đồ án chưng cất clorofom cacbontetraclorua

đồ án môn học quá trình và thiết bị trong công nghệ hóa học, chưng cất hệ 2 cấu tử clrofom và cacbontetraclorua bằng mâm chóp giúp sinh viên tìm hiểu và thiết kế tháp chưng cất phù hợp đề tài giáo viên hướng dẫn đưa ra.

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC ĐỒ ÁN THỰC HÀNH Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ HÓA HỌC ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ CHƯNG CẤT HỖN HỢP CLOROFOM - CACBONTETRACLORUA Giáo viên hướng dẫn: ThS Võ Thanh Hưởng Sinh viên thực hiện: Dương Hữu Hiệu MSSV: 14134441 Lớp: DHHO10D TP.HCM, tháng 10 năm 2017 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP.HCM CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC Độc lập – Tự – Hạnh phúc   NHIỆM VỤ BÀI TẬP LỚN MƠN THỰC HÀNH Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ HÓA HỌC Họ tên sinh viên: Dương Hữu Hiệu MSSV: 14134441 Ngành: Cơng nghệ Hóa học Lớp: DHHO10D Họ tên Giảng viên hướng dẫn: ThS Võ Thanh Hưởng Tên đề tài: Thiết kế hệ thống chưng cất liên tục để chưng cất hỗn hợp clorofom – cacbontetraclorua Số liệu ban đầu: • Năng suất: 1,8 (tấn/h) • Nồng độ nhập liệu: 15 (% mol) • Nồng độ sản phẩm đỉnh: 85 (% mol) • Nồng độ sản phẩm đáy: (% mol) • Sử dụng nước bão hòa để cung cấp nhiệt (Áp suất tự chọn, độ ẩm 5%) • Loại tháp: Tự chọn Nội dung thực hiện: • Mở đầu • Chọn thuyết minh quy trình cơng nghệ • Tính cân vật chất cân lượng • Tính tốn cơng nghệ thiết bị • Tính chọn thiết bị phụ • Kết luận • Tài liệu tham khảo • Phụ lục (nếu có) Bản vẽ sơ đồ quy trình cơng nghệ (khổ giấy A1) 1-2 vẽ lắp thiết bị (khổ giấy A1) Ngày giao nhiệm vụ: 06/9/2017 Ngày nộp đồ án: 10/12/2017 TP.HCM, ngày 06 tháng năm 2017 TRƯỞNG BỘ MƠN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Trần Hồi Đức Võ Thanh Hưởng LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tri ân sâu sắc thầy Khoa Cơng Nghệ Hóa Học trường Đại học Công Nghiệp TpHCM, đặc biệt Giáo viên hướng dẫn ThS Võ Thanh Hưởng tạo điều kiện cho em tìm hiểu hồn thành báo cáo đồ án mơn Thực hành Các q trình thiết bị Cơng nghệ Hóa học Trong q trình thiết kế đồ án, trình làm báo cáo, em cố gắng nhiều khó tránh khỏi sai sót, mong thầy, bỏ qua Đồng thời trình độ lý luận kinh nghiệm thực tiễn hạn chế nên báo cáo khơng thể tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận ý kiến đóng góp thầy, cô để em học thêm nhiều kinh nghiệm hoàn thành tốt báo cáo tốt nghiệp tới Em xin chân thành cảm ơn! NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Phần