chưng luyện liên tục loại tháp đĩa lỗ không có ống chảy chuyền

Thiết kế tháp chưng luyện liên tục loại tháp đĩa lỗ không có ống chảy chuyền để phân tách hỗn hợp CS2 CCl4.Các số liệu ban đầu:Năng suất tính theo hỗn hợp đầu F = 18,2 tấngiờ.Nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong:+Hỗn hợp đầu: aF = 0,278 phần khối lượng.+Sản phẩm đỉnh: aP = 0,954 phần khối lượng.+Sản phẩm đáy: aW = 0,045 phần khối lượng.Tháp làm việc ở áp suất thườngHỗn hợp đầu được gia nhiệt đến nhiệt độ sôi.

Khoa Công nghệ Hoá Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội học BỘ CÔNG THƯƠNG CỘNG HOÀ 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 Họ tên HS-SV : Nguyễn huỳnh Dũng Mã sinh viên : Lớ p : ĐH Hoá Khoá :6 Khoa : Công nghệ Hoá Giáo viên hướng dẫn : Vũ Minh Khôi NỘI DUNG Thiết kế tháp chưng luyện liên tục loại tháp đĩa lỗ ống ch ảy chuy ền để phân tách hỗn hợp CS2- CCl4 Các số liệu ban đầu: − − + + + − − TT Năng suất tính theo hỗn hợp đầu F = 18,2 tấn/giờ Nồng độ cấu tử dễ bay trong: Hỗn hợp đầu: aF = 0,278 phần khối lượng Sản phẩm đỉnh: aP = 0,954 phần khối lượng Sản phẩm đáy: aW = 0,045 phần khối lượng Tháp làm việc áp suất thường Hỗn hợp đầu gia nhiệt đến nhiệt độ sôi Tên vẽ Khổ giấy Số lượng Vẽ dây chuyền sản xuất A4 01 Vẽ tháp chưng luyện A0 01 Nhận Xét Của Giáo Viên Hướng Dẫn ∗∗∗∗∗ SV: Nguyễn huỳnh Dũng GVHD: Vũ Minh Khôi Khoa Công nghệ Hoá Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội học Hà Nội, ngày … tháng …năm 2016 Người nhân xet MỤC LỤC SV: Nguyễn huỳnh Dũng GVHD: Vũ Minh Khôi Khoa Công nghệ Hoá Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội học LỜI MỞ ĐẦU Trong thời kỳ đất nước trình phát triển theo hướng công nghiệp hóa, đại hóa đất nước công nghiệp nước ta phát triển mạnh keo theo phát triển ngành sản xuất hợp ch ất hóa h ọc,b ởi hợp chất hóa học có ứng dụng vô quan trọng để ngành khác phát tri ển Khi kinh tế phát triển, nhu cầu người ngày tăng Do v ây sản phẩm đòi hỏi cao hơn, đa dạng hơn, phong phú h ơn, theo công nghệ sản xuất phải nâng cao Trong công nghệ hóa học, việc sử dụng hóa chất có độ tinh khiết cao yếu tố tạo sản phẩm có ch ất lượng cao Có nhi ều phương pháp khác để làm tăng nồng độ, độ tinh khiết s ản ph ẩm t ạo thành như: chưng cất, cô đặc, trích ly… Tùy vào tính ch ất h ệ mà ta l ựa ch ọn phương pháp thích hợp Đối với hệ Cacbondisunfua CS2 Cacbontetraclorua CCl4 sản phẩm ngành công nghiệp tổng hợp hữu c Chúng đ ược sử dụng rộng rãi công nghiệp hoá học nói chung nh công nghi ệp hữu SV: Nguyễn huỳnh Dũng GVHD: Vũ Minh Khôi Khoa Công nghệ Hoá Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội học nói riêng công nghiệp hoá dầu, dược phẩm, phẩm nhuộm,… Thông thường công nghiệp hữu cơ, CS2 CCl4 dạng hỗn hợp nên muốn sử dụng chúng người ta cần thiết phải tách riêng bi ệt chúng Đ ể th ực hi ện ều này, ng ười ta tiến hành chưng luyện hỗn hợp tháp ch ưng luy ện liên t ục ho ặc gián đoạn Để bước đầu làm quen với công việc kỹ sư hóa chất thi ết kế thiết bị hay hệ thống thực nhiệm vụ sản xuất, em nhân đồ án môn học: “Quá trình thiết bị Công nghệ Hóa học” Việc thực đồ án điều có ích cho sinh viên vi ệc t ừng b ước ti ếp c ân v ới thực tiễn sau hoàn thành