chưng cất axit axetic nước, chưng cất là gì, các phương pháp chưng cất, thiết bị chưng cất,đồ án thiết kế hệ thống chưng cất Nước – Axit axetic có năng suất là 2000lh, nồng độ nhập liệu là 20 % (kg nướckg hỗn hợp), nồng độ sản phẩm đỉnh là 80 % (kg nướckg hỗn hợp), nồng độ sản phẩm đáy là 5 % (kg nướckg hỗn hợp). Sử dụng hơi đốt có áp suất 2 (at).
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TPHCM -0o0 - ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ THIẾT KẾ HẾ THỐNG CHƯNG CẤT NƯỚC AXIT AXETIC GVHD: TS Trần Lưu Dũng SVTH: Hồ Thị Thu Thảo MSSV: 2004170161 Tháng 12, năm 2019 Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TPHCM Khoa Cơng nghệ Hóa học LỜI CẢM ƠN Trên thực tế khơng có thành cơng mà không gắn liền với hỗ trợ, giúp đỡ dù hay nhiều, dù trực tiếp gián tiếp người khác Trong suốt thời gian từ bắt đầu học tập giảng đường đại học trường đến nay, em nhận nhiều quan tâm, giúp đỡ quý thầy cô, gia đình bạn bè Với lịng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy Trần Lưu Dũng, khoa Cơng Nghệ Hố Học – Trường Đại học Công nghiệp Thực Phẩm TPHCM, với tri thức tâm huyết để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em trường Và đặc biệt học kỳ này, em Thầy hướng dẫn làm đồ án Em xin chân thành cảm ơn Thầy tận tâm hướng dẫn cho em qua buổi thảo luận Nếu khơng có lời hướng dẫn, dạy bảo Thầy em nghĩ đồ án em khó hồn thiện tốt Trong q trình hồn thành đồ án, nổ lực khó tránh khỏi sai sót, mong Thầy bỏ qua Đồng thời kinh nghiệm thực tiễn kiến thức hạn hẹp, em mong nhận ý kiến đóng góp Thầy để em học thêm nhiều kinh nghiệm hoàn thành tốt đồ án sau Em xin chân thành cảm ơn! GVHD:TS Trần Lưu Dũng i Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TPHCM Khoa Cơng nghệ Hóa học NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Họ tên: Hồ Thị Thu Thảo Mã số sinh viên: 2004170161 Nhận xét: Điểm đánh giá: Ngày … tháng … năm 2019 (Ký tên, ghi rõ họ tên) GVHD:TS Trần Lưu Dũng ii Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TPHCM Khoa Cơng nghệ Hóa học NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên: Hồ Thị Thu Thảo Mã số sinh viên: 2004170161 Nhận xét: Điểm đánh giá: Ngày … tháng … năm 2019 (Ký tên, ghi rõ họ tên) GVHD:TS Trần Lưu Dũng iii Trường Đại học Cơng nghiệp Thực phẩm TPHCM Khoa Cơng nghệ Hóa học MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Lý thuyết chung cất 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Các phương pháp chưng cất 1.2 Giới thiệu sơ nguyên liệu 1.2.1 Axit axetic 1.2.2 Nước CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ 2.1 Sơ đồ quy trình cơng nghệ 2.2 Thuyết minh quy trình cơng nghệ CHƯƠNG 3: CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG 3.1 Cân vật chất 3.2 Cân lượng 15 CHƯƠNG 4: TÍNH THIẾT