NỘI DUNG: Thiết kế hệ thống chưng luyện liên tục loại tháp đĩa lỗ có ống chảy truyền để phân tách hỗn hợp: Benzen – Toluen với các số liệu ban đầu như sau:Năng suất hỗn hợp đầu = 9000kggiờNồng độ cấu tử dễ bay hơi : + hỗn hợp đầu aF=31% + hỗn hợp đầu ap=95%STTTên bản vẽKhổ giấySố lượng1Vẽ dây chuyền sản xuấtA4012Vẽ hệ thống tháp chưng luyệnA001 + hỗn hợp đầu aw=1,8%Tháp làm việc ở áp suất thường, hỗn hợp được gia nhiệt đến nhiệt độ sôi.
Trng H Cụng nghip H Ni Khoa Cụng ngh húa CNG HềA X HI CH NGHA VIT NAM B CễNG THNG TRNG H CễNG NGHIP H NI c lp- T Hnh phỳc N MễN HC QU TRèNH THIT B H v tờn SV: Nguyn Thựy Linh MSV: Lp: H Cụng Ngh Húa Khúa: VI Khoa: Cụng ngh húa Giỏo viờn hng dn: Phm Th Thanh Yờn NI DUNG: Thit k h thng chng luyn liờn tc loi thỏp a l cú ng chy truyn phõn tỏch hn hp: Benzen Toluen vi cỏc s liu ban u nh sau: - Nng sut hn hp u = 9000kg/gi - Nng cu t d bay hi : + hn hp u aF=31% + hn hp u ap=95% + hn hp u aw=1,8% Thỏp lm vic ỏp sut thng, hn hp c gia nhit n nhit sụi STT Tờn bn v Kh giy S lng V dõy chuyn sn xut A4 01 V h thng thỏp chng luyn A0 01 PHN THUYT MINH MC LC GVHD: Phm Th Thanh Yờn SVTH: Nguyn Thựy Linh - 0641120335 Page Trng H Cụng nghip H Ni Khoa Cụng ngh húa LI M U Mt nhng ngnh cú s úng gúp to ln n nn cụng nghip nc ta núi riờng v th gii núi chung, ú l ngnh cụng ngh húa hc Hin nay, nhiu ngnh sn xut húa cht cng nh s dng sn phm húa hc, nhu cu s dng nguyờn liu hoc sn phm cú tinh khit cao phi phự hp vi quy trỡnh sn xut hoc nhu cu s dng Ngy nay, cỏc phng phỏp c s dng nõng cao tinh khit nh trớch ly, chng ct, cụ c, hp th, tựy theo c tớnh yờu cu ca sn phm m ta cú s la chn phng phỏp thớch hp.i vi h Benzentoluen l hai cu t hũa tan vo v cú nhit sụi khỏc xa nờn ta chn phng phỏp chng ct tỏch cỏc cu t hn hp v thu c benzen cú tinh khit cao ỏn mụn hc quỏ trỡnh v thit b l mụn hc mang tớnh tng hp quỏ trỡnh hc cu cỏc k s húa tng lai Mụn hc giỳp sinh viờn gii quyt nhim v tớnh toỏn c th v yờu cu cụng ngh, kt cu, iu kin hnh, giỏ thnh ca mt thit b sn xut õy l bc u tiờn sinh viờn dng nhng kin thc ó hc ca nhiu mụn vo gii quyt nhng k thut thc t mt cỏch tng quỏt Nhim v ca mụn hc ny l chng luyn Benzen- toluen thỏp a l cú ụng chy chuyn: nng suõt tn/h, nng sn phm u l 31% lng benzen, thu c sn phm nh 0,5% lng benzen v sn phm ỏy 1,8% lng benzen Em chõn thnh cm n cỏc quý thy cụ b mụn khoa cụng ngh húa hc, cụ Phm Th Thanh Yờn ó giỳp em hon thnh ỏn ny GVHD: Phm Th Thanh Yờn SVTH: Nguyn Thựy Linh - 0641120335 Page Trng H Cụng nghip H Ni Khoa Cụng ngh húa Tuy nhiờn, quỏ trỡnh hon thnh ỏn khụng th trỏnh nhng sai sút, em rt mong quý thy cụ v cỏc bn gúp ý, ch dn PHN I: GII THIU CHUNG CHNG TNG QUAN V QU TRèNH CHNG CT Lí THUYT V CHNG CT 1.1 Khỏi nim Chng ct l quỏ trỡnh dựng tỏch cỏc cu t ca hn hp lng cng nh hn hp khớ lng thnh cỏc cu t riờng bit da vo bay hi khỏc ca cỏc cu t hn hp ( ngha l cựng nhit , ỏp sut hi bóo hũa ca cỏc cu t khỏc nhau) Thay vỡ a vo hn hp mt pha mi to nờn s tip xỳc gia hai pha nh quỏ trỡnh hp thu hoc nh khớ, quỏ trỡnh chng ct pha mi c to nờn bng s bc hi hoc ngng t Chng ct v cụ c khỏ ging nhau, nhiờn s khỏc cn bn nht ca quỏ trỡnh ny l quỏ trỡnh chng ct dung mụi v cht tan u bay hi ( ngha l cỏc cu t u hin din c hai pha nhng vi t l khỏc ), cũn quỏ trỡnh cụ c thỡ ch cú dung mụi bay hi cũn cht tan khụng bay hi Khi chng ct ta thu c nhiu cu t v thng thỡ bao nhiờu cu t s thu c by nhiờu sn phm Nu xột h n gin ch cú cu t thỡ ta s thu c sn phm: Sn phm nh ch yu gm cu t cú bay hi ln( nhit sụi nh) Sn phm ỏy ch yu gm cu t cú bay hi nh ( nhit sụi ln) i vi h Bezen-Toluen: Sn phm nh ch yu gm benzen v mt ớt toluen GVHD: Phm Th Thanh Yờn SVTH: Nguyn Thựy Linh - 0641120335 Page Trng H Cụng nghip H Ni Khoa Cụng ngh húa Sn phm ỏy ch yu gm toluen v mt ớt benzen 1.2 Phng phỏp chng ct Cỏc phng phỏp chng ct c phõn loi theo: p sut lm vic p sut thp p sut thng p sut cao Nguyờn tc lm vic: da vo nhit sụi ca cỏc cu t, nu nhit sụi ca cỏc cu t quỏ cao thỡ ta gim ỏp sut lm vic gim 1.3 nhit sụi ca cỏc cu t Nguyờn lý lm vic: Chng mt bc Chng lụi cun theo hi nc Chng ct Cp nhit ỏy: Cp nhit trc tip Cp nhit giỏn tip Vy : i vi h Benzen-toluen, ta chn phng phỏp chng ct liờn tc ỏp sut thng Thit b chng ct Trong sn xut, ngi ta thng dựng nhiu loi thit b khỏc tin hnh chng ct Tuy nhiờn, yờu cu c bn chung ca cỏc thit b ging ngha l din tớch tip xỳc pha phi ln iu ny ph thuc vo mc phõn tỏn ca mt lu cht ny vo lu cht Nu pha khớ phõn tỏn vo pha lng ta cú cỏc loi thỏp mõm, nu pha lng phõn tỏn vo pha khớ ta cú thỏp chờm, thỏp phun, õy ta kho sỏt loi thng dựng l thỏp mõm v thỏp chờm Thỏp mõm: thõn thỏp hỡnh tr, thng ng phớa cú gn cỏc mõm cú cu to khỏc nhau, trờn ú pha lng v pha hi c cho tip xỳc vi Tựy theo cu to ca a, ta cú: Thỏp mõm chúp: trờn mõm b trớ cú chúp dng trũn, xupap, Thỏp mõm xuyờn l: trờn mõm cú l hay rónh Thỏp m ( thỏp chờm): thỏp hỡnh tr, gm nhiu bc ni vi bng mt bớch hay hn Vt chờm c cho vo thỏp theo GVHD: Phm Th Thanh Yờn SVTH: Nguyn Thựy Linh - 0641120335 Page Trng H Cụng nghip H Ni Khoa Cụng ngh húa mt hai phng phỏp sau: xp ngu nhiờn hay xp th t Thỏp m u im - Cu to khỏ n gin Tr lc thp Lm vic c vi cht lng bn nu dựng Thỏp a l - - Thỏp chúp Tr lc tng i thp Hiu sut khỏ cao - Khỏ n nh Hiu sut cao Khụng lm vic c vi cht lng bn Kt cu khỏ phc - Cú tr lc ln Tiờu tn nhiu vt t, kt cu phc m cu cú Nh c im - - - - Do cú hiu ng thnh nờn hiu sut truyn thp n nh khụng cao, khú hnh Do cú hiu ng thnh nờn tng nng sut thỡ hiu ng thnh tng ú khú tng nng sut Thit b khỏ nng n - - - Bng 1.1 So sỏnh u nhc im ca cỏc loi thỏp Vy qua phõn tớch trờn ta s dng thỏp a l chng ct h Benzentoluen GII THIU V NGUYấN LIU GVHD: Phm Th Thanh Yờn SVTH: Nguyn Thựy Linh - 0641120335 Page Trng H Cụng nghip H Ni Khoa Cụng ngh húa 2.1 Benzen v Toluen: Benzen l mt hn hp cht mch vũng, dng lng khụng mu v cú mựi thm nh Cụng thc phõn t l Benzen khụng phõn cc, vỡ vy tan tt cỏc dung mụi hu c khụng phõn cc v tan ớt nc Trc õy ngi ta thng s dng benzen lm dung mụi Tuy nhiờn sau ú ngi ta phỏt hin rng nng benzen khụng khớ ch cn thp khong 1ppm cng cú kh nng gõy bnh bch cu, nờn ngy c s dng hn ch hn Cỏc tớnh cht vt lớ ca benzen: Khi lng phõn t: 78,11 T trng ( 20 ): 0,879 Nhit sụi: 80 Nhit núng chy: 5,5 Toluen l mt hp cht mch vũng, dng lng v cú tớnh thm, cụng thc phõn t tng t nh benzen cú gn thờm nhúm CH3 Khụng phõn cc, ú tuluen tan tt benzen Toluen cú tớnh cht dung mụi tng t benzen nhng c tớnh thp hn nhiu, nờn ngy thng c s dng thay benzen lm dung mụi phũng thớ nghim v cụng nghip Cỏc tớnh cht vt lý ca Toluen: Khi lng phõn t: 92,13 T trng ( 20): 0,866 Nhit sụi: 111 Nhit núng chy: -95 Cỏc phng thc iu ch i t nguụn thiờn nhiờn: Thụng thng cỏc hydrocacbon ớt c iu ch phũng 2.2 thớ nghim, vỡ cú th thu c lng ln nú bng phng phỏp chng ct than ỏ, du m úng vũng v dehydro húa ankan GVHD: Phm Th Thanh Yờn SVTH: Nguyn Thựy Linh - 0641120335 Page Trng H Cụng nghip H Ni Khoa Cụng ngh húa Cỏc ankan cú th tham gia úng vũng v dehydro húa ta thnh hydro cacbon thm nhit cao v cú mt xỳc tỏc nh , hay cỏc kim loi chuyn tip nh Pd, Pt Dehydro húa cỏc cycloankan Cỏc cycloankan cú th b dehydro húa nhit cao vi s cú mt ca cỏc xỳc tỏc kim loi chuyn tip to thnh benzen hay cỏc dn xut ca benzen i t acetylen un acetylen s cú mt ca cỏc xỳc tỏc l than hot tớnh hay phc ca niken s thu c benzen T benzen ta cú th iu ch c cỏc dn xut ca benzen nh toluen bng phn ng Friedel-Crafts ( phn ng ankyl húa bezen bng cỏc dn xut ankyl halide vi s cú mt ca 2.3 xỳc tỏc AlCl3 khan) Hn hp benzen- toluen: Ta cú bng thnh phn lng (x) hi (y) v nhit sụi ca hn hp Benzen toluen 760 mmHg x( phn mol) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 y( phn mol) 11,8 21,4 38 51,1 61, 71,2 79 85, 91 95,9 100 t( ) 110, 108, 106, 102, 98,6 95, 92,1 89,4 86, 84,4 82,3 80,2 S QUY TRèNH CễNG NGH: GVHD: Phm Th Thanh Yờn SVTH: Nguyn Thựy Linh - 0641120335 Page Trng H Cụng nghip H Ni Khoa Cụng ngh húa 3.1 Dõy chuyn sn xut: N ớc N ớc lạnh Hơi đốt N ớc N ớc lạnh 11 N ớc ng ng Hơi đốt 11 N ớc ng ng 10 Hỡnh 1.1 S dõy chuyn cụng nghờ chng luyn liờn tc CH THCH: Thựng cha hn hp u GVHD: Phm Th Thanh Yờn SVTH: Nguyn Thựy Linh - 0641120335 Thit b lm lnh sn phm nh Page Trng H Cụng nghip H Ni Khoa Cụng ngh húa Bm Thựng cha sn phm nh Thựng cao v Thit b gia nhit ỏy thỏp Thit b gia nhit hn hp u 10 Thựng cha sn phm ỏy Thỏp chng luyn 11 Thit b thỏo nc ngng Thit b ngng t hi lu 3.2 Thuyt minh quy trỡnh: Dung dch u thựng (1) c bm (2) bm liờn tc lờn thựng cao v (3), mc cht lng cao nht thựng cao v c khng ch nh ng chy trn, t thựng cao v dung dch c a vo thit b un núng (4) qua lu lng k (11), õy dung dch c un núng n nhit sụi bng hi nc bóo ho, t thiột bi gia nhit (4) dung dch c a vo thỏp chng luyn (5) nh a tip liu, thỏp hi i t di lờn gp cht nng i t trờn xung, nhit v nng cỏc cu t thay i theo chiu cao ca thỏp Vỡ vy hi t a phớa di lờn a phớa trờn, cỏc cu t cú nhit sụi cao s c ngng t li v cui cựng trờn nh ta thu c hn hp gm hu ht cỏc cu t d bay hi Hi ú i vo thit b ngng t hi lu (6), õy nú c ngng t li Mt phn cht lng i qua thit b lm lnh (7) lm lnh n nhit cn thit ri i vo thựng cha sn phm nh (8), mt phn khỏc hi lu v thỏp a trờn cựng Cht lng i t trờn xung gp hi cú nhit cao hn, mt phn cu t cú nhit sụi thp c bc hi v ú nng cu t khú bay hi cht lng ngy cng tng v cui cựng ỏy thỏp ta thu dc hn hp lng gm hu ht l cu t khú bay hi Cht lng i thỏp c lm lnh ri i vo thựng cha sn phm ỏy (10) Nh vy vi thit b lm GVHD: Phm Th Thanh Yờn SVTH: Nguyn Thựy Linh - 0641120335 Page Trng H Cụng nghip H Ni Khoa Cụng ngh húa vic liờn tc thỡ hn hp u c a vo liờn tc v sn phm cng c thỏo liờn tc PHN II: TNH TON THIT B CHNH 2.1 TNH TON CN BNG VT LIU TON THIT B: Kớ hiu cỏc i lng nh sau: F : lng nguyờn liu u (kmol/h) P : lng sn phm nh (kmol/h) W: lng sn phm ỏy (kmol/h) xF: nng phn mol ca cu t d bay hi hn hp u xP: nng phn mol ca cu t d bay hi sn phm nh xW: nng phn mol ca cu t d bay hi sn phm ỏy o Gi thit: + S mol pha hi i t di lờn l bng tt c mi tit o din ca thỏp + S mol cht lng khụng thay i theo chiu cao on chng v on luyn + Hn hp u i vo thỏp nhit sụi + Cht lng ngng t thit b ngng t cú thnh phn bng thnh phn ca hi i nh thỏp + Cp nhit ỏy thỏp bng hi t giỏn tip Yờu Cu thit b: F: Nng sut thit b tớnh theo hn hp u = 9000kg/gi Thit b lm vic ỏp sut thng (P = at) Thỏp chng loi: thỏp a l cú ng chy truyn o iu kin: aF : Nng benzen hn hp u = 31% (phn lng) aP: Nng nc sn phm nh = 95% (phn lng) aW: Nng nc sn phm ỏy = 1,8% (phn lng) MA: Khi lng phõn t ca benzen = 78 MB: Khi lng phõn t ca toluen = 92 o o i t phn lng sang phn mol: GVHD: Phm Th Thanh Yờn SVTH: Nguyn Thựy Linh - 0641120335 Page 10 Trng H Cụng nghip H Ni Khoa Cụng ngh húa = A.C. Trong ú: C = 1939,6013 (J/kg.) = 820,980 (kg/m) M : lng mol trung bỡnh ca hn hp lng M = 87,156 (kg/kmol) A: h s ph thuc vo mc liờn kt ca cht lng Vi cht lng liờn kt cú A =4,22.10 (S tay I - 123) Suy ra: = 0,1419(W/m.) Vy: Pr = = 4,8114 c Tớnh h s cp nhit v phớa dung dch (W/m.) Nu = M ch cht lng l chy xoỏy nờn: Nu = 0,021..Re.Pr (S tay II-14) : H s hiu chnh tớnh n nh hng ca t s chiu di v ng kớnh d ca ng Theo bng V.2 (S tay II - 15) >50 => = Pr : Chun s Prant ca hn hp lng tớnh theo nhit thnh ng : Th hin nh hng ca dũng nhit (un núng hay lm ngui) Khi chờnh lch gia tng v dũng nh thỡ (theo S tay II - 15) Cú Pr = 4,8114 Do ú h s cp nhit v phớa hn hp lng: = 371,2263 (W/m.) d Tớnh h s cp nhit ca hi bóo hũa GVHD: Phm Th Thanh Yờn SVTH: Nguyn Thựy Linh - 0641120335 Page 66 Trng H Cụng nghip H Ni Khoa Cụng ngh húa Khi tc hi ng nh (W < 10 m/s) v mng nc ngng chuyn ng dũng thỡ h s cp nhit ca hi nc bóo hũa i vi ng thng ng = 2,04.A (W/m.) (S tay II - 28) H: Chiu cao ca ng thit b gia nhit, chn H = 1,5 m t = t - t : hiu s nhit gia nc ngng (t) v nhit phớa thnh ng tip xỳc (t) t = t - t Gi thit t = 1.2C r : n nhit ngng t ca hi bóo hũa t = 118,4C r = 526,964 (kcal/kg)=2203,431.10 (J/kg) A: H s ph thuc vo nhit mng nc ngng t A = (S tay II - 29) Vi: t = 0,5.(t + t) t = t - t => t = t - t = 119,6 1,2 = 118,4C t = 0,5.(118,4 + 119,6) = 119C Suy ra: A = 179 + (119 - 100) = 187,55 (Theo S tay II - 19) Do ú: = 2,04.187,55 = 11843,2075 (W/m.) Vy nhit lng cung cp cho m thnh ng l: q = .t = 14211,849(W/m ) e Tớnh tng tr thnh ng r r=r+r+ Chn b dy thnh ng truyn nhit = 2,5 mm ( TTQT &TB1- 343) : H s dn nhit thnh ng, = 16,3 (W.m.), i vi thộp X18H10T theo bng XII.7 (II - 313) r1 nhit tr cn bn bỏm bờn ngoi thnh ng : r1=0,232.10-3(m2./w) r2 nhit tr cn bn bỏm bờn thnh ng : r2=0,387.10-3(m2./w) r = 0,232.10-3+0,387.10-3+ f Tớnh hiu s nhit gia hai thnh ng Nhit lng dn qua mt m thnh ng: q = t t = q. r Do quỏ trỡnh truyn nhit l n nh nờn: GVHD: Phm Th Thanh Yờn SVTH: Nguyn Thựy Linh - 0641120335 Page 67 Trng H Cụng nghip H Ni Khoa Cụng ngh húa q = q = 14211,849 (W/m) Do ú: t = 14211,849.0,7724.10-3 = 10,9772C Li cú: t = t - t ; t = 116,8C t = 118,4 10,9772 = 107,4228C M: t = t - t Vi t l nhit hn hp u un núng ng: t = t tdd = 119,6 50,2587 = 69,34 t = 107,4228-69,34 = 38,0328C g Tớnh nhit lng thnh ng cung cp cho dung dch q = .t = 371,2263.38,0328= 14118,7637 (W/m) Xột = = 0,0065< 0,05 (chp nhn c) Vy lng nhit trung bỡnh truyn cho m thnh ng l: q = = = 14165,303635 (W/m) h.Xỏc nh b mt ng truyn nhit B mt ng truyn nhit ca thit b gia nhit c xỏc nh: F = Q l lng nhit un núng hn hp u n nhit cn thit => F = = 24,659 (m) i Tớnh s ng truyn nhit, chn cỏch sp xp ng theo hỡnh cnh n = = = 1209,77 Ta chn tng s ng thit b l : 186 ng Theo bng V.11 (S tay II - 48) S hỡnh cnh l : 8; S ng trờn ng xuyờn tõm ca hỡnh cnh l: 17 j Tớnh ng kớnh thit b gia nhit hn hp u D = t.(b -1) + 4d (m) (S tay II - 49) Trong ú: t : bc ng t = 1,2.d = 1,2.0,025 = 0,03 (m) d : ng kớnh ngoi ca ng: d = 0,025 (m) S ng trờn ng xuyờn tõm l: b = 17 => D = 0,03.(17 - 1) + 4.0,025 = 0,58 (m) k Tớnh li tc, chia ngn: Tớnh tc thc ca cht lng i ng W= (m/s) Vi: G = 9000 (kg/m) = 865,0866 (kg/m) d = 0,021(m); n = 186 ng W = 0,045 (m/s) cú tc dũng cht lng t ch chy xoỏy thỡ cn tng tc thc ca dũng W bng phng phỏp chia ngn GVHD: Phm Th Thanh Yờn SVTH: Nguyn Thựy Linh - 0641120335 Page 68 Trng H Cụng nghip H Ni Khoa Cụng ngh húa S ngn ca thit b l: = = 6,67 Ta chn l ngn 4.2 TNH BM V THNG CAO V 1 Z H0 H1 H2 Hỡnh 4.1 S bm v thựng cao v Ký hiu: H : Chiu cao tớnh t mt thoỏng ca b cha dung dch n mt thoỏng thựng cao v (m) H : Chiu cao tớnh t ỏy thỏp n a tip liu (m) H : Chiu cao tớnh t ni t bm n ỏy thỏp (m) Z: Chiu cao tớnh t a tip liu n mt thoỏng thựng cao v (m) Trong quỏ trỡnh sn xut, mun tớnh toỏn a hn hp u lờn thựng cao v, m bo yờu cu cụng ngh cn phi tớnh cỏc tr lc ca cỏc ng GVHD: Phm Th Thanh Yờn SVTH: Nguyn Thựy Linh - 0641120335 Page 69 Trng H Cụng nghip H Ni Khoa Cụng ngh húa ng dn liu ca thit b gia nhit hn hp u t ú tớnh chiu cao ca thựng cao v so vi v trớ tip liu ca thỏp v xỏc nh cụng sut, ỏp sut ton phn ca bm P = P + P + P + P + P + P (S tay I - 376) Trong ú: P : p sut ng hc hay ỏp sut cn thit to tc cho dũng chy ng dn P : p sut khc phc tr lc ma sỏt dũng n nh ng thng P : p sut cn thit khc phc tr lc cc b P : p sut cn thit nõng cht lng lờn cao hoc khc phc ỏp sut thy tnh P : p sut cn thit khc phc tr lc thit b P : p sut b sung cui ng dn Trong thit b chng luyn thỏp a l cú ng chy truyn thỡ P = P = 4.2.1 Tớnh cỏc tr lc a Tr lc ca on ng t thit b gia nhit hn hp u n thỏp Tớnh ỏp sut ng hc: P = Hn hp u vo thỏp: = 792,512 (kg/m) : Tc trung bỡnh ca dung dch i ng dn liu: = = d : ng kớnh ng dn liu: chn d = 150 mm, l = m => = = 0,1786 (m/s) Vy: P = = 12,639 (N/m) Tớnh ỏp sut khc ph tr lc ma sỏt: (P) p = = .P Vi d : ng kớnh ca ng truyn nhit: d = 0,05 (m); chiu di ng dn L = m Tớnh chun s Re: Re = Vi : = 0,1786(m/s); = 792,512 (kg/m); : nht ca hn hp u ti t = 97,036C Ni suy theo bng I.101 (S tay I 91) ta cú: lg = x.lg + (1 x).lg , : nht ca nc v metylic nhit t Ni suy theo bng I.101 (S tay I 91) ta cú: =0,2691.10-3(N.s/m) GVHD: Phm Th Thanh Yờn SVTH: Nguyn Thựy Linh - 0641120335 Page 70 Trng H Cụng nghip H Ni Khoa Cụng ngh húa =0,278.10-3(N.s/m) Suy ra: lg = 0,346.lg0.2691.10 + (1 0,346).lg0,278.10 = - 3,56 (Ns/m) -4 = 2,748.10 (Ns/m) Vy : Re = = 25733,99127> 10 Ch chy ca dung dch ng l ch chy xoỏy H s tr lc tớnh theo cụng thc : (380-I) Chn chiu di ng l 12m, cht liu lm bng thộp khụng g cú : nhỏm tuyt i ca ng dn = 0,1 (mm) - - = => = 0,0267 Chn L = m Vy : P = 0,0267 .12,639 = 19,5444(N/m) Tớnh ỏp sut khc phc tr lc cc b P = = .P Tr lc cc b qua cỏc on ng gm: Tr lc vo ng ta chn = 0,5 Tr lc ca khuu 90, khuu mi khuu 30 to thnh Chn = => = 0,3 II.16 (S tay I 394) Do => cú khuu 90o Tr lc van: Chn van tiờu chun vi ng kớnh ng dn liu d = 150 mm Tra theo bng II.16 (S tay I 397) cú = 4,4 Vy h s tr lc cc b l: = + + = 0,5 + 2.0,3 + 4,4 = 5,5 => P = 5,5.12,639 = 67,1(N/m) p sut ton phn cn thit thng tr lc ng dn t thit b gia nhit hn hp u ti a tip liu: P = P + P + P = 12,639 + 19,5444+ 67,1= 98,8444N/m Chiu cao ct cht lng tng ng: H = = = 0,01228(m) GVHD: Phm Th Thanh Yờn SVTH: Nguyn Thựy Linh - 0641120335 Page 71 Trng H Cụng nghip H Ni Khoa Cụng ngh húa b.Tr lc ca ng dn t thựng cao v n thit b gia nhit hn hp u Tớnh ỏp sut ng hc P = : Khi lng riờng ca hn hp u 25C = + (I.2 S tay I 5) Ni suy theo bng I.2 (S tay I 9) ta cú lng riờng ca nc v metylic nhit t = 25C = 873,75 (kg/m); = 861,25(kg/m) a = 0,31 (phn lng) Vy : = 865,0866 (kg/m) Tc ca dung dch chy ng: = = (m/s) => P = = 11,577(N/m) Tớnh ỏp sut khc ph tr lc ma sỏt: (P) p = = .P Vi d = d = 0,15 m, chiu di ng dn L = m Tớnh chun s Re: Re = Vi : = 0,1636 (m/s); = 865,086 (m/s) : nht ca hn hp u ti 25C Tớnh tng t nht trờn ta c nht ca hn hp 25C l: = 0,57114.10 (Ns/m) Vy : Re = = 37169,889> 10 Ch chy ca dung dch ng l ch chy xoỏy H s tr lc ma sỏt xỏc nh theo cụng thc : (380-I) Chiu di ng l 3m, cht liu lm bng thộp khụng g cú = 0,1 Trong ú l nhỏm tng i : = = = 0,67 Vy = 0,02424 Vy : P = 0,02424 .11,577 = 5,6125(N/m) Tớnh ỏp sut khc phc tr lc cc b GVHD: Phm Th Thanh Yờn SVTH: Nguyn Thựy Linh - 0641120335 Page 72 Trng H Cụng nghip H Ni - - Khoa Cụng ngh húa P = = .P Tr lc cc b qua cỏc on ng gm: Tr lc vo ng Ta cú: = = = 0,01 d : ng kớnh thựng cao v chn d = 1,5 (m) Tra bng II.16 (S tay I 388) ta c = 0,5 Tr lc ca khuu 90, khuu mi khuu 30 to thnh Chn = => = 0,3 II.16 (S tay I 394) Tr lc van: Chn van tiờu chun ng kớnh ng dn liu d = 150mm Tra theo bng II.16 (S tay I 397) cú = 4,4 Tr lc t ng vo thit b gia nhit hn hp u (t m) Cú : = = = 0,36 d, d l ng kớnh ng dn v ng kớnh thit b gia nhit hn hp u Tra bng II.16 (S tay I 388) ta c = 0,356 Vy h s tr lc cc b l: = + + + = 0,5 + 2.0,3 + 4,4 + 0,356 = 5,856 => P = .P = 5,856.11,577= 67,794 (N/m) Vy ỏp sut ton phn thng tr lc cc b t thựng cao v n thit b gia nhit hn hp u l: P = P+P + P = 11,577+ 5,6125+ 67,794= 84,9844(N/m) Ta cú chiu cao ct cht lng tng ng: H = = = 0,01(m) c.Tr lc thit b gia nhit hn hp u: Tớnh ỏp sut ng hc: P = Hn hp u vo thỏp t = 69,34C cú = 820,980(kg/m) Tc ca dung dch chy ng: = V : Th tớch hn hp nhit trung bỡnh V = (m/s) f : tit din ca b mt truyn nhit (m) d : ng kớnh ng dn liu : d = 0,021 (m) n : S ng ca thit b gia nhit : n = 106 (ng) m: S ngn ca thit b : => f = = 0,009 => = 0,3 (m/s) Vy P = = 36,9441(N/m) m = ngn GVHD: Phm Th Thanh Yờn SVTH: Nguyn Thựy Linh - 0641120335 Page 73 Trng H Cụng nghip H Ni Khoa Cụng ngh húa Tớnh ỏp sut khc ph tr lc ma sỏt: (P p = = .P Vi d = d = 0,021 m, chiu di ng dn l = 1,5 m S ngn chia l 4=> chiu di on ng l: L = l.m = 4.1,5 = (m) Tớnh chun s Re: Re = Vi : = 0,3 (m/s); = 820,980 (m/s) : nht ca hn hp u ti t : = 0,2748.10 (N.s/m) Vy : Re = = 18821,59389 > 10 Ch chy ca dung dch ng l ch chy xoỏy Xỏc nh theo cụng thc II-464 Chn chiu di ng l 2m,cht liu lm bng thộp khụng g cú = 0,1 Trong ú l nhỏm tng i : = = = 0,67 => = 0,0276 Vy : P = 0,0276 .36,9441 = 291,330(N/m) Tớnh ỏp sut khc phc tr lc cc b: P = = .P Dũng cht lng chy qua thit b gia nhit phi qua cỏc ngn, chia ngn nờn cú t m, t thu v ln i chiu 90 (khi cht lng chy t ngn ny sang ngn khỏc) Theo TTQT & Tb (tr 163):Tit din ca vo thit b gia nhit bng tit din ca bng f (m ) Tit din khong trng u thit b gia nhit i vi mi ngn: f= D : ng kớnh thit b gia nhit hn hp u: D = 0,76 m GVHD: Phm Th Thanh Yờn SVTH: Nguyn Thựy Linh - 0641120335 Page 74 Trng H Cụng nghip H Ni Khoa Cụng ngh húa => f = = 0,1125 m Tit din ca ngn: f = = = 0,01 m Khi dũng chy vo thit b t ng dn (t m): => = = = 0,71 Khi dũng chy t khong trng hai u thit b vo cỏc ngn ca thit b (t thu ln) => = 0,5 = 0,5 (1- = 0,48 Khi dũng chy t cỏc ngn cỏc khong trng hai u thit b (t m ln) = = 0,518 Khi dũng chy thit b (t thu) = 0,5 = 0,355 Khi cht lng chy t ngn ny sang ngn s dng ng khuu 180, d = 0,025 m => = 1,1 Vy = + 5. + 5. + + 10. = 0,71 + 4.0,48+ 4.0,518 + 0,355+ 8.1,1 = 13,857 P = 13,857.36,9441 = 511,934 (N/m) Tớnh tr lc thy tnh P = .g.H (N/m) H: Chiu di ng truyn nhit P = 820,980.9,8.1,5 = 12068,406 (N/m) Vy ỏp sut ton phn cn thit thng tr lc thit b gia nhit P = P + P + P + P = 36,9441+291,330 + 511,934+ 12068,406 = 12908,6141(N/m) Chiu cao ct cht lng tng ng: H = = =1,604(m) 4.2.2 Tớnh chiu cao thựng cao v so vi a tip liu Theo phng trỡnh becnuli cho mt ct ; so vi mt ct chun (hỡnh 4.1) Coi cht lng chy ht t thựng cao v (mt ct 1) GVHD: Phm Th Thanh Yờn SVTH: Nguyn Thựy Linh - 0641120335 Page 75 Trng H Cụng nghip H Ni Khoa Cụng ngh húa +h Trong ú: P = P = 9,81.10 (N/m); P = P + P P : tr lc on luyn: cú P = 1559,6304 (N/m) => P = 9,81.10 + 1559,6304 = 99659,6304(N/m) : Khi lng riờng ca hn hp u 25C : = 865,086 (kg/m) : Khi lng riờng ca hn hp u t =97,036 : = 792,512 (kg/m) = (m/s); = 0,1636 (m/s) h = H + H + H = 0,01228+0,01+1,604= 1,62628 (m) HH= - - + + 1,62628= 2,888(m) Vy thựng cao v t cao hn so vi a tip liu l 2,888(m) 4.2.3 Tớnh v chn bm a Tớnh chiu cao ton phn ca bm: H=H+H+Z Vit phng trỡnh becnuli cho mt ct 1; 2, chn lm chun Cú : P : Tn tht ỏp sut tr lc (N/m) P = P + P + P (N/m) Vi : P : Tr lc ng dn t thựng cao v n thit b gia nhit (N/m) P : Tr lc ng dn t thit b gia nhit n thỏp (N/m) P : Tr lc thit b gia nhit (N/m) GVHD: Phm Th Thanh Yờn SVTH: Nguyn Thựy Linh - 0641120335 Page 76 Trng H Cụng nghip H Ni Khoa Cụng ngh húa P =98,844 + 84,9844 +12908,6141 = 13092,4425 (N/m) Z= H = H + h = 9,5 + 0,5 = 10 (m) H = (m) => H = 10 + + 1,73 = 12,73 (m) b p sut ton phn ca bm Nng sut bm Do tn tht ỏp sut trờn ng ng hỳt t thựng cha n thựng cao v Theo tớnh toỏn phn trc thỡ H= 0,3 m Vy = + H = 12,73+0,3= 13,03 m STQTTB ( 439-1): Cụng sut yờu cu trờn bm l: (KW) Trong ú: Q : Lu lng th tớch ca bm (m/s) Q = = = 3,045 (m/s) - lng riờng ca hn hp u vo : Hiu sut ca bm Hiu sut chung ca bm: = + + : Hiu sut th tớch nh hng n s hao ht ca cht lng : Hiu sut thy lc tớnh n ma sỏt v to dũng xoỏy bm : Hiu sut c khớ tớnh n ma sỏt c khớ bm : Ph thuc vo loi bm v nng sut bm Theo bng I 439 chn bm li tõm cú: chn chn chn N= = 0,463 (Kw) GVHD: Phm Th Thanh Yờn SVTH: Nguyn Thựy Linh - 0641120335 Page 77 Trng H Cụng nghip H Ni Khoa Cụng ngh húa Cụng sut ca ng c in: N = (Kw) : Hiu sut truyn ng, chn = : Hiu sut ng c in, chn = 0,8 N = = 0,579 (Kw) Thng ng c cú nng sut ln hn so vi tớnh toỏn N = .N vi = 1,5 ữ Chn = => = 2.0,579 = 1,158 (kw) KT LUN Do c im ca quỏ trỡnh chng luyn l h s phõn b thay i theo chiu cao ca thỏp, ng thi quỏ trỡnh truyn nhit din song song vi quỏ trỡnh chuyn vỡ vy lm cho quỏ trỡnh tớnh toỏn v thit k tr lờn phc Mt khú khn na m tớnh toỏn v thit k h thng chng luyn luụn gp phi l khụng cú cụng thc chung cho vic tớnh toỏn cỏc h s ng GVHD: Phm Th Thanh Yờn SVTH: Nguyn Thựy Linh - 0641120335 Page 78 Trng H Cụng nghip H Ni Khoa Cụng ngh húa hc ca quỏ trỡnh chng luyn hoc cụng thc cha phn ỏnh c y cỏc tỏc dng ng hc, cỏc hiu ng húa hc, húa lý, m ch yu l cụng thc thc nghim v cỏc cụng thc tớnh toỏn thỡ phn ln phi tớnh theo giỏ tr trung bỡnh , cỏc thụng s vt lý ch yu ni suy, nờn rt khú khn cho vic tớnh toỏn chớnh xỏc Trong phm vi khuụn kh ca ỏn mụn hc, thi gian khụng cho phộp ng thi hn ch v kin thc lý thuyt cng nh thc t sn xut v õy cng l ln u tiờn tip xỳc vi ỏn nờn ó c gng tỡm ti liu cng nh tra cu cỏc s liu, c gng hon thnh bn ỏn ny nhng khụng trỏnh nhng b ng, sai sút Em kớnh mong s giỳp v ch bo ca cỏc thy cụ giỏo b mụn Sau thi gian nghiờn cu, em ó tỡm hiu v hc c cỏc : Thit k c thỏp chng ct benzen- toluen tng i hon chnh bit trc nng sut, nng nhp liu v nng , thu hi ca sn phm nh Tớnh toỏn tng i chi tit quỏ trỡnh lm vic ca thit b v kh nng chu bn ca thit b v tớnh n mũn c hc v húa hc, cng nh iu kin lm vic ca thit b Thit b cú u im l nng sut khỏ cao, hot ng n nh Tuy nhiờn, hnh ta cn chỳ ý v chớnh xỏc cao, cỏc an ton lao ng trỏnh cỏc ri ro xy ra, gõy thit hi v ngi v ca Qua bi ỏn ny em xin gi li cm n chõn thnh n cỏc thy cụ giỏo b mụn, c bit l cụ Phm Th Thanh Yờn ó quan tõm, giỳp , ch bo tn tỡnh giỳp em hon thnh bi ỏn, giỳp em hiu rừ hn v mụn hc, phng phỏp tớnh toỏn thit k, cỏch tra cu s liu, x lý s liu, Em xin chõn thnh cm n !!! TI LIU THAM KHO C s quỏ trỡnh thit b cụng nghip húa cht v thc phm (tp 4) S tay quỏ trỡnh thit b cụng ngh húa cht v thc phm ( 1, ) GVHD: Phm Th Thanh Yờn SVTH: Nguyn Thựy Linh - 0641120335 Page 79 Trng H Cụng nghip H Ni Khoa Cụng ngh húa Tớnh toỏn quỏ trỡnh v thit b cụng nghip húa cht v thc phm, Cỏc ti liu liờn quan khỏc GVHD: Phm Th Thanh Yờn SVTH: Nguyn Thựy Linh - 0641120335 Page 80