Thiết kế hệ thống cô đặc dung dịch xút một nồi liên tục năng suất 4 tấn-h.

GVHD: TS. Lê Phan Hoàng Chiêu Đồ án Chuyên ngành
MỤC LỤC
Trang
PHAÀN I: GIỚI THIỆU
I.1/ Đặt vấn đề:
I.2/ Mục đích đồ án:
I.3/ Đối tượng:
I.4/ Nội dung:
PHAÀN II:
SƠ LƯỢC VỀ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
II.1/ Giới thiệu về cô đặc:
II.2/ Nguyên tắc hoạt động của hệ thống:
II.3/ Bảng tổng kết các thông số công nghệ:
PHAÀN III:
KHẢO SÁT ĐỐI TƯỢNG CÔNG NGHỆ
III.1/ Xác định nhiệm vụ điều khiển:
III.2/ Chọn lựa các thông số điều khiển:
III.2.1/ Các yếu tố ảnh hưởng đến diễn biến của quá trình cô đặc:
Xét lưu lượng dòng nhập liệu:
Xét nồng độ dòng nhập liệu:
Xét đến nhiệt độ dòng nhập liệu:
III.2.2/ Đại lượng cần điều chỉnh:
Xét nồng độ sản phẩm :
Xét mức dung dịch trong nồi:
Xét nhiệt độ dòng nhập liệu:
III.2.3/ Các thông số cần kiểm tra:
III.2.4/ Các tác động điều chỉnh:

PHAÀN IV:
CHỌN LỰA KÊNH ĐIỀU CHỈNH
PHAÀN V:

CÁC KÊNH ĐIỀU CHỈNH
V.1/ Hệ thống điều chỉnh tự động một vòng:
V.2/ Lựa chọn thiết bị:
V.2.1/Kênh 2: Aùp suất cô đặc Pc – Lưu lượng nước lạnh vào thiết bị ngưng tụ
Gnl:
Kênh 3: Mức dung dịch trong nồi L – lưu lượng nhập liệu Gđ
V.2.2/ Kênh 4 : Nhiệt độ dòng nhập liệu tđ – lưu lượng hơi đốt GD
SVTH: Huỳnh Thị Kim Hằng Trang1
GVHD: TS. Lê Phan Hoàng Chiêu Đồ án Chuyên ngành
PHAÀN VI:
TÀI LIỆU THAM KHẢO
SVTH: Huỳnh Thị Kim Hằng Trang2
GVHD: TS. Lê Phan Hoàng Chiêu Đồ án Chuyên ngành
PHAÀN V:
GIỚI THIỆU
SVTH: Huỳnh Thị Kim Hằng Trang3
GVHD: TS. Lê Phan Hoàng Chiêu Đồ án Chuyên ngành
I.1/ Đặt vấn đề:
Đồ án quá trình thiết bị đã làm trước đây là thiết kế hệ thống cô đặc dung dịch
xút một nồi liên tục năng suất 4 tấn/h. Nhưng trong thực tế khi vận hành, các quá
trình diễn ra không ổn định do các yếu tố nhiễu như nhiệt độ dòng nhập liệu, nồng
độ dòng nhập liệu, nhiệt độ của môi trường, hệ số truyền nhiệt K ,…, giá trị thông số
công nghệ thực sẽ lớn hơn hoặc nhỏ hơn giá trị tính tốn trong một khoảng nhỏ nào
đó nhưng lại có ảnh hưởng lớn quá trình cô đặc. Cụ thể áp suất trong nồi cô đặc nếu
không đạt 0.3 atm chỉ sai số khoảng 10% thì nhiệt độ sẽ không đạt dẫn đến dung
dịch vào nồi không sôi, ta phải tốn thêm nhiệt lượng để cung cấp cho nồi đồng thời
các thông số hóa lý của dung dịch, hơi đều thay đổi thì kết quả tính tốn sẽ không
chính xác . Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm , làm phá vỡ cân
bằng vật chất, năng lượng. Hoặc nồng độ dòng nhập liệu nếu không đạt 10 %kl như
yêu cầu thì khi vào nồi cô đặc ta lại phải tốn năng lượng để dung dịch tiếp tục sôi đạt

nồng độ mong muốn. Nếu không có sự kiểm tra, theo dõi, điều chỉnh mà quá trình
lại xảy ra liên tục thì việc cần tăng năng lượng cung cấp, thời gian lưu của dung
dịch, cũng như những thay đổi cần thiết để đáp ứng lại các yếu tố nhiễu trên thì quá
trình sẽ không diễn ra như mong muốn, chất lượng sản phẩm không ổn định ảnh
hưởng trực tiếp đến các khâu sau của quá trình sản xuất.
Xuất phát từ mục tiêu đó, đồ án chuyên ngành đặt ra là phải đi sâu vào thông
số công nghệ , tìm hiểu làm sao có thể ổn định được các thông số, điều chỉnh được
chúng. Và trong thực tế tại các xí nghiệp hóa chất và thực phẩm Việt Nam vấn đề
này lại rất bức thiết, đa phần các thiết bị máy móc được nhập từ nước ngồi có lắp
các thiết bị điều chỉnh tự động, do đó đòi hỏi người kỹ sư hóa chất phải có kiến thức
không những về quá trình thiết bị mà còn phải hiểu biết về tự động.
Do đây là một lĩnh vực còn mới, và thời gian tìm hiểu có giới hạn cho nên
mục đích tự động hóa tồn bộ hệ thống là không đạt được, em chỉ có thể tìm hiểu các
thông số công nghệ, lựa chọn các kênh điều chỉnh để ổn định thông số công nghệ và
kết quả đạt được chỉ xét về chất còn giá trị về lượng sẽ được tính tốn kỹ trong đề tài
tốt nghiệp sắp tới của em.
I.2/ Mục đích đồ án:
Nghiên cứu khảo sát các thông số công nghệ của quá trình cô đặc. Thiết kế hệ
thống điều khiển các đại lượng này.
I.3/ Đối tượng:
Thiết bị cô đặc xút: một nồi liên tục, làm việc trong điều kiện chân không,
năng suất 4 tấn / giờ.
SVTH: Huỳnh Thị Kim Hằng Trang4
GVHD: TS. Lê Phan Hoàng Chiêu Đồ án Chuyên ngành
I.4/ Nội dung:
 Xác định nhiệm vụ điều khiển.
 Chọn lựa những đại lượng điều khiển, kiểm tra.
 Xác định những tác động điều chỉnh.
 Chọn lựa kênh điều chỉnh.
 Chọn lựa công cụ điều khiển và kiểm tra.

 Các bản vẽ yêu cầu:
• Quy trình khảo sát và chọn lựa kênh điều chỉnh.
• Sơ đồ điều khiển quá trình.
SVTH: Huỳnh Thị Kim Hằng Trang5
GVHD: TS. Lê Phan Hoàng Chiêu Đồ án Chuyên ngành
PHAÀN VI:
SƠ LƯỢC VỀ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
SVTH: Huỳnh Thị Kim Hằng Trang6
GVHD: TS. Lê Phan Hoàng Chiêu Đồ án Chuyên ngành
II.4/ Giới thiệu về cô đặc:
Trong lĩnh vực hố chất và thực phẩm có nhiều phương pháp làm tăng nồng độ
của một dung dịch như cô đặc, kết tinh, chưng cất, trích ly, … Dựa vào đặc tính hóa
lý của từng loại dung dịch mà chúng ta lựa chọn phương pháp thích hợp, và đối với
dung dịch xút người ta thường áp dụng phương pháp cô đặc. Cô đặc là quá trình làm
tăng nồng độ chất rắn hòa tan trong dung dịch bằng cách tách bớt một phần dung
môi qua dạng hơi, quá trình tiến hành ở trạng thái sôi. Có nhiều phương pháp cũng
như loại thiết bị cô đặc , ở đây dung dịch xút nồng độ nhỏ hơn 40% khối lượng có
độ nhớt nhỏ(không quá 8.10-3 Ns/m2) và không kết tinh nên ta dùng nồi cô đặc loại
thẳng đứng, tuần hồn tự nhiên, buồng đốt trong, cô đặc ở áp suất chân không.
II.5/ Nguyên tắc hoạt động của hệ thống:
Dung dịch xút (10%kl,30
o
C, 1atm) từ bồn chứa được bơm lên bồn cao vị( mặt
thống cách mặt đất 3 m) . Từ đây dung dịch sẽ tự chảy qua thiết bị gia nhiệt để đạt
đến nhiệt độ sôi 75
o
C ở 0.3 atm, lưu chất cấp nhiệt là hơi nước bão hòa ở 3 atm.
Dung dịch vào trong thiết bị(vận tốc khoảng 0.0036m
3
/s) được tiếp tục cấp nhiệt

gián tiếp nhờ vào hơi nước bão hòa như trên để tiếp tục sôi, dung dịch sôi tuần hồn
đối lưu tự nhiên trong ống truyền nhiệt và ống tuần hồn trung tâm tạo hỗn hợp lỏng
hơi. Nhờ khoảng không gian hơi trong buồng bốc hỗn hợp được tách ra hai dòng lưu
chất. Dòng lỏng tiếp tục sôi cho đến khi đạt (nồng độ 35%kl, 101
o
C ở 0.344atm )sẽ
được tháo ra ngồi nhờ bơm ly tâm với vận tốc khoảng 0.8 l/s. Còn dòng hơi thứ( ở
0.3 atm, 68.7
o
C, 15m
3
/s)trong buồng bốc được dẫn đến thiết bị ngưng tụ baromet.
Tại thiết bị này, hơi thứ được ngưng tụ thành nước theo ống baromet xả xuống bể
cùng với dòng nước làm mát. Phần khí không ngưng và hơi nước chưa ngưng tụ
được đưa qua bộ phận thu hồi bọt. Tại đây bơm chân không sẽ hút khí không ngưng
ra ngồi, còn phần lỏng được dẫn về ống baromet.
II.6/ Các giả thiết khi tính cân bằng vật chất và năng lượng:
 Hệ thống đang xét đã ổn định.
 Dung dịch vào nồi có nhiệt độ bằng nhiệt độ sôi trong nồi khi cô đặc.
 Nước ngưng ra khỏi thiết bị có nhiệt độ bằng nhiệt độ bằng nhiệt độ hơi bão
hòa ở áp suất tương ứng.
 Sự truyền nhiệt là ổn định theo thời gian.
 Trong đồ án sử dụng thuyết bền và các điều kiện ổn định để tính tốn cơ khí
cho thiết bị, sử dụng phương trình becnuli để tính, lựa chọn các thiết bị phụ
SVTH: Huỳnh Thị Kim Hằng Trang7
GVHD: TS. Lê Phan Hoàng Chiêu Đồ án Chuyên ngành
II.7/ Bảng tổng kết các thông số công nghệ:
KẾT QUẢ TÍNH THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ
Lưu
chất

Đại
lượng
Kí
hiệu
Đơn
vị
TBCĐ TBBaromet TBGN
Thôn
g số
Giá
trị
Thông
số
Giá
trị
Thôn
g số
Giá
trị
Dung
dịch
vào
Dung
dịch
Hơi thứ
Dung
dịch
Lưu
lượng
G Kg/h

14000 10000
1400
0
Nồng độ
x %kl
10 10
Aùpsuất p at 0.3 0.29 0.3
Nhiệt độ t
0
C 75 131.9 30
Ra Dung
dịch
Dung
dịch
Lưu
lượng
G Kg/h
4000
1400
0
Nồng
độ
x %kl
35 10
Nhiệt
độ
t
0
C
101 75

Chất
thứ
Ra Hơi
thứ
Không
khí
Lưư
lượng
G Kg/h
10000 101.232
Aùp
suất
p at
0.3 0.184
Nhiệt
độ
t
0
C
68.7 57.7
Tải
Nhiệt
Vào Hơi
nước
Nước
Hơi
đốt
Lưu
lượng
G Kg/h

11961 178920
7872
7
Aùp
suất
p at
3 0.29 3
Nhiệt
độ
t
0
C
132.9
30
132.
9
Ra
Nước Nước Nước
Lưu
lượng
G Kg/h
11961
7872
7
Nhiệt
độ
t t
132.9
57.7
132.

9
KÍCH THƯỚC THIẾT BỊ PHỤ
STT Thiết bị Thông số Kí hiệu Đơn vị Giá trị
Mức độ đun nóng P 0.73
Số bậc Hb 4
Số ngăn n 8
SVTH: Huỳnh Thị Kim Hằng Trang8
GVHD: TS. Lê Phan Hoàng Chiêu Đồ án Chuyên ngành
Khoảng cách a
tb
mm 300
Đường kính trong Dt mm 1000
Vận tốc hơi w m/s 40
Chiều cao h mm 5680
Bề rộng tấm ngăn b mm 550
Chiều dày tấm ngăn
δ
mm 4
Đường kính lỗ d mm 5
Tổng diện tích lỗ f m
2
77.15
Gờ h
g
mm
Đường kính ống d mm 200
Chiều cao ống H m 8
Vận tốc nước w
n
m/s 0.6

Chiều cao nước h m 7.5
2 Bồn cao vị Chiều cao h m 6
Đường kình ống d mm 54
Chiều dài ống l m 15
Vận tốc lưu chất v m/s 2
SVTH: Huỳnh Thị Kim Hằng Trang9
GVHD: TS. Lê Phan Hoàng Chiêu Đồ án Chuyên ngành
3 Máy bơm C
ộ
C
ô
Ống dẫn V
d
(
m
m
)
l
C
h
â
n
k
h
ô
n
g
7
.
5

B
ơ
m
n
ư
ớ
c
1
.
3
2
0
.
8
6
2
0
0
1 1
N
h
ậ
p
li
ệ
u
4
.
1
1

0
.
1
0
7
3
5
0
1 1
T
h
á
o
s
ả
n
p
h
ẩ
m
2
.
3
2
5
0
.
0
3
4

3
5
1 0
4
Ố
n
g
d
ẫ
n
d(mm)
l(mm) v(m/s)
SVTH: Huỳnh Thị Kim Hằng Trang10
GVHD: TS. Lê Phan Hoàng Chiêu Đồ án Chuyên ngành
H
ơ
i
th
ứ
820 15 30
H
ơ
i
đ
ốt
402 15 20
N
h
ậ
p

li
ệ
u
54 15 2
T
h
á
o
s
ả
n
p
h
ẩ
m
40 10 1
PHAÀN VII:
SVTH: Huỳnh Thị Kim Hằng Trang11
GVHD: TS. Lê Phan Hoàng Chiêu Đồ án Chuyên ngành
KHẢO SÁT ĐỐI TƯỢNG CÔNG NGHỆ
SVTH: Huỳnh Thị Kim Hằng Trang12