1. Trang chủ
  2. » Giáo Dục - Đào Tạo

Hệ thống chưng cất metanol nước dùng tháp mâm xuyên lỗ

88 25 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 88
Dung lượng 766,9 KB

Nội dung

Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: “hệ thống chưng cất metanol - nước dùng tháp mâm xuyên lỗ” Trang Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong LỜI MỞ ĐẦU Công nghệ hóa học ngành đóng góp lớn phát triển công nghiệp nước ta.Trong ngành sản xuất hóa chất sử dụng sản phẩm hóa học, nhu cầáu sử dụng nguyên liệu có độ tinh khiết cao phải phù hợp với qui trình sản xuất nhu cầu sử dụng Ngày nay, phương pháp sủ dụng để nâng cao độ tinh khiết là: chưng cất, trích ly, cô đặc, hấp thu ….Tùy theo đặc tính sản phẩm mà ta lựa chọn phương pháp thích hợp Hệ methanol – nước cấu tử tan lẫn hoàn toàn, ta dùng phương pháp chưng cất để nâng cao độ tinh khiết cho methanol Đồ án môn học Quá trình Thiết bị môn học mang tính tổng hợp trình học tập kỹû sư hoá- thự c phẩm tương lai Môn học giúp sinh viên giải nhiệm vụ tính toán cụ thể về: yêu cầu công nghệ, kết cấu, giá thành thiết bị sản xuất hoá chất - thực phẩm Đây bước để sinh viên vận dụng kiến thức học nhiều môn học vào giải vấn đề kỹû thuật thực tế cách tổng hợp Em chân thành cảm ơn thầy Mai Thanh Phong q thầy cô môn Máy & Thiết Bị, bạn sinh viên giúp em hoàn thành đồ án Tuy nhiên, trình hoàn thành đồ án sai sót, em mong q thầy cô góp ý, dẫn Tp HCM, ngày 18.1.2010 Trang Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong CHƯƠNG Tổng quan I Giới thiệu nguyên liệu Methanol Methanol gọi rượu gỗ, có công thức hóa học CH 3OH Là chất lỏng không màu, dễ bay độc Các thông số methanol: - Phân tử lượng: 32,04 g/mol - Khối lượng riêng: 0,7918 g/cm o Nhiệt độ nóng chảy: -97 C (176K) o Nhiệt độ sôi: 64,5 C ( 337,8K) o Độ nhớt: 0,59 Ns/m 20 C 1.1 Ứng dụng Methanol dùng làm chất chống đông, làm dung môi, làm nhiên liệu cho động đốt trong, ứng dụng lớn làm nguyên liệu để sản xuất hóa chất khác Khoảng 40% metanol chuyển thành forml dehyde, từ sản xuất chất dẻo, sơn…Các hóa chất khác dẫn xuất từ metanol bao gồm dimeylete… 1.2 Sản xuất Methanol sinh từ trao đổi chất yếm khí vài loài vi khuẩn Kết lượng nhỏ methanol tạo thành không khí Và sau vài ngày không khí có chứa methanol bị oxy hoá O tác dụng ánh sáng chuyển thành CO2 H2O theo phương trình: 2CH3OH + 3O2 2CO2 + 4H2O Hiện methanol sản xuất cách tổng hợp trực tiếp từ H2 CO, gia nhiệt áp suất thấp có mặt chất xúc tác Nước Trong điều kiện bình thường: nước chất lỏng không màu, không mùi, không vị khối nước dày có màu xanh nhạt Khi hóa rắn tồn dạng dạng tinh thể khác Tính chất vật lý: - Khối lượng phân tử o - Khối lượng riêng d4 C Nước hợp chất chiếm phần lớn trái đất (3/4 diện tích trái đất nước biển) cần thiết cho sống Trang Nhiệt độ Nhiệt độ so Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong Nước dung môi phân cực mạnh, có khả hoà tan nhiều chất dung môi quan trọng kỹ thuật hóa học Hỗn hợp Methanol-nước Ta có bảng cân lỏng-hơi cho hỗn hợp methanol-nước atm Bảng o tC x y 100 0 Ở x thành phần lỏng y thành phần AI Lý thuyết chưng cất: Khái niệm: Chưng cất trình dùng để tách cấu tử hỗn hợp lỏng (cũng hỗn hợp khí lỏng) thành cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay khác cấu tử hỗn hợp (nghóa nhiệt độ, áp suất bão hòa cấu tử khác nhau) Thay đưa vào hỗn hợp pha để tạo nên tiếp xúc hai pha trình hấp thu nhả khí, trình chưng cất pha tạo nên bốc ngưng tụ Trong trường hợp đơn giản nhất, chưng cất cô đặc không khác nhau, nhiên hai trình có ranh giới trình chưng cất dung môi chất tan bay (nghóa cấu tử diện hai pha với tỷ lệ khác nhau), trình cô đặc có dung môi bay chất tan không bay Khi chưng cất ta thu nhiều cấu tử thường hệ có cấu tử thu nhiêu sản phẩm Nếu xét hệ đơn giản có cấu tử ta thu sản phẩm: + Sản phẩm đỉnh chủ yếu gồm cấu tử có độ bay lớn phần cấu tử có độ bay bé + Sản phẩm đáy chủ yếu gồm cấu tử có độ bay bé phần cấu tử có độ bay lớn Vậy hệ methanol - nước thì: - Sản phẩm đỉnh chủ yếu methanol - Sản phẩm đáy chủ yếu nước Các phương pháp chưng cất: 2.1 Phân loại theo áp suất làm việc - Áp suất thấp - Áp suất thường - Áp suất cao Trang Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong 2.2 Phân loại theo nguyên lý làm việc - Chưng cất đơn giản - Chưng nước trực tiếp - Chưng cất đa cấu tử 2.3 Phân loại theo phương pháp cấp nhiệt đáy tháp - Cấp nhiệt trực tiếp - Cấp nhiệt gián tiếp Vậy hệ methanol - nước, ta nên chọn phương pháp chưng cất liên tục cấp nhiệt gián tiếp Thiết bị chưng cất: Trong sản xuất thường dùng nhiều loại thiết bị khác để tiến hành chưng cất Tuy nhiên yêu cầu chung thiết bị giống nghóa diện tích bề mặt 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 Tùy theo cấu tạo đóa, ta có: - Tháp mâm chóp : mâm bố trí có chóp dạng tròn, xupap, chữ s… - Tháp mâm xuyên 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: xếp ngẫu nhiên hay xếp thứ tự So sánh ưu nhược điểm loại tháp: Tháp chêm - Cấu tạo đơn giản - Trở lực thấp - Làm việc với chất lỏng bẩn - Do có hiệu ứng thành nên hiệu suất truyền khối thấp - Độ ổn định thấp, khó vận hành - Khó tăng suất - Thiết bị nặng nề Ưu điểm Nhược điểm Trong báo cáo ta sử dụng tháp mâm xuyên lỗ để chưng cất hệ methanol - nước Trang Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong CHƯƠNG Quy trình công nghệ Thuyết minh quy trình công nghệ: Hỗn hợp methanol - nước có nồng độ nhập liệu methanol 10% (theo phần hối lượng), nhiệt độ khoảng 28 C bình chứa nguyên liệu (13) bơm (1) bơm lên bồn cao vị (2) Từ đưa đến thiết bị trao đổi nhiệt với sản phẩm đáy (12) Sau đó, hỗn hợp gia nhiệt đến nhiệt