CHƯƠNG 5: QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
2.1.3.1.2. Ứng suất cho phép của thép X18H10T được tính theo công thức XIII 1 và XIII-2 STTB T2 T
1 và XIII-2 STTB T2 T355
[σ k]= và [σ c]=
: giới hạn bền khi chảy
Tra STTB T2 T299 ta có : = 550.106 N/m2
= 220.106 N/m2
nk: hệ số an toàn theo giới hạn kéo nc: hệ số an toàn theo giới hạn chảy Tra STTB T2 T346 ta có nk = 2,6; nc = 1,5 : hệ số điều chỉnh = 0,9 = = 550.106 2,6 . 0,9 = 190,385×106 (N/m2) = = 220.106 1,5 . 0,9 = 132.106 (N/m2)
Chọn giá trị bé trong 2 giá trị do đó ta lấy [ ] = 132.106 (N/m2)
Xét ❑P.Φ = 132.10 6
1,039×106.0,9=114,34>50
Do đó ta có thể bỏ qua đại lượng P ở mẫu của công thức tính chiều dày. Khi đó: S = = 3500×1,039.10
6
2.132×106×0,9+C=15,909mm Mà C = C1+C2+C3 (theo XIII-17 STTB T2 T363)
Trong đó:
C1- hệ số bổ sung do ăn mòn xuất phát từ điều kiện ăn mòn vật liệu của môi trường và thời gian làm việc của thiết bị chọn C1 = 1mm
C2- Hệ số bổ sung do ăn mòn C2 = 0
C3- Hệ số bổ sung do dung sai âm phụ thuộc vào bề dày vật liệu. Vì chiều dày của tấm vật liệu là 15,909 mm nên ta chọn dung sai âm c3= 1mm
(Bảng XIII.9/364 STTB T2) C = 1+1=2(mm)
Kiểm tra ứng suất của thành theo ứng suất thử (dùng H2O) Áp dụng công thức XIII-26 STTB T2 T365
Áp suất thử tính toán P0 được xác định P0 = Pth + P1
Trong đó: pth = 1,25p là áp suất thuỷ lực (không bé hơn p + 0,3) Ta thấy 1,25p< p + 0,3 nên lấy p + 0,3. Do đó:
Pth = (1,3 + 0,019).106 (N/m2) P0 = (1,3 +0,01.9) .106 = 1,319.106 (N/m2) σ = 3,5+(18−2).10 −3 .1,319 .106 2.(18−2).10−3.0,9 = 122,26 . 106 (N/m2) Vậy S = 18mm
1. 2.1.3.2. Chiều dày của đáy và nắp thiết bị
2. Đáy và nắp làm cùng loại vật liệu và cùng dạng elip có gờ nên được tính theo công thức XIII-47 STTB T2 T385
Trong đó:
hb- Chiều cao phần lồi của đáy hb =850 mm
k = 1. Do lỗ được tăng cứng hoàn toàn Xét = 132.10 6 .1 1,039.106.0,9=114,34>30 Do đó ta bỏ P ở mẫu = 3500.1,039. 10 6 4,7. 132.106.1.0,9. 3500 2.875+2=¿15,0256 (mm) Qui chuẩn S = 16 mm
* Kiểm tra ứng suất thành của đáy và nắp thiết bị theo áp suất thử thủy lực theo công thức XIII-49 STTB T2 T375:
σ = [3500¿¿2+2.875.(16−2)].1,31 9.10 6
7,6. 1. 0,9.875.(16−2) ¿ = 163,872.106 (N/m2)
Ta thấy σ < 1,2σ Do đó chiều dày đáy và nắp thỏa mãn Vậy S=21 mm
2.1.4. Chiều cao vỏ bọc
Chiều cao chất lỏng ở trong nồi là H0 = 6,095(m) Ta thiết kế vỏ bọc ngoài cách thân thiết bị là 100mm
Chiều cao phần vỏ bọc ngoài thường lấy cao hơn mặt chất lỏng là 0,3m. Vậy chiều cao phần thân vỏ bọc: Hv = 6,095 + 0,3 + 0,1 = 6,495 (m)
Qui chuẩn Hv = 6,5m
2.1.5. Chiều dày vỏ bọc
Do môi trường làm việc của vỏ bọc ít bị ăn mòn, chịu được áp suất tương đối thấp nên ta chọn thép CT3 làm vỏ bọc và cũng được gia công theo phương pháp hàn .
Chiều dày của vỏ bọc cũng được tính giống như nồi và được tính như sau:
2.1.5.1. Chiều dày phần hình trụ vỏ
Trong đó:
Dt - Đường kính trong của vỏ bọc, ta thiết kế vỏ bọc ngoài cách thân thiết bị là 100mm
Dt = 3500 + 100.2 = 3700 (mm)
P- Áp suất của hơi đốt ta chọn P = 0,3.106 N/m2
Φ- Hệ số bền hàn của vỏ hình trụ theo phương dọc ϕ = 0,95 (theo bảng XIII- 8/T362)
[σ ] - Ứng suất cho phép của thép CT3
theo bảng XII-7 STTB T2 T312 η = 1 theo bảng XIII-2 STTB T2 T356
Theo bảng VIII-3 STTB T2 T356 [σk] = 180.106
[σc] = 240.106
1,5 .1=¿160.106 (N/m2) . CHƯƠNG 2: CHỌN VÀ TÍNH THIẾT BỊ CHÍNH.