BỊ CHÍNH 24 4.1 Đường kính tháp 24 4.1.1 Đường kính đoạn cất 24 4.1.2 Đường kính đoạn chưng 27 4.2 Chiều cao tháp 30 4.3 Trở lực tháp 31 4.3.1 Trở lực đĩa khô 32 4.3.2 Trở lực đĩa sức căng bề mặt 33 4.3.3 Trở lực chất lỏng đĩa 35 4.3.4 Trở lực tháp chóp 40 GVHD:TS Trần Lưu Dũng iv Trường Đại học Cơng nghiệp Thực phẩm TPHCM Khoa Cơng nghệ Hóa học CHƯƠNG 5: TÍNH TỐN CƠ KHÍ 43 5.1 Bề dày tháp 43 5.2 Tính chi tiết ống dẫn 48 5.2.1 Đường kính ống dẫn vào thiết bị ngưng tụ 48 5.2.2 Ống dẫn dịng hồn lưu, dòng sản phẩm đỉnh 49 5.2.3 Ống dẫn dòng nhập liệu 50 5.2.4 Ống dẫn dòng sản phẩm đáy 51 5.2.5 Ống dẫn từ nồi đun qua tháp 51 5.3 Bích để nối ống dẫn 52 5.4 Bích ghép thân – đáy nắp 54 5.5 Tai treo - chân đỡ 55 5.5.1 Tính sơ khối lượng tháp 55 5.5.2 Tai treo 58 5.2.3 Chân đỡ 59 5.6 Lớp cách nhiệt 59 CHƯƠNG 6: TÍNH THIẾT BỊ PHỤ 62 6.1.Thiết bị ngưng tụ 62 6.1.1.Điều kiện nhiệt độ trình 62 6.1.2.Lượng nhiệt trao đổi 62 6.1.3.Chọn thiết bị 62 6.1.4.Hệ số truyền nhiệt thiết bị ngưng tụ 63 6.2.Thiết bị làm nguội sản phẩm đáy 68 6.2.1.Điều kiện nhiệt độ trình 68 6.2.2.Lượng nhiệt trao đổi 68 GVHD:TS Trần Lưu Dũng v Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TPHCM Khoa Cơng nghệ Hóa học 6.2.3.Chọn thiết bị 69 6.2.4.Bề mặt truyền nhiệt 69 6.2.5.Chiều dài ống 70 6.3.Thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh 70 6.3.1.Điều kiện nhiệt độ trình 70 6.3.2.Lượng nhiệt trao đổi 70 6.3.3.Chọn thiết bị 71 6.3.4.Bề mặt truyền nhiệt 71 6.3.5.Chiều dài ống 71 6.4 Thiết bị đun sôi đáy tháp 72 6.4.1.Điều kiện nhiệt độ trình 72 6.4.2.Lượng nhiệt trao đổi 72 6.4.3.Chọn thiết bị 72 6.4.4.Hệ số cấp nhiệt 73 6.4.5.Bề mặt truyền nhiệt 75 6.4.6.Chiều dài ống 76 6.5.Thiết bị đun sơi dịng nhập liệu 76 6.5.1.Điều kiện nhiệt độ trình 76 6.5.2.Lượng nhiệt trao đổi 76 6.5.3.Chọn thiết bị 76 6.5.4.Hệ số cấp nhiệt 77 6.5.5.Bề mặt truyền nhiệt 80 6.5.6.Chiều dài ống 81 6.6 Bồn cao vị 81 6.7 Bơm 85 GVHD:TS Trần Lưu Dũng vi Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TPHCM Khoa Cơng nghệ Hóa học KẾT LUẬN 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO 91 GVHD:TS Trần Lưu Dũng vii Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TPHCM GVHD:TS Trần Lưu Dũng Khoa Cơng nghệ Hóa học ii Trường Đại học Cơng nghiệp Thực phẩm TPHCM Khoa Cơng nghệ Hóa học LỜI MỞ ĐẦU Khoa học kỹ thuật ngày phát triển với nhu cầu ngày cao độ tinh khiết sản phẩm Vì thế, phương pháp nâng cao độ tinh khiết luôn cải tiến đổi để ngày hoàn thiện hơn, là: đặc, hấp thụ, chưng cất, trích ly,… Tùy theo đặc tính yêu cầu sản phẩm mà có lựa chọn phương pháp phù hợp Đối với hệ Nước – Axit axetic hai cấu tử tan lẫn hoàn toàn, ta phải dùng phương pháp chưng cất để nâng cao độ tinh khiết Đồ án mơn học q trình thiết bị mơn học mang tính tổng