Đồ Án Thiết kế hệ thống cô đặc NaOH hai nồi liên tục ống tuần hoàn trung tâm buồng đốt trong đối lưu tự nh

MỤC LỤC

ĐẶT VẤN ĐỀ 1
Phần 1: 2
TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ QUÁ TRÌNH CÔ ĐẶC 2
I- Giới thiệu về natri hydroxit. 2
1- Tình hình sử dụng natri hydroxit . 2
2- Tính chất hóa lý của natri hydroxit . 3
II- Tổng quan về quá trình cô đặc. 4
1- Sơ lượt về lý thuyết cô đặc. 4
1.1- Định nghĩa: 4
1.2- Cấu tạo thiết bị cô đặc: 4
1.3- Lựa chọn thiết bị: 5
2- Thuyết minh quy trình công nghệ. 5
Phần 2: TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ 8
I- Tính cân bằng vật liệu. 8
1- Chuyển đơn vị năng suất từ (tấn/h) sang (kg/h): 8
2- Xác định lượng hơi thứ bốc ra khỏi hệ thống (W): 8
3- Xác định nồng độ cuối của dung dịch ở từng nồi : 9
II- Cân bằng nhiệt lượng: 9
1- Xác định áp suất và nhiệt độ của mỗi nồi: 9
2- Xác định tổn thất nhiệt độ: 10
2.1- Tổn thất nhiệt do nồng độ gây ra (’): 10
2.2- Tổn thất nhiệt do áp suất thủy tĩnh (’’ ): 11
2.3- Tổn thất nhiệt do trở lực thuỷ lực trên đường ống (”’) : 13
2.4- Tổn thất chung trong toàn hệ thống cô đặc: 13
2.5- Hiệu số hữu ích và nhiệt độ sôi của từng nồi: 13
3- Cân bằng nhiệt lượng: 14
3.1- Tính nhiệt dung riêng của dung dịch ở các nồi: 14
3.2- Lập phương trình cân bằng nhiệt lượng (CBNL): 14
3.3- Kiểm tra lại giả thiết phân bố hơi thứ ở các nồi: 16
III- Tính bề mặt truyền nhiệt: 16
1- Các thông số cơ bản của dung dịch: 16
1.1- Độ nhớt: 16
1.2- Hệ số truyền nhiệt của dung dịch: 17
1.3- Hệ số cấp nhiệt: α 18
1.3.1- Về phía hơi ngưng tụ: α1 18
1.3.2- Về phía dung dịch sôi: α2 19
1.3.3- Tính hệ số phân bố nhiệt độ hữu ích cho các nồi: 22
Phần 3: TÍNH THIẾT BỊ CHÍNH 25
I- Buồng đốt: 25
1- Tính số ống truyền nhiệt: 25
2- Đường ống tuần hoàn trung tâm: 25
3- Đường kính thiết bị buồng đốt: 25
II- Buồng bốc: 26
1- Đường kính buồng bốc: 26
2- Chiều cao buồng bốc hơi: 26
3- Tính kích thước các ống dẫn: 28
3.1- Đường kính ống dẫn hơi đốt: 28
3.2- Đường kính ống dẫn hơi thứ: 29
3.3- Đường kính ống dẫn dung dịch đầu vào thiết bị gia nhiệt: 29
3.4- Đường kính ống dẫn dung dịch từ nồi gia nhiệt sang nồi 1: 29
3.5- Đường kính ống dẫn dung dịch từ nồi 1 sang nồi 2: 30
3.6- Đường kính ống dẫn dung dịch từ nồi 2 sang bể chứa sản phẩm: 30
3.7- Đường kính ống tháo nước ngưng: 30
4- Bề dày vỉ ống: 32
5- Bề dày lớp cách nhiệt: 32
5.1-Tính bề dày lớp cách nhiệt của ống dẫn: 32
5.1.1- Ống dẫn hơi đốt: 32
5.1.2- Ống dẫn hơi thứ: 33
5.1.3- Ống dẫn dung dịch: 33
6- Tính cơ khí các chi tiết thiết bị: 35
6.1- Tính thân buồng đốt: 35
6.2- Tính thân buồng bốc: 37
6.3- Tính nắp: 38
6.4- Tính đáy: 40
7- Chọn mặt bích: 41
7.1- Buồng đốt: 41
7.2- Buồng bốc: 41
8- Chọn tai treo: 42
8.1- Tai treo buồng đốt: 42
Phần 4: TÍNH THIẾT BỊ PHỤ 46
I- Cân bằng vật liệu: 46
1- Lượng nước lạnh cần thiết để tưới vào thiết bị ngưng tụ: 46
2- Thể tích khí không ngưng và không khí cần hút ra khổi thiết bị: 46
II- Kích thước thiết bị ngưng tụ: 47
1- Đường kính thiết bị ngưng tụ: 47
2- Kích thước tấm ngăn 48
3- Chiều cao thiết bị ngưng tụ 49
4- Tính kích thước của ống baromet: 49
III. Chọn bơm: 52
1- Bơm chân không: 52
2- Bơm nước lạnh vào thiết bị ngưng tụ: 53
3- Bơm dung dịch lên thùng cao vị: 56
Phần 5: KẾT LUẬN 59
Tài liệu tham khảo 60