độ sôi thiết bị đun sôi dòng nhập liệu (3), đưa vào tháp chưng cất (5) đóa nhập liệu Trên đóa nhập liệu, chất lỏng trộn với phần lỏng từ đoạn luyện tháp chảy xuống Trong tháp, từ lên gặp chất lỏng từ xuống Ở đây, có tiếp xúc trao đổi hai pha với Pha lỏng chuyển động phần chưng xuống giảm nồng độ cấu tử dễ bay bị pha tạo nên từ nước cấp trực tiếp vào đáy tháp lôi cấu tử dễ bay Nhiệt độ lên thấp, nên qua đóa từ lên cấu tử có nhiệt độ sôi cao nước ngưng tụ lại, cuối đỉnh tháp ta thu hỗn hợp có cấu tử methsanol chiếm nhiều (có nồng độ 95% phần khối lượng) Hơi vào thiết bị ngưng tụ (7) ngưng tụ hoàn toàn Một phần chất lỏng ngưng tụ hoàn lưu tháp đóa Phần lại làm nguội đến 40 C, đưa bình chứa sản phẩm đỉnh Một phần cấu tử có nhiệt độ sôi thấp bốc hơi, lại cấu tử có nhiệt độ sôi cao chất lỏng ngày tăng Cuối cùng, đáy tháp ta thu hỗn hợp lỏng hầu hết cấu tử khó bay (nước) Hỗn hợp lỏng đáy có nồng độ methanol 1,5% phần khối lượng, lại nước Dung dịch lỏng đáy khỏi tháp vào thiết bị trao đổi nhiệt với dòng nhập liệu, đưa qua bồn chứa sản phẩm đáy (11) Hệ thống làm việc liên tục cho sản phẩm đỉnh methanol Sản phẩm đáy nước sau trao trao đổi nhiệt với dòng nhập liệu thải bỏ nhiệt độ 60 C Chú thích kí hiệu qui trình: Bồn chứa nguyên liệu Bơm Bồn cao vị Thiết bị trao đổi nhiệt Thiết bị đun sôi dòng nhập liệu Lưu lượng kế Trang Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong 10 11 12 13 Tháp chưng Thiết bị đun sản phẩm đáy Bồn chứa sản phẩm đỉnh Thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh Thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh Bẩy Bồn chứa sản phẩm đáy Trang Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong CHƯƠNG TÍNH TOÁN SƠ BỘ I Các thông số ban đầu: - Chọn loại tháp tháp mâm xuyên lỗ Thiết bị hoạt động liên tục - Khi chưng luyện dung dịch metanol cấu tử dễ bay metanol - Hỗn hợp: • • • + Methanol: CH3OH, ΜR = 32 (g/mol) + Nước: H2O, MN = 18 (g/mol) Năng suất nhập liệu: GF = 1000 (l/h) Nồng độ nhập liệu: xF = 10% (kg Methanol/ kg hỗn hợp) Nồng độ sản phẩm đỉnh: x P = 95% (kg Methanol/ kg hỗn • Nồng dộ sản phẩm đáy: hợp) xW = 1,5% (kg Methanol/ kg hỗn • Chọn: hợp) o - Nhiệt độ nhập liệu ban đầu: tBĐ = 28 C - Nhiệt độ sản phẩm đỉnh sau làm nguội: tPR = 60oC o - Nhiệt độ dòng nước lạnh vào: tV = 28 C o - Nhiệt độ dòng nước lạnh ra: tR = 40 C - Trạng thái nhập liệu vào tháp chưng cất trạng thái lỏng sôi • Các ký hiệu: GF, F: suất lượng nhập liệu tính theo kg/h, kmol/h GP, P: suất lượng sản phẩm đỉnh tính theo kg/h, kmol/h GW, W: suất lượng sản phẩm đáy tính theo kg/h, kmol/h L : suất lượng dòng hoàn lưu, kmol/h xi, xi : nồng độ phần mol, phần khối lượng cấu tử i AI Cân vật chất: Nồng độ phần mol Methanol tháp xF xP = = xP / M R + (1 − xP ) / M N xW = xW / M R + (1 − xW ) / M N Trang 10 Từ số liệu bảng ta xây dựng đồ thị t-x,y cho heä Methnol100 tC 95 90 85 80 75 70 65 60 0.0 Do ta chọn trạng thái nhập liệu vào tháp chưng cất trạng thái lỏng sôi nên từ đồ thị trên, xF = 0.0588 ta nội suy nhiệt độ nhập liệu vào tháp chưng cất TF = 91,5 C Tra bảng 1.249, trang 310, {1} ta ρ N = 964,25 kg/m Tra baûng 1.2, trang 9, {1} ta ρ R = 722.19 kg/m Suy khối lượng riêng hỗn hợp nhập liệu vào tháp ρF ⇒ ρ F = 933.0 kg/m = x ρR Trang 11 Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong Neân: λ = λR xF + λN (1 − xF ) − 0,72.xF (1 − xF ).(λN − λR ) = 0,595 W/mK (công thức 1.37, trang 124,[1]) Nhiệt dung riêng nước: cN = 4201,8 J/kgK Nhiệt dung riêng rượu: cR = 2922,0 J/kgK Nên: c = cR xF + cN.(1 – xF) = 4126,5 J/kgK Áp dụng công thức (V.35), trang 12, [2]: Pr W2 Gr = β= T ⇒ Gr = 64,25 + 273 9,81.0,0323.950,062.2,96.10−3.20 (0,298.10−3 )2 = 193,4.106 ⇒ NuF = 11,4 Hệ số cấp nhiệt dòng nhập liệu oáng trong: αF = Nu F λ = F 11,4.0,595 = 212,0 W/m2độ d tr 0,032 ⇒ qF = αF t2 = 212,0.20 = 4240,0 W/m 3.3 Xác định hệ số cấp nhiệt ngưng tụ ống : Áp dụng công thức (1.110), trang 38, [5]⇒ Đối với ống đơn nằm ngang thì: α1 = 0,7254 µ.(t r.ρ2 g λ3 - t ).d ngöng W1 n Tra bảng V.II, trang 48, [2] ⇒ với số ống n = 127 số ống đường chéo hình cạnh là: b = 13 Tra hình V.18, trang 19, [4] ⇒ hệ số phụ thuộc vào cách bố trí ống số ống dãy thẳng đứng εtb = 1,1 ⇒ Hệ số cấp nhiệt trung bình chùm ống: αngưng = o o εtbα1 = 1,1α1 C ⇒ tW1 = 126,05 CChọnt1=0,2 Khối lượng riêng hơi: ρN = 939,16 kg/m -4 Độ nhớt hơi: µN = 2,28.10 N.s/m Hệ số dẫn nhiệt hơi: λN = 0,686 W/mK ⇒ α1 = 19886,13 W/m K ⇒ αn = 21874,74 W/m K ⇒ qn = αn (tn – t W1) = 4374,94 W Kiểm tra sai số: ε= q −q n 100% = 3,08% < 5% q (thoûa) n F Trang 51 Đồ án môn học K= Bề mặt truyền nhiệt: Bề mặt truyền nhiệt xác định theo phương trình truyền nhiệt: F= Q nt K tlog Cấu tạo thiết bị: = 15,93.1000 = 1,36 m2 188,0.62,15 Số ống truyền nhiệt: n = 127 ống Ống bố trí theo hình lục giác Chiều dài ống truyền nhiệt: L = Số ống đường chéo: b = 13 ống Tra bảng trang 21, [3] ⇒ Bước ống: t = 48 mm = 0,048 m Áp dụng công thức (V.140), trang 49, [2]: ⇒ Đường kính thiết bị: D = t(b-1) + 4dn = 0,7 m VI 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: ε = 0,2 mm = 0,0002 m Tổn thất đường ống dẫn: h Trong đó: λ1 : 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 ∑ξ1 : tổng hệ số tổn thất cục vF : vận tốc dòng nhập liệu ống dẫn 1.1 Xác định vận tốc dòng nhập liệu ống dẫn : Các tính chất lý học dòng nhập liệu tra nhiệt độ trung bình: tF = t FV + t FS = 28 + 65,8 = 46,9 oC Trang 52 Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong Tại nhiệt độ thì: Khối lượng riêng nước: ρN = 989,2 kg/m Khối lượng riêng rượu: ρR = 768,4 kg/m Nên: ρF -4 Độ nhớt nước: µN = 5,15.10 N.s/m -4 Độ nhớt rượu: µR = 3,75.10 N.s/m Nên: lgµF = xFlgµN + (1 – xF)lgµA -4 ⇒ µF = 4,65.10 N.s/m Vận tốc dòng nhập liệu ống: vF 4GF = 3600ρ 1.2 Xác định hệ số ma sát đường ống : Chuẩn số Reynolds : = Re F µF 8/7 Chuẩn số Reynolds tới hạn: Regh = 6(d1/ε) = 5648,513 Chuẩn số Reynolds bắt đầu xuất vùng nhám: 9/8 Ren = 220.