đánh giá: TP.HCM, ngày… tháng… năm 2017 Giáo viên hướng dẫn Võ Thanh Hưởng MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Khoa học kỹ thuật ngày phát triển đóng góp to lớn cho cơng nghiệp nước ta nói riêng giới nói chung Một ngành có đóng góp vơ to lớn ngành cơng nghiệp hố học, đặc biệt ngành sản xuất hoá chất Hiện nay, ngành cơng nghiệp cần sử dụng nhiều hố chất có độ tinh khiết cao Nhu cầu đặt cho nhà sản xuất hoá chất sử dụng nhiều phương pháp để nâng cao độ tinh khiết sản phẩm như: trích ly, chưng cất, đặc, hấp thu… Tuỳ theo đặc tính yêu cầu sản phẩm mà ta có lựa chọn phương pháp cho phù hợp Đối với hệ cloroforme – carbontetraclorua hệ cấu tử tan lẫn vào nhau, ta chọn phương pháp chưng cất để nâng cao độ tinh khiết cho cloroforme Đồ án mơn học Q trình & Thiết bị mơn học mang tính tổng hợp q trình học tập kỹ sư Cơng nghệ Hố học tương lai Mơn học giúp sinh viên tính tốn cụ thể: quy trình cơng nghệ, kết cấu, giá thành thiết bị sản xuất hoá chất - thực phẩm Đây lần sinh viên vận dụng kiến thức học để giải vấn đề kỹ thuật thực tế cách tổng hợp Qua đồ án nghiên cứu tính tốn để thiết kế thiết bị mâm chóp để chưng cất hỗn hợp Cloroforme – Carbontetraclorua áp suất thường với suất 1,8 tấn/h CHƯƠNG I: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT VỀ CHƯNG CẤT 1.1 Khái niệm Chưng cất trình dùng để tách cấu tử hỗn hợp lỏng hỗn hợp khí lỏng thành cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay khác cấu tử hỗn hợp Thay đưa vào hỗn hợp pha để tạo nên tiếp xúc pha trình hấp thu nhả khí, q trình chưng cất pha tạo nên bốc ngưng tụ Khi chưng cất ta thu nhiều cấu tử thường cấu tử thu nhiêu sản phẩm Nếu xét hệ đơn giản có cấu tử ta thu sản phẩm: Sản phẩm đỉnh chủ yếu cấu tử có độ bay lớn (nhiệt độ sôi nhỏ) Sản phẩm đáy chủ yếu gồm cấu tử có độ bay nhỏ (nhiệt độ sơi lớn) Đối với hệ cloroforme – cacbontetraclorua Sản phẩm đỉnh chủ yếu gồm cloroforme cacbontetraclorua Sản phẩm đáy chủ yếu cacbontetraclorua cloroforme 1.2 Phương pháp chưng cất - Áp suất làm việc: Áp suất thấp, áp suất thường, áp suất cao Nguyên tắc làm việc: dựa vào nhiệt độ sôi cấu tử, nhiệt độ sôi - cấu tử cao ta giảm áp suất làm việc để giảm nhiệt độ sôi Nguyên lý làm việc: Chưng bậc, chưng lôi theo nước, chưng cất (cấp nhiệt đáy tháp, cấp nhiệt trực tiếp, cấp nhiệt gián tiếp Vậy: Đối với hệ cloroforme – carbontetraclorua, ta chọn phương pháp chưng cất liên tục áp suất thường 1.3 Thiết bị chưng cất Trong sản xuất, yêu cầu chung thiết bị giống nghĩa diện tích tiếp