Đồ Án Tính toán hệ thống chưng luyện liên tục để tách hỗn hợp hai cấu tử acetone – nước dạng tháp mâm chóp

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM

GVHD : LÊ XUÂN HẢI


LỜI MỞ ĐẦU

Một trong những ngành có sự đóng góp to lớn đến ngành công nghiệp nước ta

nói riêng và thế giới nói chung đó là ngành công nghệ hoá học. Đặc biệt là ngành

hóa chất cơ bản.

Trong thực tế, chúng ta sử dụng rất nhiều dạng hoá chất khác nhau: hỗn hợp

nhiều chất hay đơn chất tinh khiết. Mà nhu cầu về một loại hoá chất tinh khiết cũng

rất lớn. Quá trình có thể đáp ứng phần nào độ tinh khiết theo yêu cầu là chưng cất:

la quá trình tách các cấu tử trong hỗn hợp lỏng – lỏng, hay hỗn hợp lỏng – khí

thành các cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay hơi khác nhau của chúng.

Và đối với hệ acetone – nước, do khômg có điểm đẳng phí nên có thể đạt được

bất kỳ độ tinh khiết theo yêu cầu nhờ quá trình chưng cất.

Nhiệm vụ thiết kế: tính toán hệ thống chưng luyện liên tục để tách hỗn hợp hai

cấu tử : acetone – nước với các số liệu sau đây:

Năng suất sản phẩm đỉnh : 1500 Kg/h

Nồng độ sản phẩm đỉnh : 98% theo khối lượng

Nồng độ nhập liệu : 30%

Ap suất làm việc : áp suất thường.


MỤC LỤC

Lời mở đầu 5


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ ACETONE VÀ QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ 6


1. Giới thiệu sơ bộ 7

2. Sản xuất Aceton 8

3. Công nghệ chưng cất hỗn hợp Acetone –Nước 9

4. Chọn loại tháp chưng cất và phương pháp chưng cất 9

5. Sơ đồ qui trình công nghệ và thuyết minh qui trình công nghệ 10


CHƯƠNG 2: CÂN BẰNG VẬT CHẤT – CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG . 14


1. Cân bằng vật chất . 15

1.1 Đồ thị cân bằng Acetone – Nước . 16

1.2 Xác định chỉ số hồi lưu thích hợp . 17

1.3 Vẽ đường làm việc . 19

1.4 Xác định số mâm lý thuyết và số mâm thực tế 19

2. Cân bằng năng lượng 21

2.1 Cân bằng nhiệt lượng của tháp chưng cất 21


2.2 Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị ngưng tụ . 23


2.3 Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị làm lạnh sản phẩm đỉnh . 23


2.4 Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị làm nguội sản phẩm đáy (trao đổi nhiệt

với nhập liệu ban đầu) . 24


CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH 25


I. Kích thước tháp 26

1. Đường kính đoạn cất . 26

2. Đường kính đoạn luyện . 28

3. Chiều cao tháp 30

II. Tính toán chóp và ống chảy chuyền 31

A. Tính cho phần cất 31

B. Tính cho phần chưng 32

III. Tính chi tiết ống dẫn 37

1. Đường kính ống dẫn hơi vào thiết bị ngưng tụ 37

2. Ống dẫn dịng chảy hồn lưu . 38

3. Ống dẫn dịng nhập liệu 38

4. Ống dẫn dịng sản phẩm đáy . 38

5. Ống dẫn từ nồi đun qua tháp . 39

IV. Tính trở lực tháp . 39

A. Tổng trở lực phần cất . 39

1. Trở lực đĩa khơ ∆Pk . 39

2. Trở lực do sức căng bề mặt . 40

3. Trở lực của lớp chất lỏng trên đĩa ( Trở lực thủy tĩnh ∆Pt) . 40

B. Tổng trở lực phần chưng 41

1. Trở lực đĩa khơ ∆Pk 41

2. Trở lực do sức căng bề mặt 41

3. Trở lực của lớp chất lỏng trên đĩa ( Trở lực thủy tĩnh ∆Pt) . 42

CHƯƠNG 4: TÍNH CƠ KHÍ . 44


1. Tính bề dày thân trụ của tháp . 45

2. Tính - chọn bề dày đáy và nắp thiết bị 47

3. Chọn bích và vòng đệm 48

4. Tính mâm . 49

5. Chân đỡ và tai treo thiết bị 50

6. Tính bảo ôn 53

CHƯƠNG 5: TÍNH THIẾT BỊ PHỤ . 58


I. Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu hay thiết bị làm nguội sản phẩm đáy . 59

1. Điều kiện nhiệt độ của quá trình 59

2. Nhiệt tải 60

3. Chọn thiết bị . 60

II. Thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh 64

1. Điều kiện nhiệt độ của quá trình . 64

2. Nhiệt tải 65

3. Chọn thiết bị . 65

III. Thiết bị ngưng tụ hồi lưu . 69

1. Điều kiện nhiệt độ của quá trình 69

2. Nhiệt tải 70

3. Chọn thiết bị . 70

4. Xác định hệ số cấp nhiệt từ dịng sản phẩm đỉnh đến thành ống . 70

5. Xác định hệ số cấp nhiệt từ thành ống đến nước . 71

6. Nhiệt tải riêng 72

7. Hệ số truyền nhiệt 72

8. Bề mặt truyền nhiệt 72

9. Chiều dài mỗi ống 72

IV. Thiết bị nồi đun 73

1. Điều kiện nhiệt độ của quá trình . 73

2. Nhiệt tải 74

3. Chọn thiết bị . 74

4. Xác định hệ số cấp nhiệt từ dịng sản phẩm đỉnh đến thành ống . 74

5. Tính hệ số cấp nhiệt của sản phẩm đáy nồi . 75

6. Hệ số truyền nhiệt 75

7. Bề mặt truyền nhiệt 75

8. Chiều dài mỗi ống 75

V. Tính bồn cao vị- Bơm . 76

1. Tính bồn cao vị . 76

2. Tính bơm . 79


CHƯƠNG 6: TÍNH GIÁ THÀNH THIẾT BỊ . 81


TÀI LIỆU THAM KHẢO 83






CHÚ THÍCH : TÀI LIỆU TRÊN GỒM THUYẾT MINH + BẢN VẼ