intTypePromotion=4
Array
(
    [0] => Array
        (
            [banner_id] => 142
            [banner_name] => KM3 - Tặng đến 150%
            [banner_picture] => 412_1568183214.jpg
            [banner_picture2] => 986_1568183214.jpg
            [banner_picture3] => 458_1568183214.jpg
            [banner_picture4] => 436_1568779919.jpg
            [banner_picture5] => 
            [banner_type] => 9
            [banner_link] => https://tailieu.vn/nang-cap-tai-khoan-vip.html
            [banner_status] => 1
            [banner_priority] => 0
            [banner_lastmodify] => 2019-09-18 11:12:29
            [banner_startdate] => 2019-09-12 00:00:00
            [banner_enddate] => 2019-09-12 23:59:59
            [banner_isauto_active] => 0
            [banner_timeautoactive] => 
            [user_username] => minhduy
        )

)

Đồ án: Thiết kế hệ thống chưng luyện liên tục loại tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền để phân tách hỗn hợp

Chia sẻ: Hải đăng | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:105

0
95
lượt xem
15
download

Đồ án: Thiết kế hệ thống chưng luyện liên tục loại tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền để phân tách hỗn hợp

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đồ án "Thiết kế hệ thống chưng luyện liên tục loại tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền để phân tách hỗn hợp" trình bày các nội dung sau: Giới thiệu chung, tính toán thiết bị chính, tính toán cơ khí, tính toán thiết bị phụ,..Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Đồ án: Thiết kế hệ thống chưng luyện liên tục loại tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền để phân tách hỗn hợp