xúc pha phải lớn Điều phụ thuộc vào mức độ phân tán lưu chất vào lưu chất Nếu pha khí phân tán vào pha lỏng ta có loại tháp mâm, pha lỏng phân tán vào pha khí ta có tháp chêm, tháp phun,…Ở ta khảo sát loại thường dùng tháp mâm tháp chêm − Tháp mâm: thân tháp hình trụ, thẳng đứng phía có gắn mâm có cấu tạo khác nhau, pha lỏng pha cho tiếp xúc với Tuỳ theo cấu tạo đĩa, ta có: Tháp mâm chóp: mâm bố trí có chóp dạng tròn, xupap….; Tháp mâm xun lỗ: mâm có nhiều lỗ hay rãnh − Tháp chêm (tháp đệm): tháp hình trụ, gồm nhiều bậc nối với mặt bích hay hàn Vật chêm cho vào tháp theo hai phương pháp sau: xếp ngẫu nhiên hay xếp thứ tự Bảng I.1: So sánh ưu nhược điểm loại tháp Tháp chêm Ưu điểm Tháp mâm xuyên lỗ Tháp mâm chóp Cấu tạo đơn giản Trở lực tương đối thấp Khá ổn định Trở lực thấp Hiệu suất cao Hiệu suất cao Nhược Độ ổn định khơng cao, Khơng làm việc Có trở lực lớn điểm khó vận hành với chất lỏng bẩn Tiêu tốn nhiều vật tư, Thiết bị nặng nề Kết cấu phức tạp kết cấu phức tạp Vậy: Qua phân tích ta sử dụng tháp mâm chóp để chưng cất hệ cloroforme – carbontetraclorua GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU 2.1 Cloroforme Hình I.1: Cloroforme Clorofom hay gọi triclorometan metyl triclorua hợp chất hố học thuộc nhóm trihalometan có cơng thức CHCl3 Nó khơng cháy khơng khí, trừ tạo thành hỗn hợp với chất dễ bắt cháy Clorofom chất độc với mơi trường Bảng I.2: Các tính chất vật lý cloroforme Khối lượng phân tử: 119,5g/mol Tỷ trọng: 1,48g/cm3 Điểm sôi: 61,2 0C Độ hòa tan nước: 8g/1 lít nước 200C 2.2 Cacbontetraclorua Hình I.2: Cacbon tetraclorua Cacbon tetraclorua hay tetraclorua cacbon hợp chất hóa học có cơng thức hóa học CCl4 Người ta sử dụng chủ yếu hợp chất làm chất phản ứng tổng hợp hữu Đây chất lỏng khơng màu có mùi "thơm".Theo danh pháp IUPAC, hợp chất có hai tên gồm cacbon tetraclorua tetraclometan Người ta gọi cách thơng tục "cacbon tet" Bảng I.3: Các thông số vật lý Cacbon tetraclorua Khối lượng phân tử: 154 g/mol Tỷ trọng: 1,58 g/cm3 (lỏng) Điểm sơi: 76,72 0C Độ hòa tan nước: 800 mg/l 25 0C ĐIỀU CHẾ 3.1 Cloroforme 10 Nhiệt dung riêng: Cn =4,18 kJ/kg.độ CD =1,04 kJ/kg.độ Khối lượng riêng: ρN = 996 kg/m3 ρD =1438 kg/m3 Độ nhớt động lực: µN (N.s/m2) Hệ số dẫn nhiệt λN = 0,618 (W/moK) =0,804.10-3 µD (N.s/m2) =.0,45910-3 λD = 0,1122 (W/moK) 3.1 Suất lượng nước dùng để làm mát sản phẩm đỉnh Suất lượng sản phẩm đỉnh: GD = 204,84 kg/h = 0,0569 kg/s Lượng nhiệt cần cung cấp tính phần cân nhiệt lượng QD = 4,35 kJ/s Gn = QD 1,875 = = 0,022kg / s = 79,2kg / h c N ( t − t1 ) 4,18.