Đồ án Thiết kế hệ thống tháp chưng luyện trong sản xuất sạch

g thøc tÝnh cho th¸p chãp: (II-164) Trong ®ã : : HÖ sè khuÕch t¸n trong pha h¬i (m2/s) : ChuÈn sè Reynolt ®èi víi pha h¬i. Þ HÖ sè cÊp khèi pha h¬i ®o¹n ch­ng lµ : Þ HÖ sè cÊp khèi pha h¬i ®o¹n luyÖn lµ : f/ HÖ sè cÊp khèi trong pha láng : () Trong ®ã : : Khèi l­îng riªng trung b×nh cña láng (kg/m3) - §o¹n ch­ng : rx = rxC = 785,21(kg/m3) - §o¹n luyÖn : rx = rxL =803,85 (kg/m3) : HÖ sè khuÕch t¸n trung b×nh trong pha láng (m2/s) : Khèi l­îng mol trung b×nh cña láng (kg/kmol) Mx = x.MA + (1-x).MB - §o¹n ch­ng : x = xtbC = 0,1767 Þ MxC = 0,1767.78 + (1- 0,1767).92 = 89,5262 (kg/kmol) - §o¹n luyÖn : x = xtbL = 0,6511 Þ MxL = 0,6511.78+ (1- 0,6511).92 = 82,8846 (kg/kmol) h : KÝch th­íc dµi, chÊp nhËn b»ng 1m. : ChuÈn sè Prand ®èi víi pha láng. Þ HÖ sè cÊp khèi pha láng ®o¹n ch­ng lµ : () Þ HÖ sè cÊp khèi pha láng ®o¹n luyÖn lµ : () 3/ HÖ sè chuyÓn khèi – §­êng cong ®éng häc – Sè ®Üa thùc tÕ : a/ HÖ sè chuyÓn khèi : () ( II-162) Trong ®ã : ,: HÖ sè cÊp khèi pha láng vµ pha h¬i ( ) m : HÖ sè ph©n bè vËt chÊt. b/ Sè ®¬n vÞ chuyÓn khèi ®èi víi mçi ®Üa trong pha h¬i : ( I-173) Trong ®ã : f : DiÖn tÝch lµm viÖc cña ®Üa f = F – (fh.n + m.fch ) fh: MÆt c¾t ngang cña èng h¬i; chän dh = 75mm fh = = = 4,4179.10-3 (m2) n: Sè èng h¬i ph©n bè trªn ®Üa; n = ( II-236) Thay sè: n = = 21,5 Chän n = 22 m: Sè èng ch¶y truyÒn trªn mçi ®Üa; chän m = 2 fch: MÆt c¾t ngang èng ch¶y truyÒn; Tû sè Chän fch= 0,06.F; Thay sè: f==0,74(m2) GY: L­u l­îng h¬i ®i trong th¸p: - §o¹n ch­ng : GYc = - §o¹n luyÖn : GYl = c/ §­êng cong ®éng häc : Víi mçi gi¸ trÞ x, t­¬ng øng cã A lµ ®iÓm thuéc ®­êng lµm viÖc, C lµ ®iÓm thuéc ®­êng c©n b»ng vµ B lµ ®iÓm thuéc ®­êng cong ®éng häc (ch­a biÕt), th× : Cho x c¸c gi¸ trÞ : {0,05 ; 0,1 ; 0,2 ; 0,9}, víi mçi gi¸ trÞ cña x tÝnh hÖ sè ph©n bè vËt chÊt m (m chÝnh b»ng hÖ sè gãc cña ®­êng c©n b»ng), tÝnh hÖ sè chuyÓn khèi , tÝnh sè ®¬n vÞ chuyÓn khèi myT vµ tû sè Cy t­¬ng øng. Tõ ®ã t×m ®­îc c¸c ®iÓm B t­¬ng øng thuéc ®­êng cong ®éng häc, n»m gi÷a A vµ C. Nèi chóng l¹i ta ®­îc ®­êng cong ®éng häc cña qu¸ tr×nh. B¶ng tæng hîp kÕt qu¶ : Tõ ®­êng nång ®é lµm viÖc vµ ®­êng cong ®éng häc võa vÏ, ta t×m ®­îc sè ®Üa thùc tÕ cña th¸p. NTT = 21 Trong ®ã : Sè ®Üa ®o¹n ch­ng : 12 Sè ®Üa ®o¹n luyÖn : 9 4/ HiÖu suÊt th¸p – chiÒu cao th¸p : HiÖu suÊt th¸p : Theo c¸c th«ng sè cña ®Üa ®· chän : - Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c ®Üa lç lµ : H® = 400 mm - ChiÒu dµy mçi ®Üa lç lµ : d = 2 mm Þ ChiÒu cao th¸p (Theo c«ng thøc II-169): H = NTT (H® + d) + 0,8 = 21 .(0,4 + 0,002) + 0,8 = 9,242 (m) IV. tÝnh to¸n c¬ khÝ : 1.TÝnh chãp vµ kÝch th­íc c¬ b¶n cña chãp. - §­êng kÝnh èng h¬i cña chãp: 50, 75, 100, 125, 150 (mm) Chän dh = 0,075(m) víi chiÒu dµy ®­êng kÝnh trong dh=0,071(m) - Sè chãp ph©n bè trªn ®Üa: (II-236) D: §­êng kÝnh trong cña th¸p(m) dh: §­êng kÝnh èng h¬i(m) Thay sè: Qui chuÈn n = 24 - ChiÒu cao chãp phÝa trªn èng dÉn h¬i: ( II-236) -§­êng kÝnh chãp : ( II-236) : ChiÒu dµy chãp , , Chän = 2(mm) = 0,002 Kho¶ng c¸ch tõ mÆt ®Üa ®Õn ch©n chãp: ; Chän S = 15(mm) ChiÒu cao møc chÊt láng trªn khe chãp: Chän h1 = 30(mm) ChiÒu cao khe chãp: (II-236) Trong ®ã: Vy: L­u l­îng h¬i ®i trong th¸p (m3/h). : Trë lùc ®Üa chãp, chän = 2 : Khèi l­îng riªng trung b×nh cña pha láng vµ pha h¬i (Kg/m3) g = 9,81m/s2. + §èi víi ®o¹n ch­ng: ChiÒu cao khe chãp ®o¹n ch­ng: , Chän b = 34(mm) + §èi víi ®o¹n luyÖn: ChiÒu cao khe chãp ®o¹n luyÖn: , Chän b = 25(mm) Ta chän: ChiÒu réng c¸c khe chãp: a = 5(mm) Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c khe: c = , ë ®©y chän c = 4(mm) Sè l­îng khe hë mçi chãp: (II-236) . §o¹n ch­ng: . §o¹n luyÖn: §­êng kÝnh èng ch¶y chuyÒn: (m) (II.236) Gx: L­u l­îng láng trung b×nh ®i trong th¸p (Kg/h) : Khèi l­îng riªng cña láng(Kg/m3) z : Sè èng ch¶y chuyÒn z = 1 : Tèc ®é chÊt láng trong èng ch¶y chuyÒn Chän =0,1(m/s) . §o¹n ch­ng: . §o¹n luyÖn: Kho¶ng c¸ch tõ ®Üa ®Õn èng ch¶y chuyÒn: . §o¹n ch­ng: S1 = 0,25.dc ( II-237) Thay sè: S1 = 0,25.135 = 33,75(mm), ta lÊy S1=34(mm) . §o¹n luyÖn: S2 = 0,25.dc ( II-237) Thay sè: S2 = 0,25.201 = 50,25(mm), ta lÊy S2 =50 (mm) ChiÒu cao èng ch¶y chuyÒn trªn ®Üa (mm) ( II-237) V: ThÓ tÝch chÊt láng ch¶y qua (m3/h) . §o¹n ch­ng: . §o¹n luyÖn: B­íc tèi thiÓu cña chãp trªn ®Üa: ( II-237) l2 = 12,5 + 0,25.dch Thay sè: l2 = 12,5 + 0,25.110 = 40 Qui chuÈn tmin = 154(mm) Kho¶ng c¸ch tõ t©m èng ch¶y chuyÒn ®Õn t©m chãp gÇn nhÊt: (mm) : BÒ dµy èng ch¶y chuyÒn Chän = 2(mm) l1 : Kho¶ng c¸ch nhá nhÊt gi÷a chãp vµ èng ch¶y chuyÒn, th­êng chän l1= 75(mm) . §o¹n ch­ng: . §o¹n luyÖn: 2/ Th©n th¸p : Th©n h×nh trô lµ bé phËn chñ yÕu cña ®Ó t¹o thµnh thiÕt bÞ ho¸ chÊt. Tuú theo ®iÒu kiÖn lµm viÖc mµ ng­êi ta chän vËt liÖu vµ ph­¬ng ph¸p chÕ t¹o. Do ®iÒu kiÖn ®µu bµi lµ th¸p lµm viÖc ë ¸p suÊt th­êng, nhiÖt ®é lµm viÖc kh«ng cao l¾m, dung dÞch chøa Benzen vµ Toluen do ®ã ta chän lo¹i vËt liÖu lµ thÐp hîp kim ( thÐp kh«ng gØ ) X18H10T lµm th©n th¸p, ®ã lµ mét vËt liÖu bÒn chÞu nhiÖt. Nã ®­îc chÕ t¹o b»ng c¸ch cuèn tÊm vËt liÖu víi kÝch th­íc ®· ®Þnh sau ®ã hµn gi¸p mèi l¹i . Khi chÕ t¹o lo¹i nµy ta ph¶i chó ý : - ¸p suÊt vµ nhiÖt ®é lµm ¶nh h­ëng ®Õn chiÒu dµy vËt liÖu. - Chän vËt liÖu phô thuéc vµo m«i tr­êng lµm viÖc - B¶o ®¶m ®­êng hµn cµng ng¾n cµng tèt - ChØ hµn gi¸p mèi - Bè trÝ ®­êng hµn däc (ë c¸c ®­êng th©n riªng biÖt l©n cËn ) c¸ch nhau Ýt nhÊt lµ 100mm - Bè trÝ mèi hµn ë vÞ trÝ dÔ quan s¸t - Kh«ng khoan lç qua mèi hµn. Th©n th¸p lµ th©n h×nh trô hµn, lµm viÖc chÞu ¸p suÊt trong, kh«ng bÞ ®èt nãng trùc tiÕp Þ ThiÕt bÞ lo¹i I nhãm 2 Þ HÖ sè ®iÒu chØnh lµ : h = 0,9 . ( II-356) Þ Theo b¶ng tÝnh chÊt c¬ häc cña vËt liÖu ( III.4 - II.310), chän ®é dµy thiÕt bÞ trong kho¶ng (1- 3 mm), ta cã giíi h¹n bÒn kÐo vµ bÒn ch¶y cña vËt liÖu : sk = 540.106 (N/m2) sch = 220.106 (N/m2) Þ HÖ sè an toµn bÒn kÐo vµ bÒn ch¶y cña vËt liÖu lµ : nk = 2,6 nc = 1,5 (II-356) Þ øng suÊt giíi h¹n bÒn kÐo lµ : (N/m2) Þ øng suÊt giíi h¹n bÒn ch¶y lµ : (N/m2) Þ Chän øng suÊt cho phÐp lµ øng suÊt bÐ nhÊt trong hai øng suÊt trªn : (s) = (sk) = 132.106 (N/m2) ¨ Chän c¸ch chÕ t¹o : Dt > 700(mm) ( II-362) - C¸ch hµn: Hµn tay b»ng hå quang ®iÖn. - Hµn gi¸p mèi 2 bªn. - HÖ sè bÒn mèi hµn lµ : jh = 0,95 ¨ ChiÒu dµy th©n th¸p h×nh trô lµ : ( II-360) Trong ®ã : Dt : §­êng kÝnh trong cña th¸p (m) Theo th«ng sè ®Üa ®· chän : Dt = 1,1 m P : ¸p suÊt trong thiÕt bÞ (N/m2) (N/m2) Víi : Pmt : ¸p suÊt cña h¬i trong th¸p (N/m2) Th¸p lµm viÖc ë ¸p suÊt th­êng nªn Pmt = 1 (at) = 105 (N/m2) Pl : ¸p suÊt thñy tÜnh cña cét chÊt láng trong th¸p (N/m2) rl : Khèi l­îng riªng cña chÊt láng trong th¸p (kg/m3) Ta lÊy theo khèi l­îng riªng lín nhÊt lµ khèi l­îng riªng trung b×nh pha láng ®o¹n luyÖn : rl = rxL = 803,85(kg/m3) Hl : ChiÒu cao cét chÊt láng trong th¸p (m) Ta lÊy chiÒu cao lín nhÊt lµ chiÒu cao th¸p : Hl = H = 9,2 (m) g : Gia tèc träng tr­êng : g = 9,81 (m/s2) Þ P = 105 + 9,81 . 803,85 . 9,2 = 1,725.105 (N/m2) (s) : øng suÊt cho phÐp víi lo¹i vËt liÖu ®· chän (N/m2) j : HÖ sè bÒn cña thµnh h×nh trô theo ph­¬ng däc V× th¸p kÝn kh«ng ®ôc lç nªn j = jh = 0,95 C : Sè bæ sung do ¨n mßn, bµo mßn vµ dung sai cña chiÒu dµy tÊm thÐp (m) C = C1 + C2 + C3 (m) ( II.363) C1 : Bæ sung do ¨n mßn, xuÊt ph¸t tõ ®iÒu kiÖn ¨n mßn vËt liÖu cña m«i tr­êng vµ thêi gian lµm viÖc cña th¸p chän C1 = 1 (mm) = 10-3 (m) C2 : Bæ sung do bµo mßn (m) Th¸p ch­ng luyÖn chØ chøa láng vµ h¬i nªn Ýt bµo mßn Þ C2 = 0 C3 : Bæ sung do dung sai vÒ chiÒu dµy (m) Chän dung sai, Chän C3 = 0,8 mm = 0,8.10-3 (m) ( II-364) Þ C = 0,8.10-3 +10-3 = 1,8.10-3 (m) Þ ChiÒu dµy th©n th¸p h×nh trô lµ : Þ Theo quy chuÈn lÊy chiÒu dµy th¸p lµ : S = 3 mm ¨ KiÓm tra øng suÊt theo ¸p suÊt thö ( Dïng N­íc ) : - ¸p suÊt thö : Po = Pth + Pl (N/m2) Trong ®ã : Pth : ¸p suÊt thñy lùc (N/m2) Theo b¶ng ¸p suÊt thuû lùc khi thö : (II-358) Þ Pth = 1,5.P = 1,5 . 1,725.105 = 2,59.105 (N/m2) Pl : ¸p suÊt cét chÊt láng trong th¸p (N/m2) Pl = g . rl . Hl = 9,81 . 803,85 . 9,2 = 0,73.105 (N/m2) Þ Po =2,59.105 + 0,73.105 = 3,314.105 (N/m2) - øng suÊt theo ¸p suÊt thö : (N/m2) (N/m2) Þ VËy chän S = 3 mm lµ phï hîp. 2/ N¾p vµ ®¸y th¸p : ¨ Chän cïng vËt liÖu víi th©n th¸p. ¨ Chi tiÕt cÊu t¹o : - §¸y vµ n¾p elip cã gê chÞu ¸p suÊt trong. - C¸c kÝch th­íc : - §­êng kÝnh : Dt = 1,1 (m) - ChiÒu cao phÇn låi : hb = 0,25 . Dt = 0,25 . 1,1 = 0,275 (m) - ChiÒu cao gê : h = 25 (mm) ¨ ChiÒu dµy ®¸y vµ n¾p : (II-385) Trong ®ã : j : HÖ sè bÒn mèi hµn h­íng t©m jh = 0,95 k : HÖ sè kh«ng thø nguyªn : ( II-385) d: §­êng kÝnh lín nhÊt cña lç kh«ng d­îc t¨ng cøng, d = 0,1(m) >30 nªn ®¹i l­îng p ë mÉu cã thÓ bá qua. P : ¸p suÊt trong : - N¾p : P = Ph¬i = 1 at = 1.105 (N/m2) - §¸y : P = Pth¸p = 1,725. 105(N/m2) Þ ChiÒu dµy n¾p th¸p lµ : S - C=5,078.10-4 (m) = 0,5078 (mm) Ta thÊy S – C < 10 ( mm) Nªn ph¶i t¨ng C lªn 2(mm), khi ®ã C=3,8mm Do ®ã S = 0,5078 + 3,8 = 4,3078( mm). Chän S = 6( mm). ¨ KiÓm tra øng suÊt theo ¸p suÊt thö : Pth = 1,5 . Ph¬i = 1,5 . 1.105 = 1,5 . 105 (N/m2) (II-386) (N/m2) Þ VËy chän S = 6 mm lµ phï hîp. - Víi ®¸y th¸p : S = Ta thÊy S – C < 10 ( mm) Nªn ph¶i t¨ng C lªn 2(mm), khi ®ã C = 3,8mm Do ®ã S = 0,88 + 3,8 = 4,68( mm). Chän S = 6( mm). ¨ KiÓm tra øng suÊt theo ¸p suÊt thö : Pth = 1,5.Pth¸p = 1,5.1,725. 105 = 2,59.105 (N/m2) (N/m2) Þ VËy chän S = 6( mm) lµ phï hîp. 3/ Chän mÆt bÝch : Chän bÝch liÒn b»ng thÐp X18H10T (kiÓu 1) víi c¸c th«ng sè chän theo b¶ng XIII.27 - II.421 víi = 0,1.106 N/m2 : - Sè bÝch : 6 cÆp bÝch - B­íc bÝch : 1,5 (m) - §­êng kÝnh trong : Dt = 1100 (mm) - D = 1240 (mm) - Db = 1190 (mm) - D1 = 1160 (mm) - D0 = 1113 (mm) - Bu l«ng : 24 (c¸i ) lo¹i M20 - ChiÒu dµy bÝch : h = 25 (mm) 4/ TÝnh ®­êng kÝnh c¸c èng dÉn : Chän vËt liÖu èng dÉn cïng lo¹i vËt liÖu th¸p, dµy 3 mm. ↔ (II.236) Trong ®ã : V : L­u l­îng thÓ tÝch (m3/s) w : VËn tèc trung b×nh (m/s) a/ èng ch¶y chuyÒn : L­îng láng trung b×nh ®i trong : - §o¹n luyÖn : GxL = 5,15 (m3/h) = 1,431.10-3 (m3/s) - §o¹n ch­ng : GxC =11,4(m3/h) = 3,17 (m3/s) Chän vËn tèc láng qua èng ch¶y chuyÒn lµ w = 0,1 (m/s) Chän sè èng ch¶y chuyÒn víi mçi ®Üa : Z = 1 (èng) Þ §­êng kÝnh cña èng ch¶y chuyÒn ®o¹n luyÖn lµ : Þ §­êng kÝnh cña èng ch¶y chuyÒn ®o¹n ch­ng lµ : b/ èng dÉn hçn hîp ®Çu vµo th¸p : L­îng hçn hîp ®Çu vµo th¸p lµ F = 5000 (kg/h) NhiÖt ®é cña hçn hîp ®Çu tF = 95,3828 oC Þ Khèi l­îng riªng cña Benzen vµ Toluen (b¶ng I-10) theo t = tF : (kg/m3) (kg/m3) Nång ®é khèi l­îng cña hçn hîp ®Çu aF = 30% Þ Khèi l­îng riªng cña hçn hîp ®Çu lµ : (kg/m3) Þ L­u l­îng thÓ tÝch cña hçn hîp ®Çu lµ : (m3/s) Chän tèc ®é hçn hîp ®Çu lµ : w = 0,3 (m/s) Þ §­êng kÝnh cña èng dÉn hçn hîp ®Çu lµ : Quy chuÈn : d = 0,1 (m) = 100 (mm) ChiÒu dµi ®o¹n èng nèi : l = 120 (mm) (B¶ng XIII.32 – II-434) Þ Tèc ®é thùc tÕ cña hçn hîp ®Çu : b/ èng dÉn h¬i ®Ønh th¸p : L­îng h¬i ®Ønh th¸p lµ g® = 74,97 (kmol/h) NhiÖt ®é cña h¬i ®Ønh th¸p tP = 81,5 oC Þ L­u l­îng thÓ tÝch cña h¬i ®Ønh th¸p lµ : (m3/s) Chän tèc ®é h¬i ®Ønh th¸p lµ : w = 20 (m/s) Þ §­êng kÝnh cña èng dÉn h¬i ®Ønh th¸p lµ : Quy chuÈn : d = 200 (mm) ChiÒu dµi ®o¹n èng nèi : l = 130 (mm) ( II-434) Þ Tèc ®é thùc tÕ cña h¬i ®Ønh th¸p : c/ èng dÉn s¶n phÈm ®¸y : L­îng s¶n phÈm ®¸y lµ W = 3507,8534 (kg/h) NhiÖt ®é cña hçn hîp ®¸y tW = 109,3 oC Þ Khèi l­îng riªng cña Benzen vµ Toluen (b¶ng I-10) theo t = tW : (kg/m3) (kg/m3) Nång ®é khèi l­îng cña s¶n phÈm ®¸y aW = 1,5% Þ Khèi l­îng riªng cña s¶n phÈm ®¸y lµ : (kg/m3) Þ L­u l­îng thÓ tÝch cña s¶n phÈm ®¸y lµ : (m3/s) Chän tèc ®é s¶n phÈm ®¸y lµ : w = 0,2 (m/s) Þ §­êng kÝnh cña èng dÉn s¶n phÈm ®¸y lµ : Quy chuÈn : d = 0,100 (m) = 100 (mm) ChiÒu dµi ®o¹n èng nèi : l = 120 (mm) (II-434) Þ Tèc ®é thùc tÕ cña s¶n phÈm ®¸y : d/ èng dÉn h¬i ng­ng tô håi l­u : L­îng h¬i ng­ng tô håi l­u lµ GR = P.R = = 1,22 (kg/s) NhiÖt ®é cña h¬i ng­ng tô håi l­u tR = tP = 81,5 oC Þ Khèi l­îng riªng cña Benzen vµ Toluen (b¶ng I-10) theo t = tR : (kg/m3) (kg/m3) Nång ®é khèi l­îng cña h¬i ng­ng tô håi l­u aR = aP = 97% Þ Khèi l­îng riªng cña h¬i ng­ng tô håi l­u lµ : (kg/m3) Þ L­u l­îng thÓ tÝch cña h¬i ng­ng tô håi l­u lµ : (m3/s) Chän tèc ®é h¬i ng­ng tô håi l­u lµ : w = 0,3 (m/s) Þ §­êng kÝnh cña èng dÉn h¬i ng­ng tô håi l­u lµ : Quy chuÈn : d = 0,08 (m) = 80 (mm) ChiÒu dµi ®o¹n èng nèi : l =110(mm) ( II-434) Þ Tèc ®é thùc tÕ cña h¬i ng­ng tô håi k­u : e/ èng dÉn h¬i s¶n phÈm ®¸y håi l­u : L­îng h¬i s¶n phÈm ®¸y håi l­u lµ g1’ = 60,44 (kmol/h) NhiÖt ®é cña h¬i s¶n phÈm ®¸y håi l­u tW = 109,3 oC Þ L­u l­îng thÓ tÝch cña h¬i s¶n phÈm ®¸y håi l­u lµ : (m3/s) Chän tèc ®é h¬i s¶n phÈm ®¸y håi l­u lµ : w = 20 (m/s) Þ §­êng kÝnh cña èng dÉn h¬i s¶n phÈm ®¸y håi l­u lµ : Quy chuÈn : d = 0,2 (m) = 200 (mm) ChiÒu dµi ®o¹n èng nèi : l = 130 (mm) (II-434) Þ Tèc ®é thùc tÕ cña h¬i s¶n phÈm ®¸y : 5/ Khèi l­îng th¸p : G = GT + GN-§ + GB + Gbl + G§ + G¤ + GL (kg) Trong ®ã : GT : Khèi l­îng th©n th¸p trô (kg) GN-§ : Khèi l­îng n¾p vµ ®¸y th¸p (kg) GB : Khèi l­îng bÝch (kg) Gbl : Khèi l­îng bu l«ng nèi bÝch (kg) G§ : Khèi l­îng ®Üa lç trong th¸p (kg) G¤ : Khèi l­îng èng ch¶y chuyÒn (kg) GL : Khèi l­îng chÊt láng ®iÒn ®Çy th¸p (kg) a/ Khèi l­îng th©n th¸p trô : - Khèi l­îng riªng cña thÐp lµ rT = 7,9.103 (kg/m3) (B¶ng XII.7 – II-313) - §­êng kÝnh trong cña th©n th¸p : Theo c¸c th«ng sè ®Üa ®· chän : Dt = 1,1 (m) - ChiÒu dµy th©n th¸p : S = 3 (mm) - ChiÒu cao th©n th¸p : H = 9,24 (m) Þ Khèi l­îng th©n th¸p lµ : b/ Khèi l­îng n¾p vµ ®¸y th¸p : Theo c¸c th«ng sè cña n¾p vµ ®¸y th¸p ®· chän : - BÒ mÆt trong cña n¾p, ®¸y th¸p : F = 1,4 (m2) (II-382) - ChiÒu dµy cña n¾p, ®¸y th¸p lÊy chung : S = 6 (mm) = 6.10-3 (m) Þ Khèi l­îng n¾p vµ ®¸y th¸p lµ : c/ Khèi l­îng bÝch : Theo c¸c th«ng sè cña bÝch ®· chän : - §­êng kÝnh trong cña bÝch : Dt = 1,1(m) - §­êng kÝnh ngoµi cña bÝch : D = 1,240 (m) - ChiÒu dµy bÝch : h = 0,025 (m) - Sè bÝch : n = 6 (cÆp) = 12 (chiÕc) Þ Khèi l­îng bÝch lµ : d/ Khèi l­îng bu l«ng nèi bÝch : Theo c¸c th«ng sè cña bÝch ®· chän : CÇn 6 cÆp bÝch, mçi cÆp cÇn 24 bu l«ng lo¹i M20 (khèi l­îng : 0,15 kg/c¸i) . Þ Khèi l­îng bu l«ng nèi bÝch lµ : e/ Khèi l­îng ®Üa lç trong th¸p : Theo c¸c th«ng sè ®Üa ®· chän : - §­êng kÝnh ®Üa : D = 1,1 (m) - ChiÒu dµy ®Üa : d = 0,002 (m) - Sè ®Üa : n = 21 (chiÕc) Þ Khèi l­îng ®Üa trong th¸p lµ : f/ Khèi l­îng èng ch¶y chuyÒn : Khèi l­îng mét èng ch¶y chuyÒn Th¸p cã 12 ®Üa ch­ng, 9 ®Üa luyÖn, mçi ®Üa ch­ng cã 1 èng ch¶y chuyÒn, mçi ®Üa luyÖn cã 1 èng ch¶y chuyÒn. . §o¹n ch­ng: . §o¹n luyÖn: Víi Hc ≈ 0,4(m) Þ Sè èng ch¶y chuyÒn lµ : n¤ = 12.1 + 9.1 = 21 (èng) Þ Khèi l­îng èng ch¶y chuyÒn lµ : G¤ = n¤ . m¤ = (12.3,014+9.2,032) = 54,45 (kg) g/ Khèi l­îng chÊt láng ®iÒn ®Çy th¸p : Ta lÊy theo khèi l­îng riªng lín nhÊt lµ khèi l­îng riªng trung b×nh pha láng ®o¹n luyÖn : rxL = 803,85 (kg/m3) Þ Khèi l­îng chÊt láng chøa trong th¸p lµ : Þ Khèi l­îng th¸p lµ : G = 378,7 + 132,72 + 609,5 + 21,6 + 315,16 + 54,45 + 7055,08 = 8567,21 (kg) 6/ TÝnh tai treo : Träng l­îng th¸p lµ : P = G . g = 8567,21 . 9,81 = 84044,3301 (N) Chän 4 tai treo b»ng thÐp CT3, t¶i träng trªn 1 tai treo lµ : 2,5.104 (N) Þ C¸c th«ng sè cña tai treo (KiÓu VIII) (II-438) T¶i träng cho phÐp trªn mét tai treo G.10-4, N BÒ mÆt ®ì F.104, m2 T¶i träng cho phÐp lªn mÆt ®ì q.10-6N/m2 L B B1 H S l a d Khèi l­îng mét tai treo, Kg mm 2,5 173 1,45 150 120 130 215 8 60 20 30 3,48 Þ T¶i träng cña c¶ 4 tai treo : 4. 