(d1/ε) = 186097,342 Vì Regh < ReF < Ren ⇒ chế độ chảy rối ứng với khu vực độ Áp dụng công thức (II.64), trang 379, [1]: λ1=0,1 1,46 1.3 Xác định tổng hệ số tổn thất cục : Chỗ uốn cong : Tra bảng II.16, trang 382, [1]: o Chọn dạng ống uốn cong 90 có bán kính R với R/d = ξu1 (1 chỗ) = 0,15 Đường ống có chỗ uốn ⇒ ξu1 = 0,15 = 0,9 Van : Chọn van cầu với độ mở hoàn toàn ξvan (1 cái) = 10 Đường ống có van cầu ⇒ ξvan = 10 = 20 Lưu lượng kế : ξl1 = (coi không đáng kể) Vào tháp : ξtháp = Tại miệng bồn cao vị: Tra bảng 10, trang 385, [1]: ξ = 11 Neân: ∑ξ1 = 33,05 Vậy: h Tổn thất đường ống dẫn thiết bị trao đổi nhiệt dòng nhập liệu sản phẩm đáy: Trang 53 Đồ án môn học h2 = Trong đó: λ2 : hệ số ma sát đường ống l2 : chiều dài đường ống dẫn, l2 = 2,5 m d2 : đường kính ống dẫn, d2 = dtr = 0,032 m ∑ξ2 : tổng hệ số tổn thất cục v2 : vận tốc dòng nhập liệu ống dẫn -3 2.1 Vận tốc dòng nhập liệu ống dẫn :v2 = 3,57.10 m/s 2.2 Xác định hệ số ma sát đường ống : Chuẩn số Reynolds : Re2 = 710,9 < 2300 : chế độ chảy tầng Độ nhám: ε = 0,0002 Áp dụng công thức (II.64), trang 379, [1]: λ = 2.3 Xác định tổng hệ số tổn thất cục : Đột thu : Tra bảng II.16, trang 382, [1]: Khi Có chỗ đột thu ⇒ ξđột thu = 0,458 Đột mở : Tra bảng II.16, trang 382, [1]: Khi Có chỗ đột mở ⇒ ξđột mở = 0,708 Nên: ∑ξ2 = ξđôt thu Vậy: h = 127 0,09 Tổn thất đường ống dẫn thiết bị đun sôi dòng nhập liệu: h Trong đó: λ3 : hệ số ma sát đường ống l3 : chiều dài đường ống dẫn, l2 = 0,5 m d3 : đường kính ống dẫn, d3 = dtr = 0,032 m ∑ξ3 : tổng hệ số tổn thất cục v3 : vận tốc dòng nhập liệu ống dẫn 3.1 Vận tốc dòng nhập liệu ống dẫn :v2 = 0,003 m/s Trang 54 Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong 3.2 Xác định hệ số ma sát đường ống : Chuẩn số Reynolds : Re2 = 250 < 2300: chế độ chảy tầng Độ nhám: ε = 0,0002 Áp dụng công thức (II.64), trang 379, [1]: λ = = 0,256 64 = 64 3.3 Xác định tổng hệ số tổn thất c Tra bảng II.16, trang 382, [1]: Khi Có chỗ đột thu ⇒ ξđột thu = 0,458 Tra bảng II.16, trang 382, [1]: Khi Có chỗ đột mở ⇒ ξđột mở = 0,708 Nên: ∑ξ3 = ξđôt thu + ξđột mở = 1,166 Vậy: h = 127 0,256 Chiều cao bồn cao vị: Chọn : M a ë t c a é t ( 1-1) mặt thoáng chất lỏng bồn cao vị Mặt cắt (2-2) Chọn Hcv = m mặt cắt vị trí nhập liệu tháp VII Bơm: p dụng phương trình Bernoulli cho (1-1) (2-2): z1 ⇔ z = z2 Trong đó: 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 = 0,105 + 0,02 + (12 – 1).0,25 = 2,875 m P1 : áp suất mặt thoáng (1-1), chọn P1 = at = 9,81.10 N/m P2 : áp suất mặt thoáng (2-2) Xem P = P2 – P1 = nttL PL = 286,27 = 2576,4 N/m v1 : vaän tốc mặt thoáng (11), xem v1 = m/s v2 : vận tốc vị trí nhập liệu, v2 = vF = 0,057 m/s ∑hf1-2 : tổng tổn thất ống từ (1-1) đến (2-2): -3 ∑hf1-2 = h1 + h2 + h3 = 8,63.10 m Trang 55 Đồ án môn học Năng suất: Nhiệt độ dòng nhập liệu tF = o 28 C Tại nhiệt độ thì: Khối lượng riêng nước: ρN = 996,3 kg/m Khối lượng riêng rượu: ρR = 784,8 kg/m Nên: Độ nhớt -4 nước: µN = 8,36.10 N.s/m Độ nhớt -3 rượu: µR = 0,51.10 N.s/m Nên: lgµF = xF.lgµN + (1 – xF).lgµA ⇒ µF = -4 7,35.10 N.s/m Suất lượng thể tích dòng nhập liệu ống: QF = 1000 F = = 1,03 m /h ρF 970,2 Vậy: chọn bơm có suất Qb = m /h Cột áp: Chọn : M a Vậy: Chiều cao bồn cao vị: Hcv G ë t 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): z1 + Trong đó: 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 = 5m 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 2.1 Tính tổng trở lực ống: Trang 56 Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong Chọn đường kính ống hút ống đẩy nhau: d tr = 50 mm Tra bảng II.15, trang 381, [1] ⇒ Độ nhám ống: ε = 0,2 mm = 0,0002 Tổng trở lực ống hút ống đẩy ∑hf1-2 Trong đó: lh : chiều dài ống hút Chiều cao hút bơm: Tra baûng II.34, trang 441, [1] ⇒ hh = 4,2 m ⇒ Chọn lh = m lđ : chiều dài ống đẩy, chọn lđ = m ∑ξh : tổng tổn thất cục ống hút ∑ξđ : tổng tổn thất cục ống đẩy λ : hệ số ma sát ống hút ống đẩy vF : vận tốc dòng nhập liệu ống hút ống đẩy m/s vF = 11 Xác định hệ số ma sát ống hút ống đẩy : Chuẩn số Reynolds : = Re F 8/7 Chuẩn số Reynolds tới hạn: Regh = 6(dtr/ε) = 3301,065 Chuẩn số Reynolds bắt đầu xuất vùng nhám: 9/8 Ren = 220(dtr/ε) = 109674,381 Vì Regh < ReF < Ren ⇒ chế độ chảy rối ứng với khu vực độ Áp dụng công thức (II.64), trang 379, [1]: 12 Xác định tổng tổn thất cục ống hút : Chỗ uốn cong : o Tra bảng II.16, trang 382, [1]: Chọn dạng ống uốn cong 90 có bán kính R với R/d = ξu1 (1 chỗ) = 0,15 Ống hút có chỗ uốn ⇒ ξu1 = 0,3 Van : Chọn van cầu với độ mở hoàn toàn ξv1 (1 cái) = 10 Ống hút có van cầu ⇒ ξv1 = 10 Nên: ∑ξh = ξu1 + ξv1 = 10,3 13 Xác định tổng tổn thất cục ống đẩy : Chỗ uốn cong : o Tra bảng II.16, trang 382, [5]: Chọn dạng ống uốn cong 90 có bán kính R với R/d = ξu2 (1 chỗ) = 0,15 Trang 57 Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong Ống đẩy có chỗ uốn ⇒ ξu2 = 0,15 = 0,6 Van : Tra baûng 9.5, trang 94, [1]: Chọn van cầu với độ mở hoàn toàn ξv2 (1 cái) = 10 Ống đẩy có van cầu ⇒ ξv2 = 10 Vào bồn cao vị : ξcv = Nên: ∑ξđ = ξu1 + ξv1 + ξcv = 11,6 Vậy: ∑hf1-2 2.2 Tính cột áp bơm: Hb = (z2 – z1) + ∑hf1-2 = ( – 1) + 0,127 = 4,127 m Công suất: Chọn hiệu suất bơm: ηb = 0,8 Công suất thực tế bơm: Nb = Q H ρ g 3600.ηb = 27,3 W b b F = 2.4,127.970,5.9,81 3600.0,8 Kết luận: Để đảm bảo tháp hoạt động liên tục ta chọn bơm li tâm, có: Năng suất: Qb = m /h Cột áp: Hb = 4,127 m Công suất: Nb = 27,3 W CHƯƠNG 6: Tính kinh tế Lượng thép X18H10T cần dùng: M1 = 21mmâm + mthân + 2mđáy(nắp) = 243,43 kg Lượng thép CT3 cần dùng: M2 = 8m bích nối thân + mbích ghép ống lỏng + mbích ghép ống hới + mchân đỡ + mtai treo + mtấm lót = 163,82 kg Trang 58 Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong Số bulông cần dùng: n = 164 (cái) Chiều dài ống 38 x 3mm: L1 = 837m Chiều dài ống 70mm: Chọn tổng chiều dài ống dẫn lỏng vào tháp 10m Chiều dài ống 150mm: Chọn tổng chiều dài ống đỉnh tháp ống đáy tháp L4 = 10m Chiều dài ống 50mm: Chọn tổng chiều dài ống chảy tràn ống xả đáy từ bồn cao vị, ống nhập liệu ống hoàn lưu 40m Bơm ly tâm: chọn bơm ly tâm ⇒ Nb = 27,3 = 54,6 W Vật liệu Thép X18H10T Thép CT3 Bulông OÁng daãn 38 x 3mm OÁng 70mm OÁng 150mm OÁng 50mm Bơm ly tâm Áp kế Nhiệt kế Lưu lượng kế (≥50mm) Tổng chi phí vật tư Vậy tổng chi phí vật tư 65 triệu đồng Xem tiền công chế tạo 200% tiền vật tư Vậy: tổng chi phí 195 triệu đồng Trang 59 Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong CHƯƠNG 7: Kết luận Với hệ thống chưng cất metanol - nước dùng tháp mâm xuyên lỗ thiết kế, ta thấy bên cạnh ưu điểm 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 toàn lao động để tránh rủi ro xảy ra, gây thiệt hại người Trang 60 Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong Tài liệu tham khảo [1] Sổ tay Quá trình Thiết bị Công nghệ Hóa học Tập 1, ĐHBK Hà Nội [2] Sổ tay Quá trình Thiết bị Công nghệ Hóa học Tập 2, ĐHBK Hà Nội [3] Võ Văn Bang, Vũ Bá Minh, “ Quá trình Thiết bị Công Nghệ Hóa Học – Tập 3: Truyền Khối”, Nhà xuất Đại học Quốc gia TpHCM, 2004 [4] Phạm Văn Bôn – Nguyễn Đình Thọ, “Quá trình Thiết bị Công Nghệ Hóa Học – Tập 5: Quá trình Thiết bị Truyền Nhiệt”, Nhà xuất Đại học Quốc gia TpHCM, 2002 [5] Phạm Văn Bôn , “Quá trình Thiết bị Công Nghệ Hóa Học – Bài tập Truyền nhiệt”, Nhà xuất Đại học Quốc gia TpHCM,2004 [6] Trịnh Văn Dũng , “Quá trình Thiết bị Công Nghệ Hóa Học – Bài tập Truyền khối”, Nhà xuất Đại học Quốc gia TpHCM,2004 [7] Hồ Lê Viên, “Thiết kế Tính toán thiết bị hóa chất”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 1978 [8] Nguyễn Minh Tuyển, “Cơ sở Tính toán Máy Thiết bị Hóa chất – Thực phẩm”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 1984 Trang 61 ... 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... Tùy theo cấu tạo đóa, ta có: - Tháp mâm chóp : mâm bố trí có chóp dạng tròn, xupap, chữ s… - Tháp mâm xuyên lỗ: mâm có nhiều lỗ hay rãnh - Tháp chêm (tháp đệm): tháp hình trụ, gồm nhiều bậc nối... thuyết tháp Từ đồ thị ta suy số mâm lý thuyết tháp Nlt = 10 mâm Nhưng ta dùng thiết bị đun nóng gián tiếp nên ta xem thiết bị mâm lý thuyết Vậy số mâm tháp mâm, + Số mâm phần chưng + Số mâm phần

Ngày đăng: 01/12/2020, 14:05

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w