  1. Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa công nghệ Hoá học                       BỘ CÔNG THƯƠNG      CỘNG HÒA XàHỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM            TRƯỜNG  ĐẠI HỌC  CÔNG NGHIỆP HÀ                Đ   ỘC LẬP­ TỰ DO­ HẠNH PHÚC NỘI                         ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ Họ và tên SV : Nguyễn Hải Đăng MSV : 0941440064 Lớp : ĐH Công Nghệ Kỹ Thuật Môi Trường 1 Khóa : 9 Khoa : Công nghệ hóa Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Văn Mạnh NỘI DUNG:  Thiết kế hệ thống chưng luyện liên tục loại tháp đĩa lỗ có ống  chảy chuyền để  phân tách hỗn hợp: Metylic­ etylic với các số  liệu ban đầu  như sau: ­ Năng suất hỗn hợp đầu = 5,78 tấn/h ­ Nồng độ cấu tử dễ bay hơi :                     + hỗn hợp đầu aF= 32,8% khối lượng                     + hỗn hợp đỉnh ap=79,1% khối lượng 1
  2. Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa công nghệ Hoá học + hỗn hợp đáy aw= 1,1% khối lượng ST Tên bản vẽ Khổ giấy Số lượng T 1 Vẽ dây chuyền sản xuất A0 01 2 Vẽ hệ thống tháp chưng luyện A0 01 2
  3. Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa công nghệ Hoá học                                           MỤC LỤC                                                   LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay với sự  phát triển không ngừng nghỉ  của khoa học kỹ  thuật, máy  móc công nghệ  không ngừng được nâng cao tạo ra các sản phẩm thỏa mãn  các nhu cầu khắt khe nhất của thị trường. Nghành công nghiệp hóa chất cũng  không nằm ngoài xu thế đó, càng ngày sản phẩm của ngành công nghiệp này  càng đòi hỏi sự  tinh khiết, chất lượng hoàn hảo phù hợp với nhu cầu sản   xuất sử dụng của con người. Để tạo ra loai sản phẩm hóa chất có tính tinh khiết cao, đảm bảo tăng nồng  độ  chất tan trong dung dịch, phù hợp yêu cầu người ta có rất nhiều cách để  tạo ra chúng, một trong những cách đó là sử dụng phương pháp chưng luyện,  tạo ra tăng nồng độ  sản phẩm mong muốn. Chưng là phương pháp dùng để  tách các hỗn hợp chất lỏng (cũng như  các hỗn hợp khí đã hóa lỏng) thành  những cấu tử riêng biệt, dựa trên độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong  hỗn hợp. Chúng ta có thể thực hiện nhiều phương pháp chưng khác nhau như  chưng gián đoạn, chưng liên tục, chưng đơn giản, và chưng đặc biệt (chưng  luyện hỗn hợp đẳng phí, chưng phân tử, chưng bằng hơi nước trực tiếp,   chưng trích ly). Ngày nay, chưng luyện được ứng dụng rộng rãi để tách các hỗn hợp: + Dầu mỏ, các tài nguyên được khai thác ở dạng lỏng. + Không khí hóa lỏng. 3
  4. Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa công nghệ Hoá học + Quá trình tổng hợp hữu cơ  thường cho sản phẩm  ở  dạng hỗn hợp ch ất   lỏng. Ví dụ: sản xuất metanol, etylen… + Công nghệ sinh học thường cho sản phẩm là hỗn hợp chất lỏng như etylic­ nước từ quá trình lên men. Khi chưng, hỗn hợp đầu chứa bao nhiêu cấu tử thì ta thu được bấy nhiêu cấu   tử  sản phẩm. Để  có thể  thu được sản phẩm đỉnh tinh khiết ta tiến hành   chưng nhiều lần hay còn gọi là chưng luyện. Là  một kỹ sư hóa chất trong tương lai, chúng em đã được trang bị rất nhiều  những kiến thức cơ  bản về  các quá trình thiết bị  của công nghệ  sản xuất   những sản phẩm hóa học, để củng cố những kiến thức đã học, cũng như để  phát huy trình độ  độc lập sáng tạo giải quyết một vấn đề  cụ  thể  của sinh  viên trong thực tế sản xuất, chinh vì vậy khi được nhận bản đồ  án quá trình  thiết bị này là một cơ hội tốt để cho chúng em được tìm hiểu về các quá trình  công nghệ, được vận dụng những kiến thức đã  được học  và mở  rộng vốn  kiến thức của mình, từ  đó cho chúng em cái nhìn cụ  thể hơn về ngành nghề  mình đã lựa chọn. Bản đồ án này không chỉ làm sáng tỏ thêm lý thuyết, nắm vững phương pháp  tính toán và nguyên lý vận hành thiết bị, mà đây chính là một cơ  hội tốt để  sinh viên tập dượt giải  quyết những vấn đề cụ thể trong thực tế sản xuất. Để  hoàn thành được bản đồ  án này em xin gửi lời cám  ơn chân thành nhất   đến các thầy cô khoa Công Nghệ  Hóa, đặc biệt là thầy giáo   Nguyễn Văn   Mạnh đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em  làm đồ án. 4
  5. Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa công nghệ Hoá học Do   thời gian và kiến thức bản thân em còn hạn chế  nên bản đồ  án không  tránh khỏi những thiếu sót em rất mong nhận được sự góp ý, những lời nhận   xét và sửa chữa của thầy cô để bản đồ án của em được hoàn chỉnh hơn. Một lần nữa em xin chân thành cám ơn. 5
