Xem mẫu
ĐH Công nghiệp Hà Nội – Khoa CN Hóa
http://www.ebook.edu.vn
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................ 4
Chương I: GIỚI THIỆU CHUNG .............................................................. 5
1.1: LÝ THUYẾT VỀ CHƯNG LUYỆN: ................................................ 5
1.1.1: Phương pháp chưng luyện:........................................................... 5
1.1.2. Thiết bị chưng luyện: ................................................................... 6
1.2.GIỚI THIỆU VỀ HỖN HỢP CHƯNG LUYỆN: ................................ 6
1.2.1.Axit propinic ................................................................................. 6
1.2.2. Nước (H2O) ................................................................................. 8
1.3. DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT........................................................... 11
Chương 2: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH ........................................... 13
2.1. TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT LIỆU TOÀN THIẾT BỊ: ............. 13
2.1.1.Cân bằng vật liệu......................................................................... 14
2.1.2.Tính chỉ số hồi lưu tối thiểu ........................................................ 15
2.1.3.Tính chỉ số hồi lưu thích hợp ...................................................... 17
2.1.4.Số đĩa lý thuyết. .......................................................................... 27
2.1.5.Phương trình đường nồng độ làm việc: ....................................... 27
2.2. TÍNH ĐƯỜNG KÍNH THÁP .......................................................... 28
2.2.1.Lượng hơi trung bình các dòng pha đi trong tháp. ...................... 28
2.2.2.Khối lượng riêng trung bình ........................................................ 33
2.2.3. Vận tốc hơi đi trong tháp............................................................ 36
2.2.4. Tính đường kính tháp ................................................................. 36
2.3. TÍNH CHIỀU CAO THÁP .............................................................. 37
2.3.1. Hệ số khuếch tán ........................................................................ 37
2.3.2. Hệ số cấp khối ............................................................................ 39
2.3.3. Hệ số chuyển khối, đường cong động học, số đĩa thực tế: ......... 42
2.3.4. Hiệu suất tháp, chiều cao tháp .................................................... 47
2.4. TÍNH TRỞ LỰC THÁP ................................................................... 49
Lê Thị Hiền – Lớp Đại học công nghệ Hóa 1-k3. Đồ án hóa công
1
ĐH Công nghiệp Hà Nội – Khoa CN Hóa
http://www.ebook.edu.vn
2.4.1. Trở lực của đĩa khô .................................................................... 49
2.4.2. Trở lực của đĩa do sức căng bề mặt. ........................................... 50
2.4.3. Trở lực của lớp chất lỏng trên đĩa .............................................. 51
2.4.4. Trở lực của tháp ......................................................................... 51
2.5. TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG............................................... 52
2.5.1. Tính cân bằng nhiệt trong thiết bị gia nhệt hỗn hợp đầu: ........... 52
2.5.2. Tính cân bằng nhiệt lượng toàn tháp chưng luyện ..................... 54
2.5.3. Tính cân bằng nhiệt lượng trong thiết bị ngưng tụ: .................... 57
2.5.4. Tính cân bằng nhiệt lượng trong thiết bị làm lạnh ..................... 58
Chương 3. TÍNH TOÁN CƠ KHÍ ............................................................ 60
3.1. TÍNH TOÁN THÂN THÁP:............................................................ 60
3.1.1. Áp suất trong thiết bị. ................................................................. 60
3.1.2. Ứng suất cho phép...................................................................... 61
3.1.3 Tính hệ số bền của thành hình trụ theo phương dọc:................... 61
3.1.4. Đại lượng bổ sung. ..................................................................... 62
