thiếp kế tháp chưng cất đĩa lỗ để chưng cất hỗn hợp nước axit+ full bản vẽ(dạng pdf)

thiết kế tháp chưng cất đĩa lỗ chưng cất hỗn hợp nước axit có năng suất 2000kgh theo đáy. bản vẽ quy trình và bản vẽ thiết bị dạng file pdf (rõ ràng, chính xác, chi tiết) nồng độ nhập liệu XF= 40% nông độ sản phẩm đỉnh XD= 99% nông độ sản phẩm đáy XW= 0,5% hơi đốt tự chọn ..gồm các bản vẽ và đồ thị... các file định dạng dưới dạnh word và cad nếu cần vui lòng liên hệ mình

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Thành phố Hồ Chí Minh

Khoa: Kỹ thuật Hóa học

Bộ môn: Quá trình và Thiết bị

ĐỒ ÁN

MÔN HỌC: ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ Họ và tên sinh viên

Lớp:

Ngành: Quá trình và Thiết bị

1 Đầu đề đồ án: Thiết kế tháp chưng cất đĩa lỗ ( không ống chảy chuyền) để chưng cất hỗn hợp nước - axit axetic có năng suất 2000kg/h theo đáy

2 Nhiệm vụ ( nội dung yêu cầu và số liệu ban đầu)

- Nồng độ nhập liệu : xF = 40% phần khối lượng

- Nồng độ sản phẩm đỉnh: xD = 99% phần khối lượng

- Nồng độ sản phẩm đáy: xW = 0,5% phần khối lượng

- Hơi đốt tự chọn

3 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

Xem ở phần mục lục

4 Các bản vẽ và đồ thị ( loại và kích thướt bản vẽ)

Gồm hai bản vẽ A1: bản vẽ quy trình công nghệ và bản vẽ chi tiết thiết bị

5 Ngày giao đồ án: /10/2015

6 Ngày hoàn thành đồ án: 22/12/2015

7 Ngày bảo vệ hay ngày chấm : 06/01/2016

Ngày 22 tháng 12 năm 2015

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN

Cán bộ hướng dẫn Nhận xét:

Điểm Chữ kí:

Cán bộ chấm hay Hội đồng bảo vệ Nhận xét:

Điểm Chữ kí:

Điểm tổng kết:

