Đồ Án Thiết Kế Hệ Thống Cô Đặc Dung Dịch NaCl

Đồ án môn học thiết kế hệ thống thiết bị cô đặc hai nồi dung dịch NaCl, cung cấp kiến thức và ứng dụng trong ngành công nghiệp hóa chất.

• Đề tài: Thiết Kế Hệ Thống Cô Đặc Dung Dịch NaCl

Mục lục chi tiết

• 1. Phần 1: Phần mở đầu
• 2. Phần 2: Sơ đồ và mô tả dây chuyền sản xuất
• 2.1. Sơ đồ công nghệ
• 2.2. Nguyên lý làm việc của hệ thống thiết bị
• 3. Phần 3: Tính toán thiết bị chính
• 3.1. Các số liệu ban đầu
• 3.2. Xác định lượng hơi thứ bốc ra khỏi hệ thống
• 3.3. Tính sơ bộ lượng hơi thứ bốc ra ở mỗi nồi
• 3.4. Tính nồng độ cuối của dung dịch trong mỗi nồi
• 3.5. Tính chênh lệch áp suất chung của hệ thống
• 3.6. Xác định áp suất, nhiệt độ hơi đốt cho mỗi nồi
• 3.7. Tính áp suất hơi đốt từng nồi
• 3.8. Xác định nhiệt độ hơi đốt, nhiệt lượng riêng và nhiệt hóa hơi của từng nồi
• 3.9. Tính nhiệt độ và áp suất hơi thứ ra khỏi từng nồi
• 3.10. Tính tổn thất nhiệt độ cho từng nồi
• 3.10.1. Tổn thất nhiệt độ do áp suất thủy tĩnh tăng cao
• 3.10.2. Tổn thất nhiệt độ do nồng độ
• 3.11. Tính nhiệt độ tổn thất của hệ thống
• 3.12. Tính hiệu số nhiệt độ hữu ích của hệ thống
• 3.13. Thiết lập phương trình cân bằng nhiệt để tính lượng hơi đốt và lượng hơi thứ ở từng nồi
• 3.14. Lập hệ phương trình cân bằng nhiệt lượng
• 3.15. Các thông số của dung dịch
• 3.15.1. Nhiệt độ sôi của dung dịch đi vào các nồi
• 3.15.2. Xác định nhiệt dung riêng của dung dịch ở các nồi
• 3.16. Các thông số nước ngưng
• 3.16.1. Nhiệt độ nước ngưng
• 3.16.2. Nhiệt dung riêng của nước ngưng
• 3.17. Giải hệ phương trình
• 3.18. Xác định lại tỉ lệ phân phối hơi thứ giữa các nồi
• 3.19. Tính hệ số cấp nhiệt, nhiệt lượng trung bình từng nồi
• 3.19.1. Tính hệ số cấp nhiệt khi ngưng tụ hơi
• 3.19.2. Tính nhiệt tải riêng về phía hơi ngưng tụ
• 3.19.3. Tính hệ số cấp nhiệt từ bề mặt đốt đến chất lỏng sôi
• 4. Phần 4: Tính toán thiết bị phụ
• 4.1. Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu
• 4.2. Thiết bị ngưng tụ baromet
• 4.3. Tính toán bơm chân không
• 5. Phần 5: Tính toán cơ khí
• 5.1. Buồng đốt nồi cô đặc
• 5.2. Buồng bốc nồi cô đặc
• 5.3. Tính một số chi tiết khác
• Tài liệu tham khảo
• Kết luận