Thiết bị chính của phân xưởng sản xuất nhựa UPE đó là nồi tổng hợp nhựa hay thiết bị đa tụ (thiết bị phản ứng). Ta chọn vật liệu làm nồi là thép không gỉ, chịu nhiệt, loại Cr18Ni10Fe có hàm lượng các chất trong thép như sau: Cacbon 0,1%, Crom 18%, Niken 10%. Nồi có thân hình trụ làm bằng thép tấm còn đáy và nắp là hình elip, bích của thân là bích hàn, bích ở nắp là loại đúc sẵn, ghép nắp với thân bằng bulong. Bên trong nồi có gắn cánh khuấy mỏ neo, bên ngoài có lớp vỏ bọc bằng thép để chứa chất tải nhiệt là hỗn hợp Difenyl, ngoài ra còn có lớp cách nhiệt bằng bông thủy tính, áp kế, đồng hồ,…
2.1. Thể tích nồi đa tụ:
2.1.1. Thể tích nồi tính cho 1 mẻ nguyên liệu:
Thể tích nồi được tính khi lượng hỗn hợp phản ứng trong nồi là lớn nhất, lúc đó nguyên liệu được cho tất cả vào nồi phản ứng.
Ta có khối lượng các cấu tử tham gia phản ứng trong 1 mẻ sản xuất là: mAM = 4508,361 (kg). mAP = 5787,264 (kg). mAA = 883,2701 (kg). mEG = 3565,287 (kg). mPG = 3496,28 (kg). ⅀m = 18240,4621 (kg).
Trước khi tính thể tích nồi đa tụ ta phải tính thể tích nguyên liệu, thể tích nguyên liệu được tính theo công thức sau:
Vi = Gρi
i
ρi – khối lượng riêng cấu tử thứ i.
Tra sổ tay quá trình thiết bị - tập 1, ta có khối lượng riêng ác cấu tử như sau: ρAM = 1480 (kg/m3) ρAP = 1530 (kg/m3) ρAA = 880 (kg/m3) ρEG = 1130 (kg/m3) ρPG = 1038 (kg/m3)
Vậy, thể tích nguyên liệu cho vào 1 mẻ bằng tổng thể tích nguyên liệu riêng lẻ: Vngl = GρAM AM + GρAP AP + GρAA AA + GρEG EG + GρPG PG = 4508,3011480 + 5787,2641530 + 883,2701880 + 3565,2871130 + 3496,281038 = 14,3521 2.1.2. Tính thể tích nồi đa tụ:
Thể tích nồi đa tụ không được quá lớn cũng không được quá bé, thể tích nồi đa tụ được tính theo công thức như sau:
Vn = Vngl
α
Trong đó: Vn – thể tích nồi đa tụ.
Vngl – thể tích của 1 mẻ nguyên liệu cho vào nồi.
α – hệ số dồn đẩy. Với α = 0,6 ÷ 0,8
Vì tốc độ cánh khuấy không lớn lắm lên ta chọn: α = 0,75 Vậy, thể tích nồi đa tụ là:
Vn = 14,35210,75 = 19,1361 (m3)
2.2. Tính kích thước nồi đa tụ:
Nồi phản ứng có cấu tạo gồm: thân nồi hình trụ, đáy và nắp dạng elip có gờ, nên thể tích nồi phản ứng được tính theo công thức sau:
Vn = Vi + Vnắp + Vđáy.
Trong đó: Vi – thể tích thân nồi.
Vnắp – thể tích nắp nồiType equation here .
Vđáy – thể tích đáy nồi.
Khi thiết kế thân hình trụ ta có thể dựa vào đường kính trong hoặc đường kính ngoài, ở đây ta dựa vào đường kính trong.
Gọi: Dt – đường kính trong của nồi. H – chiều cao thân nồi.
Hlỏng – chiều cao cột chất lỏng trong nồi. H – chiều cao của gờ.
Ta có công thức tính thể tích thân hình trụ như sau: Vi = π (Dt
2 )2. H - π4 Dt2.H (m3).
Để đơn giản, ta tính nắp và đáy elip như sau: Vnắp = Vđáy = 14.4
3 π(Dt
2 )3 - 24π .Dt3 (m3) Chọn chiều cao thân nồi: H = 1,2Dt.
Suy ra: Vn = π4 Dt2 .1,2Dt + 2.24π . Dt3 - 4,6π . Dt 3 12 – 10 (m3) → Dt = 3 √12.104,6π – 2,025 (m). → H = 1,2.D = 2,43 (m).
Theo qui chuẩn, ta chọn.
Dt = 2,0 (m) ; H = 2,5 (m).
Tra bảng [XIII.10, trang 382] sổ tay QTTB tập 1, với D = 2 (m) ta được:
hđ = 0,25.D1 = 500 (mm). h = 50 (mm).
Fđáy = 4,66 (m2). Vnắp = 1,205 (m2).
Hỗn hợp trong nồi phản ứng sẽ chiếm toàn bộ thể tích đáy và một phần thể tích hình trụ, như vậy:
Vngl = Vđáy + π.(D√2)2.H1 (m3).
Trong đó: H1 – chiều cao cột chất lỏng với phần thân thiết bị.
Vngl = Vđáy + πR2.H1
→ H1 = 4(Vngl−Vđáy)
π Dt2 - 4(7,5298−1,205)
π .22 – 2,0132 (m).
Khi đó, chiều cao của cột chất lỏng trong nồi là: Hlỏng = hđ + h + H1
= 0,5 + 0,05 + 2,0132 = 2,5632 (m)