Thiết kế hệ thống cô đặc hai nồi xuôi chiều tuần cô đặc dung dịch koh

Thuyết minh

Đồ án môn Quá trình thiết bị

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập -Tự do-Hạnh phúc

ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
Số…………..
Giáo viên hướng dẫn : NGUYỄN XUÂN HUY
Sinh viên thực hiện : Phạm Thị Xuân
Lớp : ĐH Công Nghệ Hóa 1 – K3
Khoa : Công Nghệ Hóa Học
NỘI DUNG
Thiết kế hệ thống cô đặc hai nồi xuôi chiều thiết bị cô đặc ống tuần hoàn
ngoài dùng cho cô đặc dung dịch KOH với năng suất 11000 kg/h , chiều cao
ống gia nhiệt h =2m .
Các số liệu ban đầu :
- Nồng độ đầu của dung dịch là 8%
- Nồng độ cuối là : 30 %
- Áp suất hơi đốt nồi 1 là : 4,1 at
- Áp suất hơi ngưng tụ là : 0,2 at
TT
1
2

Tên bản vẽ

Dây chuyền sản xuất
Nồi cô đặc

Khổ giấy
A4
A0

Số lượng
01
01

PHẦN THUYẾT MINH
1 . Mở đầu
2 . Vẽ và thuyết minh dây chuyền sản xuất
3 . Tính toán thiết bị chính
4 . Tính toán thiết bị phụ
5 . Tính toán cơ khí
2

Sv thực hiện : Phạm Thị Xuân

Lớp: ĐH HOÁ1-K3


Thuyết minh

Đồ án môn Quá trình thiết bị

6 . Tỏng kết
Ngày giao đề :……………………ngày hoàn thành:…………………..

TRƯỞNG KHOA

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
*********
.........................................................................................................................
.............................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................
.........................................................................................................................

Hà Nội , Ngày … Tháng … Năm 2011
Người nhận xét
3

Sv thực hiện : Phạm Thị Xuân

Lớp: ĐH HOÁ1-K3


Thuyết minh

Đồ án môn Quá trình thiết bị

Mục lục
1. Giới thiệu chung
 Lời mở đầu và giới thiệu dung dịch KOH
 Sơ đồ dây chuyền sản xuất và thuyết minh
2. Tính toán thiết bị chính
*Cân bằng vật liệu
 tính toán lượng hơi thứ ra khỏi hệ thống
 Lượng hơi thứ ra khỏi mỗi nồi
 Nồng độ cuối của dung dịch
*Tính nhiệt độ, áp suất
 Chênh lệch áp suất chung của cả hệ thống (∆Р)
 Nhiệt độ, áp suất hơi đốt
 Nhiệt độ và áp suất hơi thứ :
 hệ số truyền nhiệt
3.Tính toán thiết bị phụ
 Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu :

*) Nhiệt lượng trao đổi : ( Q)
*) Hiệu số nhiệt độ hữu ích :
*) Tính hệ số cấp nhiệt cho từng lưu thể :
*) Nhiệt tải riêng về phía hơi ngưng tụ :
*) Hệ số cấp nhiệt phía hỗn hợp chảy xoáy :
*) Nhiệt tải riêng về phía dung dịch :
*) Bề mặt truyền nhiệt :
*) Số ống truyền nhiệt :
*) Đường kính trong của thiết bị đun nóng
 Chiều cao thùng cao vị :
*)Trở lực của đoạn ống từ thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu đến cô đặc :
*)Trở lực dẫn từ thùng cao vị đén thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu :
*)Trở lực của thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu :
 Tính thiết bị ngưng tụ
 Tính bơm :
1 - Xác định áp suất toàn phần do bơm tạo ra :
2 - Năng suất yêu cầu trên trục bơm :
3- công suất động cơ điện :
4. Tính toán cơ khí và lựa chọn
 Tính buồng đốt :
 Tính buồng bốc
 mặt bích
 đường kính ống dẫn
 Tính tai treo và chọn tai treo :
 Tính thiết bị phụ khác :
1-Đoạn côn nối buồng đốt và buồng bốc :
2-Kính quan sát :
3-Tính bề dày lớp cách nhiệt
5.Tổng kết
6.Tài liệu tham khảo:

4

Sv thực hiện : Phạm Thị Xuân

Lớp: ĐH HOÁ1-K3

4
4
5
8
8
8
8
8
9
9
9
10
16
23
23
23
23
24
24
24
27
27
27
28

30
30
31
33
35
43
43
45
46
47
47
52
55
56
58
62
62
62
62
65
66


Thuyết minh

Đồ án môn Quá trình thiết bị

1. Giới thiệu chung
 Lời mở đầu và giới thiệu dung dịch KOH
- Lời mở đầu

Trong kỹ thuật sản xuất công nghiệp hóa chất và các ngành khác, thường
phải làm việc với các hệ dung dịch rắn tan trong lỏng , hoặc lỏng trong lỏng . Để
nâng cao nồng độ của dung dịch theo yêu cầu của sản xuất kỹ thuật người ta cần
dùng biện pháp tách bớt dung môi ra khỏi dung dịch . Phương pháp phổ biến là
dùng nhiệt để làm bay hơi còn chất rắn tan không bay hơi , khi đó nồng độ dung
dịch sẽ tăng lên theo yêu cầu mong muốn .
Thiết bị dùng chủ yếu là thiết bị cô đặc ống tuần hoàn trung tâm , tuần hoàn
cưỡng bức , phòng đốt ngoài , …trong đó thiết bị cô đặc có tuần hoàn có ống
tuần hoàn ngoài được dùng phổ biến vì thiết bị này có nguyên lý đơn giản , dễ
vận hành và sửa chữa , hiệu suất sử dụng cao… dây truyền thiết bị có thể dùng 1
nồi , 2 nồi , 3 nồi…nối tiếp nhau để tạo ra sản phẩm theo yêu cầu. trong thực tế
người ta thường xử dụng thiết hệ thống 2 nồi hoặc 3 nồi để có hiệu suất sử dụng
hơi đốt cao nhất , giảm tổn thất trong quá trình sản xuất .
Để bước đầu làm quen với công việc của một kỹ sư hóa chất là thiết kế
một thiết bị hay hệ thống thực hiện một nhiệm vụ trong sản xuất , em được nhận
đồ án môn học : “Quá trình và thiết bị Công nghệ Hóa học”. Việc thực hiện đồ
án là điều rất có ích cho mỗi sinh viên trong việc từng bước tiếp cận với việc
thực tiễn sau khi đã hoàn thành khối lượng kiến thức của giáo trình “Cơ sở các
quá trình và thiết bị Công nghệ Hóa học “ trên cơ sở lượng kiến thức đó và kiến
thức của một số môn khoa học khác có liên quan , mỗi sinh viên sẽ tự thiết kế
một thiết bị , hệ thống thiết bị thực hiện một nhiệm vụ kĩ thuật có giới hạn trong
quá trình công nghệ . Qua việc làm đồ án môn học này , mỗi sinh viên phải biết
cách sử dụng tài liệu trong việc tra cứu , vận dụng đúng những kiến thức , quy
5

Sv thực hiện : Phạm Thị Xuân

Lớp: ĐH HOÁ1-K3

Thuyết minh

Đồ án môn Quá trình thiết bị

định trong tính toán và thiết kế , tự nâng cao kĩ năng trình bày bản thiết kế theo
văn bản khoa học và nhìn nhận vấn đề một cách có hệ thống .
Trong đồ án môn học này, em cần thực hiện là thiết kế hệ thống cô đặc hai nồi
xuôi chiều , thiết bị cô đặc ống tuần hoàn ngoài dùng cho cô đặc dung dịch KOH
, năng suất 11000kg/h , nồng độ dung dịch ban đầu 8% , nồng độ sản phẩm 30%
- Giới thiệu về dung dịch KOH
KOH có dạng tinh thể không màu , tnc = 404oC , ts = 1324oC. Dễ tan trong nước
và phát nhiệt mạnh : ở 20oC, 100 g nước hoà tan được 112 g KOH . Thuộc loại
kiềm mạnh ; hấp thụ nước và khí cacbonic (CO2) trong không khí , tạo thành
kali cacbonat (K2CO3) . Dung dịch nước KOH ăn mòn thủy tinh ; KOH nóng
chảy ăn mòn sứ (trong môi trường có không khí) , platin . Điều chế bằng cách
điện phân dung dịch kali clorua (KCl) có màng ngăn . Dùng trong phòng thí
nghiệm , sản xuất xà phòng mềm, các muối kali ; KOH ăn da và rất nguy hiểm
khi bắn vào mắt .
 Sơ đồ dây chuyền sản xuất và thuyết minh
Hệ thống cô đặc hai nồi xuôi chiều làm việc liên tục :
Dung dịch đầu KOH 8% được bơm (2) đưa vào thùng cao vị (3) từ thùng chứa
(1) , sau đó chảy qua lưu lượng kế (4) vào thiết bị trao đổi nhiệt (5) . Ở thiết bị
trao đổi nhiệt dung dich được đun nóng sơ bộ đến nhiệt độ sôi rồi đi vào nồi (6).
Ở nồi này dung dich tiếp tục được dung nóng bằng thiết bị đun nóng kiểu ống
chùm , dung dịch chảy trong các ống truyền nhiệt hơi đốt được đưa vào buồng
đốt để đun nóng dung dịch . Một phần khí không ngưng được đưa qua của tháo
khí không ngưng . Nước ngưng được đưa ra khỏi phòng đốt bằng của tháo nước
ngưng . Dung dịch sôi , dung môi bốc lên trong phòng bốc gọi là hơi thứ . Hơi
thứ trước khi ra khỏi nồi cô đặc được qua bộ phận tách bọt nhằm hồi lưu phần
dung dịch bốc hơi theo hơi thứ qua ống dẫn bọt .

Dung dịch từ nồi (6) tự di chuyển qua nồi thứ 2 do đó sự chênh lệch áp suất
làm việc giữa các nồi , áp suất nồi sau < áp suất nồi trước . Nhiệt độ của nồi
trước lớn hơn của nồi sau do đó dung dịch đi vào nồi thứ (2) có nhiệt độ cao
hơn nhiệt độ sôi , kết quả là dung dịch sẽ được làm lạnh đi và lượng nhiệt này
sẽ làm bốc hơi một lượng nước gọi là quá trình tự bốc hơi .
Dung dịch sản phẩm của nồi (7) được đưa vào thùng chứa sản phẩm (10) .
Hơi thứ bốc ra khỏi nồi (7) được đưa vào thiết bị ngưng tụ Baromet (8) . Trong
thiết bị ngưng tụ , nước làm lạnh từ trên đi xuống , ở đây hời thứ được ngưng tụ
lại thành lỏng chảy qua ống Baromet ra ngoài còn khí không ngưng đi qua thiết
6

Sv thực hiện : Phạm Thị Xuân

Lớp: ĐH HOÁ1-K3


Thuyết minh

Đồ án môn Quá trình thiết bị

bị thu hồi bọt (9) rồi đi vào bơm hút chân không (11)

7

Sv thực hiện : Phạm Thị Xuân

Lớp: ĐH HOÁ1-K3