Tóm tắt

I. Hướng dẫn thiết kế hệ thống cô đặc dung dịch NaCl toàn diện

Việc thiết kế hệ thống cô đặc dung dịch NaCl là một bài toán kỹ thuật phức tạp, đòi hỏi sự kết hợp giữa kiến thức lý thuyết và kinh nghiệm thực tiễn. Quá trình này không chỉ nhằm mục đích tăng nồng độ chất tan (NaCl) bằng cách loại bỏ dung môi (nước) thông qua đun sôi, mà còn phải đảm bảo hiệu suất năng lượng cao, vận hành ổn định và chi phí hợp lý. Một hệ thống được thiết kế tốt sẽ giúp thu hồi muối một cách hiệu quả, hoặc xử lý nước thải chứa muối đạt tiêu chuẩn môi trường. Tài liệu nghiên cứu của Nguyễn Thành Trung (2018) đã đưa ra một ví dụ điển hình về việc thiết kế hệ thống cô đặc hai nồi xuôi chiều, xử lý dung dịch NaCl từ nồng độ 5% lên 22,3% với năng suất 5,4 kg/s. Quá trình thiết kế bắt đầu từ việc phân tích các yêu cầu công nghệ, lựa chọn phương pháp cô đặc phù hợp như cô đặc chân không, cô đặc nhiều nồi hay hệ thống MVR. Sau đó, kỹ sư tiến hành tính toán thiết bị cô đặc dựa trên các phương trình cân bằng vật chất và cân bằng năng lượng để xác định các thông số vận hành then chốt. Việc lựa chọn vật liệu chống ăn mòn như thép không gỉ X18H10T là cực kỳ quan trọng do tính chất xâm thực mạnh của dung dịch muối ở nhiệt độ cao. Một sơ đồ công nghệ cô đặc hoàn chỉnh sẽ bao gồm các thiết bị chính như buồng đốt, buồng bốc và các thiết bị phụ trợ như thiết bị gia nhiệt, tháp ngưng tụ và bơm chân không. Hiểu rõ các nguyên tắc này là nền tảng để xây dựng một hệ thống vận hành tối ưu.

1.1. Nguyên lý cô đặc dung dịch và vai trò trong công nghiệp

Về cơ bản, nguyên lý cô đặc dung dịch là quá trình đun sôi dung dịch để dung môi bay hơi, qua đó làm tăng nồng độ của chất tan không bay hơi. Trong trường hợp dung dịch NaCl, nước là dung môi được tách ra dưới dạng hơi thứ. Lượng hơi này có thể được tái sử dụng để gia nhiệt cho các nồi tiếp theo trong hệ thống cô đặc nhiều nồi, giúp tiết kiệm đáng kể năng lượng. Quá trình này đóng vai trò quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp: sản xuất muối ăn từ cô đặc nước biển, thu hồi muối giá trị từ các dòng thải hóa chất, và đặc biệt là trong xử lý nước thải chứa muối từ các ngành dệt nhuộm, thực phẩm, góp phần giảm thiểu tác động môi trường. Việc nắm vững nguyên lý giúp tối ưu hóa quá trình truyền nhiệt và chuyển khối, là chìa khóa để đạt hiệu quả kinh tế.

1.2. Sơ đồ công nghệ cô đặc NaCl và các thiết bị cốt lõi

Một sơ đồ công nghệ cô đặc điển hình bao gồm các thiết bị chính và phụ hoạt động phối hợp. Hệ thống bắt đầu với thùng chứa dung dịch đầu, bơm và thiết bị gia nhiệt để đưa dung dịch tới nhiệt độ sôi. Tiếp theo là các thiết bị bay hơi (nồi cô đặc), nơi quá trình đun sôi diễn ra. Hơi thứ tạo ra sẽ được dẫn sang nồi kế tiếp (trong hệ nhiều nồi) hoặc đi vào thiết bị ngưng tụ baromet. Tại đây, hơi thứ được làm lạnh và ngưng tụ thành lỏng, trong khi khí không ngưng được hút ra ngoài bởi bơm chân không để duy trì áp suất thấp trong hệ thống. Dung dịch sau khi đạt nồng độ yêu cầu sẽ được làm nguội và đưa tới thùng chứa sản phẩm. Toàn bộ quy trình vận hành hệ thống cô đặc phải được kiểm soát chặt chẽ về nhiệt độ, áp suất và lưu lượng để đảm bảo ổn định.

II. Các yếu tố cốt lõi ảnh hưởng đến thiết kế hệ thống cô đặc

Thiết kế một hệ thống cô đặc hiệu quả không chỉ dừng lại ở việc tính toán lý thuyết mà còn phải đối mặt với nhiều thách thức thực tế. Yếu tố hàng đầu là hiệu suất năng lượng. Chi phí cho hơi đốt chiếm một phần lớn trong tổng chi phí vận hành, do đó việc áp dụng các giải pháp như cô đặc nhiều nồi hay hệ thống MVR là bắt buộc để tối ưu hóa. Thách thức thứ hai là sự ăn mòn. Dung dịch NaCl, đặc biệt ở nhiệt độ cao, có khả năng ăn mòn mạnh nhiều loại kim loại. Việc lựa chọn vật liệu chống ăn mòn phù hợp, như thép không gỉ series 316 hoặc X18H10T theo nghiên cứu của Nguyễn Thành Trung (2018), là yếu tố sống còn để đảm bảo tuổi thọ và an toàn cho thiết bị. Một vấn đề khác là hiện tượng đóng cặn trên bề mặt truyền nhiệt, làm giảm hệ số truyền nhiệt và hiệu suất của thiết bị bay hơi. Điều này đòi hỏi phải có cơ chế làm sạch định kỳ hoặc thiết kế dòng chảy với tốc độ phù hợp để hạn chế bám cặn. Cuối cùng, việc kiểm soát quá trình kết tinh muối NaCl khi dung dịch đạt đến dung dịch bão hòa cũng cần được tính toán cẩn thận để tránh tắc nghẽn đường ống và thiết bị. Tất cả các yếu tố này phải được xem xét đồng thời để tạo ra một bản thiết kế tối ưu cả về kỹ thuật lẫn kinh tế.

2.1. Lựa chọn vật liệu chống ăn mòn cho thiết bị bay hơi

Sự ăn mòn của ion Cl- trong dung dịch muối là một trong những thách thức lớn nhất. Việc lựa chọn vật liệu chống ăn mòn quyết định trực tiếp đến độ bền và chi phí bảo trì của hệ thống. Thép carbon thông thường không thể chịu được môi trường này. Các loại thép không gỉ Austenitic như SUS304 có thể bị ăn mòn rỗ. Do đó, các vật liệu cao cấp hơn như thép không gỉ SUS316, 316L, hoặc Duplex thường được ưu tiên. Trong đồ án tham khảo, vật liệu được chọn là thép X18H10T, một loại thép không gỉ của Nga có thành phần tương đương SUS321, chứa Titan để tăng cường khả năng chống ăn mòn giữa các hạt. Đối với các ứng dụng có nồng độ muối rất cao và nhiệt độ khắc nghiệt, các vật liệu như Titan hoặc hợp kim Hastelloy có thể được xem xét, dù chi phí đầu tư ban đầu cao hơn đáng kể.

2.2. Tối ưu hóa hiệu suất năng lượng và chi phí vận hành

Chi phí năng lượng là yếu tố quyết định tính khả thi kinh tế của dự án. Một hệ thống cô đặc một nồi đơn giản tiêu thụ khoảng 1.1 kg hơi cho mỗi kg nước bay hơi. Tuy nhiên, bằng cách sử dụng hệ thống cô đặc nhiều nồi, hơi thứ từ nồi trước được dùng làm hơi đốt cho nồi sau, giúp giảm đáng kể lượng hơi tiêu thụ. Ví dụ, hệ thống hai nồi có thể giảm mức tiêu thụ xuống còn khoảng 0.6 kg hơi/kg nước. Công nghệ tiên tiến hơn là hệ thống MVR (Mechanical Vapor Recompression), sử dụng máy nén để tăng nhiệt độ và áp suất của hơi thứ, sau đó tuần hoàn lại để đun nóng chính nó. Hệ thống này giúp giảm tiêu thụ năng lượng đến mức tối thiểu, chỉ cần điện năng để chạy máy nén, là giải pháp lý tưởng cho các nhà máy quy mô lớn và yêu cầu tiết kiệm năng lượng triệt để.

III. Phương pháp tính toán thiết kế hệ thống cô đặc hai nồi NaCl

Dựa trên tài liệu gốc, phương pháp thiết kế hệ thống cô đặc hai nồi xuôi chiều cho dung dịch NaCl là một quy trình tính toán chi tiết và logic. Mục tiêu là xác định các thông số kỹ thuật chính để chế tạo và vận hành. Quá trình bắt đầu với việc thiết lập các phương trình cân bằng. Cân bằng vật chất giúp xác định tổng lượng hơi thứ (W) cần bốc hơi và nồng độ dung dịch sau mỗi nồi. Cân bằng năng lượng (cân bằng nhiệt) là phần phức tạp nhất, dùng để tính toán lượng hơi đốt sơ cấp (D) cần thiết và phân bố lượng hơi thứ (W1, W2) bốc lên ở mỗi nồi. Để giải hệ phương trình này, cần xác định hàng loạt thông số vật lý như nhiệt dung riêng, nhiệt hóa hơi của dung dịch và hơi nước ở các điều kiện nhiệt độ, áp suất khác nhau. Một bước quan trọng trong tính toán thiết bị cô đặc là xác định tổng hiệu số nhiệt độ hữu ích của hệ thống và phân bố nó cho từng nồi. Từ đó, kết hợp với hệ số truyền nhiệt (K), ta có thể tính toán được bề mặt truyền nhiệt (F) yêu cầu. Toàn bộ quy trình này thường được thực hiện lặp đi lặp lại để tìm ra sự phân bố áp suất tối ưu giữa các nồi, nhằm đảm bảo diện tích bề mặt truyền nhiệt của các nồi là tương đương nhau, giúp tiết kiệm chi phí chế tạo. Một bản vẽ hệ thống cô đặc chi tiết sẽ được hoàn thiện sau khi tất cả các thông số này được xác định.

3.1. Hướng dẫn tính toán cân bằng vật chất và năng lượng

Việc tính toán thiết bị cô đặc bắt đầu bằng cân bằng vật chất để xác định lượng hơi thứ tổng cộng W và nồng độ trung gian x1. Công thức tính W = G_đầu * (1 - x_đầu / x_cuối). Sau đó, thiết lập các phương trình cân bằng nhiệt lượng cho từng nồi. Phương trình này xét đến nhiệt lượng do hơi đốt cung cấp, nhiệt lượng do dung dịch mang vào, nhiệt lượng do hơi thứ mang đi, nhiệt lượng dung dịch ra khỏi nồi mang đi và nhiệt tổn thất ra môi trường. Theo tài liệu tham khảo, nhiệt tổn thất được giả định bằng 5% lượng nhiệt cung cấp. Giải hệ hai phương trình cân bằng nhiệt này sẽ cho ra lượng hơi đốt D cần dùng và lượng hơi thứ W1, W2 ở mỗi nồi. Đây là bước tính toán nền tảng cho toàn bộ thiết kế.

3.2. Xác định hệ số truyền nhiệt và bề mặt truyền nhiệt F

Hệ số truyền nhiệt (K) là thông số quan trọng, thể hiện khả năng truyền nhiệt qua vách thiết bị. Nó phụ thuộc vào hệ số cấp nhiệt phía hơi ngưng tụ (α1) và hệ số cấp nhiệt phía dung dịch sôi (α2). Việc tính toán α2 phức tạp hơn do bị ảnh hưởng bởi độ nhớt, sức căng bề mặt và các tính chất vật lý khác của dung dịch. Sau khi xác định được K cho mỗi nồi (K1, K2) và hiệu số nhiệt độ hữu ích (ΔT1, ΔT2), bề mặt truyền nhiệt (F) được tính theo công thức F = Q / (K * ΔT), trong đó Q là tổng nhiệt lượng trao đổi. Mục tiêu của việc thiết kế tối ưu là điều chỉnh các tham số để F1 ≈ F2, giúp đồng bộ hóa trong chế tạo và giảm chi phí sản xuất.

3.3. Tính toán các thiết bị phụ Bơm chân không và ngưng tụ

Hệ thống cô đặc không thể hoạt động nếu thiếu các thiết bị phụ trợ quan trọng. Thiết bị ngưng tụ baromet được dùng để ngưng tụ toàn bộ hơi thứ từ nồi cuối cùng, tạo ra và duy trì độ chân không cho hệ thống. Việc tính toán thiết bị này bao gồm xác định lượng nước làm mát cần thiết và kích thước hình học của tháp. Bơm chân không có nhiệm vụ hút khí không ngưng ra khỏi thiết bị ngưng tụ, đảm bảo áp suất trong hệ thống được duy trì ổn định ở mức thấp, giúp giảm nhiệt độ sôi của dung dịch và tăng hiệu số nhiệt độ hữu ích. Việc tính toán công suất bơm dựa trên lượng khí không ngưng rò rỉ vào hệ thống và cần hút ra.

IV. Các ứng dụng thực tiễn của hệ thống cô đặc dung dịch NaCl

Hệ thống cô đặc dung dịch NaCl có nhiều ứng dụng quan trọng và đa dạng trong các ngành công nghiệp. Ứng dụng phổ biến nhất là trong ngành sản xuất muối, nơi cô đặc nước biển hoặc nước muối mỏ là bước đầu tiên để kết tinh muối NaCl. Bằng cách loại bỏ phần lớn lượng nước, quá trình kết tinh sau đó sẽ diễn ra nhanh hơn và hiệu quả hơn. Một ứng dụng mang lại giá trị kinh tế và môi trường cao là xử lý nước thải chứa muối. Nhiều ngành công nghiệp như dệt nhuộm, thuộc da, chế biến thực phẩm thải ra lượng lớn nước thải có nồng độ muối cao. Việc xả trực tiếp ra môi trường sẽ gây ô nhiễm nghiêm trọng. Hệ thống cô đặc giúp tách muối ra khỏi nước, tạo ra nước sạch có thể tái sử dụng và muối có thể được thu hồi hoặc xử lý tiếp. Quá trình này được gọi là Zero Liquid Discharge (ZLD) - không xả thải lỏng. Ngoài ra, trong ngành hóa chất, hệ thống này còn được dùng để thu hồi muối NaCl hoặc các muối giá trị khác từ các dòng sản phẩm phụ, giúp tận dụng tài nguyên và giảm chi phí nguyên vật liệu. Mỗi ứng dụng sẽ có những yêu cầu riêng về quy trình vận hành hệ thống cô đặc và các thông số thiết kế, nhưng nguyên lý chung vẫn là làm tăng nồng độ dung dịch một cách hiệu quả và tiết kiệm.

4.1. Ứng dụng trong xử lý nước thải công nghiệp chứa muối

Việc xử lý nước thải chứa muối là một bài toán môi trường cấp bách. Các phương pháp xử lý sinh học truyền thống không hiệu quả với nước thải có độ mặn cao. Hệ thống cô đặc, đặc biệt là công nghệ cô đặc tuần hoàn MVR, nổi lên như một giải pháp hiệu quả. Hệ thống này có thể cô đặc nước thải đến nồng độ rất cao, gần mức dung dịch bão hòa, làm giảm đáng kể thể tích chất thải lỏng cần xử lý. Nước ngưng tụ từ hơi thứ là nước sạch, có thể tái sử dụng cho các quy trình sản xuất khác, giúp nhà máy tiết kiệm chi phí nước cấp. Phần muối cô đặc có thể được đưa đi kết tinh để thu hồi hoặc xử lý chôn lấp một cách an toàn hơn.

4.2. Quy trình thu hồi muối NaCl từ quá trình sản xuất

Trong nhiều quy trình hóa học và thực phẩm, dung dịch NaCl loãng được tạo ra như một sản phẩm phụ. Thay vì thải bỏ, việc thu hồi muối từ các dung dịch này mang lại lợi ích kinh tế rõ rệt. Hệ thống cô đặc được sử dụng để loại bỏ nước, tăng nồng độ NaCl lên mức phù hợp cho quá trình kết tinh muối NaCl. Muối thu được có thể đạt độ tinh khiết cao và được tái sử dụng ngay trong nhà máy hoặc bán ra thị trường, biến chất thải thành một nguồn doanh thu. Quy trình này giúp xây dựng mô hình kinh tế tuần hoàn, giảm sự phụ thuộc vào nguồn cung muối từ bên ngoài và tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên.

Trích đoạn nội dung tài liệu

TRUONG DAI HOC BACH KHOA HA NO! VIỆN KỸ THUẬT HÓA HỌC BỘ MÔN QUÁ TRÌNH - THIẾT BỊ CÔNG NGHỆ HÓA VÀ THỰC PHẢM ĐỎ ÁN MÔN HỌC THIET KE HE THONG THIET BI CO DAC HAI NOI DUNG DICH NaCl Người thiét ké : Nguyễn Thành Trung Lớp, khóa : KTHHO6 — K60 Người hướng dẫn _: TS. Nguyễn Minh Tân HÀ NỘI 2018 VIEN KY THUAT HOA HOG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM BỘ MÔN QUÁ TRÌNH - THIẾT BỊ CÔNG Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NGHỆ HÓA VÀ THUG PHAM NHIỆM VỤ THIẾT KÉ ĐỎ ÁN MÔN HỌC CH3440 (Dùng cho sinh viên khói cử nhân kỹ thuật/kỹ sư) Họ và tên: Nguyễn Thành Trung MSSV: 20153986 Lớp: Kỹ thuật hóa học 6 Khoa: 60 |. Đầu đề thiết kế: Tính toán thiết ké hệ thống cô đặc liên tục hai nồi xuôi chiều đề cô đặc dung dịch: NaCl Hén hop dau vao thiét Dị cô đặc ở nhiệt độ sôi. Thiết bị cô đặc loại: Có ống tuần hoàn ở tâm Ống truyèn nhiệt dài 3m ll.

Các số liệu ban đầu: - Năng suất thiết bị tính theo hỗn hợp đầu: 5,4kg/s - Nông độ đâu của dung dịch: 5% khôi lượng - Nong độ cuối của. dụng dịch: 22,3% khối lượng - Ap suat hoi dét néi 1: 5at - Ap suat hoi ngung tu: O,2at Ill. Nậi dung các phân thuyết minh và tính toán: 1. Phần mở đâu 2.

Vẽ và thuyết minh sơ đô công nghệ (bản vẽ À4) 3. Tính toán kỹ thuật thiệt bị chính 4. Tính và chọn 03 thiết bị phụ 5. Tài liệu tham khảo IV.

Các bản vẽ - Bản vẽ dây chuyên công nghệ: khô A4 - Bản vẽ lắp thiết bị chính: _ khổ A† V. Cán bộ hướng dân: PGS. Nguyên Minh Tân VI. Ngày giao nhiệm vụ: ngày 25 tháng 09 năm 2018 VII.

Ngày phải hoàn thành: ngày 21 tháng 12 năm 2018 Phê duyệt của Bộ môn Ngày 25 tháng 09 năm 2018 Người hướng dẫn ( Họ tên và chữ ký ) Dé An Qua Trinh & Thiét bi PGS. Nguyén Minh Tan MỤC LỤC Phản 1: Phản mở đâu &W Phản 2: Sơ đồ và mô tả dây chuyền công nghệ WoWDOOnN OOO 2. Nguyên lý làm việc của hệ thống thiết bi Phản 3: Tính toán thiết bị chính NNN 3. Xác định lượng hơi thứ bốc ra khỏi hệ thông W 3.

Tính sơ bộ lượng hơi thứ bốc ra ở mỗi nài 3. Tính nồng độ cuối của dung dịch trong mỗi nồi 3. Tính chênh lệch áp suất chung của hệ thống AP 3. Xác định áp suất, nhiệt độ hơi đốt cho mỗi nồi 3.

Giá thiết phân bố áp suất hơi đốt giữa 2 nài là AP- : APa¿ = 2,55 : 1 3. Tính áp suát hơi đốt từng nồi DBO 3. Xác định nhiệt độ hơi đốt T¡, nhiệt lượng riêng ii và nhiệt hóa hơi ri cue từng nỏi 3. Tính nhiệt độ và áp suất hơi thứ ra khỏi từng nồi 9 3.

Tính tôn thát nhiệt độ cho từng nồi 10 3. Tôn thát nhiệt độ do áp suất thủy tĩnh tăng cao 10 3. Tén that nhiét độ do nồng độ A, 11 3. Tính nhiệt độ tôn thát của hệ thống 12 3.

Tính hiệu số nhiệt độ hữu ích của hệ thống 12 3. Thiết lập phương trình cân băng nhiệt đề tính lượng hơi đốt D và lượng 12 hoi thir Wi 6 từng nồi 3. Lập hệ phương trình cân bằng nhiệt lượng 13 3. Các thông số của dung dịch 13 3.

Nhiệt độ sôi của dung dịch đi vào các nồi 13 3. Xác định nhiệt dung riêng của dung dịch ở các nỏi 14 3. Các thông số nước ngưng 15 3. Nhiệt độ nước ngưng 15 3.

Nhiệt dụng riêng của nước ngưng 15 3. Giải hệ phương trình 15 3. Xác định lại tỉ lệ phân phối hơi thứ giữa các nỏi 16 3. Tính hệ số cáp nhiệt, nhiệt lượng trung bình từng nồi 17 3.

Tính hệ số cấp nhiệt œ¡ khi ngưng tụ hơi 17 3. Tính nhiệt tải riêng vẻ phía hơi ngưng tụ 18 3. Tính hệ số cấp nhiệt œa từ bề mặt đốt đến chát lỏng sôi 18 SVTH: Nguyễn Thanh Trung_20153986 Trang số 1 D6 An Qua Trinh & Thiét bi PGS. Nguyễn Minh Tân 3.

Tính nhiệt tải riêng vẻ phía dung dịch 23 3. So sánh q:¡ và đa 23 3. Xác định hệ số truyền nhiệt của từng nồi 23 3. Tính hiệu số nhiệt độ hữu ích từng nồi 24 3.

So sánh ATỉ và AT; 24 3. Tính bề mặt truyền nhiệt F 25 Phản 4: Tính toán thiết bị phụ 26 4. Thiết bị gia nhiệt hỗn hop dau 26 4. Thiết bị ngưng tụ baromet 31 4.

Tính toán bơm chân không 37 Phần 5: Tính toán cơ khí 38 5. Buồng đốt nồi cô đặc 38 5. Buỏng bốc nỏi cô đặc 47 5. Tính một só chỉ tiết khác 52 Tai ligu tham khao 62 Kết luận 63 SVTH: Nguyễn Thanh Trung_20153986 Trang số 2 D6 An Qua Trinh & Thiét bi PGS.

Nguyễn Minh Tân Phan 1: Phan mé dau Đồ án môn học Quá trình và thiết bi trong công nghệ hóa học nhằm giúp sinh viên biết vận dụng các kiến thức của môn học Quá trình và thiết bi trong công nghệ hóa học và các môn học khác có liên quan vào việc thiết ké một thiết bị chính và một số thiết bi phụ trong hệ thống thiết bị dé thực hiện một nhiệm vụ kỹ thuật có giới hạn trong các quá trình công nghệ. Đề bước đầu làm quen với công việc của một kỹ sư hóa chất là thiết kế thiết bị, hệ thống thiết bị phục vụ một nhiệm vụ kỹ thuật trong sản xuất, sinh viên được làm đồ án Quá trình và thiết bị trong công nghệ hóa học. Việc làm đồ án là một công việc tốt cho sinh viên trong bước tiếp cận tốt với thực tiễn sau khi hoàn thành môn học Quá trình và thiết bị trong công nghệ hóa học. Trong đồ án này, nhiệm vụ càn hoàn thành là thiết ké hệ thống cô đặc 2 nồi xuôi chiều có ống tuần hoàn trung tâm làm việc liên tục với dung dịch NaCl, năng suất 5,4 kg/s từ nồng độ đầu 5% đến nồng độ cuối 22,3%.

Quá trình cô đặc: Là quá trình làm tăng nồng độ của chất tan (không hoặc khó bay hơi) trong dung môi bay hơi. Đặc điểm của quá trình cô đặc là dung môi được tách ra khỏi dung dịch ở dạng hơi, còn chất hòa tan trong dung dịch không bay hơi, do đó nồng độ của dung chất sẽ tăng dàn lên, khác với quá trình chưng cất, cầu tử trong hỗn hợp này cũng bay hơi, chỉ khác nhau về nồng độ ở mỗi nhiệt độ. Hơi của dung môi tách ra trong quá trình cô đặc gọi là hơi thứ, hới thứ ở nhiệt độ cao có thé dun nong | thiết bị khác Cô đặc nhiêu nổi: Cô đặc nhiêu nòi là quá trình sử dụng hơi thứ thay cho hơi đốt, do đó có ý nghĩa về sử dụng nhiệt hiệu quả. Nguyên tắc của cô đặc nhiều nồi là: nồi đầu dung dịch được đun nóng bằng hơi đốt, hơi bốc lên ở nồi này được bốc lên để làm hơi đốt cho nồi thứ 2, hơi thứ của nỏi thứ 2 được làm hơi đốt cho nồi thứ 3,.

Hơi thứ ở nồi cuối được đưa vào thiết bị ngưng tụ. Dung dịch đi vào lần lượt từ nồi đầu đền nồi cuối, qua mỗi Noi nồng độ của dung dịch tăng dàn lên do một phản dung môi bốc hơi. này được Sử dụng khá phô biến. Ưu điểm của loại này là dung dịch tự di chuyên từ nồi trước ra nồi sau nhờ chênh lệch áp suất giữa các nủi.

Phương pháp cô đặc hai nổi xuôi chiều: là phương pháp được sử dụng khá phô biến do có ưu điểm là dung dịch tự di chuyên từ nỗi 1 sang nỏi 2 nhờ chênh lệch áp suất giữa hai nồi. Nhiệt độ hơi thứ nồi 1 lớn hơn nhiệt độ sôi nồi 2 nên hơi thứ nồi 1 được làm hơi đốt cho nồi 2 do đó có thể tiết kiệm năng lượng. Nhược điểm của nó là nhiệt độ nài sau thấp hơn nhưng nồng độ lại cao hơn nôi trước nên độ nhớt của dung dịch tăng dần dẫn đến hệ số truyền nhiệt cua hé théng giam tir néi dau dén ndi cudi. Gidi thigu vé NaCl: Natri clorua hay còn gọi là muối ăn, muối mỏ, la hop chat hóa học với công thức hóa học là NaGCl.

Natri clorua là muôi chủ yêu tạo ra độ mặn trong các đại dương SVTH: Nguyễn Thanh Trung_20153986 Trang số 3 Đồ án Quá Trình & Thiết bị PGS. Nguyễn Minh Tân và của chát lỏng ngoại bào của nhiều co thé da bao. Là thành phân chính trong muối ăn, nó được sử dụng phô biến như là đỗ gia vị và chất bảo quản thực phẩm. Natri clorua tạo thành các tinh thê có cầu trúc cân đối lập phương.

Có điểm nóng chảy la 801°C. Ty trong la 2,16 g/cm. Độ hòa tan trong nước khoảng 35,9 g / 100 ml 6 25°C. Ngày nay, muối NaCl được sản xuất bằng cách cho bay hơi nước biên hay nước muối từ các nguồn khác, chăng hạn các giếng nước muối và hồ muối và bảng khai thác muối mỏ.

NaCI có rất nhiều ứng dụng trong thực té. Trong gia đỉnh được Sử dụng như một gia vị không thẻ thiếu. Trong y dược còn dùng đề sát trùng vét thương, cằm máu các vét thương ngoài da. Trong công nghiệp hóa chất lượng muối tiêu thụ hàng năm chiếm 80 % sản lượng muối trên thé giới.

SVTH: Nguyễn Thanh Trung_20153986 Trang số 4 Dé An Qua Trinh & Thiết bị PGS. Nguyén Minh Tan Phần 2: Sơ đồ và mô tả dây chuyền sản xuất 2. Sơ đồ công nghệ Các thiết bị trong sơ đồ công nghệ 1 Thùng chứa dung dịch đâu 2a Bơm đây dung dịch đầu lên thùng cao vị 2b Bơm đây dung dịch cuối vào thùng chứa sản phẩm 3 Thùng cao vị chứa dung dịch đầu 4 Lưu lượng kế 5 Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đâu 6 Nồi cô đặc 1 7 Nôi cô đặc 2 8 Hệ thiết bị ngưng tụ chân cao baromet 9 Thùng chứa nước ngưng 10 Bơm chân không 11 Cốc tháo nước ngưng 12 Thiết bị trao đôi nhiệt Chú thích: mm đường hơi : đường lỏng SVTH: Nguyễn Thanh Trung_20153986 Trang số 5 Dd An Qua Trinh & Thiết bị PGS. Nguyén Minh Tan 2.

Nguyén ly lam viéc cua hé théng thiết bị Dung dịch được chứa trong thùng chứa (1) được bom (2a) đứa lên thùng cao vị có chảy tràn để ôn định lưu lượng. Lưu lượng kế (4) điều chỉnh lưu lượng cần thiết của dung dịch vào thiết bị gia nhiệt đầu. Thiết bị gia nhiệt đầu (5) gia nhiệt dung dịch tới nhiệt độ sôi của dung dịch. Sau đó được đưa vào nồi cô đặc 1 (6).

Dung dịch sau nủi 1 đạt nồng độ x¡ sẽ sang nòi 2 nhờ chênh lệch áp suất.