Thiết kế tháp chưng cất hệ benzen toluen hoạt động liên tục với năng suất nhập liệu là 2500 kg h

Đối với hệ benzen - toluen là hai cấu tử hòatan vào nhau và có nhiệt độ sôi khác xa nhau nên ta chọn phương pháp chưng cấttách các cấu tử trong hồn họp và thu được benzen có độ tinh khiế

MỤC LỤC

Mực LỤC i

DANH MỤC BẢNG iii

DANH MỤC HÌNH iv

LỜI MỞ ĐẦU V CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH CHƯNG CẤT 1

1.1 Lý thuyết về chưng cất 1

1.1.1 Khái niệm 1

1.1.2 Phương pháp chưng cất 1

1.1.3 Thiết bị chưng cất 2

1.2 Giới thiệu về nguyên liệu 3

1.2.1 Benzen & Toluen 3

i 3.3 Mâm lỗ - trở lực của mâm 20

3.2.1 Cấu tạo mâm lỗ 20

3.2.2 Độ giảm áp của pha khí qua một mâm 21

3.2.3 Độ giảm áp qua mâm khô 21

3.2.4 Độ giảm áp do chiều cao mức chất lởng trên mâm 22

3.2.5 Độ giảm áp do sức căng bề mặt 23

3.4 Kiểm tra ngập lụt khi tháp hoạt động : 25

3.5 Kích thước ống chảy chuyền: 26

3.6 Tính toán cơ khí của tháp 27

3.4.1 Bc dày thân tháp 27

3.4.2 Đáy và nắp thiết bị 29

ii

DANH MỤC BANG

Bảng 2.1 Thành phần cân bằng lỏng (x), hơi (y) tính theo % mol và nhiệt độ sôi 9

Bảng 2.2 Thành phần Benzen - Toluen trong hỗn hợp 9

Bảng 2.3 Quan hệ tỉ số hồi lưu thích hợp với Nj 10

Bảng 2.4 Độ nhớt của hồn hợp 12

Bảng 3.1 Kích thước của bích ghép thân, đáy nắp 30

Bảng 3.2 Các thông số của bích ghép ống dẫn nhập liệu 31

iii

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1 Đồ thị xác định số mâm lý thuyết 11

IV

Ngày nay, các phương pháp được sử dụng để nâng cao độ tinh khiết như trích

ly, chung cất, cô đặc, hấp thu, Tùy theo đặc tính yêu cầu của sản phẩm mà ta có

sự lựa chọn phương pháp thích hợp Đối với hệ benzen - toluen là hai cấu tử hòatan vào nhau và có nhiệt độ sôi khác xa nhau nên ta chọn phương pháp chưng cấttách các cấu tử trong hồn họp và thu được benzen có độ tinh khiết cao

Đồ án môn học Quá trình và Thiết bị là môn học mang tinhd tổng họp trongquá trình học tập của các kỳ sư hóa trong tương lai Môn học giúp sinh viên giảiquyết nhiệm vụ tính toán cụ thể về yêu cầu công nghệ, kết cấu, điều kiện vận hành,giá thành của một thiết bị trong sản xuất hóa chất thực phẩm Đây là bước đầu tiên

đê sinh viên vận dụng những kiến thức đã học của nhiều môn vào giải quyết nhũngvấn đề kỹ thuật trong thực tế một cách tông quát

Nhiệm vụ của môn học này là thiết kế tháp chưng cất hệ benzen - toluen hoạtđộng liên tục với năng suất nhập liệu là 2500 kg/h có nồng độ 25% mol benzen, thu

V

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VÈ QUÁ TRÌNH CHƯNG

■ Chưng cất và cô đặc khá giống nhau, tuy nhiên sự khác nhau căn bản nhấtcủa 2 quá trình này là trong quá trình chưng cất dung môi và chất tan đều bay hơi(nghĩa là các cấu tử đều hiện diện trong cả hai pha nhưng với tỷ lệ khác nhau), còntrong quá trình cô đặc thì chỉ có dung môi bay hơi còn chất tan không bay hơi

■ Khi chưng cất ta thu được nhiều cấu tử và thường thì bao nhiêu cấu tử sẽthu được bấy nhiêu sản phẩm Neu xét hệ đơn giản chỉ có 2 cấu tử thì ta sẽ thu được

2 sản phẩm:

■ Sản phâm đỉnh chủ yếu gồm cấu tử có độ bay hơi lớn (nhiệt độ sôi nhỏ)

■ Sản phẩm đáy chủ yếu gồm cấu tử có độ bay hơi nhỏ (nhiệt độ sôi lớn)

■ Đối với hệ Benzen - Toluen

- Trở lực tương đốithấp.

