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

ĐỒ án THIẾT KẾ KỸ THUẬT HÓA HỌC THIẾT KẾ THÁP CHƯNG CẤT LOẠI MÂM CHÓP để CHƯNG CẤT HỖN HỢP METHANOL NƯỚC

87 20 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

Cấu trúc

  • Mục lục

  • Chương 1: Tổng quan

    • I. Lý thuyết về chưng cất

      • 1. Khái niệm

      • 2. Các phương pháp chưng cất

      • 3. Thiết bị chưng cất

    • II. Giới thiệu về nguyên liệu

      • 1. Methanol

      • 2. Nước

      • 3. Hệ methanol- nước

  • Chương 2: Nguyên lý làm việc

  • Chương 3: Cân bằng vật chất và năng lượng

    • I. Cân bằng vật chất

      • 1. Xác định suất lượng sản phẩm đỉnh và sản phẩm đáy:

      • 2. Xác định chỉ số hồi lưu

      • 3. Phương trình làm việc cho tháp chưng cất

      • 4. Xác định số đĩa chưng cất thực tế

    • II. Cân bằng năng lượng

      • 1. Cân bằng nhiệt thiết bị đun sôi nhập liệu

      • 2. Cân bằng nhiệt cho toàn tháp chưng cất

      • 3. Cân bằng nhiệt cho thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh

      • 4. Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh

  • Chương 4: Tính toán thiết bị chính

    • I. Đường kính tháp

      • 1. Đường kính đoạn cất

      • 2. Đường kính đoạn chưng

    • II. Tính chiều cao tháp

      • 1. Chiều cao thân

      • 2. Chiều cao đáy (nắp)

