NỘI DUNG Thiết kế tháp chưng luyện liên tục loại tháp đĩa lỗ không có ống chảy truyền để phân tách hỗn hợp Axeton – Nước Các thông số ban đầu :Năng suất tính theo hỗn hợp đầu : F =9,5 tấngiờ.Nồng độ cấu tử dễ bay hơi : + Hỗn hợp đầu : a F = 0,3 phần khối lượng. + Sản phẩm đỉnh : a p = 0,98 phần khối lượng + Sản phẩm đáy : a w = 0,02 phần khối lượng Tháp làm việc ở áp suất thường .Hồn hợp đầu được gia nhiệt tới nhiệt độ sôi .
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa BỘ CÔNG THƯƠNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Độc lập – Tự – Hạnh phúc ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ Số :……… Họ tên SV : Nguyễn Thị Hà Mã SV : 0641120051 Lớp : ĐHCN Hóa – K6 Khoa : Công nghệ Hóa Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Văn Hoàn NỘI DUNG Thiết kế tháp chưng luyện liên tục loại tháp đĩa lỗ ống chảy truyền để phân tách hỗn hợp Axeton – Nước Các thông số ban đầu : - Năng suất tính theo hỗn hợp đầu : F =9,5 tấn/giờ - Nồng độ cấu tử dễ bay : + Hỗn hợp đầu : a = 0,3 phần khối lượng + Sản phẩm đỉnh : a = 0,98 phần khối lượng + Sản phẩm đáy : a = 0,02 phần khối lượng Tháp làm việc áp suất thường - Hồn hợp đầu gia nhiệt tới nhiệt độ sôi GVHD: Nguyễn Văn Hoàn SV: Nguyễn Thị Hà Lớp: ĐHCN Hóa 1- K6 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội stt Khoa Công nghệ Hóa Tên vẽ Vẽ dây chuyền sản xuất Vẽ hệ thống tháp chưng luyện Khổ giấy A4 A0 Số lượng 01 01 NHẬN XÉT ĐỒ ÁN Giáo viên hướng dẫn nhận xét: Điểm: Chữ ký: Cán chấm hay Hội đồng bảo vệ nhận xét: GVHD: Nguyễn Văn Hoàn SV: Nguyễn Thị Hà Lớp: ĐHCN Hóa 1- K6 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa MỤC LỤC PHẦN I: MỞ ĐẦU .7 I GIỚI THIÊU CHUNG VỀ DÂY TRUYỀN SẢN XUẤT .7 II: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỖN HỢP CHƯNG Tính chất hoá học : .8 Ứng Dụng : Điều chế : 10 Dây truyền sản xuất 14 Thuyết minh sơ đồ công nghệ 16 PHẦN II: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH .18 TINH TOÁN CÂN BẰNG VẬT LIỆU 19 1.1 Phương trinh cân vật liệu toàn tháp 19 1.2 Tính số hồi lưu thích hợp 21 TÍNH ĐƯỜNG KÍNH THÁP .35 2.1 Đường kính đoạn luyện 35 2.2 Đường kính đoạn chưng 42 TÍNH CHIỀU CAO THÁP XÁC ĐỊNH THEO ĐƯỜNG CÔNG ĐỘNG HỌC 47 3.1 Hệ số khuyếch tán : 47 3.2 Hệ số cấp khối .50 3.3 Lập bảng số liệu vẽ đường cong động học .57 TÍNH TOÁN TRỞ LỰC CỦA THÁP 61 4.1 Trở lực đĩa khô 61 4.2 Trở lực đo sức căng bề mặt 62 4.3 Trở lực thủy tĩnh chất lỏng đĩa tạo 63 4.4 Trở lực tháp .63 TÍNH CÂN BẰNG NHIÊT LƯỢNG 63 5.1 Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu .63 5.2 Cân nhiệt lượng tháp chưng luyện 66 5.3 Lượng đốt cần thiết 69 5.4 Thiết Bị Ngưng Tụ 69 5.5 Thiết Bị Làm Lạnh 70 PHẦN III : TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHỤ 72 I THIẾT BỊ GIA NHIỆT HỖN HỢP ĐẦU 72 Hiệu số nhiệt độ trung bình .72 Lượng nhiệt trao đổi 73 Diện tích trao đổi nhiệt .74 GVHD: Nguyễn Văn Hoàn SV: Nguyễn Thị Hà Lớp: ĐHCN Hóa 1- K6 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa II- TÍNH BƠM VÀ THÙNG CAO VỊ 81 1.Các trở lực trình cấp liệu .81 2.Chiều cao thùng cao vị so với đĩa tiếp liệu: 91 Tính bơm: 92 PHẦN IV : TÍNH TOÁN CƠ KHÍ 94 I TÍNH CHIỀU DÀY CỦA THÂN THÁP 94 Áp suất thiết bị 95 2.Ứng suất cho phép .96 Đại lượng bổ sung ( C) .97 4.Chiều dày thân tháp .97 II – TÍNH ĐƯỜNG KÍNH CÁC ỐNG DẪN 99 1.Tính đường kính ống dẫn sản phẩm đỉnh 99 2.Đường kính ống dẫn hồi lưu sản phẩm đỉnh 100 3.Đường kính ống dẫn nguyên liệu đầu 101 4.Đường kính ống dẫn sản phẩm đáy 102 5.Đường kính ống dẫn hồi lưu sản phẩm đáy 103 III- TÍNH ĐÁY VÀ THIẾT BỊ .104 1.Tính chiều dày đáy 105 Tính chiều dày nắp 106 IV CHỌN BÍCH GHÉP 106 V TÍNH VÀ CHỌN GIÁ ĐỠ, TAI TREO 108 1.Xác định khối lượng đáy nắp 109 2.Khối lượng thân tháp 109 Khối lượng cột chất lỏng tháp 109 4.Khối lượng đĩa 110 5.Khối lượng toàn tháp chưng luyện 110 PHẦN KẾT LUẬN 113 GVHD: Nguyễn Văn Hoàn SV: Nguyễn Thị Hà Lớp: ĐHCN Hóa 1- K6 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa PHẦN I: MỞ ĐẦU I GIỚI THIÊU CHUNG VỀ DÂY TRUYỀN SẢN XUẤT Chưng phương pháp tách hỗn hợp chất lỏng (cũng hỗn hợp khí hoá lỏng ) thành cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay khác cấu tử thành phần nhiệt độ, (tức dựa vào nhiệt độ sôi khác cấu tử điều kiện áp suất ) Có nhiều phương pháp chưng chưng luyện phương pháp phổ biến hiệu việc tách hoàn toàn cấu tử dễ bay có tính chất hoà tan phần hoà tan hoàn toàn vào Trong chưng luyện dung môi chất tan bay hơi, chưng luyện thường thu nhiều sản phẩm Theo đề hỗn hợp hai cấu tử Axeton – Nước sản phẩm đỉnh gồm cấu tử có độ bay lớn (Axeton), phần cấu tử có độ bay bé (Nước), sản phẩm đáy gồm : Các cấu tử có độ bay phần cấu tử có độ bay lớn Chưng luyện phương thức sản xuất ứng dụng rộng rãi thực tế đem lại nhiều hiệu kinh tế cao Do việc nghiên cứu thiết bị quy trình công nghệ công việc có ý nghĩa quan trọng Do thời gian có hạn sâu vào nội dung chính, đồ án thực giải việc tính toán kỹ thuật, thiết kế tháp chưng luyện Chưa sâu vào tính toán thiết bị phụ Trong đề cho ta dùng tháp chưng luyện liên tục đĩa lỗ ống chảy truyền để phân tách hỗn hợp hai cấu tử :Axeton– Nước, chế độ làm việc áp suất thường với hỗn hợp đầu vào gia nhiệt đến nhiệt độ sôi II: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỖN HỢP CHƯNG Axeton Nước sản phẩm ngành công nghiệp tổng hợp hữu Chúng sử dụng rộng rãi công nghiệp hoá học nói chung công nghiệp hữu nói riêng công nghiệp hoá dầu, dược phẩm, phẩm nhuộm,… GVHD: Nguyễn Văn Hoàn SV: Nguyễn Thị Hà Lớp: ĐHCN Hóa 1- K6 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa Thông thường công nghiệp hữu CH3COCH3 H 2O dạng hỗn hợp nên muốn sử dụng chúng người ta cần thiết phải tách riêng biệt chúng Để thực điều này, người ta tiến hành chưng luyện hỗn hợp tháp chưng luyện liên tục gián đoạn Tháp chưng luyện liên tục dùng loại tháp đệm, tháp chóp tháp đĩa lỗ Trong loại tháp đĩa lỗ ống chảy truyền sử dụng rộng rãi cho hiệu suất cao 2.1: Axeton • Lịch Sử : Axeton có công thức phân tử : CH3COCH3 Khối lượng phân tử 58.079 đvC Là chất lỏng không màu, dễ lưu động dễ cháy, với cách êm dịu có mùi thơm Nó hòa tan vô hạn nước số hợp chất hữu : eter, metanol, etanol, diacetone alcohol… Được tìm thấy vào năm 1595 Libavius, chưng cất khan đường, đến năm 1805 Trommsdorff tiến hành sản xuất Acetone cách chưng cất Acetat bồ tạt sođa : phân đoạn lỏng nằm phân đoạn rượu ete • Tính chất hoá học : Cộng hợp với natri bisunfit: OH CH3COCH3+H2O → CH3 - C - SO3Na (1-metyl-1-hydroxi etan sunfonát natri) CH3 Cộng hợp axit HCN: OH CH3CO + HCN → CH3-C-CN CH3 GVHD: Nguyễn Văn Hoàn ( pH= 4-8 ) SV: Nguyễn Thị Hà Lớp: ĐHCN Hóa 1- K6 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa Phản ứng ngưng tụ : OH O CH3-CO-CH3+HCH2C=O→ CH3-C-CH3-C-CH3 (4-oxy-4-mêtyll-2-pentanon) CH3 CH3 Acetone khó bị oxi hóa thuốc thử Pheling, Tôluen, HNO3đđ, KMnO4… Chỉ bị oxi hóa hỗn hợp KMnO4 + H2SO4, Sunfôcrômic K2Cr2O7 + H2SO4… Bị gãy mạch cacbon CH3-C-CH→CH3-C-CH2-OH→CH3-C-CH=O→CH3COOH+HCOOH O O O Phản ứng khử hoá : CH3COCH3 + H2 → CH3CHOH-CH3 • Ứng Dụng : Acetone ứng dụng nhiều làm dung môi cho công nghiệp, ví dụ cho vecni, sơn, sơn mài, cellulose acetate, nhựa, cao su … Nó hoà tan tốt tơ acetate, nitroxenluloz, nhựa phenol focmandehyt, chất béo, dung môi pha sơn, mực in ống đồng Acetone nguyên liệu để tổng hợp thủy tinh hữu Từ Acetone tổng hợp ceten, sumfonat (thuốc ngủ), holofom Một số thông số vật lý nhiệt động Acetone : Nhiệt độ nóng chảy : Nhiệt độ sôi : 56.9 0C ; Tỷ trọng : d 20 Nhiệt dung riêng Cp : -94.6 0C ; ; 22 Kcal/mol (chuẩn 102 0C) Độ nhớt µ : 0.316 cp ( 250C) Nhiệt trị : 0.5176 cal/g ( 200C) GVHD: Nguyễn Văn Hoàn SV: Nguyễn Thị Hà Lớp: ĐHCN Hóa 1- K6 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa • Điều chế : Oxy hóa rượu bậc hai: CH3CHOH-CH3 → CH3COCH3 + H2O Theo phương pháp Piria : nhiệt phân muối canxi axit cacboxylic: (CH3COO)2Ca → CH3COCH3 + CaCO3 Từ dẫn xuất magiê : O O CH3-C-Cl + CH3-MgBr → CH3-C-CH3 + Mg-Br Cl Trong thời kỳ chiến tranh giới lần thứ nhất, nhu cầu nguồn Acetone lớn, tong có giới hạn việc thu dược Acetone từ chưng cất gỗ, nên để bổ sung nguồn Acetone Hoa Kỳ áp dụng phương pháp chưng cất khan Ca(CH3COO)2 – thu cách lên men rượu có mặt xúc tác vi khuẩn để chuyển carbohydrate thành Acetone Butyl Alcohol.Công nghệ ứng dụng chủ yếu suốt chiến tranh giới lần thứ năm 20 Tuy nhiên, đến năm 20 công nghệ thay công nghệ có hiệu (chiếm khoảng ¾ phương pháp sản xuất Acetone Hoa Kỳ) : Dehydro Isopropyl Alcol Ngoài ra, số qúa trình sản xuất Acetone khác : - Oxi hóa Cumene Hydro Peroxide thành Phenol Acetone - Oxi hóa trực tiếp Butan – Propan - Lên men Carbo hydrate vi khuẩn đặc biệt - Công ty Shell sử dụng sản phẩm phụ GVHD: Nguyễn Văn Hoàn 10 SV: Nguyễn Thị Hà Lớp: ĐHCN Hóa 1- K6 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa Tổng hợp Acetone cách Dehydro Isopropyl Alcol có xúc tác CH3CHOHCH3 + 15.9 Kcal (ở 3270C ) xuctac → CH3ưCOCH3 + H2 Xúc tác sử dụng : đồng hợp kim nó, oxit kim loại muối Ở nhiệt độ khoảng 325 0C , hiệu suất khoảng 97% Dòng khí nóng sau phản ứng gồm có : Acetone, lượng Isopropyl Alcol chưa phản ứng, H2 phần nhỏ sản phẩm phụ ( Propylene, diisopropyl eter …) Hỗn hợp làm lạnh khí không ngưng lọc nước Dung dịch lỏng đem chưng cất phân đoạn, thu Acetone đỉnh hỗn hợp nước, Isopropyl Alcol ( ) đáy 2.2: Nước Nước hợp chất hóa học oxy hidro, có công thức hóa học H 2O Với tính chất lý hóa đặc biệt (ví dụ tính lưỡng cực, liên kết hiđrô tính bất thường khối lượng riêng) nước chất quan trọng nhiều ngành khoa học đời sống; 70% diện tích Trái Đất nước che phủ 0,3% tổng lượng nước Trái Đất nằm nguồn khai thác dùng làm nước uống • Cấu tạo: Phân tử nước bao gồm hai nguyên tử hidro nguyên tử oxy Về mặt hình học phân tử nước có góc liên kết 104,45° Do cặp điện tử tự chiếm nhiều chỗ nên góc sai lệch so với góc lý tưởng hình tứ diện Chiều dài liên kết O-H 96,84 picomet GVHD: Nguyễn Văn Hoàn 11 SV: Nguyễn Thị Hà Lớp: ĐHCN Hóa 1- K6 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa • Tính lưỡng cực: Oxy có độ âm điện cao hidro Việc cấu tạo thành hình ba góc việc tích điện phần khác nguyên tử dẫn đến cực tính dương nguyên tử hiđrô cực tính âm nguyên tử oxy, gây lưỡng cực Dựa hai cặp điện tử đơn độc nguyên tử ôxy, lý thuyết VSEPR giải thích xếp thành góc hai nguyên tử hiđrô, việc tạo thành mô men lưỡng cực mà nước có tính chất đặc biệt Vì phân tử nước có tích điện phần khác nên số sóng điện từ định sóng cực ngắn có khả làm cho phân tử nước dao động, dẫn đến việc nước đun nóng Hiện tượng áp dụng để chế tạo lò vi sóng • Liên kết hiđrô: Các phân tử nước tương tác lẫn thông qua liên kết hiđrô nhờ có lực hút phân tử lớn Đây liên kết bền vững Liên kết phân tử nước thông qua liên kết hidro tồn phần nhỏ giây, sau phân tử nước tách khỏi liên kết liên kết với phân tử nước khác Đường kính nhỏ nguyên tử hidro đóng vai trò quan trọng cho việc tạo thành liên kết hidro, có nguyên tử hidro đến gần nguyên tử oxy chừng mực đầy đủ Các chất tương đương nước, thí dụ dihidro sulfua (H2S), không tạo thành liên kết tương hiệu số điện tích nhỏ phần liên kết Việc tạo chuỗi phân tử nước thông qua liên kết cầu nối hidro nguyên nhân cho nhiều tính chất đặc biệt nước, thí dụ nước có khối lượng mol nhỏ vào khoảng 18 g/mol thể lỏng điều kiện tiêu chuẩn Ngược lại, H2S tồn dạng khí điều kiện Nước có khối lượng riêng nhỏ độ Celcius nhờ vào mà băng đá lên mặt nước; tượng giải thích nhờ vào liên kết cầu nối hiđrô GVHD: Nguyễn Văn Hoàn 12 SV: Nguyễn Thị Hà Lớp: ĐHCN Hóa 1- K6 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa ρ A = 749,00278(kg / m ) ρ B = 984, 22841(kg / m ) Thay số vào ta có : 0,98 − 0,98 = + ρ R 749,00278 984, 2284 ⇒ ρ R = 752,6(kg / m ) ⇒V = 2197,1597 = 8,1095.10 −4 ( m / s ) 3600.752,6 Chọn vận tốc lượng hồi lưu, coi chất lỏng tự chảy ω = 0, 25( m / s ) V 8,1095.10−4 ⇒d = = = 0, 064( m) = 640(mm) 0,785.ω 0, 785.0, 25 Quy chuẩn d2 = 70 (mm) ⇒ Chiều dài đoạn ống nối l2 = 110 (mm) 3.Đường kính ống dẫn nguyên liệu đầu Lưu lượng hỗn hợp đầu vào tháp : V = F 3600.ρ F Với F = 9500kg/h ρ F : Khối lượng riêng hỗn hợp đầu vào to = tF =68,1268 o C o aF − aF = + ρ ρA ρB Nội suy từ to = toF = 68,7126o C bảng I.2-I.9 ta có: ρ A = 734, 23799( kg / m ) GVHD: Nguyễn Văn Hoàn 101 SV: Nguyễn Thị Hà Lớp: ĐHCN Hóa 1- K6 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa ρ B = 978, 20807( kg / m ) ⇒ 0,3 − 0,3 = + ρ F 734, 23799 978, 20807 ⇒ ρ F = 889,5364( kg / m ) ⇒V = F 9500 = = 2, 967.10−3 (m / s ) 3600.ρ F 3600.889,5364 Chọn vận tốc lượng hồi lưu : ω = 0,15( m / s ) ⇒d = V 0,2967.10 −3 = = 0,1527(m) 0,785.ω 0,785.0,15 ⇒ d = 150(mm) l3 = 130(mm) Vậy chiều dài ống nối là: 130 (mm) 4.Đường kính ống dẫn sản phẩm đáy V = W 3600.ρ w W = 6729,167( kg/h) ρ w : Khối lượng riêng sản phẩm đáy : to = tw = 97,2154 o C a − a1 = + ρw ρA ρB Nội suy từ bảng ( I.2 – tr9-I ) ta có : ρ A = 696,61998( kg / m ) ρ B = 959,94922( kg / m ) Với a1 = aw = 0,02 phần khối lượng Ta có : 0,02 − 0, 02 = + ⇒ ρ w = 952,7463( kg / m ) ρ w 696, 61998 959,94922 GVHD: Nguyễn Văn Hoàn 102 SV: Nguyễn Thị Hà Lớp: ĐHCN Hóa 1- K6 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội ⇒V = Khoa Công nghệ Hóa 6729,167 = 1,962.10 −4 ( m / s ) 3600.952,7463 Chọn vận tốc lượng hồi lưu : ω = 0,25(m / s ) V 1,962.10−4 ⇒d = = = 0,0999( m) 0,785.ω 0,785.0, 25 Quy chuẩn d4 = 100 mm ⇒ Chiều dài đoạn ống nối l4 = 120 mm 5.Đường kính ống dẫn hồi lưu sản phẩm đáy -Hỗn hợp hồi lưu hỗn hợp với nồng độ cấu tử dễ bay yw=0,0899phần mol tw=97,2154oC -Ta có khối lượng riêng hỗn hợp là: y.M C + ( − y ) M B 273 0,0899.58 + ( − 0,0899 ) 18 273 ρ= = = 0,711(kg / m ) 22, ( 273 + tw ) 22,4 ( 273 + 97, 2154 ) -Lượng sản phâm đáy hồi lưu:g1’= 4967,9927(kg/h) V= 4967,9927 = 0,51(m / s) 3600.0,711 -Chọn vận tốc ω = 25(m / s) 0,5 -Do đó: d = 0,785.25 = 0,178(m) -Quy chuẩn d5=200m - ⇒ Chiều dài đoạn ống nối l5 = 130 mm GVHD: Nguyễn Văn Hoàn 103 SV: Nguyễn Thị Hà Lớp: ĐHCN Hóa 1- K6 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa III- TÍNH ĐÁY VÀ THIẾT BỊ Cùng loại vật liệu với thân tháp, tháp làm việc áp suất thường thân trụ hàn nên ta chọn đáy nắp thiết bị hình elip có gờ, thiết bị thẳng đứng có P > 7.104 ( N/m2) Tính toán đáy nắp hoàn toàn : +> Chiều dày đáy nắp thiết bị chịu áp suất : S= Dt P D t + C (m)( II − 385) 3,8.[σ K ].K ϕ h − P 2.ht Với C = 1,5.10-3 ht : Chiều cao phần lồi đáy nắp (m) -Dựa vào đường kính Dt=1000mm Tra bảng XIII.10 - tr382.II ta có ht = 250 mm ϕ h : Hệ số bền mối hàn hướng tâm Chọn nắp hàn từ hai nửa tấm, hàn điện hai phía tay Tra tr362-II ta có : ϕ h =0,95 K : Hệ số không thứ nguyên xác định : K = 1− d (XIII.48 - tr385-II) Dt d: đường kính lỗ đáy nắp thiết bị dđáy = 200 mm ; dnắp =100mm GVHD: Nguyễn Văn Hoàn 104 SV: Nguyễn Thị Hà Lớp: ĐHCN Hóa 1- K6 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa Dt : đường kính tháp : Dt = m [σ ] = 146,67.106 ( N / m ) ; P =160803,1201 ( N/m2) 1.Tính chiều dày đáy Dđáy = 100 mm K = 1− d 0,1 = 1− = 0,9 Dt Tính giá trị [σ K ] k.ϕ P h = 146,67.10 0,9.0,95 = 779,422 >> 30 160803,1201 Do bỏ P mẫu số công thức tính chiều dày Vậy S= Dt P D 1.160803,1201 t +C = + 1,5.10 −3 3,8.[σ K ].k ϕ h 2.h b 3,8.146,67.10 0,9.0.95 2.2,5 => S= 2,175 10-3 m Ta thấy S – C < 10 mm nên phải tăng C lên 2mm Khi C = 3,5.10-3 m ⇒ S = (2,175 + 3,5).10-3 = 5,675.10-3 ( m ) ⇒ Chọn S = mm +> Kiểm tra ứng suất thành áp suất thử thủy lực theo công thức : [D σ= ] + 2.hb ( S − C ) P0 σ C ≤ ( II − 386) 7,6.K ϕ h hb ( S − C ) 1,2 t [1 ] + 2.0,25.(6 − 3,5) 3,5.10 220.10 6 = = 7,455.10 < = 183,33.10 −3 1,2 7,6.0,9.0,95.0,25.(6 − 3,5).10 Thỏa mãn điều kiện bền nên chọn S =6 mm GVHD: Nguyễn Văn Hoàn 105 SV: Nguyễn Thị Hà Lớp: ĐHCN Hóa 1- K6 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa Tính chiều dày nắp dnắp =200 mm; [σ K ] k.ϕ P h K =1− d 0,2 = 1− = 0,8 Dt 146,67.10 = 0,8.0,95 = 693,038 >> 30 160803,1201 Có thể bỏ P mẫu số công thức tính chiều dày S= Dt P D 1.160803,1201 t +C = + 3,5.10 −3 = 4,29.10 −3 3,8.[σ K ].k ϕ h 2.h b 3,8.146,67.10 0,8.0.95 2.0,25 Kiểm tra tương tự : = [1 ] + 2.0,25.(6 − 3,5) 3,5.10 220.10 = 83,87.10 < = 183,33.10 1,2 7,6.0,8.0,95.0,25.(6 − 3,5).10 −3 ⇒ Chọn S = mm thỏa mãn 3.Kết luận : Do chiều dày nắp đáy thiết bị 6mm nên ta có chiều cao gờ h =25 mm ( XIII.11-II.384) khối lượng 56 kg Vậy thông số đáy nắp thiết bị : Dt = m S = mm hb = 0,25 m m = 56 kg h = 25 mm IV CHỌN BÍCH GHÉP Chọn bích liền thép để nối thiết bị GVHD: Nguyễn Văn Hoàn 106 SV: Nguyễn Thị Hà Lớp: ĐHCN Hóa 1- K6 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa P =160803,1201 (N/m2) D=1m Tra theo bảng XIII.27/422 ta có bảng sau : Bích thân D Db D1 h db D0 Dt Py.106 Dt mm D Db N/m2 0,3 1000 114 1090 D1 Mm 1060 D0 Bu lông db H Mm 1013 M24 28 20 Ta chọn số bích tháp có đường kính 1m Tra bảng (IX.4 - tr170-II) Khoảng cách bích 1000 mm Số bích tháp là: n = 7,11.1000 = 3, 95 ( bích ) 1800 Ta quy chuẩn bích Trong bích để nối nắp đáy chóp với tháp nên tổng số bích n = GVHD: Nguyễn Văn Hoàn 107 SV: Nguyễn Thị Hà Lớp: ĐHCN Hóa 1- K6 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa Theo bảng XIII.6 Tên ống Dy Dn