tháp tổng hợp NH3

MỤC LỤC PHẦN 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 Cơ sở hóa lý trình tổng hợp NH3 1.2 Xúc tác cho phản ứng tổng hợp NH3 1.3 Tốc độ phản ứng tổng hợp NH3 PHẦN 2: BIỆN LUẬN VÀ CHỌN DÂY CHUYỀN TỔNG HỢP 15 2.1 Lựa chọn áp suất làm việc 15 2.2 Lựa chọn nhiệt độ làm việc 17 2.3 Lựa chọn hàm lượng khí trơ hàm lượng NH3 khí tuần hoàn thành phần nguyên liệu n = H2 : N2 18 2.4 Dây chuyền tổng hợp amoniac 19 PHẦN 3: TÍNH TỐN CÂN BẰNG VẬT CHẤT 19 3.1 Xác định nồng độ NH3 khỏi tháp tổng hợp 20 3.2 Tại tháp tổng hợp 21 3.3 Tại thiết bị làm lạnh nước (làm lạnh ngưng tụ I) 25 3.4 Xác định lượng khí phóng khơng khí 28 PHẦN 4: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT 37 4.1 Cân nhiệt cho tháp tổng hợp 37 4.2 Tính nhiệt dung riêng khí khỏi tháp tổng hợp 38 4.3 Cân nhiệt cho thiết bị làm lạnh ngưng tụ nước (làm lạnh ngưng tụ I) 39 4.4 Cân nhiệt cho thiết bị làm lạnh ngưng tụ NH3 lỏng………………………………………………………………………… 41 PHẦN 5: TÍNH TỐN THIẾT BỊ 48 5.1 Tính tháp tổng hợp NH3 48 5.2 Tính thiết bị trao đổi nhiệt 51 5.3 Đường kính ống dẫn nguyên liệu vào, 53 5.4 Tính chiều dày thiết bị 53 TÀI LIÊU THAM KHẢO 57 PHẦN 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 Cơ sở hóa lý q trình tổng hợp NH3 Phản ứng tổng quát: N2 + 3H2 = 2NH3 Đặc điểm phản ứng: Đây phản ứng tiến hành xúc tác, hai chiều, tỏa nhiệt giảm thể tích nhiệt độ giảm, áp suất tăng cân chuyển dịch bên phải, hiệu suất tổng hợp tăng Nếu trình tổng hợp NH3, người ta tách NH3 tạo thành khỏi vùng phản ứng, trình tiến hành theo chiều tạo NH3 phản ứng gần đạt tới cân Hằng số cân bằng: KP = PNH 3 PN  PH 2 Trong PNH , PN , PH áp suất riêng phần cấu tử NH3, N2, H2 2 Thực tế phản ứng tiến hành P cao, xa điều kiện lý tưởng, nên phương trình thực nghiệm tính Kp không phụ thuộc nhiệt độ mà áp suất Lg √𝐾𝑝 = - 2077.8 𝑇 + 2,4843 lgT + ꞵ.T – 1,8564.10-7.T2 + I I: số tích phân ꞵ: hệ số hiệu chỉnh áp suất Cho theo bảng: P atm ꞵ I Giả thiết: 100 1,256.10-4 -2,113 300 1,256.10-4 -2,206 600 1,0856.10-3 -3,059 1000 2,6833.10-3 -4,473 Tại cân ta có nồng độ N2, H2, NH3, %V, tương ứng y*N2, y*H2, y*NH3 Với áp suất tổng P áp suất riêng phần: P*N2= (y*N2/100).P P*H2= (y*H2/100).P P*NH3= (y*NH3/100).P KP = PNH 3 PN  PH 2 𝑃 10 Nếu trì tỉ lệ yH2 : yN2 = : yN2 + yH2 + yNH3 = 100% Ta có: √𝐾𝑝 Y*2NH3 – 200.y*NH3 – 308 𝑝 y*NH3 +104 = (*) Từ phương trình (*) tính nồng độ NH3 cân nhiệt độ, áp suất tỉ lệ H2/N2 = 3/1 Nång ®é NH % 1.1.1 Ảnh hưởng nhiệt độ áp suất đến cân 200 300 100 500 400 600 80 700 60 800 40 20 