hợp q trình học tập kỹ sư Cơng nghệ Hóa học tương lai Mơn học giúp em giải nhiệm vụ tính tốn cụ thể về: quy trình cơng nghệ, kết cấu, giá thành thiết bị sản xuất hóa chất - thực phẩm Đây bước để em vận dụng kiến thức học nhiều môn học vào giải vấn đề kỹ thuật thực tế cách tổng hợp Nhiệm vụ Đồ án thiết kế hệ thống chưng cất Nước – Axit axetic có suất 2000l/h, nồng độ nhập liệu 20 % (kg nước/kg hỗn hợp), nồng độ sản phẩm đỉnh 80 % (kg nước/kg hỗn hợp), nồng độ sản phẩm đáy % (kg nước/kg hỗn hợp) Sử dụng đốt có áp suất (at) GVHD:TS Trần Lưu Dũng Trường Đại học Cơng nghiệp Thực phẩm TPHCM Khoa Cơng nghệ Hóa học αch = ε × α1 (𝐕 𝟏𝟎𝟗 𝐭𝐫𝐚𝐧𝐠 𝟑𝟏 [𝟐]) + Tra hình V.20 trang 30 [2], chọn số ống đường thẳng n = 6, ta có ε = 0.62 ⇒ αch = 0.62 × 474.793 = 294.372 (W/m2 × độ) - Nhiệt tải riêng dịng nóng: q1 = αch × ∆t N = 294.372 × = 2354.976 (W/m2 ) Xác định hệ số cấp nhiệt từ thành ống đến dung dịch - Nhiệt độ trung bình dịng nhập liệu trung thiết bị 105,0379 + 30 = 67,5185 °C - Do dung dịch sơi sủi bọt ống đứng nên ta có: α2 = 780 × λnl1.3 × ρnl 0.5 × ρ′nl 0.66 × q0.6 σnl 0.5 × rnl 0.6 × ρ0 0.66 × Cđ 0.3 μđ 0.3 (𝐕 𝟗𝟑 𝐭𝐫𝐚𝐧𝐠 𝟐𝟔 [𝟐]) (giả thiết: ρ′nl = ρ0 : khối lượng riêng lúc khối lượng riêng áp suất 1at) ⇒ α2 = 780 × λnl1.3 × ρnl 0.5 × q0.6 σnl 0.5 × rnl 0.6 × Cđ 0.3 μđ 0.3 Nội suy theo bảng I.2 trang [1] 67,5185 °C , ta khối lượng riêng - dòng nhập liệu (lỏng) : ρaxit = 995,3537 (kg/m3 ) ρnước = 978,8648 (kg/m3 ) ⇒ ρnl = x̅F − x̅ F + ρnước ρaxit = 0,2 − 0,2 + 978,8648 995,3537 = 992,0116 (kg/m3 ) - Nội suy từ bảng .101 trang 91 [1] 67,5185 °C, ta độ nhớt: μaxit = 0,6474 × 10−3 (N × s/m2 ) μnước = 0,4269 × 10−3 (N × s/m2 ) GVHD:TS Trần Lưu Dũng 78 Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TPHCM Khoa Cơng nghệ Hóa học lgμnl = x × lgμ𝑛ướ𝑐 + (1 − x) × lgμaxit = 0,4545 × lg(0,4269 × 10−3 ) + (1 − 0,4545) × lg(0,6474 × 10−3) ⇒ μnl = 0,4269 × 10−3 (N × s/m2 ) - Nội suy từ bảng I.153 trang 171 [2] 67,5185 °C, ta có nhiệt dung riêng: Caxit = 2247,9758 (J/kg °C) Cnước = 4190 (J/kg °C) ⇒ Cnl = x̅F × Cnước + (1 − x̅F) × Caxit = 0,2 × 4190 + (1 − 0,2) × 2247,9758 = 2636,3806 (J/kg °C) - Nội suy từ bảng I.212 trang 254 [2] 67,5185 °C, ta ẩn nhiệt hóa raxit = 102,9659 (kcal/kg) rnước = 571,4815 (kcal/kg) ⇒ rnl = x̅F × r𝑛ướ𝑐 + (1 − x̅F ) × raxit = 0,2 × 571,4815 + (1 − 0,2) × 102,9659 = 196,669(kcal/kg) = 823413,8529 (J/kg) - Hệ số dẫn nhiệt: λnl = 4.22 × 10−8 × Cnl × ρnl × √ ρnl M (𝐈 𝟑𝟐 𝐭𝐫𝐚𝐧𝐠 𝟏𝟐𝟑 [𝟏]) 992,0116 = 4.22 × 10−8 × 2636,3806 × 992,0116 × √ = 0,2957 (W/m × độ) 51,6 - Nội suy từ bảng .242 trang 300 [1] 67,5185 °C, ta độ nhớt: σaxit = 23,04885 × 10−3 (N/m2 ) σnước = 64,8467 × 10−3 (N/m2 ) σnl = 1 σaxit + (𝐈 𝟕𝟔 𝐭𝐫𝐚𝐧𝐠 𝟐𝟗𝟗 [𝟐]) σnước GVHD:TS Trần Lưu Dũng 79 Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TPHCM ⇒ σnl = - 1 + −3 23,04885 × 10 64,8467 × 10−3 Khoa Cơng nghệ Hóa học = 0,017 (N/m2 ) Giả thuyết truyền nhiệt ổn định: q = q1 = 2354,976 (W/m2 ) α2 = 780 × λnl1.3 × ρnl 0.5 × q0.6 σnl 0.5 × rnl 0.6 × Cnl 0.3 × μnl 0.3 0,2957 1.3 × 992,01160.5 × 2354,9760.6 = 780 × 0,017 0.5 × 823413,8529 0.6 × 2636,38060.3 × (0,4296 × 10−3 )0.3 = 1110,8514(W/m2 × độ) - Chọn ∆t L = 2°C - Nhiệt tải riêng sản phẩm đáy : q = α2 × ∆t L = 1110,8514 × = 2221,7028(W/m2 ) Hệ số truyền nhiệt - Chọn bề dày ống (mm) - Theo bảng V.1 [2], ta trị số nhiệt trở trung bình: + Của cặn bẩn là: r2 = 0.966 × 10−3 (m2 × độ/W) + Của nước thường là: r1 = 0.464 × 10−3 (m2 × độ/W) K= ⇒K= δống 1 + r1 + + r2 + α1 λ α2 (𝐕 𝟓 𝐭𝐫𝐚𝐧𝐠 𝟑 [𝟐]) 1 0.003 + 0.464 × 10−3 + + 0.116 × 10−3 + 474,793 115 1110,8514 = 276,8183 (W/m2 × độ) 6.5.5.Bề mặt truyền nhiệt F= GVHD:TS Trần Lưu Dũng Q D1 ̅ K × ∆t (𝐓𝐫𝐚𝐧𝐠 𝟒𝟔 [𝟐]) 80 Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TPHCM Khoa Cơng nghệ Hóa học ⇒ F = 13,2251(m2 ) 6.5.6.Chiều dài ống l= F 13,2251 = = 0,8 (m) n × π × dống 173 × π × 0,032 6.6 Bồn cao vị Tổn thất đường ống dẫn Chọn ống dẫn có đường kính dtr = 80 (mm) Tra bảng II.15, trang 381, [1] Độ nhám ống: = 0,2 (mm) = 0,0002 (m) (ăn mịn ít) Tổn thất đường ống dẫn l1 vF2 h 1 d 2g (m) Trong + 1 : hệ số ma sát đường ống + l1 : chiều dài đường ống dẫn, chọn l1 = 30(m) + d1 : đường kính ống dẫn, d1 = dtr = 0,08(m) + 1 : tổng hệ số tổn thất cục + vF : vận tốc dòng nhập liệu ống dẫn Xác định vận tốc dịng nhập liệu ống dẫn Các tính chất lý học dòng nhập liệu tra nhiệt độ trung bình tF = tfv−tfs = 30+105,037 = 67,5185 (oC) Tại nhiệt độ + Khối lượng riêng nước: N = 978,8648 (kg/m3) + Khối lượng riêng axit: A = 995,3537 (kg/m3) Nên: GVHD:TS Trần Lưu Dũng 81 Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TPHCM F = ρF = x̅F ρNước + 1−x̅F ρAxit = Khoa Cơng nghệ Hóa học 0,2 978,8648 + 1−0,2 995,3537 =992,0116 (kg/m3) + Độ nhớt nước: N = 4,269.10-4 (N.s/m2) + Độ nhớt axit: A = 6,474.10-4 (N.s/m2) Nên: lgF=xFlgN +(1 – xF)lgA= 0,4545.lg(4,269.10-4)+(1– 0,4545)lg(6,474.10-4) F = 4,269.10-4 (N.s/m2) Vận tốc dịng nhập liệu ống vF= 4F 3600ρ𝐹×π×d = 4×1899,972 3600×992,0116×π×0,16 ống = 0,1058 (m/s) Xác định hệ số ma sát đường ống Chuẩn số Reynolds ReF= vF×dtr×ρ𝐹 0,1058×0,08×992,0116 F = 4,269.10−4 = 19668,274 > 4000 : chế độ chảy rối Chuẩn số Reynolds tới hạn: Regh = 6(d1/)8/7 = 5648,513 Chuẩn số Reynolds khi bắt đầu xuất vùng nhám: Ren = 220(d1/)9/8 = 186097,342 Vì Regh < ReF < Ren chế độ chảy rối ứng với khu vực Áp dụng cơng thức (II.64), trang 379, [1] 100 , , 46 1= d Re F , 25 = 0,0306 Xác định tổng hệ số tổn thất cục + Chỗ uốn cong Tra bảng II.16, trang 382, [1] Chọn dạng ống uốn cong 90o có bán kính R với R/d = u1 (1 chỗ) = 0,15 Đường ống có chỗ uốn u1 = 0,15 = 0,9 + Van Tra bảng 9.5, trang 94, [7] Chọn van cầu với độ mở hồn tồn van (1 cái) = 10 GVHD:TS Trần Lưu Dũng 82 Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TPHCM Khoa Cơng nghệ Hóa học Đường ống có van cầu van = 10 = 20 + Lưu lượng kế : l1 = (coi không đáng kể) + Vào tháp : tháp = Nên: 1 = u1 + van + ll = 21,9 Vậy: h1=(0,0306 30 +21,9) 0,08 0,10582 2×9,81 = 0,019 (m) Tổn thất đường ống dẫn thiết bị đun sôi dòng nhập liệu v22 l2 h d 2g (m) Trong đó: + 2 : hệ số ma sát đường ống + l2 : chiều dài đường ống dẫn, l2 = 45 (m) + d2 : đường kính ống dẫn, d2 = dtr = 0,032(m) + 2 : tổng hệ số tổn thất cục + v2 : vận tốc dòng nhập liệu ống dẫn Vận tốc dòng nhập liệu ống dẫn : v2 = 0,6615 (m/s) Xác định hệ số ma sát đường ống Chuẩn số Reynolds : Re2 = 49189,2751 > 4000: chế độ chảy rối Độ nhám: = 0,0002 Chuẩn số Reynolds giới hạn Regh = 6(d1/)8/7 = 1982,191 Chuẩn số Reynolds bắt đầu xuất vùng nhám Ren = 220(d1/)9/8 = 66383,120 Vì Regh < Re1 < Ren chế độ chảy rối ứng với khu vực độ Áp dụng công thức (II.64), trang 379, [1] 100 2= 0,1.1,46 d Re 2 GVHD:TS Trần Lưu Dũng , 25 = 0,0325 83 Trường Đại học Cơng nghiệp Thực phẩm TPHCM Khoa Cơng nghệ Hóa học Xác định tổng hệ số tổn thất cục + Chữ U Tra bảng 9.5, trang 94, [7]: U2 (1 chỗ) = 2,2 Đường ống có (15 – 1) = 14chữ U U2 = 2,2 14 = 30,8 + Đột thu Tra bảng II.16, trang 382, [1] Fo 0,032 Khi = 0,160 đột thu (1chỗ) = 0,458 F1 0,08 Có chỗ đột thu đột thu = 0,458 + Đột mở Tra bảng II.16, trang 382, [1] Fo 0,032 Khi = 0,160 đột mở (1chỗ) = 0,708 F1 0,08 Có chỗ đột mở đột mở = 0,708 Nên: 2 = U2 + đôt thu + đột mở = 31,966 Vậy: h2= 1,7323 (m) Chiều cao bồn cao vị Chọn + 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) 2 v1 v2 P1 P2 z1 + + = z2 + + +hf1-2 F g 2.g F g 2.g 2 P2 P1 v v1 z = z2 + +hf1-2 F g 2.g Trong GVHD:TS Trần Lưu Dũng 84 Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TPHCM Khoa Cơng nghệ Hóa học + z1: độ cao mặt thoáng (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)h + 0,4 = 0,4 + 0,35 + (10 – 1)0,425 + 0,4 = 4,975 (m) + P1 : áp suất mặt thoáng (1-1), chọn P1 = at = 9,81.104 (N/m2) + P2 : áp suất mặt thoáng (2-2) Xem P = P2 – P1 = nttL PL = 17 296,8823 = 5046,9991 (N/m2) + v1 : vận tốc mặt thoáng (1-1), xem v1 = (m/s) + v2 : vận tốc vị trí nhập liệu, v2 = vF = 0,1058 (m/s) + hf1-2 : tổng tổn thất ống từ (1-1) đến (2-2) hf1-2 = h1 + h2 = 1,7513 (m) Vậy: Chiều cao bồn cao vị 2 P2 P1 v v1 Hcv = z2 + +hf1-2 F g 2.g 5046,9991 = 4,975 + 992,0116 + 0,1058×0,1058 2×9,81 + 1,7513 = 7,2455 (m) Chọn Hcv = (m) 6.7 Bơm Năng suất Nhiệt độ dòng nhập liệu tF = 30 (oC) Tại nhiệt độ + Khối lượng riêng nước: N = 995 (kg/m3) + Khối lượng riêng axit: A = 1037,5 (kg/m3) Nên: GVHD:TS Trần Lưu Dũng 85 Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TPHCM Khoa Cơng nghệ Hóa học F = 1030,6773 (kg/m3) + Độ nhớt nước: N = 8,01.10-4 (N.s/m2) + Độ nhớt axit: A = 1,04.10-3 (N.s/m2) Nên: lgF=xFlgN+(1 – xF)lgA=0,4545.lg(8,01.10-4) + (1 - 0,4545)lg(1,04.10-3) F = 9,3137.10-4 (N.s/m2) Suất lượng thể tích dịng nhập liệu ống QF= 𝐹 F =1,8434 (m3/h) Vậy: chọn bơm có suất Qb = (m3/h) Cột áp Chọn + Mặt cắt (1-1) mặt thoáng chất lỏng bồn chứa nguyên liệu + Mặt cắt (2-2) mặt thoáng chất lỏng bồn cao vị Áp dụng phương trình Bernoulli cho (1-1) (2-2) 2 v2 v1 P1 P2 z1 + + + Hb = z2 + + +hf1-2 F g g F g g Trong + z1: độ cao mặt thoáng (1-1) so với mặt đất, chọn z1 = (m) + z2: độ cao mặt thoáng (2-2) so với mặt đất, z2 = Hcv = 10 (m) + P1 : áp suất mặt thoáng (1-1), chọn P1 = (at) + P2 : áp suất mặt thoáng (2-2), chọn P2 = (at) + v1,v2 : vận tốc mặt thoáng (1-1) và(2-2), xem v1= v2 = (m/s) + hf1-2 : tổng tổn thất ống từ (1-1) đến (2-2) + Hb : cột áp bơm Tính tổng trở lực ống Chọn đường kính ống hút ống đẩy nhau: dtr = 50 (mm) Tra bảng II.15, trang 381, [1] GVHD:TS Trần Lưu Dũng 86 Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TPHCM Khoa Cơng nghệ Hóa học Độ nhám ống: = 0,2 (mm) = 0,0002 (m) (ăn mịn ít) Tổng trở lực ống hút ống đẩy lh lñ vF2 h ñ hf1-2 = d tr 2g Trong + lh : chiều dài ống hút + Chiều cao hút bơm Tra bảng II.34, trang 441, [1] hh = (m) Chọn lh = (m) + lđ : chiều dài ống đẩy, chọn lđ = 20 (m) + h : tổng tổn thất cục ống hút + đ : tổng tổn thất cục ống đẩy + : hệ số ma sát ống hút ống đẩy + vF : vận tốc dòng nhập liệu ống hút ống đẩy (m/s) vF= 4Qb = 4×2 = 0,2829 (m/s) 3600π×dống 3600×0,05×π×0,05 ♦ Xác định hệ số ma sát ống hút ống đẩy Chuẩn số Reynolds ReF= vF×dtr×ρ𝐹 0,2829×0,05×1030,6773 F = 9,3137.10−4 = 15653,2102> 4000 :chế độ chảy rối Chuẩn số Reynolds tới hạn: Regh = 6(dtr/)8/7 = 3301,065 Chuẩn số Reynolds bắt đầu xuất vùng nhám: Ren = 220(dtr/)9/8 = 109674,381 Vì Regh < ReF < Ren chế độ chảy rối ứng với khu vực độ Áp dụng công thức (II.59), trang 378, [1] 100 = 0,1.1,46 d Re tr F , 25 = 0,032 ♦ Xác định tổng tổn thất cục ống hút + Chỗ uốn cong GVHD:TS Trần Lưu Dũng 87 Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TPHCM Khoa Công nghệ Hóa học Tra bảng II.16, trang 382, [1] Chọn dạng ống uốn cong 90o có bán kính R với R/d = u1 (1 chỗ) = 0,15 Ống hút có chỗ uốn u1 = 0,15 = 0,3 + Van Tra bảng 9.5, trang 94, [7] Chọn van cầu với độ mở hồn tồn v1 (1 cái) = 10 Ống hút có van cầu v1 = 10 Nên: h = u1 + v1 = 10,3 ♦ Xác định tổng tổn thất cục ống đẩy + Chỗ uốn cong Tra bảng II.16, trang 382, [1] Chọn dạng ống uốn cong 90o có bán kính R với R/d = u2 (1 chỗ) = 0,15 Ống đẩy có chỗ uốn u2 = 0,15 = 0,6 + Van Tra bảng 9.5, trang 94, [7] Chọn van cầu với độ mở hoàn tồn v2 (1 cái) = 10 Ống đẩy có van cầu v2 = 10 + Vào bồn