 (m) dn = 0,912.150093 + 1,6 10-3 = 2,37.10-3 cos 45 (132.10 6.0,95 150093) (m) Kt qu ny nh hn so vi tớnh theo cụng thc XIII.52 nờn kt qu ta ly theo cụng thc XIII.52 * Kim tra ng sut: Vi ỏp sut th Pth = 225139,5 (N/m2) Vi iu kin: th = Dbb Pth y c 1,2 2.( dn C ). h th = 2,0.225139,5.1,37 = 135,3.106 < 183,33.106 (N/m2) 2.(4 1,6).10 3.0,95 (N/m2) (XIII.54 - 2- 399) Vy chiu dy ỏy hỡnh nún dn = mm l chp nhn c Khi hn ỏy cú g vo thõn bung bc phi chỳ ý cho khong cỏch t tõm ng hn n ch bt u un g cú kớch thc khụng nh hn dn + = 13 (mm) [ Trang 398 - II] Mt s chi tit khỏc: 3.1 Tớnh kớch thc cỏc ng dn: Cụng thc chung: d= V 0,785. 3.1.1 ng kớnh ng dn hi t vo: (Ni th nht ) = V 0,785. = D D 0,785.. h vi V= h D : L lng hi t vo ni I, ta c D = 6840,6 kg/h = 1,9 (kg/s) h : L lng riờng hi t ỏp sut P1 = 4,0 at, Tra bng ( I.251 - I - 315) ta c h = 2,12 kg/m3 : L tc hi t,chn = 35 m/s 53 GV: NGUYN XUN HUY SV: HUNH NGC NAM 1,9 = 0,181 (m) 0,785.35.2,12 = Quy chun d0 = 200 mm Chiu di ng ni: l = 130 mm (XIII.32-2-434) Tra bng (XIII.26-II-414),bớch ni ng dn hi t vi h thng ng dn ngoi: Py.10 N/m2 Dy (mm) Dn (mm) D (mm) 0,6 200 219 290 Kớch thc ni D1 D (mm) (mm) 255 Bu lụng db (mm) M16 232 Z (cỏi) Kiu bớch h(mm) 22 3.1.2 ng dn dung dch vo: dtr = V 0,785. Vi V= Gd dd dtr = Gd 0,785.. dd Gd : Khi lng dung dch u vo, Gd = kg/s dd : L lng riờng ca dung dch u vo, dd = 1031,2 kg/m3 : Vn tc dung dch chy ng, vi cht lng ớt nht ta chn = 1,2 m/s = 0,072 (m) = 72 mm 0,785.1,2.1031,2 dtr = Quy chun lờn dtr = 80 mm Chiu di ng ni: l = 110 mm (XIII.32-2-434) Tra bng ( XIII.26-2-412 ), bớch ni ng dn dung dch vi h thng dn bờn ngoi: Py.106 Dy N/m2 (mm) Kớch thc ni 80 D D0 D1 (mm) 0,25 Dn (mm) (mm) (mm) 89 185 150 128 Kiu Bu lụng db Z (mm) M16 (cỏi) bớch h(mm) 14 3.1.3 ng dn hi th ra: Ni I: Ni II: d1 = d2 = W1 0,785.. h Gd W 0,785.. h = = 1,737 = 0,283 (m) 0,785.35.0,792 1,737 = 0,387 (m) 0,785.35.0,792 Quy chun dtr= 400 mm Chiu di ng ni: l = 150 mm (XIII.32-2-434) Tra bng (XIII.26-2-415) ,bớch ni ng dn hi vi h thng dn bờn ngoi: 54 GV: NGUYN XUN HUY SV: HUNH NGC NAM Kiu Kớch thc ni Py.106 Dy Dn D D0 D1 N/m2 (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) bớch Bu lụng db Z h(mm) (mm) 0,25 400 426 535 495 (cỏi) M20 16 465 22 3.1.4 ng dn dung