CHƯƠng I giới thiệu về quy trình chưng cất aceton – benzen


I.3 Đường kính ống dẫn dòng hoàn lưu



tải về 454.53 Kb.
trang3/3
Chuyển đổi dữ liệu08.09.2016
Kích454.53 Kb.
#31875
1   2   3

I.3 Đường kính ống dẫn dòng hoàn lưu:

Chọn vận tốc dòng hoàn lưu: v3 = 2 (m/s)

Q3: lưu lượng dòng hoàn lưu (m3/s)



: khối lượng riêng pha lỏng trong đoạn cất (kg/m3)

Chọn đường kính ống theo tiêu chuẩn d3 = 32mm

Chiều dài đoạn ống nối: l3 = 90mm (Theo bảng XIII.32 [II] )

Vận tốc thực của dòng hoàn lưu:





I.4 Đường kính ống dẫn dòng sản phẩm đáy:

Chọn vận tốc dòng sản phẩm đáy: v4 = 2 (m/s)

Q4: lưu lượng dòng sản phẩm đáy (m3/s)



: khối lượng riêng của dòng sản phẩm đáy (kg/m3)

Chọn đường kính ống theo tiêu chuẩn d4 = 25mm

Chiều dài đoạn ống nối: l4 = 90mm (Theo bảng XIII.32 [II] )

Vận tốc thực của dòng sản phẩm đáy:





I.5 Đường kính ống dẫn hơi từ nồi đun qua tháp:

Chọn vận tốc dòng nhập liệu: v5 = 30 (m/s)

Q5: lưu lượng dòng hơi (m3/s)



: khối lượng riêng của hơi nước (Theo bảng 57 [III] )

Chọn đường kính ống theo tiêu chuẩn d5 = 130mm

Chiều dài đoạn ống nối: l5 = 150mm (Theo bảng XIII.32/[II] )

Vận tốc thực của dòng hơi:





II.Tính bề dày thiết bị:

Thân tháp được chế tạo bằng phương pháp hàn hồ quang, thân tháp được ghép từ nhiều đoạn bằng mối ghép bích. Chọn vật liệu làm thân là thép không gỉ X18H10T. Tốc độ ăn mòn của tháp 0.02mm/năm.



Áp suất bên trong tháp:

Áp suất hơi đi trong tháp:

Áp suất thủy tĩnh của cột chất lỏng:

Khối lượng riêng trung bình hỗn hợp trong tháp:= 813.6 (kg/m3)

Chiều cao tháp: H = 15.4m

Tổng trở lực của tháp:





Ứng suất cho phép:



: hệ số hiệu chỉnh xác định theo điều kiện làm việc của thiết bị.

: ứng suất cho phép tiêu chuẩn của thép X18H10T tại tw (theo hình 1-2 [IV] )

là hệ số bền của mối hàn thân tháp (tra bảng XIII.8 [II] ) với cách hàn: hàn tay bằng hồ quang điện, đuờng kính trong thiết bị là 1.2m, kiểu hàn: hàn giáp mối 2 bên.

Bề dày thân tháp:

Do đó bề dày tối thiểu của thân được xác định theo công thức sau:



(*)

Bề dày thực của thân thiết bị: S = S + C = 1 + 2 = 3mm

C = Ca + Cb + Cc + Co = 0.3 + 0 + 0 +1.7 =2mm

Ca = 0.02*15 = 0.3mm : hệ số bổ sung do ăn mòn, chọn thiết bị làm việc trong vòng 15 năm.

Cb = 0 : hệ số bổ sung do bào mòn cơ học của môi trường

Cc = 0 : hệ số bổ sung do sai lệch khi chế tạo lắp ráp

Co = 1.7mm : hệ số bổ sung để quy tròn kích thước

Công thức (*) chi đúng với đều kiện:



(thỏa điều kiện)

Áp suất cho phép trong thiết bị:





Bề dày đáy và nắp thiết bị:

Đáy và nắp được chế tạo cùng loại vật liệu với thân thiết bị (thép không gỉ X18H10T). Chọn loại đáy và nắp hình elip có gờ.

Bề dày tối thiểu của đáy và nắp:



(mm) : bán kính cong bên trong đỉnh và đáy

Chọn

ht: chiều sâu của phần elip của đáy và đỉnh đo theo mặt trong của đáy và đỉnh, ht = 0.25*1200 = 300mm, chọn chiều cao gờ h = 25mm, diện tích bề mặt trong F = 1.66m2

Bề dày thực của đáy và nắp:

S = S + C = 1 + 2 = 3mm

Bề dày đáy và nắp cần thỏa điều kiện:



(thỏa điều kiện)

Áp suất dư cho phép:





III.Chọn bích và vòng đệm:

III.1 Bích và đệm để nối và bít kín thiết bị:

Mặt bích là bộ phận dùng để nối các phần của thiết bị cũng như nối các bộ phận khác của thiết bị

Chọn bích liền không cổ, vật liệu là thép không gỉ X18H10T. (Theo bảng XIII.27 [II] ) ta có các kích thước của bích:

Đường kính bên trong thiết bị: Dt = 1200mm

Đường kính bên ngoài thiết bị: Dn = 1806mm

Đường kính tâm bulông: Db = 1290mm

Đường kính mép vát: D1 = 1260mm

Đường kính bích: D = 1340mm

Đường kính bulông: db = M20mm

Chiều cao bích: h = 25mm

Số bulông: Z = 32 cái

(Theo bảng XIII.31/[II]) ta có kích thước bề mặt đệm bít kín:

Dt = 1200mm, H = h = 25mm

D1= 1260mm, D2 = 1254mm

D4 = 1230mm

Do D > 1000mm nên :

D3 = D2 + 2 = 1256mm

D5 = D4 – 2 = 1228mm



III.2 Chọn bích để nối các bộ phận của thiết bị với ống dẫn:

Chọn loại bích liền không cổ bằng thép không gỉ X18H10T, theo bảng XIII.26 [II] ta có các kích thước của bích như bảng sau:

STTLoại

ống


dẫnDyKích thước nốiBulônghLDnDDbDldbZmmcáimm1Nhập liệu32381209070M12412902Vào TBNT100108205170148M164141203Hoàn lưu32381209070M12412904Dòng SP đáy25321007560M10412905Hơi vào đáy150159260225202M16816130Theo bảng XIII.30 ta có kích thước của bề mặt đệm bít kín theo bảng sau:

D1: Tra theo bảng XIII.26/[II]

STTDD1D2D3D4D5bb1fZmmrãnh132705961494741422100148137139117115514.5333270596149474142425605153413941425150202191193171169514.53IV.Khối lượng tháp:

Khối lượng dung dịch trong tháp:





Thể tích đáy: Vđáy = 255.10-3 (theo bảng XIII.10/[II] )

Khối lượng riêng hỗn hợp:

Khối lượng thân thiết bị:



Khối lượng riêng thép:

Khối lượng đáy và nắp:

mđ = mn lấy gần đúng với đáy nắp elip tiêu chuẩn có gờ, h = 25mm, Dt = 1200, ht = 300mm, tra bảng XIII.10/[II] ta được: F = 1.66m2.



Khối lượng bích nối thân:





Chiều cao của bích: h = 25mm

Tháp chia làm 8 đoạn nên số mặt bích là n = 16

Khối lượng đĩa:





Khối lượng toàn tháp:

m = mdd + mt + mdn + mb +md

= 14527.2 + 1378.7 + 78 + 846.3 + 771.57 = 17602 (kg)



V. Chọn chân đỡ:

Chọn vật liệu chân đỡ là thép CT3, số chân đỡ là 4.

Tải trọng trên một chân đỡ:

Theo bảng XIII.35/ [II]

Chọn tải trọng cho phép trên một chân đỡ là: Q = 6.104 (N/m2)

Bề mặt đỡ: F = 711.10-4 m2

Tải trọng cho phép trên bề mặt đỡ: q = 0.84.106 (N/m2)

Kích thước chân đỡ cho ở bạng sau:

L(mm)B(mm)B1(mm)B2(mm)H(mm)h(mm)s(mm)l(mm)d(mm)3002402603704502261811034VI.Tính lớp cách nhiệt:

Chọn vật liệu làm lớp cách nhiệt là bông thủy tinh có . Nhiệt độ môi trường bên trong lấy bằng nhiệt độ cao nhất trong tháp 80oC, nhiệt độ không khí xung quanh là 30oC.

Nhiệt lượng trao đổi bằng nhiệt lượng tổn thất ra môi trường xung quanh:



D2: lượng hơi đốt (kg/h)

C2: nhiệt dung riêng của nước ngưng (kJ/kg. độ)

t2: Nhiệt độ nước ngưng

nên xem như truyền nhiệt qua vách phẳng.

Diện tích bề mặt truyền nhiệt gồm diện tích xung quanh và diện tích đáy nắp.





Mật độ dòng nhiệt:

Ta có:



hệ số cấp nhiệt từ dung dịch đến tv1 và từ tv3 đến không khí.

bề dày thân tháp và lớp cách nhiệt

: hệ số dẫn nhiệt của thép không gỉ

Chọn: tv1 = 79.5oC, tv3 = 35oC.



Vậy bề dày lớp cách nhiệt là 2mm.



CHƯƠNG V

TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHỤ

I.Thiết bị đun nóng hỗn hợp đầu:

I.1 Điều kiện nhiệt độ của qúa trình:

Ta dùng hơi nước bão hòa áp suất 3atm để cấp nhiệt cho dòng nhập liệu đến nhiệt độ sôi.

Dòng nóng = 132.9oC (hơi) = 132.9oC (lỏng)

Dòng lạnh = 30oC (lỏng) = 66.2oC (hơi)

Chênh lệch nhiệt độ đầu nhỏ:

Chênh lệch nhiệt độ đầu lớn:





Nhiệt tải:

C: nhiệt dung riêng của dòng nhập liệu tại nhiệt độ trung bình





(J/kg. độ) C =2006.94 (J/kg. độ)

Chọn loại thiết bị truyền nhiệt ống chùm, đặt đứng. Loại ống (38 x 3) mm, chiều dài ống L = 1m. Vật liệu làm ống là thép không gỉ X18H10T có hệ số dẫn nhiệt (tra bảng 28 [III] )

Đường kính ngoài ống: dn = 0.038m

Đường kính trong ống: dt = 0.032m

Bề dày ống:

I.2 Xác định hệ số cấp nhiệt từ hơi nước đến vách ngoài ống:

H = L = 1m : chiều cao ống.

Chọn là hiệu nhiệt độ giữa hơi bão hòa và bề mặt ngoài ống

r = 2171 (J/kg) : ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi nước tại t2 = 132.9oC

Các thông số còn lại tra theo nhiệt độ màng nước ngưng

Khối lượng riêng nước ngưng:

Hệ số dẫn nhiệt của nước ngưng:

Độ nhớt nước ngưng:



Nhiệt tải riêng:



I.3 Xác định hệ số cấp nhiệt từ vách trong ống đến dòng nhập liệu:

Tại t1 = 48.1oC tra được các thông số sau của dòng nhập liệu:

Khối lượng riêng:

Độ nhớt:



Nhiệt dung riêng:

C = 2006.94 (J/kg. độ)

Chọn vận tốc dung dịch đi trong ống:

w = 0.15(m/s)

chế độ chảy rối



: hệ số hiệ chỉnh (tra bảng V.2 [II] ),

Pr, Prt: chuẩn số Pr của dòng nhập liệu tại nhiệt độ trung bình dòng nhập liệu và nhiệt độ trung bình của thành ống.







Tính Pr:

,

M = 69.6 (kg/kmol) : khối lượng mol trung bình dòng nhập liệu



: hệ số dẫn nhiệt, nhiệt dung riêng, khối lượng riêng, độ nhớt của dòng nhập liệu tại t1 = 48.1oC

(J/kg.độ)









Tính Prv:

,

M = 69.6 (kg/kmol) : khối lượng mol trung bình dòng nhập liệu



: hệ số dẫn nhiệt, nhiệt dung riêng, khối lượng riêng, độ nhớt của dòng nhập liệu tại

(J/kg.độ)











Với: ở 48.1oC

Nhiệt tải riêng:

So sánh q1 và q2:



I.4 Hệ số truyền nhiệt:



Trong đó:

r1 = 0.387.10-3 (W/m.K) hệ số cáu bẩn của cặn bẩn

r2 = 0.464.10-3 (W/m.K) hệ số cáu bẩn của nước thường



I.5 Diện tích bề mặt truyền nhiệt:

Số ống: ống



I.6 Đường kính thiết bị:

Thiết bị truyền nhiệt gồm 37 ống, xếp thành 3 hình 6 cạnh, số ống ở vòng ngoài cùng là 18 ống. Loại ống (38 x 3) mm, chiều dài ống L = 1m.

Đường kính thiết bị: D = t(b-1) + 4dn

t: bước ống, thường chọn t = (1.2 1.5)dn

Chọn t = 1.5dn =1.5*0.038 = 0.057 (m)

b: số ống trên đường chéo hình 6 cạnh đều

b = 2a - 1 = 2*4 – 1 = 7

a = 4: số ống trên 2 cạnh của hình 6 cạnh ngoài cùng

D = 0.057.(7 – 1) + 4*0.038 = 0.5 (m)

II.Tính bồn cao vị và bơm:

II.1 Bồn cao vị:

Chiều cao từ chân tháp đến vị trí nhập liệu:

Z2 = Hc + ht + h + S + 12(h + S)

HC = 350mm: chiều cao chân đỡ

ht = 300mm: chiều cao đáy

h = 25mm: chiều cao gờ

S = 4mm: bề dày đáy thiết bị

h = 300mm: khoảng cách giữa 2 đĩa

S = 2mm: bề dày đĩa

Số đĩa tính đến vị trí nhập liệu là 12.

Z2 = 0.35+0.3+0.025+0.004+12(0.3+0.002) = 4.303m

Xét mặt cắt (1 – 1) và (2 – 2):





Chọn v1 = 0 (m/s). Chọn đường kính ống dẫn d = 32mm, vận tốc dòng nhập liệu:

Tổng trở lực trên đường ống:

Chọn chiều dài ống dẫn là 15m, chọn đường ống là loại ống thép đúc, ít gỉ, độ nhám (bảng 12/[III] )



Tính tổn thất do ma sát trên đường ống :

chế độ chảy rối



Tính các hệ số trở lực: (Các hệ số trở lực tra theo bảng13/ [III] )

Hệ số trở lực của lưu lượng kế không đáng kể.

Hệ số đột mở trước khi vào thiết bị gia nhiệt:

Chọn đường kính lỗ mở ở thiết bị gia nhiệt d1 = 60mm





Hệ số đột thu sau thiết bị gia nhiệt:





Hệ số đột thu ở bồn cao vị:

Chọn đường kính lỗ mở ở bồn cao vị d1 = 100mm





Hệ số trở lực qua 4 đoạn ống uốn cong:



Hệ số trở lực ca 3 van:

Hệ số trở lực qua thiết bị gia nhiệt nhập liệu gồm:

- Hệ số trở lực do đột thu khi vào ống trong thiết bị gia nhiệt:



Đường kính tương đương của các ống trong thiết bị gia nhiệt:





- Hệ số trở lực khi ra khỏi ống trong thiết bị gia nhiệt:





Tổng các hệ số trở lực:





Vậy chiều cao từ mặt đất đến bồn cao vị là 13m



II.2Tính bơm:

Áp dụng phương trình Bernuli cho mặt cắt (1-1) và (3-3):



P1 = P3 = 1at , v1 = v3 = 0

Chọn chiều cao mực chất lỏng trong bồn chứa nguyên liệu vao hơn đế chân đỡ: z3 = 450mm. Chọn chiều dài ống dẫn: l = 25m, đường kính ống dẫn: d = 32mm, vận tốc dòng v = 1.5(m/s), .

Tính hệ số trở lực:

Hệ số trở lực của 4 đoạn ống uốn cong:



Hệ số trở lực qua 2 van:

Tổng tổn thất:



Chọn hiệu suất của bơm:

Lưu lượng của bơm:

=4.4(m3/h)

Công suất của bơm:



Chọn bơm là loại bơm ly tâm X: đây là bơm ly tâm 1 – 3 cấp nằm ngang để bơm chất lỏng trung tính có khối lượng riêng < 1850kg/m3.

Năng suất: 3 – 288 (m3/h)

Áp suất toàn phần: 10 – 143 (m)

Số vòng quay: 1450 – 2900 (v/ph)

Nhiệt độ chất lỏng: -40 – 90oC

Chiều cao hút: 2.8m

KẾT LUẬN

Đồ án môn học này thiết kế tháp chưng cất để phân riêng hỗn hợp Aceton – Benzen có nồng độ 35% khối lượng Aceton thành sản phẩm đỉnh có nồng độ 98% khối lượng. Tháp chưng cất được thiết kế là tháp đĩa không có ống chảy chuyền với năng suất nhập liệu 3500 kg/h. Cần sử dụng tháp có đường kính Dt = 1200mm và chiều cao tháp khoảng 15m.

