Chỉ thị của Thủ tướng CP về tăng cường công tác Thống kê. Tổng cục Thống kê trúng cử vào Hội đồng điều hành Viện Thống kê châu Á - Thái Bình Dương. Đại hội Chi đoàn Cục Thống kê tỉnh Đồng Tháp lần thứ I, nhiệm kỳ 2022 - 2024. Lễ công bố Quyết định
Đại kim tự tháp Giza. Đại Kim tự tháp Giza, cũng được gọi là Kim tự tháp Khufu hay Kim tự tháp Cheops ( 29°58′41″B 31°07′53″Đ) là kim tự tháp cổ đại và lớn nhất nằm ở quần thể kim tự tháp Giza của Ai Cập, chỉ có duy nhất kim tự tháp này là nằm trong danh sách bảy
Để nâng cao chất lượng, hiệu quả công tác thống kê và thống nhất sử dụng số liệu thống kê nhà nước trên địa bàn tỉnh, kịp thời đáp ứng yêu cầu lãnh đạo, chỉ đạo, điều hành các mục tiêu phát triển kinh tế - xã hội của cấp ủy, chính quyền các cấp; đồng thời, đáp ứng yêu cầu quản lý, phát
Báo cáo kinh tế - xã hội. Báo cáo tình hình Kinh tế - Xã hội năm 2022. I. Số liệu công bố định kỳ hàng tháng: Thời gian. phổ biến. Báo cáo Kinh tế - Xã hội. 29/01/2022. BC KT-XH tháng 01/2022. 28/02/2022.
CỤC THỐNG KÊ TỈNH ĐỒNG THÁP có mã số thuế 1400510991 được cấp vào ngày 23/09/2005, cơ quan Thuế đang quản lý: Cục Thuế Tỉnh Đồng Tháp. Địa chỉ trụ sở công ty đặt tại Số 04, đường Lê Văn Chánh, Phường 1, Thành phố Cao Lãnh, Đồng Tháp. Công ty hiện tại NNT đang
3 đoạn đường thuộc tuyến Quốc lộ 1 qua TT-Huế bị ngập sâu do mưa lũ, buộc phải cấm tạm dừng lưu thông. Ảnh: CA. Do mưa lớn nhiều giờ, nước lũ dâng cao, trong tối 14/10, tuyến Quốc lộ 1 qua TT-Huế bị ngập nặng ở 3 điểm. Trong đó, tại vị trí Km 829 gần cầu vượt
hbFZd. Thiết kế tháp mâm chóp chưng cất ethanol-nước SVTH Tô Thị Thanh Loan GVHD Vũ Bá Minh NHẬN XÉT ĐỒ ÁN Cán bộ hướng dẫn. Nhận xét _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ Điểm_________________________Chữ ký__________ Cán bộ chấm hay Hội đồng bảo vệ. Nhận xét _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ 1 Thiết kế tháp mâm chóp chưng cất ethanol-nước SVTH Tô Thị Thanh Loan GVHD Vũ Bá Minh _______________________________________________________________________ _______________________________________________________________________ Điểm_________________________Chữ ký_______________ Điểm tổng kết_______________________________________ MỤC LỤC CHƯƠNG I TỔNG QUAN..............................................................................................…..5 1. Tổng quan về sản phẩm ………………………………………………………………7 2. Phương pháp và thiết bị chưng cất…………………………………………………....6 3. Công nghệ chưng cất hệ Etanol-Nước………………………………………………...9 CHƯƠNG II TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT - NĂNG LƯỢNG....................................12 1. Tính cân bằng vật chất..............................................................................................12 2. Tính cân bằng năng lượng........................................................................................17 CHƯƠNG III TÍNH TOÁN –THIẾT KẾ THÁP CHƯNG CẤT......................................20 1. Tính đường kính tháp chưng cất...............................................................................20 2. Tính chiều cao tháp...................................................................................................26 3. Tính toán chóp và ống chảy chuyền.........................................................................26 4. Tính trở lực tháp.......................................................................................................31 CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN CƠ KHÍ CỦA THÁP ...........................................................36 1 . Bề dày thân tháp .........................................................................................................38 2 . Đáy và nắp thiết bị .....................................................................................................38 3 . Bích ghép thân, đáy và nắp ........................................................................................36 4 . Đường kính các ống dẫn – Bích ghép các ống dẫn.....................................................40 5 . Tai treo và chân đỡ......................................................................................................45 CHƯƠNG V TÍNH TOÁN THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT- THIẾT BỊ PHỤ...................52 1 . Các thiết bị truyền nhiệt..............................................................................................52 2 Thiết kế tháp mâm chóp chưng cất ethanol-nước SVTH Tô Thị Thanh Loan GVHD Vũ Bá Minh Thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh.........................................................................52 Thiết bị trao đổi nhiệt giữa nhập liệu và sản phẩm đáy.........................................57 Thiết gia nhiệt nhập liệu........................................................................................65 Nồi đun gia nhiệt sản phẩm đáy.............................................................................70 Thiết gia ngưng tụ sản phẩm đỉnh .........................................................................73 2. Tính toàn bơm nhập liệu..............................................................................................77 Tính chiều cao bồn cao vị......................................................................................77 Chọn bơm..............................................................................................................82 CHƯƠNG VI GIÁ THÀNH THIẾT BỊ..............................................................................85 CHƯƠNG VII KẾT LUẬN.................................................................................................87 TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................................88 CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1. Tổng quan về sản phẩm Nguyên liệu là hỗn hợp Etanol - Nước. Etanol Etanol có công thức phân tử CH3-CH2-OH, khối lượng phân tử 46 đvC. Là chất lỏng có mùi đặc trưng, không độc, tan nhiều trong nước. Hình 1 Cấu trúc phân tử Etanol 3 SVTH Tô Thị Thanh Loan GVHD Vũ Bá Minh Thiết kế tháp mâm chóp chưng cất ethanol-nước + Nhiệt độ sôi ở 760 mmHg + Khối lượng riêng d420 = 810 Kg/m3. Ứng dụng etanol có nhiều ứng dụng, nó đóng một vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân. Nó là nguyên liệu dùng để sản suất nhiều mặt hàng khác nhau và được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp nặng, y tế, dược, quốc phòng, giao thông vận tải, dệt, chế biến gỗ và nông nghiệp. Nước -Nước là một hợp chất hóa học của Hydro và Oxy, công thức hóa học là H2O. Nước là một chất quan trọng trong công nghiệp và đời sống, chiếm 70% diện tích của trái đất. Hình 2 Cấu tạo phân tử nước -Phân tử nước bao gồm hai nguyên tử hydro và một nguyên tử oxy. Về mặt hình học thì phân tử nước có góc liên kết là 104,45°. Do các cặp điện tử tự do chiếm nhiều chỗ nên góc này sai lệch đi so với góc lý tưởng của hình tứ diện. Chiều dài của liên kết O-H là 96,84 picomet. -Nước có tính lưỡng cực, liên kết giữa các phân tử nước là liên kết hidro. +Nhiệt độ sôi của nước 100oC ở 760mmHg +Nhiệt độ nóng chảy 0oC ở 760mmHg Hỗn hợp Etanol – Nước Ta có bảng thành phần lỏng x – hơi y và nhiệt độ sôi của hỗn hợp Etanol - Nước ở 760 mmHg x%phân mol y%phân 0 5 33, 10 44, 20 53, 30 57, 40 61, 50 65, 60 69, 70 75, 80 81, 90 89, 100 mol 0 10 2 90, 2 86, 1 83, 6 81, 4 80, 4 9 79, 3 8 78, 8 478, 100 78, toC 0 5 5 2 7 8 80 4 79 6 4 4 Thiết kế tháp mâm chóp chưng cất ethanol-nước SVTH Tô Thị Thanh Loan GVHD Vũ Bá Minh Hình 3 Đồ thị cân bằng lỏng-hơi hệ Etanol-Nước 2. Phương pháp và thiết bị chưng cất . Phương pháp chưng cất Chưng cất là qua trình phân tách hỗn hợp lỏng hoặc khí lỏng thành các cấu tử riêng biệt dựa vào sự khác nhau về độ bay hơi của chúng hay nhiệt độ sôi khác nhau ở cùng áp suất, bằng cách lặp đi lặp lại nhiều lần quá trình bay hơi - ngưng tụ, trong đó vật chất đi từ pha lỏng vào pha hơi hoặc ngược lại. Khác với cô đặc, chưng cất là quá trình trong đó cả dung môi và chất tan đều bay hơi, còn cô đặc là quá trình trong đó chỉ có dung môi bay hơi. Khi chưng cất ta thu được nhiều cấu tử và thường thì bao nhiêu cấu tử sẽ thu được bấy nhiêu sản phẩm. Nếu xét hệ đơn giản chỉ có 2 hệ cấu tử thì ta thu được 2 sản phẩm sản phẩm đỉnh chủ yếu gồm cấu tử có độ bay hơi lớn nhiệt độ sôi nhỏ , sản phẩm đáy chủ yếu 5 Thiết kế tháp mâm chóp chưng cất ethanol-nước SVTH Tô Thị Thanh Loan GVHD Vũ Bá Minh gồm cấu tử có độ bay hơi nhỏ nhiệt độ sôi lớn .Đối với hệ Etanol - Nước sản phẩm đỉnh chủ yếu gồm etanol và một ít nước , ngược lại sản phẩm đáy chủ yếu gồm nước và một ít etanol. Các phương pháp chưng cất được phân loại theo Áp suất làm việc chưng cất áp suất thấp, áp suất thường và áp suất cao. Nguyên tắc của phương pháp này là 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 để giảm nhiệt độ sôi của các cấu tử. Nguyên lý làm việc liên tục, gián đoạnchưng đơn giản và liên tục. Chưng cất đơn giảngián đoạn phương pháp này đuợc sử dụng trong các trường hợp sau + Khi nhiệt độ sôi của các cấu tử khác xa nhau. + Không đòi hỏi sản phẩm có độ tinh khiết cao. + Tách hỗn hợp lỏng ra khỏi tạp chất không bay hơi. + Tách sơ bộ hỗn hợp nhiều cấu tử. Chưng cất hỗn hợp hai cấu tử dùng thiết bị hoạt động liên tục là quá trình được thực hiện liên tục, nghịch dòng, nhiều đoạn. Phương pháp cấp nhiệt ở đáy tháp Sử dụng hơi nước để cấp nhiệt trực tiếp cho đáy tháp khi chưng cất hỗn hợp nhập kiệu thu được nước ở đáy tháp chưng cất, cấu tử còn lại đễ bay hơi thì ta có thể sử dụng hơi nước để cấp nhiệt trực tiếp cho đáy tháp. Sử dụng nồi đun để cấp nhiệt cho tháp chưng cất nồi đun cho tháp chưng cất là thiết bị trao đổi nhiệt được đặt ở đáy tháp, để cung cấp nhiệt cho hệ thống. Có các loại nồi đun cho tháp chưng cất - Thiết bị trao đổi nhiệt loại hai vỏ dùng cho tháp chưng cất năng suất nhỏ. - Thiết bị trao đổ nhiệt dạng ốm chùm. - Nồi đun đặt ngoài. Chất tải nhiệt nóng đi trong ống, hơi đi vào tháp cân bằng với dòng sản phẩm đáy, do đó nồi đun được xem làm một mâm lý thuyết. Dùng cho tháp chưng cất năng suất cao. 6 Thiết kế tháp mâm chóp chưng cất ethanol-nước - SVTH Tô Thị Thanh Loan GVHD Vũ Bá Minh Thiết bị trao đổi nhiệt đặt đứng. Chất tải nhiệt đi ngoài ống, bốc hơi hoàn toàn phần lỏng đi vào nồi đun. Do đó, hơi có cùng thành phần với dòng sản phẩm đáy. - Thiết bị trao đổi nhiệt nhận dòng lỏng từ mâm đáy và nó chỉ bốc hơi một phần. Vậy đối với hệ Etanol – Nước, ta chọn phương pháp chưng cất liên tục cấp nhiệt gián tiếp bằng nồi đun đặt ngoài ở áp suất thường. . Thiết bị chưng cất Trong sản xuất thường sử dụng rất nhiều loại tháp nhưng chúng đều có một yêu cầu cơ bản là diện tích bề mặt tiếp xúc pha phải lớn ,điều này phụ thuộc vào độ phân tán của lưu chất này vaò lưu chất kia . Tháp chưng cất rất phong phú về kích cỡ và ứng dụng ,các tháp lớn nhất thường được ứng dụng trong công nghiệp lọc hoá dầu. Kích thước của tháp đường kính tháp và chiều cao tháp tuỳ thuộc suất lượng pha lỏng, pha khí của tháp và độ tinh khiết của sản phẩm. Ta khảo sát 2 loại tháp chưng cất thường dùng là tháp mâm và tháp chêm. Tháp mâm thân tháp hình trụ, thẳng đứng phía trong có gắn các mâm có cấu tạo khác nhau để chia thân tháp thành những đoạn bằng nhau, trên mâm pha lỏng và pha hơi đựơc cho tiếp xúc với nhau. Tùy theo cấu tạo của đĩa, ta có Tháp mâm chóp trên mâm bố trí có chép dạngtròn ,xú bắp ,chữ s… Tháp mâm xuyên lỗ trên mâm bố trí các lỗ có đường kính 3-12 mm. Tháp chêmtháp đệm tháp hình trụ, gồm nhiều đoạn nối với nhau bằng mặt bích hay hàn. Vật chêm được cho vào tháp theo một trong hai phương pháp xếp ngẫu nhiên hay xếp thứ tự. So sánh ưu và nhược điểm của các loại tháp THÁP CHÊM Ưu điểm - Đơn giản. - Trở lực thấp. Nhược điểm - Hiệu suất thấp. - Độ ổn định kém. - Thiết bị nặng THÁP MÂM XUYÊN LỖ - Hiệu suất tương đối cao. - Làm việc với chất lỏng bẩn. - Trở lực khá cao. THÁP MÂM CHÓP - Hiệu suất cao. - Cấu tạo phức tạp. 7 Thiết kế tháp mâm chóp chưng cất ethanol-nước SVTH Tô Thị Thanh Loan GVHD Vũ Bá Minh ► Đồ án này sử dụng tháp mâm chóp để chưng cất hỗn hợp Etanol-Nước . 