Thiết kế hệ thống hấp thụ loại chóp H2S

Đồ án quá trình thiết bị đồ án 1. Thiết kế hệ thống hấp thụ khí H2S. Nội dung đồ án đầy đủ các phần yêu cầu. Phần lý thuyết + tính toán trình bày minh bạch, rõ ràng. Các phần thuyết minh và tính toán: I.Mở đầu; II.Tính toán thiết kế hệ thống hấp thụ; III.Tính toán quạt (máy nén khí); IV.Tính toán hệ thống bơm dung môi; V.Tính và chọn cơ khí; VI.Kết luận

Đồ án môn trình thiết bị Thiết kế hệ thống hấp thụ để làm khí Họ tên: Lớp : Các số liệu ban đầu : Thiết bị hấp thụ loại tháp chóp Hỗn hợp tách: H2S -không khí Lu lợng khí thải vào tháp là: 11.000 Nm3/h Nồng độ H2S dòng khí vào theo % thể tích là: 2% Hiệu xuất hấp thụ: 85% Dung môi hấp thụ H2O Nhiệt độ áp xuất hấp thụ,lợng dung môi mô theo số điều kiện Các phần thuyết minh tính toán: I Mở đầu II Tính toán thiết kế hệ thống hấp thụ Cân vật liệu Đờng kính Thiết kế đĩa chóp Chiều cao Trở lực Các chi tiết tháp III Tính toán quạt máy nén khí IV Tính toán hệ thống bơm dung môi V Tính chọn khí VI Kết luận Vẽ sơ đồ dây chuyền hệ thống hấp thụ: khổ A4 Vẽ vẽ chi tiết(vẽ lắp)tháp hấp thụ: khổ A1 Giáo viên hớng dẫn Mục lục i mở đầu ii tính toán thiết kế hệ thống hấp thụ Thiết lập phơng trình cân vật liệu Tính đờng kính 11 Thiết kế đĩa chóp 13 Tính chiều cao tháp 18 Tính trở lực tháp 22 Bảng mô 24 iii Thiết kế thiết bị phụ 24 Bơm chất lỏng 24 Thùng cao vị 28 Máy nén khí .29 iv tính chọn khí 33 Chọn vật liệu 33 Tính chiều dày thân tháp 33 Tính chiều dày nắp đáy thiết bị 36 Chọn mặt bích 36 Chọn chân đỡ 37 V kết luận 41 vi tài liệu tham khảo 42 i mở đầu Ô nhiễm môi trờng : vấn đề chung mang tính toàn cầu cấp bách hầu hết quốc gia, phủ đầu t nhiều,cả vốn công nghệ cho việc xử lí chất gây ô nhiễm môi trờng Các nớc phát triển, khoa học công nghệ tiên tiến ô nhiễm môi trờng trở lên nghiêm trọng Việt Nam,tuy công nghiệp cha phát triển mạnh mẽ nhng nhiều nguyên nhân chủ quan khách quan , làm cho môi trờng nớc ta ngày ô nhiễm Việc chặt phá rừng nh hoạt động nhà máy thải môi trờng nhiều chất gây ô nhiễm Cũng nh nhiều nớc khác giới nay, vấn đề xử lí chất gây ô nhiễm nớc ta gặp nhiều khó khăn Nguyên nhân ô nhiễm môi trờng chất thải từ nhà máy, khu công nghiệp hoạt động khác Một chất khí gây ô nhiễm môi trờng H2S) Khí Sunfurơ chất khí không màu, có mùi hăng cay nồng độ khí 1ppm Sunfurơ sản phẩm chủ yếu trình đốt cháy nhiên liệu có chứa lu huỳnh(các nhà máy nhiệt điện thờng nguồn phát sinh nhiều Sunfurơ khí thải) Ngoài kể đến trình tinh chế dầu mỏ, luyện kim, sản suất axit Sunfuric , tinh luyện quặng đồng, kẽm, chì, thiếcsản xuất xi măng giao thông vận tải nơi phát sinh nhiều khí Sunfurơ Tác động khí Sunfurơ tới môi trờng kể nh: - SO2 làm thiệt hại mùa màng, làm nhiễm độc trồng - Ma axit làm đất nớc bị ô nhiễm SO2 SO3 khí Không khí bị ô nhiễm SO2 SO3 làm bạc màu tácphẩm nghệ thuật, ăn mòn kim loại làm giảm bền vật liệu vô cơ, hữu Vậy mục đích thu hồi sử lí để làm giảm thiểu tác hại môi trờng ngời Hấp thụ trình hút khí chất lỏng Khí đợc hút gọi kà chất bị hấp thụ,chất lỏng dùng để hút gọi dung môi(hay chât hấp thụ), khí không bị hấp thụ gọi khí trơ Bản chất trình hấp thụ: khí hoà tan vào lỏng tạo thành hỗn hợp cấu tử: ( =2,k = 2,c = 2-2+2 = thành phần pha Hệ thống nh theo định luật pha2) đợc gọi nh hỗn hợp lỏng có thành phần Cân pha đợc xác định P,T,C.Nếu T = const độ hoà tan phụ thuộc vào P theo định luật Henrry: YCB = m.x +Với khí lí tởng, m = const quan hệ yCB = f(x) đờng thẳng + Với khí thực, m phụ thuộc vào đờng cân đờng cong Hệ số cân m = P ; : hệ số Henrry, có thứ nguyên P P: áp suất [at ] *Các yếu tố ảnh hởng đến trình hấp thụ: -ảnh hởng lợng dung môi:Theo phơng trình chuyển khối, lợng khí bị hấp thụ đợc tính theo công thức sau: G = kY.F Ytb y a1 a yc a2 a3 a4 b o xđ x yuu Trong điều kiện định ,G lợng không đổi coi hệ số chuyển khối kY không đổi Do đó, bề mặt tiếp xúc pha F đợc thay đổi tơng ứng với thay đổi Ytb cho F Ytb không đổi Từ đồ thị suy Xđ,Yđ,Yccố định nồng độ cuối dung môi đợc định theo động lực trung bình Ytb , tức điểm cuối đờng làm việc AB(điểm đợc dịch chuyển từ A A4 ) Đờng làm việc BA4 cắt đờng cân bằng, lúc Ytb nhỏ Đờng AB gần song song với trục tung, nên Ytb lớn Vì F Ytb không đổi ứng với BA4 có F lớn nhất, ứng với BA có F bé Tơng tự A4 có Xc lớn nhất, A có Xc bé Dựa vào phơng trình nồng độ làm việc Y = A.x + B với: A = tang = Suy ứng với BA4 có A4 = A= Gx Gx ; B = Yc Gtr Gtr Gx bé nhất(lợng dung môi tối thiểu), ứng với BA Gtr Gx lớn nên lợng dung môi lớn Gtr không đổi Gtr Do chọn lợng dung môi nhất, ta thu đợc Xc lớn nhng thiết bị phải lớn(vô cao) Trái lại, chọn lợng dung môi lớn nhất, thiết bị bé nhng dung dịch thu đợc lại loãng Xc bé Do đó, chọn điều kiện làm việc ta phải dựa vào tiêu kinh tế, kỹ thuật *ảnh hởng T P lên trình hấp thụ: Nhiệt độ T áp suất P yếu tố ảnh hởng quan trọng lên trình hấp thụ , mà chủ yếu ảnh hởng lên trạng thái cân động lực trình Từ phơng trình Henrry ta thấy, nhiệt độ tăng hệ số Henrry tăng đờng cân băng dịch chuyển trục tung y y t3 p4 p3 t2 b a b a t1 p2 p1 o o x t3 t2 t1 Nếu đờng làm việc AB không đổi p3 p2 p1 x Ytb giảm, cờng độ chuyển khối giảm theo.Nếu tiếp tục tăng nhiệt độ,ví dụ đến ts Ytb giảm mà trình không thực đợc(vì đờng cân đờng làm việc cắt nhau,nên đạt đợc nồng độ cuối Xc) Đó ảnh hởng xấu tăng nhiệt độ Tuy nhiên, T tăng độ nhớt dung môi giảm nên vận tốc khí tăng, cờng độ chuyển khối tăng theo Trong trờng hợp tăng áp suất , ta thấy hệ số cân m = dịch chuyển phía trục hoành tăng P giảm đờng cân Ytb tăng lên ,quá trình chuyển khối tốt hơn.Nhng P T tăng gây ảnh hởng xấu đến trình hấp thụ Mặt khác, P tăng gây khó khăn mặt thiết bị trình hấp thụ đợc thực P cao khí khó hoà tan Ví dụ: Hấp thụ CO2 H2O tiến hành 17at; thu hồi CO 12at *Các loại tháp hấp thụ: - Thiết bị loại bề mặt:đơn giản , bề mặt tiếp xúc pha bé dùng chất khí dễ hoà tan lỏng - Thiết bị loại màng: thiết bị loại ống, loại - Thiết bị loại phun: không phù hợp với khí khó hoà tan - Thiết