khối lượng kiến thức giáo trình “Cơ sở trình thiết bị Công nghệ Hóa học” Trên sở lượng kiến thức kết hợp với kiến thức số môn khoa học khác có liên quan,m ỗi sinh viên t ự thi ết k ế thiết bị, hệ thống thiết bị thực nhiệm vụ kĩ thuât có gi ới h ạn trình công nghệ Qua việc làm đồ án môn học này, m ỗi sinh viên ph ải bi ết cách sử dụng tài liệu việc tra cứu, vân dụng kiến thức,quy đ ịnh tính toán thiết kế, tự nâng cao kĩ trình bày b ản thi ết k ế theo văn b ản khoa học nhìn nhân vấn đề cách có hệ thống PHẦN I: GIỚI THIỆU CHUNG I LÝ THUYẾT VỀ CHƯNG LUYỆN Phương pháp chưng luyện Chưng luyện phương pháp chưng cất nhằm để phân tách m ột hỗn hợp lỏng hay hỗn hợp khí hóa lỏng dựa độ bay tương đối khác cấu tử thành phần áp suất Phương pháp chưng luyện trình chưng luyện h ỗn hợp bốc ngưng tụ nhiều lần, kết cuối đỉnh tháp thu hỗn hợp gồm hầu hết cấu tử dễ bay nồng độ đạt yêu cầu, ph ương pháp chưng luyện cho hiệu suất phân tách cao, v ây s dụng nhi ều SV: Nguyễn huỳnh Dũng GVHD: Vũ Minh Khôi Khoa Công nghệ Hoá Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội học thực tế như: sản xuất rượu, tách hỗn hợp dầu mỏ, tài nguyên, sản xuất metanol, propylen… Dựa phương pháp chưng luyện liên tục, người ta đ ưa nhi ều thi ết bị phân tách đa dạng tháp chóp, tháp đĩa l ỗ có ống ch ảy chuy ền, tháp đĩa l ỗ ống chảy chuyền, tháp đệm… Trong đồ án em giao thi ết k ế tháp chưng luyện liên tục tháp đĩa lỗ ống chảy chuy ền đ ể phân tách c ấu t CS2 CCl4, chế độ làm việc áp suất thường hỗn hợp đầu gia nhi ệt đến nhiệt độ sôi Các phương pháp chưng cất: a Áp suất làm việc Chưng cất áp suất thấp Chưng cất áp suất thường Chưng cất áp suất cao Nguyên tắc phương pháp dựa nhiệt độ sôi cấu tử Nếu nhiệt độ sôi cấu tử cao giảm áp suất làm vi ệc đ ể gi ảm nhi ệt độ sôi cấu tử b Nguyên lý làm việc: làm việc theo nguyên lý liên tục gián đoạn  Chưng gián đoạn: phương pháp sử dụng trường hợp : Nhiệt độ sôi cấu tử khác xa Không đòi hỏi sản phẩm có độ tinh khiết cao Tách hỗn hợp lỏng khỏi tạp chất không bay Tách sơ hỗn hợp nhiều cấu tử  Chưng liên tục: trình thực liên tục nghịch dòng nhiều đoạn Thiết bị chưng luyện Trong sản xuất thường sử dụng nhiều loại tháp khác đ ều có yêu cầu diện tích tiếp xúc bề mắt pha lớn, ều phụ thu ộc độ phân tán lưu chất vào Tháp chưng cất phong phú kích cỡ ứng dụng tháp l ớn th ường sử dụng công nghệ lọc hóa dầu, đường kính tháp phụ thu ộc l ượng pha SV: Nguyễn huỳnh Dũng GVHD: Vũ Minh Khôi Khoa Công nghệ Hoá Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội học lỏng luợng pha khí,độ tinh khiết sản phẩm Theo khảo sát th ường có lo ại tháp chưng: tháp đĩa tháp đệm  Tháp đĩa: thân tháp hình trụ thẳng đứng bên có gắn đĩa, phân chia thân tháp thành đoạn Trên đĩa, pha l ỏng pha khí ti ếp xúc v ới Tùy thuộc vào cấu tạo ta có loại tháp đĩa: Tháp đĩa chóp Tháp đĩa lỗ: đĩa có lỗ có đường kính (2÷12 mm) có loại tháp đĩa l ỗ: + Tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền + Tháp đĩa lỗ ống chảy chuyền  Tháp đệm: tháp hình trụ gồm nhiều đoạn nối với mặt bích hay hàn Tháp đĩa lỗ có ống chảy truyền có ưu điểm khắc phục nhiều nhược điểm loại tháp khác như: Với chức năng, tổng khối lượng tháp đĩa thường nhỏ tháp đ ệm tháp đĩa có bề mặt tiếp xúc pha lớn hiệu xuất làm việc cao Tháp đĩa thích hợp trường hợp có số đĩa lý thuyết số đ ơn vị truy ền khối lớn Cấu tạo đơn giản, dễ vệ sinh, sửa chữa, làm Trở lực thiết bị không lớn Làm việc với chất lỏng bẩn, khí bẩn, vân tốc khí lớn Trong đồ án em giao thiết kế hệ thống tháp chưng luyện liên tục loại tháp đĩa lỗ ống chảy truyền để phân tách hổn h ợp hai c ấu tử CS – CCl4, chế độ làm việc áp suất thường với hỗn hợp đầu gia nhiệt đến nhiết độ sôi II GIỚI THIỆU VỀ HỖN HỢP ĐƯỢC CHƯNG LUYỆN Cacbon disulfua CS2 Tên gọi khác: Cacbon đisulfua, Dithiocacbonic anhydrit, Cacbon bisulfua, Bisulfua cacbon a Tính chất vật lý CTPT: CS2 CTCT: S=C=S SV: Nguyễn huỳnh Dũng GVHD: Vũ Minh Khôi Khoa Công nghệ Hoá Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội học Phân tử khối: 76,139 g/mol Tỷ trọng: 1,261 g/cm3 Nhiệt độ nóng chảy: -110,8 °C Nhiệt độ sôi: 46,3 °C Độ hòa tan nước: 0,29 g/100 ml (20 °C) Là chất lỏng không màu, dễ bay Ở dạng tinh khiết có mùi thơm dạng chưa tinh chế có mùi khó chịu lẫn tạp chất Bị vàng dần tác dụng ánh sáng phân hủy châm Hợp chất dung môi không phân cực Có mùi giống ete b Tính chất hóa học Phản ứng với amin tạo dithiocacbamat 2R2NH + CS2 → [R2NH2+][R2NCS2−] Phản ứng với oxi: CS2 + 3O2 → CO2 + 2SO2 Phản ứng với xanthat: RONa + CS2 → [Na+][ROCS2−] Phản ứng tảng sản xuất xenluloza tái sinh, thành phần viscoza, rayon xenlophan Cả xanthat thioxanthat tương ứng (sinh từ xử lý CS2 với thiolat natri) sử dụng tác nhân tách đãi chế bi ến, xử lý khoáng vât Phản ứng với natri sunfua tạo trithiocacbonat: Na2S + CS2 → [Na+]2[CS32−] Clo hóa CS2 tạo cacbontetraclorua CS2 + Cl2 → CCl4 + S2Cl2 Phản ứng thông qua hợp chất trung gian thiophotgen, CSCl2 SV: Nguyễn huỳnh Dũng GVHD: Vũ Minh Khôi Khoa Công nghệ Hoá Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội học c Điều chế: Một lượng nhỏ cacbon disunfua giải phóng từ vụ phun trào núi lửa đầm lầy CS2 sản xuất cách kết hợp cacbon lưu huỳnh nhiệt độ cao Ngày nay, người ta sử dụng khí thiên nhiên thay cho cacbon 600 oC xúc tác silicagel hay alumina: CH4 + 4S → CS2 + 2H2S d Ứng dụng: CS2 thường sử dụng làm nguyên liệu tổng hợp hóa hữu cấp công nghiệp, làm dung môi cho chất không phân cực brom, iot, cao su, nhựa… Cacbon tetraclorua CCl4 Tên gọi khác: Tetra clomethane, Benzifom, Cácbon clorua, Mêtan tetraclorua, Peclomêtan, Cácbon tet, Benzinofom, Tetrafom, Tetrasol, Freon 10, Halon 104, UN 1846 a Tính chất vật lý CTPT : CCl4 CTCT: Tỷ trọng: 1,5842 g/cm3, chất lỏng 1.831 g.cm-3 -186 °C (rắn) 1.809 g.cm-3 -80 °C (rắn) Nhiệt độ nóng chảy: -22,92 °C (250 K) Nhiệt độ sôi: 76,720C (350 K) Độ hòa tan nước: 785 - 800 mg/l 25 °C CCl4 chất lỏng, không màu, dễ bay hơi, tạo có mùi đ ặc tr ưng nh dung môi clo hóa khác Trong phân tử cacbon tetraclorua, bốn nguyên tử clo nằm vị trí đối xứng góc cấu hình tứ diện kết nối với nguyên tử cacbon tâm liên kết cộng hóa trị đơn Do phân bó đối xứng không gian vây nên phân tử SV: Nguyễn huỳnh Dũng GVHD: Vũ Minh Khôi Khoa Công nghệ Hoá Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội học cacbon tetraclorua mômen lưỡng cực ròng; nghĩa CCl4 không phân cực Trong vai trò dung môi, hòa tan tốt hợp chất không phân cực khác chất beo dầu mỡ Tetraclorometan rắn có dạng thù hình: dạng kết tinh II -47,50C (225,6 K) dạng kết tinh I -47,50C Ở -47,3 °C có cấu trúc tinh thể đơn tà với nhóm không gian C2/c số lưới a = 20,3, b = 11,6, c = 19,9 (.10−1 nm), β = 111°.