3.1.5. Chiều dày thân tháp. ................................................................... 62
3.2. TÍNH ĐƯỜNG KÍNH CÁC ỐNG DẪN ......................................... 63
3.2.1. Đường kính ống chảy chuyền .................................................... 64
3.2.2. Đường kính ống dẫn hỗn hợp đầu vào tháp................................ 64
3.2.3. Đường kính ống dẫn hơi đỉnh tháp. ............................................ 65
3.2.4. Đường kính ống dẫn sản phẩm đáy. ........................................... 65
3.2.5.Đường kính ống dẫn hơi ngưng tụ hồi lưu .................................. 66
3.2.6. Đường kính ống dẫn hơi sản phẩm đáy hồi lưu.......................... 67
3.3. TÍNH ĐÁY VÀ NẮP THIẾT BỊ ..................................................... 67
3.4 CHỌN MẶT BÍCH ........................................................................... 70
3.4.1. Chọn mặt bích để nối thân tháp và nắp, đáy............................... 70
3.4.2. Chọn mặt bích để nối ống dẫn thiết bị: ...................................... 70
3.5. TÍNH VÀ CHỌN GIÁ ĐỠ, TAI TREO .......................................... 71
Lê Thị Hiền – Lớp Đại học công nghệ Hóa 1-k3. Đồ án hóa công
2
ĐH Công nghiệp Hà Nội – Khoa CN Hóa
http://www.ebook.edu.vn
3.5.1. Tính khối lượng toàn bộ tháp ..................................................... 71
3.5.2. Tính tai treo ................................................................................ 74
Chương 4. TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ ................................................ 77
4.1 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ GIA NHIỆT HỖN HỢP ĐẦU ................... 77
4.1.1. Tính hiệu số nhiệt độ trung bình ................................................ 77
4.1.2. Tính lượng nhiệt trao đổi............................................................ 78
4.1.3. Tính hệ số cấp nhiệt. .................................................................. 78
4.2. TÍNH BƠM VÀ THÙNG CAO VỊ .................................................. 85
4.2.1. Tính các trở lực .......................................................................... 86
4.2.2. Tính chiều cao thùng cao vị so với đĩa tiếp liệu ......................... 94
4.2.3. Tính và chọn bơm ...................................................................... 95
KẾT LUẬN .............................................................................................. 99
Lê Thị Hiền – Lớp Đại học công nghệ Hóa 1-k3. Đồ án hóa công
3
ĐH Công nghiệp Hà Nội – Khoa CN Hóa
http://www.ebook.edu.vn
LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, nền công
nghiệp đã mang lại cho con người những lợi ích vô cùng to lớn về vật chất
và tinh thần. Để nâng cao đời sống nhân dân, để hòa nhập chung với sự phát
triển chung của các nước trong khu vực cũng như trên thế giới Đảng và Nhà
nước ta đã đề ra mục tiêu công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước.
Trong tiến trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước những ngành
mũi nhọn như công nghệ thông tin, công nghệ sinh học, công nghệ điện tử
tự động hóa…công nghệ hóa giữ vai trò quan trọng trong việc sản xuất các
sản phẩm phục vụ cho nền kinh tế quốc dân, tạo tiền đề cho nhiều ngành
khác phát triển.
Khi kinh tế phát triển thì nhu cầu của con người ngày càng tăng. Do
vậy các sản phẩm cũng đòi hỏi cao hơn, đa dạng hơn, phong phú hơn, theo
đó công nghệ sản xuất cũng phải nâng cao. Trong công nghệ hóa học nói
chung việc sử dụng hóa chất có độ tinh khiết cao là yếu tố căn bản tạo ra
sản phẩm có chất lượng cao. Có nhiều phương pháp khác nhau để làm tăng
nồng độ, độ tinh khiết như: chưng cất, cô đặc, trích ly. Tùy vào tính chất
của hệ mà ta lựa chọn phương pháp thích hợp.
Lê Thị Hiền – Lớp Đại học công nghệ Hóa 1-k3. Đồ án hóa công
4
ĐH Công nghiệp Hà Nội – Khoa CN Hóa
http://www.ebook.edu.vn
Chương I: GIỚI THIỆU CHUNG
1.1: LÝ THUYẾT VỀ CHƯNG LUYỆN:
1.1.1: Phương pháp chưng luyện:
Chưng luyện là một phương pháp nhằm để phân tách một hỗn hợp khí
đã hóa lỏng dựa trên độ bay hơi tương đối khác nhau giữa các cấu tử thành
phần ở cùng một áp suất.
Phương pháp chưng luyện này là một quá trình trong đó hỗn hợp được
bốc hơi và ngưng tụ nhiều lần. Kết quả cuối cùng ở đỉnh tháp ta thu được
một hỗn hợp gồm hầu hết các cấu tử dễ bay hơi và nồng độ đạt yêu cầu.
Phương pháp chưng luyện cho hiệu suất phân tách cao, vì vậy nó được sử
dụng nhiều trong thực tế.
Dựa trên các phương pháp chưng luyện liên tục, người ta đưa ra nhiều
thiết bị phân tách đa dạng như tháp chóp, tháp đĩa lỗ không có ống chảy
truyền, tháp đĩa lỗ có ống chảy truyền, tháp đệm… Cùng với các thiết bị ta
có các phương pháp chưng cất là:
a.
Áp suất làm việc:
- Chưng cất ở áp suất thấp.
- Chưng cất ở áp suất thường.
- Chưng cất ở áp suất cao.
Nguyên tắc của phương pháp này là dựa trên nhiệt độ sôi của các cấu
tử: nếu nhiệt độ sôi của các cấu tử quá cao thì giảm áp suất làm việc để
giảm nhệt độ sôi của các cấu tử.
b.
Nguyên lý làm việc: có thể làm việc theo nguyên lý liên tục hoặc
gián đoạn:
•
Chưng gián đoạn: phương pháp này được sử dụng khi:
Nhiệt độ sôi của các cấu tử khác xa nhau.
Không cần đòi hỏi sản phẩm có độ tinh khiết cao
Tách hỗn hợp lỏng ra khỏi tạp chất không bay hơi.
Tách sơ bộ hỗn hợp nhiều cấu tử.
•
Chưng liên tục: là quá trình được thực hiện liên tục nghịch
dòng và nhiều đoạn.
Lê Thị Hiền – Lớp Đại học công nghệ Hóa 1-k3. Đồ án hóa công
5
nguon tai.lieu . vn
http://www.ebook.edu.vn
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................ 4
Chương I: GIỚI THIỆU CHUNG .............................................................. 5
1.1: LÝ THUYẾT VỀ CHƯNG LUYỆN: ................................................ 5
1.1.1: Phương pháp chưng luyện:........................................................... 5
1.1.2. Thiết bị chưng luyện: ................................................................... 6
1.2.GIỚI THIỆU VỀ HỖN HỢP CHƯNG LUYỆN: ................................ 6
1.2.1.Axit propinic ................................................................................. 6
1.2.2. Nước (H2O) ................................................................................. 8
1.3. DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT........................................................... 11
Chương 2: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH ........................................... 13
2.1. TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT LIỆU TOÀN THIẾT BỊ: ............. 13
2.1.1.Cân bằng vật liệu......................................................................... 14
2.1.2.Tính chỉ số hồi lưu tối thiểu ........................................................ 15
2.1.3.Tính chỉ số hồi lưu thích hợp ...................................................... 17
2.1.4.Số đĩa lý thuyết. .......................................................................... 27
2.1.5.Phương trình đường nồng độ làm việc: ....................................... 27
2.2. TÍNH ĐƯỜNG KÍNH THÁP .......................................................... 28
2.2.1.Lượng hơi trung bình các dòng pha đi trong tháp. ...................... 28
2.2.2.Khối lượng riêng trung bình ........................................................ 33
2.2.3. Vận tốc hơi đi trong tháp............................................................ 36
2.2.4. Tính đường kính tháp ................................................................. 36
2.3. TÍNH CHIỀU CAO THÁP .............................................................. 37
2.3.1. Hệ số khuếch tán ........................................................................ 37
2.3.2. Hệ số cấp khối ............................................................................ 39
2.3.3. Hệ số chuyển khối, đường cong động học, số đĩa thực tế: ......... 42
2.3.4. Hiệu suất tháp, chiều cao tháp .................................................... 47
2.4. TÍNH TRỞ LỰC THÁP ................................................................... 49
Lê Thị Hiền – Lớp Đại học công nghệ Hóa 1-k3. Đồ án hóa công
1
ĐH Công nghiệp Hà Nội – Khoa CN Hóa
http://www.ebook.edu.vn
2.4.1. Trở lực của đĩa khô .................................................................... 49
2.4.2. Trở lực của đĩa do sức căng bề mặt. ........................................... 50
2.4.3. Trở lực của lớp chất lỏng trên đĩa .............................................. 51
2.4.4. Trở lực của tháp ......................................................................... 51
2.5. TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG............................................... 52
2.5.1. Tính cân bằng nhiệt trong thiết bị gia nhệt hỗn hợp đầu: ........... 52
2.5.2. Tính cân bằng nhiệt lượng toàn tháp chưng luyện ..................... 54
2.5.3. Tính cân bằng nhiệt lượng trong thiết bị ngưng tụ: .................... 57
2.5.4. Tính cân bằng nhiệt lượng trong thiết bị làm lạnh ..................... 58
Chương 3. TÍNH TOÁN CƠ KHÍ ............................................................ 60
3.1. TÍNH TOÁN THÂN THÁP:............................................................ 60
3.1.1. Áp suất trong thiết bị. ................................................................. 60
3.1.2. Ứng suất cho phép...................................................................... 61
3.1.3 Tính hệ số bền của thành hình trụ theo phương dọc:................... 61
3.1.4. Đại lượng bổ sung. ..................................................................... 62
3.1.5. Chiều dày thân tháp. ................................................................... 62
3.2. TÍNH ĐƯỜNG KÍNH CÁC ỐNG DẪN ......................................... 63
3.2.1. Đường kính ống chảy chuyền .................................................... 64
3.2.2. Đường kính ống dẫn hỗn hợp đầu vào tháp................................ 64
3.2.3. Đường kính ống dẫn hơi đỉnh tháp. ............................................ 65
3.2.4. Đường kính ống dẫn sản phẩm đáy. ........................................... 65
3.2.5.Đường kính ống dẫn hơi ngưng tụ hồi lưu .................................. 66
3.2.6. Đường kính ống dẫn hơi sản phẩm đáy hồi lưu.......................... 67
3.3. TÍNH ĐÁY VÀ NẮP THIẾT BỊ ..................................................... 67
3.4 CHỌN MẶT BÍCH ........................................................................... 70
3.4.1. Chọn mặt bích để nối thân tháp và nắp, đáy............................... 70
3.4.2. Chọn mặt bích để nối ống dẫn thiết bị: ...................................... 70
3.5. TÍNH VÀ CHỌN GIÁ ĐỠ, TAI TREO .......................................... 71
Lê Thị Hiền – Lớp Đại học công nghệ Hóa 1-k3. Đồ án hóa công
2
ĐH Công nghiệp Hà Nội – Khoa CN Hóa
http://www.ebook.edu.vn
3.5.1. Tính khối lượng toàn bộ tháp ..................................................... 71
3.5.2. Tính tai treo ................................................................................ 74
Chương 4. TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ ................................................ 77
4.1 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ GIA NHIỆT HỖN HỢP ĐẦU ................... 77
4.1.1. Tính hiệu số nhiệt độ trung bình ................................................ 77
4.1.2. Tính lượng nhiệt trao đổi............................................................ 78
4.1.3. Tính hệ số cấp nhiệt. .................................................................. 78
4.2. TÍNH BƠM VÀ THÙNG CAO VỊ .................................................. 85
4.2.1. Tính các trở lực .......................................................................... 86
4.2.2. Tính chiều cao thùng cao vị so với đĩa tiếp liệu ......................... 94
4.2.3. Tính và chọn bơm ...................................................................... 95
KẾT LUẬN .............................................................................................. 99
Lê Thị Hiền – Lớp Đại học công nghệ Hóa 1-k3. Đồ án hóa công
3
ĐH Công nghiệp Hà Nội – Khoa CN Hóa
http://www.ebook.edu.vn
LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, nền công
nghiệp đã mang lại cho con người những lợi ích vô cùng to lớn về vật chất
và tinh thần. Để nâng cao đời sống nhân dân, để hòa nhập chung với sự phát
triển chung của các nước trong khu vực cũng như trên thế giới Đảng và Nhà
nước ta đã đề ra mục tiêu công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước.
Trong tiến trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước những ngành
mũi nhọn như công nghệ thông tin, công nghệ sinh học, công nghệ điện tử
tự động hóa…công nghệ hóa giữ vai trò quan trọng trong việc sản xuất các
sản phẩm phục vụ cho nền kinh tế quốc dân, tạo tiền đề cho nhiều ngành
khác phát triển.
Khi kinh tế phát triển thì nhu cầu của con người ngày càng tăng. Do
vậy các sản phẩm cũng đòi hỏi cao hơn, đa dạng hơn, phong phú hơn, theo
đó công nghệ sản xuất cũng phải nâng cao. Trong công nghệ hóa học nói
chung việc sử dụng hóa chất có độ tinh khiết cao là yếu tố căn bản tạo ra
sản phẩm có chất lượng cao. Có nhiều phương pháp khác nhau để làm tăng
nồng độ, độ tinh khiết như: chưng cất, cô đặc, trích ly. Tùy vào tính chất
của hệ mà ta lựa chọn phương pháp thích hợp.
Lê Thị Hiền – Lớp Đại học công nghệ Hóa 1-k3. Đồ án hóa công
4
ĐH Công nghiệp Hà Nội – Khoa CN Hóa
http://www.ebook.edu.vn
Chương I: GIỚI THIỆU CHUNG
1.1: LÝ THUYẾT VỀ CHƯNG LUYỆN:
1.1.1: Phương pháp chưng luyện:
Chưng luyện là một phương pháp nhằm để phân tách một hỗn hợp khí
đã hóa lỏng dựa trên độ bay hơi tương đối khác nhau giữa các cấu tử thành
phần ở cùng một áp suất.
Phương pháp chưng luyện này là một quá trình trong đó hỗn hợp được
bốc hơi và ngưng tụ nhiều lần. Kết quả cuối cùng ở đỉnh tháp ta thu được
một hỗn hợp gồm hầu hết các cấu tử dễ bay hơi và nồng độ đạt yêu cầu.
Phương pháp chưng luyện cho hiệu suất phân tách cao, vì vậy nó được sử
dụng nhiều trong thực tế.
Dựa trên các phương pháp chưng luyện liên tục, người ta đưa ra nhiều
thiết bị phân tách đa dạng như tháp chóp, tháp đĩa lỗ không có ống chảy
truyền, tháp đĩa lỗ có ống chảy truyền, tháp đệm… Cùng với các thiết bị ta
có các phương pháp chưng cất là:
a.
Áp suất làm việc:
- Chưng cất ở áp suất thấp.
- Chưng cất ở áp suất thường.
- Chưng cất ở áp suất cao.
Nguyên tắc của phương pháp này là dựa trên nhiệt độ sôi của các cấu
tử: nếu nhiệt độ sôi của các cấu tử quá cao thì giảm áp suất làm việc để
giảm nhệt độ sôi của các cấu tử.
b.
Nguyên lý làm việc: có thể làm việc theo nguyên lý liên tục hoặc
gián đoạn:
•
Chưng gián đoạn: phương pháp này được sử dụng khi:
Nhiệt độ sôi của các cấu tử khác xa nhau.
Không cần đòi hỏi sản phẩm có độ tinh khiết cao
Tách hỗn hợp lỏng ra khỏi tạp chất không bay hơi.
Tách sơ bộ hỗn hợp nhiều cấu tử.
•
Chưng liên tục: là quá trình được thực hiện liên tục nghịch
dòng và nhiều đoạn.
Lê Thị Hiền – Lớp Đại học công nghệ Hóa 1-k3. Đồ án hóa công
5