20 40 60 80 100 ¸ p suÊt, MPa Đ thịphụ thuộc nồng độ cân vào ¸ p suÊt Hình 1.1 Đồ thị phụ thuộc nồng độ cân vào áp suất Từ hình 1.1 nhận xét: + P = const: Nhiệt độ thấp, nồng độ NH3cb cao + T = const: Áp suất cao, nồng độ NH3cb lớn Vì đặc tính độ dốc đường cong giảm dần áp suất tăng dần, việc tăng P lên cao q khơng có lợi, nồng độ NH3 tăng không đáng kể mà lượng nén lại tăng lên nhiều Thí dụ: P 200 – 300 atm: tăng 5% NH3 P 700 – 800 atm: tăng 2,5% NH3 + Thực tế thường tổng hợp NH3 t0 = 670 – 770K P = 100 – 1000 atm khơng thể biến hồn tồn N2, H2 thành NH3 1.1.2 Ảnh hưởng tỉ lệ H2/N2 = n Bằng tính tốn lý thuyết số liệu thực nghiệm cho kết nồng độ NH3 cân cao n = minh họa hình 1.2 Hình 1.2 Đồ thị phụ thuộc nồng độ cân vào áp suất tỉ lệ mol cấu tử 1.1.3 Ảnh hưởng khí trơ (CH4 + Ar) Nếu hỗn hợp khí N2, H2 ban đầu có chứa khí trơ (như Ar, CH4), nồng độ tương đương i0 nồng độ NH3 sau đạt cân y*NH3i nhỏ y*NH3 Tính tốn chứng minh rằng: Khi i0 < 0,2 dùng cơng thức sau, đủ đảm bảo xác: Y*NH3i = 1−𝑖𝑜 1+𝑖0 y*NH3 Ngun nhân: có khí trơ làm giảm áp suất riêng phần cấu tử phản ứng làm cho chuyển dịch cân phía trái Tóm lại: Biện pháp tăng nồng độ NH3 cân bằng: - Hạ thấp nhiệt độ - Tăng cao áp suất - Đảm bảo tỉ lệ H2/N2 = - Giảm lượng khí trơ hỗn hợp khí đến mức thấp 1.2 Xúc tác cho phản ứng tổng hợp NH3 Cũng phản ứng thuận nghịch, tỏa nhiệt khác, để nâng cao nồng độ NH3 trạng thái cân bằng, cần hạ thấp nhiệt độ Nhưng tăng nhanh tốc độ phản ứng, phải dùng xúc tác để nâng cao tốc độ phản ứng Các nguyên tử có đặc điểm lớp vỏ điện tử thứ hai tính từ ngồi vào mà khơng bão hịa làm xúc tác cho q trình tổng hợp Thí dụ: Os, U, Fe, Mo, Mn, W, … Trong U Os có hoạt tính cao Nhưng Os q đắt cịn U dễ bị ngộ độc nước, nên chúng sử dụng Fe ngun chất có hoạt tính trung bình, tuổi thọ ngắn dễ hoạt tính; cịn Mn, Mo, W,…hoạt tính khơng sắt Qua nhiều thí nghiệm nghiên cứu, hầu hết dùng xúc tác có thành phần chủ yếu Fe thêm số phụ gia Trong công nghiệp sử dụng hai loại xúc tác sắt: Một loại dạng oxyt sắt, loại dạng feric cyanua Loại feric cyanua trước dùng cho q trình áp suất thấp, hoạt tính cao dễ vỡ dễ trúng độc dùng Xúc tác dùng chủ yếu xúc tác oxyt sắt Thành phần chủ yếu oxyt sắt oxyt sắt II oxyt sắt III, thành phần phụ gia oxyt kim loại: Al2O3, CaO, Hg2O,…Nói chung xúc tác oxyt sắt hàm lượng FeO vào khoảng 24 - 38% trọng lượng Nếu tăng hàm lượng FeO cánh hợp lí nâng cao tính chịu nhiệt tăng độ bền xúc tác Tỉ lệ Fe2+/Fe3+ xấp xĩ 0,5 tương đương với Fe3O4 Có thể giải thích tác dụng phụ gia sau: Mạng lưới tinh thể Fe3O4(FeO.Fe2O3) thêm Al2O3 vào tác dụng với FeO hình thành Fe.Al2O4(FeO.Al2O3) Cho nên Fe3O4 Fe.Al2O4 dẽ hình thành hỗn tinh(hỗn hợp tinh thể) Sau xúc tác sắt bị H2 hoàn nguyên thành - Fe, cịn Al2O3 khơng bị hồn ngun Nếu khơng thêm Al2O3 khoảng cách mạng lưới tinh thể Fe3O4 - Fe khác nhau, kết tinh sắt dễ xảy tượng kết tinh lại, có Al2O3 nằm kẹt giữa, ngăn ngừa lớn lên tinh thể sắt nhỏ Khi diện tích bề mặt lớn, nâng cao lượng dư bề mặt làm cho hoạt tính tăng Ngồi hàm lượng Al2O3 tương đối cao tính chịu nhiệt xúc tác tăng Ví dụ: Các xúc tác chứa 3,5 - 4,5% Al2O3 ; 4,5 - 5,5% Al2O3 11 - 12% Al2O3 (cịn có 2% K2O) phạm vi nhiệt độ sử dụng 5000C , 500 - 570oC 600 650oC Nhưng hàm lượng Al2O3 q nhiều có hại khó tiến hành hồn ngun xúc tác oxit sắt, mặt khác Al2O3 thể tính axit nên gây khó khăn cho q trình nhả NH3 sinh bề mặt Tác dụng K2O: Theo thuyết điện tử xúc tác trình hấp phụ N H2 trạng thái khí để tạo thành NH3 q trình giải hấp NH3, khí hấp phụ cần điện tử từ xúc tác thêm K2O vào xúc tác làm cho điện tử dễ ra, có lợi cho trình Cho nên sau thêm Al2O3 nên thêm K2O Theo nghiên cứu gần đây, người ta cho thêm K2O cịn làm tăng khả chịu độc xúc tác gặp H2S Ngoài ra, gần cịn có xu hướng thêm phụ gia CaO, SiO2 Sau thêm tăng tính ổn định 1.3 Tốc độ phản ứng tổng hợp NH3 Phản ứng: N2 + 3H2 = 2NH3 + Q Hệ phản ứng thuộc loại khí – rắn (phản ứng xảy xúc tác rắn) Cơ chế phản ứng: Hấp phụ phân tử N2 từ pha khí lên bề mặt xúc tác Sau xảy phản ứng N2 bị hấp phụ với nguyên tử Fe tạo FeN Tiếp theo, H2 phản ứng với FeN tạo hợp chất trung gian: FexNH, FexNH2, FexNH3 Chất FexNH3 hợp chất trung hòa bị phân hủy tạo thành NH3 Fe Cuối trình nhả NH3 từ bề mặt xúc tác vào pha khí Trên sở rút phương trình động học có dạng:  p3  H r = k1  p N   2 p  NH α   p2   NH  − k2    pH   1−α      Trong đó: r : tốc độ tức thời trình tổng hợp k1, k2 : số tốc độ phản ứng thuận phản ứng nghịch p N , p H , p NH : áp suất riêng phần N2, H2, NH3 2 : số phụ thuộc vào tính chất xúc tác; áp suất làm việc mức độ cách xa cân Đối với xúc tác oxyt sắt thường dùng cơng nghiệp  = 0,5 Khi phương trình động học có dạng:  p1,5  N2 r = k1  p N    p NH   p   NH  − k   1,5   pH        Quan hệ k1, k2 với nhiệt độ kp sau: k1 = k10  e k2 = E − RT E − RT e k 02 k1 = k pγ ( =2) k2  E − E1 = ν  ΔH ( = 2) Trong đó: E1, E2: lượng hoạt hóa biểu kiến phản ứng thuận phản ứng nghịch : số phân tử phản ứng Ta thấy, phản ứng xa trạng thái cân cơng thức khơng cịn hợp lí Dựa theo cấu khác người ta đưa phương trình động học: r = k  pN r = k  p N  p 0,5 H / / 2 Ngoài ra, làm việc áp suất cao, thực tế khí khí thực, fugat áp suất riêng phần cơng thức xác phức tạp Từ phương trình động học ta xét yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng 1.3.1 Ảnh hưởng nhiệt độ: Trong điều kiện thành phần khí, nhiệt độ, áp suất, xúc tác cố định, ứng với hiệu suất tổng hợp có nhiệt độ thích hợp mà tốc độ phản ứng đạt cao Có thể tìm nhiệt độ thích hợp cách lấy đạo hàm r theo T cho Tức từ điệu kiện  dr  =0    dT  p,y Ta rút : K p(Tm) = p NH 0,5 p N  p1,5 H2  E2 E1 = ya 1,5 p  y 0,5 N  pH 2  E2 E1 Từ quan hệ ta thấy: Tm = f(thành phần khí, áp suất, xúc tác) Hình vẽ sau đồ thị đường cong quan hệ Tm ứng với thành phần io = r = Trong trục tung hiệu suất tổng hợp  Khi khí vào tháp tổng hợp khơng chứa NH3 khí trơ thì: Quan hệ  ya sau: α= 2y a + ya Trong hình vẽ sau đường nét liền đường cong nhiệt độ thích hợp nhất, đường a0 đường cong cân 10 CP,v nhiệt dung riêng trung bình khí khơng ngưng nhiệt độ khỏi cơng đoạn, với tr2 = -50C ta có: Khí N2 H2 Ar CH4 NH3 Cp 1,011 14,199 0,521 2,198 2,062 (kJ/kg.độ) a 58,26 12,62 15,85 8,72 4,55 (%) Nhiệt dung riêng trung bình hỗn hợp khí: CP.v = Ʃ CP,i.ai = 2,749 (kJ/kg.độ) Qrk = m CP,v.tr2 = 125521,44.2,749.(-5) = -1725292,19 (kJ/h) Nhiệt lượng theo NH3 lỏng ngưng tụ (sản phẩm) QrNH3 = (g2 + ƩVIIi).i’ Trong g2 = 6118,43 (kg/h) lượng NH3 lỏng thu làm lạnh ngưng tụ lần ƩVIIi = 76,09 (kg/h) tổng lượng khí hịa tan NH3 lỏng ngưng tụ lần Coi gần khí tan NH3 lỏng có entanpi với NH3 lỏng i’ = -23,0 (kJ/kg): Entanpi NH3 lỏng nhiệt độ -50C QrNH3 = (g2 + ƩVIIi).i’ = (6118,43 + 76,09).(-23,0) = -142473,96 (kJ/h) Nhiệt (lạnh) tổn thất môi trường: Lấy 5% tổng lượng nhiệt trao đổi: Qtt = 0,05.(Qvk – Qrk – QrNH3) = 0,05.(7711612,776 + 1725292,19 + 142473,96) = 478968,95 (kJ/h) Nhiệt bay NH3 lỏng phía ngồi ống truyền nhiệt: 46 QBH = mIINH3.(i” – i’) Trong mIINH3: Lượng NH3 lỏng cần thiết cho trình làm lạnh ngưng tụ lần i”, i’: Entanpi NH3 lỏng hơi, chọn nhiệt độ bay NH3 lỏng phía ngồi ống tBH = -100C, tra bảng Entanpi NH3 lỏng khí ta có: i” = 1250,60 (kJ/kg) i’ = -46,1 (kJ/kg) QBH = mIINH3.(i” – i’) = 1296,7.mIINH3 (kJ/h) Từ phương trình cân nhiệt: Qvk + Qtt = Qrk + QNH3 + QBH 4566269,76 + 478968,95 = -1725292,19 + (-142473,96) + 1296,7.mIINH3 mIINH3 = 5331,23 (kg/h) Vậy lượng NH3 lỏng đưa vào để bốc thực trình làm lạnh ngưng tụ lần 5331,23 (kg/h) 47 PHẦN 5: TÍNH TỐN THIẾT BỊ Tính tốn thiết bị 5.1 Tính tháp tổng hợp NH3 Số liệu ban đầu - Năng suất: G = 25252,525 (kg/h) - Điều kiện làm việc: Ttb = 5000C Ptb = 300 at - Lượng khí vào tháp: Ở điều kiện tiêu chuẩn V = 268537,14 (m3/h) Quy đổi lại điều kiện thực Để chuyển điều kiện thực ta sử dụng phương trình trạng thái điều kiện thực với thông số hiệu chỉnh (z) P.V = z.R.T = Suy ra: M M P = V z.R.T Với: M : Khối lượng phân tử khí P : áp suất, at T : Nhiệt độ ,K R : Hằng số khí 0,0082 Hệ số hiệu chỉnh (z) tính theo phương trình z = 0,99+ (Pr − 0,0681) /(−26,481.Tr2 + 49,11.Tr − 25,17) Với: Tr = T Tc Pr = P Pc 48 Trong đó: Tc: Nhiệt độ tới hạn, K Pc: áp suất tới hạn, at T: Nhiệt độ nạp liệu, 400C = 313 K P : áp suất phản ứng, 300 at Bảng 5.1 Nhiệt độ, áp suất tới hạn TC, PC, hệ số chịu nén (z), khối lượng riêng () suất P=300 at, T=40oC =313 K Cấu tử TC, K PC, at 313 K, 300 at z  (kg/m3) N2 126,2 33,457 0,856 382,661 H2 33,3 12,83 0,978 24,100 Ar 151 47,964 0,823 567,054 CH4 191,1 45,793 0,579 323,861 NH3 405,5 111,325 0,126 1579,59 Bảng 5.8: Quy đổi sang điều kiện thực hỗn hợp khí vào tháp tổng hợp Dịng vào G (kg/h) V (m3/h) N2 73125,204 191,0965 H2 15839,069 657,2091 Ar 19895,9569 35,08654 CH4 10949,9993 33,8108 NH3 5711,20936 3,615618 Tổng 125521,439 920,8186 Xác định thể tích lớp xúc tác Tháp tổng hợp NH3 thiết kế theo kiểu trao đổi nhiệt nội bộ, ống trao đổi nhiệt dạng ống kép đặt lòng lớp xúc tác 49 Năng suất riêng tháp tính kg NH3/m3 xúc tác.h, tính theo cơng g = 0,77  V  a  δ thức: Trong đó: * g: Năng suất riêng tháp * V: Tốc độ không gian, h-1 Trong cơng nghiêp thường trì tốc độ khơng gian khoảng 20000 đến 50000 m3/m3.h, chọn V = 25000 m3/m3.h * a: Phần NH3 tạo thành tính theo cơng thức: a= y1 − y 17,385−2,758 = = 0,142 100+2,758 100 + y Với y0: nồng độ NH3 vào tháp, % y1: nồng độ NH3 khỏi tháp, % * : Độ giảm thể tích hỗn hợp khí phản ứng, xác định theo công thức: δ= 100 + y 100+2,758 = = 0,875 100 + y1 100+17,385 Suy ra: g = 0,77  V  a  δ = 0,77.25000.0,142.0,875 = 2391,81 (kg NH3/m3 xúc tác.h) + Thể tích lớp xúc tác tính theo cơng thức: Vxt = G 25434,61 = = 10,634 (m3) 2391,81 g G lượng NH3 tạo thành qua trình, kg/h Xác định chiều cao lớp xúc tác 50 Tiết diện ngang lớp xúc tác: 𝜋 f = (D2xt – D2tt – n.D2TĐN) Dxt : Đường kính giỏ xúc tác, chọn Dxt = 1,5 (m) Dtt : Đường kính ngồi ống trung tâm, chọn Dtt = 0,2 (m) DTĐN: Đường kính ống trao đổi nhiệt đặt lớp xúc tác, chọn DTĐN = 0,09 (m) n: Số ống trao đổi nhiệt Tháp tổng hợp NH3 thường có tổng tiết diện ống trao đổi nhiệt 20 - 40% tiết diện lớp xúc tác, nghĩa n.D2TĐN = (0,2 : 0,4).D2xt Chọn tổng tiết diện ống trao đổi nhiệt 30% tiết diện lớp xúc tác, ta có: n.D2TĐN = 0,3.D2xt = 0,3.1,52 = 0,675 (m2) n = 0,675/0,092 = 84 (ống) 𝜋 𝜋 4 f = (D2xt – D2tt – n.D2TĐN) = (1,52 – 0,22 – 84.0,092) = 1,2 (m2) hxt = 𝑉𝑥𝑡 𝑓 = 10,634/1,2 = 8,86 (m) Trong thiết kế người ta lấy hệ số dự trữ ꞵ cho chiều cao Vậy chiều cao thực tế lớp xúc tác là: httxt = ꞵ Hxt Với ꞵ = 1,15 : 1,3, chọn ꞵ = 1,2 httxt = 1,2.8,86 = 11 (m) Thể tích thực tế lớp xúc tác: Vxt = f.httxt = 1,2.11 = 13,2 (m2) 5.2 Tính thiết bị trao đổi nhiệt 51 Cấu tạo: Chọn loại ống chùm có chia ngăn Kích thước ban đầu: Đường kính thiết bị: Dt = 1,5 (m) (bằng đường kính rỏ xúc tác) Đường kính ống truyền nhiệt: dt = 10 (mm) dn = 14 (mm) Đường kính ống trung tâm: dtt = 0,18 (m) Chiều cao ống truyền nhiệt: H = (m) Phân bổ ống truyền nhiệt theo nguyên tắc hình lục giác đều: Bước ống t = 1,5.dn = 1,5.14 = 21 (mm) Số ống đường chéo xác định theo cơng thức: b= 𝐷𝑡−4.𝐷𝑛 𝑡 +1= 1,5−4.0,014 0,021 + = 69 (ống) Số ống cạnh ngồi hình lục giác: a= 𝑏+1 = 69+1 = 35 (ống) Tổng số ống truyền nhiệt: no = 3.a.(a-1) +1 = 3.35.(35-1) + = 3571 (ống) Vì thiết bị có ống trung tâm nên số ống thực tế bố trí bé số ống tính Ta phải trừ số ống ống trung tâm chiếm chỗ Số ống đường chéo ống trung tâm btt = dtt/ T = 0,18/0,021 = (ống) Số ống cạnh ống trung tâm att = (btt + 1)/2 = (9+1)/2 = (ống) 52 Số ống phân bố ống trung tâm: ntt = 3.att.(att – 1) + = 3.5.(5 – 1) + = 61 (ống) Vậy tổng số ống truyền nhiệt là: n = no – ntt = 3571 – 61 = 3510 (ống) Với thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm, tường chọn ngăn hình vành khăn xen kẽ với ngăn hình trịn 5.3 Đường kính ống dẫn ngun liệu vào, • Đường kính ống dẫn tính theo cơng thức: dt = V 0,785. (m) Trong đó:  : Tốc độ trung bình khí ống, (m/s) Giá trị  thường lấy  = 25 m/s V: Lưu lượng thể tích, (m3/h) Theo bảng VII.20 ta có V = 920,82 m3/h Do vậy: d = √ 920,82 0,785.25.3600 = 0,114 m Qui chuẩn d = 150 mm • Chọn đường kính ống dẫn sản phẩm ra: Chọn d = 150 mm 5.4 Tính chiều dày thiết bị Thiết bị chế tạo với hình trụ rèn sử dụng thép 35XM 53 [k]: ứng suất cho phép thép 35XM theo giới hạn bền kéo, xác định theo công thức: σ  = ση  η k k N/m2 k Trong đó: k: ứng suất giới hạn bền kéo chọn thép 35XM nên k = 900.106 N/m2 k: Hệ số an toàn theo giới hạn bền Chọn k = 2,6 : Hệ số điều chỉnh, chọn  = 0,9 [c]: ứng suất cho phép thép 35XM theo giới hạn bền chảy, xác định theo công thức: σ  = ση  η c c N/m2 c Trong đó: c: ứng suất giới hạn bền kéo chọn thép 35XM nên c = 800.106 N/m2 c: Hệ số an toàn theo giới hạn bền Chọn c = 1,5 : Hệ số điều chỉnh, chọn  = 0,9 Thay số: σ  = ση  η = k k k 900000000.0,9 2,6 = 311,54.106 N/m2 = 480.10 σ  = ση  η = 800000000.0,9 1,5 c c N/m2 c ứng suất cho phép vật liệu: σ b = Min σ c , σ k  = σ k  ==146 10 6 N/m2 311,54.10 Ta có: 𝑝 [k] = 30𝑒6 311,54𝑒6 = 0,0962 < 0,4 Vậy chiều dày thân tháp xác định theo công thức: 54 S= D t  Pt +C  σ  − Pt (m) Trong đó: Dt: Đường kính tháp, m Chọn Dt = 1,6 m : Hệ số bền thân trụ, thân không đục lỗ chọn  = 0,95 Pt: áp suất thiết bị, Pt = 300 atm (30.106 N/m2) C: Đại lượng bổ sung phụ thuộc vào độ ăn mòn, độ bào mòn dung sai chiều dày Đại lượng tính theo công thức: C = C1 + C + C3 m Trong đó: C1: Hệ số bổ sung độ ăn mòn, với thép 35XM vật liệu bền Ta lấy C1 = C2: Hệ số bổ sung bào mòn xem độ bào mịn nhỏ bỏ qua, nên C2 = C3: Hệ số bổ sung dung sai âm chiếu dày Sai lệch âm gia cơng kích thước Dn theo độ xác cấp 7, ∆n = mm Sai lệch dương gia cơng kích thước Dt theo độ xác cấp 5, ∆t = 0,9 mm Độ sai lệch mặt mặt ∆1 = 1,5 mm C3 = 0,5.(∆n + ∆t) + ∆1 = 2,95.10-3 m Như vậy: C = + + 2,95.10-3 = 2,95.10-3 m Vậy chiều dày thân tháp: S= D t  Pt +C  σ  − Pt = 1,6.30𝑒6 2.311,54𝑒6.1−30𝑒6 + 2,95.10-3 = 0,0839 m Chọn S = 90 mm Kiểm tra ứng suất thành thiết bị theo áp suất thử σ= D t + (S − C) P  (S − C)   O σ  c N/m2 1,2 55 Trong đó: Po: áp suất thử tính tốn, xác đinh theo công thức: Po = Pth N/m2 Với: Pth: áp suất thử thuỷ lực, N/m2 Pth = 1,25.p = 1,25.30.106 = 37,5.106 N/m2 Po= 37,5.106 N/m2 Thay giá trị vào công thức kiểm tra ứng suất: σ= D t + (S − C) P  (S − C)   O σ (1,6+(0,09−0,00295)).37,5𝑒6  = c = 363,38.106 N/m2 1,2 2.(0,09−0,00295).1 240 10[c] Ta thấy:  = 172 363,38.10 < = 200 = 400.10 ,626  10 6 N/m2, thoả mãn điều 1,2 1,2 kiện bền Do ta chọn S = 90 mm 56 TÀI LIÊU THAM KHẢO Lê Thị Tuyết - Công nghệ sản xuất hợp chất Nitơ - Trường ĐHBK Hà Nội - 2000 Lê Mậu Quyền - Hố học vơ cơ, tập hai - NXB Đại học trung học chuyên nghiệp Tập thể tác giả - Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hố chất - Tập NXB Khoa học kĩ thuật - 1998 Tập thể tác giả - Sổ tay q trình thiét bị cơng nghệ hoá chất - Tập NXB Khoa học kĩ thuật - 1999 Perry’s chemical engineers’ handbook - Section – 8th Edition – Bruce E.Poling, Geogre H Thomson, Daniel G Friend, Richard L Rowley, W Vincent Wilding P.V Đưbina, A.X Xolovena, Y.U.I Visniak Tính tốn cơng nghệ sản xuất hợp chất vô - Tập - NXB khoa học kĩ thuật -Nguyễn An Ninh dịch Trình Trường Giang – Giáo trình kỹ thuật cao hợp chất nitơ 57 58 59 60 ... độ NH3 khỏi tháp tổng hợp y *NH3 xác định theo phương trình: √