[4] CCl4 thực tế không cháy nhiệt độ thấp Ở nhiệt độ cao không khí, tạo photgen CCl2O độc hại b Tính chất hóa học CCl4 không tham gia trực tiếp phản ứng hóa học mà ch ỉ dung môi cho chất không phân cực phản ứng hóa học Phản ứng quan trọng là: Khi cho toluen vào Br 2/CCl4 brom vào vị trí o-, p- vòng, nguyên tử H, khác với dungdịch Br H2O dung môi phân cực nên phản ứng với toluen lần vào vị trí o- p- tạo thành dẫn xuất tribrom Đó điểm khác biệt Br 2/H2O Br2/CCl4 phản ứng với toluen hay phenol C6H5CH3 + Br2(CCl4) → Br – C6H4 – CH3 + HCl C6H5CH3 + Br2(H2O) → Br3 – C6H2 – CH3 + HCl Với phenol (không có mạch nhánh, giống toluen OH nhóm đẩy e, làm vòng dễ hơn): C6H5OH + Br2(CCl4) → Br – C6H4 – OH + HCl C6H5OH + Br2(H2O) → Br3 – C6H2 – OH + HCl (nếu Br2 dư pư pư cộng thường xet pư này) SV: Nguyễn huỳnh Dũng GVHD: Vũ Minh Khôi Khoa Công nghệ Hoá Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội học c Điều chế Tổng hợp từ metan: CH4 + 4Cl2 → CCl4 + 4HCl Phân hủy từ clorocacbon cao C2Cl6 + Cl2 → CCl4 Trước năm 1950, CCl4 sản xuất clo hóa cacbon disunfua 1050C – 1300C CS2 + 3Cl2 → CCl4 + S2Cl2 d Ứng dụng Là chất không bắt cháy, dùng làm chất dâp lửa, làm lạnh Là chất độc mạnh gan sử dụng nghiên cứu khoa học để đánh giá chất bảo vệ gan III VẼ VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT Dây chuyền sản xuất SV: Nguyễn huỳnh Dũng GVHD: Vũ Minh Khôi 10 Khoa Công nghệ Hoá Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội học Chiều cao cột chất lỏng tương ứng là: H m1 = ∆P1 235,368 = = 0, 016 ρ g 1476,908.9,8 (m) c Trở lực đường ống từ thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu đến tháp  ∆Pđ : ρω 2 ∆Pd = (N/m2) (II.54 – 1.trang 377) Hỗn hợp đầu vào tháp tF =57,8980C, nội suy bảng I.2 – 1.trang ta được: ρCS2 = 1203,468 (kg/m3) ρCCl4 ⇒ = 1521,098 (kg/m3) a − aF 0, 278 − 0, 278 = F + = + ρ hh ρCS2 ρ CCl4 1203, 468 1521, 098 ⇒ρhh = 1417,12 (kg/m3) Tốc độ trung bình lưu thể ống dẫn liệu có d = 150 mm ω= ∆Pd = Vây: 4.F 4.18200 = 2 π d ρhh π 0,15 1417,12.3600 1417,12.0, 2012 = 0,201 (m/s) = 28,626 ( N/m2)  ΔP: ∆Pm λ = L dtd ∆Pd (N/m2) ( II.55 – trang 377) SV: Nguyễn huỳnh Dũng GVHD: Vũ Minh Khôi 117 Khoa Công nghệ Hoá Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội học Trong đó: L: chiều dài ống dẫn Chọn L = (m) dtd: đường kính tương đương ống dẫn liệu d=0,15 (m) Tại tF = 57,898 0C, nội suy theo bảng I.101 – trang 90 ta có: µCS2 = 0, 254.10−3 µCCl4 = 0, 602.10−3 (Ns/m2) (Ns/m2) lg µ = xF lg µCS2 + (1 − xF ).lg µCCl4 = 0, 438.lg(0, 254.10−3 ) + ( – 0, 438 ) lg ( 0, 602.10−3 ) ⇒µ = 0,412.10-3Ns/m2 Re = ⇒ ω.d ρ 0, 201.0,15.1417,12 = = 103704, 291 µ 0, 412.10−3 > 104 Do Re > 104 nên dòng chảy ống dòng chảy xoáy, hệ s ố ma sát tính theo công thức sau:  6,81 0,9 ∆  = −2.lg   ÷ + 3,  λ  Re  ∆= ε dtd (II.65 – 1.trang 380) (II.66 – 1.trang 380) ε Tra bảng II.15 – 1.trang 381 với loại ống tráng kẽm hoàn toàn m ới ta đ ược : = 