cao vị : cv = Nên: đ = u1 + v1 + cv = 11,6 20 0,424 , 032 10 , 11 , Vậy: hf1-2 = = 0,1572 (m) 0,05 9,81 Tính cột áp bơm Hb = (z2 – z1) + hf1-2 = (10 – 1) + 0,1572 = 0,1572 (m) Công suất Chọn hiệu suất bơm: b = 0,8 Công suất thực tế bơm GVHD:TS Trần Lưu Dũng 88 Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TPHCM Khoa Cơng nghệ Hóa học Qb×Hb×g×ρ𝐹 2×9,1572×9,81×1030,6773 Nb = 3600× b = 3600×0,8 = 6,5542 (W) = 0,0089 (Hp) Kết luận: Để đảm bảo tháp hoạt động liên tục ta chọn bơm li tâm loại XM, có + Năng suất: Qb = (m3/h) + Cột áp: Hb = 9,1572(m) + Công suất: Nb = 0,0089 (Hp) GVHD:TS Trần Lưu Dũng 89 Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TPHCM Khoa Cơng nghệ Hóa học KẾT LUẬN Qua thời gian thực đồ án kỹ thuật trình thiết bị, em tìm hiểu rõ hệ thống chưng cất Nước – Axit axetic dùng tháp mâm xun lỗ Thơng qua việc tìm hiểu sách, báo tài liệu em giải số vấn đề mà thân cịn vướng mắc chưa trọn vẹn Với hệ thống chưng cất Nước – Axit axetic dùng tháp mâm xuyên lỗ thiết kế,em thấy bên cạnh ưu điểm cịn có nhiều nhược điểm Thiết bị có ưu điểm suất hiệu suất cao thiết bị cồng kềnh, đòi hỏi phải có vận hành với độ xác cao Bên cạnh đó, vận hành thiết bị ta phải ý đến vấn đề an tồn lao động để tránh rủi ro xảy ra, gây thiệt hại người Sau đồ án em mong có hội tìm hiểu sâu vào đề tài để có thiểu hiểu sâu sắc, trọn vẹn vấn đề GVHD:TS Trần Lưu Dũng 90 Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TPHCM Khoa Công nghệ Hóa học TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tập thể tác giả, “Sổ tay Q trình Thiết bị Cơng nghệ Hóa chất – Tập 1”, NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 1999 [2] Tập thể tác giả, “Sổ tay Q trình Thiết bị Cơng nghệ Hóa chất – Tập 2”, NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 1999 [3] Võ Văn Bang, Vũ Bá Minh, “Quá trình Thiết bị Cơng Nghệ Hóa Học – Tập 3: Truyền Khối”, NXB Đại học Quốc gia TpHCM, 2004 [4] Hồ Lê Viên, “Thiết kế Tính tốn thiết bị hóa chất”, NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 1978 GVHD:TS Trần Lưu Dũng 91 Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TPHCM GVHD:TS Trần Lưu Dũng Khoa Cơng nghệ Hóa học 92 ... án thiết kế hệ thống chưng cất Nước – Axit axetic có suất 2000l/h, nồng độ nhập liệu 20 % (kg nước/ kg hỗn hợp), nồng độ sản phẩm đỉnh 80 % (kg nước/ kg hỗn hợp), nồng độ sản phẩm đáy % (kg nước/ kg... gián tiếp Vậy hệ axit axetic – nước, ta chọn phương pháp chưng cất liên tục cấp nhiệt gián tiếp nồi đun áp suất thường 1.1.3 Thiết bị chưng cất Trong sản xuất thường dùng nhiều loại thiết bị khác... bay lớn phần cấu tử có độ bay bé Đối với hệ Nước – Axit axetic Sản phẩm đỉnh chủ yếu nước Sản phẩm đáy chủ yếu axit axetic 1.1.2 Các phương pháp chưng cất Phân loại theo áp suất làm việc: Áp