MỤC LỤC

Lời mở đầu 5

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ BUTANOL VÀ QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ 6

1. Giới thiệu sơ bộ 7

2. Sản xuất Butanol 8

3. Công nghệ chưng cất hỗn hợp Butanol –Nước 9

4. Chọn loại tháp chưng cất và phương pháp chưng cất 9

5. Sơ đồ qui trình công nghệ và thuyết minh qui trình công nghệ 10

CHƯƠNG 2: CÂN BẰNG VẬT CHẤT – CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG 14

1. Cân bằng vật chất 15

1.1 Đồ thị cân bằng Butanol – Nước 16

1.2 Xác định chỉ số hồi lưu thích hợp 17

1.3 Vẽ đường làm việc 19

1.4 Xác định số mâm lý thuyết và số mâm thực tế 19

2. Cân bằng năng lượng 21

2.1 Cân bằng nhiệt lượng của tháp chưng cất 21

2.2 Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị ngưng tụ 23

2.3 Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh 23

2.4 Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị làm nguội sản phẩm đáy 23

2.5 Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị làm nguội đun sôi dòng nhập liệu 24

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THÁP CHƯNG CẤT 25

I. Kích thước tháp 26

1. Đường kính đoạn cất 26

2. Đường kính đoạn luyện 28

3. Chiều cao tháp 30

II. Tính toán chóp và ống chảy chuyền 31

A. Tính cho phần cất 31

B. Tính cho phần chưng 32

III. Tính trở lực tháp 39

A. Tổng trở lực phần cất 39

1. Trở lực đĩa khô Pk 39

2. Trở lực do sức căng bề mặt 40

3. Trở lực của lớp chất lỏng trên đĩa ( Trở lực thủy tĩnh Pt ) 40

B. Tổng trở lực phần chưng 41

1. Trở lực đĩa khô Pk 41

2. Trở lực do sức căng bề mặt 41

3. Trở lực của lớp chất lỏng trên đĩa ( Trở lực thủy tĩnh Pt ) 42

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ LÀM NGUỘI SẢN PHẨM ĐÁY 44

1. Suất lượng nước cần dùng 45

2. Hiệu số nhiệt độ trung bình 47

3. Hệ số truyền nhiệt 48

4. Bề mặt truyền nhiệt 49

5. Cấu tạo thiết bị 50

6. Tính toán cơ khí cho thiết bị làm nguội 53

6.1. Đường kính ống dẫn nước, tháo nước 24

6.2. Tổn thất áp lực ở phía dòng sản phẩm đáy 24

6.3. Tổn thất áp lực ở phía dòng nước làm nguội 24

6.4. Chọn bích, bu lông nối các đoạn ống 24

6.5. Tổng khối lượng của thiết bị làm nguội sản phẩm đáy 24

6.6. Khối lượng của dàn giá đỡ thiết bị làm nguội sản phẩm đáy 24

CHƯƠNG 5: TÍNH THIẾT BỊ PHỤ 58

I. Thiết bị đun sôi đáy tháp 59

1. Suất lượng hơi đốt cần dùng 59

2. Hiệu số nhiệt độ trung bình 60

3. Hệ số truyền nhiệt 60

4. Bề mặt truyền nhiệt 61

5. Cấu tạo thiết bị 62

II. Thiết bị ngựng tụ sản phẩm đỉnh 64

1. Suất lượng nước làm lạnh cần dùng 64

2. Hiệu số nhiệt độ trung bình 65

3. Hệ số truyền nhiệt 65

4. Bề mặt truyền nhiệt 66

5. Cấu tạo thiết bị 67

III. Thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh 69

1. Suất lượng nước cần dùng 69

2. Hiệu số nhiệt độ trung bình 70

3. Hệ số truyền nhiệt 70

4. Bề mặt truyền nhiệt 70

5. Cấu tạo thiết bị 71

IV. Thiết bị đun sôi dòng nhập liệu 73

1. Suất lượng hơi đốt cần dùng 73

2. Hiệu số nhiệt độ trung bình 74

3. Hệ số truyền nhiệt 74

4. Bề mặt truyền nhiệt 74

5. Cấu tạo thiết bị 75

V. Bồn cao vị 76

1. Tổn thất đường ống dẫn 76

2. Tổn thất đường ống dẫn trong thiết bị đun sôi dòng nhập liệu 79

3. Chiều cao bồn cao vị 80

VI. Bơm 76

1. Năng suất 76

2. Cột áp 80

3. Công suất 81

CHƯƠNG 6: TÍNH GIÁ THÀNH THIẾT BỊ 81

TÀI LIỆU THAM KHẢO 83

LỜI MỞ ĐẦU

Một trong những ngành có sự đóng góp to lớn đến ngành công nghiệp nước ta nói riêng và thế giới nói chung đó là ngành công nghệ hoá học. Đặc biệt là ngành hóa chất cơ bản.

Trong thực tế, chúng ta sử dụng rất nhiều dạng hoá chất khác nhau: hỗn hợp nhiều chất hay đơn chất tinh khiết. Mà nhu cầu về một loại hoá chất tinh khiết cũng rất lớn.

Ngày nay, các phương pháp được sử dụng để nâng cao độ tinh khiết: trích ly, chưng cất, cô đặc, hấp thu Tùy theo đặc tính yêu cầu của sản phẩm mà ta có sự lựa chọn phương pháp thích hợp. Đối với hệ Butanol - Nước, ta nên dùng phương pháp chưng cất để nâng cao độ tinh khiết cho Butanol, mặc dù butanol tan có giới hạn trong nước và hệ này có điểm đẳng phí.

Đồ án môn học Quá trình và Thiết bị là một môn học mang tính tổng hợp trong quá trình học tập của các kỹ sư hoá- thự c phẩm tương lai. Môn học giúp sinh viên giải quyết nhiệm vụ tính toán cụ thể về: yêu cầu công nghệ, kết cấu, giá thành của một thiết bị trong sản xuất hoá chất - thực phẩm. Đây là bước đầu tiên để sinh viên vận dụng những kiến thức đã học của nhiều môn học vào giải quyết những vấn đề kỹ thuật thực tế một cách tổng hợp.

Nhiệm vụ thiết kế: tính toán hệ thống chưng luyện liên tục để tách hỗn hợp hai cấu tử : Butanol – nước với các số liệu sau đây:

Năng suất nhập liệu : 2000 lít/h

Nồng độ sản phẩm đáy : 5% mol nước

Nồng độ nhập liệu : 20% mol nước

Ap suất làm việc : áp suất thường