- Hiệu suất khá cao

- Khá ônđịnh

suấtcao

điểm

- Do có hiệu ứng thành -»

hiệusuất truyền khối thấp

- Độ ốn định không cao, khó

vận hành

- Do có hiệu ứng thành -»

khităng năng suất thì hiệu ứngthành tăng -» khó tăng

- Không làm việcđược

với chất lỏng bấn

- Ket cấu khá phứctạp

- Có trởlựclớn

- Tiêu tốnnhiềuvật tư,kết cấuphứctạp

Chương 1 Tông quan về quá trình chưng cất

y Nguyên tắc làm việc: dựa vào nhiệt độ sôi của các cấu tử, nếu nhiệt độ

sôi của các cấu tử quá cao thì ta giảm áp suất làm việc đê giảm nhiệt độ sôi của cáccấu tử

• Cấp nhiệt gián tiếp

Vậy: Đối với hệ Benzen - Toluen, ta chọn phương pháp chưng cất liên tục

Bảng 1.1 $0 sánh ưu nhược điếm của các loại tháp

Vậy qua phân tích trên ta sử dụng tháp mâm chóp đế chưng cất hệ Benzen

-Toluen

1.2 Giói thiệu về nguyên liệu

1.2.1 Benzen & Toluen

Benzen là một họp chất mạch vòng, ở dạng lỏng không màu và có mùi thomnhẹ.Công thức phận tử là C6H6 Benzen không phân cực, vì vậy tan tốt trong cácdung môi hữu cơ không phân cực và tan rất ít trong nước Trước đây người ta

Đồ án Quả trình và Thiết bị hóa chất

3

Chương 1 Tông quan về quá trình chưng cất

■ Nhiệt độ sôi: 80°c

■ Nhiệt độ nóng chảy: 5,5°c

Toluen là một hợp chất mạch vòng, ở dạng lỏng và có tính thơm, công thức

phân tử tương tự như benzen có gắn thêm nhóm -CH3 Không phân cực, do đótoluen tan tốt trong benzen.Toluen có tính chất dung môi tương tự benzen nhưngđộc tính thấp hơn nhiều, nên ngày nay thường được sử dụng thay benzen làm dungmôi trong phòng thí nghiệm và trong công nghiệp

Các tính chất vât lí của tơlưen:

o Khối lượng phân tử : 92,13

o Tỉ trọng (20°C) : 0,866

o Nhiệt độ sôi: 11 l°c

o Nhiệt độ nóng chảy : -95 °c

1.2.2 Các phương thức điều chế

■ Đi từ nguồn thiên nhiên

Thông thường các hydrocacbon ít được điều chế trong phòng thí nghiệm, vì

có thể thu được lượng lớn nó bàng phương pháp chưng cất than đá, dầu mỏ

■ Đóng vòng và dehydro hóa ankan

■ Các ankan có thể tham gia đóng vòng và dehydro hóa tạo thành hydrocacbon thơm ở nhiệt độ cao và có mặt xúc tác như Cr203, hay các lim loại chuyềntiếp như Pd, Pt

Đồ án Quả trình và Thiết bị hóa chất

4

Chương 1 Tông quan về quá trình chưng cất

■ Từ benzen ta có thê điều chế được các dẫn xuất của benzen như toluenbàng phản ứng Friedel - Craữs (phản ứng ankyl hóa benzen bằng các dẫn xuất ankylhalide với sự có mặt cảu xúc tác AICI3 khan)

C 6 H 6 + CH3- C1 -> QH5-CH3

1.2.4 Sơ đồ quy trình công nghệ

Kí hiệu trong quy trình:

1 Bồn chứa nguyên liệu

Chương 1 Tông quan về quá trình chưng cất

1.2.5 Thuyết minh quy trình:

Hỗn hợp Benzen - Toluen có nồng độ Benzen là 25% moi, nhiệt độ nguyênliệu lúc đầu là 30°c tại bình chứa nguyên liệu (1), được bơm (2) bơm lên bồn cao vị(3) Dòng nhập liệu được gia nhiệt tới nhiệt độ sôi trong thiết bị truyền nhiệt ốnglồng ống Sau đó hỗn họp được đưa vào tháp chưng cất (7) ở đĩa nhập liệu và bắtđầu quá trình chưng cất Lun lượng dòng nhập liệu được kiểm soát qua lưu lượng

kế (5)

Trên đĩa nhập liệu, chất lỏng được trộn với phần lỏng từ đoạn luyện của thápchảy xuống Trong tháp, hơi đi dưới lên gặp lỏng đi từ trên xuống Ở đây có sự tiếpxúc và trao đổi giữa hai pha với nhau Pha lởng chuyển động trong phần chưng càngxuống phía dưới càng giảm nồng độ các cấu tử dễ bay hơi vì đã bị pha hơi tạo nên

từ nồi đun (10) lôi cuốn cấu tử dễ bay hơi Nhiệt độ càng lên trên càng thấp, nên khihơi đi qua các đĩa từ dưới lên thì cấu tử có nhiệt độ sôi cao là toluen sẽ ngưng tụ lại,cuối cùng trên đỉnh tháp ta thu được hỗn họp có cấu tử benzen chiếm nhiều nhất(nồng độ 95% mol) Hơi này đi vào thiết bị ngưng tụ (8) được ngưng tụ hoàn toàn.Một phần chất lỏng ngưng tụ đi qua thiết bị làm nguội sản phâm đỉnh (12), đượclàm nguội bàng thiết bị trao đổi nhiệt ống lồng ống (12) rồi được đưa qua bồn chứasản phẩm đỉnh (14) Phần còn lại của chất lỏng ngùng tụ được hoàn lưu về tháp ởđĩa trên cùng với tỉ số hoàn lưu thích hợp và được kiểm soát bàng lưu lượng kế.Cuối cùng ở đáy tháp ta thu được hỗn họp lỏng hầu hết là cấu tử khó bay hơi(Toluen) Hồn hợp lỏng ở đáy có nồng độ Benzen là 5% mol, còn lại là Toluen.Dung dịch lỏng ở đáy đi ra khỏi tháp vào nồi đun (10) Trong nồi đun dung dịchlỏng một phần sẽ bốc hơi cung cấp lại cho tháp đê tiếp tục làm việc, phần còn lại ra

Đồ án Quả trình và Thiết bị hóa chất

6

Chương 1 Tống quan về quá trình chưng cất CBHD: Vũ Trường Son

x F M B +(1 - X F ) M T 0,25 + (l - 0,25 )x 92 °’

a ° =x n M R +(1 - X D ) M T = 0,95 78 + (1 - 0,95 ).92 = °’ 94

CHƯƠNG 2 CÂN BẢNG VẶT CHẤT

•

2.1 Các thông số ban đầu

- Nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong nhập liệu : 25% mol benzen

- Nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong sản phấm đỉnh: 95% mol benzen

- Nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong sản phẩm đáy : 5% mol benzen

- Nguyên liệu vào hệ thống ở nhiệt độ sôi

- Quá trình làm việc trong thiết bị ở áp suất thuờng

- Loại thiết bị sử dụng là tháp mâm xuyên lỗ có ống chảy chuyền

- Khối luợng phân tử của benzen và toluene : MB = 78, MT = 92

• Chọn

+ Nhiệt độ nhập liệu: tF = 30°c

+ Nhiệt độ sản phẩm đinh sau khi làm nguội: tD = 35°c

+ Nhiệt độ sản phâm đáy sau khi trao đôi nhiệt: t = 35°c

Phương trình cân bàng vật chất đối với cấu tử dễ bay hơi (Benzen)

Gp aF= GD ao L Gw a\v (2) [5] trang 144

Giải hệ phương trình (1) và (2) ta được:

Lượng dòng sản phẩm đỉnh:

Dựa vào bảng này ta vê được đường cân bằng ycb= f(x) và xác định được phầnmol (y) và nhiệt độ sôi tương ứng

Trong đó: yF* là nồng độ cân bằng ứng với Xp

Tỉ số hồi lưu làm viêc

Thường được xác định qua tỉ số hồi lưu tối thiểu

Vẽ các đường làm việc của đoạn luyện ứng với các giá trị Bị đó Từ đó qua đồ

thị ta tìm được các giá trị Nị tương ứng Từ các giá trị Nị tìm được ta thành lập các giá trị tương ứng Nj(Rj + 1)

Bảng 2.3 Quan hệ tỉ số hồi lưu thích họp vói Ni

Thiết lập quan hệ phụ thuộc giữa Rj và Nj(Rị+ l)trên đồ thị Điêm cực tiêu của

đường cong vẽ được cho ta giá trị thê tích thiết bị bé nhất và ứng với diêm đó ta xácTừ đô thị bên dưới ta xác định được:

Chương 2 Cân bằng vật chất CBHD: Vũ Tnrờng Sơn

Từ đó suy ra N|t = 10,5 mâm Đồ thị xác định số mâm lý thuyết

X|, x2: nồng độ mol của Benzen và Toluen

1 , h 2 : độ nhớt động lực của Benzen và Toluen

D = \ - y D ' JC Ỡ 1-0,98 • 0,95 = 2,579

Độ bay hơi tương đối của sản phẩm đỉnh:

Trong đó: Nit: số mâm lý thuyết

7 Ih : hiệu suất trung bình của thiết bị

7, + 72 + + ĩi n

't th =

n

Với 7 I , 7 2, 7 „ ; hiệu suất của các bậc thay đổi nồng độ

n: số mâm tính hiệu suất

Hiệu suất trung bình là hàm số của độ bay hơi tương đối của hỗn họp và độnhớt của hỗn họp lỏng 7,b = f( ot /' )

Chương 2 Cân bằng vật chất CBHD: Vũ Tnrờng Sơn

SỐ mâm đoạn chưng: 8 mâm

Số mâm đoạn cất: 11 mâm

Số mâm nhập liệu: 1 mâm

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN - THIÉT KÉ THÁP CHƯNG

Vtb : lượng hơi trung bình đi trong tháp (m3/h)

(Otb : tốc độ hơi trung bình đi trong tháp (m/s)

gib : lượng hơi trung bình đi trong tháp (kg/h)

Lượng hơi trung bình đi trong đoạn chưng và đoạn cất khác nhau Do đó,đường kính đoạn chưng và đoạn cất cũng khác nhau

3.1.1 Đường kính đoạn cất:

3.1.1.1 Lượng hơi trung bình đi trong tháp :

= gd+g 1 , „

g,b- —2— (kg/h)

gd: lượng hơi ra khỏi đĩa trên cùng của tháp (kg/h)

gi : lượng hơi đi vào đĩa dưới cùng của đoạn cất (kg/h)

■ 78^+^192 = °> •

An nhiệt hoá hơi của benzen : rBd = 392,64 (kJ/kg)

Ân nhiệt hoá hơi của toluen : rTd= 377,86 (kJ/kg)

3.1.1.2 Tốc độ hơi trung bình đi trung tháp

Tốc độ giới hạn của hơi đi trong tháp với mâm xuyên lỗ có ống chảy chuyền:

= 2,76 (kg/m3)

• Xác định pxtb :

3.1.2 Đường kính đoạn chưng

3.1.2.1 Lượng hơi trung hình đi trong tháp g'lb =g’n: lượng hơi ra khỏi đoạn chưng (kg/h).

g’i : lượng hơi đi vào đoạn chưng (kg/h)

• Xác định g’„ : g’n= gi = 2693,76 (kg/h)

• Xác định g’]: Từ hệ phưoug trình :

< G\.x\ = g\.y w +W.x w g\-r\=g\S n = g\A

Chương 3 Tính toán - thiết kế tháp chưng cất CBHD: Vũ Tnrờng Sơn

Với G 1: lượng lỏng ớ đĩa thứ nhất của đoạn chưng

r’i : ẩn nhiệt hoá hơi của hỗn hợp hơi đi vào đĩa thứ nhất của đoạn chưng

* Tính r’] : x w = 0,04 tra đồ thị cân bàng của hệ ta có : y v =0,018t’i = tw = 108,3°c , tra tài liệu tham khảo [4], ta có :

An nhiệt hoá hơi của Benzen : r’Bi = 372,04 (kJ/kg)

An nhiệt hoá hơi của Toluen : r’xi = 363,31 (kJ/kg)

Với : p'xtb : khối lượng riêng trung bình của pha lỏng (kg/m3)

p'ytb : khối lượng riêng trung bình của pha hơi (kg/m3)

Chương 3 Tính toán - thiết kế tháp chưng cất CBHD: Vũ Tnrờng Sơn

Kết luân : hai đường kính đoạn cất và đoạn chưng không chênh lệch nhau quá

lớn nên ta chọn đường kính của toàn tháp là : Dt = 0,85 (m)

Chọn m = 0,8 (m)

H = 20.(0,3 + 0,0018) + 0,8 = 6,836 (m)

Hđáy = Hnắp = ht + hgò = 0,15 + 0,05 = 0,2 (m)

Chiều cao tháp là: H = 6,835 + 0,2 0,2 = 7,235 (m) (xem phần đáy nắp)

3.3 Mâm lỗ - trỏ’ lực của mâm

3.2.1 Cấu tạo mâm lồ

5 : bề dày của đĩa (m)

m = 0,8 -ỉ- 1 (m) khoảng cách cho phép ở đỉnh và đáy thiết bị

Vậy: ta bố trí các lồ trên 1 hàng là 47 lỗ, số lồ trên đường chéo là 93 lỗ

3.2.2 Độ giảm áp của pha khí qua một mâm

Độ giảm áp tổng cộng của pha khí (tính bằng mm.chất lỏng ) là tổng các độgiảm áp của pha khí qua mâm khô và các độ giảm áp do pha lỏng:

hti = hk + h| + hR (mm chất lỏng)

Với : + hk :độ giảm áp qua mâm khô (mm chất lỏng)

+ hi: độ giảm áp do chiều cao lóp chất lỏng trên mâm(mm chất lỏng)

K =

(mm chất lỏng)

Với : + u0 :vận tốc pha hơi qua lỗ (m/s)

+ PG : khối lượng riêng của pha hơi (kg/m3)

ĩ.s è

o_ _ _ - mâm _ _ _ - _ , , ,

3.2.4 Độ giảm áp do chiều cao mức chất lỏng trên mâm

Phương pháp đơn giản đe ước tính độ giảm áp của pha hơi qua mâm do lópchất lỏng trên mâm hi là từ chiều cao gờ chảy tràn hw, chiều cao tính toán của lópchất lỏng trên gờ chảy tràn how và hệ số hiệu chỉnh theo kinh nghiệm ị3 :

Chiều cao tính toán của lớp chất lỏng trên gờ chảy tràn được tính tù’ phương

Với : + qL: lưu lượng của chất lỏng (m3/ph)

• Xác định Lw :

Chương 3 Tính toán - thiết kế tháp chưng cất CBHD: Vũ Tnrờng Sơn

Diện tích dành cho ống chảy chuyền là 20% diện tích mâm, nên ta có phương

hh = ơ = 10,07 (dyn/cm).

Với : + ơ : sức căng bề mặt của chất lỏng (dyn/cm)

+ pL : khối lượng riêng của pha lỏng (kg/m3)

* Phần c ấ t :

* Khối lượng riêng của pha lỏng : pL = pxtb = 800,48 (kg/m3)

* ttb = 90,825°c, [4 (tập 1)], ta có :

+ Sức căng bề mặt của benzen : ƠB = 19,95 (dyn/cm)

+ Sức căng bề mặt của toluen : ƠT = 20,36 (dyn/cm)

Suy ra: Sức căng bề mặt của chất lỏng ở phần cất:

Vậy độ giảm áp do sức căng bề mặt ở phần cất là :

h R = 625 ,54 48 - = 2,623 (mm chất lỏng)

* Phần chưng :

* Khối lượng riêng của pha lỏng : p’L = p’xtb = 783,81 (kg/m3)

* t’tb = 104,35°c ,tra tài liệu tham khảo [4], ta có :

+ Sức căng bề mặt của benzen : Ơ’B = 18,278 (dyn/cm)

+ Sức căng bề mặt của toluen : Ơ ’ T = 18,94 (dyn/cm).

Suy ra sức căng bề mặt của chất lỏng ở phần chưng:

Vậy : Độ giảm áp do sức căng bề mặt ở phần chưng là:

9 3

h\ = 625 ,54 • 783 ’81 3 = 2,474 (mmchất lỏng)

Tóm lại: Độ giảm áp tổng cộng của pha khí qua một mâm ở:

+ Phần cất: ht| = 10,94 + 34,932 + 2,623 = 47,955 (mm chất lỏng),hay htl = 376,58 (N/m2)

+ Phần chưng: h’u = 11,69 + 37,734 + 2,474 = 51,898 (mm chất lỏng),hay h\i = 399,05 (N/m2)

Chương 3 Tính toán - thiết kế tháp chưng cất CBHD: Vũ Tnrờng Sơn

Suy ra: Tông trớ lực của toàn tháp hay độ giảm áp tông cộng của toàn tháp(xem độ giảm áp tổng cộng của pha khí qua mâm nhập liệu bằng độ giảm áp tổngcộng của pha khí qua một mâm ớ phần chung )

Xhtl = 11 ht| + 8 h\, = 11 376,58 + 8 399,05 = 7334,78 (N/m2)

3.4 Kiếm tra ngập lụt khi tháp hoạt động :

Chọn khoảng cách giữa hai mâm là hmâm =300 (mm)

Vậy chiều cao mực chất lỏng trong ổng chảy chuyền của mâm xuyên lồ ởphần cất:

+ sd: tiết diện giữa ống chảy chuyền và mâm, khi đó :

Chương 3 Tính toán - thiết kế tháp chưng cất CBHD: Vũ Tnrờng Sơn

Kiểm tra: h’d = 114,79 <—r2- = = 150 (mm): đảm bảo khi hoạt động các

mâm ở phần chưng sẽ không bị ngập lụt

Vậy khi hoạt động đảm bảo tháp sẽ không bị ngập lụt

Chiều cao của thân tháp: H thân = Ntt (hmâm+ ô m àm) + 0,8

=20.(0,3 + 0,0018) + 0,8 = 6,835 (m)

Chiều cao của đáy và nắp: H d= Hn=ht+hgờ=0,15 + 0,05 =0,2 (m)

(Xem ở phần : Đáy và Nắp thiết b ị )

Chiều cao của tháp : H = H t hân+ H đ + H n = 7,235 (m)

3.5 Kích thước ống chảy chuyền:

- Chọn số ống chảy chuyền: z = 1 ống

- Đường kính ống chảy chuyền

d'=

1-4-.-%-\ 36007T p x w c z

• Tốc độ chất lỏng chảy trong ống chảy chuyền: chọn wc = 0,1 m/s

• Lưu lượng lỏng trung bình đi trong tháp: Gx (kg/h)

Chương 3 Tính toán - thiết kế tháp chưng cất CBHD: Vũ Tnrờng Sơn

> Chiều cao ống chảy chuyền trên đĩa

3.6 Tính toán cơ khí của tháp

3.4.1 Be dày thân tháp

Vì tháp chưng cất hoạt động ở áp suất thường nên ta thiết kế thân hình trụbàng phương pháp hàn giáp mối (phương pháp hồ quang) Thân tháp được ghép vớinhau bằng các mối ghép bích

Để đảm bảo chất lượng của sản phẩm và khả năng ăn mòn của Benzen đối vớithiết bị, ta chọn vật liệu chế tạo thân tháp là thép không gỉ mã X18H10T

3.4.1.1 Áp suất tính toán :

P C I = p x g.H p,,b + p\> ■g.H =800 ,48 + 783 ,81

=56222,77 (N/m2)

'~2 [ Ơ ]<PC 2.142.0,9 = 0,5256 (mm).

Chương 3 Tính toán - thiết kế tháp chưng cất 3.4.1.2 Nhiệt độ tỉnh toán : CBHD: Vũ Tnrờng Sơn

Chọn nhiệt độ tính toán : ttt= tđáy= 108,3°c

Tra tài liệu tham khảo [6], ứng suất tiêu chuẩn đối với thép XI8H10T :

[ơ]*= 142 (N/mm2)

Đổi với rượu hệ số hiệu chỉnh : T| = 1

Vậy : ứng suất cho phép : [ơ] = r|.[ơ]* = 142 (N/mm2)

3.4.1.3 Xác định hê dày thân chịu áp suât trong

Ta chọn phương pháp chế tạo thân là phương pháp hàn hồ quang điện bằng tay

Xét tỷ sô : P" '^ h ~ 0 158043 0,9 =808,6427 > 25,do đó, bê dày tính toán của

thân được tính theo công thức sau :

c _ D r P „ _ 850.0,158043

Suy ra : bề dày thực của thân : S( = S’t + c ,(mm)

Trong đó : c :hệ số bố sung bề dày, c = ca+ cb+ Cc + C0

Với : + Ca: hệ số bồ sung do ăn mòn hoá học, phụ thuộc vào tốc độ ăn mòncủa chất lỏng Chọn tốc độ ăn mòn của Benzen là 0,1 (mm/năm),thiết bị hoạt động

trong 20 năm, do đó Ca= 2 mm

+cb: hệ số bổ sung do bào mòn cơ học, chọn cb= 0

+Cc: hệ số bổ sung do sai lệch khi chế tạo, chọn Cc= 0

Chương 3 Tính toán - thiết kế tháp chưng cất CBHD: Vũ Tnrờng Sơn

Vậy : Be dày thực của thân là st= 3 (mm)

Theo tài liệu tham khảo [5]- trang 417, ứng với Dt =850(mm) và áp suất tínhtoán ptt= 0,158043 (N/mm2) ta chọn bích có các thông số sau :

Theo tài liệu tham khảo [5]- trang 170, chọn số mâm giữa hai mặt bích là 1mâm.Vậy số bích ghép thân - đáy - nắp là 40 bích

Độ kín của mối ghép bích chủ yếu do vật đệm quyết định Đệm làm bằng cácvật liệu mềm hơn so với vật liệu bích Khi xiết bu lông, đệm bị biến dạng và điềnđầy lên các chồ gồ ghề trên bề mặt của bích Vậy, đê đảm bảo độ kín cho thiết bị tachọn đệm là dây amiăng, có bề dày là 3(mm)

Vị trí nhập liệu :

Suất lượng nhập liệu: Gp = 2500 (kg/h)

Khối lượng riêng của chất lỏng nhập liệu, tra tài liệu tham khảo [4] ở

Suất lượng hơi ở đỉnh tháp: gd = 2555 (kg/h)

Khối lượng riêng của hơi ở đỉnh tháp được tính theo công thức (xác định ở

Đường kính ông dãn hơi: dli =-ý SÓOOT.V, ■ V 3600 X.25 " ’ (m)'

♦♦♦ Ông hoàn lưu:

Suất lượng hoàn lưu: Ghi =D.R=500.4,11 = 2055 (kg/h).

Khối lượng riêng của chất lỏng hoàn lưu, tra tài liệu tham khảo [4] ở

Đường kính ông hoàn lưu: dhl=^3600j; vW -^3600.^.0,15 ’ (m

)-Suy ra: chọn đường kính ống hoàn lưu: dhi= 0,08 (m)

♦♦♦ Ông dân hơi vào đáy tháp:

Suất lượng hơi vào đáy tháp: g’i = 2752,4 (Kg/h)

Bảng 3.5 Các thông số của bích ghép ống dẫn hoi vào đáy tháp:

Chọn vận tốc chất lỏng vào nồi đun (chất lỏng tự chảy vào nồi đun):

Khối lượng riêng của chất lỏng chất lỏng vào nồi đun, tra tài liệu tham khảo

♦> Ông dân chất lỏng từ nồi đun (sản phâm đáy):

Suất lượng sản phẩm đáy: Gw = 2000 (kg/h)

Khối lượng riêng của sản phẩm đáy, tra tài liệu tham khảo [4] ở

Tai treo và chân đỡ:

♦♦♦ Tỉnh trọng lượng của toàn tháp:

Khối lượng của một bích ghép thân: (thép X18H10T: PX18H10T = 7900(kg/m3))

m] = f ịD 2 - D , 2 ) h p X Ì8 W l o r = j.(o,98 2 - 0,85 2 >,0258 .7900 = 38,06 (kg).Khối lượng của một mâm: (thép X18H10T: PXIBHIOT = 7900 (kg/m3))

Suy ra chọn đường kính ổng dẫn: dL= 0,10 (m)

Tài liệu tham khảo [4 (tập 2)], chọn chiều dài đoạn ống nối để ghép mặt bích:

4 Sđáy .ỗđáy Pxi8Hi0T 0,92.0,003.7900 = 21,804 (kg).

m3= J.(D2„g-D2

t).Hthén pxl8HI0T=f (o,856 ’ -0,85^7,235.7900

= 459,500 (kg)

Khối lượng của đáy (nắp) tháp:

Khối lượng của toàn tháp: m = 40.m|+20.m2+m3+2.m4=2138,428 (kg)

Suy ra trọng lượng của toàn tháp: p = m.g = 20977,98 (N)

Đe đảm bảo độ an toàn cho thiết bị, ta chọn: G( = 0,6.104 (N)

Chọn tấm lót tai treo khi ghép vào thân có kích thước sau:

+ Chiều dài tấm lót: H = 260 (mm)

Bảng 3.8 Các kích thước của tai treo: (tính bằng mm)