bị loại đệm: bề mặt tiếp xúc pha lớn, hiệu xuất cao nhng khó làm ớt đệm - Thiết bị loại đĩa(tháp đĩa) gồm: +Tháp đĩa có ống chảy truyền: đĩa chóp , đĩa lỗ(lới), đĩa Suppáp, đĩa sóng chữ S +Tháp đĩa ống chảy truyền Xét tháp hấp thụ SO2 không khí H2O với tháp chóp - Tháp đĩa chóp tháp gồm nhiều đĩa, đĩa có nhiều chóp Trên đĩa có lắp ống chảy truyền để vận chuyển chất lỏng từ đĩa sang đĩa khác Số ống chảy truyền phụ thuộc vào kích thớc tháp lu lợng chất lỏng, ống chảy truyền đợc bố chí theo nhiều cách Khí từ dới lên qua ống vào chóp, qua khe chóp để tiếp xúc với chất lỏng đĩa Chóp có cấu tạo dạng tròn dạng khác Thân tháp có rãnh tròn , chữ nhật tam giác để khí qua Hình dáng rãnh chóp không ảnh hởng đến trình chuyển khối Chóp đợc lắp vào đĩa nhiều cách Hiệu trình phụ thuộc nhiều vào vận tốc khí Nếu vận tốc khí bé khả sục khí kém, nhng vận tốc khí lớn làm bắn chất lỏng chất lỏng theo khí Hiện tợng bắn chất lỏng tất nhiên phụ thuộc vào yếu tố khác nh khoảng cách đĩa, khoảng cách chóp, khối lợng riêngcấu tạo kích thớc chóp ống chảy chuyền *Thuyết minh dây chuyền: - Hỗn hợp khí cần xử lí SO2 không khí đợc máy nén khí đa vào đáy tháp, đờng ống có nắp van điều tiết lu lợng khí gắn vào ống trớc vào tháp đông hồ đo lu lợng chất lỏng vào tháp 14 - Nớc từ bể đợc bơm li tâm đa lên thùng cao vị 8, đờng ống có van an toàn Nớc từ thùng cao vị vào tháp với lu lợng thích hợp, qua đồng hồ đo lu lợng nớc vào tháp 9, tới từ xuống dới theo chiều cao tháp hấp thụ - Khí SO2 sau đợc xử lí lên nắp tháp lỗ nắp - Nớc hấp thụ SO2 qua lỗ đáy, qua Van nhả sản phẩm hấp thụ 16 đến hệ thống nhả hấp thụ 6.Tuy nhiên khuôn khổ đồ án ta không tính đến hệ thống *số liệu thiết kế: Tháp chóp: hỗn hợp SO2 - không khí Lu lợng hỗn hợp khí thải vào tháp:12.000 Nm3/h Nồng độ cấu tử bị hấp thụ vào tháp : 3% mol/mol Hiệu suất hấp thụ 95% Dung môi hấp thụ: H2O Nhiệt độ làm việc: 300C áp suất làm việc : at Sơ đồ hệ thống hấp thụ 10 12 13 11 14 15 16 CHú THíCH: Tháp hấp thụ Máy nén khí 3.Bơm chất lỏng 4.Bể chứa nớc 5.Thùng chứa khí 9.Đồng hồ đo lu lợng nớc vào 10 Van tự động 11.Van lu lợng nớc bơm 12.Van lu lợng khí sản phẩm đỉnh 13 Hệ thống phân phối chất lỏng Hệ thống nhả hấp thụ Van an toàn Thùng cao vị 14.Đồng hồ đo lu lợng khí vào tháp 15.Van điều tiết khí vào tháp 16.Van nhả sản phẩm hấp thụ ii.tính toán thiết kế hệ thống hấp thụ thiết lập phơng trình cân vật liệu Tháp làm việc T = 30 0C hay T = 303 0K P = at hay P = 4413 mmHg = 5,8 atm Theo định luật Henrry Ycb = m.x Trong m= SO2 30o C P = 0,0364.106 4413 (II_138) m = 8,2472 (với SO2 30o C số Henrry SO2 nhiệt độ 300C) *Chuyển sang nồng độ phần mol tơng đối ta có Phơng trình đờng cân Ycb = m X + (1 m ) X Ycb = 8,2472 X 7,2472 X Ta có nồng độ SO2 dòng khí vào theo % thể tích 3% yđ = 0,03 y Yđ = dy d = 0,03 = 0,03092 0,03 (Kmol/Kmol khí trơ) Hiệu xuất hấp thụ = 95% Mà = Yd Yc Yd Yc = (1 ) Yđ = (1 0,95) 0,03092 Yc = 1,5464.10-3 (Kmol/Kmol khí trơ) *Phơng trình cân vật liệu cho đoạn thiết bị Gtrơ (Y Yc ) = Gx ( X X d ) Y= Gx G ( X X d ) + Yc - x X d Gtr Gtr GY = 12000 Nm3/h 12000 ta đổi GY = 22,4 = 535,7143 (kmol/h) Gtr = GY = GY.(1-yđ) +Yd Vậy Gtr = (1-Yđ).GY = 535,7143.(1-0,03) Gtr = 519,643 ( Kmol h) Gx = .Gx Chọn = 1,5 Gxmin :lợng dung môi tối thiểu đạt đợc khi: Xc = Xcmax = Xcmax = Yd m + ( m 1).Yd 0,03092 8,2472 + 7,2472,0,03092 Xcmax = 3,65.10-3 (Kmol/Kmol dm) Do Gxmin = Gtr Yd Yc X c max X d Gxmin = 519,643 0,03092 1,5464.10 3,65.10 Gxmin = 4180,4565 (Kmol/h) Gx = 1,5.Gxmin = 1,5.4180,4565 Gx = 6270,6848 (Kmol/h) Phơng trình đờng làm việc Y= GX GX X + Yc X d Gtr Gtr Y= 6270,6848 X + 1,5464.1 519,643 `*Một số kí hiệu công thức dùng -Xđ: nồng độ ban đầu cấu tử cần hấp thụ dung môi (Kmol/Kmol dm) -Xc: nồng độ cuối cấu tử cần hấp thụ dung môi (Kmol/Kmol dm) Y = 12,0673.X + 1,5464.10-3 -Yđ: nồng độ ban đầu cấu tử cần hấp thụ hỗn hợp khí (Kmol/Kmol khí trơ) 10 Thờng động điện đợc chọn có công suất dự trữ với hệ số dự trữ công suất = 1,5 Vậy động cần mắc cho bơm hệ thống là: Nđcchọn = .Nđc = 1,5.2,07 = 3,105(kW) Thùng cao vị - Đờng kính ống dẫn từ thùng cao vị vào tháp đợc xác định theo công thức: V 0,785. d= Trong : (I_448) : vận tốc trung bình dung môi H2O (m/s) V: lu lợng thể tích dung môi (m3/s) Chọn = 0,2 (m/s) chất lỏng tự chảy d= (I_194) 1,749.10 -3 0,785.0,2 = 0,1055 (m) Quy chuẩn d = 0,1 (m) Thay trở lại ta có = V 0,785.d = 1,749.10 0,785.0,12 = 0,2228(m/s) Do kết chọn phù hợp Vậy dống dẫn = 0,1 (m) *Tính toán thể tích thùng cao vị: -Chọn chiều cao từ tâm mặt thoáng đến tâm mặt thắt dòng 1m -Đối với nớc(chất lỏng nhớt)thì hệ số lu lợng thay đổi không đáng kể với thời gian chảy cạn bình nên coi hệ số lu lợng = const -Khi nớc qua lỗ tròn = 0,596 (I_451) -Lu lợng chất lỏng bổ sung Vo = const, = const Thời gian chảy cạn bình xác định theo : = F f o 2.g H1 H + H o ln H1 H o (I_46) H H o Trong : F: diện tích mặt cắt ngang thùng (m2) : hệ số lqu lợng f o : diện tích mặt cắt ngang lỗ (m2) H1,H2 : mức chất lỏng trớc sau chảy (m) 27 Ho : mức chất lỏng bình cần thiết cần chảy từ lỗ bình lu lợng chảy Vo.Ho xác định theo công thức : Ho = Vo f o 2.g 2 f o = .d = .0,1 = 7,854.10-3 (m2) 4 Ho = (1,749.10 ) 0,596 (7,854.10 ) -3 2 2.9,81 = 7,1155.10-3 (m) Ho = 0,0071(m) H1 = 1(m) H2 = 0,5(m) 3600 = 0,5 + 0,0071 ln 2.9,81 2.F 0,596.7,854.10 0,0071 0,5 0,0071 F = 114,7 (m2) Thể tích thùng cao vị V = Ho.F = 0,0071.114,7 = 0,81437 (m3) Quy chuẩn V = 0,8 (m3) Máy nén khí Công suất nén lí thuyết N= Trong G.L 1000 (kW) (Quá trình I_380) G : suất nén máy nén (kg/ s) L : Công nén kg khí theo trình nén đa biến (Jkg) *L đợc tính nh sau: L= P2 m (.P1 V1 ). P m m m (J/kg) Với m: số nén đa biến chọn m = 1,5 P1: áp suất khí lúc hút(N/m2) P2: áp suất khí lúc đẩy(N/m2) V1: Thể tích riêng khí điều kiện hút P1 T1 (m3/kg) * Pm : áp suất để khắc phục trở lực masát đờng ống dẫn Pm = L .2 (N/m2) dtd 28 (I_459) Với + L: chiều dài toàn hệ thống ống dẫn chọn L = (m) + dtđ: đờng kính tơng đơng ống dẫn (m) + : hệ số masat xác định theo công thức 6,81 0,9 + 3,7 Re = -2.lg (I_464) Re : chuẩn số Rêynol xác định theo công thức Re = .d với Re = KK 30 C 0,4943.0,25.7,01 0,23.10 = 0,23.10-3 (N.s/m2) = 3766,35 Xác định (I_464) : độ nhám tơng đối = d td Chọn = 0,1.10-3 (m) = Vậy 0,1.10-3 0,05 = 2.10-3 (m) 6,81 0, = -2.lg 55315,35 + 2.10 3,7 = 6,1479 = 0,026 Pm = 0,026 7,01.0,4943 0,25 = 4,453 (N/m2) * PC: áp suất để khắc phục trở lực cục PC = : hệ số trở lực cục toàn đờng ống = - Chọn ống thép tráng kẽm(mới tốt): = 0,5 - Chọn van tiêu chuẩn : = 4,1 - Hệ số trở lực khuỷu: khuỷu 450 tạo thành i = 0,38 = + + = 0,5 + 2.4,1 + 2.0,38 = 9.46 Vậy PC = 9,46 0,4943 2.7,01 = 8,1 (N/m2) p2 = 6,078.105 + 4,453 + 8,1 = 607812,553 (N/m2) 29 o SO2 30 C dạng khí tính nh sau: o SO2 30 C M SO2 To P 22,4 T Po = 64 (II_6) 273 = 22,4 303 = 15,4455 (kg/m3) o KK 30 C dạng khí tính nh sau: o KK 30 C M KK = 22,4 To P T Po (II_6) 29 273 22,4 303 = = 6,9987 (kg/m3) = hh atb atb + SO2 KK hh = Với atb = atb atb + SO2 KK 1,2137.10 3.64 = 2,6785.10-3 (kg/kg) 29 hh = 2,6785.10 15,4455 V1 = o hh 30 C = 1 2,6785.10 + 6,9987 = 7,01(kg/m3) = 0,1426 (m3/kg) 7,01 Máy nén hỗn hợp khí từ 1at lên 6at vậy: L= 1,5 1,5 607812,553 1,5 1,013.10 0,1426 1,5 10130 ( ) = 43336,14 (J/kg) G= V y hh 3600 = 2219,78.7,01 = 4,3224 (kg/s) 3600 30 N= 4,3224.43336,14 = 187.31 (kW) 1000 Công suất động điện Nđc= tr N c tr :hiệu suất truyền động lấy tr = 0,85 c :hiệu suất động điện lấy c = 0,9 Nđc = 2,906 = 3,7987 (kW) 0,9.0,85 Thờng động điện đợc chọn có công suất dự trữ với hệ số dự trữ công suất = 1,5 Vậy động cần mắc cho máy nén hệ thống là: Nđcchọn = .Nđc = 1,5.187,31 = 280,974 (kW) - Đờng kính ống đẩy V 0,785. d= Trong : (I_448) : vận tốc trung bình hỗn hợp khí (m/s) V: lu lợng thể tích khí (m3/s) Chọn = 25 (m/s) d= 0,4943 0,785.25 = 0,1587 (m) Quy chuẩn d = 0,16 (m) Thay trở lại ta có V = 0,785.d = 0,4943 = 24,297(m/s) 0,785.0,16 Do kết chọn phù hợp Vậy dđẩy = 0,16 (m) - Đờng kính ống hút d= Trong : V 0,785. (I_448) : vận tốc trung bình hỗn hợp khí (m/s) V: lu lợng thể tích khí (m3/s) Chọn = 15(m/s) d= 0,4943 0,785.15 Quy chuẩn d = 0,2 (m) 31 = 0,204 (m) Thay trở lại ta có = V 0,785.d = 0,4943 0,785.0,2 = 15,742(m/s) Do kết chọn phù hợp Vậy dhút = 0,2 (m) iV Tính chọn khí Chọn vật liệu: Với đặc tính oxit axit có tính ăn mòn nên chọn vật liệu bền chịu ăn mòn: chọn vật liệu thép CT3 Đặc tính kỹ thuật thép CT3: [II-309] + Có giới hạn bền kéo : k = 380.106 N/m2 + Có giới hạn chảy k = 240.106 N/m2 + Khối lợng riêng : CT3 = 7850 kg/m3 Tính chiều dày thân tháp - Thân tháp hình trụ cao 3,3m đờng kính 1,2m - Bố trí : gồm nhiều đoạn đợc ghép lại với bích nối - Mỗi đoạn tháp đợc từ thép hàn hồ quang theo kiểu giáp nối bên có hệ số bền mối hàn: = 0,95 [II-362] - Chiều dày thân tháp đợc tính theo [II-360] S= Dt P +C 2[ ] P ( m) Dt - Đờng kính tháp Dt = 1,2m C - Hệ số bổ xung [II-363] C = C1 + C2 + C3 C1- hệ số bổ sung ăn mòn với thép CT3: C1 = 0,05mm/năm Chọn