0,1(mm) ⇒∆= 0,1.10−3 = 6, 666.10−4 0,15 SV: Nguyễn huỳnh Dũng GVHD: Vũ Minh Khôi 118 Khoa Công nghệ Hoá Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội học 0,9  6,81 6, 666.10−4   ⇒ = −2 lg  +  ÷ 3, λ  103704, 291   ⇒ λ ∆Pm = 0, 02 Vây : 28, 626 = 11, 45 0,15 = 0,02 (N/m2)  ΔP : ∆PC = ∑ ξ ∆Pd (N/m2) (II.56 – 1.trang 377) Các trở lực cục ống gồm có: - Trở lực đột thu từ thiết bị gia nhiệt vào ống: Tiết diện ống là: f = 0, 785.d = 0, 785.0,152 = 0, 017 (m2) Tiết diện đầu thiết bị ( chia ngăn) có d = 0,57 (m) là: f1 = ⇒ 0, 785.d 0, 785.0, 482 = = 0, 09 2 f 0, 017 = = 0,188 f1 0, 09 ⇒ ξ1 = 0, 47 + - (m2) 0, 45 − 0, 47 (0,188 − 0,1) = 0, 452 0, − 0,1 Trở lực cửa từ ống vào tháp chọn ξ2 = 1,0 Trở lực van tiêu chuẩn với đường ống 150mm ⇒ ξ3 = 4,4 (1 trang 397) Có khuỷu 900 khuỷu 300 tạo thành chọn a/b=1 ⇒ ξ4 = 0,3 (1 trang 394) ⇒ ∆PC = ( 0, 452 + + 4, + 0, 3) 28, 626 = 176,107 ∆P2 = 28, 626 + 11, 45 + 176,107 = 216,183 (N/m2) (N/m2) SV: Nguyễn huỳnh Dũng GVHD: Vũ Minh Khôi 119 Khoa Công nghệ Hoá Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội học Chiều cao cột chất lỏng tương ứng là: H m2 = ∆P2 216,138 = = 0, 015 (m) ρ g 1417,12 9,8 d Trở lực thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu  ∆Pđ : ∆Pd = ρω 2 (N/m2) (II.54 – 1.trang 377) Trong đó: ρ: khối lượng riêng chất (kg/m3) ω : tốc độ trung bình lưu thể (m/s) Hỗn hợp đầu vào tháp ttb = 42,617 0C, nội suy bảng I.2 – 1.trang ta được: ρCS2 ρCCl4 ⇒ = 1228,681 (kg/m3) = 1550,896 (kg/m3) a − aF 0, 278 − 0, 278 = F + = + ρ hh ρCS2 ρCCl4 1228, 681 1550,896 ⇒ρhh = 1445,512 (kg/m3) Tốc độ trung bình lưu thể ống truyền nhiệt : ω= V= F ρ V f : thể tích hỗn hợp (m3/s) π d n f = 4.m : tiết diện bề bặt truyền nhiệt (m2) d: đường kính ống truyền nhiệt, d = 0,026m SV: Nguyễn huỳnh Dũng GVHD: Vũ Minh Khôi 120 Khoa Công nghệ Hoá Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội học n: số ống truyền nhiệt thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu, n = 61 ống m: số ngăn, m = ngăn ⇒ω = F 4.m 18200.4.2 = = 0, 215 2 π d n.ρ π 0, 026 61.1445,512.3600 ∆Pd = Vây: ρ hh ω 1445,512.0, 2152 = 2 (m/s) = 33,409 ( N/m2)  ΔP: ∆Pm λ = l dtd ∆Pd (N/m2) ( II.55 – trang 377) Trong đó: L: chiều dài ống truyền nhiệt Do có ngăn nên l = 2.H = 2 = (m) dtd: đường kính tương đương ống truyền nhiệt d=0,026 (m) Tại ttb = 42,617 0C, nội suy theo bảng I.101 – trang 90 ta có: µCS2 = 0, 284.10−3 µCCl4 = 0, 716.10−3 (Ns/m2) (Ns/m2) lg µ = xF lg µCS2 + (1 − xF ).lg µCCl4 = 0, 438.lg(0, 284.10−3 ) + ( – 0, 438 ) lg ( 0, 716.10−3 ) ⇒µ = 0,477.10-3 (N/m2) Re = ⇒ ω.d ρ 0, 215.0, 026.1445,512 = = 16940, 067 µ 0, 477.10−3 > 104 Do Re > 104 nên dòng chảy ống dòng chảy xoáy, hệ s ố ma sát tính theo công thức sau: SV: Nguyễn huỳnh Dũng GVHD: Vũ Minh Khôi 121 Khoa Công nghệ Hoá Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội học  6,81  0,9 ∆  = −2.lg   ÷ + 3,  λ  Re  ∆= ε dtd (II.65 – 1.trang 380) (II.66 – 1.trang 380) ε Tra bảng II.15 – 1.trang 381 với loại ống tráng kẽm hoàn toàn m ới ta đ ược : = 0,1(mm) ⇒ 0,1.10−3 ∆= = 3,846.10 −3 0, 026  6,81 0,9 3,846.10−3  ⇒ = −2 lg   ÷ + 3, λ  16940, 067   ⇒ λ ∆Pm = 0, 033 Vây : 33, 409 = 169, 614 0, 026 = 0,033 (N/m2)  ΔP : ∆PC = ∑ ξ ∆Pd ξ (N/m2) (II.56 – 1.trang 377) : hệ số trở lực cục Vì dung dịch chảy thiết bị ống chùm nên hướng dòng chảy vào khỏi ống truyền nhiệt đa dạng tồn nhiều đột mở, đột thu − Tiết diện ống dẫn dung dịch vào thiết bị: π d π 0,152 f1 = = 4 − = 0,017 (m2) Tiết diện khoảng trống đầu thiết bị ngăn là: SV: Nguyễn huỳnh Dũng GVHD: Vũ Minh Khôi 122 Khoa Công nghệ Hoá Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội học f2 = π D π 0, 482 = m = 0,09 (m2) (Với D: đường kính thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu D = 0,48 m) − Tiết diện ống truyền nhiệt ngăn là: π d n π 0, 0262 61 f3 = = m = 0,016 (m2) Trở lực cục tính theo bảng (PL.3) 4.trang 339 XII.16 – 1.trang 382: − Ở cửa vào(đột mở):khi chất lỏng chảy vào thiết bị(khoảng trống ngăn đ ột mở): 2  f   0, 017  ξ1 = 1 − ÷ = 1 − f2   0, 09 ÷   − = 0,657 Ở đầu dung dịch chất lỏng chảy từ khoảng tr ống vào ngăn c ống truyền nhiệt (đột thu): f3 0, 016 = f2 0, 09 = 0,177 Nội suy bảng 1.trang 388 ta ξ2 − 0, 47 + = 0, 45 − 0, 47 (0,177 − 0,1) = 0, 454 0, − 0,1 Ở đầu dung dịch chất lỏng chảy từ ngăn ống truyền nhiệt kho ảng trống phần thiết bị(đột mở) 2  f   0, 016  ξ3 = 1 − ÷ = 1 − f2   0, 09 ÷   − = 0,676 Ở đầu dung dịch chất lỏng chảy khỏi thi ết bị (đột thu): SV: Nguyễn huỳnh Dũng GVHD: Vũ Minh Khôi 123 Khoa Công nghệ Hoá Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội học f1 0, 017 = f 0, 09 = 0,188 Nội suy bảng 1.trang 388 ta ξ4 − = 0,47 + 0, 45 − 0, 47 (0,188 − 0,1) 0, − 0,1 = 0,452 Khi chất lỏng chuyển từ ngăn sang ngăn kia,dòng ch ảy chuy ển dòng l ần v ới o góc chuyển 90 C có trở lực cục ξ5 = 1,1 = 1,1 (4.trang 64) ⇒ ∆PC = (ξ1 + 2ξ + 2ξ3 + ξ + ξ5 ).∆Pd = (0, 657 + 0, 454 + 0, 676 + 0, 452 + 1,1).33, 409 = 149, 304 ( N / m ) Trở lực thủy tĩnh: ∆PH = ρ.g.H = 1445,512 9,8 = 28332,035(N/m2) ⇒ ∆P3 = 33, 409 + 169, 614 + 149,304 + 28332, 035 = 28684,362 (N/m2) Chiều cao cột chất lỏng tương ứng là: H m3 = ∆P3 28684,362 = = 2, 024 ρ g 1445,512.9,8 (m) Chiều cao thùng cao vị so với đĩa tiếp liệu Phương trình Becnuli cho hai mặt cắt 1-1 2-2 (l 2-2 làm mặt chuẩn) ω12 P1 ω22 P H1 + + = H2 + + + ∑ hm 2.g ρ1.g 2.g ρ g Do đường kính thùng cao vị lớn so với đường kính ống d ẫn li ệu nên coi vân tốc mặt thoáng thùng ω1 = SV: Nguyễn huỳnh Dũng GVHD: Vũ Minh Khôi 124 Khoa Công nghệ Hoá Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội học ⇒ H1 − H = P2 P ω2 − + + ∑ hm ρ g ρ1.g 2.g Trong đó: P1, P2 : áp suất làm việc mặt cắt – 1, – ω2 ρ1 ρ2 : vân tốc dung dịch mặt cắt – (m/s) : khối lượng riêng hỗn hợp 250C (kg/m3) : khối lượng riêng hỗn hợp sau gia nhiệt nhiệt độ t F P1 = Pa = at = 9,81 104 (N/m2) P2 = P1 + Ptt Ptt : áp suất thủy tĩnh cột chất lỏng (N/m2) Ptt = ρ g H = 1417,12 9,8 9, = 127767,539 (N/m2) ⇒ P2 = 9,81 10 + 127767,539 = 225867, 539 (N/m2) ∑ hm = H m1 + H m + H m3 = 0, 016 + 0, 015 + 2, 024 = 2, 055 (m) 225867,539 9,81 104 0, 2012 − + + 2,055 1417,12 9,8 1476,908 9, 9,8 = 11,543 (m) H1 − H = Vậy chiều cao thùng cao vị so với đĩa tiếp liệu 11,543 m Tính toán bơm Theo bảng II.34 – 1.trang I.441 ta có 25 0C Hh = 4,5m.