2,5.104 = 1.105 (N) > P Þ Phï hîp *Chän tÊm lãt cho tai treo b»ng thÐp: T¶i träng cho phÐp trªn mét tai treo. G.10-4,N ChiÒu dÇy tèi thiÓu cña thµnh thiÕt bÞ khi kh«ng cã lãt ChiÒu dÇy tèi thiÓu cña thiÕt bÞ khi cã lãt S H b sh 2,5 mm 8 4 260 140 6 7/ TÝnh ch©n ®ì : Chän ch©n thÐp: 4 ch©n T¶i träng cho phÐp trªn mét ch©n G.10-4N BÒ mÆt ®ì F.104, m2 T¶i träng cho phÐp trªn bÒ mÆt ®ì q.10-6, N/m2 L B B1 B2 H h s l d mm 2,5 444 0,56 250 180 215 290 350 185 16 90 27 Þ T¶i träng cña c¶ 4 ch©n ®ì : 4. 2,5,0.104 = 105 (N) > P Þ Phï hîp Tuú theo ®Þa ®iÓm ®Æt thiÕt bÞ mµ ta chän tai treo hay ch©n ®ì, trong tr­êng hîp nµy chän tai treo lµ hîp lý h¬n v× thiÕt bÞ t­¬ng ®èi nhá gän vµ cã träng l­îng kh«ng lín l¾m. V. trë lùc th¸p : (N/m2) (II-192) Trong ®ã : NTT : Sè ®Üa thùc tÕ cña th¸p DPd : Tæng trë lùc cña mét ®Üa (N/m2) (N/m2) DPk : Trë lùc cña ®Üa kh« (N/m2) DPs : Trë lùc cña ®Üa do søc c¨ng bÒ mÆt (N/m2) DPt : Trë lùc cña líp chÊt láng trªn ®Üa (trë lùc thñy tÜnh) (N/m2) 1/ Trë lùc cña ®Üa kh« : (N/m2) (II-192) Trong ®ã : x : HÖ sè trë lùc : x = 4,5 5 ; chän x = 5 : Khèi l­îng riªng pha h¬i (Kg/m3) + §o¹n ch­ng: + §o¹n luyÖn: : Tèc ®é khÝ qua r·nh chãp (m2/s) §Ó x¸c ®Þnh ph¶i thiÕt kÕ th¸p sao cho diÖn tÝch èng h¬i b»ng tæng diÖn tÝch c¸c khe chãp: Nh­ng ®Ó th× tøc lµ thiÕt kÕ r·nh sao cho tæng diÖn tÝch c¸c r·nh b»ng diÖn tÝch èng h¬i. Gäi sè r·nh lµ n, khi ®ã + §o¹n ch­ng: a=5 mm, b = 34 mm ChuÈn n = 24 + §o¹n luyÖn: a = 5 mm, b = 25 mm ChuÈn n = 32 Khi ®ã + §o¹n ch­ng: + §o¹n luyÖn: Þ Trë lùc ®Üa kh« ®o¹n luyÖn lµ : (N/m2) Þ Trë lùc ®Üa kh« ®o¹n ch­ng lµ : (N/m2) 2/ Trë lùc cña ®Üa do søc c¨ng bÒ mÆt : (N/m2) (II-192) Trong ®ã : s : Søc c¨ng bÒ mÆt cña dung dÞch trªn ®Üa (N/m) (I-299) s1, s2 lµ søc c¨ng bÒ mÆt cña Benzen vµ Toluen : Theo b¶ng ( H×nh I – I.302), tra søc c¨ng bÒ mÆt phô thuéc nhiÖt ®é : - §o¹n ch­ng : t = ttbC = 103,2 oC s1 = 18,3.10-3 (N/m) s2 = 19,4 .10-3 (N/m) - §o¹n luyÖn : t = ttbL = 88,07 oC s1 = 19,8 .10-3 (N/m) s2 = 21 .10-3 (N/m) Þ Søc c¨ng bÒ mÆt dung dÞch ®o¹n ch­ng lµ : Þ Søc c¨ng bÒ mÆt dung dÞch ®o¹n luyÖn lµ : dt®: §­êng kÝnh t­¬ng ®­¬ng cña khe r·nh chãp (m) Khi r·nh chãp më hoµn toµn: Trong ®ã n: Chu vi r·nh fx: DiÖn tÝch tù do r·nh. + Chän r·nh h×nh ch÷ nhËt, khi ®ã: a: ChiÒu réng r·nh; b: ChiÒu cao khe chãp; §o¹n ch­ng: fx = a.b = 5.34 = 170 (mm2) §o¹n luyÖn: fx = a.b = 5.25 = 125 (mm2) + Chu vi r·nh: n = 2(a +b) §o¹n ch­ng: n = 2(a +b) = 2.(5 + 34) = 78(mm) §o¹n luyÖn: n = 2(a +b) = 2.(5 + 25) = 60(mm) + §­êng kÝnh t­¬ng ®­¬ng cña khe r·nh: §o¹n ch­ng: §o¹n luyÖn: Þ Trë lùc do søc c¨ng bÒ mÆt ®o¹n luyÖn lµ : (N/m2) Þ Trë lùc do søc c¨ng bÒ mÆt ®o¹n ch­ng lµ : (N/m2) 3/ Trë lùc cña líp chÊt láng trªn ®Üa (trë lùc thñy tÜnh) : (N/m2) II-194) Trong ®ã : hr: ChiÒu cao khe chãp; - §o¹n ch­ng: hr = 34 - §o¹n luyÖn: hr = 25 : Khèi l­îng riªng cña bät ; chän g = 9,81(m/s2): Gia tèc träng tr­êng hb: ChiÒu cao líp bät trªn ®Üa - hc: ChiÒu cao ®o¹n ch¶y chuyÒn nh« lªn trªn ®Üa; + §o¹n ch­ng: hc= 78,5(mm) + §o¹n luyÖn: hc = 90(mm) - hx: ChiÒu cao líp chÊt láng kh«ng lÉn bät trªn ®Üa; hx< (S + b) Chän hx= S : Kho¶ng c¸ch tõ mÆt ®Üa ®Õn ch©n chãp S = 15 (mm) b: ChiÒu cao khe chãp; §o¹n ch­ng: §o¹n luyÖn: : ChiÒu cao møc chÊt láng trªn èng ch¶y chuyÒn - §o¹n ch­ng: - §o¹n luyÖn: F: PhÇn bÒ mÆt cã g¾n chãp (trõ 2 phÇn diÖn tÝch ®Üa ®Ó bè trÝ èng ch¶y chuyÒn) F = Fth¸p- Fv¸ch ch¶y chuyÒn - §o¹n ch­ng: F = (m2) - §o¹n luyÖn: F = (m2) Khèi l­îng riªng cña bät - §o¹n ch­ng: - §o¹n luyÖn: ChiÒu cao khe chãp: hch= hc + ; - §o¹n ch­ng: hch= 78,5 + 19,5 + 2=100(mm) - §o¹n luyÖn: hch=90 + 15 + 2 =107(mm) VËy chiÒu cao líp bät trªn ®Üa: - §o¹n ch­ng: =124(mm). - §o¹n luyÖn: =155(mm). Þ Trë lùc thñy tÜnh ®o¹n ch­ng lµ : (N/m2) Trë lùc thuû tÜnh ®o¹n luyÖn: (N/m2) 4/ Trë lùc cña th¸p : Þ Tæng trë lùc cña mét ®Üa ®o¹n luyÖn lµ : (N/m2) Þ Tæng trë lùc cña mét ®Üa ®o¹n ch­ng lµ : (N/m2) Þ Trë lùc cña ®o¹n luyÖn lµ : (N/m2) Þ Trë lùc cña ®o¹n ch­ng lµ : (N/m2) Þ Trë lùc cña toµn th¸p lµ : (N/m2) B¶ng m« pháng R Ntt N Dc Dl H 0,3 1,3 2,5453 26 19 1,1 1,07 7,3 7328,3 11178 1,5 2,9369 20 15 1, 1 1,1 7 7161,7 8943 1,75 3,4263 19 14 1, 1 1,14 7,1 6995,15 7825 0,5 1,3 2,5453 26 19 1 0,90 12 7328,3 11178 1,5 2,9369 20 15 1 0,92 11 7161,7 8943 1,75 3,4263 19 14 1 0,97 10 6995,15 7825 NhËn xÐt: Víi cïng mét kho¶ng c¸ch gi÷a hai ®Üa khi thay ®æi hÖ sè hiÖu chØnh th× chØ sè håi l­u còng thay ®æi theo. HÖ sè hiÖu chØnh t¨ng dÉn ®Õn thay ®æi mét lo¹t c¸c th«ng sè nh­ sè ®Üa gi¶m, ®­êng kÝnh ®o¹n ch­ng kh«ng thay ®æi nh­ng ®­êng kÝnh ®o¹n luyÖn thay ®æi rÊt nhiÒu , trë lùc gi¶m vµ ng­îc l¹i. tÝnh c©n b»ng nhiÖt I. thiÕt bÞ gia nhiÖt hçn hîp ®Çu : Ph­¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt l­îng cña thiÕt bÞ ®un nãng hçn hîp ®Çu (II-196) : Trong ®ã : QD1 : NhiÖt l­îng do h¬i ®èt mang vµo (J/h) Qf : NhiÖt l­îng do hçn hîp ®Çu mang vµo (J/h) QF : NhiÖt l­îng do hçn hîp ®Çu mang ra (J/h) : NhiÖt l­îng do n­íc ng­ng mang ra (J/h) : NhiÖt l­îng mÊt m¸t ra m«i tr­êng xung quanh (J/h) Chän h¬i ®èt lµ h¬i n­íc b·o hoµ ë ¸p suÊt 2 at, cã to s«i = 119,6 oC 1/ NhiÖt l­îng do h¬i ®èt mang vµo : (II-196) Trong ®ã : D1 : L­îng h¬i ®èt (kg/h) l1 : Hµm nhiÖt (nhiÖt l­îng riªng) cña h¬i ®èt (J/kg) q1 : NhiÖt ®é n­íc ng­ng (oC) : q1 = 119,6 oC r1 : Èn nhiÖt ho¸ h¬i cña h¬i ®èt (J/kg) Theo b¶ng sè liÖu NhiÖt ho¸ h¬i – to (I-301) t¹i to = q1, néi suy ta cã : r1 = 526,7 (kcal/kg) = 526,7 . 4,18.103 (J/kg) = 2201,4.103 (J/kg) C1 : NhiÖt dung riªng cña n­íc ng­ng (J/kg.®é) 2/ NhiÖt l­îng do hçn hîp ®Çu mang vµo : (II-196) Trong ®ã : F : L­îng hçn hîp ®Çu (kg/h) F =5000 (kg/h) tf : NhiÖt ®é ®Çu cña hçn hîp (oC) Hçn hîp vµo ë nhiÖt ®é th­êng tf = 20 oC Cf : NhiÖt dung riªng cña hçn hîp ®Çu (J/kg.®é) Theo b¶ng sè liÖu NhiÖt dung riªng – to (I-171), ta cã : C B = 1,730( kJ/kg.®é) CT =1,710( kJ/kg.®é) Nång ®é hçn hîp ®Çu : af = aF = 30% Þ Cf = CB.af + CT.(1 – af) = 1,730 . 0,30 + 1,71 .(1 – 0,30) = 1,716(kJ/kg.®é) 3/ NhiÖt l­îng do hçn hîp ®Çu mang ra : (II-196) Trong ®ã : tF : NhiÖt ®é cña hçn hîp ®Çu sau khi ®un nãng (oC) : tF = 95,38280C oC CF : NhiÖt dung riªng cña hçn hîp ®Çu khi ®i ra (J/kg.®é) Theo b¶ng sè liÖu NhiÖt dung riªng – to (I-171) t¹i to = tF, néi suy ta cã : CB = 2100,45(J/kg.®é) CT = 1993,86 (J/kg.®é) Nång ®é hçn hîp ®Çu : aF = 30% Þ CF = CB.aF + CT.(1 – aF) = 2100,45 . 0,30 + 1993,86 .(1 – 0,30) = 2025,837(J/kg.®é) 4/ NhiÖt l­îng do n­íc ng­ng mang ra : (II.197) Trong ®ã : : L­îng n­íc ng­ng, b»ng l­îng h¬i ®èt D1 (kg/h) 5/ NhiÖt l­îng mÊt ra m«i tr­êng xung quanh : L­îng nhiÖt mÊt ra m«i tr­êng lÊy b»ng 5% l­îng nhiÖt tiªu tèn : (II.197) 6/ L­îng h¬i ®èt cÇn thiÕt : (II.197) II. th¸p ch­ng luyÖn : Ph­¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt l­îng cña th¸p ch­ng luyÖn : ( II-197) Trong ®ã : QF : NhiÖt l­îng do hçn hîp ®Çu mang vµo th¸p (J/h) QD2 : NhiÖt l­îng do h¬i ®èt mang vµo th¸p (J/h) QR : NhiÖt l­îng do l­îng láng håi l­u mang vµo (J/h) : NhiÖt l­îng do h¬i mang ra ë ®Ønh th¸p (J/h) Qw : NhiÖt l­îng do s¶n phÈm ®¸y mang ra (J/h) : NhiÖt l­îng mÊt m¸t ra m«i tr­êng xung quanh (J/h) : NhiÖt l­îng do n­íc ng­ng mang ra (J/h) Chän h¬i ®èt lµ h¬i n­íc b·o hoµ ë ¸p suÊt 2 at, cã to s«i = 119 oC 1/ NhiÖt l­îng do h¬i ®èt mang vµo th¸p : ( II-197) Trong ®ã : D2 : L­îng h¬i ®èt (kg/h) l2 : Hµm nhiÖt (nhiÖt l­îng riªng) cña h¬i ®èt (J/kg) q2 : NhiÖt ®é n­íc ng­ng (oC) : q2 = 119,62 oC r2 : Èn nhiÖt ho¸ h¬i cña h¬i ®èt (J/kg) r2 = r1 = 2201,4.103 (J/kg) C2 : NhiÖt dung riªng cña n­íc ng­ng (J/kg.®é) 2/ NhiÖt l­îng do l­îng láng håi l­u mang vµo : (II-197) Trong ®ã : GR : L­îng láng håi l­u (kg/h) GR = P . Rx Víi : P : L­îng s¶n phÈm ®Ønh (kg/h) P = 1492,1466 (kg/h) Rx : ChØ sè håi l­u : Rx = 2,9369 Þ GR = 1492,1466. 2,9369 (kg/h) = 4382,2853 (kg/h) tR : NhiÖt ®é cña l­îng láng håi l­u (oC) L­îng láng håi l­u (sau khi qua thiÕt bÞ ng­ng tô) ë tr¹ng th¸i s«i, cã nång ®é b»ng nång ®é cña h¬i ë ®Ønh th¸p : x = yP = xP = 0,9744 Þ Theo b¶ng sè liÖu nång ®é – to s«i ) (II-146), néi suy ta cã : tR = 81,50C CR : NhiÖt dung riªng cña l­îng láng håi l­u (J/kg.®é) Theo b¶ng sè liÖu NhiÖt dung riªng – to (I-171), néi suy ta cã : CB = 2041,375(J/kg.®é) CT = 1986,75(J/kg.®é) Nång ®é l­îng láng håi l­u b»ng nång ®é s¶n phÈm ®Ønh: aR = aP = 97% Þ CR = C1.aR + C2.(1 – aR) = 2041,375. 0,97 + 1986,75.(1 – 0,97) = 2039,7363(J/kg.®é) 3/ NhiÖt l­îng do h¬i mang ra ë ®Ønh th¸p : (II-197) Trong ®ã : ld : Hµm nhiÖt (nhiÖt l­îng riªng) cña h¬i ë ®Ønh th¸p (J/kg) (J/kg) (II.197) Víi : l1, l2 : NhiÖt l­îng riªng cña Benzen vµ Toluen (J/kg) Mµ q1 = q2 = tR = 81,5 oC Þ Theo b¶ng sè liÖu NhiÖt dung riªng – to (I-171), néi suy ta cã : CB = 2041,375(J/kg.®é) CT = 1986,75(J/kg.®é) Þ Theo b¶ng sè liÖu NhiÖt ho¸ h¬i – to (I-301), néi suy ta cã: r1 = 93,7375 (kcal/kg) = 392,46.103 (J/kg) r2 = 90,22(kcal/kg) = 377,733.103 (J/kg) a : Nång ®é phÇn khèi l­îng cña Benzen : a = aP = 0,97 4/ NhiÖt l­îng do s¶n phÈm ®¸y mang ra : (II-197) Trong ®ã :