THIẾT KẾ HỆ THỐNG THIẾT BỊ CHƯNG LUYỆN LOẠI THÁP CHÓP ĐỂ PHÂN TÁCH HỖN HỢP HAI CẤU TỬ BENZENTOLUEN

MỤC LỤC Lời mở đầu 5 Phần I: Giới thiệu chung 7 I.Giới thiệu về hỗn hợp chưng 7 1Benzen 7 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hoá Page 4 GVHD:Th.S NGUYỄN XUÂN CẢNH Nguyễn thị Hà Trang Đồ án môn Quá trình thiết bị Mã sv:0941120201 Lớp DHCNH3K9 2.Toluen 8 II.Sơ đồ chưng 9 1.Chú thích các kí hiệu trong quy trình 9 2.Thuyết minh dây chuyền sản xuất 10 3.Các kí hiệu trước khi tính 10 Phần II: Tính toán thiết bị chính 12 I.Tính cân bằng vật liệu toàn thiết bị 12 1.Cân bằng vật liệu 12 2.Xác định số bậc thay đổi nồng độ 13 II.Tính đường kính tháp 27 1.Lưu lượng các dòng pha đi trong tháp 27 2.Vận tốc hơi đi trong tháp. 32 3. Đường kính đoạn luyện 36 4. Đường kính đoạn chưng 37 III.Chiều cao tháp 37 1.Hệ số khuếch tán 37 2.Hệ số cấp khối 39 3.Hệ số chuyển khối 45 IV.Tính trở lực của tháp 50 1.Trở lực của đĩa khô 51 2.Trở lực của đĩa do sức căng bề mặt 52 3.Trở lực của lớp chất lỏng trên đĩa 54 V.Tính cân bằng nhiệt lượng 58 1.Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu 58 2.Cân bằng nhiệt lượng của tháp chưng luyện 61 3.Cân bằng nhiệt lượng cho thiết bị ngưng tụ 64 4.Cân bằng nhiệt lượng tại thiết bị làm lạnh 65 Phần III: Tính thiết bị phụ 67 I.Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu 67 1.Hiệu số nhiệt độ trung bình 67 2.Lượng nhiệt trao đổi 67 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hoá Page 5 GVHD:Th.S NGUYỄN XUÂN CẢNH Nguyễn thị Hà Trang Đồ án môn Quá trình thiết bị Mã sv:0941120201 Lớp DHCNH3K9 3.Diện tích trao đổi nhiệt 68 II.Tính bơm và thùng cao vị 75 1.Các trở lực quá trình cấp liệu 75 2.Chiều cao thùng cao vị so với đĩa tiếp liệu 85 3.Chiều cao làm việc của bơm 86 4. Áp suất toàn phần của bơm và năng suất bơm 87 III.Tính toán cơ khí và lựa chọn 88 1.Tính toán thân tháp 88 2.Tính chóp và kích thước cơ bản của chóp 91 3.Tính đáy và nắp thiết bị 93 4.Chọn mặt bích 95 5. Đường kính các ống dẫn 96 6.Khối lượng tháp 99 7.Tính tai treo 102 8.Tính chân đỡ 103 Kết luận 104 Tài liệu tham khảo 105

Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hố ĐỒ ÁN MƠN Q TRÌNH THIẾT BỊ BỘ MƠN Q TRÌNH -THIẾT BỊ ……… **……… THIẾT KẾ HỆ THỐNG THIẾT BỊ CHƯNG LUYỆN LOẠI THÁP CHÓP ĐỂ PHÂN TÁCH HỖN HỢP HAI CẤU TỬ BENZEN-TOLUEN Giáo viên hướng dẫn Sinh viên Mã sinh viên Lớp :THẦY NGUYỄN XUÂN CẢNH :NGUYỄN THỊ HÀ TRANG :0941120201 :CƠNG NGHỆ HĨA K9 Hà nội 5-2017 GVHD:Th.S NGUYỄN XUÂN CẢNH Đồ án môn Quá trình thiết bị Page Nguyễn thị Hà Trang Mã sv:0941120201 Lớp DHCNH3-K9 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hố BỘ CƠNG THƯƠNG Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT N Độc lập – Tự – Hạnh phúc Đồ án mơn học q trình thiết bị I)ĐẦU ĐỀ THIẾT KẾ: Thiết kế tháp chưng liên tục loại tháp chóp để phân tách hỗn hợp C6H6 C6H5 –CH3 II) CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU: + Hỗn hợp cần tách: C6H6 C6H5 –CH3 + Năng suất tính theo hỗn hợp đầu: F= 10000 (kg/h) + Nồng độ cấu tử dễ bay hơi: - Hỗn hợp đầu: aF = 0,2 (phần khối lượng) - Sản phẩm đỉnh: ap = 0,97 (phần khối lượng) -Lượng sản phẩm đỉnh : p=1 tấn/h + Tháp làm việc áp suất thường + Hỗn hơp đầu gia nhiệt đến nhiệt độ sôi III) NỘI DUNG CÁC PHẦN THUYẾT MINH VÀ TÍNH TỐN: 1/ Giới thiệu chung: + Mở đầu giải thích hỗn hợp chưng luyện + Vẽ thuyết