.png)
Thiết kế hệ thống tháp đệm dùng để chưng cất hỗn hợp Aceton Etanol (Nguyễn Hoàng Phúc) Full
.png)
Ngày nay, các phương pháp được dùng để nâng cao độ tin khiết: trích ly, chưng cất, cô đặc, hấp phụ… Tùy theo đặc tính yêu cầu của sản phẩm mà ta có sự lựa chọn phương pháp thích hợp. Đối với hệ acetone-ethanol là gồm hai cấu tử hòa tan lẫn hoàn toàn, nên ta chọn phương pháp chưng cất để nâng cao độ tinh khiết cho sản phẩm.
Nhiệm vụ của đề tài này là tính toán thiết kế hệ thống tháp đệm dùng để chưng cất hỗn hợp acetone và ethanol có năng suất theo sản phẩm đáy là 3500kg/h, thành phần phần mol acetone trong dòng nhập liệu là 25%, sản phẩm đáy có 95% lượng ethanol và sản phẩm đỉnh có thành phần acetone chiếm 98% khối lượng.
Đồ án môn học này được thầy Lê Văn Nhiều trực tiếp hướng dẫn thực hiện, em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn và giúp đỡ của thầy trong suốt quá trình em nghiên cứu và thực hiện đồ án
NỘI DUNG:
PHẦN 1: TỔNG QUAN ..................................................................................... 6
1.1 LÝ THUYẾT VỀ CHƯNG CẤT .............................................................. 6
1.1.1 Sơ bộ về quá trình chưng cất ............................................................... 6
1.1.2 Thiết bị chưng cất ................................................................................ 6
1.2 SƠ LƯỢC VỀ NGUYÊN LIỆU ................................................................ 7
1.2.1 Acetone ................................................................................................ 7
1.2.2 Ethanol ................................................................................................. 8
1.2.3 Hỗn hợp acetone – ethanol .................................................................. 8
PHẦN 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ ............................................................. 10
2.1 SƠ ĐỒ HỆ THỐNG ................................................................................ 10
2.2 QUY TRÌNH CHƯNG CẤT ................................................................... 11
PHẦN 3: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH ...................................................... 11
3.1 CÂN BẰNG VẬT CHẤT ........................................................................ 12
3.1.1 Quy ước ............................................................................................. 12
3.1.2 các thông số ban đầu .......................................................................... 12
3.1.3 Xác định suất lượng dòng nhập liệu, sản phẩm đỉnh và sản phẩm đáy
.................................................................................................................... 13
3.2 XÁC ĐỊNH TỈ SỐ HOÀN LƯU THÍCH HỢP ....................................... 13
3.2.1 Tỉ số hoàn lưu tối thiểu ...................................................................... 14
3.2.2 Tỉ số hoàn lưu thích hợp .................................................................... 15
3.3 PHƯƠNG TRÌNH ĐƯỜNG LÀM VIỆC VÀ SỐ MÂM THỰC TẾ ...... 17
3.3.1 Phương trình đường làm việc đoạn cất .............................................. 17
3.3.2 Phương trình làm việc đoạn chưng .................................................... 17
3.3.3 Số mâm lý thuyết ............................................................................... 18
3.3.3 Số mâm thực tế .................................................................................. 19
3.3.3.1 Xác định hiệu suất trung bình của tháp ..................................... 19
3.3.3.2 Số mâm thực tế .......................................................................... 21
3.4 CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG ................................................................. 21
3
3.4.1 Cân bằng nhiệt lượng cho thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu: ................. 22
3.4.1.1 Tính CF, Cf ................................................................................. 22
3.4.1.2 Tính r1 ........................................................................................ 23
3.4.1.3 Nhiệt lượng do hơi đốt mang vào .............................................. 23
3.4.1.4 Nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang vào ..................................... 23
3.4.1.5 Nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang ra ........................................ 24