( 40 − 20) 3.2 Xác định bề mặt truyền nhiệt F= Qnt m2 K ∆t log Bề mặt truyền nhiệt xác định theo công thức truyền nhiệt: Chọn kiểu truyền nhiệt ngược chiều: K= 1 + Σrt + αn α ng ;W / m K Hệ số truyền nhiệt K tính theo cơng thức: qt = nhiệt trở qua thành ống lớp cáu: t w1 − t w Σrt , (W/m2) Trong đó: Ttw1: nhiệt độ vách tiếp xúc với sản phẩm đỉnh (ngoài ống nhỏ), Ttw2: nhiệt độ vách tiếp xúc với nước (trong ống nhỏ) Σrt = δt + r1 + r2 λt 47 Bề dày thành ống δt = 1,6mm Nhiệt trở lớp bẩn ống: r1 =1/5000m2.K/W Hệ số dẫn nhiệt thép không gỉ: λt = 17,5 W/mK Nhiệt trở lớp cáu ống : r2 =1/5800 m2.K/W Nên : ∑rt = 1/2155,9 m2.K/W, qt = 2155,9.(tw1 – tw2) Phép lặp: Chọn tw1 = 400C tính tốn tương tự phép lặp ta được: Nhiệt tải phía sản phẩm đỉnh: qD = α D ( ttbD − t w1 ) = 1017.( 46 − 40) = 6120W / m2 Nhiệt tải phía nước làm lạnh qn = αn (tw2 - ttbN) = 6644.(32,3 – 30) = 47836,8 W/m2 Kiểm tra sai số: ξ= 100 q N − q D qD = 100 47836,8 − 6120 6120 = 681,6% qúa lớn nên ta lặp lại với giá trị tw1 Bảng VII.3: Các giá trị ứng với tw1 bề mặt truyền nhiệt stt Tw1 αD 36.1 2 Nu αn qn Sai số 5.2 137 6622 1660 0.0001 31 5.2 137 6631 1124 22.0428 8964 33 5.1 138 6666 1170 120.657 8664 33 5.1 138 6680 9231 162.604 qd Tw2 1008.7 9961 31 36.3 1008.9 9762 37.1 1009.9 37.4 1010.3 Prw Vậy ta chọn tw1 = 36,120C tw2= 31,50C K= = 2667,8 1 + + 16607 3725,28 9961 Khi đó: 48 4,35.103 Ftb = = 0,047m 2667,8.35 Bề mặt truyền nhiệt trung bình: L= Vậy chiều dài ống truyền nhiệt: 0,0476 = 1,03m 0,016 + 0,0128 π Chọn L= 1,2 m hao phí khoảng 15% Kiểm tra L = = 78 > 50 d tr 0,0128 εl = 1: thoả THIẾT BỊ LÀM NGUỘI SẢN PHẨM ĐÁY Chọn thiết bị làm nguội sản phẩm đáy thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống Ống truyền nhiệt làm thép X18H10T: - Kích thước ống trong: 25x2,5 - Kích thước ống ngồi 36x3 Chọn - Nước làm lạnh ống với nhiệt độ đầu: t =200C, nhiệt độ cuối: t2 = 400C - Sản phẩm đáy ống với nhiệt độ đầu: 770C xuống 300C Các tính chất lý học nước tra nhiệt độ trung bình: - Nhiệt dung riêng: Cn =4,18 kJ/kg.độ - Khối lượng riêng: ρN = 996 kg/m3 - Độ nhớt động lực: µN =0,804.10-3 (N.s/m2) - Hệ số dẫn nhiệt λN = 0,618 (W/moK) 4.1 Suất lượng nước dùng để làm mát sản phẩm đáy Suất lượng sản phẩm đáy: GD = 1595,18 kg/h = 0,443 kg/s Lượng nhiệt cần cung cấp tính phần cân nhiệt lượng QF = 18,67 kJ/s 49 Gn = QF 18,67 = = 0,223kg / s = 802,8kg / h c N ( t − t1 ) 4,18.( 40 − 20) 4.2 Xác định bề mặt truyền nhiệt F= Qnt m2 K ∆t log Bề mặt truyền nhiệt xác định theo công thức truyền nhiệt: Chọn kiểu truyền nhiệt ngược chiều: 4.3 Xác định hệ số truyền nhiệt K K= 1 + Σrt + αn α ng ;W / m K Hệ số truyền nhiệt K tính theo công thức: 4.4 Nhiệt trở qua thành ống lớp cáu qt = t w1 − t w Σrt Σrt = , (W/m2) δt + r1 + r2 λt - Bề dày thành ống δt = 2,5mm - Nhiệt trở lớp bẩn ống: r1 =1/5000m2.K/W - Hệ số dẫn nhiệt thép không gỉ: λt = 17,5 W/mK - Nhiệt trở lớp cáu ống : r2 =1/5800 m2.K/W Nên : ∑rt = 1/1940 m2.K/W Phép lặp: Chọn tw1 = 600C tính tốn tương tự phép lặp ta được: Nhiệt tải phía nước làm lạnh qF = αn (tw2 - ttbN) = 6647.(44,13 – 30) =61443 W/m2 50 Kiểm tra sai số: ξ= 100 q N − q F qF = 100 61443 − 34336 34336 = 79% qúa lớn nên ta lặp lại với giá trị tw1 Lặp lại cách tính với giá trị khác t w1 ta chọn tw1 = 57,530C tw2 = 39,30C αF = 2022,6 αn =4253,1 K= = 803 1 + + 16607 1940 9961 Ftb = Bề mặt truyền nhiệt trung bình: L= Vậy chiều dài ống truyền nhiệt: 19,87.10 = 0,521m 803.47.5 0,521 = 7,37m 0,025 + 0,02 π Chọn L= m hao phí khoảng 15% Kiểm tra L = = 400 > 50 d tr 0,02 εl = 1: thoả THIẾT BỊ ĐUN SÔI NHẬP LIỆU Chọn thiết bị gia nhiệt nhập liệu thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống chùm Ống truyền nhiệt làm thép X18H10T, kích thước ống 56 x 3: - Đường kính ngoài: dn = 56mm = 0,056 m - Bề dày ống δt = mm = 0,003 m - Đường kính trong: dtr = 0,05 m Hơi đốt nước at ống 56 x tra bảng I.215 tr 314[2] - Nhiệt hóa rH2O = rn = 2171 kJ/kg - Nhiệt độ sôi tH2O = tn = 132,90C 51 Dòng nhập liệu có nhiệt độ: - Trước vào nồi đun 300C (lỏng) sau khỏi nồi đun 73 0C (lỏng sôi) 5.1 Suất lượng nước cần dùng Ứng với nhiệt tổn thất môi trường 5% 5.2 Hiệu suất nhiệt độ trung bình Chọn kiểu truyền nhiệt chiều: 5.3 Hệ số truyền nhiệt K= 1 + Σrt + αn α ng ;W / m K Hệ số truyền nhiệt K tính theo cơng thức: qt = nhiệt trở qua thành ống lớp cáu: t F1 − t F Σrt , (W/m2) Trong đó: tF1: nhiệt độ vách tiếp xúc với đốt phía vỏ 0C tF2: nhiệt độ vách tiếp xúc với nguyên liệu ống,0C Σrt = δt + r1 + r2 λt Bề dày thành ống δt = mm Nhiệt trở lớp bẩn ống: r1 =1/5000m2.K/W Hệ số dẫn nhiệt thép không gỉ: λt = 16,3 W/mK bảng XII.7 tr 313 [1] Nhiệt trở lớp cáu ống =: r2 =1/5800 m2.K/W bảng 31 tr 419[4] 52 Nên: ∑rt = 5,56.10-4 m2.K/W Nhiệt độ sôi trung bình dòng nhập liệu tFtb = 51,50C: Tính chất lý học hỗn hợp nhập liệu nhiệt độ trung bình tFtb = 51,50C: - Khối lượng riêng: ρF = 1511 kg/m3 - Nhiệt dung riêng:CF = 0,935 kJ/kg - Độ nhớt động lực: µ = 0,609.10-3N.s/m2 - Hệ số dẫn nhiệt: λ =0,107 W/mK vF = Vận tốc dòng nhập liệu ống: 4G F × 1800 = = 0,17 3600ρπd tr 3600 × 1511× π × 0,05 m/s Chuẩn số Reynolds: Re F = v F d tr ρ F 0,17 × 0,05 × 1511 = µF 6,09.10 − =21089,5 > 10000; chế độ chảy rối, công thức Nu F = 0,021.ε l Re F ,8 PrF , 43 xác định chuẩn số Nusselt có dạng: ( PrF 0, 25 ) Prw1 Trong εl: hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào Re F tỷ lệ chiều dài ống với đường kính ống: ReF = 22330 ta chọn εl = Pr F = µ F c F 0,609.10 −3.935 = = 5,32 λF 0,107 Prw1: chuẩn số Prandlt theo nhiệt độ trung bình dòng nhập liệu vách Prw1 = Nu F = 0,021.ε l Re F Vậy ,8 PrF µ.c 0,62.10 −3.932 = = 5,34 λ 0,107 , 43 ( PrF 0, 25 5,32 0, 25 ) = 0.021.1.223300,8.5,320, 43.( ) = 129,7 Prw1 5,34 53 Áp dụng công thức (3.65), tr 120[4] ⇒ ống đơn nằm ngang thì: r.ρ g.λ3 µ.(t ng - t W1 ).d n α1 = 0,7254 Dùng phép lặp: Chọn tf1 = 1200C tính tốn tương tự phép lặp ta được: αn = 10849,76103 (W/m2K) ⇒ qn = αn (tn – tW1) = 15732,15 W/m2 ⇒ qt = qn = 15732,15349 W/m2 (xem nhiệt tải mát không đáng kể ) ⇒ tw2 = tw1 - qtΣrt = 116,68 oC ⇒ αS = 2481,544 W/m2K (với q = qt) ⇒ qS = αS (tW2 – tS) = 15579,58 W/m2 qn − qS Kiểm tra sai số: ε = qn 100% = 0,97% < 5% (thoả) Kết luận : tw1 = 124,8oC tw2 = 116,68oC K= 1 + 5,289.10 −4 + 1849,76103 2481,544 = 988,73 Xác định hệ số truyền nhiệt: W/m2K Bề mặt truyền nhiệt xác định theo phương trình truyền nhiệt: Qđ 23,2 × 1000 = = 2,33 K ∆t log 988,73 × 183 F= m2 lấy dư bề mặt truyền nhiệt F = 2,5 m2 Chọn số ống truyền nhiệt: n = 19 ống bố trí theo hình lục giác Chiều dài ống ruyền nhiệt: L = F d n + d tr nπ = 0,837 m ⇒ chọn L = m Tra bảng V.II, trang 48[2] ⇒ số ống đường xuyên tam hình cạnh ống 54 BỒN CAO VỊ 6.1 Tổn thất đường ống dẫn - Chọn ống dẫn có đường kính dtr = 80 mm - Độ nhám ống ε = 0,2 mm = 0,0002 m (ăn mòn ít) - Tổn thất đường ống dẫn:  l v h1 =  λ1 + Σξ1  F  d1  2g l1 chiều dài đường ống dẫn, chọn l1 = 30m d1 đường kính ống dẫn, d1 =dtr =0,08m 6.2 Xác định vận tốc dòng nhập liệu ống dẫn Các tính chất dòng nhập liệu tra nhiệt độ trung bình: t FV + t FS 30 + 74 = = 52 2 o C Khối lượng riêng nước: =1512 kg/m3 Độ nhớt động lực nước µhh =0.000628 Cp vF = Vận tốc dòng nhập liệu ống: 4GF × 1800 = = 0,066 3600ρ F πd tr 3600 × 1512 × π × 0,08 6.3 Xác định hệ số ma sát đường ống Chuẩn số Reynolds: Re F = v F d tr ρ F 0,066 × 0,08 × 1512 = = 12712 µF 6,28.10 −4 > 10000 thuộc chế độ chảy rối Chuẩn số Reynolds tới hạn: Regh = 6.(d1/ε)8/7 = 5648,5 Chuẩn số Reynolds bắt đầu xuất vùng nhám Ren = 220(d1/ε)9/8 = 186097,342 Vì Regh < ReF < Ren ⇒ chế độ chảy ứng với khu vực độ Áp dụng công thức (II.64), trang 379, [1]: λ1=  ε 100  0,1.1,46 + d1 ReF   55 0,25 = 0,033 m/s 6.4 Xác định tổng hệ số tổn thất cục Chọn dạng ống uống cong 900 có bán kính R với R/d =2 ξu1 (1 chổ) = 0,15 Đường ống có chổ uống cong ⇒ ξu1 = 0,15 = 0,9 Chọn van cầu với độ mở hồn tồn ξvan (1 cái) = 10 Đường ống có van cầu ⇒ ξvan = 2.10 = 20 Lưu lượng kế: coi không đáng kể Vào tháp ξtháp = Nên: ∑ξ1 = ξu1 + ξvan + ξll = 21,9 Vậy: 30   0,07 h1 =  0,033 + 21,9  = 0,009 0,08   × 9,81 m 6.5 Chiều cao bồn cao vị Mặt cắt (1-1) mặt thoáng chất lỏng bồn cao vị Mặt cắt (2-2) mặt cắt vị trí nhập liệu tháp Áp dụng phương trình Bernoulli cho (1-1) (2-2) z1 + P1 ρ F g v1 g + = z2 + P2 ρ F g ⇔ z1 = z2 + v2 g + +∑hf1-2 P2 − P1 v2 − v1 + ρ F g 2.g +∑hf1-2 Trong đó: Z1: độ cao mặt thống (1-1) so với mặt đất, hay xem chiều cao bồn cao vị Hcv = z1 Z2: độ cao mặt thoáng (2-2) so với mặt đất, hay xem chiều cao từ mặt đất đến vị trí nhập liệu Z2=hchân đỡ + hđáy + (NttC – 1) + 0,4 = 0,18 + 0,150 + (53 – 1)0,3 + 0,4 = 13,33m P1: áp xuất mặt thoáng (1 – 1), chọn P1 = 1at =9,81.104 N/m2 P2: áp suất mặt thoáng (2 – 2) 56 Xem ∆P = P2 – P1 = nttL ∆PL = 53 2040= 108120 N/m2 v1: vận tốc mặt thoáng = m/s v2: vận tốc vị trí nhập liệu v2 = vf =0.07 m/s ∑hf1-2 tổn thất ống từ (1-1) đến (2-2): ∑hf1-2 = 0,662m Vậy: chiều cao bồn cao vị Hcv = = z2 + P2 − P1 v2 − v1 + ρ F g 2.g +∑hf1-2 108120 0,07 − 16,33 + + + 0,662 = 24,28 9,81.1512 × 9,81 m => Chọn Hcv =25m BƠM 7.1 Năng suất Nhiệt dộ dòng nhập liệu tf =300C Tại nhiệt độ thì: - Khối lượng riêng nước: =1558 kg/m3 - Độ nhớt động lực nước µF =0.000824 Cp Suất lượng thể tích dòng nhập liệu ống: QF = 1800kg / h 7.2 Cột áp Chọn: Mặt cắt (1-1) mặt thoáng chất lỏng bồn chứa nguyên liệu Mặt cắt (2-2) mặt thống chất lỏng tròng bồn cao vị Áp dụng phương trình Bernoulli cho (1-1) (2-2): z1 + P1 ρ F g v1 g + + Hb = z2 + P2 ρ F g v2 g + Z1: độ cao mặt thoáng (1-1) so với mặt đất, chọn z1=1m Z2: độ cao mặt thoáng (2-2) so với mặt đất, z2 = Hcv = 20m 57 +∑hf1-2 P1: áp suất mặt thoáng (1-1), chọn P1 = 1at P2: áp suất mặt thoáng (2-2), chọn P1 = 1at V1,v2: vận tốc mặt thoáng (1-1) (2-2), xem v1 = v2 = 0m/s : tổng tổn thất ống từ (1-1) đến (2-2) Hb: cột áp bơm Chọn đường kính ống hút ống đẩy dtr = 50mm Độ nhám ống ε = 0,2 mm = 0,0002 m (ăn mòn ít) Tổn thất đường ống dẫn:  l v h1 =  λ1 + Σξ1  F  d1  2g l1 chiều dài đường ống dẫn, chọn l1 = 30m d1 đường kính ống dẫn, d1 =dtr =0,08m vF = VF vận tốc dòng nhập liệu ống dẫn m/s Re F = 4Qb × 1,23 = = 0,175m / s 3600πd tr 3600 × π × 0,0502 vF d tr ρ F 0,175 × 0,05 ì 1558 = = 16544 àF 8,241.10 => Chế độ chảy rối Chuẩn số Reynolds tới hạn: Regh = 6.(d1/ε)8/7 =2201 Chuẩn số Reynolds bắt đầu xuất vùng nhám Ren = 220(d1/ε)9/8 = 109674 Vì Regh < ReF < Ren ⇒ chế độ chảy ứng với khu vực độ Áp dụng công thức (II.64), trang 379, [1]: λ1=  ε 100  0,1.1,46 + d1 ReF   0,25 = 0,05 Tổng trở lực: ∑ξ1 = ξu1 + ξvan + ξll = 11,6 Vậy: ∑hf1-2 = + 20   0,175 , 05 + 10 , + 11 , = 0.08m   0,05   × 9,81 58 Tính cột áp bơm: Hb = (z2 – z1) + ∑hf1-2 = (20 – 1) + 0,08 = 10,1 m 7.3 Công suất Nb = Chọn hiệu suất bơm ηb = 0,8 Qb H b ρ F g 1,23 × 10,1 × 1558× 9,81 = 3600.ηb 3600 × 0,8 = 66 W Kết luận: Để đảm bảo tháp hoạt động liên tục ta chịn bơm li tâm loại XM, có: suất 1,23 m3/h, cột áp 10,1m, cơng suất 66 W 59 KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu em tìm hiểu số vấn đề: • Thiết kế tháp chưng cất hỗn hợp Cloroforme – cacbontetraclrua tương đối hoàn chỉnh biết trước suất, nồng độ nhập liệu, nồng độ sản phẩm đáy sản phẩm đỉnh • Tính tốn q trình làm việc thiết bị khả chịu bền thiết bị tính bền, tính ăn mòn học hóa học điều kiện làm việc thiết bị • Thiết bị sở lý thuyết suất tương đối ổn định suất cao Tuy nhiên vận hành cần ý độ xác cao, vấn đề an tồn lao động để tránh rủi ro xảy ra, gây thiệt hại người TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] tập thể tác giả, “sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất – tập 1”, nhà xuất Khoa Học Kĩ Thuật Hà Nội, 1999, 626 tr [2] tập thể tác giả, “sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất – tập 2”, nhà xuất Khoa Học Kĩ Thuật Hà Nội, 1999, 447 tr [3] Hồ Lê Viên, “thiết kế tính tốn thiết bị hóa chất”, nhà xuất Khoa Học Kĩ Thuật Hà Nội, 1978, 286 tr [4] Phạm Văn Bôn – Vũ Bá Minh – Hồng Minh Nam, “q trình thiết bị cơng nghệ hóa học – tập 10: ví dụ tập”, Nhà Xuất Bản Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh, 468 tr ... thành báo cáo đồ án mơn Thực hành Các q trình thiết bị Cơng nghệ Hóa học Trong q trình thiết kế đồ án, trình làm báo cáo, em cố gắng nhiều khó tránh khỏi sai sót, mong thầy, bỏ qua Đồng thời trình... lục (nếu có) Bản vẽ sơ đồ quy trình cơng nghệ (khổ giấy A1) 1-2 vẽ lắp thiết bị (khổ giấy A1) Ngày giao nhiệm vụ: 06/9/2017 Ngày nộp đồ án: 10/12/2017 TP.HCM, ngày 06 tháng năm 2017 TRƯỞNG BỘ... xúc pha phải lớn Điều phụ thuộc vào mức độ phân tán lưu chất vào lưu chất Nếu pha khí phân tán vào pha lỏng ta có loại tháp mâm, pha lỏng phân tán vào pha khí ta có tháp chêm, tháp phun,…Ở ta