    • III. Tính trở lực của tháp

      • 1. Trở lực của đĩa khô

      • 2. Trở lực của đĩa do sức căng bề mặt

      • 3. Trở lực của chất lỏng trên đĩa

      • 4. Tổng trở lực của tháp

    • IV. Tính kết cấu của tháp chóp

      • 1. Kết cấu đĩa

      • 2. Kiểm tra hoạt động của tháp chóp

  • Chương 5: Tính toán cơ khí của tháp

    • I. Chiều dày thiết bị

      • 1. Thân tháp chưng cất

      • 2. Đáy và nắp thiết bị

    • II. Mặt bích

      • 1. Mặt bích ghép thân, đáy (nắp) thiết bị

      • 2. Mặt bích nối các bộ phận của thiết bị và ống dẫn

    • III. Tay treo và chân đỡ

      • 1. Tính sơ bộ khối lượng tháp

      • 2. Tính tai treo tháp

      • 3. Tính chân đỡ tháp

  • Chương 6: Tính toán thiết bị phụ

    • I. Thiết bị ngưng tụ

    • II. Thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh

    • III. Thiết bị gia nhiệt dòng nhập liệu

    • IV. Thiết bị nồi đun kettle

    • V. Bơm

Nội dung

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KĨ THUẬT HÓA HỌC - - ĐỒ ÁN THIẾT KẾ KỸ THUẬT HÓA HỌC THIẾT KẾ THÁP CHƯNG CẤT LOẠI MÂM CHÓP ĐỂ CHƯNG CẤT HỖN HỢP METHANOL-NƯỚC GVHD: Nguyễn Thị Như Ngọc SVTH: Trương Văn Chí Linh MSSV: 1812838 Năm học 2021-2022 Mục lục Mục lục Chương 1: Tổng quan I Lý thuyết chưng cất .5 Khái niệm Các phương pháp chưng cất Thiết bị chưng cất II Giới thiệu nguyên liệu Methanol Nước Hệ methanol- nước Chương 2: Nguyên lý làm việc .11 Chương 3: Cân vật chất lượng 12 I Cân vật chất .12 Xác định suất lượng sản phẩm đỉnh sản phẩm đáy: 12 Xác định số hồi lưu 13 Phương trình làm việc cho tháp chưng cất 14 Xác định số đĩa chưng cất thực tế 15 II Cân lượng 18 Cân nhiệt thiết bị đun sôi nhập liệu 18 Cân nhiệt cho toàn tháp chưng cất .20 Cân nhiệt cho thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh 22 Cân nhiệt lượng thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh 23 2|Page Chương 4: Tính tốn thiết bị 25 I Đường kính tháp .25 Đường kính đoạn cất .25 Đường kính đoạn chưng 28 II Tính chiều cao tháp 31 Chiều cao thân .31 Chiều cao đáy (nắp) .32 III Tính trở lực tháp 32 Trở lực đĩa khô .33 Trở lực đĩa sức căng bề mặt 35 Trở lực chất lỏng đĩa 36 Tổng trở lực tháp 40 IV Tính kết cấu tháp chóp 41 Kết cấu đĩa .41 Kiểm tra hoạt động tháp chóp .43 Chương 5: Tính tốn khí tháp 50 I Chiều dày thiết bị 50 Thân tháp chưng cất .50 Đáy nắp thiết bị 52 II Mặt bích .53 Mặt bích ghép thân, đáy (nắp) thiết bị 53 Mặt bích nối phận thiết bị ống dẫn .54 III Tay treo chân đỡ 58 3|Page Tính sơ khối lượng tháp 58 Tính tai treo tháp 60 Tính chân đỡ tháp 61 Chương 6: Tính tốn thiết bị phụ 63 I Thiết bị ngưng tụ .63 II Thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh 67 III Thiết bị gia nhiệt dòng nhập liệu .72 IV Thiết bị nồi đun kettle 77 V Bơm 81 4|Page Chương 1: Tổng quan I Lý thuyết chưng cất Khái niệm Chưng cất trình dùng để tách cấu tử hỗn hợp lỏng hỗn hợp khí lỏng thành cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay khác cấu tử hỗn hợp (nghĩa nhiệt độ, áp suất bão hồ cấu tử khác nhau) Thay đưa vào hỗn hợp pha để tạo nên tiếp xúc hai pha trình hấp thu nhả khí, q trình chưng cất pha tạo nên bốc ngưng tụ Trong trường hợp đơn giản nhất, chưng cất cô đặc giống nhau, nhiên khác trình q trình chưng cất dung mơi chất tan bay (nghĩa cấu tử diện hai pha với tỷ lệ khác nhau), cịn q trình đặc có dung mơi bay cịn chất tan khơng bay Khi chưng cất ta thu nhiều cấu tử thường 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 (nhiệt độ sơi nhỏ) phần cấu tử có độ bay bé - Sản phẩm đỉnh chủ yếu gồm cấu tử có độ bay nhỏ (nhiệt độ sơi lớn) phần cấu tử có độ bay lớn Đối với hệ methanol-nước:  Sản phẩm đỉnh chủ yếu methanol nước  Sản phẩm đáy chủ yếu nước methanol Các phương pháp chưng cất 2.1 Phân loại theo áp suất làm việc  Áp suất thấp 5|Page  Áp suất thường  Áp suất cao 2.2 Phân loại theo theo lí làm việc  Chưng bậc  Chưng lôi nước  Chưng phân tử 2.3 Phân loại theo phương pháp cấp nhiệt đáy tháp  Cấp nhiệt trực tiếp  Cấp nhiệt gián tiếp Đối với hệ methanol-nước, nhiệt độ sôi cấu tử áp suất khí 65oC (với methanol nguyên chất) 100oC (với nước nguyên chất), dựa theo số liệu cân lỏng – – nhiệt độ sơi (T – x – y) hệ áp suất khí khơng có điểm đẳng phí, khoảng nhiệt độ sơi hỗn hợp dao động khoảng 65 – 100oC tùy theo nồng độ cấu tử Do đó, để chưng cất hệ methanol-nước ta thực áp suất khí (áp suất thường, P=1atm), chưng liên tục cấp nhiệt gián tiếp Thiết bị chưng cất Trong sản xuất, người ta thường dùng nhiều loại thiết bị khác để tiến hành chưng cất Tuy nhiên, yêu cầu chung thiết bị giống nghĩa diện tích tiếp xúc pha phải lớn Điều phụ thuộc vào mức độ phân tán pha vào 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 tháp 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 Tuỳ theo cấu tạo đĩa, ta có: + Tháp mâm chóp: mâm bố trí có chóp dạng trịn, xupap, chữ S, … ống chảy chuyền có nhiều tiết diện khác phụ thuộc vào suất lượng pha lỏng 6|Page + Tháp mâm xuyên lỗ: mâm có nhiều lỗ hay rãnh  Tháp chêm (tháp đệm): tháp hình trụ, gồm nhiều bậc nối tiếp mặt bích hay hàn.Vật chêm cho vào tháp theo hai phương pháp sau: xếp ngẫu nhiên hay xếp thứ tự So sánh ưu nhược điểm loại tháp: Tháp mâm Tháp mâm xuyên lỗ Tháp đệm chop Ưu điểm -Khá ổn định -Trở lực tương -Cấu tạo đơn giản -Hiệu suất cao đối thấp -Trở lực thấp -Hiệu suất cao -Làm việc với chất bẩn Nhược điểm -Có trở lực -Khơng làm việc -Do có hiệu ứng thành nên lớn với chất bẩn hiệu suất truyền khối thấp -Tiêu tốn -Kết cấu phức tạp -Độ ổn định thấp, khó vận nhiều vật chất hành -Kết cấu phức -Khó tăng suất tạp - Thiết bị nặng nề Do sản phẩm methanol với yêu cầu độ tinh khiết cao sử dụng với hỗn hợp methanol – nước hỗn hợp điểm đẳng khí nên đồ án lựa chọn phương pháp chưng cất liên tục, cấp nhiệt gián tiếp, sử dụng tháp mâm chóp II Giới thiệu nguyên liệu Methanol Methanol hóa chất quan trọng cơng nghiệp hóa học Methanol cịn gọi methyl alcohol, alcohol gỗ, rượu metylic, rượu mạnh gỗ, có cơng thức CH3OH Ở nhiệt độ phịng, metanol tồn dạng 7|Page chất lỏng, dễ bay hơi, khơng màu, có mùi hăng nhẹ, tan vơ hạn nước, dễ cháy (khi cháy có lửa màu xanh khơng có khói) độc Một số thông số vật lý methanol:  Phân tử lượng: 32,04 g/mol  Khối lượng riêng: 0,7918 g/cm3  Nhiệt độ sôi 760mmHg: 64,5oC  Nhiệt độ nóng chảy: -97oC  Độ nhớt (ở 20oC): 0,59 N.s/m2 Ngày hầu hết metanol sản xuất sử dụng cho ứng dụng lượng nổi; nhiên, metanol sử dụng rộng rãi công nghiệp polyme, cho ứng dụng dược phẩm nói chung tổng hợp hữu Đặc biệt, metanol được sử dụng trình tổng hợp fomandehit (phụ vụ cho ngành công nghiệp chất dẻo, sơn), metyl metacrylat (MMA), dimetyl terephthalat (DMT) hóa chất khác Nó sử dụng chất chống đơng, dung môi, nhiên liệu Hiện nay, methanol sản xuất cách tổng hợp trực tiếp từ H2 CO gia nhiệt áp suất thấp có mặt chất xúc tác CO + 2H2  CH3OH CO + H2O  CO2 + H2O CO2 + 2H2  CH3OH + H2O Nước Nước hợp chất vô cơ, chiếm phần lớn diện tích Trái Đất Cơng thức phân nước H2O Trong điều kiện thường, nước chất lỏng không màu, không mùi, không vị Một số thông số vật lý nước:  Phân tử lượng: 18 g/mol  Khối lượng riêng 25oC: 997,08 kg/m3  Nhiệt độ sôi 760mmHg: 100oC 8|Page  Nhiệt độ nóng chảy: 0oC  Độ nhớt 25oC: 1,0.103 N.s/m2 Nước dung mơi phân cực mạnh, có khả hịa tan nhiều chất dung mơi quan trọng ngành cơng nghiệp hóa học vì: dung mơi rẻ dễ tìm nhất, khơng độc hại, khơng gây bệnh tật nguy hiểm ung thư, ảnh hưởng xấu lên trình phản ứng sử dụng xúc tác phức kim loại chuyển tiếp độ tan O2 nước thấp so với dung môi hữu thông thường, … Hệ methanol- nước Bảng Số liệu cân lỏng–hơi cho hỗn hợp methanol–nước atm: - x thành phần methnol pha lỏng (% mol) - y thành phần methnol pha (% mol) T(OC) 100 92,3 87,7 81,7 78 75,3 73,1 71,2 69,3 67,5 66 64,5 x 40 80 90 100 y 26,8 41,8 57,9 66,5 72,9 77,9 82,5 87 91,5 95,8 100 - 10 20 30 50 60 70 Bảng số liệu biểu diễn thành giản đồ T – x – y (thể thay đổi điểm bọt điểm sương hỗn hợp methanol – nước atm theo thay đổi nồng độ cấu tử methanol pha lỏng) giản đồ x – y (thể đường cong cân phân mol lỏng – hệ) Đường cong cân lỏng – hệ methanol – nước atm đường cong lồi, khơng có điểm đẳng phí (điểm mà x = y) 9|Page 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 Hình Đường cong cân lỏng-hơi hệ methanol-nước atm 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 Hình Giản đồ T-x-y hệ methanol-nước amt 10 | P a g e (2) q N = 4490,715 4490,715 ( t W 2−35 ) = ( 44,84−35 )=31446,617 W /m 0,25 0,25 Pr W 3,9 Kiểm tra sai số: ε = |q N −q ln| |31446,617−31714,381| q ln = 31714,381 =0,84 % λt =16,3 r c : nhiệt trở trung bình lớp cặn ống, tra bảng 31/419 [4] ,=¿ r c =  t −3 mK W1 W2 + =0,295.10 ⇒q t = ∑ r t= 0,002 16,3 5800 W 0,295.10−3 −t W m độ W /m K 5800 (2) Hệ số cấp nhiệt ngưng tụ ống thẳng đứng: √ (CT_3.67/trang 120 [4[): α nl =14,3 Ẩn nhiệt hóa hơi: r nl=1560276,439 λ 3F ρ2F nL kcal ( ) μF G F m h ° C J kg Nhiệt tải thành ống: q nl =α nl ( 120−t W )(3) Từ (1), (2) (3) ta dung phương pháp lặp để xác định t W t W Chọn t W 1=108 ° C ⇒ ttbF = t NV +t W =114 ° C , Suy ra: thơng số hỗn hợp sau tính toán  Khối lượng riêng: ρ F=820,171kg /m (tra bảng I.5/trang12 [1]) −3  Độ nhớt: μ F=0,239.10 N s /m (tra bảng I.102/trang 94 [1]) W  Hệ số dẫn nhiệt: λ F =0,332 m độ (tra bảng I.129/trang 133 [1]) λ 3F ρ2F nL 0,332 820,171 45.2,5 4186,8 W  α nl =14,3 =14,3 =2199,809 −3 μF G F 3600 0,239.10 5000 m °C √ √  q nl =α nl (120−t W 1)=2199,809 ( 120−108 )=26397,713 W /m2 Xem nhiệt tải mát không đáng kể: q t=qnl =26397,713 W /m2 Từ (2) ⇒ t W 2=t W 1−0,295.10−3 q t=108−0,295.10−3 26397,713=100,21 ° C 77 | P a g e Ta có: t tbW = t W +t W =104,11 ° C Theo hình V.12/trang 12 [2], Pr W =1,5 (3) q 1= 602,992 602,992 t −51,5 )= ( 100,21−51,5 )=26541,821 W /m 0,25 ( W 0,25 Pr W 1,5 Kiểm tra sai số: ε = |q1 −qnl| |26541,821−26397,713| q nl = 26397,713 =0,55 % λt =16,3 r c : nhiệt trở trung bình lớp cặn ống, tra bảng 31/419 [4] ,=¿ r c =  t W m độ W /m K 5800 −3 mK W1 W2 + =0,479.10 ⇒ qt = ∑ r t= 0,005 16,3 5800 W 0,479.10−3 −t Hệ số cấp nhiệt sản phẩm đáy (chế độ không sủi bọt) (CT_V.89/trang 26 [3]) α W =7,77.10−2 ρh r ρ−ρh 0,033 ρ σ 0,333 ( ) () λ0,75 q0,7 μ 0,45 C 0,117 T 0,37 Nhiệt độ sơi trung bình dịng sản phẩm ống: 80 | P a g e t tb = t +t 97,23+99,23 = =98,23° C=371,23 K 2 Khối lượng riêng pha dịng sản phẩm ngồi ống: ρh = PM 2.18,248 = =1,199( kg /m ) RT 0,082.371,23 Tại t=98,23oC, ta có thơng số  Khối lượng riêng: (tra bảng I.2/trang [1]) ρ N =959,239 x 1−x w ⇒ ρ= w + ρR ρN ( −1 ) ( = kg kg ρR =715,947 3 m m 0,009 1−0,009 + 715,947 959,239 −1 ) =956,314 kg m3  Độ nhớt: (tra bảng I.102/trang 94 [1]) μ N =0,289.10−3 N ⇒ μ=10 x W lg μ R + ( 1−x W ) lg μN ¿ 0,289.10−3 s Ns μR =0,244.10−3 2 m m =100,005 lg0,244.10 −3 −3 +(1−0,005)lg ⁡(0,289.10 ) Ns m2  Hệ số dẫn nhiệt:(tra bảng I.129/trang 133 [1]) λ N =0,679 ⇒ λ= ( W W λR =0,199 m độ m độ 1−x w x w + λN λR −1 ) ( = 1−0,009 0,009 + 0,679 0,199 −1 ) =0,665 W mđộ  Nhiệt dung riêng: (tra bảng I.147/trang 165 bảng I.154/trang 172 [1]) C N =4216,317 J J C R=2955,707 kg độ kg độ ⇒ C=x w C R + ( 1−x w ) C N =0,009.2955,707+ ( 1−0,009 ) 4216,317=4204,97 (N) J kg độ (N)  Tra bảng I.242/trang 301 [1], ta có σ R =0,016 m σ N =0,059 m Sức căng bề mặt hỗn hợp tính theo công thức I.76/trang 299 [1]: 81 | P a g e 1 1 N = + = + ⇒ σ =0,0126 σ σ R σ N 0,016 0,059 m ( )  Nhiệt hóa hơi, tra bảng I.212/trang 254 [1], nối suy ta r N =2264096 J /kg r R=1017467 J /kg ⇒ r =r R y W + ( 1− y W ) r N =1017467.0,03+ ( 1−0,03 ) 2264096=2226697 J /kg ⇒ α w =7,77.10−2 ( 1,199.2226697 956,314−1,199 0,033 ) ( 0,6650,75 qW 0,7 −3 0,45 (0,289.10 ) 4204,97 0,117 371,23 0,37 956,314 0,0126 0,333 ) =1,911 qW 0,7 0,7 Nhiệt tải phía sản phẩm đáy: q W =α w ( t W 2−t tb )=1,911 qW (t W 2−98,23) ⇒ q W = 0,3√1,911 (t W −98,23) Chọn t W 1=118,1 ° C ⇒ ttbW = t NR +t W 120+118,1 = =119.05 ° C , Suy 2 Theo trang 120 [2] => A = 187,145 ⇒ q N =67,108 A ( 120−t W )0,75=67,108.187,145 ( 120−118,1 )0,75 ¿ 20324,400 W /m Xem nhiệt tải mát không đáng kể: q t=q N =20324,400 W /m2 ⇒ t W 2=t W 1−0,479.10−3 q t=118,1−0,479.10−3 20324,400=108,36 ° C 0,3 0,3 Vậy q W = √ 1,911 ( t W 2−98,23 ) = √ 1,911.(108,36−98,23)=19487,449 W m2 Kiểm tra sai số: ε =¿ ¿ Khi đó: α N = 67,108 A 67,108.187,145 = =10697,052W /m2 K 0,25 0,25 ( 120−118,1 ) ( 120−t W ) α w =1,911 q W 0,7 =1,911.19487,449 0.7=1923,556 W /m K Hệ số truyền nhiệt: K= 1 +∑ rt + αN αW = 1 +0,479.10−3+ 10697,052 1923,556 =915,318 W m2 K 82 | P a g e Bề mặt truyền nhiệt: F= QD2 2139,350.1000 = =107,438 m ∆ t log K 21,75 915,318 Theo bảng V.11/ trang 48 [2], chọn số ống truyền nhiệt n=127 Chiều dài ống truyền nhiệt (lấy dư 10%) L' = F 110 % 107,438 = =8,463 m d n +d tr 0,04+0,03 π 271 π nN 2 Chọn L= 9m Ống bố trí theo hình lục giác Số ống đường chéo hình cạnh b=2 a−1 (CT_V.139/48 [2]) Trong đó, tổng số ống n N =3 a ( a−1 ) +1=127=¿ a=7=¿ b=13 Đường kính thiết bị trao đổi nhiệt: D=t ( b−1 )+ d n =0,06 ( 13−1 ) +4.0,04=0,96 m (CT_V.140/trang 49 [2]) V Bơm Cột áp Chọn đường kính ống hút ống đẩy nhau: dtr = 50mm Chọn ống mới, không hàn, bảng II.15/ 381 [1], độ nhám ống thép ε =0,1 mm (ống) Tổn thất đường ống dẫn: v 2F l +l ∑ hf 1−2= g λ hd đ +∑ ξ h +∑ ξ đ (m) ô ( ) Trong đó: λ : hệ số ma sát ống hút ống đẩy Tra bảng II.34, trang 441 [1]: Chiều cao ống hút: hh= 4,5m l đ : chiều dài ống đẩy, chọn l đ =8 m l h: chiều dài ống hút, chọn l h=6 m d tr : đường kính ống dẫn, d tr=0.05 m ∑ ξh: tổng hệ số tổn thất cục ống hút ∑ ξđ : tổng hệ số tổn thất cục ống đẩy 83 | P a g e v F : vận tốc dòng nhập liệu ống hút ống đẩy Tại nhiệt độ 25 độ C  Khối lượng riêng dòng nhập liệu: (tra bảng I.2/trang [1]) ρ N =996,500 ( ⇒ ρF= x F 1−x F + ρR ρN −1 ) ( = kg kg ρR =787,500 3 m m 0,432 1−0,432 + 787,500 996,500 −1 ) =894,001 kg m  Độ nhớt: (tra bảng I.102/trang 94 [1]) μ N =0,901.10−3 N ⇒ μ F =10 x F lg μ R + (1− x F ) lg μ N ¿ 0,776.10−3 s Ns μR =0,547.10−3 2 m m −3 =100,3 lg 0,547.10 −3 +(1−0,3)lg ⁡( 0,901.10 ) Ns m2 Vận tốc dòng nhập liệu hệ số ma sát ống hút đẩy vF = GF 3600 π ρ F d tr = 4.5000 =0,791 m/s 3600 π 894,001 05 Hệ số ma sát đường ống Chuẩn số Reynolds: ℜF = v F ρ F d ô 0,791 894,001.0,05 = =45577,017 > 10000 μF 0,776.10−3 => Chế độ chảy rối Chuẩn số Reynolds tới hạn: (CT_II.60/trang 378 [1]) ℜg h d ô 87 50 87 = =6 =7289,343 ε 0,1 ( ) ( ) Chuẩn số Reynolds bắt đầu xuất vùng nhám (CT_II.62/trang 379 [1]) R en = 220 d ô 98 50 98 =220 =239201,520 ε 0,1 ( ) ( ) Vì ℜgh< ℜ F < ℜn ⇒ Chế độ chảy rối ứng với khu vực độ Tra CT_II.64 /trang 380 [1], hệ số ma sát 84 | P a g e ( λ ô = 0,1 1,46 ε 100 + dô R eF ) 0.25 ( = 0.1 1.46 0,1.1 0−3 100 + 0.05 45577,017 ) 0.25 = 0,027 Xác định tổn thất cục ống hút Chỗ uốn cong, bảng II.16/trang 393 [1] Áp dụng cho đoạn uốn cong co góc uốn θ=90 °(tương ứng A=1), bán kính R R a cho d =2 (tương ứng B=0,15), tỷ lệ =1 ( tương ứng C=1), ta b h ξ= ABC=0,15 Đường ống có tổng cộng vị trị uốn nên ξ u(hút )=0,15.2=0,3 Van (bảng II.16/trang 397 [1]), áp dụng cho van tiêu chuẩn mở hoàn toàn Khi mở hoàn toàn, giá trị ξ tương ứng với tốc độ ống xác định theo bảng NO37 Với đường kính hút d h=50 mm, ta có ξ=4,675 Đường ống có van nên, ξ v (hut )=4,675 ∑ ξh =0,3+4,675=4,975 Xác định tổn thất cục ống đẩy Chỗ uốn cong, bảng II.16/trang 393 [1] Áp dụng cho đoạn uốn cong co góc uốn θ=90 °(tương ứng A=1), bán kính R R a cho d =2 (tương ứng B=0,15), tỷ lệ =1 (tương ứng C=1), ta b h ξ= ABC=0,15 Đường ống có tổng cộng vị trị uốn nên ξ u(đẩy )=0,15.2=0,3 Van (bảng II.16/trang 397 [1]), áp dụng cho van tiêu chuẩn mở hoàn toàn Khi mở hoàn toàn, giá trị ξ tương ứng với tốc độ ống xác định theo bảng NO37 Với đường kính hút d h=50 mm, ta có ξ=4,675 Đường ống có van nên, ξ v (đẩy )=4,675 ∑ ξđ =0,3+4,675=4,975 Vậy tổng trở lực ống hút ống đẩy 85 | P a g e v 2F l +l ∑ hf 1−2= g λô hd đ + ∑ ξh + ∑ ξđ ô ( ¿ ) 0,7912 8+6 (0,027 +4,975+ 4,975)=0,556 2.9,81 0,05 Áp dụng phương trình Bernoulli : z 1+ P1 v 21 P v2 + + H b =z 2+ + + ∑ hf 1−2 pF g g pF g g P2−P1 v 22 −v 21 + + ∑ hf 1−2 H b=z 2−z + pF g 2g Trong đó: z 1: Chiều cao đầu hút bơm, chọn z1 = 0,5 m z 2: Chiều cao bồn cao vị so với mặt đất : z2 = m P1: Áp suất đầu hút, P2: Áp suất đầu đẩy, (Xem P1 = P2) v1 : Vận tốc lưu chất đầu hút, v 2: Vận tốc lưu chất đầu đẩy (Xem v1 = v2) ∑ hf 1−2 : tổng tổn thất hệ thống đường ống Cột áp bơm: H b=z 2−z + ∑ h f1-2 = - 0.5 + 0,556 = 3,056 m Công suất bơm Chọn hiệu suất bơm ηb =0.8 Công suất thực tế bơm là: Nb= G F H b g 5000.3,056 9,81 = =52,048 W 3600 ηb 3600.0,8 => Để đảm bảo tháp hoạt động liên tục chọn bơm li tâm loại XM có thơng số: Năng suất: Q= GF 5000 = = 5,593 m /h ρ F 894,001 Cột áp: H b=3,056 m Công suất: N b =52,048W 86 | P a g e Tài liệu tham khảo [1] Tập thể tác giả, “Sổ tay Q trình Thiết bị Cơng nghệ Hóa chất – Tập 1”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 1999, 626tr [2] Tập thể tác giả, “Sổ tay Q trình Thiết bị Cơng nghệ Hóa chất – Tập 2”, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 1999, 447tr [4] Võ Văn Bang – Vũ Bá Minh, “Q trình Thiết bị Cơng Nghệ Hóa Học – Tập 3: Truyền Khối”, Nhà xuất Đại học Quốc gia TpHCM, 2004, 388tr [5] Phạm Văn Bơn – Vũ Bá Minh – Hồng Minh Nam, “Q trình Thiết bị Cơng Nghệ Hóa Học – Tập 10: Ví dụ Bài tập”, Nhà xuất Đại học Quốc gia TpHCM, 468tr 87 | P a g e ... (nhiệt độ sơi lớn) phần cấu tử có độ bay lớn Đối với hệ methanol- nước:  Sản phẩm đỉnh chủ yếu methanol nước  Sản phẩm đáy chủ yếu nước methanol Các phương pháp chưng cất 2.1 Phân loại theo áp... cấp nhiệt gián tiếp, sử dụng tháp mâm chóp II Giới thiệu nguyên liệu Methanol Methanol hóa chất quan trọng cơng nghiệp hóa học Methanol cịn gọi methyl alcohol, alcohol gỗ, rượu metylic, rượu mạnh... bọt điểm sương hỗn hợp methanol – nước atm theo thay đổi nồng độ cấu tử methanol pha lỏng) giản đồ x – y (thể đường cong cân phân mol lỏng – hệ) Đường cong cân lỏng – hệ methanol – nước atm đường

Ngày đăng: 22/12/2021, 05:47

HÌNH ẢNH LIÊN QUAN

 Tháp chêm (tháp đệm): tháp hình trụ, gồm nhiều bậc nối tiếp nhau bằng mặt bích hay hàn.Vật chêm được cho vào tháp theo một trong hai phương pháp sau: xếp ngẫu nhiên hay xếp thứ tự. - ĐỒ án THIẾT KẾ KỸ THUẬT HÓA HỌC THIẾT KẾ THÁP CHƯNG CẤT LOẠI MÂM CHÓP để CHƯNG CẤT HỖN HỢP METHANOL NƯỚC
h áp chêm (tháp đệm): tháp hình trụ, gồm nhiều bậc nối tiếp nhau bằng mặt bích hay hàn.Vật chêm được cho vào tháp theo một trong hai phương pháp sau: xếp ngẫu nhiên hay xếp thứ tự (Trang 7)
Hình 1. Đường cong cân bằng lỏng-hơi của hệ methanol-nước tại 1atm - ĐỒ án THIẾT KẾ KỸ THUẬT HÓA HỌC THIẾT KẾ THÁP CHƯNG CẤT LOẠI MÂM CHÓP để CHƯNG CẤT HỖN HỢP METHANOL NƯỚC
Hình 1. Đường cong cân bằng lỏng-hơi của hệ methanol-nước tại 1atm (Trang 10)
Hình 2. Giản đồ T-x-y của hệ methanol-nước tại 1 amt - ĐỒ án THIẾT KẾ KỸ THUẬT HÓA HỌC THIẾT KẾ THÁP CHƯNG CẤT LOẠI MÂM CHÓP để CHƯNG CẤT HỖN HỢP METHANOL NƯỚC
Hình 2. Giản đồ T-x-y của hệ methanol-nước tại 1 amt (Trang 10)
Chọn chiều cao gờ :h gờ =25 mm=0,02 5m (Bảng XIII.10/trang 382 [2]). - ĐỒ án THIẾT KẾ KỸ THUẬT HÓA HỌC THIẾT KẾ THÁP CHƯNG CẤT LOẠI MÂM CHÓP để CHƯNG CẤT HỖN HỢP METHANOL NƯỚC
h ọn chiều cao gờ :h gờ =25 mm=0,02 5m (Bảng XIII.10/trang 382 [2]) (Trang 32)
Chiều dài của gờ chảy tràn: dựa vào hình IX.22/186 (sự phụ thuộc của hệ số K và tỉ lệ giữa chiều dài cửa chảy tràn lc với đường kính tháp, ta chọn: - ĐỒ án THIẾT KẾ KỸ THUẬT HÓA HỌC THIẾT KẾ THÁP CHƯNG CẤT LOẠI MÂM CHÓP để CHƯNG CẤT HỖN HỢP METHANOL NƯỚC
hi ều dài của gờ chảy tràn: dựa vào hình IX.22/186 (sự phụ thuộc của hệ số K và tỉ lệ giữa chiều dài cửa chảy tràn lc với đường kính tháp, ta chọn: (Trang 39)
Vì thân tháp hoạt động ở áp suất thường nên ta thiết kế thân hình trụ bằng phương pháp hàn hồ quang điện, kiểu hàn giáp nối 2 phía - ĐỒ án THIẾT KẾ KỸ THUẬT HÓA HỌC THIẾT KẾ THÁP CHƯNG CẤT LOẠI MÂM CHÓP để CHƯNG CẤT HỖN HỢP METHANOL NƯỚC
th ân tháp hoạt động ở áp suất thường nên ta thiết kế thân hình trụ bằng phương pháp hàn hồ quang điện, kiểu hàn giáp nối 2 phía (Trang 51)
Theo (bảng XIII.8/362 [2]), giá trị bền hàn của thân hình trụ, hàn hồ quang điện, Dt = 1,3m, thép hợp kim φh=0,95 (kiểu hàn: hàn giáp mối hai bên). - ĐỒ án THIẾT KẾ KỸ THUẬT HÓA HỌC THIẾT KẾ THÁP CHƯNG CẤT LOẠI MÂM CHÓP để CHƯNG CẤT HỖN HỢP METHANOL NƯỚC
heo (bảng XIII.8/362 [2]), giá trị bền hàn của thân hình trụ, hàn hồ quang điện, Dt = 1,3m, thép hợp kim φh=0,95 (kiểu hàn: hàn giáp mối hai bên) (Trang 52)
Tra bảng XIII.27/trang 421 [2], ứng với D t= 1300 mm, áp suất tính toán - ĐỒ án THIẾT KẾ KỸ THUẬT HÓA HỌC THIẾT KẾ THÁP CHƯNG CẤT LOẠI MÂM CHÓP để CHƯNG CẤT HỖN HỢP METHANOL NƯỚC
ra bảng XIII.27/trang 421 [2], ứng với D t= 1300 mm, áp suất tính toán (Trang 55)
Dựa vào Bảng XIII.32/trang 434 [2], chọn chiều dài đoạn ống nối l 5=0,1 4m - ĐỒ án THIẾT KẾ KỸ THUẬT HÓA HỌC THIẾT KẾ THÁP CHƯNG CẤT LOẠI MÂM CHÓP để CHƯNG CẤT HỖN HỢP METHANOL NƯỚC
a vào Bảng XIII.32/trang 434 [2], chọn chiều dài đoạn ống nối l 5=0,1 4m (Trang 59)
Tra Bảng XIII.30/trang 432 [2], tương ứng với Bảng XIII.26/trang 409 [2], kích thước bề mặt đệm bích ta được bảng số liệu sau: (đơn vị là mm trừ z đơn vị cái). - ĐỒ án THIẾT KẾ KỸ THUẬT HÓA HỌC THIẾT KẾ THÁP CHƯNG CẤT LOẠI MÂM CHÓP để CHƯNG CẤT HỖN HỢP METHANOL NƯỚC
