uyên chưng luyện

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA: CÔNG NGHỆ KĨ THUẬT HĨA HỌC ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ ĐỀ TÀI Thiết kế tháp chưng luyện liên tục loại tháp đĩa lỗ khơng có ống chảy chuyền để phân tách hỗn hợp Axeton – Nước Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Văn Hoàn Sinh viên: Vũ Thị Thu Uyên Lớp: CNKT Hóa Khóa: K13 Mã sinh viên: 2018600515 Hà Nội, năm 2020 Trường ĐH Công nghiệp Hà Nội Khoa Cơng nghệ Hóa BỘ CƠNG THƯƠNG CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐH CƠNG NGHIỆP HÀ NỘI Độc lập - Tự - Hạnh phúc ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH THIẾT BỊ Số :……… Họ tên HS-SV: Vũ Thị Thu Uyên Lớp : ĐHCN Hóa 1- K13 Khóa : K13 Khoa : Cơng nghệ hóa Giáo viên hướng dẫn : Thầy Nguyễn Văn Hoàn NỘI DUNG Thiết kế tháp chưng luyện liên tục loại tháp đĩa lỗ khơng có ống chảy truyền để phân tách hỗn hợp Nước – Axeton Các thông số ban đầu : - Năng suất tính theo hỗn hợp đầu : F = 7,447 tấn/giờ - Nồng độ cấu tử dễ bay trong: + Hỗn hợp đầu : a = 0,28 phần khối lượng + Sản phẩm đỉnh : a = 0,96 phần khối lượng + Sản phẩm đáy : a = 0,02 phần khối lượng -Tháp làm việc áp suất thường - Hồn hợp đầu gia nhiệt tới nhiệt độ sôi stt Tên vẽ Khổ giấy Số lượng Vẽ dây chuyền sản xuất A4 01 Vẽ hệ thống tháp chưng luyện A0 01 PHẦN THUYẾT MINH Ngày giao đề: 10/09/2020 Ngày hoàn thành: 12/11/2020 NHẬN XÉT ĐỒ ÁN GVHD: Nguyễn Văn Hoàn SV: Vũ Thị Thu Uyên Page Trường ĐH Cơng nghiệp Hà Nội Khoa Cơng nghệ Hóa Giáo viên hướng dẫn nhận xét: Điểm: Chữ ký: Cán chấm hay Hội đồng bảo vệ nhận xét: Điểm: Chữ ký: Điểm tổng kết: Mục lục GVHD: Nguyễn Văn Hoàn SV: Vũ Thị Thu Uyên Page Trường ĐH Công nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa LỜI MỞ ĐẦU PHẦN I: TỔNG QUAN Lý thuyết chưng cất 1.1 Phương pháp chưng cất 1.2 Các phương pháp chưng cất 1.3 Thiết bị chưng cất Giới thiệt hỗn hợp chưng .10 2.1 Nước .10 2.2 Axeton 13 2.3 Hỗn hợp Axeton nước .14 Sơ đồ công nghệ 15 PHẦN II: TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNH 18 Tính tốn cân vật liệu toàn thiết bị 19 1.1 Phương trình cân vật liệu toàn tháp 19 1.2 Tính số hồi lưu thích hợp (Rth) .21 Tính đường kính tháp 27 2.1 Đường kính đoạn luyện 27 2.2 Đường kính đoạn chưng .36 Tính chiều cao tháp xác định theo đường cong động học 42 3.1 Hệ số khuếch tán 42 3.2 Hệ số cấp khối 44 Tính trở lực tháp 55 4.1 Tính trở lực đĩa khô: ( ) 56 4.2 Trở lực đĩa sức căng bề mặt chất lỏng: () 57 4.3 Trở lực thủy tĩnh lớp chất lỏng gây ra: () 57 Tính cân nhiệt lượng 59 GVHD: Nguyễn Văn Hoàn SV: Vũ Thị Thu Uyên Page Trường ĐH Công nghiệp Hà Nội Khoa Cơng nghệ Hóa 5.1 Cân nhiệt lượng thiết bị đun nóng hỗn hợp đầu 59 5.2 Cân nhiệt lượng tháp chưng luyện 63 5.3 Cân nhiệt lượng thiết bị ngưng tụ 67 5.4 Cân nhiệt lượng thiết bị làm lạnh 68 PHẦN III : TÍNH THIẾT BỊ PHỤ 70 Thiết bị gia nhiêt hỗn hợp đầu 70 1.1 Hiệu số nhiệt độ trung bình 70 1.2 Lượng nhiệt trao đổi .71 1.3 Diện tích trao đổi nhiệt 72 Tính bơm thùng cao vị 80 2.1 Các trở lực trình cấp liệu 80 2.2 Tính bơm 92 PHẦN IV: TÍNH TỐN CƠ KHÍ VÀ LỰA CHỌN 94 Tính tốn thân tháp: 94 Tính đường kính ống dẫn 98 2.1 Đường kính ống dẫn sản phẩm đỉnh 99 2.2 Tính đường kính ống dẫn hồi lưu sản phẩm đỉnh 100 2.3 Tính đường kính ống dẫn nguyên liệu đầu 101 2.4 Tính đường kính ống dẫn sản phẩm đáy 102 2.5 Tính đường kính ống dẫn hồi lưu sản phẩm đáy 103 Tính đáy nắp thiết bị 103 3.1 Chiều dày nắp 103 3.2 Chiều dày đáy 105 Chọn bích ghép 107 Khối lượng tháp 108 5.1 Khối lượng thân tháp trụ 109 GVHD: Nguyễn Văn Hoàn SV: Vũ Thị Thu Uyên Page Trường ĐH Công nghiệp Hà Nội Khoa Cơng nghệ Hóa 5.2 Khối lượng nắp đáy tháp .109 5.3 Khối lượng bích 109 5.4 Khối lượng bulông nối bích .110 5.5 Khối lượng đĩa tháp: 110 5.6 Khối lượng chất lỏng điền đầy tháp 110 Tính tai treo 110 KẾT LUẬN .113 LỜI CẢM ƠN 114 TÀI LIỆU THAM KHẢO .115 GVHD: Nguyễn Văn Hoàn SV: Vũ Thị Thu Uyên Page Trường ĐH Công nghiệp Hà Nội Khoa Công nghệ Hóa LỜI MỞ ĐẦU Ngày với phát triển khoa học kĩ thuật, công nghiệp mang lại cho người lợi ích vơ to lớn vật chất lẫn tinh thần Để nâng cao đời sống nhân dân,để hòa nhập chung với phát triển chung nước khu vực giới Đảng nhà nước ta đề mục tiêu: cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước Trong tiến trình cơng nghiệp hóa đại hóa đất nuớc ngành kinh tế mũi nhọn: công nghệ thông tin, công nghệ sinh học công nghệ điện tử tự động hóa,cơng nghệ vật liệu mới… cơng nghệ hóa giữ vai trị quan trọng việc sản xuất sản phẩm phục vụ cho kinh tế quốc dân Tạo tiền đề cho nhiều ngành khác phát triển Khi kinh tế phát triển nhu cầu người ngày tăng Do sản phẩm đòi hỏi cao hơn, đa dạng hơn,phong phú theo cơng nghệ sản xuất phải nâng cao cơng nghệ hóa học nói chung viêc sử dụng hóa chất có độ tinh khiết cao yếu tố tạo sản phẩm có chất lượng cao Có nhiều phương pháp khác để làm tăng nồng độ, độ tinh khiết: chưng cất,cơ đặc,trích li… tùy vào tính chất hệ mà ta lựa chọn phương pháp thích hợp GVHD: Nguyễn Văn Hồn SV: Vũ Thị Thu Uyên Page Trường ĐH Công nghiệp Hà Nội Khoa Cơng nghệ Hóa PHẦN I: TỔNG QUAN Lý thuyết chưng cất 1.1 Phương pháp chưng cất Chưng luyện phương pháp chưng cất nhằm để phân tách hỗn hợp khí hóa lỏng dựa độ bay tương đối khác cấu tử thành phần áp suất Phương pháp chưng luyện q trình trưng luyện hỗn hợp bốc ngưng tụ nhiều lần, kết cuối đỉnh tháp thu hỗn hợp gồm hầu hết cấu tử dễ bay nồng độ đạt yêu cầu, phương pháp chưng luyện cho hiệu suất phân tách cao, sử dụng nhiều thực tế Dựa phương pháp chưng luyện liên tục, người ta đưa nhiều thiết bị phân tách đa dạng tháp chóp, tháp đĩa lỗ, tháp đĩa lỗ khơng có ống chảy truyền, tháp đệm… Trong trình sản xuất Axeton thường kèm theo nhiều sản phẩm phụ nước Vì vậy, nồng độ độ tinh khiết Axeton không cao Trong phần đồ án em trình bày thiết kế tháp chưng luyện liên tục loại tháp đĩa lỗ khơng có ống chảy chuyền để phân tách hỗn hợp Axeton – Nước Hỗn hợp đầu gồm cấu tử Axeton nước nên gọi chưng luyện hỗn hợp cấu tử Axeton – Nước phân tách thành hai cấu tử riêng biệt nhờ phương pháp chưng luyện liên tục với tháp chưng luyện loại tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền, làm việc với áp suất thường với hỗn hợp đầu vào gia nhiệt đến nhiệt độ sơi Sau q trình chưng luyện, ta thu sản phẩn đỉnh cấu tử có độ bay lớn (Axeton) phần nhỏ cấu tử khó bay (Nước) Sản phẩm đáy gồm chủ yếu cấu tử bay (Nước) phần cấu tử dễ bay (Axeton) GVHD: Nguyễn Văn Hoàn SV: Vũ Thị Thu Uyên Page Trường ĐH Công nghiệp Hà Nội Khoa Cơng nghệ Hóa 1.2 Các phương pháp chưng cất +) Áp suất làm việc: Chưng cất áp suất thấp Chưng cất áp suất thường Chưng cất áp suất cao - Nguyên tắc phương pháp dựa nhiệt độ sôi cấu tử nhiệt độ sơi cấu tử q cao giảm áp suất làm việc để giảm nhiệt độ sôi cấu tử +) Nguyên lý làm việc : liên tục ,gián đoạn * Chưng gián đoạn : phương pháp sử dụng trừong hợp : + Nhiệt độ sôi cấu tử khác xa + Khơng địi hỏi sản phẩm có độ tinh khiết cao + Tách hỗn hợp lỏng khỏi tạp chất không bay + Tách sơ hỗn hợp nhiều cấu tử * Chưng liên tục : trình thực liên tục nghịch dòng nhiều đoạn 1.3 Thiết bị chưng cất Trong sản xuất thường sử dụng nhiều loại tháp khác chúng có yêu cầu diện tích tiếp xúc bề mắt pha lớn ,điều phụ thuộc độ phân tán lưu chất vào Tháp chưng cất phong phú kích cỡ ứng dụng tháp lớn thường sủ dụng cơng nghệ lọc hóa dầu đường kính tháp phụ thuộc luơng GVHD: Nguyễn Văn Hoàn SV: Vũ Thị Thu Uyên Page Trường ĐH Công nghiệp Hà Nội Khoa Cơng nghệ Hóa pha lỏng luợng pha khí ,độ tinh khiết sản phẩm theo khảo sát thường có loại tháp chưng:tháp đĩa tháp đệm Tháp đĩa ; thân tháp hình trụ thẳng đứng bên có gắn đĩa phân chia thân tháp thành đoạn đĩa pha lỏng pha khí tiếp xúc với tùy thuộc vào loại đĩa ta có + Tháp đĩa chóp : + Tháp đĩa lỗ :trên đĩa có lỗ có đường kính (2-12 mm) có loại tháp đĩa lỗ - Tháp đĩa lỗ có ống chảy truyền - Tháp đĩa lỗ khơng có ống chảy truyền Tháp đệm :tháp hình trụ gồm nhiều đoạn nối với mặt bích hay hàn * Tháp đĩa lỗ có ống chảy truyền hoạt động với hiệu suất cao ổn định Khắc phục nhược điểm loại tháp khác ; làm việc với chất lỏng bẩn … Vậy : chọn tháp đĩa lỗ khơng có ống chảy chuyền để chưng hệ Nước – Axeton Giới thiệt hỗn hợp chưng 2.1 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 tinh thể khác      Khối lượng phân tử Khối lượng riêng d4oc Nhiệt độ nóng chảy Nhiệt độ sôi Độ nhớt 25o C : 18g/mol : 1g/ml : 0o C : 100o C : 1,005.10-3 N.s/m2 Nước hợp chất chứa phần lớn trái đất (3/4 diện tích trái đất nước biển) cần thiết cho sống GVHD: Nguyễn Văn Hoàn SV: Vũ Thị Thu Uyên Page 10 ... thuyết chưng cất 1.1 Phương pháp chưng cất Chưng luyện phương pháp chưng cất nhằm để phân tách hỗn hợp khí hóa lỏng dựa độ bay tương đối khác cấu tử thành phần áp suất Phương pháp chưng luyện. .. phương pháp chưng luyện liên tục với tháp chưng luyện loại tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền, làm việc với áp suất thường với hỗn hợp đầu vào gia nhiệt đến nhiệt độ sơi Sau q trình chưng luyện, ta... Thu Uyên Page Trường ĐH Công nghiệp Hà Nội Khoa Cơng nghệ Hóa 1.2 Các phương pháp chưng cất +) Áp suất làm việc: Chưng cất áp suất thấp Chưng cất áp suất thường Chưng cất áp suất cao - Nguyên