Thiết kế tháp chưng luyện liên tục loại tháp chóp để phân tách hỗn hợp Cloroform-bezen

B Ộ CÔNG TH ƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ Đề tài: Thiết kế tháp chưng luyện liên tục loại tháp Chóp để phân tách hỗn hợp Cloroform-Benzen Giáo viên hướng dẫn: NGUYỄN XUÂN HUY Sinh viên thực hiện: Lớp: HÓA Mã sinh viên: Hà Nội, 2020 ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ Giáo viên hướng dẫn: Thầy Nguyễn Xuân Huy Họ tên sinh viên : Trương Thị Hồng Quyên Lớp : Khoa : ĐH CNH1-K13 Công nghệ Hoá I Đầu đề thiết kế Thiết kế tháp chưng luyện liên tục loại tháp chóp để phân tách h ỗn h ợp Cloroform-Benzen II Các số liệu ban đầu - Năng suất tính theo hỗn hợp đầu F = 3,2 tấn/giờ - Nồng độ cấu tử dễ bay trong: + Hỗn hợp đầu: aF = 0,40 phần khối lượng + Sản phẩm đỉnh: aP = 0,95 phần khối lượng + Sản phẩm đáy: aW = 0,04 phần khối lượng - Tháp làm việc áp suất thường - Hỗn hợp đầu gia nhiệt đến nhiệt độ sơi III Nội dung phần thuyết minh tính toán 1) Giới thiệu chung + Mở đầu giới thiệu hỗn hợp đước chưng luyện + Vẽ thuyết minh dây truyền sản xuất 2) Tính tốn thiết bị + Tính tốn cân vật liệu tồn thiết bị + Tính đường kính tháp 3) 4) 5) 6) + Tính số đĩa thực tế tháp(tính theo đường cong động học) + Tính chiều cao tháp + Tính trở lực tháp + Tính cân nhiệt Tính thiết bị hấp phụ + Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu + Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đáy + Tính bơm + Thùng cao vị Tính tốn khí lựa chọn + Tính bề dày thiết bị + Tính đáy nắp thiết bị + Chọn bích ghép + Tính tốn giá đỡ tai treo Kết luận chung Tài liệu tham khảo IV Các vẽ đồ thị TT Tên vẽ Khổ giấy Số lượng Vẽ dây chuyền sản xuất Vẽ hệ thống tháp chưng luyện A4 A0 01 01 Nhận Xét Của Giáo Viên Hướng Dẫn  Hà N ội, ngày … tháng … năm 2020 Ng ười nh ận xét PHẦN MỞ ĐẦU Chúng ta sống giới với khoa học kỹ thuật ngày phát triển Trong ngành công nghệ vật liệu không nhắc đến ngành cơng nghiệp hóa học, cơng nghệ hóa thuộc lĩnh vực cơng nghệ địi hỏi cơng nghẹ cao, mức độ phát triển công nghệ coi thị trình độ phát triển đất nước Nhận thấy phát triển vũ bão ngành cơng nghiệp hóa hoc, với lối tư nhạy bén sang tạo, khoa Cơng nghệ Hóa Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội đào tạo sinh viên chun ngành Hóa Điều khơng cung cấp cho đất nước đội ngũ công nhân lành nghề, thợ kỹ thuật có tay nghề cao mà cịn mở hội việc làm cho giới trẻ lĩnh vực công nghiệp mẻ Là sinh viên khoa Cơng Nghệ Hóa, chúng em trang bị nhiều kiến thức trình thiết bị cơng nghệ sản xuất sản phẩm hóa học Nhận đồ án chúng em tìm hiểu q trình cơng nghệ, vận dụng kiến thức học mở rộng vốn kiến thức mình, từ giúp có nhìn cụ thể ngành nghề chọn Cơng nghệ hóa học ngành giữ vị trí quan trọng việc sản xuất phục vụ cho nhiều lĩnh vực, cho ngành kinh tế quốc dân, tạo điều kiện cho nhiều ngành phát triển theo Với phương pháp sản xuất khác lắng, lọc, đun nóng, làm nguội, chưng luyện, hấp thụ, trích ly, sấy khơ… tạo nhiều sản phẩm đa dạng phong phú đáp ứng nhu cầu ngày lớn người Đặc biệt đáp ứng nhiều chưng luyện, đáp ứng nhiều ngành nghề, lĩnh vực, đặc biệt công nghệ lên men, công nghệ tổng hợp hữu cơ, lọc – hóa dầu, cơng nghệ sinh học… Đồ án mơn học Q trình & Thiết bị mơn h ọc mang tính t hợp q trình học tập kỹ sư Cơng ngh ệ Hố học t ương lai Mơn học giúp sinh viên tính tốn cụ thể : quy trình cơng nghệ, k ết c ấu, giá thành thiết bị sản xuất hoá chất - th ực ph ẩm Đây l ần sinh viên vận dụng kiến th ức học để giải quy ết v ấn đề kỹ thuật thực tế cách tổng hợp Vậy chưng cất gì? Quy trình cơng nghệ nào.