ra Bảng XIII.30/trang 432 [2], tương ứng với Bảng XIII.26/trang 409 [2], kích thước bề mặt đệm bích ta được bảng số liệu sau: (đơn vị là mm trừ z đơn vị cái) (Trang 60)
Tra Bảng XIII.11/trang 384 [2] có khối lượng của đáy và nắp là như nhau: với đáy elip có Dt = 1300 mm chiều dày Snắp = 6 mm, chiều cao gờ h = 25 mm  - ĐỒ án THIẾT KẾ KỸ THUẬT HÓA HỌC THIẾT KẾ THÁP CHƯNG CẤT LOẠI MÂM CHÓP để CHƯNG CẤT HỖN HỢP METHANOL NƯỚC
ra Bảng XIII.11/trang 384 [2] có khối lượng của đáy và nắp là như nhau: với đáy elip có Dt = 1300 mm chiều dày Snắp = 6 mm, chiều cao gờ h = 25 mm (Trang 60)
Tra bảng II.2/trang 370 [1], với vận tốc chất lỏng tự chảy chọn vận tốc nước chảy - ĐỒ án THIẾT KẾ KỸ THUẬT HÓA HỌC THIẾT KẾ THÁP CHƯNG CẤT LOẠI MÂM CHÓP để CHƯNG CẤT HỖN HỢP METHANOL NƯỚC
ra bảng II.2/trang 370 [1], với vận tốc chất lỏng tự chảy chọn vận tốc nước chảy (Trang 65)
 Khối lượng riêng: ρnt =884,466 kg/m3 (tra bảng I.5/trang12 [1]) - ĐỒ án THIẾT KẾ KỸ THUẬT HÓA HỌC THIẾT KẾ THÁP CHƯNG CẤT LOẠI MÂM CHÓP để CHƯNG CẤT HỖN HỢP METHANOL NƯỚC
h ối lượng riêng: ρnt =884,466 kg/m3 (tra bảng I.5/trang12 [1]) (Trang 67)
Tra bảng V.11/trang 48 [2], chọn nN =469 ống, tổng số ống trong tất cả các viên phân là 48. - ĐỒ án THIẾT KẾ KỸ THUẬT HÓA HỌC THIẾT KẾ THÁP CHƯNG CẤT LOẠI MÂM CHÓP để CHƯNG CẤT HỖN HỢP METHANOL NƯỚC
ra bảng V.11/trang 48 [2], chọn nN =469 ống, tổng số ống trong tất cả các viên phân là 48 (Trang 68)
 Khối lượng riêng: ρln =884,167 kg/m3 (tra bảng I.5/trang12 [1]) - ĐỒ án THIẾT KẾ KỸ THUẬT HÓA HỌC THIẾT KẾ THÁP CHƯNG CẤT LOẠI MÂM CHÓP để CHƯNG CẤT HỖN HỢP METHANOL NƯỚC
h ối lượng riêng: ρln =884,167 kg/m3 (tra bảng I.5/trang12 [1]) (Trang 72)
Tra bảng V.11/trang 48 [2], chọn nN =271 ống, tổng số ống trong tất cả các viên phân là 30. - ĐỒ án THIẾT KẾ KỸ THUẬT HÓA HỌC THIẾT KẾ THÁP CHƯNG CẤT LOẠI MÂM CHÓP để CHƯNG CẤT HỖN HỢP METHANOL NƯỚC
ra bảng V.11/trang 48 [2], chọn nN =271 ống, tổng số ống trong tất cả các viên phân là 30 (Trang 73)
 Độ nhớt: (tra bảng I.102/trang 94 [1]) - ĐỒ án THIẾT KẾ KỸ THUẬT HÓA HỌC THIẾT KẾ THÁP CHƯNG CẤT LOẠI MÂM CHÓP để CHƯNG CẤT HỖN HỢP METHANOL NƯỚC
nh ớt: (tra bảng I.102/trang 94 [1]) (Trang 75)
Theo hình V.12/trang 12 [2], PrW =1,5 - ĐỒ án THIẾT KẾ KỸ THUẬT HÓA HỌC THIẾT KẾ THÁP CHƯNG CẤT LOẠI MÂM CHÓP để CHƯNG CẤT HỖN HỢP METHANOL NƯỚC
heo hình V.12/trang 12 [2], PrW =1,5 (Trang 78)
 Khối lượng riêng: (tra bảng I.2/trang 9 [1]) - ĐỒ án THIẾT KẾ KỸ THUẬT HÓA HỌC THIẾT KẾ THÁP CHƯNG CẤT LOẠI MÂM CHÓP để CHƯNG CẤT HỖN HỢP METHANOL NƯỚC
h ối lượng riêng: (tra bảng I.2/trang 9 [1]) (Trang 81)
 Nhiệt hóa hơi, tra bảng I.212/trang 254 [1], nối suy ta được - ĐỒ án THIẾT KẾ KỸ THUẬT HÓA HỌC THIẾT KẾ THÁP CHƯNG CẤT LOẠI MÂM CHÓP để CHƯNG CẤT HỖN HỢP METHANOL NƯỚC
hi ệt hóa hơi, tra bảng I.212/trang 254 [1], nối suy ta được (Trang 82)
 Khối lượng riêng của dòng nhập liệu: (tra bảng I.2/trang 9 [1]) - ĐỒ án THIẾT KẾ KỸ THUẬT HÓA HỌC THIẾT KẾ THÁP CHƯNG CẤT LOẠI MÂM CHÓP để CHƯNG CẤT HỖN HỢP METHANOL NƯỚC
h ối lượng riêng của dòng nhập liệu: (tra bảng I.2/trang 9 [1]) (Trang 84)

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN