Trường ĐH Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM Khoa CNHH TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC --- --- ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ CÔ ĐẶC MỘT NỒI DUNG DỊCH KOH GVHD : Hồ Tấn Thành SVTH : Phạm Minh Quốc Lớp : 09DHVL MSSV : 2026181018 TP. Hồ Chí Minh ngày 20 tháng 1 năm 2022 i Trường ĐH Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM Khoa CNHH LỜI CẢM ƠN Đồ án Quá trình và Thiết bị là cơ hội tốt cho việc hệ thống kiến thức về các quá trình và thiết bị của công nghệ hóa học. Bên cạnh đó, còn giúp sinh viên tiếp cận thực tế thông qua tính toán, thiết kế và lựa chọn các chi tiết của một số thiết bị với các số liệu cụ thể và thông dụng. Cô đặc một nồi dung dịch KOH là đồ án được thực hiện dưới sự hướng dẫn nhiệt tình của Thầy Hồ Tấn Thành, Khoa Công Nghệ Hóa Học, Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TP.
Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ tận tình và chu đáo của Thầy Hồ Tấn Thành cũng như các thầy của bộ môn Quá Trình và Thiết bị đã giúp đỡ em thực hiện xong đồ án này. Quá trình làm bài có thể có thể có những thiếu xót và hạn chế là không thể tránh khỏi. Em mong được sự đóng góp ý kiến, chỉ dẫn từ các Thầy (Cô) để củng cố thêm kiến thức chuyên môn. Em xin chân thành cảm ơn! TP.HCM, 20 tháng 1 năm 2022 Sinh viên thực hiện Phạm Minh Quốc ii Trường ĐH Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM Khoa CNHH NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Sinh viên: Phạm Minh Quốc.
MSSV: 2026181018 Nhận xét:. Điểm đánh giá:. Ngày…tháng… năm 2022. ( Ký, ghi rõ họ tên) iii Trường ĐH Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM Khoa CNHH NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Sinh viên: Phạm Minh Quốc.
MSSV: 2026181018 Nhận xét:. Điểm đánh giá:. Ngày…tháng… năm 2022. ( Ký, ghi rõ họ tên) iv Trường ĐH Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM Khoa CNHH MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN.
ii NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN.iii NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN.iv MỤC LỤC. GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU. KHÁI QUÁT VỀ CÔ ĐẶC. Các phương pháp cô đặc.
Bản chất của sự cô đặc do nhiệt. Ứng dụng của sự cô đặc. THIẾT BỊ CÔ ĐẶC DÙNG TRONG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT. Phân loại và ứng dụng.
Các thiết bị và chi tiết trong hệ thống cô đặc.LỰA CHỌN THIẾT BỊ CÔ ĐẶC DUNG DỊCH KOH.THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ. Quy trình. Nguyên lý làm việc của nồi cô đặc. Nguyên tắc hoạt động của ống tuần hoàn trung tâm.4 PHẦN 2: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG.
DỮ KIỆN BAN ĐẦU. CÂN BẰNG VẬT CHẤT. Suất lượng tháo hiệu. Tổng lượng hơi thứ bốc lên.
TỔN THẤT NHIỆT ĐỘ.Tổn thấp nhiệt độ do áp suất thủy tĩnh (Δ’’). Phương trình cân bằng nhiệt…………………………………………………………. 10 PHẦN 3 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH. TÍNH TOÁN TRUYỀN NHIỆT CHO THIẾT BỊ CÔ ĐẶC.
Hệ số cấp nhiệt khi ngưng tụ hơi.11 v Trường ĐH Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM Khoa CNHH 2.Nhiệt tải riêng phía tường. Hệ số cấp nhiệt từ bề mặt đốt đến dòng chất lỏng sôi. Tiến trình tính các nhiệt tải riêng. Hệ số truyền nhiệt tổng quát K cho quá trình cô đặc.
Diện tích bề mặt truyền nhiệt. TÍNH KÍCH THƯỚC CHO THIẾT BỊ CÔ ĐẶC. Tính kích thước buồng bốc. Đường kính buồng bốc (Db).
Chiều cao buồng bốc (Hb)…………………………………………………………. Tính kích thước buồng đốt. Số ống truyền nhiệt. Đường kính ống tuần hoàn trung tâm (Dth)…………………………………………18 2.
Đường kính buồng đốt. Kiểm tra diện tích truyền nhiệt. Tính kích thước các ống dẫn. Ống nhập liệu.
Ống tháo liệu. Ống dẫn hơi đốt. Ống dẫn hơi thứ. Ống dẫn nước ngưng.
Ống dẫn khí không ngưng. TÍNH BỀN CƠ KHÍ CHO CÁC CHI TIẾT CỦA THIẾT BỊ CÔ ĐẶC.Tính cho buồng đốt.1 Sơ lược về cấu tạo. Tính cho buồng bốc. Tính cho đáy thiết bị.
Tính cho nắp thiết bị:. 34 vi Trường ĐH Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM Khoa CNHH 5. Tính mặt bích.Sơ lược về cấu tạo. Chọn mặt bích.
Tính vỉ ống.Sơ lược về cấu tạo. Khối lượng và tai treo.Phần hình nón cụt giữa buồng bốc và buồng đốt. Ống truyền nhiệt và ống tuần hoàn trung tâm.Bu lông và ren. TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ.
THIẾT BỊ GIA NHIỆT. Hệ số cấp nhiệt khi ngưng tụ hơi. Hệ số cấp nhiệt từ bề mặt đốt đến dòng chất lỏng sôi. Nhiệt tải riêng phía tường.
Cân bằng năng lượng.Cân bằng nhiệt lượng. Phương trình cân bằng nhiệt. THIẾT BỊ NGƯNG TỤ. Chọn thiết bị ngưng tụ.
Tính thiết bị ngưng tụ………………………………………………. BỒN CAO VỊ. 59 vii Trường ĐH Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM Khoa CNHH IV.Bơm đưa dung dịch nhập liệu lên bồn cao vị. CÁC THIẾT BỊ PHỤ.
Cửa sửa chữa. TÍNH GIÁ THÀNH. 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO.68 viii Trường ĐH Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM Khoa CNHH i Trường ĐH Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM Khoa CNHH PHẦN 1. TỔNG QUAN VỀ CÔ ĐẶC I.
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN Thiết kế thiết bị cô đặc một nồi để cô đặc dung dịch KOH. Nồng độ cuối: xc = 37 %. Suất lượng nhập liệu: Gđ = 2600 kg /h. Nhiệt độ đầu của nguyên liệu: chọn t0 = 15 oC.
Gia nhiệt bằng hơi nước bão hoà, áp suất P = 15 atm. Áp suất ngưng tụ: Pck = 0,5 atm. GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU Kali hydroxide (công thức hóa học: KOH) là một kiềm mạnh có tính ăn mòn, tên thông dụng là potash ăn da. Nó là một chất rắn kết tinh màu trắng, ưa ẩm và dễ hòa tan trong nước.
Phần lớn các ứng dụng của chất này đều do độ phản ứng của nó đối với axit và tính ăn mòn. Năm 2005, ước tính toàn cầu sản xuất 700.000 tấn hợp chất này, ước tính sản lượng hàng năm của NaOH cao gấp 100 lần KOH[3]. KOH là tiền chất của phần lớn xà phòng lỏng và mềm cũng như các hóa chất có chứa kali khác. Sản phẩm này tồn tại dưới dạng tinh thể không màu, có tnc = 404oC, ts= 1324.
KOH có các đặc điểm sau: Dễ hòa tan trong nước và phát nhiệt rất mạnh, chỉ khoảng 20 độ C, với 100g nước có thể hòa tan được 112g KOH. Thuộc vào nhóm kiềm mạnh, hấp thụ nước và CO2 trong không khí tạo thành muối kali cacbonat (K2CO3). Dung dịch Kaly hidroxit ăn mòn được thủy tinh, ở dạng nóng chảy thì ăn mòn sứ (trong môi trường tồn tại không khí), platin. Là 1 bazơ mạnh nên nó mang đầy đủ tính chất hóa học của 1 bazơ như tác dụng với axit tạo thành muối và nước,.
Làm đổi màu chất chỉ thị (quỳ tím hóa xanh, phenolphtalin không màu hóa hồng) khi ở dạng lỏng KOH tác dụng với oxit axit tạo thành muối Kali hydroxit phản ứng trao đổi với dung dịch muối (sản phẩm phải có kết tủa) KOH tác dụng với axit tạo muối và nước Ngành công nghiệp sản xuất NaOH là một trong những ngành sản xuất hoá chất cơ bản và lâu năm. Nó đóng vai trò to lớn trong sự phát triển của các ngành công nghiệp khác như dệt,tổng hợp tơ nhân tạo, lọc hoá dầu, sản xuất phèn. KHÁI QUÁT VỀ CÔ ĐẶC 1. Định nghĩa Cô đặc là phương pháp dùng để nâng cao nồng độ các chất hoà tan trong dung dịch gồm 2 hai nhiều cấu tử.
Quá trình cô đặc của dung dịch lỏng – rắn hay lỏng – lỏng có chênh lệch nhiệt độ sôi rất cao thường được tiến hành bằng cách tách một phần dung môi (cấu tử dễ bay hơi hơn); đó là các quá trình vật lý – hoá lý. Tuỳ theo tính chất của cấu tử 1 Trường ĐH Công Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM Khoa CNHH khó bay hơi (hay không bay hơi trong quá trình đó), ta có thể tách một phần dung môi (cấu tử dễ bay hơi hơn) bằng phương pháp nhiệt độ (đun nóng) hoặc phương pháp làm lạnh kết tinh. Các phương pháp cô đặc Phương pháp nhiệt (đun nóng): dung môi chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái hơi dưới tác dụng của nhiệt khi áp suất riêng phần của nó bằng áp suất tác dụng lên mặt thoáng chất lỏng. Phương pháp lạnh: khi hạ thấp nhiệt độ đến một mức nào đó, một cấu tử sẽ tách ra dưới dạng tinh thể của đơn chất tinh khiết; thường là kết tinh dung môi để tăng nồng độ chất tan.
Tuỳ tính chất cấu tử và áp suất bên ngoài tác dụng lên mặt thoáng mà quá trình kết tinh đó xảy ra ở nhiệt độ cao hay thấp và đôi khi ta phải dùng máy lạnh. Bản chất của sự cô đặc do nhiệt Để tạo thành hơi (trạng thái tự do), tốc độ chuyển động vì nhiệt của các phân tử chất lỏng gần mặt thoáng lớn hơn tốc độ giới hạn. Phân tử khi bay hơi sẽ thu nhiệt để khắc phục lực liên kết ở trạng thái lỏng và trở lực bên ngoài. Do đó, ta cần cung cấp nhiệt để các phân tử đủ năng lượng thực hiện quá trình này.
Bên cạnh đó, sự bay hơi xảy ra chủ yếu là do các bọt khí hình thành trong quá trình cấp nhiệt và chuyển động liên tục, do chênh lệch khối lượng riêng các phần tử ở trên bề mặt và dưới đáy tạo nên sự tuần hoàn tự nhiên trong nồi cô đặc. Tách không khí và lắng keo (protit) sẽ ngăn chặn sự tạo bọt khi cô đặc. Ứng dụng của sự cô đặc Trong sản xuất thực phẩm, ta cần cô đặc các dung dịch đường, mì chính, nước trái cây…Trong sản xuất hoá chất, ta cần cô đặc các dung dịch NaOH, NaCl, CaCl 2, các muối vô cơ… Hiện nay, phần lớn các nhà máy sản xuất hoá chất, thực phẩm đều sử dụng thiết bị cô đặc như một thiết bị hữu hiệu để đạt nồng độ sản phẩm mong muốn. Mặc dù cô đặc chỉ là một hoạt động gián tiếp nhưng nó rất cần thiết và gắn liền với sự tồn tại của nhà máy.
Cùng với sự phát triển của nhà máy, việc cải thiện hiệu quả của thiết bị cô đặc là một tất yếu. Nó đòi hỏi phải có những thiết bị hiện đại, đảm bảo an toàn và hiệu suất cao. Do đó, yêu cầu được đặt ra cho người kỹ sư là phải có kiến thức chắc chắn hơn và đa dạng hơn, chủ động khám phá các nguyên lý mới của thiết bị cô đặc. THIẾT BỊ CÔ ĐẶC DÙNG TRONG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT 1.
Phân loại và ứng dụng 1. Theo cấu tạo - Nhóm 1: dung dịch đối lưu tự nhiên (tuần hoàn tự nhiên). Thiết bị cô đặc nhóm này có thể cô đặc dung dịch khá loãng, độ nhớt thấp, đảm bảo sự tuần hoàn dễ dàng qua bề mặt truyền nhiệt. Bao gồm: Có buồng đốt trong (đồng trục buồng bốc), ống tuần hoàn trong hoặc ngoài.
