Đồ án môn học quá trình thiết bị: Thiết kế hệ thống cô đặc hai nồi xuôi chiều thiết bị cô đặc ống tuần hoàn ngoài dùng cho cô đặc dung dịch KOH với năng suất 11000 kgh

Trong kỹ thuật sản xuất công nghiệp hóa chất và các ngành khác, thường phải làm việc với các hệ dung dịch rắn tan trong lỏng , hoặc lỏng trong lỏng . Để nâng cao nồng độ của dung dịch theo yêu cầu của sản xuất kỹ thuật người ta cần dùng biện pháp tách bớt dung môi ra khỏi dung dịch . Phương pháp phổ biến là dùng nhiệt để làm bay hơi còn chất rắn tan không bay hơi , khi đó nồng độ dung dịch sẽ tăng lên theo yêu cầu mong muốn .

Trang 1

ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ

Số…………

Giáo viên hướng dẫn : NGUYỄN XUÂN HUY

Thiết kế hệ thống cô đặc hai nồi xuôi chiều thiết bị cô đặc ống tuần hoàn ngoài dùng cho cô đặc dung dịch KOH với năng suất 11000 kg/h , chiều cao ống gia nhiệt h =2m .

Trang 2

*********

Hà Nội , Ngày … Tháng … Năm 2011 Người nhận xét

Trang 4

Để bước đầu làm quen với công việc của một kỹ sư hóa chất là thiết kế một thiết bị hay hệ thống thực hiện một nhiệm vụ trong sản xuất , em được nhận

đồ án môn học : “Quá trình và thiết bị Công nghệ Hóa học”. Việc thực hiện đồ

án là điều rất có ích cho mỗi sinh viên trong việc từng bước tiếp cận với việc thực tiễn sau khi đã hoàn thành khối lượng kiến thức của giáo trình “Cơ sở các quá trình và thiết bị Công nghệ Hóa học “ trên cơ sở lượng kiến thức đó và kiến thức của một số môn khoa học khác có liên quan , mỗi sinh viên sẽ tự thiết kế

Trang 5

Thuyết minh Đồ án môn Quá trình thiết bị

một thiết bị , hệ thống thiết bị thực hiện một nhiệm vụ kĩ thuật có giới hạn trong quá trình công nghệ . Qua việc làm đồ án môn học này , mỗi sinh viên phải biết cách sử dụng tài liệu trong việc tra cứu , vận dụng đúng những kiến thức , quy định trong tính toán và thiết kế , tự nâng cao kĩ năng trình bày bản thiết kế theo văn bản khoa học và nhìn nhận vấn đề một cách có hệ thống .

Trong đồ án môn học này, em cần thực hiện là thiết kế hệ thống cô đặc hai nồi xuôi chiều , thiết bị cô đặc ống tuần hoàn ngoài dùng cho cô đặc dung dịch KOH , năng suất 11000kg/h , nồng độ dung dịch ban đầu 8% , nồng độ sản phẩm 30%

Giới thiệu về dung dịch KOH

As proven experts, Ward Chemical can produce various concentrations of liquid calcium chloride . Uses of Calcium Chlor

The innate properties of liquid calcium chloride CaCl2 lend this substance to a variety of applications.KOH có dạng tinh thể không màu , tnc = 404oC , ts =

1324oC. Dễ tan trong nước và phát nhiệt mạnh : ở 20oC, 100 g nước hoà tan được 112 g KOH . Thuộc loại kiềm mạnh ; hấp thụ nước và khí cacbonic (CO2) trong không khí , tạo thành kali cacbonat (K2CO3) . Dung dịch nước KOH ăn mòn thủy tinh ; KOH nóng chảy ăn mòn sứ (trong môi trường có không khí) , platin . Điều chế bằng cách điện phân dung dịch kali clorua (KCl) có màng ngăn . Dùng trong phòng thí nghiệm , sản xuất xà phòng mềm, các muối kali ; KOH

Ở nồi này dung dich tiếp tục được dung nóng bằng thiết bị đun nóng kiểu ống chùm , dung dịch chảy trong các ống truyền nhiệt hơi đốt được đưa vào buồng đốt để đun nóng dung dịch . Một phần khí không ngưng được đưa qua của tháo khí không ngưng . Nước ngưng được đưa ra khỏi phòng đốt bằng của tháo nước ngưng . Dung dịch sôi , dung môi bốc lên trong phòng bốc gọi là hơi thứ . Hơi thứ trước khi ra khỏi nồi cô đặc được qua bộ phận tách bọt nhằm hồi lưu phần

5

Sv thực hiện : Phạm Thị Xuân Lớp: ĐH HOÁ1K3

Trang 6

dung dịch bốc hơi theo hơi thứ qua ống dẫn bọt .

