I. MỞ ĐẦU:

Ngành công nghiệp sản xuất NaOH là một trong những ngành công nghiệp sản xuất hố chất cơ bản. Nó đóng vai trò rất lớn trong sự phát triển của các ngành công nghiệp khác như dệt , tổng hợp tơ nhân tạo, lọc hố dầu, sản xuất phèn...

NaOH là một baz mạnh, có tính ăn da, khả năng ăn mòn thiết bị cao. Vì vậy cần lưu ý đến việc ăn mòn thiết bị, đảm bảo an tồn lao động trong quá trình sản xuất.

Trước đây trong công nghiệp NaOH thường được sản xuất bằng cách cho Ca(OH)2 tác dụng với dung dịch Na2CO3 lỗng và nóng . Ngày nay người ta dùng phương pháp hiện đại là điện phân dung dịch NaCl bão hòa. Tuy nhiên dung dịch sản phẩm thu được thường có nồng độ rất lỗng , khó khăn trong việc vận chuyển đi xa. Để thuận tiện cho chuyên chở và sử dụng người ta phải cô đặc dung dịch đến một nồng độ nhất định theo yêu cầu.

Cô đặc là quá trình làm tăng nồng độ của chất hồ tan trong dung dịch bằng cách tách bớt một phần dung môi qua dạng hơi hoặc dạng kết tinh.

Trong khuôn khổ đồ án này ta sẽ tiến hành cô đặc theo cách tách dung môi dưới dạng hơi. Quá trình cô đặc thường tiến hành ở trạng thái sôi, nghĩa là áp suất hơi riêng phần của dung môi trên mặt thống dung dịch bừng với áp suất làm việc của thiết bị.

Quá trình cô đặc thường được dùng phổ biến trong công nghiệp với mục đích làm tăng nồng độ các dung dịch lỗng, hoặc để tách các chất rắn hồ tan.

Quá trình cô đặc thường tiến hành ở các áp suất khác nhau. Khi làm việc ở áp suất thường ( áp suất khí quyển) ta dùng thiết bị hở , còn khi làm việc ở áp suất khác ( vd áp suất chân không ) người ta dùng thiết bị kín.

Quá trình cô đặc có thể tiến hành trong hệ thống cô đặc một nồi hoặc nhiều nồi, có thể làm việc liên tục hoặc gián đoạn.

Thiết kế đồ án môn học máy và thiết bị hố chất giúp sinh viên làm quen với phương pháp tính tốn máy thiết bị hố chất.

Tập đồ án này thiết kế hệ thống cô đặc hai nồi làm việc liên tục xuôi chiều cô đặc dung dịch xút NaOH có nồng độ đầu 15% đến nồng độ cuối 30%. Năng suất đầu vào là 1m3/hour.

II. CHỌN QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ :

1. Qui trình công nghệ :

Năng suất của qui trình cô đặc là 1m3/h. Đây là năng suất nhỏ do đó ta chọn qui trình công nghệ như sau.

2. Nguyên tắc hoạt động của hệ thống cô đặc:

Dung dịch từ bể chứa nguyên liệu được bơm lên bồn cao vị, từ bồn cao vị dung dịch chảy xuống qua thiết bị gia nhiệt và được gia nhiệt đến nhiệt độ sôi ứng với áp suất làm việc của nồi I. Dung dịch sau đó được đưa vào nồi I. Do có sự chênh lệch áp suất giữa nồi I và nồi II nên dung dịch tiếp tục chảy qua nồi II rồi được bơm hút ra rồi chuyển vào bể chứa sản phẩm. Hơi thứ trong nồi I dùng làm hơi đốt nồi II để tận dụng nhiệt. Hơi thứ nồi II sẽ được đưa qua thiết bị ngưng tụ baromet và được chân không hút ra ngồi.

Nguyên lý làm việc của nồi cô đặc : phần dưới của thiết bị là buồng đốt gồm có các ống truyền nhiệt và một ống tuần hồn trung tâm. Dung dịch đi trong ống, hơi đốt sẽ đi trong khoảng không gian phía ngồi ống. Nguyên tắc hoạt động của ống tuần hồn trung tâm là : do ống tuần hồn có đường kính lớn hơn rất nhiều so với các ống truyền nhiệt do đó hệ số truyền nhiệt nhỏ, dung dịch sẽ sôi ít hơn so với dung dịch trong ống truyền nhiệt. Khi sôi dung dịch sẽ có ds = 0.5 dd do đó sẽ tạo áp lực đẩy dung dịch từ trong ống tuần hồn sang ống truyền nhiệt. Kết quả là tạo một dòng chuyển động tuần hồn trong thiết bị. Để ống tuần hồn trung tâm hoạt động có hiệu quả dung dịch chỉ nên cho vào khoảng 0,4 – 0,7 chiều cao ống truyền nhiệt. Phần phía trên thiết bị là buồng bốc để tách hơi ra khỏi dung dịch, trong buồng bốc còn có bộ phận tách bọt để tách những giọt lỏng ra khỏi hơi thứ.