ứng dụng sao,thiết bị vật sử dụng cho quy trình cơng nghệ c ần đảm b ảo u cầu phải tính tốn sao? Vì em xin sâu vào nghiên cứu q trình cơng nghệ vận hành quy trình cơng ngh ệ q trình chưng luyện tháp chóp để phân tách hai h ỗn h ợp Cloroform-Benzen Chưng phương pháp dùng để tách hỗn hợp khí lỏng thành c ấu tử riêng biệt dựa vào nhiệt độ sôi khác cấu t h ỗn h ợp Khi chưng thu nhiều sản phẩm thường có cấu tử có nhiêu sản phẩm Riêng phương pháp chưng luyện hai cấu tử sản phẩm đ ỉnh gồm chủ yếu cấu tử dễ bay sản phẩm đáy cấu t khó bay h Trong sản xuất ta thường gặp phương pháp chưng khác nh ư: chưng đơn giản, chưng nước trực tiếp, chưng chân không đ ặc biệt chưng luyện Chưng luyện phương pháp thơng dụng dùng để tách hồn tồn hỗn hợp cấu tử dễ bay có tính chất hịa tan ph ần hịa tan hồn tồn vào Chưng luyện áp suất thấp dùng cho h ỗn h ợp dễ b ị phân hủy nhiệt nhiệt độ cao, cấu tử dễ bay ngược lại ỨNG DỤNG  Tách dầu mỏ tài nguyên khai thác dạng lỏng  Tách hỗn hợp khí hóa lỏng  Tách hỗn hợp chất hữu tổng hợp hữu Trong công nghệ sinh học, thực phẩm, trình lên men sản xuất sản phẩm như: rượu, bia, nước ngọt… Vì thế, đề tài “Thiết kế tháp chưng luyện liên tục loại tháp chóp để phân tách hỗn hợp Cloroform-Benzen” mơn “Đồ án Quá Trình Thiết Bị” bước giúp cho sinh viên tập luyện chuẩn bị cho vi ệc thi ết k ế trình thiết bị cơng nghệ lĩnh vực Để hồn thành đồ án này, thực em cố gắng nhiều Song, bước đầu làm quen v ới công tác thiết kế nên hẳn không tránh khỏi sai sót Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy mơn Q Trình Thiết Bị, đặc biệt thầy Nguyễn Xuân Huy, người trực tiếp hướng dẫn giúp đỡ em nhiều suốt thời gian thực đồ án thiết kế TỔNG QUAN I LÝ THUYẾT VỀ CHƯNG CẤT 1.Khái niệm Chưng phương pháp dung để tách hôn hợp khí lỏng thành cấu tử riêng biệt dựa vào nhiệt độ sôi khác cấu tử h ỗn h ợp Khi chưng ta thu nhiều sản phẩm, thường có cấu tử có b nhiêu sản phẩm Riêng phương pháp chưng luy ện hai cấu t s ản phẩm đỉnh gồm chủ yếu cấu tử dễ bay cịn sản phẩm đáy cấu t khó bay Trong sản xuất thường gặp phương pháp chưng khác nh ư: chưng đơn giản, chưng nước trực tiếp, chưng chân không đ ặc biệt chưng luyện Chưng luyện phương pháp thông dụng dung đ ể tách hoàn toàn h ỗn hợp cấu tử dễ bay có tính chất hịa tan ph ần hịa tan hồn tồn vào Chưng luyện áp xuất th ường dung hỗn h ợp d ễ phân h ủy nhiệt độ cao, cấu tử dễ bay ngược lại 2.Phương pháp chưng cất Các phương pháp chưng cất phân loại theo: - Áp suất làm việc + Áp suất thấp +Áp suất thường + Áp suất cao - Nguyên tắc làm việc: dựa nhiệt độ sôi cấu tử, nhiệt độ sôi cấu tử cao ta giảm áp suất làm việc để giảm nhiệt độ sôi cảu c ấu tử 3.Thiết bị chưng cất Trong sản xuất người ta thường dùng loại thiết bị khác để tiến hành chưng luyện Tuy nhiên tùy vào vào yêu cầu mà ta chon thi ết b ị chưng luyện khác Ở ta khảo sát tháp chóp: Cấu tạo: Thân tháp hình trụ, thẳng đứng bên có gắn đĩa có c ấu tạo khác nhau, pha lỏng pha cho trưc tiếp v ới  Ưu điểm:  Khá ổn định  Hiệu suất cao  Nhược điểm:  Có trở lực lớn  Tiêu tốn nhiều vật tư  Kết cấu phức tạp II Giới thiệu nguyên liệu CHCl3- Benzen a Benzen: hợp chất mạch vịng, dạng lỏng khơng màu có mùi thơm nhẹ Cơng thức phân tử C6H6 Benzen khơng phân cực, tan tốt dung mơi hữu khác tan n ước Trước người ta thường sử dụng benzen làm dung mơi Tuy nhiên sau người ta phát nồng độ benzen khơng khí thấp khoảng 1ppm gây bệnh bạch cầu, nên ngày benzen sử dụng hạn chế Các tính chất vật lý benzen: o Khối lượng phân tử 78,11 o Tỷ trọng(200C): 0,879 o Nhiệt độ sơi: 800C o Nhiệt độ nóng chảy: 5,50C Điều chế o Đi từ nguồn thiên nhiên Thông thường hidrocacbon điều chế phịng thí nghiệm, thi lượng lớn phương pháp ch ưng cất than đá, dầu mỏ… o Đóng vịng dehidro hóa ankan o Các ankan tham đóng vịng dehidro hóa t ạo thành hidrocacbon thơm nhiệt độ cao có mặt xúc tác Cr 2O3 hay kim loại chuyển tiếp Pd Pt CH3(CH2)4CH3C6H6 o Dehidro hóa cycloankan Các cycloankan bị dehidro hóa nhiệt đọ cao với có mặt chất xúc tác kim loại chuyển tiếp tạo thành benzen hay dẫn xuất benzene C6H12 C6H6 o Đi từ axetylen Đun axetylen có mặt xúc tác than hoạt tính hay ph ức Niken Ni(CO)[(C6H5)P] thu benzene 3C2H2C6H6 b Cloroform: hay gọi triclorometan mêtyl triclorua hợp chất hóa học thuộc nhóm trihalometan có cơng th ức CHCl Nó khơng cháy khơng khí, trừ tạo thành hốn hợp v ới chất dễ cháy CHCl3 chất độc với môi trường - Khối lượng phân tử: 119,38 g/mol - Tỷ trọng: 1,48 g/cm3, chất lỏng - Nhiệt độ sơi: 61,20C - Nhiệt độ nóng chảy: -63,50C Điều chế Trong công nghiệp, người ta điều chế CHCl đốt nóng hỗn hợp clo clometan hay meetan Ở nhiệt độ 400-5000C CH4 + Cl2 = CH3Cl + HCl CH3Cl + Cl2 = CH2Cl2 + HCl CH2Cl2 + Cl2 = CHCl3 + HCl Tiếp tục phản ứng Clo hóa, Cloroform chuyển thành CCl CHCl3 + Cl2 = CCl4 + HCl Hỗn hợp cloroform - benzen  Ta có bảng thành phần lỏng (x) – (y) nhiệt độ sôi h ỗn h ợp cloroform – benzen 760 mmHg ( Tham khảo sổ tay tập II ) x (% phần mol) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 y (% phần mol) 6,5 12, 27,5 41 54,6 66 74, 83 90, 96, t (0C) 80, 80, 79, 78,4 77, 75,9 74,5 73, 71 68, 65, PHẦN GIỚI THIỆU CHUNG VỀ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT I.Vẽ dây chuyền sản xuất Sơ đồ hệ thống chưng luyện 100 100 61,5 ... ? ?Thiết kế tháp chưng luyện liên tục loại tháp chóp để phân tách hỗn hợp Cloroform-Benzen” mơn “Đồ án Q Trình Thiết Bị” bước giúp cho sinh viên tập luyện chuẩn bị cho vi ệc thi ết k ế trình thiết. .. VÀ THIẾT BỊ Giáo viên hướng dẫn: Thầy Nguyễn Xuân Huy Họ tên sinh viên : Trương Thị Hồng Quyên Lớp : Khoa : ĐH CNH1-K13 Cơng nghệ Hố I Đầu đề thiết kế Thiết kế tháp chưng luyện liên tục loại tháp. .. Thùng chứa sản phẩm đỉnh Tháp chưng luyện 11 Thùng chứa sản phẩm đáy Thiết bị ngưng tụ 12 Lưu lượng kế II Nguyên lý làm việc Ở dùng tháp chưng luyện liên tục loại đĩa chóp áp suất th ường S đồ