ĐẶT VẤN ĐỀ
Ngày nay, công nghiệp sản xuất hóa chất là một ngành công nghiệp quan trọng ảnh hưởng đến nhiều ngành sản xuất khác. Một trong những hóa chất được sản xuất và sử dụng nhiều là NaOH, vì khả năng ứng dụng rộng rãi của nó.
Trong quy trình sản xuất NaOH, quá trình cô đặc là một khâu hết sức quan trọng. Nó đưa dung dịch NaOH đến một nồng độ cao hơn, thỏa mãn nhu cầu cầu sử dụng đa dạng và tiết kiệm chi phí vận chuyển, tồn trữ, và tạo điều kiện cho quá trình kết tinh nếu cần.
Nhiệm vụ cụ thể của đồ án này là thiết kế hệ thống cô đặc NaOH hai nồi liên tục ống tuần hoàn trung tâm buồng đốt trong đối lưu tự nhiên nhằm cô đặc dung dịch NaOH từ 5% lên 35%.
Đối với sinh viên khối ngành công nghệ hóa chất và công nghệ thực phẩm, việc thực hiện đồ án thiết bị là hết sức quan trọng. Nó vừa tạo cơ hội cho sinh viên ôn tập và hiểu một cách sâu sắc những kiến thức đã học về các quá trình thiết bị vừa giúp sinh viên tiếp xúc, quen dần với việc lựa chọn, thiết kế, tính toán các chi tiết của một thiết bị với các thông số kỹ thuật cụ thể.
Tuy nhiên, đồ án thiết bị là các môn học rất khó và kiến thức thực tế của sinh viên thì hạn chế nên việc thực hiện đồ án thiết bị còn nhiều thiếu sót. Vì vậy, em rất mong nhận được sự đóng góp và hướng dẫn của quý thầy cô giáo và các bạn để có thể hoàn thành tốt đồ án được giao.




Phần 1:
TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ QUÁ TRÌNH CÔ ĐẶC

I- Giới thiệu về natri hydroxit.
1- Tình hình sử dụng natri hydroxit .
Trên thế giới, hằng năm có khoảng 45 - 50 triệu tấn natri hydroxit được sản xuất. Trong đó, 16% (7 - 8 triệu tấn) được buôn bán trên thị trường, chủ yếu là xút sản xuất ở Mỹ và châu Âu (chiếm 80% thị trường). Khoảng 94% xút được buôn bán ở dạng lỏng (thường là 50% natri hydroxit ), trong đó gần 2 triệu tấn được vận chuển bằng đường bộ. Giá xút rắn thường cao hơn giá xút lỏng (tính theo dạng khô) 100 – 200 USD/tấn.
Thị trường đối với xút rắn chủ yếu là ở các nước đang phát triển do cơ sở hạ tầng không thích hợp cho việc vận chuyển và sử dụng xút lỏng. Nhưng với cơ sở hạ tầng đang ngày càng được phát triển, những thị trường lớn như Trung Quốc đang giảm tiêu thụ xút rắn và chuyển sang nhập xút lỏng. Ngày nay các nước Cuba, Angiêri và châu Phi vẫn là những thị trường tiêu thụ chính đối với xút rắn. Ở châu Á, Inđônêxia là nước duy nhất còn nhập xút rắn với khối lượng lớn. Do giá xút rắn cao nên khối lượng buôn bán sản phẩm này trên thế giới chỉ đạt 400.000 tấn/năm và đang giảm với tốc độ 8% năm. Xút lỏng được buôn bán trên thế giới chủ yếu phục vụ nhu cầu sản xuất nhôm oxit (alumin) tại các nước như Ôxtrâylia, Braxin, Vênêzuêla, Surinam, Giamaica và Ghinê, trong đó đáng kể nhất là Ôxtrâylia
Ở Việt Nam, sản xuất natri hydroxit là một trong những ngành công nghiệp hóa chất quan trọng bậc nhất. Nó góp phần to lớn trong sự phát triển của các ngành công nghiệp khác như sản xuất xà phòng, công nghệ giấy; công nghiệp lọc dầu; công nghệ dệt nhuộm, thực phẩm; xử lý nước; sản xuất các loại hóa chất đi từ xút như silicat natri, chất trợ lắng PAC, .
Phần 5: KẾT LUẬN

Trong thời gian được giao nhiệm vụ thiết kế đồ án môn học, em đã thực hiện rất nghiêm túc và cố gắng hết khả năng của bản thân. Đến nay em đã cơ bản hoàn thành nhiệm vụ của mình. Bản đồ án thiết kế hệ thống cô đặc NaOH xuôi chiều, thiết bị cô đặc buồng đốt trong ống tuần hoàn trung tâm đối lưu tự nhiên bao gồm:
Phần 1: Tổng quan về nguyên liệu và quá trình cô đặc.
Phần 2: Tính toán công nghệ.
Phần 3: Thiết bị chính.
Phần 4: Thiết bị phụ.
Phần 5: Kết luận
Sau khi thực hiện bản đồ án này, em đã hình dung ra công việc của người thiết kế. Ngoài ra, còn giúp em nắm vững hơn phần lý thuyết đã học, cách tính toán các thiết bị và phân tích lựa chọn thiết bị, vật liệu làm thiết bị để phù hợp với yêu cầu thực tế.