ĐÒ-ÁN-CHƯNG-CẤT-99%

BỘ CÔNG THƢƠNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨM Đề Tài 8: THIẾT KẾ HÊ THỐNG CHƢNG CẤT MÂM CHÓP HỆ ETHANOL- NƢỚC NĂNG SUẤT SẢN PHẨM ĐỈNH 2000L/H GVHD: Ths TRẦN CHÍ HẢI Ngƣời thực hiện: Nguyễn Thị Thanh Hoa 2005170371 Huỳnh Minh Hiếu 2005170370 TP Hồ Chí Minh, tháng 12/2019 Đồ án Kỹ Thuật Thực Phẩm GVHD: Trần Chí Hải MỤC LỤC TĨM TẮT ĐỒ ÁN LỜI MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN: I Giới thiệu nguyên liệu: Ethanol: 1.1 Định nghĩa: 1.2 Tính chất vật lý Ethanol: 1.3 Tính chất hóa học Ethanol: 1.4 Nguồn gốc Ethanol: Nƣớc: Hỗn hợp Ethanol-nƣớc II Giới thiệu sản phẩm: Các dạng sản phẩm: Ứng dụng sản phẩm: Giới thiệu chƣng cất: 3.1 Phương pháp chưng cất: 3.2 Thiết bị chưng cất: 10 CHƢƠNG QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ: 11 CHƢƠNG CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƢỢNG 14 I TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT: 14 Các thông số ban đầu: 14 Tính tốn dịng: 14 2.1 Tính tốn dịng sản phẩm đỉnh: 14 2.2 Tính tốn dịng nhập liệu dòng sản phẩm đáy: 15 i Đồ án Kỹ Thuật Thực Phẩm GVHD: Trần Chí Hải Tỉ số hồn lƣu: 16 3.1 Tỉ số hoàn lưu tối thiểu: 16 3.2 Tỉ số hoàn lưu thực: 16 Phƣơng trình đƣờng làm việc Xác định số mâm: 16 4.1 Phương trình đường nồng độ làm việc đoạn cất: 16 4.2 Phương trình đường nồng độ làm việc đoạn chưng: 17 4.3 Xác định số mâm lý thuyết số mâm thực tế: 17 II Tính cân lƣợng: 20 CHƢƠNG TÍNH TỐN-THIẾT KẾ THÁP CHƢNG CẤT 23 I Đƣờng kính tháp: 23 Đƣờng kính đoạn cất: 23 1.1 Lượng trung bình tháp: 23 1.2 Tốc độ trung bình tháp : 24 Đƣờng kính đoạn chƣng: 26 2.1 Lượng trung bình tháp: 26 2.2 Tốc độ trung bình tháp : 27 Chiều cao tháp: 29 Tính tốn chóp ống chảy truyền: 29 Tính trở lực tháp: 33 5.1 Tổng trở lực phần cất : 33 5.2 Trở lực đĩa khô Pk : 33 5.2.1 Trở lực sức căng bề mặt : 33 5.2.2 Trở lực lớp chất lỏng đĩa 34 5.3 Tổng trở lực phần chưng : 35 5.3.1 Trở lực đĩa khô Pk : 35 5.3.2 Trở lực sức căng bề mặt : 35 5.3.3 Trở lực lớp chất lỏng đĩa 36 CHƢƠNG TÍNH TỐN CƠ KHÍ CỦA THÁP 37 I Bề dày thân tháp : 37 ii Đồ án Kỹ Thuật Thực Phẩm GVHD: Trần Chí Hải II Đáy nắp thiết bị : 39 III Bích ghép thân, đáy nắp : 39 IV Đƣờng kính ống dẫn – Bích ghép ống dẫn : 41 Ống dẫn dòng nhập liệu : 41 Ống đỉnh tháp: 42 Ống dẫn dịng hồn lƣu: 43 Ống dẫn từ nồi đun qua tháp: 43 Ống dẫn dòng sản phẩm đáy: 44 V Tai treo chân đỡ: 45 Chọn tai treo : 48 Chọn chân đỡ: 49 CHƢƠNG TÍNH TỐN THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT-THIẾT BỊ PHỤ52 I Các thiết bị truyền nhiệt: 52 Thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh: 52 Suất lƣợng nƣớc cần dùng để làm mát sản phẩm đỉnh: 52 Xác định bề mặt truyền nhiệt : 53 Nhiệt độ dòng nhập liệu sau trao đổi nhiệt với sản phẩm đáy: 57 Xác định bề mặt truyền nhiệt : 58 Thiết bị gia nhiệt nhập liệu : 63 6.1 Suất lượng nước cần dùng : 64 6.2 Xác định bề mặt truyền nhiệt : 64 Nồi đun gia nhiệt sản phẩm đáy: 68 7.1 Suất lượng nước cần dùng : 68 7.2 Xác định bề mặt truyền nhiệt : 68 Thiết bị ngƣng tụ sản phẩm đỉnh: 71 8.1 Suất lượng nước cần dùng để ngưng tụ sản phẩm đỉnh: 72 8.2 Xác định bề mặt truyền nhiệt : 72 II Tính tốn bơm nhập liệu 75 iii Đồ án Kỹ Thuật Thực Phẩm GVHD: Trần Chí Hải Tính chiều cao bồn cao vị: 75 Tổn thất đƣờng ống dẫn: 75 Tổn thất đƣờng ống dẫn thiết bị trao đổi nhiệt: 77 Tổn thất đƣờng ống dẫn thiết bị gia nhiệt nhập liệu: 78 Chọn bơm: 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 iv Đồ án Kỹ Thuật Thực Phẩm GVHD: Trần Chí Hải DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình Cơng thức cấu tạo Ethanol Hình Cấu tạo dạng rỗng Ethanol Hình Cấu tạo dạng đặc Ethannol Hình Sơ đồ tổng quát quy trình sản xuất Ethanol từ nguyên liệu cellulose Hình Biểu đồ hệ Ethanol- Nước Hình Sơ đồ quy trình cơng nghệ chưng cất Ethanol - Nước 11 Hình Đồ Thị Xác Định Số Mâm Lý Thuyết (Hệ Ethanol – Nước) 17 Hình Đáy nắp thiết bị 39 Hình Bích nối đáy nắp thân thiết bị 40 Hình 10 Bích ghép ống dẫn 41 Hình 11 Tai treo, chân đỡ 49 Hình 12 Tai treo, chân đỡ 50 Hình 13 Nhiệt độ thành ống tw1 tw2 55 Hình 14 Sơ đồ phân bố nhiệt độ truyền nhiệt lưu chất qua vách ngăn 61 v Đồ án Kỹ Thuật Thực Phẩm GVHD: Trần Chí Hải DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng Thành phần lỏng (x) - (y) nhiệt độ sôi hỗn hợp Bảng Các thơng số dịng F, D, W 16 Bảng Thông số bích ghép thân-đáy-tháp 40 Bảng Các thông số bích ghép ống dẫn nhập liệu: 42 Bảng Các thơng số bích ghép ống đỉnh tháp: 42 Bảng Các thơng số bích ghép ống dẫn dịng hồn lưu: 43 Bảng Các thơng số bích ghép ống dẫn từ nồi đun qua tháp: 44 Bảng Các thơng số bích ghép ống dẫn dòng sản phẩm đáy: 45 Bảng Kích thước tai treo 49 Bảng 10 Chân thép thiết bị thẳng đứng 50 vi TÓM TẮT ĐỒ ÁN Đồ án môn học Kỹ thuật thực phẩm với đề tài "Thiết kế hệ thơng chưng cất mâm chóp hệ Ethanol-nước suất sản phẩm đỉnh 2000l/h” nhằm nghiên cứu tìm hiểu sơ đồ hệ thống, thiết bị chính, thiết bị phụ, ngun liệu, tính tốn cân vật chất để đưa vào ứng dụng sản xuất sản phẩm đạt suất theo yêu cầu Đồ án Kỹ Thuật Thực Phẩm GVHD: Trần Chí Hải LỜI MỞ ĐẦU Một ngành có đóng góp to lớn đến ngành cơng nghiệp nước ta nói riêng giới nói chung, ngành cơng nghiệp hóa học Đặc biệt ngành hóa chất Hiện nay, nhiều ngành sản xuất hóa học sử dụng sản phẩm hóa học, nhu cầu sử dụng nguyên liệu sản phẩm có độ tinh khiết cao phải phù hợp với quy trình sản xuất nhu cầu sử dụng Các phương pháp sử dụng để nâng cao độ tinh khiết: Trích ly, chưng cất, đặc, hấp thụ… Tùy theo đặc tính yêu cầu sản phẩm mà ta có lựa chọn phương pháp thích hợp Đối với hệ Ethanol – Nước hai cấu tử tan lẫn hoàn toàn, ta phải dùng phương pháp chưng cất để nâng cao độ tinh khiết cho Ethanol Để giải vấn đề chúng em giao thực nhiệm vụ môn học Đồ Án Kỹ Thuật Thực Phẩm thiết kế hệ thống chưng cât hệ Ethanol –Nước suất sản phẩm đỉnh 2000L/h, nồng độ nhập liệu 9%, nồng độ sản phẩm đỉnh 90 độ cồn Nhập liệu trạng thái lỏng sôi Trao đổi nhiệt với sản phẩm đáy Chân thành cảm ơn thầy Trần Chí Hải giúp chúng em hồn thành đồ án Trong q trình hồn thiện đồ án khơng thể khơng có sai sót, chúng em mong q thầy góp ý chỉnh sửa Đồ án Kỹ Thuật Thực Phẩm GVHD: Trần Chí Hải CHƢƠNG TỔNG QUAN: I Giới thiệu nguyên liệu: Ethanol: 1.1 Định nghĩa: Ethanol hợp chất hữu mà phân tử có nhóm hydroxyl (-OH) liên kết trực tiếp với nguyên tử cacbon no, nằm dãy đồng đẳng ancol Ethanol (hay gọi rượu etylic, ancol etylic, rượu ngũ cốc hay cồn công nghiệp) ancol đơn chức, no, mạch hở, phân tử chứa nhóm hydroxyl (-OH) Cấu tạo Ethanol: Công thức phân tử: C2H6O C2H5OH Cơng thức cấu tạo: Hình Cơng thức cấu tạo Ethanol Cấu tạo dạng rỗng: Hình Cấu tạo dạng rỗng Ethanol