Dung dịch từ nồi (6) tự di chuyển qua nồi thứ 2 do đó sự chênh lệch áp suất làm việc giữa các nồi , áp suất nồi sau < áp suất nồi trước . Nhiệt độ của nồi trước lớn hơn của nồi sau do đó dung dịch đi vào nồi thứ (2) có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ sôi , kết quả là dung dịch sẽ được làm lạnh đi và lượng nhiệt này

sẽ làm bốc hơi một lượng nước gọi là quá trình tự bốc hơi .

Dung dịch sản phẩm của nồi (7) được đưa vào thùng chứa sản phẩm (10) . Hơi thứ bốc ra khỏi nồi (7) được đưa vào thiết bị ngưng tụ Baromet (8) . Trong thiết bị ngưng tụ , nước làm lạnh từ trên đi xuống , ở đây hời thứ được ngưng tụ lại thành lỏng chảy qua ống Baromet ra ngoài còn khí không ngưng đi qua thiết

Trang 7

2. Tính toán thiết bị chính Các số liệu ban đầu:

Trang 9

9

Trang 10

rhti J/kg

Trang 12

Sơ đồ cân bằng nhiệt lượng của hệ thống D: lượng hơi đốt vào nồi 1 (kg/h)

Trang 15

15

Trang 16

hệ số phụ thuộc mức độ liên kết của chất lỏng liên kết

M : khối lượng phân tử mol của dung dịch

Trang 17

Trang 19

Trang 25

Tổng ống trong thiết bị

Trang 27

Do đó nhiệt độ chảy của hỗn hợp đầu trong ống l38 là chế độ chảy xoáy. Chọn ống làm bằng thép X18H10T ct tra bảng (II.15 Tr 381 Stttt1)

Trang 28

Ta có: Regh=

Ren= 220 Nhận thấy Regh<Re <Ren nên :

Trang 30

được mô tả như hình vẽ . Thiết bị gồm thân hình trụ (1) có gắn những tấm ngăn hình bán nguyệt (4) có lỗ nhỏ và ống Baromet (3) để tháo nước và chất lỏng đã ngưng tụ ra ngoài .

Hơi vào thiết bị đi từ dưới lên , nước chảy từ trên xuống , chảy trần qua cạnh tấm ngăn , đồng thời một phần chui qua các lỗ của tấm ngăn Hỗn hợp nước làm nguội

cà chất lỏng đã ngưng tụ chảy xuống ống Baromet , khí không ngưng đi lên qua ống (5) sang thiết bị thu hồi bọt (2) và tập trung chảy xuống ống Baromet Khí không ngưng được hút ra qua phía trên bằng bơm chân không .

Ống Baromet thường cao H>10,5m để khi độ chân không trong thiết bị có tăng thì nước cũng không dâng lên ngập thiết bị .

Loại này có ưu điểm là : nước tự chảy ra được không cần bơm nên tốn ít năng lượng

Trang 31

, năng suất lớn .

Trong công nghiệp hóa chất , thiết bị ngưng tụ Baromet chân cao ngược chiều loại khô thường được sử dụng trong hệ thống cô đặc nhiều nồi , đặt ở vị trí cuối

J/kg

Cn J/kg.độ

4081,413

0,2

59,7

2596000

2358000

Lượng nước lạnh (G n) cần thiết cung cấp cho thiết bị ngưng tụ tính theo công

31

Trang 32

Trên tấm ngăn có đục nhiều lỗ nhỏ, nước làm nguội là nước không sạch nên lấy

Trang 33

tốc độ của tia nước , khi chiều cao gờ tấm ngăn bằng 40mm thì lấy = 0,62(m/s)

Trang 34

b(at) : độ chân không của thiết bị

h2 : là chiều cao cột nước trong ống baromet cần để khắc phục toàn bộ trở lực khi nước chảy trong ống.

Công suất của bơm chân không tính theo công thức :

Trang 36

● Tính bơm :

Do dung dịch KOH làm việc với áp suất thường và trong công nghiệp

Trang 37

bơm li tâm được sử dụng rất rộng rãi với những ưu điểm là thiết bị đơn giản , lưu lượng cung cấp đều , quay nhanh (có thể nối trực tiếp với động cơ) .

Trang 40

ống trong tất cả các hình viên phân

Tổng số ống của thiết bị

thứ nhất

Ở dãy thứ hai

Ở dãy thứ ba

Đường kính trong của buồng đốt :

Trang 41

C=C1+C2+C3 hệ số bổ xung (XIII.17 Tr363 Stttt2)

C1: hệ số bổ xung do ăn mòn, xuất phát từ điều kiện ăn mòn vật liệu của môi trường và thời gian làm việc của thiết bị .

C2: bổ xung do hao mòn cần tính khi nguyên vật liệu chứa hạt rắn chuyển động

41

Trang 42

chọn vật liệu là thép X18H10T , tốc độ gỉ 0,06mm/năm có C1=1mm ; C2=0 C3 : bổ xung do dung sai của chiều dày (chọn theo bảng XIII.9 Tr.364 Stttt2)

Chọn

Theo bảng XIII.9 lấy

Kiểm tra độ bền theo áp suất thử :

Theo bảng (XIII.5 Tr358Stttt2) . Định mức áp suất thủy lực khi thử thiết bị làm việc ở áp suất P, ta có (N/)

Đk: (*)

Trong đó :

hb=0.25(m) chiều cao phần lồi của đáy bảng( XIII.10 Tr382 Stttt2 ) k là hằng số bền của đáy được tính theo công thức :

Trang 45

45

Trang 46

Db (mm)

Dt (mm)

D0 (mm)

Trang 47

D0 (mm)

Trang 48

Trong hơi nước đưa vào thiết bị có chứa một phần khí , khi hơi nước ngưng tụ thì khí này tách ra và ở trong thiết bị sẽ làm tăng áp suất tổng , giảm áp suất riêng phần của hơi thứ nên cần định kỳ xả khí không ngưng . Chọn đường kính trong bằng 50mm .

ống Dn (mm)

Kích thước nối

h (mm)

(mm)

Dδ (mm)

Dt (mm)

Trang 51

Khối lượng 1tai treo

Trang 52

mm

Kích thước ống

bích

mm

h

mm

Trang 53

hệ số dẫn nhiệt của chất cách nhiệt , chọn vật liệu cách nhiệt là đất sét thì ta có

KẾT LUẬN

Hệ thống thiết bị cô đặc hai nồi xuôi chiều loại thiết bị cô đặc ống tuần hoàn ngoài dùng để cô đặc dung dịch KOH có các thông số kỹ thuật như sau :

Trang 56

5.Tổng kết Sau một thời gian cố gắng tìm đọc, tra cứu tài liệu tham khảo , cùng với

sự giúp đỡ tận tình của thầy cô bộ môn và thầy hướng dẫn em đã hoàn thành nhiệm vụ thiết kế được giao . Qua quá trình tiến hành em đã rút ra được một số nhận xét sau :

● Việc thiết kế và tính toán một hệ thống cô đặc là việc làm phức tạp, đòi hỏi tính tỉ mỉ và lâu dài . Nó không những yêu cầu người thiết kế phải có kiến thức thực sự sâu về quá trình cô dặc mà còn phải biết một số lĩnh vực khác như: Cấu tạo các thiết bị phụ khác, các quy chuẩn trong bản vẽ kĩ thuật…

● Công thức tính toán không còn gò bó như những môn học khác

mà được mở rộng dựa trên các giả thiết về điều kiện, chế độ làm việc của thiết bị . Bởi trong khi tính toán , người thiết kế đã tính toán đến một số ảnh hưởng ở điều kiện thực tế, nên khi đem vào hoạt động thì hệ thống sẽ làm việc ổn định .

● Không chỉ có vậy , việc thiết kế đồ án môn quá trình thiết bị này còn giúp em củng cố thêm nhưng kiến thức về quá trình cô đặc nói riêng và các quá trình khác nhằm nâng cao kĩ năng tra cứu tính toán và sử lý số liệu

Viêc thiết kế đồ án môn “ Quá trình và thiết bị trong công nghệ hóa chất và thực phẩm ” là một cơ hội cho sinh viên ngành hóa nói chung và bản thân em nói riêng làm quen vói công việc của một kỹ sư hóa chất.

Để hoàn thành nhiệm vụ thiết kế được giao em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Xuân Huy là giáo viên hướng dẫn trực tiếp và thầy Vũ Minh Khôi là giáo viên giảng dạy bộ môn “ Quá trình và thiết bị trong công nghệ hóa chất và thực phẩm” đã cung cấp những kiến thức cơ bản về các quá trình và các thiết bị

Trang 57

chủ yếu.

Mặc dù dã cố gắng hoàn thành tốt nhiệm vụ song do hạn chế về tài liệu , kinh nghiệm thực tế nên không tránh khỏi những thiếu sót trong quá trình thiết

kế . Em mong được thầy cô xem xét và chỉ dẫn thêm .

Em xin chân thành cảm ơn ! Sinh viên

● Tính toán quá trình & thiết bị trong công nghệ hóa chất và thực phẩm tập 1,2

Định dạng
Số trang	57
Dung lượng	681,32 KB