1

LỜI MỞ ĐẦU 1

Chương 1: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 2

Chương 2: GIỚI THIỆU CHUNG 2

I LÝ THUYẾT VỀ CHƯNG CẤT : 2

II GIỚI THIỆU SƠ BỘ VỀ NGUYÊN LIỆU : 3

Chương 3: CÂN BẰNG VẬT CHẤT 5

I CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU : 5

II XÁC ĐỊNH SUẤT LƯỢNG SẢN PHẨM ĐỈNH và SẢN PHẨM ĐÁY THU ĐƯỢC: 5

III XÁC ĐỊNH TỈ SỐ HOÀN LƯU LÀM VIỆC : 5

IV XÁC ĐỊNH PHƯƠNG TRÌNH ĐƯỜNG LÀM VIỆC VÀ SỐ MÂM LÝ THUYẾT 7 V XÁC ĐỊNH SUẤT LƯỢNG MOL CỦA CÁC DÒNG PHA : 8

Chương 4 :TÍNH THIẾT BỊ CHÍNH (Tháp mâm xuyên lỗ) 9

I ĐƯỜNG KÍNH THÁP : 9

II CHIỀU CAO THÁP : 11

III TRỞ LỰC THÁP : 11

IV TÍNH BỀ DÀY MÂM 14

V BỀ DÀY THÁP : 14

VI BÍCH GHÉP THÂN – ĐÁY và NẮP : 15

VII.CHÂN ĐỠ THÁP : 16

VIII CỬA NỐI ỐNG DẪN VỚI THIẾT BỊ – BÍCH NỐI CÁC BỘ PHẬN CỦA THIẾT BỊ và ỐNG DẪN : 18

Chương 5: TÍNH THIẾT BỊ PHỤ 21

I THIẾT BỊ ĐUN SÔI ĐÁY THÁP : 21

II THIẾT BỊ LÀM NGUỘI SẢN PHẨM ĐÁY : 25

III THIẾT BỊ NGƯNG TỤ SẢN PHẨM ĐỈNH : 29

IV THIẾT BỊ ĐUN SÔI DÒNG NHẬP LIỆU : 32

V BỒN CAO VỊ : 35

VI BƠM : 38

LỜI KẾT 41

TÀI LIỆU THAM KHẢO 42

1

LỜI MỞ ĐẦU

Khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển và cùng với nó là nhu cầu ngày càng cao về độ tinh khiết của các sản phẩm Vì thế, các phương pháp nâng cao độ tinh khiết luôn luôn được cải tiến và đổi mới để ngày càng hoàn thiện hơn, như là: cô đặc, hấp thụ, chưng cất, trích ly,… Tùy theo đặc tính yêu cầu của sản phẩm mà ta có sự lựa chọn phương pháp phù hợp Đối với hệ Nước – Axit axetic là 2 cấu tử tan lẫn hoàn toàn, ta phải dùng phương pháp chưng cất để nâng cao độ tinh khiết

Đồ án môn học Quá trình và Thiết bị là một môn học mang tính tổng hợp trong quá trình học tập của các kỹ sư Công nghệ Hóa học tương lai Môn học giúp sinh viên giải quyết nhiệm vụ tính toán cụ thể về: quy trình công nghêä, kết cấu, giá thành của một thiết

bị trong sản xuất hóa chất - thực phẩm Đây là bước đầu tiên để sinh viên vận dụng những kiến thức đã học của nhiều môn học vào giải quyết những vấn đề kỹ thuật thực tế một cách tổng hợp

Nhiệm vụ của Đồ án này là thiết kế hệ thống chưng cất Nước – Axit axetic có năng suất là 2000 kg/h theo đáy, nồng độ nhập liệu là 40% khối lượng, nồng độ sản phẩm đỉnh là 99% khối lượng, nồng độ sản phẩm đáy là 0,5% khối lượng Sử dụng hơi đốt tự chọn

2

Chương 1: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

Hỗn hợp Nước – Axit axetic có nồng độ nước 30% (theo phần khối lượng), nhiệt độ khoảng 270C tại bình chứa nguyên liệu (1) được bơm (2) bơm lên bồn cao vị (3) Từ đó được đưa đến thiết bị trao đổi nhiệt với sản phẩm đỉnh (4) Sau đó, hỗn hợp được gia nhiệt đến nhiệt độ sôi trong thiết bị đun sôi dòng nhập liệu (5), rồi được đưa vào tháp chưng cất (9) ở đĩa nhập liệu

Trên đĩa nhập liệu, chất lỏng được trộn với phần lỏng từ đoạn luyện của tháp chảy xuống Trong tháp, hơi đi từ dưới lên gặp chất lỏng từ trên xuống Ở đây, có sự tiếp xúc và trao đổi giữa hai pha với nhau Pha lỏng chuyển động trong phần chưng càng xuống dưới càng giảm nồng độ các cấu tử dễ bay hơi vì đã bị pha hơi tạo nên từ nồi đun (12) lôi cuốn cấu tử dễ bay hơi Nhiệt độ càng lên trên càng thấp, nên khi hơi đi qua các đĩa từ dưới lên thì cấu tử có nhiệt độ sôi cao là axit axetic sẽ ngưng tụ lại, cuối cùng trên đỉnh tháp ta thu được hỗn hợp có cấu tử nước chiếm nhiều nhất (có nồng độ 95,5% phần khối lượng) Hơi này đi vào thiết bị ngưng tụ (10) và được ngưng tụ hoàn toàn Một phần chất lỏng ngưng tụ được trao đổi nhiệt với dòng nhập liệu trong thiết bị (4) (sau khi qua bồn cao vị) Phần còn lại của chất lỏng ngưng tụ được hoàn lưu về tháp ở đĩa trên cùng Một phần cấu tử có nhiệt độ sôi thấp được bốc hơi, còn lại cấu tử có nhiệt độ sôi cao trong chất lỏng ngày càng tăng Cuối cùng, ở đáy tháp ta thu được hỗn hợp lỏng hầu hết là các cấu tử khó bay hơi (axit axetic) Hỗn hợp lỏng ở đáy có nồng độ nước là 0,5% phần khối lượng, còn lại là axit axetic Dung dịch lỏng ở đáy đi ra khỏi tháp vào nồi đun (12) Trong nồi đun dung dịch lỏng một phần sẽ bốc hơi cung cấp lại cho tháp để tiếp tục làm việc, phần còn lại ra khỏi nồi đun đi qua thiết bị làm nguội sản phẩm đáy (13), được làm nguội đến 350C , rồi được đưa qua bồn chứa sản phẩm đáy (14)