Ở chiều cao bơm làm việc tuần hoàn đảm bảo không xảy tượng xâm th ực Tuy nhiên để loại trừ khả dao động bơm nên giảm chi ều cao hút xu ống – 1,5 m so với giá trị bảng tức ta lấy Hh = 3m Chiều cao đẩy bơm: Hđ = HC + (H1 – H2) + Hđáy + Hb Trong đó: HC : chiều cao đoạn chưng (m) Hb : chiều cao kê tháp Chọn Hb = 1m Hđáy : chiều cao đáy tháp Chọn Hđáy = 0,5m ⇒ Hđ = 2,6 + 9,543 + 0,5 + = 13,643 (m) SV: Nguyễn huỳnh Dũng GVHD: Vũ Minh Khôi 125 Khoa Công nghệ Hoá Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội học Vây chiều cao làm việc bơm: HF = Hđ + Hh = 13,643 + = 16,643 (m) Ta có: Htp = HF + Hm = 16,643 + 0,025 = 16,668 (m)  Công suất yêu cầu bơm: N= Q.ρ g H 1000.η (kW) (II.189 – trang 439) Trong đó: - Q suất bơm (m3/s) Q= F ρ ρ - : khối lượng riêng chất lỏng 250C (kg/m3) H: áp suất toàn phần bơm (m) η : hiệu suất chung bơm η = η0 ηtl ηck ( trang 439) η0 : hiệu suất thể tích tính đến hao hụt chất lỏng chảy từ vùng áp suất cao đến vùng áp suất thấp chất lỏng dò qua chỗ hở bơm ηtl : hiệu suất thủy lực tính đến ma sát tạo dòng xoáy bơm ηck : hiệu suất khí tính đến ma sát khí bơm Chọn bơm ly tâm theo bảng II.32 – 1.trang 439 ηo = 0,9 ηtl = 0,82 ηck = 0,95 SV: Nguyễn huỳnh Dũng GVHD: Vũ Minh Khôi 126 Khoa Công nghệ Hoá Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội học ⇒ η = 0,9 0,82 0,95 = 0, 7011 ⇒N= F.g H 18200 9,8 16, 668 = = 1,177 1000η 1000 0, 7011.3600 (kW)  Công suất động điện tính theo công thức: N dc = N ηtr ηdc (II.190 – 1.trang 439) N: công suất trục bơm (kW) η tr ηtr = : hiệu suất truyền động,chọn η dc : ηdc = 0,8 hiệu suất động điện,chọn N dc = ⇒ 1,177 = 1, 471 0,8 (kW) Thông thường người ta chọn động điện có công suất lớn so v ới công suất tính toán(lượng dự trữ phụ thuộc vào khả tải): N dcc = β N dc β: hệ số dự trữ công suất Giá trị β tra theo bảng II.33 - trang 440 với Ndc = 1,471 kW nên β = 1,2 – 1,5 Chọn β = 1,2 Q= Với ⇒ N dcc = 1, 1, 471 = 1, 7652 F 18200 = = 12,323 ρ 1476,908 (kW) m3/h ta chọn bơm theo bảng II.39 – 1.trang 447: − Loại bơm: X - Năng suất: 3÷288 (m3/h) - Áp suất toàn phần: 10÷143 (m) - Số vòng quay: 1450÷2900 (vòng/phút) SV: Nguyễn huỳnh Dũng GVHD: Vũ Minh Khôi 127 Khoa Công nghệ Hoá Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội học − Nhiệt độ chất lỏng: 40÷90 (oC) SV: Nguyễn huỳnh Dũng GVHD: Vũ Minh Khôi 128 Khoa Công nghệ Hoá Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội học PHẦN V: KẾT LUẬN Tháp chưng luyện thi ết bị ứng dụng r ất r ộng rãi ngành công nghiệp nói chung ngành công nghi ệp hoá h ọc nói riêng Do nội dung tính toán thiết kế tháp chưng luyện liên tục m ột nhiệm vụ cần thiết cho kỹ sư làm việc ngành công nghiệp hoá học Dưới bảo, hướng dẫn tân tình thầy Vũ Minh Khôi th ầy cô giáo khoa Công nghệ Hóa trường Đại học Công nghiệp Hà Nội , sau thời gian tích cực học tâp, làm việc, em hoàn thành đồ án “Thiết kế hệ thống chưng luyện liên tục loại tháp đĩa lỗ ống chảy truyền để tách hỗn hợp CS2 – CCl4” Thông qua tìm hiểu thiết kế đồ án môn học giúp em tăng thêm nhi ều kỹ học tâp nghiên cứu, biết cách tra c ứu tài li ệu, thông số số liệu hiểu trình sát thực với thực tế… Qua trình làm em rút số nhân xet sau: Việc thiết kế dây chuyền có ý nghĩa thực tế có th ể sử dụng sản xuất Việc xác định số đĩa thực tế tháp chưng luy ện thông qua ch ỉ s ố