dch Vỡ cht lng cú nng cao hn nờn nht cao hn nờn ta chn tc cht lng l = m/s Gd W1 0,785.. dd dtr = = 1,737 = 0,063 mm 0,785.1.1051,71 ( ddra tra iu kin: xc2= 33 %; ddra = 1051,71 kg/m3) Quy chun dtr = 80 mm Chiu di ng ni: l = 110 mm (XIII.32-2-434) Tra bng ( XIII.26-II-412 ), bớch ni ng dn dung dch vi h thng dn ngoi: Py.106 Dy N/m2 (mm) Kớch thc ni 80 D D0 D1 (mm) 0,6 Dn (mm) (mm) Kiu (mm) 89 185 150 128 Bu lụng db Z (mm) M16 (cỏi) bớch h(mm) 18 3.1.5 ng thao nc ngng: Vỡ nc ngng l cht lng ớt nht nờn ta chn = 1,2 m/s Coi lng nc ngng bng lng hi t, tc l : D nc : L lng riờng ca nc ngng, tra bng s liu V= nc = T1 = 142,9 0C = 923,46 kg/m3 (Ni suy theo bng I.249-I-311) nc dtr = D 0,785.. nc = 1,9 = 0,047 (m) 0,785.1,2.923,46 Quy chun dtr = 50 mm Chiu di ng ni: l = 100 mm (XIII.32-2-434) Tra bng ( XIII.26-2-412 ), bớch ni ng dn dung dch vi h thng dn bờn ngoi: Py.106 Dy N/m2 (mm) Kớch thc ni Dn D D0 55 D1 Kiu Bu lụng bớch GV: NGUYN XUN HUY (mm) 0,6 50 SV: HUNH NGC NAM (mm) 57 (mm) 140 db Z 90 110 (mm) (mm) M12 (cỏi) 16 3.2- Tớnh v chn tai treo: Trong cụng nghip, thit b cụ c thng c t trờn cao, ú phi cú tai treo Khi lng ni th thy lc: Gtl = Gnk + Gnd [5-24] Trong ú, Gnk : Khi lng ni khụng, [N] Gnd : Khi lng nc c y ni, [N] * tớnh lng ni khụng, cn tớnh lng ca cỏc b phn ch yu sau: Khi lng ỏy bung t Khi lng thõn bung t Khi lng bớch ni ỏy vi thõn bung t v ni thõn bung t vi phn nún ct Khi lng thõn bung bc Khi lng np bung bc Khi lng bớch ni thõn bung bc v np Khi lng li ng Khi lng cỏc ng truyn nhit Khi lng phn nún ct ni thõn 3.2.1: Khi lng ỏy bung t (m1): - Chiu dy: = 10 mm - Chiu cao g: h = 50 mm - ng kớnh bung t: D = 1800 mm Tra bng XIII.11-II-384 ta cú: m = 301 [kg] 3.2.2: Khi lng thõn bung t (m2): m2 = .V : Khi lng riờng thộp X18H10T, = 7850 kg/m3 V : Th tớch phn vt liu ch to thõn bung t 56 GV: NGUYN XUN HUY SV: HUNH NGC NAM V= ( Dn2 - D2tr) H H: chiu cao thõn bung t coi bng chiu cao ng truyn nhit = m Dtr,Dn: L ng kớnh v ngoai ca bung t Dtr = 1,8 m ; Dn = 1,8 + 2.0,006 = 1,812 m m2 = 7850.( 1,8122 1,8 ) = 534,2 (kg) 3.2.3: Khi lng bớch ni vi phn ỏy elip v phn cụn v bớch ni np v thõn bung bc (m3): Vi: V = m3 = 4..V1 +2..V2 ( D D Z d b ).h D, Do, Z, db, h: l cỏc kớch thc ca bớch, l lp bulụng ó tra bng s liu trờn V1 = (1,97 1,8212 40.(30.10 ) ).0,05 = 0,0208 , [m3] V2 = (2,16 2,0152 48.(27.10 ) ).0,04 = 0,0179 , [m3] Vy m3 = 4.7850.0,0208 + 2.7850.0,0179 = 934,15 [kg] 3.2.4: Khi lng li ng (m4): m4 = V V = ( D n.d n2 ) = 14.10 -3 [m] : Chiu dy li ng, D: ng kớnh bung t, m D = 1,8 [m] dn: ng kớnh ngoi ng truyn nhit, m dn = 0,036 [m] n : S ng truyn nhit V = 14.10 Vy n = 823 ng (1,82 823.0,036 ) = 0,0239 m4 = 2.7850.0,0239 = 375,23 [m3] [kg] 3.2.5: Khi lng ca ng truyn nhit: m5 = n.V ú: V= (d n d tr ).H H : Chiu cao ng truyn nhit, m H = [m] dn: ng kớnh ngoi ng truyn nhit, m dn = 0,036 [m] dtr: ng kớnh ng truyn nhit, m d tr = 0,032 [m] 2 Vtrn = (0,036 0,032 ).2 = 0,00043 [m3] Vy: m5 = 7850.823.0,00043 = 2778,04 [kg] 57 GV: NGUYN XUN HUY 3.2.6: m6 = V Khi lng SV: HUNH NGC NAM phn cụn thu t ỉ2000 v ỉ1800 (m6): * Phn cụn chuyn t ỉ2000 v ỉ1800 cú kớch thc h = 0,14 m, thõn dy mm ng kỡnh trung bỡnh l: V = 2000 + 1800 = 1900 (mm) (1,908 1,9 ).0,14 = 0,00335 (m3) m6 = 7850.0,00335 = 26,3 [kg] Vy: 3.2.7: Khi lng thõn bung bc (m7): V= m7 = V ( D nbb D trbb ).H bb Hbb : Chiu cao bung bc, m Hbb = 1,7 [m] Dnbb: ng kớnh ngoi bung bc, m Dnbb = 2,008 [m] Dtrbb: ng kớnh bung bc, m Dtrbb = 2,0 [m] 2 V = (2,008 2,0 ).1,7 = 0,0428 [m3] m7 = 7850.0,0428 = 335,98 Vy [kg] 3.2.8: Khi lng np bung bc (m8): Kớch thc np bung bc: - Chiu dy: = mm - Chiu cao g: h = 50 mm - ng kớnh bung bc: D = 2000 mm Tra bng XIII.11-2-384 ngoi suy ta cú: m = 216 [kg] Cỏc ph kin kốm theo khỏc nh: bulụng, ng ni, ging mc tớnh thờm 100 kg => Khi lng ni thõn v thit b : Gnk = mi + 100 i =1 = 301+ 534,2+ 934,15+ 375,23+ 2778,04+ 26,3+ 335,98+ 216+ 100 = 5600,9 [kg] = 5600,9.9,81 = 54944,83 (N) * Khi lng nc cha y ni: Gnd = g.V Vi V = 2 ( Dtrbb hb + Dtrb h ) + Vnc hb, h: chiu cao bung bc, bung t hb = 1,7 [m] h = 2,0 [m] Dtrbb, Dtrb : ng kớnh bung bc, bung t 58 GV: NGUYN XUN HUY Dtrbb = 2,0 SV: HUNH NGC NAM [m] Dtrb = 1,8 [m] ( 2,02.1,7 + 1,82.2,0) = 10,425 (m ) V= Gnd = 1000.9,81.10,425 = 102269,25 [N] T ú ta cú: * Khi lng ni th thy lc: Gtl = Gnk + Gnd = 54944,83 + 102269,25 = 157214,1 [N] * Chn s tai treo l: tai treo Ti trng trờn tai treo l: G= Gtl 157214,1 = = 39303,52 4 [N] Tra bng XIII.36-II-438 chn kớch thc tai treo tng ng Ti trng cho phộp trờn mt tai treo G.104 N Khi lng tai treo Kg 4,0 B mt F.104 m2 7,35 Ti trng cho phộp lờn b L mt q.10-6 N/m2 1,34 190 297 B B1 H S mm 160 170 280 10 l 80 a 20 30 3.3 Chn kớnh quan sỏt: Vi thit b cụ c cn quan sỏt s sụi nờn ta cn lp kớnh quan sỏt ti bung bc Vỡ thit b lm vic ỏp sut nh hn at, nờn ta chn vt liu ch to kớnh quan sỏt l thy tinh Silicat, chiu dy l 15 mm v ng kớnh 200 mm Tra bng ( XIII.26-2-414), bớch lp kớnh quan sỏt, lm bng kim loi en: Py.106 Dy N/m2 (mm) Dn (mm) 0,25 200 219 D (mm) 290 Kớch thc ni D0 D1 (mm) 255 3.4 Tớnh b dy lp cỏch nhit: Tớnh theo cụng thc ( V.37-2-41): 59 (mm) 232 Kiu Bu lụng db Z (mm) M16 (cỏi) d bớch h (mm) 16 GV: NGUYN XUN HUY cn = 2,8 , d 2, 1,35 t t123 q1 ,5 SV: HUNH NGC NAM Trong ú: d : ng kớnh ngoi ca thit b cn cỏch nhit, (chn l bung t D tr= 1820 mm) : h s dn nhit ca cht cỏch nhit, chn cht cỏch nhit l loi Bụng thy tinh cỏch nhit, tra bng ( I.126-I-128) nhit khong 100 0C thỡ =0,0692 W/m. t T2: nhit dung dch hoc hi bóo hũa Trong trng hp ny ta chn bng nhit hi t ni = 142,90C lm trũn 145 0C q1 : Nhit tn tht tớnh theo 1m chiu di thit b Tra bng (V.7-II-42) vi qui c nhit khụng khớ l 250C Tra thụng s ng kớnh ngoi lp cỏch nhit 1020 mm, nhit cht ti nhit l 145 0C ta c q1 = 494,2 ( W/m) Thay vo ta c: cn = 2,8 18201, 2.0,06921,35.1451,3 = 36,5 (mm) 494,21,5 Lam tron cn = 40 mm TểM TT CC THễNG S K THUT CA QU TRèNH TNH C KH: Bung t: ng kớnh trong: Dtr= 1800 mm Chiu cao : H = 2000 mm Chiu dy: bd = mm S ng truyn nhit: n = 823 ng; sp xp hỡnh lc giỏc u; dtr= 0,032 mm; dn= 0,036 mm Chiu dy li ng: = 14 mm ỏy elip cú g chiu dy e = 10 mm Bung bc: ng kớnh trong: Dbb= 2000 mm Chiu cao: Hbb= 1700 mm Chiu dy: bb = mm Np elip cú g chiu dy e = mm Phn cụn ng kớnh D2000/D1800 (gúc = 450) chiu dy nc = mm; 60 GV: NGUYN XUN HUY SV: HUNH NGC NAM ễng dn: Hi t vo: Ni dtr1= 200 mm; l = 130 mm Hi th ra: dtr2= 400 mm; l = 150 mm Dung dch vo: dtr3= 80 mm; l = 110 mm Dung dch ra: dtr4= 80 mm; l = 110 mm Thỏo nc ngng bung t : dtr5= 50 mm; l =100 mm ng tun hon trung tõm: ng kớnh ng ỉ400 V - KT LUN CHUNG Sau mt thi gian c gng tỡm, c, tra cu mt s ti liu tham kho, cựng vi s giỳp tn tỡnh ca thy, cụ giỏo b mụn Quỏ trỡnh v thit b cụng ngh húa cht v thc phm, em ó hon thnh nhim v thit k c giao Qua quỏ trỡnh tin hnh ny, em ó rỳt c mt s nhn xột sau: Vic thit k v tớnh toỏn mt h thng cụ c l vic lm phc tp, t m v lõu di Nú khụng nhng yờu cu ngi thit k phi cú nhng kin thc thc s sõu v quỏ trỡnh cụ c m cũn phi bit v mt s lnh vc khỏc nh: cu to cỏc thit b ph khỏc, cỏc quy nh bn v k thut, Cỏc cụng thc tớnh toỏn khụng cũn gũ bú nh nhng mụn hc khỏc m c m rng da trờn cỏc gi thit v iu kin, ch lm vic ca thit b Bi tớnh toỏn, ngi thit k ó tớnh toỏn n mt s nh hng ca iu kin thc t, nờn em vo hot ng, h thng s lm vic n nh Khụng ch cú vy, vic thit k ỏn mụn hc quỏ trỡnh thit b ny cũn giỳp em cng c thờm nhng kin thc v quỏ trỡnh cụ c núi riờng v cỏc quỏ trỡnh khỏc núi chung; nõng cao k nng tra cu, tớnh toỏn, x lý s liu; bit cỏch trỡnh bay theo phong khoa hc v nhỡn nhn mt cỏch cú h thng Vic thit k ỏn mụn hc Quỏ trỡnh v thit b cụng ngh húa cht v thc phm l mt c hi cho sinh viờn ngnh húa núi chung v bn thõn em núi riờng lm quen vi cụng vic ca mt k s húa cht hon thnh nhim v thit k c giao, em xin chõn thnh cm n Thy hng dn ỏn b mụn Quỏ trỡnh v thit b ó cung cp cho em nhng kin thc c bn v cỏc quỏ trỡnh v thit b ch yu va thõy cung trc tip hng dn em quỏ trỡnh thit k ỏn ny Mc dự ó c gng hon thnh tt nhim v, xong s hn ch v ti liu, hn ch v kh nng nhn thc cng nh kinh nghim thc t, nờn s khụng trỏnh 61 GV: NGUYN XUN HUY SV: HUNH NGC NAM nhng thiu sút quỏ trỡnh thit k Em mong c cỏc thy cụ xem xột v ch dn bn ỏn ca em c hon thin hn Em xin chõn thnh cm n ! H Ni, ngy thỏng nm 2016 sinh viên thực đồ án Tài liệu tham khảo 1, TS Phm Xuõn Ton, Cỏc quỏ trỡnh v thit b cụng ngh húa cht v thc phm, Tp 3, nh xut bn khoa hc v k thut 2, GS.TSKH Nguyn Bin, PGS.TS Vn i, KS Long Thanh Hựng, TS inh Vn Hunh, PGS.TS Nguyn Trng Khuụng, TS Phan Vn Thm, TS Phm Xuõn Ton, TS Trn Xoa , S tay cỏc quỏ trỡnh v thit b cụng ngh húa cht, Tp 1, nh xut bn khoa hc v k thut 3, GS.TSKH Nguyn Bin, PGS.TS Vn i, KS Long Thanh Hựng, TS inh Vn Hunh, PGS.TS Nguyn Trng Khuụng, TS Phan Vn Thm, TS Phm Xuõn Ton, TS Trn Xoa, S tay cỏc quỏ trỡnh v thit b cụng ngh húa cht, Tp 2, nh xut bn khoa hc v k thut 4, Nguyn c Hu, Trn Hu Qu, V k thut, B mụn Hỡnh v V k thut trng i hc Bỏch Khoa H Ni 5, GS.TSKH Nguyn Bin, Cỏc quỏ trỡnh v thit b cụng ngh húa cht v thc phm, Tp 1, nh xut bn khoa hoc v k thut 62 GV: NGUYN XUN HUY SV: HUNH NGC NAM 63