D Sản phẩm đỉnh Hồi lưu đỉnh ống dẫn liệu Sản phẩm đáy Hồi lưu đáy 200 70 150 100 219 76 159 108 273 290 160 260 205 370 Ds Mm 255 130 225 170 335 D1 Db 232 110 202 148 312 M16 M12 M16 M16 M16 Z Cái 28 12 h mm 24 16 20 18 24 V TÍNH VÀ CHỌN GIÁ ĐỠ, TAI TREO Thường người ta không đặt trực tiếp thiết bị lên bệ mà phải có tai treo hay chân đỡ, muốn xác định kích thước tai treo chân đỡ ta phải xác định toàn khối lượng thiết bị Vì ta phải tính khối lượng tháp chưng luyện Người ta cho đầy nước vào tháp sau xác định khối lượng lượng nước cho đầy tháp khối lượng tháp nước GVHD: Nguyễn Văn Hoàn 108 SV: Nguyễn Thị Hà Lớp: ĐHCN Hóa 1- K6 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa Mtb = M1 + M2 + M3 + M4 + M5 1.Xác định khối lượng đáy nắp - Ta có F=1,16 (m2) ( II.382 ) - S=6(mm)= 6.10-3 (m) =2.1,16.0,006.7900 M1 - M1 =2.1,16.0,006.7900=109,968(kg) 2.Khối lượng thân tháp M2 = Mth = Vtt ρ th - ρ th : Khối lượng riêng vật liệu làm thân tháp ( X18H10T): ρ th = 7900 ( kg/m3 ) - Vtt : Thể tích thân tháp : π ( Dn − Dt2 ) Vtt = H th +> Hth : Chiều cao tháp : H = 7,11 m +> Dn, Dt : Đường kính tháp Dn = + 0,006 = 1,012 ( m ) Dt = m ( ) 3,14 1,012 − 12 ⇒ Vtt = 7,11 = 0,135 m ( ) ⇒ Khối lượng thân tháp : M2 = Vtt ρ th = 0,135 7900 = 1604,573 ( kg ) Khối lượng cột chất lỏng tháp M3 = π Dt2 ρ xtb H th GVHD: Nguyễn Văn Hoàn 109 SV: Nguyễn Thị Hà Lớp: ĐHCN Hóa 1- K6 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội - Khoa Công nghệ Hóa Khối lượng cột chất lỏng đoạn luyện L ρ xtb = 816,3765(kg / m3 ) 3,14.12 ⇒ ML = 816,3765.8 = 5126,844(kg ) - Khối lượng cột chất lỏng đoạn chưng C ρ xtb = 928,8837( kg / m ) 3,14.12 ⇒ MC = 928,8837.7 = 5104,216( kg ) ⇒ Khối lượng cột chất lỏng tháp : M3 = ML + MC =5126,844+5104,216=10231,0599( kg ) 4.Khối lượng đĩa Khối lượng đĩa không đục lỗ : mđ = 0,785.Dt2 S đ ρ đ = 0,785.12.0,004.7900 = 24,806(kg ) ( Chiều dày đĩa Sđ = 0,004 m ) -Số đĩa thực tế theo tính toán phần là:15 đĩa -Do lỗ đĩa chiếm khoảng 10% diện tích đĩa nên phần khối lượng lại đĩa là:M4=(mđ-0,1.mđ).n với số đĩa n=15 đĩa ⇒ Khối lượng đĩa : M4 =(24,806-0,1.24,806).15=334,881 ( kg ) 5.Khối lượng toàn tháp chưng luyện M5 = 500 kg ( khối lượng tính sơ ống chảy truyền, đệm, giá đỡ, đỡ, kẹp đĩa, mặt bích bu lông.) Vậy khối lượng toàn tháp là: GVHD: Nguyễn Văn Hoàn 110 SV: Nguyễn Thị Hà Lớp: ĐHCN Hóa 1- K6 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa Mth = M1 + M2 + M3 + M4 + M5 = 109,968+1064,573+10231,0599+334,881+500=12240,48 (Kg ) Trọng lượng toàn tháp : P = M.g =12240,48 9,8 = 119956,72( N ) -Vì trọng lượng tháp lớn nên ta phải chọn chân đỡ tai treo -Căn vào trọng lượng chiều dày thành thiết bị ta chọn tải trọng cho phép 2,5.104 N chân đỡ tai treo là: -Vậy số chân đỡ tai treo cần thiết là: n= P 160803,1201 = ≈6 6.10 2,5.10 Vậy ta có chân đỡ Vậy dựa vào tải trọng chân ta chọn tai treo có tải trọng cho phép sau : ( Bảng XIII.36 – II.438 ) Tải Bề Tải trọng mặt trọng lượng cho đỡ cho tai phép/ phép treo lên bề treo tai L B B1 H mặt l A d Khối (kg) đỡ GVHD: Nguyễn Văn Hoàn S 111 SV: Nguyễn Thị Hà Lớp: ĐHCN Hóa 1- K6 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội G.10-4 F.10-4 N 173 N/m2 ( m2) 2,5 Khoa Công nghệ Hóa 1,45 150 120 130 215 60 20 S 30 3,48 Chọn chân đỡ thép ( XIII.35 – II.437 ) h H B1 B L Tải trọng Bề Tải trọng L cho phép mặt cho phép trên bề mặt đỡ chân B B1 B2 H h 226 L D Dt/A 11 34 1600/600 đỡ G 10-4 F.10-4 N/m2 Mm 4,0 711 30 24 26 37 45 0 0 0,84 GVHD: Nguyễn Văn Hoàn 112 SV: Nguyễn Thị Hà Lớp: ĐHCN Hóa 1- K6 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa PHẦN KẾT LUẬN Chưng luyện trình tiến hành đa số tháp có dòng chuyển động ngược chiều Trong phải có chi tiết để tiến hành đảm bảo sư tiếp xúc pha tốt (các lợi đĩa…) Phương pháp tính toán thiết kế hệ thống chưng luyện liên tục hấp thụ có nhiều điểm giống Tuy nhiên đặc điểm trình chưng luyện hệ số phân bố thay đổi theo chiều cao tháp, đồng thời trình truyền nhiệt diễn song song với trình chuyển khối làm cho trình tính toán thiế kế trở nên phức tạp Một khó khăn mà tính toán thiết kế tháp chưng luyện gặp phải công thức chung cho việc tính toán hệ số động học trình chưng luyện công thức tính toán chưa phản ánh đầy đủ tác dụng động học hiệu ứng hóa học, lý học…mà chủ yếu công thức thực nghiệm công thức tính toán phần lớn phải tính theo giá trị trung bình, thông số vật lý chủ yếu nội suy, nên khó khăn tính toán xác Trong phạm vi khuôn khổ đồ án môn học, thời gian không cho phép đồng thời lần tiếp xúc với cách làm đồ án không tránh khỏi bỡ ngỡ, sai sót Mặt khác trình tính toán thiế kế tính toán lý thuyết, kết tìm phải quy chuẩn áp dụng vào thực tế cần phải có tính toán cụ thể rõ ràng để phù hợp với thực tế sản xuất Là sinh viên em chưa tiếp xúc với nhiều công nghệ, với thực tế sản xuất việc tính toán khí tính bền chi tiết không tránh khỏi sai sót Trong thời gian làm đồ án vừa qua em nhận quan tâm giúp đỡ nhiệt tình thầy cô khoa đặc biệt thầy giáo Nguyễn Văn Hoàn giúp em hiểu rõ môn học, phương pháp thực tính toán thiết kế, cách tra cứu số liệu, xử lý số liệu em hoàn thành đồ án GVHD: Nguyễn Văn Hoàn 113 SV: Nguyễn Thị Hà Lớp: ĐHCN Hóa 1- K6 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa Em xin chân thành cảm ơn thầy cô! GVHD: Nguyễn Văn Hoàn 114 SV: Nguyễn Thị Hà Lớp: ĐHCN Hóa 1- K6 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa Tài liệu tham khảo Cơ sở trình thiết bị công nghiệp hóa chất thực phẩm (tập 4) Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất thực phẩm (tập 1, tập 2) Tính toán trình thiết bị công nghiệp hóa chất va thực phẩm ( tập 2) Các tài liệu khác liên quan GVHD: Nguyễn Văn Hoàn 115 SV: Nguyễn Thị Hà Lớp: ĐHCN Hóa 1- K6