t.g = 20 (năm) C2- hệ số bổ xung bào mòn hạt rắn C2 = C3 - hệ số bổ xung dung sai chiều dày,phụ thuộc vào chiều dày thép C3 = 0,6 mm = 0,6.10-3 m -> C = 20.0,05.10-3 + 6.10-4 = 0,016 m = 1,6.10-3 m [k] - ứng suất thép [II-356] 32 [k] = [k] = k nk c nc (N/m3) (N/m3) nk, nc : hệ số an toàn giới hạn bền giới hạn nóng chảy nk = 2,6; nc = 1,5 -> [k] = [k] = [ II _ 356] 380.10 =146,2.10 N m 2,6 240.10 =160.10 N m 1,5 Để đảm bảo an toàn sản xuất -> chọn giá trị ứng suất nhỏ [k] = 146,2N/m2 P - áp suất tác dụng lên thiết bị P = PLV + Ptt N/m2 PLV - áp suất làm việc tháp PLV = 6,078.105 N/m2 Ptt - áp suất thuỷ tĩnh Ptt = H 2O g H = 995,68.9,81.3,5 Ptt = 3,42.104 N/m2 -> P = 6,078.105 + 3,42.104 P = 6,42.105 N/m2 -> Chiều dày tháp: S= 1,2.6,42.10 2.146,2.10 6.0,95 6,42.10 + 0,0016 = 2,7798.10-3 + 1,6.10-3 = 4,3798.10-3 (m) S = 0,005 (m) Kiểm tra ứng suất theo áp suất thuỷ lực [II-366] P0 = Pth + Ptt Pth - áp suất thử thuỷ lực Pth = 1,5P = 1,5.6,42.105 Pth = 9,63.105 N/m2 -> P0 = 9,63.105 + 3,42.104 P0 = 9,972.105 (N/m2) -> ứng suất [II-365] 33 = [ ( )] [ Pt + ( S C )]P0 1,2 + 5.10 1,6.10 9,972.10 = = 185,763.106 (N/m2) 2( S C ) 5.10 1,6.10 0,95 ( ) = 185,763.106 N/m2 c 1,2 = 240.10 = 200.10 N > (thoả mãn) m 1,2 s hb h dt Tính chiều dày nắp đáy thiết bị [II-385] Chọn đáy nắp thiết bị hình elip Sn,đ = Dt P D t +C 3,8.[ k ].K P 2hl hl- chiều cao phần lồi lắp đáy hl = 0,25.Dt =0,25.1,2 = 0,3 (m) k hệ số không thứ nguyên k =1- d Dt d - điều kiện lỗ không tăng ứng chọn d = 0,3m 34 0,3 = 0,75 1,2 k = 1Sn,đ = 1,2.6,42.10 3,8.146,2.10 0,75.0,95 6,42.10 1,2 +0,0016 = 5,4988.10-3 (m) 2.0,3 Sn,đ = 7.10-3 (m) Kiểm tra ứng suất theo áp suất thủy lực: [D = ] + 2hl ( S C ) P0 7,6.K .hl ( S C ) t [1,2 = ( )] + 2.0,3 7.10 1,6.10 9,972.10 ( 7,6.0,75.0,95.0,3 7.10 = 164.106 N/m2 > c 1,2 1,6.10 ) (thoả mãn) Tra bảng [II-I-384] có khối lợng nắp đáy 64 = 128 kg hgờ = 0,025m Chọn mặt bích Mặt bích phận để nối phần thiết bị nh nối phận khác với thiết bị Chọn bích liền thép kiểu để nối nắp, đáy Tra bảng (II-XIII.27) PY.10-6 N/m2 0,6 Dt mm D mm Db mm D1 mm Do mm Bu lông dbmm Z(cái) h mm 450 515 475 450 411 M16 20 Chiều cao thân tháp gồm đĩa Khoảng cách đĩa 0,4 m Bố trí đĩa cặp bích bích nối nắp, đáy với thân Cách lắp: chố có bích, đĩa đợc bắt chặt bulong với bích 35 20 D Db D1 D0 h db Dt chọn chân đỡ Khối lợng toàn tháp * Khối lợng thân tháp: Mthân = Vthân.CT3 Vthân: thể tích thân vỏ tháp (m3) CT3: khối lợng riêng thép CT3(kg/m3) Có CT3 = 7850 (kg/m3) Vthân = D n D 2t H thõn Dn: đờng kính tháp (m) Dt: đờng kính tháp (m) Hthân: chiều cao thân tính từ đĩa đến đĩa dới cùng,bằng 3,3 (m) Dt = 1,2 (m) Dn = Dt +2.S = 1,2 + 2.0,005 = 1,21 (m) Vthân = 1,21 1,2 3,3 = 0,062m3 M thõn = 0,062.7850 = 490 (kg) 36 * khối lợng đáy nắp:Đáy nắp có khối lợng ( = 64kg) nên khối lợng nắp đáy 64 = 128 (kg) * khối lợng nớc: - Khi có cố,nh tắc đĩa đó,nớc điền đầy vào tháp.Khối lợng nớc là: M H 2O = H 2O VH 2O (kg) H 2O :khối lợng riêng nớc,=995,68 (kg/m3) VH 2O : thể tích nớc điền đầy tháp (m3) D có VH 2O = t H (m3) Dt: đờng kính tháp 1,2 (m) H: chiều cao tháp (cả đáy nắp) =3,3 +2.0,3 +2.0,025 = 3,95 (m) V = .1,2 3,95 = 4,467m3 M H 2O = 4,467.995,68 = 4448(kg) *Khối lợng đĩa: Chọn đĩa dày 0,008 thép CT3 -> Mđĩa = 1,22. 0,008.7850 = 71 kg Tháp có đĩa nên khối lợng đĩa Mđ = 6.71 = 426 (kg) + Khối lợng bổ xung (mặt bích,chóp,bulong,thanh giằng) -chọn Mbx = 500(kg) Vậy khối lợng toàn tháp là: Mtháp = 490 + 128 + 4448 + 426 + 500 = 5992 (kg) Trọng lợng tơng ứng tháp N = Mtháp.g =58781,52 (N) Chọn chân đỡ: -chọn chân đỡ chân đỡ chịu lực là: No = N 58781,52 = = 14695,38(N) 4 37 b1 a H s l d s l b Tra bảng(II_437) có: Tải trọng cho phép Khối lợng L B B1 B2 H h S l d chân đỡ (kg) đỡ G.10-4(N) 1,0 chân mm 210 150 180 245 300 38 160 14 75 23 2,0 theo đáy thiết bị r b1 s s h Trục thiết bị b d s l a 39 l v.kết luận Trên kết tính toán thiêt kế tháp chóp hấp thụ SO2 hỗn hợp SO2-không khí dùng dung môi H2O mà em đợc nghiên cứu, tìm hiểu Sau học kì làm việc với giúp đỡ thầy cô , đặc biệt thầy Nguyễn Đức Quảng , em hoàn thành nhiệm vụ Dù cố gắng ,song lần đầu làm công việc thiết kế , cha có kinh nghiệm thực tế , nên em tránh khỏi thiếu xót,hạn chế Em mong đợc đóng góp giúp đỡ kiến thầy cô để em rút đợc học bổ ích Một lần em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyền Đức Quảng tận tình giúp đỡ em thời gian làm đồ án Sinh viên thực Vũ Đức Hiếu 40 vi.tài liệu tham khảo I Trần Xoa ,Nguyễn Trọng Khuông,Phạm Xuân Toản Sổ tay hoá công Tập I Nhà xuất Khoa học kỹ Thuật Hà Nội II Trần Xoa ,Nguyễn Trọng Khuông,Phạm Xuân Toản Sổ tay hoá công TậpII Nhà xuất Khoa học kỹ Thuật Hà Nội III Nguyễn Bin Bài tập trình thiết bị công nghệ hoá học Nhà xuất Khoa học kỹ Thuật Hà Nội VI Đỗ Văn Đài, Nguyễn Bin, Phạm Xuân Toản,Đỗ Ngọc Cử,Đinh Văn Huỳnh Cơ sở trình thiết bị công nghệ hoá học Tập II Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội Xuất Bản 41 [...]...-Yc: nồng độ cuối của cấu tử cần hấp thụ trong hỗn hợp khí (Kmol/Kmol khí trơ) -GY: Lợng hỗn hợp khí đi vào thiết bị hấp thụ (Kmol/h) -GX: Lợng dung môi đi vào thiết bị hấp thụ (Kmol/h) -Gtr: Lợng khí trơ đi vào thiết bị hấp thụ (Kmol/h) - : Lợng dung môi/Lợng dung môi tối thiểu 2 tính đờng kính của tháp *Công thức 4.Vtb .3600.tb... với cách chọn h = 0,4 (m) 3 thiết kế đĩa chóp Chọn chóp có đờng kính ống hơi dh = 75 mm = 0,075 m Số chóp phân bố trên đĩa sao cho tổng diện tích ông hơi chiếm 10% diện tích đĩa Số chóp n = 0,1 D2d dh2 (II _236) Dd : đờng kính đĩa,Dd = D = 1,2 (m) dh : đờng kính ống hơi,chọn là 0, 05 (m).Chiều dày ống hơi chọn = 0,0035(m) Số chóp n = 0,1 1, 22 = 58 chóp 0, 052 Đờng kính chóp dch = d 2 h + ( d h +... kiệm đợc chi phí thiết kế nhng nồng độ cuối của dung dịch thấp(dung dịch loãng) -ở cùng một áp suất,1lợng dung môi khi tăng nhiệt độ thì trở lực và chiều cao tháp cũng giảm do đó tiết kiệm đợc chi phí thiết kế nhng nồng độ cuối của dung dịch cũng giảm(dung dịch loãng) -ở cùng 1 nhiệt độ,1 lợng dung môi khi tăng áp suất tăng lên thì trở lực tháp giảm do đó tiết kiệm đợc chi phí thiết kế; đồng thời nồng... 2 ch ) 2 (m) ch : Chiều dày chóp, thờng trong khoảng 2 ữ 3 (mm) Ta chọn ch = 2 (mm) = 2.10-3 (m) dch = 0, 052 + ( 0, 05 + 2.2.103 ) 2 = 0,07 (m) Chiều cao chóp phía trên ống hơi h2 = 0,25dch = 0,25.0,07 13 (II_236) h2 = 0,0175 (m) Khoảng cách từ mặt đĩa đến chân chóp S = 0ữ 25 (mm) Chọn S = 20(mm) = 2.10-2 (m) Khe chóp hình chữ nhật dtd :Đờng kính tơng đơng của khe chóp hình chữ nhật tính theo... hàn hồ quang theo kiểu giáp nối 2 bên có hệ số bền của mối hàn: = 0,95 [II-362] - Chiều dày của thân tháp đợc tính theo [II-360] S= Dt P +C 2[ ] P ( m) Dt - Đờng kính trong của tháp Dt = 1,2m C - Hệ số bổ xung [II-363] C = C1 + C2 + C3 C1- hệ số bổ sung do ăn mòn với thép CT3: C1 = 0,05mm/năm Chọn t.g = 20 (năm) C2- hệ số bổ xung do bào mòn hạt rắn C2 = 0 C3 - hệ số bổ xung do dung sai chiều dày,phụ... 4 = .1,2 2 4 = 1,131 (m2) F = Sđ - 2.S1 = 1,131 2.0,085 = 0,961 (m2) 16 từ 0,35 đến 0,6) đĩA a r f f: tổng diện tích các chóp trên đĩa diện tích 1 chóp : S1ch = 0, 07 2 d ch 2 = 3,848.10-3 (m) 4 4 Tổng diện tích các chóp f = n S1ch = 28.3,848.10-3 = 0,2232 (m2) Chiều cao chóp :hch = hc + h = (0,04 +0,042 +0,02) = 0,102(m) Quy chuẩn = 0,1(m) : Chiều cao của lớp chất lỏng trên ống chảy chuyền... (m) hm : áp suất tiêu tốn để thắng toàn bộ trở lực trên ống hút và ống đẩy Tính hm : 23 P hm = .g (I_459) P :áp suất toàn phần cần thiết để khắc phục tất cả sức cản thuỷ lực trong hệ thống P = Pđ + Pm + PH + Pt + Pk + PC (I_459) * Pđ:áp suất động học,tức là áp suất cần thiết để tạo vận tốc do dòng chảy ra khỏi ống (N/m2) Pđ = .2 (N/m2) 2 (I_459) :khối lợng riêng của H2O ở 300C :995,68 (kg/m3) - Đờng... với hệ số dự trữ công suất = 1,5 Vậy động cơ cần mắc cho máy nén của hệ thống là: Nđcchọn = .Nđc = 1,5.187,31 = 280,974 (kW) - Đờng kính ống đẩy V 0,785. d= Trong đó : (I_448) : vận tốc trung bình của hỗn hợp khí (m/s) V: lu lợng thể tích khí (m3/s) Chọn = 25 (m/s) d= 0,4943 0,785.25 = 0,1587 (m) Quy chuẩn d = 0,16 (m) Thay trở lại ta có V = 0,785.d 2 = 0,4943 = 24,297(m/s) 0,785.0,16 2 Do đó kết... 408 0,961.498, 408 ( 0,102 0, 04 ) 0, 2232.498, 408 + 0,961.498, 408 4 hb = 0,1575 (m) tính chiều cao của tháp 4.1 .Hệ số chuyển khối 1 1 m Ky = + y (II_162) x Trong đó: + m: hệ số phân bố vật chất phụ thuộc vào to,P,nồng độ các pha + y : hệ số cấp khối pha khí (Kmol/m2.s) ( y = 1) + x : hệ số cấp khối pha lỏng (Kmol/m2.s) ( x = 1) Tính y , x theo các công thức: y = 4,47.10 4 y1,32 Px 4 x = 33,4.10... (m/s) 995, 68.0,892 = 394,34 (N/m2) 2 * Pm : áp suất để khắc phục trở lực do masát trên đờng ống dẫn Pm = L .2 (N/m2) dtd 2 (I_459) Với + L: chiều dài toàn bộ hệ thống ống dẫn chọn L = 5 (m) + dtđ: đờng kính tơng đơng của ống dẫn (m) + : hệ số masat xác định theo công thức 1 6,81 0,9 + 3,7 Re = -2.lg Re : chuẩn số Rêynol xác định theo công thức 24 (I_464) Re = .d với à H 2O( 300 C ) =