Hệ thống làm việc liên tục cho ra sản phẩm đỉnh là nước, sau khi trao đổi nhiệt với dòng nhập liệu có nhiệt độ 35oC và được thải bỏ Sản phẩm đáy là axit axetic được giữ lại

Chương 2: GIỚI THIỆU CHUNG

I LÝ THUYẾT VỀ CHƯNG CẤT :

1 Khái niệm:

Chưng cất là quá trình dùng để tách các cấu tử của một hỗn hợp lỏng cũng như hỗn hợp khí lỏng thành các cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong hỗn hợp (nghĩa là khi ở cùng một nhiệt độ, áp suất hơi bão hòa của các cấu tử khác nhau) Nếu xét hệ đơn giản chỉ có 2 cấu tử thì ta thu được 2 sản phẩm:

 Sản phẩm đỉnh chủ yếu gồm cấu tử có độ bay hơi lớn và một phần rất ít các cấu tử có độ bay hơi bé

 Sản phẩm đáy chủ yếu gồm cấu tử có độ bay hơi bé và một phần rất ít cấu tử có độ bay hơi lớn

Đối với hệ Nước – Axit axetic thì:

 Sản phẩm đỉnh chủ yếu là nước

 Sản phẩm đáy chủ yếu là axit axetic

2 Các phương pháp chưng cất:

3

2.1 Phân loại theo áp suất làm việc:

- Áp suất thấp

- Áp suất thường

- Áp suất cao

2.2 Phân loại theo nguyên lý làm việc:

- Chưng cất đơn giản

- Chưng bằng hơi nước trực tiếp

- Chưng cất

2.3 Phân loại theo phương pháp cấp nhiệt ở đáy tháp:

- Cấp nhiệt trực tiếp

- Cấp nhiệt gián tiếp

Vậy: đối với hệ Nước – Axit axetic, ta chọn phương pháp chưng cất liên tục cấp nhiệt gián tiếp bằng nồi đun ở áp suất thường

- Làm việc được với chất lỏng

bẩn nếu dùng đệm cầu có 

của chất lỏng

- Trở lực tương đối thấp

- Hiệu suất khá cao

- Khá ổn định

- Hiệu suất cao

Nhược

điểm

- Do có hiệu ứng thành  hiệu

suất truyền khối thấp

- Độ ổn định không cao, khó vận

hành

- Do có hiệu ứng thành  khi

tăng năng suất thì hiệu ứng thành

tăng  khó tăng năng suất

- Thiết bị khá nặng nề

- Không làm việc được với chất lỏng bẩn

- Kết cấu khá phức tạp

- Có trở lực lớn

- Tiêu tốn nhiều vật tư, kết cấu phức tạp

Vậy: ta sử dụng tháp mâm xuyên lỗ để chưng cất hệ Nước – Axit axetic

II GIỚI THIỆU SƠ BỘ VỀ NGUYÊN LIỆU :

1 Axit axetic:

1.1 Tính chất:

Axit axetic nóng chảy ở 16,6oC, điểm sôi 118oC, hỗn hợp trong nước với mọi tỷ lệ Trong quá trình hỗn hợp với nước có sự co thể tích, với tỷ trọng cực đại, chứa 73% axit axetic (D : 1,078 và 1,0553 đối với axit thuần khiết)

Người ta không thể suy ra được hàm lượng axit axetic trong nước từ tỷ trọng của nó, ngoại trừ đối với các hàm lượng dưới 43%

Tính ăn mòn kim loại:

4

 Axit axetic ăn mòn sắt

 Nhôm bị ăn mòn bởi axit loãng, nó đề kháng tốt đối với axit axetic đặc và thuần khiết Đồng và chì bị ăn mòn bởi axit axetic với sự hiện diện của không khí

 Thiếc và một số loại thép nikel – crom đề kháng tốt đối với axit axetic

Không màu sắc, vị chua, tan trong nước và cồn etylic

1.2 Điều chế:

Axit axetic được điều chế bằng cách:

1) Oxy hóa có xúc tác đối với cồn etylic để biến thành andehit axetic, là một giai đoạn

trung gian Sự oxy hóa kéo dài sẽ tiếp tục oxy hóa andehit axetic thành axit axetic

CH3CHO + ½ O2 = CH3COOH

C2H5OH + O2 = CH3COOH + H2O

2) Oxy hóa andehit axetic được tạo thành bằng cách tổng hợp từ acetylen

Sự oxy hóa andehit được tiến hành bằng khí trời với sự hiện diện của coban axetat Người

ta thao tác trong andehit axetic ở nhiệt độ gần 80oC để ngăn chặn sự hình thành peroxit Hiệu suất đạt 95 – 98% so với lý thuyết Người ta đạt được như thế rất dễ dàng sau khi chế axit axetic kết tinh được

CH3CHO + ½ O2 Cobanaxetatở80oC CH3COOH

1.3 Ứng dụng:

Axit axetic là một axit quan trọng nhất trong các loại axit hữu cơ Nguồn tiêu thụ chủ yếu của axit axetic là:

 Làm dấm ăn (dấm ăn chứa 4,5% axit axetic)

 Làm đông đặc nhựa mủ cao su

 Làm chất dẻo tơ sợi xenluloza axetat – làm phim ảnh không nhạy lửa

 Làm chất nhựa kết dính polyvinyl axetat

 Làm các phẩm màu, dược phẩm, nước hoa tổng hợp

 Axetat nhôm dùng làm chất cắn màu (mordant trong nghề nhuộm)

 Phần lớn các ester axetat đều là các dung môi, thí dụ: izoamyl axetat hòa tan được nhiều loại nhựa xenluloza

2 Nước:

Trong điều kiện bình thường: nước là chất lỏng không màu, không mùi, không vị nhưng khối nước dày sẽ có màu xanh nhạt

Khi hóa rắn nó có thể tồn tại ở dạng 5 dạng tinh thể khác nhau

Tính chất vật lý:

 Khối lượng phân tử : 18 g / mol

 Khối lượng riêng d40 c : 1 g / ml

 Nhiệt độ nóng chảy : 00C

 Nhiệt độ sôi : 1000 C

Nước là dung môi phân cực mạnh, có khả năng hoà tan nhiều chất và là dung môi rất quan trọng trong kỹ thuật hóa học

5

Chương 3: CÂN BẰNG VẬT CHẤT

I CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU :

 Năng suất nhập liệu: GW = 2000 (kg/h)

 Nồng độ nhập liệu: xF = 40% (kg nước/ kg hỗn hợp)

 Nồng độ sản phẩm đỉnh: xD = 99% (kg nước/ kg hỗn hợp)

 Nồng độ sản phẩm đáy: xW = 0,5% (kg nước/ kg hỗn hợp)

 Áp suất hơi đốt: Ph = 2,5at

 Chọn:

 Nhiệt độ nhập liệu: tFV = 30oC

 Nhiệt độ sản phẩm đáy sau khi làm nguội: tWR = 35oC

 Nhiệt độ dòng nước lạnh đi vào: tV = 27oC

 Nhiệt độ dòng nước lạnh đi ra: tR = 43oC

 Trạng thái nhập liệu là trạng thái lỏng sôi

II XÁC ĐỊNH SUẤT LƯỢNG SẢN PHẨM ĐỈNH và SẢN PHẨM ĐÁY THU

W D F

xGxGxG

GGG



F D

W W

F

D W

D

F

xx

Gx

x

Gx

III XÁC ĐỊNH TỈ SỐ HOÀN LƯU LÀM VIỆC :

1 Nồng độ phần mol:

F N F

xM

xM

xM

+

(mol nước/ mol hỗn hợp)

2 Suất lượng mol tương đối của dòng nhập liệu:

6

D W

F W

x -xF

3 Tỉ số hoàn lưu làm việc:

Hình 1: Đồ thị cân bằng pha của hệ Nước – Axit axetic Dựa vào hình 1  yF* = 0,79

Tỉ số hoàn lưu tối thiểu: D *F

7

Hình 2: đồ thị biểu diễn mỗi quan hệ N(R+1) theo R Theo đồ thị ta có Rth = 3.9

IV XÁC ĐỊNH PHƯƠNG TRÌNH ĐƯỜNG LÀM VIỆC VÀ SỐ MÂM LÝ THUYẾT

1 Phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn cất:

D

xR

2 Phương trình đường làm việc đoạn chưng:

-3 w

3 Số mâm lý thuyết:

Hình 3: Đồ thị xác định số đĩa lý thuyết

8

Dựa vào đồ thị ta có 35 đĩa lý thuyết ( 13 đĩa đoạn chưng và 22 đĩa đoạn cất)

V XÁC ĐỊNH SUẤT LƯỢNG MOL CỦA CÁC DÒNG PHA :

1 Tại đỉnh tháp:

Vì tại đỉnh tháp nồng độ phần mol của nước trong pha lỏng và pha hơi bằng nhau

 Khối lượng của pha hơi và pha lỏng tại đỉnh tháp là bằng nhau:

2 Tại mâm nhập liệu:

Khối lượng mol của dòng nhập liệu:

9

Vì tại đáy tháp nồng độ phần mol của nước trong pha lỏng và pha hơi bằng nhau

 Khối lượng của pha hơi và pha lỏng tại đáy tháp là bằng nhau:

1.1 Khối lượng riêng trung bình của pha lỏng trong phần luyện:

Nồng độ phần mol trung bình của pha lỏng trong phần luyện:

2

L

x    0,844(mol nước/ mol hỗn hợp)

Dựa vào hình 4  Nhiệt độ trung bình của pha lỏng trong phần luyện: TLL = 101 (oC) Nồng độ phần khối lượng trung bình của pha lỏng trong luyện:

2

L

x   = 0,695 (kg nước/ kg hỗn hợp)

Tra bảng 1.249, trang 310, [5]

 Khối lượng riêng của nước ở 101oC: NL = 957,66 (kg/m3)

Tra bảng 1.2, trang 9, [5]

 Khối lượng riêng của axit axetic ở 101oC: AL = 956,2(kg/m3)

Áp dụng trong công thức (1.2), trang 5, [5]:

1.2 Khối lượng riêng trung bình của pha hơi trong phần luyện:

Nồng độ trung bình của pha hơi trong phần luyện:

10

HL HL

HL

PM

RT

  = 0,76 (kg/m3)

1.3 Tính vận tốc pha hơi đi trong phần luyện

Giả sử đường kính đoạn luyện là 1,4m

Tra bảng IX.4a, trang 169, [6]  Với đường kính tháp trong khoảng 1,4 (m) thì khoảng cách mâm là: h = 400 (mm) = 0,4 (m)

Tra đồ thị 6.2, trang 256, [4]  C = 0,057

Vận tốc pha hơi đi trong phần luyện:

957, 2

0, 057

0, 76

LL L

1.4 Tính đường kính phần luyện:

Suất lượng mol của pha hơi trong phần luyện: nHL = nHD = 361,96 (kmol/h)

Suất lượng thể tích của pha hơi trong phần luyện:

2 Phần chưng:

Giả sử đường kính đoạn chưng là 1,6 m và chọn h = 400 (mm) = 0,4 (m)

Tính toán tương tự như phần luyện  ta có bảng kết quả sau:

m m







Vận tốc pha hơi trong phần chưng và phần luyện theo thực tế:

 Tra bảng 1.104, trang 96, [5]  Độ nhớt của nước NL = 0,282 (cP)

 Dùng toán đồ 1.18, trang 90, [5]  Độ nhớt của axit axetic AL = 0,46 (cP)

Độ nhớt của hỗn hợp lỏng: lghh = x1lg1 + x2lg2 (công thức (I.12), trang 84, [5]) Nên: lgL = 0,844 lg0,2815 + (1 – 0,844)lg0,46 L = 0,3 (cP)

3 Chiều cao thân tháp:

Số mâm thực tế của toàn tháp: ntt = nttL + nttC = 35+22 = 57

Chiều cao thân tháp: Hthân = (ntt – 1) Hđ + 3,2 = 25,6m

Trong đó: Hđ là khoảng cách giữa hai đĩa (=400mm)

3,2 khoảng cách cộng thêm ở đỉnh, đáy tháp

Vì vậy Hthân = 25,6 = HL+Hc =14,6+11

III TRỞ LỰC THÁP :

1 Cấu tạo mâm lỗ:

Chọn tháp mâm xuyên lỗ không có ống chảy chuyền với:

Đối với đĩa luyện:

 Tiết diện tự do bằng S= 10% diện tích mâm

 Đường kính lỗ: dlỗ = 8 mm = 0,008 (m)

 Lỗ bố trí theo hình lục giác đều

 Khoảng cách giữa 2 tâm lỗ bằng t= 20 mm

 Mâm được làm bằng thép không gỉ X18H10T

 Đường kính đĩa được giảm 100mm so với đường kính trong tháp

Gọi a là số hình lục giác

Áp dụng công thức (V.139), trang 48, [6] : N = 3a(a+1) +1

Giải phương trình bậc 2  a = 29,1  30  N = 2791 (lỗ)

Số lỗ trên đường chéo: b = 2a + 1 = 61 (lỗ)

Chọn số ống trên hình viên phân là 5% => N = 2791.105%=2930 lỗ

Đối với đĩa chưng:

Thép Bố trí S% dlỗ

mm

X18H10T Lục giác

 Kiểm tra ngập lụt:

Tốc độ sặc được tính theo công thức Y=A.exp(-4X); A=10

l

LG

2 Trở lực của đĩa khô:

Aùp dụng công thức (IX.140), trang 194, [6] :

2

.'

13

3 Trở lực do sức căng bề mặt:

Aùp dụng công thức (IX.138), trang 192, [6]:  4

td

PdĐối với tháp đĩa lỗ thì dtd= dlỗ

Phần luyện:

Tại nhiệt độ trung bình của pha lỏng trong phần luyện TLL = 101oC thì:

 Tra bảng 1.249, trang 310, [5]  Sức căng bề mặt của nước NL = 0,5865 (N/m)

 Tra bảng 1.242, trang 300, [5]  Sức căng bề mặt của axit AL = 0,01971 (N/m) Aùp dụng công thức (I.76), trang 299, [5] :

2 1

2 1 2

1

111

4 Trở lực thủy tĩnh do chất lỏng trên đĩa tạo ra:

Aùp dụng công thức IX.146, trang 195, [5]

Gx, Gy : lưu lượng dòng lỏng khí

x, y : khối lượng riêng lỏng khí

x, y: độ nhớt lỏng, khí

5 Tổng trở lực thuỷ lực của tháp:

Tổng trở lực của 1 mâm trong phần luyện của tháp là:

IV TÍNH BỀ DÀY MÂM

Chọn bề dày đĩa là 4 mm

Ta có : 0, 4 Bề dày đĩa 0,7

Vì tháp hoạt động ở nhiệt độ cao (>100oC) nên ta phải bọc cách nhiệt cho tháp

Để đảm bảo chất lượng của sản phẩm và khả năng ăn mòn của axit axetic đối với thiết

bị, ta chọn thiết bị thân tháp là thép không gỉ mã X18H10T

 Nhiệt độ tính toán: t = tmax + 20oC = 108,4 + 20 = 128,4 (oC)

Khối lượng riêng lỏng L (Kg/m3) 957,2 952,2

Aùp suất tính toán P= Pa+Lgh

Hệ số bổ xung do ăn mòn hóa

Ứng suất cho phép tiêu chuẩn

[ ]

h

P

2 Đáy và nắp:

Chọn đáy và nắp có dạng hình ellip tiêu chuẩn, có gờ, làm bằng thép X18H10T

Chọn bề dày nắp: Sn=4mm

Chọn bề dày đáy Sđ=5mm

Kiểm tra điều kiện:

)CS(][2]P[

125,0D

CS

a t

a h

t a

 Điều kiện trên được thỏa như đã kiểm tra ở phần thân tháp

VI BÍCH GHÉP THÂN – ĐÁY và NẮP :

Mặt bích là bộ phận quan trọng dùng để nối các phần của thiết bị cũng như nối các bộ phận khác với thiết bị Các loại mặt bích thường sử dụng:

 Bích liền: là bộ phận nối liền với thiết bị (hàn, đúc và rèn) Loại bích này chủ yếu dùng thiết bị làm việc với áp suất thấp và áp suất trung bình

16

 Bích tự do: chủ yếu dùng nối ống dẫn làm việc ở nhiệt độ cao, để nối các bộ bằng kim loại màu và hợp kim của chúng, đặc biệt là khi cần làm mặt bích bằng vật liệu bền hơn thiết bị

 Bích ren: chủ yếu dùng cho thiết bị làm việc ở áp suất cao

Chọn bích được ghép thân, đáy và nắp làm bằng thép CT3, cấu tạo của bích là bích liền không cổ

Tra bảng XIII.27, trang 417, [6] ,

 Bích ghép thân – đáy và nắp đoạn luyện: Dtc=1400mm, Py = 0,6 N/mm2

Tra bảng IX.5, trang 170, [6], với Dt=(1,4-1,6) m ;h = 400 (mm)  khoảng cách giữa

2 mặt bích là 2000mm và số mâm giữa 2 mặt bích là 5

Đoạn chưng: (22 1).0.4 4,2

2thân 2

 Số mặt bích cần dùng để ghép là: (5 + 1).2 = 12 (bích)

Tương tự số mặt bích dùng để ghép cho đoạn cất là: 18 (bích)

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

VII CHÂN ĐỠ THÁP :

1 Tính trọng lượng cùa toàn tháp:

Tra bảng XII.7, trang 313, [6]

 Khối lượng riêng của tháp CT3 là: CT3 = 7850 (kg/m3)

Khối lượng của một bích ghép thân:

 Phần luyện

Khối lượng của đáy (nắp) tháp:

mđáy+nắp = Sbề mặt đáy+nắp . X18H10T =( 2,35.0,004+3,03.0,005) 7900 = 193,945 (kg) Khối lượng của toàn tháp:

m =16x76,1+10x123,86+35x43,75+22x57,15+2318+1863,3+193,945

= 9620(kg)=9,62 (tấn)

2 Tính chân đỡ tháp:

Chọn chân đỡ: tháp được đỡ trên bốn chân

Vật liệu làm chân đỡ tháp là thép CT3

Theo đáy thiết bị

18

Tải trọng cho phép trên một chân: Gc = 9620 9,81

P mg   = 2,36.104 (N) Để đảm bảo độ an toàn cho thiết bị, ta chọn: Gc = 4.104 (N)

Tra bảng XIII.35, trang 437, [6]  chọn chân đỡ có các thông số sau:

VIII CỬA NỐI ỐNG DẪN VỚI THIẾT BỊ – BÍCH NỐI CÁC BỘ PHẬN CỦA

THIẾT BỊ và ỐNG DẪN :

Ống dẫn thường được nối với thiết bị bằng mối ghép tháo được hoặc không tháo được Trong thiết bị này, ta sử dụng mối ghép tháo được

Đối với mối ghép tháo được, người ta làm đoạn ống nối, đó là đoạn ống ngắn có mặt bích hay ren để nối với ống dẫn:

 Loại có mặt bích thường dùng với ống có đường kính d > 10mm

 Loại ren chủ yếu dùng với ống có đường kính d  10mm, đôi khi có thể dùng với d

 32mm

Ống dẫn được làm bằng thép X18H10T

Bích được làm bằng thép CT3 , cấu tạo của bích là bích liền không cổ

1 Ống nhập liệu:

Nhiệt độ của chất lỏng nhập liệu là tFS = 102,2 (oC) (xF=0,69)

Tại nhiệt độ này thì:

 Khối lượng riêng của nước: N = 956,8 (kg/m3)

 Khối lượng riêng của axit: A = 954,04 (kg/m3)

Chọn vận tốc chất lỏng trong ống nối là vF = 0,2 (m/s)

Đường kính trong của ống nối:

19

Dy = 4.

3600 FF F

Gv

  = 0,061 (m) = 61 (mm)

 Chọn ống có Dy = 70 (mm)

Tính lại vF=0,151(m/s)

Tra bảng XIII.32, trang 434, [6]  Chiều dài đoạn ống nối l = 150 (mm)

Tra bảng XIII.26, trang 409, [6]

 Các thông số của bích ứng với P = 0,6 (N/mm2) là:

2 Ống hơi ở đỉnh tháp:

Nhiệt độ của pha hơi tại đỉnh tháp là tHD = 100 (oC)

Khối lượng riêng của pha hơi tại đỉnh tháp:

HD HD

HD

PM

RT

  = 0,592 (kg/m3)

Chọn vận tốc hơi ra khỏi đỉnh tháp là vHD = 120 (m/s)

Đường kính trong của ống nối:

Dy = 4.

3600 HDHD HD

Gv

  = 0,018 (m) = 180 (mm)

 Chọn ống có Dy = 200 (mm)

Tính lại vHD = 98 (m/s)

Tra bảng XIII.32, trang 434, [6]  Chiều dài đoạn ống nối l = 130 (mm)

Tra bảng XIII.26, trang 409, [6]

 Các thông số của bích ứng với P = 0,6 (N/mm2) là:

3 Ống hoàn lưu:

Nhiệt độ của chất lỏng hoàn lưu là tLD = 100 (oC)

Tại nhiệt độ này thì:

 Khối lượng riêng của nước: N = 958,3 (kg/m3)

 Khối lượng riêng của axit: A = 957,8 (kg/m3)

Đường kính trong của ống nối:

20

Dy = 4.

3600 LDLD LD

Gv

  = 0,098 (m) = 98 (mm)

 Chọn ống có Dy = 100 (mm)

Tính lại vận tốc vLD=0,193 (m/s)

Tra bảng XIII.32, trang 434, [6]  Chiều dài đoạn ống nối l = 120 (mm)

Tra bảng XIII.26, trang 409, [6]

 Các thông số của bích ứng với P = 0,6 (N/mm2) là:

4 Ống hơi ở đáy tháp:

Nhiệt độ của pha hơi tại đỉnh tháp là tHW = 117,6 (oC)

Chọn vận tốc hơi vào đáy tháp là vHW = 120 (m/s)

Đường kính trong của ống nối:

Dy = 4.

3600HW HWHW

n RT

P v = 0,185 (m) = 185 (mm)

 Chọn ống có Dy = 200 (mm)

Tính lại vận tốc vHW=102,8 (m/s)

Tra bảng XIII.32, trang 434, [6]  Chiều dài đoạn ống nối l = 130 (mm)

Tra bảng XIII.26, trang 409, [6]

 Các thông số của bích ứng với P = 0,6 (N/mm2) là:

5 Ống dẫn lỏng vào nồi đun:

Nhiệt độ của chất lỏng tại đáy tháp là tLW = 117,24 (oC)

Tại nhiệt độ này thì:

 Khối lượng riêng của nước: N = 944,68 (kg/m3)

 Khối lượng riêng của axit: A = 925,6 (kg/m3)

Đường kính trong của ống nối:

Dy = 4.

3600LWLW LWLW

n Mv

  = 0,0947 (m) = 94,7 (mm)

 Chọn ống có Dy = 100 (mm)

Tính lại vận tốc vW=0,987 (m/s)

Tra bảng XIII.32, trang 434, [6]  Chiều dài đoạn ống nối l = 120 (mm)

Tra bảng XIII.26, trang 409, [6]