3. Công nghệ chưng cất Etanol-Nước Etanol là một chất lỏng tan vô hạn trong H2O, nhiệt độ sôi là 78,30C ở 760mmHg, nhiệt độ sôi của nước là 100oC ở 760mmHg hơi cách biệt khá xa nên phương pháp hiệu quả để thu etanol có độ tinh khiết cao là phương pháp chưng cất. Trong trường hợp này, ta không thể sử dụng phương pháp cô đặc vì các cấu tử đều có khả năng bay hơi, và không sử dụng phương pháp trích ly cũng như phương pháp hấp thụ do có thể làm cho quá trình phức tạp hơn hay quá trình tách không được hoàn toàn. * Sơ đồ qui trình công nghệ chưng cất hệ Etanol – nước Chú thích các kí hiệu trong qui trình 1 . Bồn chứa nguyên liệu. 2 . Thiết bị đun sôi dòng nhập liệu. 3 . Thiết bị trao đổi nhiệt. 4 . Baãy hôi 5 . Tháp chưng cất. 6 . Nồi đun. 7. Thiết bị ngưng tụ. 8 . Bộ phận chỉnh dòng. 9 . Thiết bị làm nguội. 10 . Bồn chứa sản phẩm đỉnh. * Thuyết minh qui trình công nghệ Hỗn hợp etanol – nước có nồng độ etanol 11,6% theo phân mol, nhiệt độ khoảng 280C tại bồn chứa nguyên liệu 1 được bơm bơm vào thiết bị trao đổi nhiệt 3 trao đổi nhiệt với sản phẩm đáy . Sau đó, hỗn hợp được đun sôi đến nhiệt độ sôi trong thiết bị đun sôi 2, rồi đưa vào tháp chưng cất ở đĩa nhập liệu. Trên đĩa nhập liệu, chất lỏng được trộn với phần lỏng từ đoạn cất của tháp chưng cất 5 chảy xuống. Trong tháp hơi, đi từ dưới lên gặp chất lỏng từ trên xuống. Ở đây, có sự tiếp 8 Thiết kế tháp mâm chóp chưng cất ethanol-nước SVTH Tô Thị Thanh Loan GVHD Vũ Bá Minh 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 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 nước sẽ ngưng tụ lại, cuối cùng trên đỉnh tháp ta thu được hỗn hợp có cấu tử etanol chiếm nhiều nhất có nồng độ 78,1% phân mol. Hơi này đi vào thiết bị ngưng tụ 7 và được ngưng tụ hoàn toàn. Bộ phận chỉnh dòng 8 chia chất lỏng này làm hai phần một phần chất lỏng ngưng tụ đi qua thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh, được làm nguội đến 350C , rồi được đưa qua bồn chứa sản phẩm đỉnh 10; phần còn lại của chất lỏng ngưng tụ đựơc hoàn lưu về tháp chưng cất 5 ở đĩa trên cùng với tỉ số hoàn lưu tối ưu. Một phần cấu tử ethanol có nhiệt độ sôi thấp được bốc hơi, còn lại cấu tử nước 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 nước. Hỗn hợp lỏng ở đáy có nồng độ etanol là 0,1367% phân mol, còn lại là nước. Dung dịch sản phẩm đáy đi ra khỏi tháp vào nồi đun 6 . 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 được trao đổi nhiệt với dòng nhập liệu trong thiết bị trao đổi nhiệt 3. Sản phẩm đáy sau khi trao đổi nhiệt với nhập liệu có nhiệt độ là 600C được thải bỏ. CHƯƠNG II TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT NĂNG LƯỢNG 1. Tính cân bằng vật chất Các thông số ban đầu Năng suất sản phẩm đỉnh 1000 l/h = 1 m3 Nồng độ ethanol nhập liệu 30% thể tích. Nồng độ sản phẩm đỉnh 92% thể tích. Tỷ lệ thu hồi rượu 99%. Ta có o Khối lượng phân tử của rượu và nước MR =46 , MN =18 . o Khối lượng riêng của ethanol nguyên chất ở 250C ρethanol = 784,75 kg/m3 o Khối lượng riêng của nước cất ở 250C ρnước = 997,08 kg/m3 9 SVTH Tô Thị Thanh Loan GVHD Vũ Bá Minh Thiết kế tháp mâm chóp chưng cất ethanol-nước Tính toán các dòng Tính toán dòng sản phẩm đỉnh Nồng độ ethanol sản phẩm đỉnh 92% theo thể tích. → Trong 1 m3 hỗn hợp ethanol –nước nhập liệu có 0,92 m3 ethanol + 0,08 m3 nước. 0,3 m3 ethanol nguyên chất có khối lượng 721,97 kg. 0,7 m3 nước nguyên chất có khối lượng 79,77 kg. → Trong 801,74 kg hỗn hợp ethanol – nước nhập liệu có 721,97 kg ethanol +79,77 kg nước. xD = ► Phân khối lượng ethanol trong dòng sản phẩm đỉnh 721,97 801,74 = 0,901 ► Phân mol ethanol trong dòng sản phẩm đỉnh xD xD = M ethanol xD 1− xD M ethanol M n ư ớ c 0,901 46 0,901 1−0,901 46 18 = = 0,781 ► Khối lượng riêng trung bình của dòng sản phẩm đỉnh ρD = x D . ρethanol + 1- x D . ρnước = 0,901 . 784,75 + 1 – 0,901 . 997,08 = 805,771 kg/m3 ► Suất lượng sản phẩm đỉnh 1 m3 → GD = 805,771 kg/h ► Khối lượng phân tử trung bình dòng sản phẩm đỉnh 1 MD = xD 1− x D M ethanol M n ư ớ c = 1 0,901 1−0,901 46 18 = 39,861 kg/kmol. ► Suất lượng sản phẩm đỉnh tính theo kmol/h D= GD MD = 805,771 39,861 = 20,215 kmol/h Tính toán dòng nhập liệu Nồng độ ethanol nhập liệu 30% theo thể tích. → Trong 1 m3 hỗn hợp ethanol –nước nhập liệu có 0,3 m3 ethanol + 0,7 m3 nước. 10 SVTH Tô Thị Thanh Loan GVHD Vũ Bá Minh Thiết kế tháp mâm chóp chưng cất ethanol-nước 0,3 m3 ethanol nguyên chất có khối lượng 235,425 kg. 0,7 m3 nước nguyên chất có khối lượng 697,956 kg. → Trong 933,381 kg hỗn hợp ethanol – nước nhập liệu có 235,425 kg ethanol + 697,956 kg nước. ► Phân khối lượng ethanol trong dòng nhập liệu xF = 235,425 933,381 = 0,252 ► Phân mol ethanol trong dòng nhập liệu xF xF = M ethanol xF 1− xF M ethanol M n ư ớ c 0,252 46 0,252 1−0,252 46 18 = = 0,116 ► Suất lượng dòng nhập liệu G D . xD GF . x F = 0,99 Tỷ lệ thu hồi sản phẩm đỉnh 805,771 .0,901 = 2910,052 kg/h 0,99 . 