3.4.1.6 Nhiệt lượng do nước ngưng mang ra khỏi thiết bị .................... 24
3.4.2 Cân bằng nhiệt lượng của tháp chưng cất.......................................... 24
3.4.2.1 Lượng nhiệt do lượng lỏng hồi lưu mang vào ........................... 25
3.4.2.2 Nhiệt lượng do hơi đốt mang ra ở đỉnh tháp ............................. 25
3.4.2.3 Nhiệt lượng do sản phẩm đáy mang ra:..................................... 26
3.4.2.4 Nhiệt lượng do nước ngưng mang ra khỏi thiết bị đun (kettle) 26
3.4.2.5 Nhiệt lượng tổn thất ra môi trường xung quanh ........................ 27
3.4.2.6 Nhiệt lượng do hơi đốt mang vào tháp ...................................... 27
3.4.2.7 Lượng hơi đốt cần thiết để đun sôi dung dịch đáy tháp ............ 27
3.4.3 Cân bằng năng lượng cho thiết bị ngưng tụ ...................................... 27
3.4.4 Cân bằng năng lượng cho thiết bị làm nguội ..................................... 28
3.4.4.1 Thiết bị làm lạnh sản phẩm đỉnh ............................................... 28
3.4.4.2 Thiết bị làm lạnh sản phẩm đáy................................................. 29
3.5 TÍNH ĐƯỜNG KÍNH THÁP ĐỆM ........................................................ 29
3.5.1 Đường kính đoạn cất .......................................................................... 30
3.5.1.1 Lượng hơi trung bình đi trong đoạn cất .................................... 30
3.5.1.2 Khối lượng riêng trung bình ...................................................... 32
3.5.1.3 Tốc độ hơi đi trong tháp ............................................................ 34
3.5.2 Đường kính đoạn chưng .................................................................... 36
3.5.2.1 Lượng hơi trung bình đi trong đoạn chưng ............................... 36
3.5.2.2 Khối lượng riêng trung bình ...................................................... 37
3.5.2.3 Tốc độ hơi đi trong tháp ............................................................ 39
3.6 TÍNH CHIỀU CAO THÁP ĐỆM ............................................................ 41
3.6.1 Tính chiều cao đoạn cất ..................................................................... 41
3.6.1.1 Tính chiều cao của một đơn vị chuyển khối ............................. 41
4
3.6.1.2 Tính số đơn vị chuyển khối my .................................................. 47
3.6.2 Tính chiều cao đoạn chưng ................................................................ 48
3.6.2.1 Tính chiều cao một đơn vị chuyển khối ở đoạn chưng h1, h2 ... 49
3.6.2.2 Tính số đơn vị chuyển khối my .................................................. 53
3.6.3 Chiều cao của thân tháp ..................................................................... 54
3.7 TRỞ LỰC CỦA THÁP ĐỆM .................................................................. 55
3.7.1 Trở lực của đoạn cất .......................................................................... 56
3.7.2 Trở lực của đoạn chưng ..................................................................... 57
3.7.3 Trở lực toàn tháp ................................................................................ 58
3.8 TÍNH TOÁN CƠ KHÍ VÀ LỰA CHỌN ................................................. 58
3.8.1 Tính các đường ống dẫn .................................................................... 58
3.8.1.1 Tính đường kính ống dẫn sản phẩm đỉnh .................................. 59
3.8.1.2 Tính đường kính ống hồi lưu sản phẩm đỉnh ............................ 59
3.8.1.3 Tính đường kính ống dẫn liệu ................................................... 60
3.8.1.4 Tính đường kính ống dẫn sản phẩm đáy ................................... 60
3.8.1.5 Tính đường kính ống hồi lưu sản phẩm đáy.............................. 61
3.8.2 Tính bề dày thân tháp ........................................................................ 61
3.8.2.1 Chiều dày thiết bị ...................................................................... 63
3.8.2.2 Kiểm tra ứng suất theo áp suất thử ............................................ 64
3.8.3 Tính đáy và nắp thiết bị ..................................................................... 64
3.8.3.1 Chiều dày nắp ............................................................................ 65
3.8.3.2 Chiều dày đáy ............................................................................ 66
3.8.4 Tra bích .............................................................................................. 67
3.8.5 Lưới đỡ đệm, dầm đỡ đệm................................................................. 69
3.9 TÍNH TAI TREO, TRỤ ĐỠ CHO THÁP ............................................... 69
3.9.1 Tải trọng của tháp .............................................................................. 69
3.9.1.1 Tính khối lượng thân tháp ......................................................... 69
3.9.1.2 Tính khối lượng đệm ................................................................. 71
3.9.1.3 Tính khối lượng dung dịch trong tháp ....................................... 71
3.9.2 Tính tai treo ........................................................................................ 72
3.9.3 Tính chân đỡ ...................................................................................... 73
PHẦN 4: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ ........................................................... 73
5
4.1 TÍNH CHIỀU CAO BỒN CAO .............................................................. 73
4.2 TÍNH BƠM .............................................................................................. 75
PHẦN 5: AN TOÀN LAO ĐỘNG ................................................................... 76
5.1 PHÒNG CHỐNG CHÁY NỔ ................................................................. 76
5.1.1 Những nguyên nhân gây cháy trực tiếp ............................................. 77
5.1.2 Các biện pháp phòng chống cháy nổ ................................................. 78
5.2 AN TOÀN ĐIỆN ..................................................................................... 80
5.2.1 Các nguyên nhân gây ra tai nạn điện ................................................. 80
5.2.2 Các biện pháp kỹ thuật để phòng tránh tai nạn điện .......................... 80
PHẦN 6: KẾT LUẬN ....................................................................................... 81
TÀI LIỆU THAM KHẢO
LINK 3 - TÌM KIẾM SÁCH/TÀI LIỆU ONLINE (GIÁ ƯU ĐÃI NHẤT)
LINK 4 - TÌM KIẾM SÁCH/TÀI LIỆU ONLINE (GIÁ ƯU ĐÃI NHẤT)
Ngày nay, các phương pháp được dùng để nâng cao độ tin khiết: trích ly, chưng cất, cô đặc, hấp phụ… Tùy theo đặc tính yêu cầu của sản phẩm mà ta có sự lựa chọn phương pháp thích hợp. Đối với hệ acetone-ethanol là gồm hai cấu tử hòa tan lẫn hoàn toàn, nên ta chọn phương pháp chưng cất để nâng cao độ tinh khiết cho sản phẩm.
Nhiệm vụ của đề tài này là tính toán thiết kế hệ thống tháp đệm dùng để chưng cất hỗn hợp acetone và ethanol có năng suất theo sản phẩm đáy là 3500kg/h, thành phần phần mol acetone trong dòng nhập liệu là 25%, sản phẩm đáy có 95% lượng ethanol và sản phẩm đỉnh có thành phần acetone chiếm 98% khối lượng.
Đồ án môn học này được thầy Lê Văn Nhiều trực tiếp hướng dẫn thực hiện, em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn và giúp đỡ của thầy trong suốt quá trình em nghiên cứu và thực hiện đồ án
NỘI DUNG:
PHẦN 1: TỔNG QUAN ..................................................................................... 6
1.1 LÝ THUYẾT VỀ CHƯNG CẤT .............................................................. 6
1.1.1 Sơ bộ về quá trình chưng cất ............................................................... 6
1.1.2 Thiết bị chưng cất ................................................................................ 6
1.2 SƠ LƯỢC VỀ NGUYÊN LIỆU ................................................................ 7
1.2.1 Acetone ................................................................................................ 7
1.2.2 Ethanol ................................................................................................. 8
1.2.3 Hỗn hợp acetone – ethanol .................................................................. 8
PHẦN 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ ............................................................. 10
2.1 SƠ ĐỒ HỆ THỐNG ................................................................................ 10
2.2 QUY TRÌNH CHƯNG CẤT ................................................................... 11
PHẦN 3: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH ...................................................... 11
3.1 CÂN BẰNG VẬT CHẤT ........................................................................ 12
3.1.1 Quy ước ............................................................................................. 12
3.1.2 các thông số ban đầu .......................................................................... 12
3.1.3 Xác định suất lượng dòng nhập liệu, sản phẩm đỉnh và sản phẩm đáy
.................................................................................................................... 13
3.2 XÁC ĐỊNH TỈ SỐ HOÀN LƯU THÍCH HỢP ....................................... 13
3.2.1 Tỉ số hoàn lưu tối thiểu ...................................................................... 14
3.2.2 Tỉ số hoàn lưu thích hợp .................................................................... 15
3.3 PHƯƠNG TRÌNH ĐƯỜNG LÀM VIỆC VÀ SỐ MÂM THỰC TẾ ...... 17
3.3.1 Phương trình đường làm việc đoạn cất .............................................. 17
3.3.2 Phương trình làm việc đoạn chưng .................................................... 17
3.3.3 Số mâm lý thuyết ............................................................................... 18
3.3.3 Số mâm thực tế .................................................................................. 19
3.3.3.1 Xác định hiệu suất trung bình của tháp ..................................... 19
3.3.3.2 Số mâm thực tế .......................................................................... 21
3.4 CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG ................................................................. 21
3
3.4.1 Cân bằng nhiệt lượng cho thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu: ................. 22
3.4.1.1 Tính CF, Cf ................................................................................. 22
3.4.1.2 Tính r1 ........................................................................................ 23
3.4.1.3 Nhiệt lượng do hơi đốt mang vào .............................................. 23
3.4.1.4 Nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang vào ..................................... 23
3.4.1.5 Nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang ra ........................................ 24
3.4.1.6 Nhiệt lượng do nước ngưng mang ra khỏi thiết bị .................... 24
3.4.2 Cân bằng nhiệt lượng của tháp chưng cất.......................................... 24
3.4.2.1 Lượng nhiệt do lượng lỏng hồi lưu mang vào ........................... 25
3.4.2.2 Nhiệt lượng do hơi đốt mang ra ở đỉnh tháp ............................. 25
3.4.2.3 Nhiệt lượng do sản phẩm đáy mang ra:..................................... 26
3.4.2.4 Nhiệt lượng do nước ngưng mang ra khỏi thiết bị đun (kettle) 26
3.4.2.5 Nhiệt lượng tổn thất ra môi trường xung quanh ........................ 27
3.4.2.6 Nhiệt lượng do hơi đốt mang vào tháp ...................................... 27
3.4.2.7 Lượng hơi đốt cần thiết để đun sôi dung dịch đáy tháp ............ 27
3.4.3 Cân bằng năng lượng cho thiết bị ngưng tụ ...................................... 27
3.4.4 Cân bằng năng lượng cho thiết bị làm nguội ..................................... 28
3.4.4.1 Thiết bị làm lạnh sản phẩm đỉnh ............................................... 28
3.4.4.2 Thiết bị làm lạnh sản phẩm đáy................................................. 29
3.5 TÍNH ĐƯỜNG KÍNH THÁP ĐỆM ........................................................ 29
3.5.1 Đường kính đoạn cất .......................................................................... 30
3.5.1.1 Lượng hơi trung bình đi trong đoạn cất .................................... 30
3.5.1.2 Khối lượng riêng trung bình ...................................................... 32
3.5.1.3 Tốc độ hơi đi trong tháp ............................................................ 34
3.5.2 Đường kính đoạn chưng .................................................................... 36
3.5.2.1 Lượng hơi trung bình đi trong đoạn chưng ............................... 36
3.5.2.2 Khối lượng riêng trung bình ...................................................... 37
3.5.2.3 Tốc độ hơi đi trong tháp ............................................................ 39
3.6 TÍNH CHIỀU CAO THÁP ĐỆM ............................................................ 41
3.6.1 Tính chiều cao đoạn cất ..................................................................... 41
3.6.1.1 Tính chiều cao của một đơn vị chuyển khối ............................. 41
4
3.6.1.2 Tính số đơn vị chuyển khối my .................................................. 47
3.6.2 Tính chiều cao đoạn chưng ................................................................ 48
3.6.2.1 Tính chiều cao một đơn vị chuyển khối ở đoạn chưng h1, h2 ... 49
3.6.2.2 Tính số đơn vị chuyển khối my .................................................. 53
3.6.3 Chiều cao của thân tháp ..................................................................... 54
3.7 TRỞ LỰC CỦA THÁP ĐỆM .................................................................. 55
3.7.1 Trở lực của đoạn cất .......................................................................... 56
3.7.2 Trở lực của đoạn chưng ..................................................................... 57
3.7.3 Trở lực toàn tháp ................................................................................ 58
3.8 TÍNH TOÁN CƠ KHÍ VÀ LỰA CHỌN ................................................. 58
3.8.1 Tính các đường ống dẫn .................................................................... 58
3.8.1.1 Tính đường kính ống dẫn sản phẩm đỉnh .................................. 59
3.8.1.2 Tính đường kính ống hồi lưu sản phẩm đỉnh ............................ 59
3.8.1.3 Tính đường kính ống dẫn liệu ................................................... 60
3.8.1.4 Tính đường kính ống dẫn sản phẩm đáy ................................... 60
3.8.1.5 Tính đường kính ống hồi lưu sản phẩm đáy.............................. 61
3.8.2 Tính bề dày thân tháp ........................................................................ 61
3.8.2.1 Chiều dày thiết bị ...................................................................... 63
3.8.2.2 Kiểm tra ứng suất theo áp suất thử ............................................ 64
3.8.3 Tính đáy và nắp thiết bị ..................................................................... 64
3.8.3.1 Chiều dày nắp ............................................................................ 65
3.8.3.2 Chiều dày đáy ............................................................................ 66
3.8.4 Tra bích .............................................................................................. 67
3.8.5 Lưới đỡ đệm, dầm đỡ đệm................................................................. 69
3.9 TÍNH TAI TREO, TRỤ ĐỠ CHO THÁP ............................................... 69
3.9.1 Tải trọng của tháp .............................................................................. 69
3.9.1.1 Tính khối lượng thân tháp ......................................................... 69
3.9.1.2 Tính khối lượng đệm ................................................................. 71
3.9.1.3 Tính khối lượng dung dịch trong tháp ....................................... 71
3.9.2 Tính tai treo ........................................................................................ 72
3.9.3 Tính chân đỡ ...................................................................................... 73
PHẦN 4: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ ........................................................... 73
5
4.1 TÍNH CHIỀU CAO BỒN CAO .............................................................. 73
4.2 TÍNH BƠM .............................................................................................. 75
PHẦN 5: AN TOÀN LAO ĐỘNG ................................................................... 76
5.1 PHÒNG CHỐNG CHÁY NỔ ................................................................. 76
5.1.1 Những nguyên nhân gây cháy trực tiếp ............................................. 77
5.1.2 Các biện pháp phòng chống cháy nổ ................................................. 78
5.2 AN TOÀN ĐIỆN ..................................................................................... 80
5.2.1 Các nguyên nhân gây ra tai nạn điện ................................................. 80
5.2.2 Các biện pháp kỹ thuật để phòng tránh tai nạn điện .......................... 80
PHẦN 6: KẾT LUẬN ....................................................................................... 81
TÀI LIỆU THAM KHẢO
LINK 3 - TÌM KIẾM SÁCH/TÀI LIỆU ONLINE (GIÁ ƯU ĐÃI NHẤT)
LINK 4 - TÌM KIẾM SÁCH/TÀI LIỆU ONLINE (GIÁ ƯU ĐÃI NHẤT)
%20(1).png "Hướng dẫn download ti liệu")
.png "Hướng dẫn download ti liệu")
.png "Tìm hiểu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy cấp khí tươi, gió tươi")
%20(1).png "Gói VIP Member EBOOKBKMT - Hỗ trợ tài liệu nhanh nhất, không giới hạn (Update 2024)")
.png "SÁCH - Xây nhà - Ngàn điều cần biết (Full)")
Không có nhận xét nào: