MÔ TẢ MỘT SỐ DẠNG THIẾT BỊ PHẢN ỨNG ĐỒNG THỂ CƠ BẢN.... ÁP DỤNG PHƯƠNG TRÌNH THIẾT KẾ...[r]
(1)NGUN LÝ HĨA CƠNG NGHIỆP
30 tiết (15 LT + 7,5 BT + 7,5 TH)
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. J.P MOULIN, Génie des procédés, tập & 2, Technip, 1999
2. Đỗ Văn Đài - Nguyễn Trọng Khuôn - Trần Quang Thảo - Võ Thị Ngọc Tươi - Trần Xoa, Cơ sở trình thiết bị cơng nghệ hóa học, Tập & 2, Nhà xuất bản Đại Học Trung học chuyên nghiệp
3. P TRAMBOUZE - H VAN LANDEGHEM - J.P WAUQUIER, Les réacteurs chimiques, Technip, 1984
4. Vũ Bá Minh, Kỹ thuật phản ứng, Trường Đại Học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh, 1999
(2)NỘI DUNG MÔN HỌC Lý thuyết tập
Chương I: Mở đầu
Chương II: Chưng luyện Chương III: Trích ly
Chương IV: Thiết bị phản ứng – Bài tập áp dụng Chương V: Thiết bị trao đổi nhiệt
Thực hành
(3)CHƯƠNG 1: MỞĐẦU 5
1.1 PHÂNLOẠICÁCQTRÌNHTRONGCƠNGNGHỆHĨAHỌC
1.2 NHỮNGKIẾNTHỨCCƠBẢNCỦAQTRÌNHCHUYỂNKHỐI
1.2.1 Định nghĩa 6
1.2.2 Phân loại 6
CHƯƠNG 2: CHƯNG LUYỆN 7
2.1 ĐỊNHNGHĨACHƯNG
2.2 PHÂNLOẠICÁCPHƯƠNGPHÁPCHƯNG
2.3 PHÂNLOẠIHỖNHỢPHAICẤUTỬ
2.4 CÂNBẰNGLỎNGHƠICỦAHỖNHỢP2CẤUTỬ
2.4.3 Giản đồđẳng nhiệt P-x-y 9
2.4.4 Giản đồđẳng áp T-x-y 10
2.4.5 Giản đồ phần mol x-y 11
2.5 THÁPCHƯNGLUYỆN 12
2.5.1 Nguyên tắc hoạt động 12
2.5.2 Thiết bị ngưng tụđỉnh tháp (Condenser) 13
2.5.3 Thiết bịđun sôi đáy tháp (Reboiler) 14
2.5.4 Cân vật chất 16
2.5.5 Xác định số hồi lưu rf sốđĩa lý thuyết tối thiểu Nmin 17
2.5.6 Xác định sốđĩa thực tế NTT 19
THỰC HÀNH VẬN DỤNG PHẦN MỀM PROII ĐỂ MÔ PHỎNG MỘT SỐ SƠĐỒ TRONG CƠNG NGHIỆP HĨA HỌC I- GIớI THIệU TổNG QUAN 21
1-MụC ĐÍCH, VAI TRỊ CủA THIếT Kế MÔ PHỏNG 21
2-CÁC PHầN MềM MÔ PHỏNG TRONG CƠNG NGHệ HĨA HọC 22
II- PHầN MềM PRO/II 22
1-LĨNH VựC Sử DụNG 22
2-Q TRÌNH MƠ PHỏNG BằNG PHầN MềM PRO/II 23
III- LÝ THUYếT NHIệT ĐộNG HọC 24
IV- CƠ Sở LựA CHọN MƠ HÌNH NHIệT ĐộNG 25
V- CÁC PHầN CƠ BảN CủA PROII 28
1-GIAO DIệN CủA PROII-QUI ƯớC BAN ĐầU 28
2- Cửa sổ PRO/II 29
VI- CÁC THAO TÁC THƯờNG DÙNG TRONG MÔ PHỏNG BằNG PRO/II 30
1-Mở MộT CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỏNG MớI (OPENING A NEW SIMULATION) 30
2-Mở MộT CHƯƠNG TRÌNH MƠ PHỏNG ĐÃ CĨ (OPENING AN EXISTING SIMULATION) 30
3-GHI MộT FILE MÔ PHỏNG ĐANG HIệN HÀNH (SAVING THE CURRENT SIMULATION) 30
a- Ghi file mô hành 30
b- Ghi file mô với tên khác 31
4-XĨA MộT CHƯƠNG TRÌNH MƠ PHỏNG (DELETING A SIMULATION) 31
(4)6-THAY ĐổI DạNG ĐƯờNG VIềN CÁC DÒNG (MODIFYING THE FLOWSHEET STREAM BORDER
STYLE) 32
7-HIểN THị TÍNH CHấT CủA DỊNG TRÊN SƠĐồ MƠ PHỏNG 32
8- Sử DụNG FLASH HOT-KEY TOOL 33
9-XUấT MộT SƠĐồ MÔ PHỏNG RA CửA Sổ LƯU TRữ TạM (EXPORTING THE PFD TO THE WINDOWS CLIPBOARD) 34
10-NHậP MộT FILE PRO/II CÓ SẳN (IMPORTING A PRO/IIKEYWORD INPUT FILE) 34
11-XÁC ĐịNH CÁC TÍNH CHấT Về CÂN BằNG LỏNG - HƠI CủA CÁC Hệ2 CấU Tử(DISPLAY BVLE) 34
VII- BÀI TẬP ÁP DỤNG 36
BÀI TỐN 1:MƠ PHỏNG SƠĐồ CƠNG NGHệ CủA PHÂN XƯởNG TÁCH MÉTHANE 36
BÀI TỐN 2:MƠ PHỏNG THIếT Bị TÁCH KHÍ - LỏNG 38
BÀI TỐN 3:TÍNH NHIệT Độ SƠI CủA MộT HỗN HợP HAI PHA MộT ÁP SUấT NHấT ĐịNH 39
BÀI TỐN 4:MƠ PHỏNG THÁP TÁCH PROPANE 40
BÀI TOÁN 5:XÁC ĐịNH ĐĨA NạP LIệU TốI ƯU CHO THÁP TÁCH PROPANE BằNG CÔNG CụOPTIMISER 42
BÀI TOÁN 6:XÁC ĐịNH SốĐĨA LÝ THUYếT TốI THIểU VÀ CHỉ Số HồI LƯU TốI THIểU CHO THÁP TÁCH PROPANE BằNG PHƯƠNG PHÁP SHORTCUT 44
CHƯƠNG 3: TRÍCH LY 46
3.1 NGUYÊN TắC 46
3.2 SƠĐồ 46
3.3 ỨNG DụNG 46
CHƯƠNG 4: THIẾT BỊ PHẢN ỨNG 47
4.1 ĐẠICƯƠNG 47
4.1.1 PHÂN LOẠI THIẾT BỊ PHẢN ỨNG 47
a- Theo pha hệ 47
b- Điều kiện tiến hành trình 47
c- Theo điều kiện thủy động 47
4.1.2 PHÂN LOẠI CÁC THIẾT BỊ PHẢN ỨNG THEO PHƯƠNG THỨC LÀM VIỆC 48
a- Thiết bị phản ứng gián đoạn : 48
b- Thiết bị phản ứng liên tục : 49
c- Thiết bị phản ứng bán liên tục : 50
4.1.3 NHIỆM VỤ THIẾT KẾ THIẾT BỊ PHẢN ỨNG 50
4.2 CÂNBẰNGVẬTCHẤTVÀCÂNBẰNGNHIỆTTỔNGQUÁT 51
4.2.4 Cân vật chất 51
4.2.5 Cân nhiệt 51
4.3 MÔTẢMỘTSỐDẠNGTHIẾTBỊPHẢNỨNGĐỒNGTHỂCƠBẢN 52
Thiết bị phản ứng liên tục 52
a- Thiết bị phản ứng dạng ống : 52
b- Thiết bị phản ứng dạng khuấy trộn lý tưởng 55
c- Thiết bị phản ứng nhiều ngăn (étagé) 59
4.4 ÁPDỤNGPHƯƠNGTRÌNHTHIẾTKẾ 60
4.4.7 SO SÁNH CÁC THIẾT BỊ PHẢN ỨNG ĐƠN 60
(5)CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU
1.1 PHÂN LOẠI CÁC Q TRÌNH TRONG CƠNG NGHỆ HĨA HỌC
Nhìn chung q trình cơng nghệ hóa học được phân thành loại sau:
1. Các trình cơ học: gồm trình: đập, nghiền, sàng, … vật liệu
rắn
2. Các trình thuỷ lực: nghiên cứu về:
− Các định luật về thủy tĩnh, thủy động, chuyển động của chất lỏng, chất khí
− Các thiết bị vận chuyển khí, lỏng (bơm, quạt, máy nén, …)
− Các phương pháp thiết bị phân riêng hệ khí, lỏng khơng đồng nhất (lắng, lọc, ly tâm, …)
3. Các trình nhiệt: nghiên cứu về:
− Các định luật về truyền nhiệt (dẫn nhiệt, cấp nhiệt, bức xạ nhiệt, …)
− Các trình thiết bị trao đổi nhiệt (đun nóng, làm nguội, ngưng tụ, cô đặc)
− Các trình làm lạnh
4. Các trình chuyển khối: nghiên cứu về:
− Các định luật về sự di chuyển vật chất giữa pha với
(6)c- Giả sử ta mắc nối tiếp bình thứ với bình thứ hai có thể tích Với
độ chuyển hóa, suất tăng ?
d- Với suất, độ chuyển hóa tăng ?
Giải :
a- Với độ chuyển hóa 90%, suất tăng ?
Thay bình phản ứng dạng khuấy trộn hai bình có tổng thể tích thể tích bình đầu đạt độ chuyển hóa xA = 90% ⇒ - xA = 0,10 Sử dụng hình
(4-8) cho phản ứng bậc hai, ta tra :
3
10 j1
1 j = ℑ ℑ = ℑ ℑ = = = ô ô : j Với 33 , 3 10 F V C F V C j Ao Ao j Ao Ao
j = =
⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ = ℑ ℑ = = = = j : âoï Do ( )
( )F 3,33
F j Ao j Ao = ⇒ = = V C Với Ao
Như vậy, với độ chuyển hóa 90%, thay bình hai bình có tổng thể tích thể tích bình đầu suất tăng thêm 2,33 lần hay 233%
b- Nếu giữ nguyên suất trường hợp bình, độ chuyển hóa tăng bao
nhiêu ?
Với suất không đổi cho thể tích bình nên k, ℑ khơng đổi ⇒ đường k.CAo.ℑ đường k.CAo.ℑ = 90 trường hợp bình (j = 1) đạt độ chuyển hóa
là 90% Đường k.CAo.ℑ cắt đường j = điểm - xA = 0,046 ⇒ xA = 95,4%
⇒ Nếu thay bình bình có tổng thể tích thể tích bình đầu mà giữ nguyên suất trường hợp bình độ chuyển hóa tăng thêm 5,4%
c- Giả sử ta mắc nối tiếp bình thứ với bình thứ hai có thể tích Với
(7)( )
( ) 333 666
2
33
1
2
2
, ,
: Với
,
= × = ⇒
=
= ℑ ℑ
= = =
=
= =
j Ao
j Ao j
j
j j
F F V
V
Vậy, suất tăng thêm 5,66 lần hay 566%
d- Với suất, độ chuyển hóa tăng ?
Với bình đạt độ chuyển hóa 90%, từ hình (4-8 ) ta tra : k.CAo.ℑ = 90
Với hai bình phản ứng thời gian lưu tăng gấp đôi ⇒ k.CAo.ℑ = 180 Đường
cắt đường j = điểm - xA = 0,026 ⇒ xA = 97,4%