minh dây chuyền sản xuất 2/ Tính tốn thiết bị chính: + Tính tốn cân vật liệu tồn thiết bị + Tính đường kính tháp + Tính chiều cao tháp + Tính cân nhiệt + Tính trở lực tháp 3/ Tính thiết bị phụ: + Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu,hỗn hợp đáy + Tính bơm + Tính thùng cao vị + Tính tốn khí lựa chọn -Bề dày thiết bị -Tính đường kính ống dẫn -Tính đáy nắp thiết bị -Chọn bích ghép -Tính tốn giá đỡ tai treo 4/ Kết luận chung 5/ Tài liệu tham khảo GVHD:Th.S NGUYỄN XUÂN CẢNH Đồ án mơn Q trình thiết bị Page Nguyễn thị Hà Trang Mã sv:0941120201 Lớp DHCNH3-K9 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hố IV) CÁC BẢN VẼ VÀ ĐỒ THỊ: + Bản vẽ dây chuyền sản xuất A4 + Bản vẽ thiết bị lắp giáp A0 Nhận Xét Của Giáo Viên Hướng Dẫn  Hà Nội, ngày … tháng … năm 2017 Người nhận xét MỤC LỤC Lời mở đầu Phần I: Giới thiệu chung I.Giới thiệu hỗn hợp chưng GVHD:Th.S NGUYỄN XUÂN CẢNH Đồ án mơn Q trình thiết bị Page Nguyễn thị Hà Trang Mã sv:0941120201 Lớp DHCNH3-K9 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hố 1Benzen 2.Toluen II.Sơ đồ chưng 1.Chú thích kí hiệu quy trình 2.Thuyết minh dây chuyền sản xuất .10 3.Các kí hiệu trước tính 10 Phần II: Tính tốn thiết bị 12 I.Tính cân vật liệu toàn thiết bị 12 1.Cân vật liệu 12 2.Xác định số bậc thay đổi nồng độ .13 II.Tính đường kính tháp 27 1.Lưu lượng dòng pha tháp 27 2.Vận tốc tháp 32 Đường kính đoạn luyện 36 Đường kính đoạn chưng 37 III.Chiều cao tháp 37 1.Hệ số khuếch tán 37 2.Hệ số cấp khối 39 3.Hệ số chuyển khối 45 IV.Tính trở lực tháp 50 1.Trở lực đĩa khô 51 2.Trở lực đĩa sức căng bề mặt 52 3.Trở lực lớp chất lỏng đĩa .54 V.Tính cân nhiệt lượng 58 1.Cân nhiệt lượng thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu 58 2.Cân nhiệt lượng tháp chưng luyện .61 3.Cân nhiệt lượng cho thiết bị ngưng tụ .64 4.Cân nhiệt lượng thiết bị làm lạnh 65 Phần III: Tính thiết bị phụ 67 I.Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu .67 1.Hiệu số nhiệt độ trung bình .67 GVHD:Th.S NGUYỄN XN CẢNH Đồ án mơn Q trình thiết bị Page Nguyễn thị Hà Trang Mã sv:0941120201 Lớp DHCNH3-K9 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hố 2.Lượng nhiệt trao đổi 67 3.Diện tích trao đổi nhiệt 68 II.Tính bơm thùng cao vị 75 1.Các trở lực trình cấp liệu 75 2.Chiều cao thùng cao vị so với đĩa tiếp liệu .85 3.Chiều cao làm việc bơm 86 Áp suất toàn phần bơm suất bơm 87 III.Tính tốn khí lựa chọn .88 1.Tính tốn thân tháp 88 2.Tính chóp kích thước chóp 91 3.Tính đáy nắp thiết bị .93 4.Chọn mặt bích 95 Đường kính ống dẫn 96 6.Khối lượng tháp 99 7.Tính tai treo 102 8.Tính chân đỡ .103 Kết luận 104 Tài liệu tham khảo 105 LỜI MỞ ĐẦU Chúng ta sống giới với khoa học kỹ thuật ngày phát triển Trong ngành công nghệ vật liệu khơng nhắc đến ngành cơng nghiệp hóa học, cơng nghệ hố thuộc lĩnh vực cơng nghệ đòi hỏi kỹ GVHD:Th.S NGUYỄN XN CẢNH Đồ án mơn Q trình thiết bị Page Nguyễn thị Hà Trang Mã sv:0941120201 Lớp DHCNH3-K9 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hố thuật cao, mức độ phát triển cơng nghệ coi thị trình độ phát triển đất nước Nhận thấy rõ phát triển vũ bão ngành cơng nghệ hóa học, với lối tư nhạy bén sáng tạo, khoa Cơng nghệ Hóa Trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà Nội đào tạo sinh viên chuyên ngành Hóa Điều khơng cung cấp cho đất nước đội ngũ cơng nhân lành nghề, thợ kỹ thuật có tay nghề cao mà mở hội việc làm cho giới trẻ lĩnh vực mẻ Là sinh viên khoa Cơng Nghệ Hóa, chúng em trang bị nhiều kiến thức q trình thiết bị cơng nghệ sản xuất sản phẩm hóa học Nhận đồ án hội tốt để chúng em tìm hiểu q trình cơng nghệ, vận dụng kiến thức học mở rộng vốn kiến thức mình, từ giúp chúng em có nhìn cụ thể nghành nghề lựa chọn Cơng nghệ hóa học ngành giữ vị trí, vai trò quan trọng việc sản xuất phục vụ cho nhiều lĩnh vực, cho nghành kinh tế quốc dân, tạo tiền đề cho nhiều ngành phát triển theo Với nhiều phương pháp sản xuất khác lắng, lọc, đun nóng, làm nguội, chưng luyện, hấp thụ, hấp phụ, trích ly, sấy khơ, đơng lạnh…đã tạo nhiều sản phẩm đa dạng, phong phú đáp ứng nhu cầu ngày lớn người Đặc biệt ứng dụng nhiều chưng luyện, ứng dụng nhiều ngành, lĩnh vực, đặc biệt công nghệ lên men, công nghệ tổng hợp hữu cơ, lọc - hóa dầu, cơng nghệ sinh học Vậy chưng luyện gì?quy trình cơng nghệ nào.ứng dụng sao,thiết bị vật sử dụng cho quy trình cơng nghệ cần đảm bảo yêu cầu phải tính tốn sao?Vì em xin sâu vào nghiên cứu q trình cơng nghệ vận hành quy trình cơng nghệ q trình chưng luyện tháp chóp để phân tách hai hỗn hợp benzen toluen Chưng phương pháp dùng để tách hỗn hợp khí lỏng thành cấu tử riêng biệt dựa vào nhiệt độ sôi khác cấu tử hỗn hợp Khi chưng thu nhiều sản phẩm thường có cấu tử có nhiêu sản phẩm GVHD:Th.S NGUYỄN XN CẢNH Đồ án mơn Q trình thiết bị Page Nguyễn thị Hà Trang Mã sv:0941120201 Lớp DHCNH3-K9 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hoá Riêng phương pháp chưng luyện hai cấu tử sản phẩm đỉnh gồm chủ yếu cấu tử dễ bay sản phẩm đáy cấu tử khó bay Trong sản xuất ta thường gặp phương pháp chưng khác như: chưng đơn giản, chưng nước trực tiếp, chưng chân không đặc biệt chưng luyện Chưng luyện phương pháp thơng dụng dùng để tách hồn tồn hỗn hợp cấu tử dễ bay có tính chất hòa tan phần hòa tan hồn tồn vào Chưng luyện áp suất thấp dùng cho hỗn hợp dễ bị phân hủy nhiệt nhiệt độ cao, cấu tử dễ bay ngược lại ỨNG DỤNG  Tách dầu mỏ tài nguyên khai thác dạng lỏng  Tách hỗn hợp khí hóa lỏng  Tách hỗn hợp chất hữu tổng hợp hữu Trong công nghệ sinh học, thực phẩm, trình lênmen sản xuất sản phẩm như: rượu, bia, nước ngọt… Vì thế, đề tài ” Thiết kế hệ thống chưng cất benzen-toluen “ môn “Đồ Mơn Học Q Trình Thiết Bị” bước giúp cho sinh viên tập luyện chuẩn bị cho việc thiết kế q trình thiết bị cơng nghệ lĩnh vực này.Để hoàn thành đồ án , thực em cố gắng nhiều Song , bước đầu làm quen với công tác thiết kế nên hẳn không tránh khỏi sai sót Cuối , em xin chân thành cảm ơn thầy mơn Q Trình Thiết Bị , đặc biệt thầy Nguyễn xuân Cảnh , người trực tiếp hướng dẫn giúp đỡ em nhiều suốt thời gian thực đồ án thiết kế PHẦN I GIỚI THIỆU CHUNG GVHD:Th.S NGUYỄN XN CẢNH Đồ án mơn Q trình thiết bị Page Nguyễn thị Hà Trang Mã sv:0941120201 Lớp DHCNH3-K9 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội I Khoa Cơng Nghệ Hố GIỚI THIỆU VỀ HỖN HỢP CHƯNG: Benzen toluen hai loại hố chất quan trọng nghành cơng nghiệp hóa chất Benzen Benzen hỗn hợp dạng vòng, dạng lỏng khơng màu có mùi thơm nhẹ Có cơng thức C6H6 , có nhiệt độ sơi 80,10C nhiệt nóng chảy từ 5,50C Benzen khơng phân cực tan nước Trước người ta thường sử dụng benze làm dung môi nhiên sau người ta phát nồng độ benzen khơng khí cần thấp khoảng 1ppm có khả gây bệnh bạch cầu , nên ngày benzen sử dụng hạn chế *Các tính chất vật lý benzen: • Khối lượng phân tử 78,11 • Tỉ trọng (200C):0.879 • Nhiệt độ sơi :800C • Nhiệt độ nóng chảy:5,50C Toluen Toluen họp chất dạng vòng, dạng lỏng có tính thơm có cơng thức C7H8 Khơng phân cực toluen tan tốt benzen Toluen có tính chất dung mơi tương tự benzen độc tính thấp benzen nhiều lần, nên ngày thường sử dụng thay benzen làm dung mơi phòng thí nghiệm cơng nghiệp *Các tính chất vật lý toluen: • Khối lượng phân tử 92,12 • Nhiệt độ sơi 1110C • Nhiệt độ nóng chảy -930C • Hỗn hợp chất đồng đẳng có nhiệt độ soi tương đối gần =>Các chất sử dụng rộng rãi cơng nghiệp dược phẩm hóa chất , thuốc nhuộm Hỗn hợp benzen- toluen tiến hành phương pháp chưng luyện liên tục tháp chóp để tách riêng biệt chúng GVHD:Th.S NGUYỄN XUÂN CẢNH Đồ án mơn Q trình thiết bị Page Nguyễn thị Hà Trang Mã sv:0941120201 Lớp DHCNH3-K9 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hố II SƠ ĐỒ CHƯNG : Chú thích kí hiệu qui trình: Trong đó: 1- Thùng chứa hỗn hợp đầu 6- Thiết bị ngưng tụ hồi lưu 2- Bơm 7- Thiết bị làm lạnh sản phẩm đỉnh 3- Thùng cao vị 8- Thùng chứa sản phẩm đỉnh 4- Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu 9- Thiết bị gia nhiệt đáy tháp 5- Tháp chưng luyện 10- Thùng chứa sản phẩm đáy 11- Lưu lượng kế GVHD:Th.S NGUYỄN XUÂN CẢNH Đồ án môn Quá trình thiết bị Page Nguyễn thị Hà Trang Mã sv:0941120201 Lớp DHCNH3-K9 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hố Thuyết minh dây chuyền sản xuất: Dung dịch đầu thùng (1) bơm (2) bơm liên tục lên thùng cao vị (3), mức chất lỏng cao thùng cao vị khống chế nhờ ống chảy tràn, từ thùng cao vị dung dịch đưa vào thiết bị đun nóng (4) qua lưu lượng kế (11), dung dịch đun nóng đến nhiệt độ sơi nước bão hồ, từ thiết bị gia nhiệt (4) dung dịch đưa vào tháp chưng luyện (5) nhờ đĩa tiếp liệu, tháp từ lên gặp chất nỏng từ xuống, nhiệt độ nồng độ cấu tử thay đổi theo chiều cao tháp Vì từ đĩa phía lên đĩa phía trên, cấu tử có nhiệt độ sơi cao (C7H8) ngưng tụ lại cuối đỉnh ta thu hỗn hợp gồm hầu hết cấu tử dễ bay (C6H6) Hơi vào thiết bị ngưng tụ hồi lưu (6), ngưng tụ lại Một phần chất lỏng qua thiết bị làm lạnh (7) để làm lạnh đến nhiệt độ cần thiết vào thùng chứa sản phẩm đỉnh (8), phần khác hồi lưu tháp đĩa Chất lỏng từ xuống gặp có nhiệt độ cao hơn, phần cấu tử có nhiệt độ sơi thấp bốc nồng độ cấu tử khó bay chất lỏng ngày tăng cuối đáy tháp ta thu dược hỗn hợp lỏng gồm hầu hết cấu tử khó bay Chất lỏng khỏi tháp làm lạnh vào thùng chứa sản phẩm đáy (10) Như với thiết bị làm việc liên tục hỗn hợp đầu đưa vào liên tục sản phẩm tháo liên tục -Tháp chóp Ưu điểm : hiệu suất truyền khối cao , ổn định , tiêu hao lượng nên có số mâm Nhược điểm : chế tạo phức tạp , trở lực lớn GVHD:Th.S NGUYỄN XUÂN CẢNH Đồ án mơn Q trình thiết bị Page 10 Nguyễn thị Hà Trang Mã sv:0941120201 Lớp DHCNH3-K9 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội (mm) 1200 Khoa Cơng Nghệ Hố dày S cao gờ cao (mm) (mm) phần lồi phôi hb (mm) F(mm) ( mm) 25 300 mặt kính 1,66 2,55 1458 Chọn mặt bích : Bích phận quan trọng dùng để nối phần thiết bị nối phận khác với thiết bị Có nhiều kiểu bích khác nhau, tháp làm việc áp suất thường nên ta chọn kiểu mặt bích liền thép kiểu I để nối ( nắp, đáy… ) với thân Để nối thân tháp nắp, đáy ta dùng mặt bích liền thép khơng rỉ, với đường kính tháp Dt = 1200 mm Theo bảng XIII.27, trang 421, sổ tay QTTB tập Để đảm bảo bích làm việc ổn định gặp trường hợp bất thường ta chọn áp suất gần với áp suất thử tính tốn khí thiết bị Py  0,08.106 N/m2 Theo STQTTB II _ 421 ta có : Dt D Db DI Do 1200 1340 1290 1260 1213 Bulong 32 db = M20 Chiều dày bích h = 22 mm Để nối ống dẫn vào thiết bị ta dùng kiểu bích vật liệu CT3 Chọn số bích : Dối với tháp có đường kính 1,2 (m) ta tra bảng IX.4 trang 170 STQTTB tập ta có khoảng cách bích 1000 mm Số bích đoạn luyện :n1 =HL/2=3,2/2=1,6 bích Quy chuẩn lấy n1 = bích GVHD:Th.S NGUYỄN XN CẢNH Đồ án mơn Q trình thiết bị Page 92 Nguyễn thị Hà Trang Mã sv:0941120201 Lớp DHCNH3-K9 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hố Số bích đoạn chưng :n2 =HC/2=7,2/2=3,6bích Quy chuẩn lấy n2=4 bích Vậy tổng số bích :n=n1+n2+2=2+4+2=8 bích Trong có bích để nối nắp đáy chóp với tháp Số bích cặp bích Bước bích m Tính đường kính ống dẫn : Đường kính ống dẫn tính theo cơng thức sau : d= = (STQTTB II _ 236) Trong : V : Lưu lượng chất chuyển động ống [ m3/ s ] w : Vận tốc chất ống [ m/ s ] a Đường kính ống dẫn sản phẩm đỉnh: Ống dẫn sản phẩm đỉnh ống nối nắp tháp thiết bị ngưng tụ Hỗn hợp đỉnh tháp có nhiệt độ hỗn hợp t = 80,83oC Lượng đỉnh tháp : gđ = 62,9298( kmol/ h ) Lưu lượng thể tích đỉnh tháp: = Tháp làm việc áp suất thường với nhiệt chọn w = 30 50 ( m/ s ) Chọn vận tốc w = 45 m/ s Đường kính ống dẫn sản phẩm đỉnh : d = = 0,14907 m=149,07mm GVHD:Th.S NGUYỄN XUÂN CẢNH Đồ án mơn Q trình thiết bị Page 93 Nguyễn thị Hà Trang Mã sv:0941120201 Lớp DHCNH3-K9 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hố Chọn d1 =150 mm, chiều dài ống bên ngồi l1 = 130 mm [ II _ 434 ] tt  V 0, 7853   27, 71 0, 785.d 0, 785.0,192 m/s Vận tốc thực tế ta được: b Đường kính ống chảy chuyền: Chọn vận tốc lỏng qua ống chảy chuyền w = 0,15 m/s Chọn số ống chảy chuyền với đĩa z = Đường kính ống chảy chuyền đoạn chưng = (m) Đường kính ống chảy chuyền đoạn luyện = =0,0915(m) → Quy chuẩn dc = 0,2(m)=200(mm) c Ống dẫn hỗn hợp đầu vào tháp: hỗn hợp đầu vào hỗn hợp lỏng Lượng hỗn hợp đầu vào tháp F =10000 kg/h Nhiệt độ hỗn hợp đầu: tF = 100,520C Khối lượng riêng hỗn hợp C6H6 vàC7H8 tính theo cơng thức : aF  aF    A B [I_5] Tra khối lượng riêng theo I _ t t1 t t2 t 100 100,52 120  1  (tF) 2 A 793 ? 769 B 788 ? 766  Sử dụng cơng thức nội suy ta có: = 792,376 kg/m3, = 787,428kg/m3 a F  aF     B A Thay số vào công thức (1) ta có: Với aF=0,2 GVHD:Th.S NGUYỄN XUÂN CẢNH Đồ án mơn Q trình thiết bị Page 94 Nguyễn thị Hà Trang Mã sv:0941120201 Lớp DHCNH3-K9 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hố Do = 788,4127kg/ m3 Chọn vận tốc w F =0,45 m/ s Lưu lượng thể tích hỗn hợp đầu: = = 3,52.10-3 (m3/s) Đường kính ống dẫn hỗn hợp đầu : d = = 0,0998 m Quy chuẩn d = 100 mm, chiều dài ống bên ngồi l = 120 mm(theo bảng trang 434 tập Py=0,1 V 3, 291.10 3 tt    0,3 0, 785.d 0, 785.0,1182 Vận tốc thực tế ta được: m/s d Đường kính ống dẫn sản phẩm đáy: Hỗn hợp tháo hỗn hợp lỏng có nồng độ x = x W = 0, 13 phần mol; nhiệt độ hỗn hợp t = tW = 104,93oC Khối lượng riêng hỗn hợp lỏng tính theo cơng thức : aw  a w    A B [I_5] Tra khối lượng riêng theo I _ có t t1 T t2 t 100 104,93 120  1  (tF) 2 A 793 ? 769 B 788 ? 766   Sử dụng nội suy ta có: = 787,084kg/m3 , = 782,577kg/m3 Do = 783,16 kg/ m3 Khối lượng sản phẩm đáy : W=9000kg/ h Lưu lượng thể tích hỗn hợp đầu: = =3,19 (m3/s) Đường kính ống dẫn hỗn hợp đầu là:d = == 0,095 m Quy chuẩn d = 100 mm, chiều dài ống bên l =120 mm(theo bảng trang 434 tập Py=0,1 Vận tốc thực tế ta được: m/s GVHD:Th.S NGUYỄN XN CẢNH Đồ án mơn Q trình thiết bị Page 95 Nguyễn thị Hà Trang Mã sv:0941120201 Lớp DHCNH3-K9 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hố e Đường kính ống dẫn ngưng tụ hồi lưu: Lượng ngưng tụ hồi lưu là: GR = = 1,094kg/s Nhiệt độ ngưng tụ hồi lưu: tR = 80,83 oC Khối lượng riêng hỗn hợp lỏng tính theo cơng thức : [I_5] Tra khối lượng riêng theo I _ có : t t1 t t2 t 80 80,83 100  1  (tF) 2 A 815 ? 793 B 808 ? 788  3 → = 814,087 kg/m , = 807,17 kg/ m Do = 813,878 kg/ m3 Lưu lượng thể tích ngưng tụ: 0, 6455 = 911, 605 = 1,344.10-3 (m3/s) Đường kính ống dẫn hỗn hợp đầu : d = = 0,062 m Quy chuẩn d=60mm chiều dài ống bên ngồi l = 100 mm Vận tốc thực tế ta được: =0,02776m/s f Ống dẫn sản phẩm đáy hồi lưu: Lượng sản phẩm đáy hồi lưu: gđ=g1’ = 59,7181(kmol/h) Nhiệt độ sản phẩm đáy t = tW = 104,93oC Lưu lượng thể tích sản phẩm đáy hồi lưu: = =0,514 (m3/s) Đường kính ống dẫn hỗn hợp đầu : d = =0,1477 m Quy chuẩn d = 250 mm, chiều dài ống bên l = 130 mm Vận tốc thực tế ta được: m/s Khối lượng tháp: G = GT + GN-Đ + GB + Gbl + GĐ + GƠ + GL ( Kg ) Trong : GVHD:Th.S NGUYỄN XN CẢNH Đồ án mơn Q trình thiết bị Page 96 Nguyễn thị Hà Trang Mã sv:0941120201 Lớp DHCNH3-K9 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hoá GT : Khối lượng thân tháp trụ ( kg ) GN-Đ : Khối lượng nắp đáy tháp ( kg ) GB : Khối lượng bích ( kg ) Gbl : Khối lượng bulơng nối bích ( kg ) GĐ : Khối lượng đĩa tháp ( kg ) GÔ : Khối lượng ống chảy chuyền ( kg ) GL : Khối lượng chất lỏng điền đầy tháp ( kg ) a Khối lượng thân tháp trụ: Khối lượng riêng thép = 7,9.103 kg/ m3 Đường kính thân tháp Dt = 1,2 m Chiều dày thân tháp mm Chiều cao thân tháp H = 10,4m  Khối lượng thân tháp : GT = =620,504kg b Khối lượng nắp đáy tháp: Theo thông số nắp đáy chọn : Bề mặt nắp, đáy tháp tra theo II _ 382, ta F = 1,66m2 Chiều dày nắp, đáy tháp lấy chung S = mm Khối lượng nắp đáy tháp : GN-Đ = F S = 2.1,66.5.10-3.7,9.103 =131,14 kg c Khối lượng bích: Dt D Db DI Do 1200 1340 1290 1260 1213 Bulong 32 db Các thơng số bích chọn : Đường kính bích Dt = 1200 mm Đường kính ngồi bích D = 1340 mm Chiều dày bích : h = 0,022 m Số bích : n=8 GVHD:Th.S NGUYỄN XN CẢNH Đồ án mơn Quá trình thiết bị Page 97 Nguyễn thị Hà Trang Mã sv:0941120201 Lớp DHCNH3-K9 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hố Khối lượng bích : → GB = = kg d Khối lượng bulơng nối bích: Với bích, cặp cần 32 bulong loại M20 ( khối lượng 0,15 kg/cái ) Khối lượng bulông nối bích : Gbl =8 32 0,15 = 38,4 kg e Khối lượng đĩa tháp: Theo thông số đĩa chọn : Đường kính đĩa : D = 1,2 m Chiều dày đĩa = 0,002 m Số đĩa 21 đĩa Khối lượng đĩa tháp : GĐ = = = 375,0667 kg f Khối lượng ống chảy truyền: Khối lượng ống chảy truyền : mƠ = Tháp có 21 đĩa ( đĩa luyện 15 đĩa chưng) đĩa lắp ống chảy chuyền Số ống chảy chuyền 21 ống ∙ Đoạn chưng: mÔ = 2,323kg ∙ Đoạn luyện: mÔ = = 1,234 kg Khối lượng ống chảy chuyền : GÔ = nÔ mÔ =2,323.15+1,234.6= 42,249kg g Khối lượng chất lỏng điền đầy tháp: Khối lượng riêng trung bình pha lỏng tháp: = 788,413kg/ m3 GL = = 9268,7094 kg → Khối lượng tháp : G = GT + GN-Đ + GB + Gbl + GĐ + GÔ + GL ( Kg ) →G=620,504+131,14+388,125+38,4+375,0667+42,249+9268,7094=10864,19kg Tính tai treo: Trọng lượng tháp P = G g =10864,19.9,81= 1,066.kg GVHD:Th.S NGUYỄN XUÂN CẢNH Đồ án mơn Q trình thiết bị Page 98 Nguyễn thị Hà Trang Mã sv:0941120201 Lớp DHCNH3-K9 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hố Tải trọng tác dụng lên tai treo GC = P:4 = N =2,66.104 N Để đảm bảo an toàn ta chọn Gc =4.104 N Tải trọng cho phép trên1 tai treo F.104 q.10-6 m2 N/m2 297 1,34 L B B1 H S l a d 10 80 25 20 Mm 190 160 170 280 Chọn tai treo thiết bị thẳng đứng hình vẽ : Tấm lót cho tai treo thép: Tải trọng cho phép trên1 tai treo Chiều dày tối thiểu thành thiết bị khơng có Chiều dày tối thiểu thành thiết bị có lót GVHD:Th.S NGUYỄN XN CẢNH Đồ án mơn Q trình thiết bị Page 99 H B Nguyễn thị Hà Trang Mã sv:0941120201 Lớp DHCNH3-K9 SH Khối lượng tai treo kg 7,35 Trường ĐH Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hố lót Mm 12 260 140 460 320 365 200 H B SH 320 Chọn lót cho tai treo thép: Tải trọng cho phép trên1 tai treo Chiều dày tối thiểu thành thiết bị khơng có lót Chiều dày tối thiểu thành thiết bị có lót Mm 12 460 Tính chân đỡ: Chọn chân thép chân GVHD:Th.S NGUYỄN XN CẢNH Đồ án mơn Q trình thiết bị Page 100 Nguyễn thị Hà Trang Mã sv:0941120201 Lớp DHCNH3-K9 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Tải trọng cho phép chân G.104 N Bề mặt đỡ F= 104 (m2) 514 Tải trọng cho phép đất Khoa Cơng Nghệ Hố L B B1 B2 H h s l d mm 0,78 260 200 225 330 400 225 16 100 27 (chú ý:giá trị A Dt lấy đáy elip,vật liệu làm chân thép CT3) → Tải trọng chân đỡ: 4.6.104 = 240000 (N) > P → Phù hợp 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 tốn 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 q trình tính tốn thiế kế trở nên phức tạp Một khó khăn mà tính tốn thiết kế tháp chưng luyện ln gặp phải khơng có cơng thức chung cho việc tính tốn hệ số động học q trình chưng luyện cơng thức tính tốn chưa phản ánh đầy đủ GVHD:Th.S NGUYỄN XUÂN CẢNH Đồ án mơn Q trình thiết bị Page 101 Nguyễn thị Hà Trang Mã sv:0941120201 Lớp DHCNH3-K9 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Cơng Nghệ Hố tác dụng động học hiệu ứng hóa học, lý học…mà chủ yếu công thức thực nghiệm công thức tính tốn phần lớn phải tính theo giá trị trung bình, thơng số vật lý chủ yếu nội suy, nên khó khăn tính tốn xác Với quy trình cơng nghệ tính tốn ta thấy lượng nhiệt đáng kể cần giải ngưng tụ sản đỉnh, giải nhiệt sản phẩm đỉnh giải nhiệt cho sản phẩm đáy chưa tận dụng để gia nhiệt cho dòng nhập liệu Nhưng q trình tính tốn để gia nhiệt cho dòng nhập liệu tới trạng thái lỏng sôi tận dụng nhiệt chưa đủ để gia nhiệt tới lỏng sơi phải tốn thêm thiết bị, đường ống… làm tăng chi phí phân xưởng Vấn đề tận dụng nhiệt vấn đề thực tế quan tâm, giải pháp để cao hiệu trình tiết kiệm lượng Đồ án môn học môn học tổng hợp, đồ án giúp em củng cố thêm kiến thức học, phát huy trình độ độc lập sáng tạo Bản đồ án không để làm sáng tỏ thêm lý thuyết, nắm vững phương pháp tính tốn ngun lý vận hành thiết bị Để hoàn thành đồ án này, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy cô khoa Cơng Nghệ Hóa Em xin cảm ơn thầy Vũ Minh Khơi thầy dạy mơn Các Q Trình Thiết Bị Đặc biệt em xin cảm ơn thầy Nguyễn Thế Hữu tận tình hướng dẫn, bảo, tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em làm đồ án Trong phạm vi khuôn khổ đồ án môn học, thời gian không cho phép đồng thời lần tiếp xúc với cách làm đồ án khơng tránh khỏi bỡ ngỡ, sai sót Mặt khác q trình tính tốn thiế kế tính tốn lý thuyết, kết tìm phải quy chuẩn áp dụng vào thực tế cần phải có tính tốn cụ thể rõ ràng để phù hợp với thực tế sản xuất Là sinh viên em chưa tiếp xúc với nhiều cơng nghệ, với thực tế sản xuất việc tính tốn khí tính bền chi tiết khơng tránh khỏi sai sót Em mong nhận góp ý chân thành, lời nhận xét sửa chữa từ thầy để đồ án em hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo khoa! Hà Nội, ngày 01 tháng 06 năm 2017 GVHD:Th.S NGUYỄN XN CẢNH Đồ án mơn Q trình thiết bị Page 102 Nguyễn thị Hà Trang Mã sv:0941120201 Lớp DHCNH3-K9 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hoá Sinh viên NGUYỄN THỊ HÀ TRANG TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Hùng Dũng – Nguyễn Văn Lục – Hồng Minh Nam – Vũ Bá Minh, “Q trình Thiết bị Cơng Nghệ Hóa Học – Tập 1, Quyển 2: Phân riêng khí động, lực ly tâm, bơm, quạt, máy nén Tính hệ thống đường ống”, Nhà xuất Đại học Quốc gia TpHCM, 1997, 203tr [2] Võ Văn Bang – Vũ Bá Minh, “Quá trình Thiết bị Cơng Nghệ Hóa Học – Tập 3: Truyền Khối”, Nhà xuất Đại học Quốc gia TpHCM, 2004, 388tr [3] Phạm Văn Bơn – Nguyễn Đình Thọ, “Q trình Thiết bị Cơng Nghệ Hóa Học – Tập 5: Quá trình Thiết bị Truyền Nhiệt”, Nhà xuất Đại học Quốc gia TpHCM, 2002, 372tr [4] Phạm Văn Bôn – Vũ Bá Minh – Hồng Minh Nam, “Q trình Thiết bị Cơng Nghệ Hóa Học – Tập 10: Ví dụ Bài tập”, Nhà xuất Đại học Quốc gia TpHCM, 468tr [5] Tập thể tác giả, “Sổ tay Quá trình Thiết bị Cơng nghệ Hóa chất – Tập 1”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 1999, 626tr [6] Tập thể tác giả, “Sổ tay Quá trình Thiết bị Cơng nghệ Hóa chất – Tập 2”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 1999, 447tr GVHD:Th.S NGUYỄN XN CẢNH Đồ án mơn Q trình thiết bị Page 103 Nguyễn thị Hà Trang Mã sv:0941120201 Lớp DHCNH3-K9 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hố [7] Hồ Lê Viên, “Thiết kế Tính tốn thiết bị hóa chất”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 1978, 286tr [8] Nguyễn Minh Tuyển, “Cơ sở tính tốn Máy Thiết bị Hóa chất – Thực phẩm”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 1984, 134tr GVHD:Th.S NGUYỄN XUÂN CẢNH Đồ án mơn Q trình thiết bị Page 104 Nguyễn thị Hà Trang Mã sv:0941120201 Lớp DHCNH3-K9 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội GVHD:Th.S NGUYỄN XUÂN CẢNH Đồ án môn Q trình thiết bị Khoa Cơng Nghệ Hố Page 105 Nguyễn thị Hà Trang Mã sv:0941120201 Lớp DHCNH3-K9 Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội GVHD:Th.S NGUYỄN XUÂN CẢNH Đồ án mơn Q trình thiết bị Khoa Cơng Nghệ Hố Page 106 Nguyễn thị Hà Trang Mã sv:0941120201 Lớp DHCNH3-K9 ... cứu q trình cơng nghệ vận hành quy trình cơng nghệ q trình chưng luyện tháp chóp để phân tách hai hỗn hợp benzen toluen Chưng phương pháp dùng để tách hỗn hợp khí lỏng thành cấu tử riêng biệt dựa... tháp chóp để phân tách hỗn hợp C6H6 C6H5 –CH3 II) CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU: + Hỗn hợp cần tách: C6H6 C6H5 –CH3 + Năng suất tính theo hỗn hợp đầu: F= 10000 (kg/h) + Nồng độ cấu tử dễ bay hơi: - Hỗn hợp. .. dùng cho hỗn hợp dễ bị phân hủy nhiệt nhiệt độ cao, cấu tử dễ bay ngược lại ỨNG DỤNG  Tách dầu mỏ tài nguyên khai thác dạng lỏng  Tách hỗn hợp khí hóa lỏng  Tách hỗn hợp chất hữu tổng hợp hữu