  6. Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa công nghệ Hoá học                                   PHẦN I: GIỚI THIỆU CHUNG 1.  LÝ THUYẾT VỀ CHƯNG LUYỆN: 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: 6
  7. Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa công nghệ Hoá học  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. 1.2. Thiết bị chưng luyện: Trong sản xuất thường sử  dụng rất nhiều loại tháp khác nhau nhưng chúng  đều có một yêu cầu cơ bản là diện tích tiếp xúc bề mặt pha lớn. Tháp chưng luyện phong phú về  kích cỡ  và  ứng dựng. Các tháp lớn thường  được sử dụng trong công nghệ lọc hóa dầu. Đường kính tháp phụ thuộc vào  lượng pha lỏng và lượng pha khí, độ tinh khiết của sản phẩm. Mỗi loại tháp  chưng lại có cấu tạo riêng, có  ưu điểm và nhược điểm khác nhau, vậy ta   phải chọn loại tháp nào cho phù hợp với hỗn hợp cấu tử cần chưng và tính   toàn kích cỡ của thết bị cho phù hợp với yêu cầu. Trong đồ  án này em được giao thiết kế  tháp chưng luyện liên tục loại tháp  đĩa lỗ có ống chảy truyền để phân tách hỗn hợp hai cấu tử là metylic – etylic,  chế độ làm việc ở áp suất thường với hỗn hợp đầu vào ở nhiệt độ sôi. 2. GIỚI THIỆU VỀ HỖN HỢP ĐƯỢC CHƯNG LUYỆN: 7
  8. Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa công nghệ Hoá học Metylic là chất lỏng linh động và không màu, hòa tan trong nước theo bất cứ  tỷ lệ nào. Nhiệt độ sôi 67.40C , Metylic là chất độc đói với cơ thể, nếu uống   từ 8 đến 10g thì có thể bị ngộ độc, mát bị rối loạn và có thể mù lòa.        Etylic cũng là chất lỏng linh động không màu và có thể  hòa tan vô hạn  trong nước. Nhiệt độ  sôi của nó là 78.40C, Etylic được  ứng dụng rất nhiều   trong công nghiệp, đời sống hàng ngày. Metylic – Etylic là sản phẩm của quá  trình lên men hoặc quá trình tổng hợp khác, 2 chất này  ở  trạng thái bình  thường là chất lỏng không liên kết, có độ  bay hơi khác nhau.  ở  đây metylic  bay hơi trước do nhiệt độ  sôi của nó thấp hơn của etylic. Hỗn hợp ăn mòn   yếu nên trong quá trình lựa chọn thiết bị  để  chưng luyện thì ta nên sử  dụng   loại thép các bon thường để tránh lãng phí. 2.3. Vẽ và thuyết minh dây chuyền sản xuất: 2.3.1.Dây chuyền sản xuất: 8
  9. Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa công nghệ Hoá học Hình 1.1. Sơ đồ dây chuyền công nghê chưng luyện liên tục CHÚ THÍCH: 1. Thùng chứa hỗn hợp đầu 7. Thiết bị làm lạnh sản phẩm đỉnh 2. Bơm 8. Thùng chứa sản phẩm đỉnh 3. Thùng cao vị 9. Thiết bị gia nhiệt đáy tháp 9
  10. Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa công nghệ Hoá học 4. Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu 10. Thùng chứa sản phẩm đáy 5. Tháp chưng luyện 11. Thiết bị tháo nước ngưng 6. Thiết bị ngưng tụ hồi lưu THUYẾT MINH: Dung dịch đầu  ở  thùng (1) được bơm (2) bơm liên tục lên thùng cao vị  (3),  mức chất lỏng cao nhất  ở  thùng cao vị  được khống chế  nhờ   ống chảy tràn,  từ  thùng cao vị  dung dịch được đưa vào thiết bị  đun nóng (4) qua lưu lượng   kế (11), ở đây dung dịch được đun nóng đến nhiệt độ sôi bằng hơi nước bão   hoà, từ thiét bi gia nhiệt (4) dung dịch được đưa vào tháp chưng luyện (5) nhờ  đĩa tiếp liệu, trong tháp hơi đi từ  dưới lên gặp chất nỏng đi từ  trên xuống,  nhiệt độ và nồng độ các cấu tử thay đổi theo chiều cao của tháp. Vì vậy hơi  từ  đĩa phía dưới lên đĩa phía trên, các cấu tử  có nhiệt độ  sôi cao sẽ  được   ngưng tụ lại và cuối cùng trên đỉnh ta thu được hỗn hợp gồm hầu hết các cấu  tử  dễ  bay hơi. Hơi đó đi vào thiết bị  ngưng tụ  hồi lưu (6),  ở  đây nó được  ngưng tụ lại. Một phần chất lỏng đi qua thiết bị  làm lạnh (7) để  làm lạnh đến nhiệt độ  cần thiết rồi đi vào thùng chứa sản phẩm đỉnh (8), một phần khác hồi lưu về  tháp ở đĩa trên cùng. Chất lỏng đi từ trên xuống gặp hơi có nhiệt độ cao hơn, một phần cấu tử có  nhiệt độ  sôi thấp được bốc hơi và do đó nồng  độ  cấu tử  khó bay hơi trong  chất lỏng ngày càng tăng và cuối cùng  ở  đáy tháp ta thu dược hỗn hợp lỏng  10
  11. Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa công nghệ Hoá học gồm hầu hết là cấu tử khó bay hơi. Chất lỏng đi ra khỏi tháp được làm lạnh  rồi đi vào thùng chứa sản phẩm đáy (10). Như vậy với thiết bị làm việc liên  tục thì hỗn hợp đầu được đưa vào liên tục và sản phẩm cũng được tháo ra  liên tục 11
  12. Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa công nghệ Hoá học                        PHẦN II: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH 2.1.Tính toán cân bằng vật liệu toàn thiết bị: • Kí hiệu các đại lượng như sau: F : lượng nguyên liệu đầu (kmol/h) P : lượng sản phẩm đỉnh (kmol/h) W: lượng sản phẩm đáy (kmol/h) xF: nồng độ phần mol của cấu tử dễ bay hơi trong hỗn hợp đầu xP: nồng độ phần mol của cấu tử dễ bay hơi trong sản phẩm đỉnh xW: nồng độ phần mol của cấu tử dễ bay hơi trong sản phẩm đáy. • Giả thiết: +  Số mol pha hơi đi từ dưới lên là bằng nhau trong tất cả mọi tiết diện của   tháp. +   Số  mol chất lỏng không thay đổi theo chiều cao đoạn chưng và đoạn   luyện. +  Hỗn hợp đầu đi vào tháp ở nhiệt độ sôi. + Chất lỏng ngưng tụ trong thiết bị ngưng tụ có thành phần bằng thành phần  của hơi đi ra ở đỉnh tháp. + Cấp nhiệt ở đáy tháp bằng hơi đốt gián tiếp. • Yêu Cầu thiết bị: F: Năng suất thiết bị tính theo hỗn hợp đầu = 5870 kg/h Thiết bị làm việc ở áp suất thường (P = 1 at) Tháp chưng loại: tháp đĩa lỗ có ống chảy truyền. Điều kiện: aF : Nồng độ Metylic trong hỗn hợp đầu = 32,8%  (phần khối lượng) 12
  13. Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa công nghệ Hoá học ap: Nồng độ Metylic trong sản phẩm đỉnh = 79,1% (phần khối lưọng) aw: Nồng độ Metylic trong sản phẩm đáy = 1,1%  (phần khối lượng) MA: Khối lượng phân tử của Metylic  = 32 (kg/kmol)  MB: Khối lượng phân tử của Etylic = 46 (kg/kmol) ­ Theo phương trình cân bằng vật liệu cho toàn tháp: F= P + W (1) ­ Phương trình cân bằng vật liệu cho cấu tử dễ bay hơi: F.aF = P. aP + W.a(2) Từ (1) và (2) ta suy ra được lượng sản phẩm đỉnh là: kg/h *Đổi từ khối lượng sang phần mol: x =   = = 0,412(phần mol) x=  =   =0,845(phần mol) x =  = =0,0157(phần mol) *Tính khối lượng mol trung bình: Áp dụng công thức:M = x.M + (1 ­ x).M Ta có :  MF= 0,412.32 + ( 1­ 0,412).46= 40,232(kg / kmol) MP=0,845.32 + (1­ 0,845).46= 34,17(kg / kmol) Mw=0,0157.32+(1­0,0157).46=45,7802(kg / kmol) 13
  14. Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa công nghệ Hoá học  Lượng hỗn hợp đầu, sản phẩm đỉnh, sản phẩm đáy tính theo phần mol  là: 2.1.1. Tính chỉ số hồi lưu tối thiểu: Từ số liệu bảng IX.2a (Sổ tay QT&TBCNHC­2 trang 1 50) ta có thành phần  cân bằng lỏng hơi của metylic – etylic  được cho theo bảng sau : X 0 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Y 0 7,4 14,3 27,1 39,6 51,5 62,6 72,3 79,8 86,6 83,2 100 T 78,3 77,2 76,5 75 73,6 72,2 70,8 69,4 68,2 66,9 65,9 64,4 14
  15. Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa công nghệ Hoá học 15
  16. Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa công nghệ Hoá học ­ Tính yF* có xF= 0,412 ( phần mol) Với giá trị xF = 0,412 ta dóng lên đường cân bằng → yF* = 0,53 ­ Chỉ số hồi lưu tối thiểu của tháp chưng luyện Rmin :            Rmin =  =  = 2,67 ­ Tính chỉ số hồi lưu thích hợp  Vấn đề chọn chỉ số hồi lưu thích hợp rất quan trọng, vì khi chỉ số hồi lưu bé   thì số bậc của tháp lớn hơn nhưng tiêu tốn lượng hơi đốt ít, ngược lại khi chỉ  số hồi lưu lớn thì số bậc tháp ít hơn nhưng tiêu tốn hơi đốt lớn  Rth : chỉ số hồi lưu thích hợp được tính theo tính chất thể tích tháp nhỏ nhất  Nlt : số bậc thay đổi nồng độ ( số đĩa lý thuyết ) → Chỉ số hồi lưu thích hợp     Rx = β. Rmin  β : hệ số hiệu chỉnh (       )   Ứng với mỗi giá trị R > Rmin, ta dựng một đường làm việc tương ứng và tìm  được một giá trị Nlt 16
  17. Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa công nghệ Hoá học β = 1,2 → Rx =3,204   B= 0,2 → Số đĩa lý thuyết N = 34 17
  18. Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa công nghệ Hoá học β = 1,4→ Rx =3,738    B= 0,178 XW                                       XF                                                                 XP → Số đĩa lý thuyết N = 28 18
  19. Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa công nghệ Hoá học β = 1,5→ Rx =4,005    B= 0,169 XW                                       XF                                                                 XP 19
  20. Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Khoa công nghệ Hoá học → Số đĩa lý thuyết N = 26 β = 1,6→ Rx =4,272    B= 0,1603  Số đĩa lý thuyết N = 24 20

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản