%
m
ơc= 240xl06-^.
m
380xl0Ể _ ơk ơk = — X rj = nk 1. 5 2.6 240xiũố 4.1 Tính thân thiết bị Áp suất làm việc của tháp:
p =APtháp + Pi + Pkhí
Trong đó ÀPtháp = 0,0456x1 o5-^7 p,
= p x g x H
Trong đó H= 6,54m chiều cao toàn bộ của tháp p, = 1000x9.81x6.54= 0.64x1 o5-^- m p khi = 0.981 xio5^- m * p= 0,0456x 1 05+0.64x 105+ 0.981X1 o5 = 0.16 X1 o6 4r m
Chọn thân thiết bị là thân hình trụ hàn: Khi chế tạo loại này cần chú ý:
- Đảm bảo đường hàn càng rắn càng tốt, Chỉ hàn giáp nối.
- Bố trí các đường hàn dọc ở các đoạn thân trụ riêng biệt lân cận cách nhau ít nhất lOOmm
- Bố trí các mối hàn ở các vị trí dề quang sát. - Không khoang lỗ qua mối hàn.
- Chiều dày thân hình trụ được xác định theo công thức: trong đó
Dt đường kính trong của thân thiết bị (m)
6 iV
p = 0.16 X10 —7 áp suât làm việc trong thiêt bị.
m ơ ứng suất dọc trục, N/m2 X 1 = 146.2 X 1064 m X 1= 160 X 10‘4 trong đó
ĩ| là hệ số hiệu chỉnh. Tháp hấp thu này là tháp loại I (nhận địnhco? là khí độc khi ở nồng độ cao). Tra bảng XIII.2 giá trị của hệ số hiệu chỉnh, trang 256, số tay quá trình và thiết bị
sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập 2), ta được: nk = 2.5 nc= 1.5 c = Ci + c2 + c3
Ci là số bố sung do ăn mòn, chọn Ci = lmm c2 là hệ cố bổ sung do bào mòn, chọn c2 = 0
C3 là hệ số do dung sai của chiều dày ( t r a bảng XII.9 Stt2/ trang 364) chọn c3= 0,3 mm.
c = 1.3mm
Ìx0.i6xỉ0ồ 3
* s= —^ 2=■ + 1.3xl0'J= 1.87xl0'3 (m)
2x146x10 X0,9 5-0,16x10 v 7
Chọn chiều dày thân st = 3mm (theo bản XII.9 Stt2/trang 364).
Kiểm tra úng suất của thành theo áp suất thử (dùng nước), áp suất thử được tính toán như sau (P0) ( công thức XIII.27 Stt2/trang 366)
Po= Pth + Pi Trong đó
Pth áp suất thử thuỷ lực được lấy theo bảng (XIII.5 Stt2/trang 358),
m X
Pi Ap suât thuỷ tĩnh của nước, —J m
Po = (0.16+0.1 )x 1 o6 + 0.064X 1 o6 = 0.324X 1 o6
m
Kiểm tra ứng suất của thân thiết bị theo áp suất thử tính toán theo công thức (XIII.26 Stt2/trang 365).
CHƯƠNG 1: TỐNG QUAN VÈ NGUỒN NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NH3...3 CHƯƠNG 2: Sơ ĐÒ CÔNG NGHỆ...15
s =
Chương 4:TÍNH TOÁN co KHÍ VÀ CÁC THIẾT BỊ PHỤ TRỢ...26
p,J 2xh&...31 m, = Dị - Dị ) X H X ptMp...34 Thoả điều kiện chọn Stháp = 3mm.
4.2 Tính đáy nắp elỉp có gò’
Chiều dày nắp và đáy elip được tính theo công thức:
D.XPDr + c 3.8x[ơk ]xkx<ph— p 2 xhb Ịih = 0.95 do nắp hàn bằng tay ơ= 146x1064- m Dt= lOOOmm.
s =
s =
TRANG 27
+ c
3,8x146x10 X 1x0.95- o.lõxio6 2x0,25
s = 6.06 xlO-4 + C Chiều dày nắp và đáy elip làm việc chịu áp suất ngoài.
D.XP
+ c
p,J 2xh&
trong đó kị = 1 do sử dụng vòng tăng cúng
k đối với đáy không lỗ hoặc sử dụng vòng tăng cứng thì k = 0.74, đối với đáy có lỗ không sử sụng tăng cứng k = 0.64 1x0.324X106 1 + c 3.8x 146x10ổx 1x0.74x0.95- 0.324xlQổ 2x0.25 s= 1.7xiO'3 + C ( m ) SVTH: TRÀN VĂN BÉ BA-NGUYẺN PHÚC THỊNH
Ci là số bố sung do ăn mòn, chọn Ci = lmm c2 là hệ cố bổ sung do bào mòn, chọn c2 = 0
C3 là hệ số do dung sai của chiều dày ( tra bảng XII.9 Stt2/ trang 364) chọn c3= 0,4 mm c = 1.4mm
s= 1.6 + 2 + 1.4 = 4(mm)
kiểm tra ứng suất thành của đáy theo áp suất thử thuỷ lực bằng công thức (XĨII.49 Stt2/trang 386).
_ [Df+2xhj,x(5—C)]XP0 _ [1+2x0.25x(4-1.4)]x0.324x 106 ơ—7.6xkxfihxhb(s-cì
7.6x1x0.95x0.25(4—1.4)x 10” 3 ơ = 71.19xl06—; < :4ữxỉ°6 N
m' 1.2 mAchọn chiều dày đáy là 4mm.
4.3 Tính toán ống dẫn tháo liệu
4.3.1 Tính toán ống dẫn khí vào
Vận tốc khí trong ống khoảng 10-30 m/s. Chọn tốc độ dòng khí vào bằng dòng khí ra Vv= 20 (m/s). Lưu lượng khí vào Gv=Gy = 5000 m3/h
„ ! 0.. ĨOOO
Dv = 7^7—= —7^---= 0.297m
yìo. sixvy yị 0.^85x20x3600
Chọn đường kính ống dẫn khí vào = 300mm
4.3.2 Tính toán ống dẫn khí ra
Vận tốc khí trong ống khoảng 10-30 m/s. Chọn tốc độ dòng khí vào bằng dòng khí ra vr= 20 (m/s). Lưu lượng khí ra Gr = Gv - GNHm = 5000 - 5000x( 1-0.973) = 4865 m3/h _ ỉ Ỡ7 i 4865 Dr = - 77—= * ---= 0.293 m yị 0. S5xvy ^ 0. "85x20x3600 Chọn đường kính ống dẫn khí ra = 300mm 4.3.3 Đường kính ống dẫn lỏng
Vận tốc dòng lỏng trong ống dẫn vào, ra tháp từ 1.5 2.5 m/s ( bảng II.2 trang 370, số tay quá trình và thiết bị công nghiệ hóa chất, tập 1). Chọn vận tốc vào là vx=2m/s.
Lxv= -^r = 13.48 m3/h = 3.8 X 10’3 m3/s xv 1000
4 Dv = Dr= Ị—7—= Ị - — -7- = 0.05 m = 50 mm
-» 200x- X (10 )2 X Vvòi= 3.8 X Ỉ0~- (m3/s)
4 Vvòi = 0.24 m /s Lưu lượng dung môi trên mỗi lỗ:
nxdỉ 3,l4rX(O.Ol)2 , - q = Vgiọt X ——— =0.24 X--- ---= 1.9 X. 10 (m /s) 4.4 Tính mặt bích Trong đó: Dt: đường kính trong D0: đường kính ngoài
Dn: đường kính ngoài của bích
Db: khoảng cách từ tâm tháp đến tâm bulông D,: đường kính mép vát
db: ( M30) đường kính bulông db = 30 mm z: số bulông
4.4.1 Bích nối các thân của thiết bị
Chọn áp suất làm việc của thiết bị là 1X 106 N/m2
Dt mm Dn mm Db mm D| mm D0 mm db mm h mm z cái
4.5 Khối lượng tháp
4.5.1 Khối lượng tháp
m, = Dị - Dị ) X H X ptMp
= r( 1,0062 - l2) X 6 X 7850 = 445 kg
4.5.2 Khối lượng đáy và nắp elip cua tháp m2 = 72 kg (tra sổ tay tập 2 trang 384 )
4.5.3 Khối lượng mâm Khối lượng một mâm:
m lmâm- 16x ~( Dị ) x x Pthép — 17.75kg Khối lượng của 16 mâm: m3 = 16 X 17.75 = 284kg
4.5.4 Khối lưọng pha lỏng chứa trong tháp
Khối lượng pha lỏng max: m4 = - X Dt X ( Ntt - 1 ) x h X Pióng
= -x 1 X ( 16 - 1 ) X 0.3 X 1000
4 v 7
= 3532.5 kg
4.5.5 Khối lượng bích nối thân
m5= 3 X Ị X ( Dầ - Dịt) X 2h xpỊUép = 3x - X ( 1.22 - 1.0062) X 2 X 0.05 X 7850 = 891 kg ống dẫn: D, mm Dn mm Db mm D| mm D0 mm db mm h mm z cái Ồng dẫn khí vào, ra 300 325 440 400 370 M 20 22 12 Õng dẫn lỏng vào, ra 50 57 160 125 102 M 16 4 20
0.05 m chiều cao của bích.
4.5.6 Khối lượng bích ống dẫn khí VÓI thân m6 = 2 X Ị X ( D Ỉ - Dịt) X h xp(hcp
= 2 X - X ( 0.442-0.3252) X 0.022 X 7850 = 23.8 kg
4
Trong đó:
Pthép = 7850 kg/m3 khối lượng riêng của thép CT3. Dnt = 0.325 m đường kính ngoài của tháp.
Dn = 0.44 m đường kính ngoài của bích, h =
0.022 m chiều cao của bích.
4.5.7 Khối lưọìig bích ống dẫn lỏng khí vói thân
m7= 2 X - X ( Dị - Dịt) X h Xpihcp
= 2 X - X ( 0.162-0.0572) X 0.02 X 7850 = 5.5 kg
4
> Khối lượng toàn bộ thân:
m = mi+ m2 + m3 + ÍĨI4 + m5 + m6 + m7
= 445 + 72 + 284 + 3532.5 + 891 + 23.8 + 5.5 = 5253.8 kg > Tải trọng của tháp là 5253.8x9.81 = 5.1x1 o4 (N/m2)
4.6 Chân đõ'
4.6.1 Chọn chân đõ’ có 3 chân
Tải trọng cho phép lên 1 chân 5.1x104/3 = 1.7 xio4 (N/m2) Tra bảng XĨII.35 (stt2/trang437)
Tải trọng L B B, b2 H h s d mm trên 1 chân đở G.10‘4N 2.5 250 180 215 290 350 185 16 27 4.6.2 Chọn tai treo Chọn 4 tai treo
Tải trọng cho phép lên tai treo 5.1x104/4 = 1.28 X1 o4 (N/m2) Tra bảng XIII.36 (stt2/trang438)
Tải trọng cho phép trên 1
L B Bi H d a
Lưu lượng khí 5000m3/h = 1.39 m3/s Chiều cao tổng cộng của tháp tính cả đáy và nắp. H = Hthân + 2H2đáy + 2H2gờ
= 6 + 2x0.25 + 2x0.02 = 6.54 m Tốn thất lực vận chuyển khí tù’ đáy lên đỉnh tháp. = Pkhí x g x
Htháp = 0.724 X 9.8 X 6.54 = 46.40 N/m2Trở lực của khí qua đĩa khô.
A/^đìa = Ntt X Apđ
= 16 X 231.9 = 3710.4 N/m2 Tổng tổn thất sơ bộ.
ủPtồng = 3710.4 + 46.40 = 3756.8 N/m2
Cột áp tương ứng H = 0.383 mH20 Công suất của quạt hút.
Nq = ----
1 1000XY]yXĨ1H X7ỊC K
Ì]H : ( 0.92 -ỉ- 0 . 9 8 ) hiệu suấ thuỷ lực.
Ì]CK : ( 0.95 V 1 ) hiệu suất cơ khí.
N = p---SI^ĨM = L12---Hĩlilĩiĩ = 8.4Kw
1000X ĩ]y X Ĩ]H X 7]C K 1000X0.8X0.92X 0.95
Chọn quạt có công suất 8.5 Kw
Chọn 2 quạt, 1 quạt làm việc và 1 quạt dự phòng. Mồi quạt có yêu cầu kỹ thuật: Q = 5000 m3/h.
H = 0.383 mH20. Nq = 8.5 Kw.
4.7.2 Tính toán chọn bơm
Tính toán bơm dùng đề bơm dung dịch hấp thụ lên bồn cao vị đưa vào tháp hấ thụ. Lưu lượng lỏng vào Lx = 13.48 m3/h.
Chọn đường kính ống hút nối với bơm: di= lOOmm. Chọn đường kính ống đấy nối với bơm: d2= 50mm. Chọn chiều dài đoạn ống hút là 2m.
Chọn chiều dài đoạn ống đẩy là 6m.
Vận tốc trong ống hút, V01= — 0.5 m/s
3600X71X0.12
■V , — X X + Ẳ 13.48X4 _ .
^ Vận tôc trong ông đây V02 =--- ---- = 2 m/s
V* & & J 3600X7TX0.052
Áp dụng phương trình becnuolli cho (1-1) và (C-C).
Hb + ^ + z , + ^ = ^ + z2 + ^ + Hf Y 2xg Y 2*g ^Hb = z2- z , + ^ + ¿ ^ 1 - ^ + Hf Y 2xg 2xg Với Z|-Z2 = 8m Pi = p2 áp suất khí quyển: Vi=v2 = 0 H b = Zị-Z2 + H f Với Hf= (Z Ịm + X Ệ-g + (Z ỉíy + X ẳ X: hệ số tốn thất cột áp dộc đường ị: hệ số tổn thất cục bộ g= 9.81 m/s2 gia tốc trọng trường.
z m ^ ,dxpxi\ Ta có Re = (—-—) h * Re, = (dlXf,XVo1) = (0-lxl00(>x0-s) = 0.062X 106 0.801x1 o-3 x,= Hi = 7^1= = 0.02 ị:Re1 * 0.062X106 Re2 = (d2xpxv°2) = (ũ'05x-000x2) = 1.25X105 ^ 0.801X10-3 x2 = ^4= =... i = 0-017 */Re2 * 0.125X106 Hệ Số tổn thất cục bộ được tra bản
Quan hệ giữa ị và a, khi ríđl, co= dsau CQ , uốn đột ngột thành góc (7=900 ■»¿0=1.1 Ta có
H =
ịv = 1: Hệ số tổn thất tại van.
ệđầu vào = 5: Hệ số tốn thất tại song chắn rác.
Hf = (ậđầu vào + + ậco + u + ^ )
CHƯƠNG 1: TỐNG QUAN VÈ NGUỒN NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NH3...3
CHƯƠNG 2: Sơ ĐÒ CÔNG NGHỆ...15
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KÉ THÁP MÂM XUYÊN LỎ...16
D = Ị Gth...20
Chương 4:TÍNH TOÁN co KHÍ VÀ CÁC THIẾT BỊ PHỤ TRỢ...26
p,J 2xh&...31
m, = Dị - Dị ) X H X ptMp...34
= 1.234 Hf = 1.234 mH20
-» H = 8 + 1.234 = 9.234 mH20
Công suất bơm: Nb = f3 —^ — — ——
ÌOOOX^ >1H 12 1000X9.81 X ---X9.324 = 1.15 36°°, = 0.558 Kw 1000X0.92X0.8X0.95 Ta có: Nb = 0.558 KwTa có: Nb = 0.558 Kw
Chọn 2 bơm, 1 bơm làm việc và một bơm dự phòng. Mồi bơm có yêu cầu kỹ thuật: Q= 13.48 m3/h H = 9.234 mH20 Nq = 0.558 Kw
4.8 Tính toán ống khói
Lưu lượng khí sau khi qua tháp hấp thụ là Gra = 4865 m3/h Nhiệt độ khí ra là 30°c
Nhiệt độ khí ra ngoài môi trường 25°c Độ chênh lệch nhiệt độ: AT= 5°c
Chiều cao ống khói được tính theo công thức:
¡ A X M X F X i T ĩ X n J Cc px ị v x A T
Trong đó
Ccp: Nồng độ cho phép của môi trường xung quanh (mg/m3)
Ccp = 50 mg/m3M: Tải lượng chất ô nhiễm (mg/s)
A: Hệ Số phụ thuộc sự phân bố nhiệt độ theo chiều cao khí quyển, được chọn cho điều kiện khí tượng nguy hiểm và xác định điều kiện phát tán thắng đứng và theo phương ngang của chất độc hại trong khí quyến, trong tính toán A = 200 -r 240
V: Lưu lượng thể tích khí thải m3/s V = 4865 m3/h = 1.35 m3/s F: Hệ số không thứ nguyên tính đến vận tốc lắng chất ô nhiễm trong khí quyển. Đối với chất khí F = 1
m,n: Các hệ số không thứ nguyên tính đến điều kiện thoát khí từ cố ống khói m được xác định theo công thức:
m = ( 0.67 + 0.1 Vẽ + 0.34Ự7) •' nếu f < 100
m = ( \Al\ff )■' nếu f > 100 D: Đường kính cố ống khói (m)
Chọn D = 0.5 m n: Được xác định như sau: n = 1 nếu vm >2 n = 0.532Ị£ - 2.13Vm + 3.13 nếu 0.5 < vm < 2 n = 4.4Vm nếu vm < 0 . 5
Với vm = 0.65
Giả sử m,n = 1. Ta tính được chiều cao ống khói H:
'AXMXFXm xn /200X67.5X1X1 HI — 3 — — — ~ —12m \ C^pXyVXÙT 5 0 X \ 1.39X5 Tính lại các thông số: Chọn D = 0.5m -ỳ Wo = 7m/s 10 X U'o K D 1 c ~ ~ X G . 3 _ ^ ỊQQ /í2xủ/ 12zxs m = ( 0.67 + 0.1v7 + 0.34 Ự7 y' m = ( 0.67 + 0.1\ 34 + 0.34Ự34 )■' = 0.42 rT,, , T T ^ ^3 lựAr n ^ 3 ¡1.39X5 n ^ A . Tính vm= 0.65 i-7- = 0.65 I —--- = 0.54 m/s n =
«1 12