0,252 → GF = ► Khối lượng phân tử trung bình dòng nhập liệu 1 MF = xF 1− x F M ethanol M n ư ớ c = 1 0,252 1−0,252 46 18 = 21,261 kg/kmol. ► Suất lượng dòng nhập liệu tính tính theo kmol/h F= GF MF = 2910,052 21,261 = 137,163 kmol/h Tính toán dòng sản phẩm đáy o Cân bằng vật chất cho toàn tháp GF = GD + GW o Cân bằng cấu tử etanol cấu tử nhẹ GF. x F = GD. x D + GW. xW → GW = 2104,281 kg/h → xW = 3,485 . 10−3 ► Phân mol dòng sản phẩm đáy 11 SVTH Tô Thị Thanh Loan GVHD Vũ Bá Minh Thiết kế tháp mâm chóp chưng cất ethanol-nước xW −3 M ethanol xW = xW 1− xW M ethanol M n ư ớ c 3,485. 10 46 −3 3,485 .10 1−3,485 . 10−3 46 18 = = 1,367 . −3 10 ► Khối lượng phân tử trung bình dòng sản phẩm đáy 1 xW 1− x W M ethanol M n ư ớ c MW = −3 = 3,485 .10 46 1 1−3,485 . 10−3 18 = 18,038 kg/kmol. ► Suất lượng dòng nhập liệu tính tính theo kmol/h W= GW MW = 2104,281 18,038 = 116,658 kmol/h Thông l/h số Phần thể tích Phần khối lượng kmol/h kg/h Phần mol 0,30 0,252 0,116 137,16 2910,025 21,261 0,901 0,781 3 20,215 805,771 3,485 . 1,367 . 116,658 2104,281 18,038 10−3 10−3 Mtb Dòng F 1000 D W 0,92 39,86 Chọn Nhiệt độ nhập liệu trước gia nhiệt t’F =28oC Nhiệt độ sản phẩm đỉnh sau khi làm nguội t’D =35oC . Nhiệt độ sản phẩm đáy sau khi trao đổi nhiệt t’W = 60oC . Trạng thái nhập liệu là trạng thái lỏng sôi . → Nhiệt độ nhập liệu t’F = 86oC . Tỉ số hoàn lưu 12 Thiết kế tháp mâm chóp chưng cất ethanol-nước SVTH Tô Thị Thanh Loan GVHD Vũ Bá Minh Tỉ số hoàn lưu tối thiểu Tỉ số hoàn lưu tối thiểu là chế độ làm việc mà tại đó ứng với số mâm lý thuyết là vô cực. Do đó ,chi phí cố định là vô cực nhưng chi phí điều hành nhiên liệu ,nước và bơm… là tối thiểu . Do đồ thị cân bằng của hệ Etanol-Nước có điểm uốn ,nên xác định tỉ số hoàn lưu tối thiểu bằng cách +Trên đồ thị cân bằng y-x ,từ điểm 0,781;0,781 ta kẻ một đường thẳng tiếp tuyến với đường cân bằng tại điểm uốn , cắt trục Oy tại điểm có yo = 0,43. +Theo phương trình đường làm việc đoạn cất , khi xo = 0 thì xD yo = Rmin 1 = 0,43 Vậy tỉ số hoàn lưu tối thiểu Rmin = 0,82 Tỉ số hoàn lưu thực Công thức trang 255 [2] R = 1,3 . Rmin + 0,3 = 1,3 . 0,82 + 0,3 = 1,366 Phương trình đường làm việc. Xác định số mâm. Phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn cất y= x R .x D R1 R1 1,366 0,781 . x 1,366 1 = 1,366 1 → y = 0, + 0,33 Xác định số mâm lý thuyết và số mâm thực tế Đồ thị xác định số mâm lý thuyết Nlt = 15 mâm Số mâm thực tế tính theo hiệu suất trung bình N tt N lt ηtb trong đó tb hiệu suất trung bình của đĩa, là một hàm số của độ bay hơi tương đối và độ nhớt của hỗn hợp lỏng = f,. Ntt số mâm thực tế. Nlt số mâm lý thuyết. Xác định hiệu suất trung bình của tháp tb 13 SVTH Tô Thị Thanh Loan GVHD Vũ Bá Minh Thiết kế tháp mâm chóp chưng cất ethanol-nước + Độ bay tương đối của cấu tử dễ bay hơi y 1− x α 1− y x Với x phân mol của rượu trong pha lỏng . y* phân mol của rượu trong pha hơi cân bằng với pha lỏng. * Tại vị trí nhập liệu xF = 0,116 ta tra đồ thị cân bằng của hệ y*F = 0,46 tF = 86 oC αF y F 1− y F . 1−x F xF 0, 46 1−0,116 . 1−0, 46 0,116 = 6,492 x F 0, 252 và t = 86 oC, tra tài liệu tham khảo [4tập 1 – trang 107] F Từ → F = 200 . 10-6 . 9,81 = 1,962 . 10-3 = 1,962 cP Suy ra F .F = 6,492 . 1,962 = 12,737 Tra hình trang 171 [4tập 2] F = 0,3 * Tại vị trí mâm đáy xW = 0,001367 ta tra đồ thị cân bằng của hệ y*W = 0,01 tW = 100 oC αW + Từ y 1− x W W 1− y W xW x W 0,003485 0,01 1−0,001367 . 1−0,01 0, 001367 = 7,379 và tW = 100 oC, tra tài liệu tham khảo [4tập 1 – trang 107] → W = 29 . 10-6 . 9,81 = 2,845 . 10-4 = 0,2845 cP Suy ra W .W = 7,379 . 0,2845 = 2,099 Tra hình trang 171 [4tập 2] W = 0,41 *Tại vị trí mâm đỉnh xD = 0,781 ta tra đồ thị cân bằng của hệ y*D = 0,8 tD = 79 oC 14 SVTH Tô Thị Thanh Loan GVHD Vũ Bá Minh Thiết kế tháp mâm chóp chưng cất ethanol-nước + y αD + Từ D 1− y D . 1− x D xD 0,8 1−0, 781 . 1−0,8 0,781 = 1,122 x D 0, 901 và t = 79 oC, tra tài liệu tham khảo [4tập 1 – trang 107] D →D = 0, = 0,569 cP Suy ra D .D = 1, = 0,5969 Tra hình trang 171 [4tập 2] D = 0,55 ► Suy ra hiệu suất trung bình của tháp tb = η F ηW ηD 0,3 0, 41 0, 55 0, 42 3 3 Số mâm thực tế của tháp Ntt N tt 15 0, 42 = 35,71 mâm Vậy chọn Ntt = 36 mâm , gồm 22 mâm cất 14 mâm chưng . Nhập liệu ở mâm số 14. 2. Tính cân bằng năng lượng Cân bằng nhiệt lượng cho toàn tháp chưng cất QF + Qđ = Qnt + QW + QD + Qm Trong đó ►Qnt nhiệt lượng ngưng tụ do hơi sản phẩm đỉnh ngưng tụ thành lỏng. Chọn hơi sản phẩm đỉnh ngưng tụ hoàn toàn thành lỏng. Qnt = GD . R+1 . rD kJ/h. Xác định rD ẩn nhiệt hoá hơi của sản phẩm đỉnh Tra [7] – trang 38 ở tD = 79 ta có Ẩn nhiệt hoá hơi của nước rN = 2316,245 kJ/kg. Ẩn nhiệt hoá hơi của rượu rR = 848,075 kJ/kg. Suy ra rD = rR . x D + r . 1- x D = 848,075. 0,901 + 2316,245. 1-0,901 N 15 SVTH Tô Thị Thanh Loan GVHD Vũ Bá Minh Thiết kế tháp mâm chóp chưng cất ethanol-nước = 993,424 kJ/kg. Qnt = GD . R+1 . rD = 805,771 . 1,366 + 1 . 993,424 = 1893917,343 kJ/h. ► QF nhiệt lượng do hỗn hợp rượu nhập liệu mang vào tháp. QF = GF . HF =GF . cF . tF –to kJ/h. Chọn nhiệt độ chuẩn to = 20oC. Ở t F t o 86 20 53 2 2 o C , tra tài liệu tham khảo [4 tập 1], → Nhiệt dung riêng của rượu cR = 2879 J/ → Nhiệt dung riêng của nước cN = 4183,414 J/ x F . c + 1- x F . c R N Suy ra cF = = 0,252 . 2879 + 1-0,252 . 4183,414 = 3854,702 J/ QF = GF . HF = GF . cF . tF –to = 2910,025 . 3854,702 . 86 - 20 = 740340426 J/h = 740340,426 kJ/h ► QW nhiệt lượng do sản phẩm đáy mang ra từ nồi đun. QW = GW . HW = GW . cW . tW –to kJ/h. Chọn nhiệt độ chuẩn to = 20oC. Ở tW t 0 2 = 100 20 2 = 60oC , tra tài liệu tham khảo [4 tập 1–trang 172+165] → Nhiệt dung riêng của rượu cR = 2760 J/ → Nhiệt dung riêng của nước cN = 4186,093 J/ Suy ra cW = xW . cR + 1- xW . cN = 0,003485 . 2760 + 1 - 0,003485 . 4186,093 = 4181,957 J/ QW = GW . HW = GW . cW . tW –to = 2104,281 . 4181,957 . 100 - 20 = 704001012 J/h 16 SVTH Tô Thị Thanh Loan GVHD Vũ Bá Minh Thiết kế tháp mâm chóp chưng cất ethanol-nước = 704001,012 kJ/h ► QD nhiệt lượng do sản phẩm đỉnh mang ra từ bộ phận tách hoàn lưu. QD = GD . HD = GD . cD . tD –to kJ/h. Chọn nhiệt độ chuẩn to = 20oC. Ở t D to 79 20 49 , 5 2 2 o C,tra tài liệu tham khảo [4 tập 1–trang 172+165] → Nhiệt dung riêng của rượu cR = 2833,5 J/ → Nhiệt dung riêng của nước cN = 4182,263 J/ Suy ra cD = x D . c +1- x D . c R N = 0,901 . 2833,5+1 - 0,901. 4182,263 = 2967,064 J/ QD = GD . HD = GD . cD . tD –to = 805,771 . 2967,064 . 79 - 20 = 141055674 J/h = 141055,674 kJ/h ► Qm Nhiệt lượng tổn thất ra môi trường xung quanh. Chọn Qm = 0, ► Qđ Nhiệt lượng cần cung cấp cho nồi đun ở đáy tháp QF + Qđ = Qnt + QW + QD + Qm 1 Qđ = 0,95 . Qnt + QW + QD – QF 1 = 0,95 1893917,343 + 704001,012 + 141055,674 - 740340,426 = 2103824,846 kJ/h = 584,396 kW. CHƯƠNG III TÍNH TOÁN –THIẾT KẾ THÁP CHƯNG CẤT . 17 SVTH Tô Thị Thanh Loan GVHD Vũ Bá Minh Thiết kế tháp mâm chóp chưng cất ethanol-nước 1. Đường kính tháp Dt Dt √ 4Vtb π .3600. tb 0,0188 √ g tb ρ y . y tb m Vtb lượng hơi trung bình đi trong tháp m3/h. tb tốc độ hơi trung bình đi trong tháp m/s. gtb lượng hơi trung bình đi trong tháp Kg/h. Lượng hơi trung bình đi trong đoạn chưng và đoạn cất khác đó, đường kính đoạn chưng và đoạn cất cũng khác nhau . Đường kính đoạn cất Lượng hơi trung bình đi trong tháp g tb g d g1 2 Kg/h gd lượng hơi ra khỏi đĩa trên cùng của tháp Kg/h. g1 lượng hơi đi vào đĩa dưới cùng của đoạn cất Kg/h. Xác định gd gd = D . R+1 = 20,215 . 1,366+1 = 46,804 kmol/h xD = 0,781 Tra ở đồ thị đường cân bằng lỏng hơi → yD = 0,805 → yD = yD . M r ư ợ u y D . M r ư ợ u 1− y D . M n ư ớ c 0,913 1 → MhơiD = yD 1− y D M ethanol M n ư ớ c = = 0,805 . 46 0,805. 45 1−0,805 . 18 1 0,913 1−0,913 46 18 = 40,517 kg/kmol ► gd = 46,804 kmol/h = 1896,358 kg/h Xác định g1 Từ hệ phương trình g1 = G1 + GD 18 = SVTH Tô Thị Thanh Loan GVHD Vũ Bá Minh Thiết kế tháp mâm chóp chưng cất ethanol-nước g1 . y 1 = G1 . x 1 + GD . g1 . r1 = gd . rd xD Với G1 lượng lỏng ở đĩa thứ nhất của đoạn cất . r1 ẩn nhiệt hoá hơi của hỗn hợp hơi đi vào đĩa thứ nhất của đoạn cất rd ẩn nhiệt hoá hơi của hỗn hợp hơi đi ra ở đỉnh tháp . * Tính r1 t1 = tF = 86oC , tra bảng 45 [7]-trang 38 → Ẩn nhiệt hoá hơi của nước rN1 = 2293,61 kJ/kg → Ẩn nhiệt hoá hơi của rượu rR1 = 836,35 kJ/kg ► r1 = rR1 . y 1 + 1- y 1 . rN1 = 836,35 . y 1 + 1- y 1 . 2293,61 = 2293,61 – 1457,26 . y1 kJ/kg * Tính rd tD = 79oC , tra bảng 45 [7]-trang 38 → Ẩn nhiệt hoá hơi của nước rNd = 2311,215 kJ/kg . → Ẩn nhiệt hoá hơi của rượu rRd = 848,075 kJ/kg . + 1 yD ► rd = rRd . . r = 848,075 . 0,913 + 1- 0,913 . 2311,215 Nd yD = 975,368 kJ/kg * Ta coi x1 = xF = 0,252 Giải hệ , ta được G1 = 1661,515 kg/h y1 = 0,81 phân khối lượng etanol y1 → y1 = M ethanol y1 1− y1 M ethanol M n ư ớ c = 0,81 46 0,81 1−0,81 46 18 = 0,625 phân mol ethanol g1 = 2467,286 kg/h ► g tb g d g1 2 19 SVTH Tô Thị Thanh Loan GVHD Vũ Bá Minh Thiết kế tháp mâm chóp chưng cất ethanol-nước 1896 , 358 2467,286 2181 , 822 2 = kg/h Tốc độ hơi trung bình đi trong tháp ư ĩ . √ h . ρ xtb . ρ ytb y. y tb = 0,065 . . φ kg/ - Công thức trang 184 [4] ytb Khối lượng riêng trung bình của pha hơi ρ ytb y tb . 46 1− y 22 , 4 . t tb 273 tb . 18 . 273 y1 y D 0,625 0,805 2 2 Với + Nồng độ phân mol trung bình pha hơi ytb = = = 0,715 tF t D 86 79 2 2 + Nhiệt độ trung bình đoạn cất ttb = = = 82,5oC ► ρ ytb y tb . 46 1− y 22 , 4 . t tb 273 tb . 18 . 273 = 0,715 . 46 1−0,715 . 18 . 273 22,4 . 82,5 273 = 1,303 kg/m3. xtb Khối lượng riêng trung bình của pha lỏng + Nồng độ phân khối lượng trung bình pha lỏng x tb = xF xD 2 = 0,252 0,901 = 0,5765 2 tF t D 86 79 2 2 + Nhiệt độ trung bình đoạn cất ttb = = = 82,5oC Tra tài liệu tham khảo [4 tập 1-trang 9] → Khối lượng riêng của nước N = 970,25 kg/m3 → Khối lượng riêng của rượu R = 732,625 kg/m3 −1 ►xtb = x tb 1− x tb ρR ρN = 817,406 kg/m3 −1 = 0,5765 1−0,5765 732,625 970,25 20
GVHD Ths Nguyễn Trần Nhẫn Tánh 18Ks Trương Khanh Nhật Thảo Ks Phan Phước ToànCHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO KẾT QUẢ TÍNH TỐN THIẾT KẾ MƠ HÌNH Tính tốn lớp đệmBảng Thơng số thiết kế lớp vật liệu đệm Stt Thôngsố Công thức Kết quả1 23 4Chú thích Vd Thể tích tự do của đệm tính trên 1m3d Bề mặt riêng của đệm tính trên 1m3r Bán kính của 1 vật liệu đệml Chiều cao của 1 vật liệu đệm δd Tổng số đệm tính trên Vận tốc khí làm việc thích hợp trong tháp Các thơng số cơ bản−Khối lượng riêng của khí bảng tra II-3trang 28, Phan Văn Thơm,2004−Khối lượng riêng của nước bảng tra II-3trang 42, Phan Văn Thơm,2004−Độ nhớt của pha lỏng bảng tra II-12trang 44, Phan VănThơm, 2004−Độ nhớt của nước bảng tra II-12trang 45, Phan Văn Thơm,2004GVHD Ths Nguyễn Trần Nhẫn Tánh 19Ks Trương Khanh Nhật Thảo Ks Phan Phước Tồn−Chọn lượng chất lỏng trung bình đi trong tháp−Chọn lượng chất khí trung bình đi trong thápGVHD Ths Nguyễn Trần Nhẫn Tánh 20Ks Trương Khanh Nhật Thảo Ks Phan Phước TồnBảng Tính tốn vận tốc khí làm việc thích hợp trong tháp hấp thụ Stt Thơngsố Cơng thức Kết quả1 23 45 67 8Chọn Chú thíchGx, Gy Lượng lỏng và lượng khí trung bình đi trong tháp, kgs ρxtb, ρytb Khối lượng riêng của nước và khí, kgm3μx, μn Độ nhớt của pha lỏng và độ nhớt của nước ở 20oC, NSm2g Gia tốc trọng trường, ms2d Bề mặt riêng của đệm, m2Vd Thể tích tự do của đệm, m3 Vận tốc khí làm việc thích hợp trong tháp, ms s Vận tốc lý thuyết, msGVHD Ths Nguyễn Trần Nhẫn Tánh 21Ks Trương Khanh Nhật Thảo Ks Phan Phước Đường kính thápBảng Thơng số thiết kế đường kính tháp Stt Thơngsố Cơng thức Kết quả1 Gyd= 3,6m3h = 10-3m3s 2 Gyc= 3,6m3h = 10-3m3s Gytb= 10-3m3s3 0,065 msD = 0,14 m = 140mmChú thích Gytb Lưu lượng khí trung bình đi trong tháp, m3s Gyd Lưu lượng khí đi vào tháp hấp thụ, m3s Gyc Lưu lượng khí đi ra khỏi tháp hấp thụ, m3s DĐường kính tháp, Chiều cao tháp Bảng Thơng số thiết kế chiều cao tháp hấp thụStt Thông số Côngthức Kết quả1 23 4 Nl= 1 Chọn H = 1,150 mChú thích htd Chiều cao tương đương của một bậc thay đổi nồng độ, m y Vận tốc khí cấp cho tháp, ms H Chiều cao tháp hấp thụ, mNl Số đĩa đỡ đệm lý thuyết 0,8 – 1 Khoảng cách cho phép ở đỉnh và đáy tháp, mGVHD Ths Nguyễn Trần Nhẫn Tánh 22Ks Trương Khanh Nhật Thảo Ks Phan Phước KẾT QUẢ THÍ Kết quả đo giá trị đầu vào Bảng Giá trị H
MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦUĐại học Quốc gia Tp. Hồ Chí MinhTrường Đại học Bách KhoaKhoa Công nghệ Hố học & Dầu khíBỘ MÔN MÁY & THIẾT BỊĐỒ ÁN MÔN HỌCQuá Trình & Thiết BịTHIẾT KẾ THÁP CHƯNG CẤT HỖN HỢP ACETONE – NƯỚC LOẠI THÁP ĐỆM NĂNG SUẤT 1500 Kg/hGVHD Võ Thị Ngọc TươiSVTH Võ Ngọc TiệpMSSV 69902203Lớp HC99HL,Ngành Công Nghệ Hố LýNăm học 2002 – 2003ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD Võ Thị Ngọc Tươi CHƯƠNG1 GIỚI THIỆU CHUNG CHƯƠNG2 CÂN BẰNG VẬT CHẤTI. CÂN BẰNG VẬT CHẤT1. Đồ thị cân bằng acetone- nước2. Xác định chỉ số hồi lưua Chỉ số hồi lưu tối thiểub Chỉ số hối lưu thích hợpII. CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG1. Cân bằng năng lượng cho tháp chưng cất2. Cân bằng nhiệt lượng cho thiết bị ngưng tụ3. Cân bằng nhiệt lượng cho thiết bị làm nguội4. Cân bằng nhiệt lượng cho thiết bị gia nhiệtCHƯƠNG 3 TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNHI. ĐƯỜNG KÍNH THÁP1. Đường kính đoạn cất2. Đường kính đoạn chưngII. CHIỀU CAO THÁPIII. TRỞ LỰC CỦA THÁPCHƯƠNG 4 TÍNH TỐN CƠ KHÍI. TÍNH CHIỀU DÀY THÂN THÁPII. TÍNH ĐÁY, NẮP THIẾT BỊ1. Nắp2. ĐáyIII. TÍNH ĐƯỜNG KÍNH VÀ BULON ỐNG DẪN1. Ống dẫn hơi2. Ống nhập liệu3. Ống dẫn lỏng4. Ống hồn lưuCHƯƠNG 5 TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤI. THIẾT BỊ NGƯNG TỤ SẢN PHẨM ĐỈNHII. THIẾT BỊ GIA NHIỆT NHẬP LIỆUIII. NỒI ĐUNIV. BƠMCHƯƠNG 6 TÍNH GIÁ THÀNH THIẾT BỊ TÀI LIỆU THAM KHẢOSVTH Võ Ngọc Tiệp - Trang 2- MSSV69902203ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD Võ Thị Ngọc Tươi LỜI GIỚI THIỆUTrong thực tế, chúng ta sử dụng rất nhiều dạng hố chất khác nhau hỗn hợp nhiều chất hay đơn chất tinh khiết. Nhu cầu về một loại hố chất tinh khiết cũng rất lớn. Quá trình có thể đáp ứng phần nào độ tinh khiết theo yêu cầu là chưng cất là 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 đối với hệ acetone – nước, do không có điểm đẳng phí nên có thể đạt được bất kỳ độ tinh khiết theo yêu cầu nhờ quá trình chưng vụ thiết kế tính tốn hệ thống chưng luyện liên tục để tách hỗn hợp hai cấu tử acetone – nước với các số liệu sau đâyNăng suất sản phẩm đỉnh 1500 Kg/hNồng độ sản phẩm đỉnh 95% theo khối lượngNồng độ nhập liệu 30%Aùp suất làm việc áp suất thường. CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU thiệu sơ bộ Acetone có công thức phân tử CH3COCH3 .Khối lượng phân tử bằng 58 đvCAcetone là chất lỏng sôi tan vô hạn trong nước, nó là dung môi cho nhiều chất hữu cơ… Nó hồ tan tốt tơ axetat, nitrô xenluloz, nhựa phenol focmandehyt, chất béo, dung môi pha sơn, mực in ống đồng. Acetone là nguyên liệu để tổng hợp thủy tinh hữu cơ. Từ Acetone có thể tổng hợp xeten, sumfonal thuốc ngủ, các halofom….Tính chất hố học Cộng hợp với natri bisunfit1OH CH3COCH3 + NaHSO3→ CH3 - C - SO3Na 31HCSVTH Võ Ngọc Tiệp - Trang 3- MSSV69902203ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD Võ Thị Ngọc Tươi 1-metyl-1-hydroxi etan sunfonát natri Cộng hợp axit HCN 1OH CH3COCH3 + HCN → CH3 - C - CN 31HC pH= 4 -8 Phản ứng ngưng tụ 1OH 11O CH3-CO-CH3 + HCH2C=O → CH3-C-CH2-C-CH3 31HC 31HC 4-oxy-4-mêtyll-2-pentanon Acetone khó bị oxi hóa bởi thuốc thử Pheling, Tôluen, HNO3đđ, KMnO4 ,…Chỉ bị oxi hóa bởi hỗn hợp KMnO4 + H2SO4, Sunfôcrômic K2Cr2O7 + H2SO4…Bị gãy mạch cacbon. Phản ứng khử hố CH3COCH3 + H2 → CH3CHOH-CH3 Điều chế Oxy hóa rượu bậc hai CH3CHOH-CH3 → CH3COCH3 + H2O Theo phương pháp Piria nhiệt phân muối canxi của axit cacboxylic CH3COO2Ca → CH3COCH3 + CaCO3 Từ dẫn xuất cơ magie /Br CH3-C-Cl + CH3-MgBr→ CH3-C-CH3 + Mg 11O 11O \Cl Phản ứng Kucherôv CH3-C≡CH + H2O →+H/4HgSO CH3-C-CH3 11O 2. Công nghệ chưng cất hỗn hợp Acetone –Nước Ta có Acetone là một chất lỏng tan vô hạn trong nước và nhiệt độ sôi của Acetone 0C ở 760 mmHg và Nước 100 0C ở 760 mmHg là khá cách xa nhau nên phương pháp hiệu quả nhất để thu được Acetone tinh khiết là chưng cất phân đoạn dựa vào độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong hỗn loại tháp chưng cất và phương pháp chưng cất Chưng cất là quá trình phân tách các hỗn hợp lỏng thành các cấu tử riêng biệt dựa vào sự khác nhau về độ bay hơi của chúng hay nhiệt độ sôi , bằng cách lặp đi lặp lại nhiều lần quá trình bay hơi – ngưng tụ, trong đó vật chất đi từ pha lỏng vào pha hơi hoặc ngược lại. Đối với chưng cất ta có hai phương pháp thực hiện Chưng cất đơn giản dùng thiết bị hoạt động theo chu kỳPhương pháp này sử dụng trong các trường hợp sau SVTH Võ Ngọc Tiệp - Trang 4- MSSV69902203ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD Võ Thị Ngọc Tươi Khi nhiệt độ sôi của các cấu tử khác xa nhau .Khi không đòi hỏi sản phẩm có độ tinh khiết cao .Tách hỗn hợp lỏng ra khỏi tạp chất không bay hơi .Tách sơ bộ hỗn hợp nhiều cấu tử .Chưng cất liên tục hỗn hợp hai cấu tử dùng thiết bị hoạt động liên tục là quá trình được thực hiện liên tục, nghịch dòng, nhiều ra còn có thiết bị hoạt động bán liên tục .Trong trường hợp này, do sản phẩm là Acetone – với yêu cầu có độ tinh khiết cao khi sử dụng , cộng với hỗn hợp Acetone – Nước là hỗn hợp không có điểm đẳng phí nên chọn phương pháp chưng cất liên tục là hiệu quả loại tháp chưng cất Có rất nhiều loại tháp được sử dụng, nhưng đều có chung một yêu cầu cơ bản là diện tích bề mặt tiếp xúc pha phải lớn, điều này phụ thuộc vào độ phân tán của một lưu chất này vào lưu chất kia .Ta khảo sát hai loại tháp chưng cất thường dùng là tháp mâm và tháp chêmTháp mâm gồm thân tháp hình trụ, thẳng đứng, phía trong có gắn các mâm có cấu tạo khác nhau, trên đó pha lỏng và pha hơi được cho tiếp xúc với có mâm chóp, mâm xuyên lỗ , mâm van. Thường sử dụng mâm chóp .Tháp chêm là một tháp hình trụ, gồm nhiều đoạn nối với nhau bằng mặt bích hay hàn . Vật chêm được đổ đầy trong tháp theo một hay hai phương pháp xếp ngẫu nhiên hay xếp thứ tự .Chọn loại tháp đệm để thực hiện quá trình chưng cất vì những ưu điểm sauCấu tạo đơn giản Trở lực thấpTuy nhiên tháp đệm cũng có nhược điểm là Hiệu suất thấp Độ ổn định kém. Thuyết minh quy trình công nghệHỗn hợp Aceton – nước có nồng độ Aceton 30% theo số mol, nhiệt độ khoảng 270C tại bồn chứa nguyên liệu 1, được bơm qua thiết bị gia nhiệt trao đổi nhiệt với sản phẩm đáy5. Sau đó được đưa đến thiết bị đun nóng nhập liệu6 bằng hơi nước bão hòa, ở đáy nhập liệu được đưa đến nhiệt độ sôi và được đưa vào tháp chưng cất11.Trong tháp, hơi đi từ dưới lên gặp chất lỏng từ trên xuống. Ở đây có sự tiếp xúc và trao đổi nhiệt giữa hai pha với nhau. Pha lỏng chuyển động trong phần chưng càng xuống dưới càng giảm nồng độ cấu tử dễ bay hơi vì đã bị nồi đun lôi cuốn các cấu tử. Nhiệt độ càng lên trên càng thấp , nên khi hơi đi từ dưới lên thì cấu tử có nhiệt độ sôi cao là nước sẽ ngưng tụ lại, cuối cùng trên đỉnh tháp ta thu được hỗn hợp có cấu tử Aceton chiếm nhiều nhất 95% theo phần mol . Hơi này đi vào thiết bị ngưng tụ14 . Một phần lỏng ngưng được hồi lưu về tháp, một phần chất lỏng ngưng đi qua thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh 17 . 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 đày tháp ta thu được hổn hợp lỏng gồm hầu hết cấu tử khó bay hơi nước. Hỗn hợp lỏng ở đáy có nồng độ Aceton là 3% theo phần mol, còn lại là nước. Dung dịch lỏng ở đáy tháp được đun tại nồi đun 12 ,bốc hơi cung cấp lại cho tháp để tiếp tục làm việc, phần còn lại trao đổi nhiệt với nhâïp thống làm việc liên tục cho ra sản phẩm đỉnh là Aceton, sản phẩm đáy sau khi trao đổi nhiệt với nhập liệu được thải bỏ. SVTH Võ Ngọc Tiệp - Trang 5- MSSV69902203ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD Võ Thị Ngọc Tươi Sơ đồ quy trình công nghệ chưng cất hỗn hợp Aceton – nướcSVTH Võ Ngọc Tiệp - Trang 6- MSSV69902203ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD Võ Thị Ngọc Tươi CHƯƠNG 2 CÂN BẰNG VẬT CHẤT I. Cân bằng vật chấtSVTH Võ Ngọc Tiệp - Trang 7- MSSV69902203ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD Võ Thị Ngọc Tươi Số liệu ban đầu Năng suất 1500kg/h Nồng độ dung dịch đầu xF = 30% mol Nồng độ đỉnh xD = 95% mol Nồng độ dung dịch đáy xW = 3% mol Các ký hiệu F ,−Flượng nhập liệu ban đầu kmol/h, kg/h D,−D lượng sản phẩm đỉnh kmol/h, kg/h W,−W lượng sản phẩm đáy kmol/h, kg/h xF nồng độ mol acetone trong nhập liệu xD nồng độ mol acetone trong sản phẩm đỉnh xW nồng độ mol của acetone trong sản phẩm đáy Phương trình cân bằng vật chất F = D + W 1 F xF = D xD + W xW 2Tính khối lượng trung bình MtbF =xF M1 + 1-xF M2 =0,3x58+1-0,318=30kg/kmol MtbD =xD M1 + 1-xD M2 =0,95x58+1-0,9518=56kg/kmol MtbW =xW M1+ 1-xW M2 =0,03x58+1-0,0318=19,2kg/kmol Suất lượng sản phẩm đỉnh D =tbDMD−==56150026,786 kmol/hTừ 1 và 2 ta có+=+=03,0*W95,0*786,263,0*FW786,26F Giải hệ phương trình trên ta được==h/kmol485,64Wh/kmol27,91F hay __WFh/Kg Đồ thị cân bằng acetone- nước Thành phần cân bằng lỏng x- hơi y tính bằng phần % mol và nhiệt độ sôi của hỗn hợp 2 cấu tử ở 760 mmHg Vẽ đồ thị y-xSVTH Võ Ngọc Tiệp - Trang 8- MSSV69902203x 0 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100y 0 60,3 72 80,3 82,7 84,2 85,5 86,9 88,2 90,4 94,3 100t 100 77,9 69,6 64,5 62,6 61,6 60,7 59,8 59 58,2 57,5 56,9ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD Võ Thị Ngọc Tươi Đồ thị T- xy2. Xác định chỉ số hồi lưu thích hợpa Chỉ số hối lưu tối thiểuSVTH Võ Ngọc Tiệp - Trang 9- MSSV69902203ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD Võ Thị Ngọc Tươi Đường cân bằng vẽ theo số liệu thực nghiệm có khoảng lõm nên để xác định Rm, từ A0,95;0,95 vẽ AB tiếp xúc đường cân bằng cắt trục tung tại điểm có tung độ góc là 0,65. Ta co ù Rm= =+1RxmD 0,65 → Rm = 0,462b Chỉ số hồi lưu thích hợp Cho các giá trị Rxi > Rxmin để tìm các giá trị tung độ Bi tương ứng và vẽ các đường nồng độ làm việc của đoạn luyện ứng với các giá trị Bi đó Bi = 1RxxiD+Tìm các điểm a y= x= xD , b y= x= xW và đường x = xF song song với trục tung . Cứ mỗi giá trị Bi ta vẽ được đường nồng độ làm việc của đoạn luyện và đoạn chưng .Như vậy ứng với mỗi giá trị Rxi ta có số đơn vị chuyển khối chung tương ứng là có bảng sau RxiBi mxmxRxi+1 tích tháp là V = f * H f tiết diện tháp, m2 SVTH Võ Ngọc Tiệp - Trang 10- MSSV69902203ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD Võ Thị Ngọc Tươi H chiều cao làm việc của tháp, mTa biết tiết diện của tháp tỉ lệ thuận với lượng hơi đi trong tháp, mà lượng hơi lại tỉ lệ thuận với lượng lỏng hồi lưu trong tháp, như vậy tiết diện tháp tỉ lệ với lượng hồi lưu .Tức là f ∼ Rx + 1 * GDTrong một điều kiện làm việc nhất định thì GD là không đổi,nên f ∼ Rx + 1.Còn chiều cao tháp tỉ lệ với số đơn vị chuyển khối H ∼ mx , nên cuối cùng ta có thể viết V = f*H ∼ mx Rx + 1Từ đó ta sẽ lập được sự phụ thuộc giữa Rx _ mx * Rx + 1 . Mối quan hệ này sẽ cho ta tìm được một giá trị Rx mà thể tích của thiết bị chưng cất ứng với nó là tối ưu Rxth .Vẽ đồ thị quan hệ giữa mxi*Rxi + 1 _ Rxi để tìm Rxth .Đường làm việc Phương trình đường làm việc của phần cất y=1RR+x + 1RxD+ = + Phương trình đường làm việc của phần chưng y=1RfR++x - 1R1f+−xW f =DF= ⇒y= Cân bằng năng lượng1. Cân bằng nhiệt lượng cho tháp chưng cất Phương trình cân bằng năng lượng QF+QD2+QR=Qy+QW+QXq2+QNg2• Nhiệt lượng do hổn hợp đầu mang vào QFJ/hQF=_FCFtF Trong đó _F= tF = Nhiệt độ đi vào của hổn hợp đầu ở trạng thái lỏng sôiCF Nhiệt dung riêngtF = CNước = = Võ Ngọc Tiệp - Trang 11- MSSV69902203ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD Võ Thị Ngọc Tươi CF = _XF x CAcetone + 1 -_XF x CNước = x + 1 – x = J/ QF = x x = x 109 J/h = Nhiệt lượng do hơi đốt mang vào tháp QD2J/h QD2 = D2λ2 = D2r2 + C2θ2Dùng hơi nước ở As 2at , r2 = 2208 kJ/Kg , tO = T2,C2 tO và Nhiệt dung riêng của nước ngưng J/ Nhiệt lượng do lưu lượng lỏng hồi lưu mang về QR = QR x CR x tRTrong đó CR = CD Nhiệt dung riêng của sản phẩm đỉnh tDO = CAceton = J/ CNước = J/ CD = CR = _xD x CAceton + 1 -_xD x CNước = x + 1 - x = J/ GR = _D x R = 1500 x = 1350 Kg/h tR = tD = ⇒ QR = x 108 J/h = Nhiệt lượng do hơi mang ra ở đỉnh tháp Qy Qy = _D1 +R x λD Trong đó λD Nhiệt lượng riêng của hơi ở đỉnh tháp λD = λAcetone x _yD + λNước x 1 - _yD_yD = λAcetone = rAcetone + tD x CAcetone λNước = rNước + tD x CNước ở tD = rAcetone = kJ/Kg rNước = kJ/Kg ⇒ λNước = x 103 J/Kg λAcetone = x 103 J/Kg⇒ λD = kJ/Kg ⇒ Qy = x 109 J/h = kW• Nhiệt lượng do sản phẩm đáy mang ra QWTrong đó _W = Kg/h , _xW = tW = 85OC ⇒ CAcetone = J/ CNước = 4200 J/ ⇒CW = J/ ⇒ QW = x 109 J/Kg = kW• Nhiệt lượng tổn thất tỏa ra môi trường xung quanh QXq2QXq2 = 5% x QD2 Vậy Lượng hơi đốt cần thiết để đun sôi dung dịch ở đáy thápQD2 - QXq2 = Qy + QW – QF - QRSVTH Võ Ngọc Tiệp - Trang 12- MSSV69902203ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD Võ Thị Ngọc Tươi ⇒ D2 = = Kg/h2. Cân bằng nhiệt lượng cho thiết bị ngưng tụ Ngưng tụ hồn tồn _D1 +R x rD = Gnl x Cn x t2 – t1Trong đó t1,t2 Nhiệt độ vào và ra của nước làm lạnh Chọn nhiệt độ vào và ra của nước làm lạnh là t1 = 27OC t2 = 40OC ⇒ _t1,2 = 2tt21+ = ⇒ rAcetone = kJ/Kg rNước = kJ/Kg ⇒ rD = _xD x rAcetone + 1 -_xD x CNước = x 103 J/KgSuất lượng nước cần tiêu tốn ⇒ Gnl = ttxCrx1RxD12nD_−+ = 2740 = Kg/h3. Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị làm lạnh Phương trình cân bằng năng lượng _DrD + CD x t1’-t2’ = Gn3 x Cn x t2-t1 t1’= Nhiệt độ vào của sản phẩm 30OC Nhiệt độ ra của sản phẩm đỉnh. t1 = 27OC Nhiệt độ vào của nước làm lạnh. t2 = 40OC Nhiệt độ ra của nước làm lạnh. ttb = Nhiệt độ trung bình của nước làm = J/ ở = ở t = = J/ ở t= ⇒== nước cần dùng Gn3 = ''1221_ttCttCrxxDnDD−−+ = Cân bằng năng lượng cho thiết bị gia nhiệt tận dụng nhiệt sản phẩm đáySVTH Võ Ngọc Tiệp - Trang 13- MSSV69902203ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD Võ Thị Ngọc Tươi Dùng nhiệt sản phẩm đáy để gia nhiệt cho nhập nhiệt độ ra của sản phẩm đáy là 450CQw = = = sử nhiệt độ mất mát ra môi trường là 40% ⇒ Qw’ = 95%.Qw = 46131 WNhiệt độ ra của nhập liệu là QF = Qw’ = ⇒ t = Võ Ngọc Tiệp - Trang 14- MSSV69902203ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD Võ Thị Ngọc Tươi CHƯƠNG 3 TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNHI. Đường kính thápĐường kính tháp được xác định theo công thức D= đó Vtb lượng hơi trung bình đi trong thápm3/h tb tốc độ hơi trung bình đi trong thápm/sVì lượng hơi và lượng lỏng thay đổi theo chiều cao tháp và khác nhau trong mỗi đoạn nên ta phải tính đường kính trung bình riêng cho từng đoạn chưng và Đường kính đoạn cất Nồng độ trung bình của pha lỏng x’m= Nồng độ trung bình của pha hơi theo phương trình đường làm việc y’m= độ trung bình của pha lỏng, pha hơi theo giản đồ T-x x’m= t’x=590C y’m= t’y=650CKhối lượng mol trung bình, khối lượng riêng của pha hơi M’m=y’ 'yρ=m/kg Khối lượng riêng của pha lỏng x’m= phần khối lượng t’x=590C → =ρ=ρ3'n3'am/ Lượng hơi trung bình đi trong đoạn cất gtb=21ggd+ * gd lượng hơi ra của sản phẩm đỉnh gd=GR+GD=−DRx+1=2850kg/h * g1 lượng hơi đi vào đoạn cất g1=G1+GD=G1+GD=G1+1500Lượng hơi g1, hàm lượng y1, lượng lỏng G1 được xác định theoSVTH Võ Ngọc Tiệp - Trang 15- MSSV69902203
Trong việc thi công nhà cao tầng thì một trong những công việc quan trọng là tính toán, thiết kế biện pháp thi công cho cẩu tháp. Việc lựa chọn đúng các công cụ, phương tiện, máy móc thi công phù hợp là một trong những yếu tố góp phần nâng cao năng suất lao động, đẩy nhanh tiến độ. Trong xây dựng người ta thường sử dụng cần trục tháp có tải trọng nặng từ 3-10 tấn, tầm với 25m, chiều cao nâng đến 50m. Để xây dựng các nhà cao tầng, các tháp có độ cao lớn người ta phải cố định cần trục tháp neo vào công trình. Đối với nhà cao tầng quy mô lớn không thể sử dụng các cần trục tháp di chuyển trên ray vì không đảm bảo ổn định cho cần trục. Trong trường hợp này người ta thường sử dụng loại cần trục tháp cố định có đầu quay, tháp được neo vào công trình và theo chiều cao của công trình, tháp được nối thêm các đoạn chế tạo sẳn để tăng chiều cao tầng. Lựa chọn cẩu tháp Các nhân tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn cẩu tháp gồm hình dáng mặt bằng, số tầng, chiều cao mỗi tầng; tổng khối lượng; tiến độ thi công; điều kiện nền móng và khu vực thi công, điều kiện giao thông hiện trường, cung ứng phục vụ cẩu của đơn vị và các yêu cầu hiệu quả kinh tế khác. Để chọn cần cẩu tháp hợp lý nhất cần tuân thủ các bước sau Căn cứ đặc điểm của công trình, khối lượng và công nghệ thi công để chọn loại cẩu. Chọn đúng máy cẩu theo chế độ làm việc. Chọn các thông số kỹ thuật của máy cẩu cho phù hợp với điều kiện làm việc thực tế. So sánh các chỉ tiêu kinh tế – kỹ thuật để chọn cần cẩu thoả mãn yêu cầu. Sau đây xin gửi các anh em bộ thuyết minh tính toán chọn cẩu tháp cho dự án căn hộ cao cấp Sunwah Pearl 03 tháp cao 50 tầng do Tập đoàn Sunwah của HongKong làm chủ đầu tư. Công ty CSCEC Công ty TNHH Xây dựng Đông Nam Á làm tổng thầu thi công.
thong ke cao thap