thích h ợp cho kết có độ xác cao Việc thiết kế tính toán hệ thống chưng luyện việc làm phức tạp, tỉ mỉ lâu dài Nó yêu cầu người thiết kế phải có ki ến th ức thực sâu trình chưng luyện mà phải bi ết v ề s ố lĩnh v ực khác như: cấu tạo thiết bị phụ khác, quy định vẽ kỹ thuât, … Các công thức tính toán không gò bó môn h ọc khác mà mở rộng dựa giả thiết điều kiện, chế độ làm việc thi ết bị B ởi tính toán, người thiết kế tính toán đến số ảnh hưởng điều kiện thực tế, nên đem vào hoạt động, hệ thống làm việc ổn định Một số thiết bị phụ số liệu nên phải lựa chọn dựa vào cấu trúc toàn hệ thống nên gây nhiều sai số tính toán SV: Nguyễn huỳnh Dũng GVHD: Vũ Minh Khôi 129 Khoa Công nghệ Hoá Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội học Không có vây, việc thiết kế đồ án môn học trình thi ết b ị giúp em củng cố thêm kiến thức trình chưng luyện nói riêng trình khác nói chung, nâng cao kỹ tra cứu, tính toán, x lý s ố li ệu, bi ết cách trình bày theo văn phong khoa học nhìn nhân vấn đề cách có h ệ th ống Việc thiết kế đồ án môn học “Quá trình thi ết bị công ngh ệ hóa ch ất thực phẩm” hội cho sinh viên ngành hóa nói chung b ản thân em nói riêng làm quen với công việc kỹ sư hóa chất Trong trình tính toán thiết kế, phần hạn chế th ời gian mặt khác trình động học trình chuy ển khối trình phức tạp đòi hỏi hiểu biết sâu lý thuyết lẫn thực tế, phần tính toán thiết kế sử dụng nhiều công thức thực nghi ệm nên trình tra cứu số liệu tính toán không tránh khỏi thiếu sót Vì vây em mong nhân góp ý chân thành, lời nhân xet sửa chữa từ thầy cô để đồ án em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn Hà Nội, ngày 15 tháng 05 năm 2016 Sinh viên NGUY ỄN TR ƯỜNG GIANG SV: Nguyễn huỳnh Dũng GVHD: Vũ Minh Khôi 130 Khoa Công nghệ Hoá Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội học PHẦN VI: TÀI LIỆUTHAM KHẢO SỔ TAY QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ CÔNG NGHỆ HÓA HỌC Nhà xuất Khoa học - Kỹ thuật, 1978, tập SỔ TAY QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ CÔNG NGHỆ HÓA HỌC Nhà xuất Khoa học - Kỹ thuật, 1978, tập CÁC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ TRONG CÔNG NGHỆ HÓA CHẤT&THỰC PHẨM Nhà xuất Khoa học - Kỹ thuật, 2004, tập 4 TÍNH TOÁN CÁC QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ TRONG CÔNG NGHỆ HÓA HỌC Nhà xuất Khoa học - Kỹ thuật, 2000, tập TÍNH TOÁN CÁC QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ TRONG CÔNG NGHỆ HÓA HỌC Nhà xuất Khoa học - Kỹ thuật, 2000, tập CÁC TÀI LIỆU LIÊN QUAN KHÁC SV: Nguyễn huỳnh Dũng GVHD: Vũ Minh Khôi 131 ... cấu tạo ta có loại tháp đĩa: Tháp đĩa chóp Tháp đĩa lỗ: đĩa có lỗ có đường kính (2÷12 mm) có loại tháp đĩa l ỗ: + Tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền + Tháp đĩa lỗ ống chảy chuyền  Tháp đệm: tháp... tháp đĩa tháp đệm  Tháp đĩa: thân tháp hình trụ thẳng đứng bên có gắn đĩa, phân chia thân tháp thành đoạn Trên đĩa, pha l ỏng pha khí ti ếp xúc v ới Tùy thuộc vào cấu tạo ta có loại tháp đĩa: ... , x'1 Gw xw Đường kính đoạn luyện a Lượng trung bình đoạn luy ện Lượng trung bình đoạn luyện tính gần trung bình cộng lượng khỏi đĩa tháp lượng h vào đĩa d ưới đoạn luyện : gtb = gd + g (kg/h