Đồ án này giúp em tự tổng hợp lại tất cả các kiến thức một cách linh động, chính xác và hợp lý. Đồng thời nó cũng giúp em bước đầu tiếp cận với công việc thiết kế, nghiên cứu sâu hơn về các kiến thức cơ bản, biết cách tính toán, đưa ra các giải pháp và lựa chọn các thông số cần thiết phù hợp với yêu cầu ban đầu.

Do thời gian hạn hẹp nên nội dung đồ án chỉ đề cập đến việc thiết kế các phần chính quan trọng của thiết bị, chưa cải thiện được quy trình thiết bị để đạt mức tối ưu nhất.

Với kiến thức hạn hẹp cộng với hạn chế là ít tiếp xúc với thực tế nên việc thiết kế không tránh khỏi thiếu sót, rất mong sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô và các bạn để em có thêm nhiều kinh nghiệm hơn trong việc thiết kế sau này.

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[I] PTS Trần Xoa, PTS Nguyễn Trọng Khuông, KS Hồ Lê Viên – “Sổ tay quá trình và thiết b công nghệ hoá chất tâp 1” – NXB KHKT – Hà Nội – 1992.

[II] PTS Trần Xoa, PTS Nguyễn Trọng khuông, KS Hồ Lê Viên – “Sổ tay quá trình và thiết b công nghệ hóa chất tập 2” – NXB KHKT – Hà Nội – 1999.

[III] Phạm Văn Bôn, Vũ Bá Minh, Hoàng Minh Nam – “Quá trình và thiết b công nghệ hóa hc tập 10, ví d và bài tập” - Trường BHBK TP Hồ Chí Minh.

[IV] Hồ Lê Viên – “Thiết kế và tính toán các chi tiết thiết b hoá chất” – NXB KHKT – Hà Nội – 1978.

[V] Phạm Văn Bôn, Nguyễn Đình Thọ - “Quá trình và thiết b công nghệ hoá hc, tập 5 Quá trình và thiết b truyền nhiệt” – NXB ĐH Quốc gia TP Hồ Chí Minh.

[VI] Trịnh Văn dũng – “Tóm tắt bài ging quá trình và thiết b truyền khối” - Trường ĐHBC Tôn Đức Thắng - 2003





Каталог: nonghocbucket -> UploadDocument server07 id114188 190495
UploadDocument server07 id114188 190495 -> ChuyêN ĐỀ ĐIỀu khiển tán sắC
UploadDocument server07 id114188 190495 -> Trong khuôn khổ Hội nghị của fifa năm 1928 được tổ chức tại Amsterdam (Hà Lan), Henry Delaunay đã đưa ra một đề xuất mang tính đột phá đối với lịch sử bóng đá
UploadDocument server07 id114188 190495 -> MỤc lục phần I: MỞ ĐẦU
UploadDocument server07 id114188 190495 -> «Quản trị Tài sản cố định trong Công ty cổ phần Điện lực Khánh Hòa»
UploadDocument server07 id114188 190495 -> Khóa luận tốt nghiệp 2010 Mục tiêu phát triển kinh tế xã hội trong thời kì tới 85
UploadDocument server07 id114188 190495 -> ĐỒ Án tốt nghiệp tk nhà MÁY ĐƯỜng hiệN ĐẠi rs
UploadDocument server07 id114188 190495 -> Đề tài: Qúa trình hình thành và phát triển an sinh xã hội ở Việt Nam
UploadDocument server07 id114188 190495 -> Chuyên đề tốt nghiệp Trần Thị Ngọc – lt2 khct L ời cảM ƠN
UploadDocument server07 id114188 190495 -> Địa vị của nhà vua trong nhà nước phong kiến Việt Nam

tải về 454.53 Kb.

Chia sẻ với bạn bè của bạn:
1   2   3




Cơ sở dữ liệu được bảo vệ bởi bản quyền ©hocday.com 2024
được sử dụng cho việc quản lý

    Quê hương