Thap Hap Thu Anhidric Sunfuric Thanh Axit Sunfuric

7/30/2019 Thap Hap Thu Anhidric Sunfuric Thanh Axit Sunfuric

http://slidepdf.com/reader/full/thap-hap-thu-anhidric-sunfuric-thanh-axit-sunfuric 1/25

LOGO

Đề tài: Thiết kế tháp hấp thụ khí

anhidric sunfuric thành acidsunfuric

Nhóm 9:



Tiểu luận nhóm 9

: Th.S Lý Ngọc Minh

Nguy ễn V ăn Tịch 07711101

Nguy ễn Mạnh Hùng 07708301

Trần Ngọc Quý 07710931

Trần Thi Ái Vi 07705751Nguy ễn Thị Thanh Thảo 07714621

Lâm Thạch Thảo 07704661



Nội dung

Tổng quan1

Quy trình công nghệ 2

Tính toán thiết kế thân, đáy, nắp và thiết bị phụ

3

Kết luận, đánh giá 4

Tính toán giá thành5



Tổng quan

1. Axit sunfuric:

Là một axit mạnh được sản xuất nhiều. Hàng năm mức sản xuất khoảng

gần 200 triệu tấn. H2SO4có nhiều ứng dụng trong kinh tế và kĩ thuật.

Ứng dụng của nó bao gồm sản xuất phân bón, chế biến quặng, tổng hợphóa học, xử lý nước thải và tinh chế dầu mỏ.

2. Anhydric sunfuric:

Là chất khí màu trắng, rất hút ẩm, nóng chảy tạo nên chất lỏng linh độngkhông màu, phân hủy ở nhiệt độ cao. Thể hiện tính axit, phản ứng với

nước và kiềm.

M=80.06, d=1.97, tnc=16.8, ts=44.7



Quá trình sản xuất

• Quá trình sản xuất axit sunfuric: gồm 3 giai đoạn

• Từ quặng pirit điều chế khí SO2

• Quá trình oxi hóa SO2 thành SO3 với xúc tác là V2O5

• Quá trình hấp thụ SO3 tạo thành axit sunfuric.

• Quá trình hấp thụ anhidric sunfuric SO3:

Đầu tiên là SO3 hoà tan vào trong dung dịch axit sunfuric, sau đó phản ứng với

nước trong đó:

n SO3 + H2O = H2SO4 + (n-1)SO3

• Giai đoạn cuối cùng của quá trình sản xuất axit sunfuric chuyển SO3 thành

axit sunfuric. Tùy theo mục đích kinh tế mà có thể chuyển về dạng oleum hay

là axit



Nhiệt độ tưới : do quá trình hấp thụ toả nhệt nên nếu nhiệt độ thấp thì quá

trình hấp thụ đạt hiệu suất cao (nhưng nhiệt độ quá thấp thì ảnh hưởng đến quá

trình hấp thụ).

Nhiệt độ càng cao thì lượng hơi nước bay hơi từ dung dịch axit càngnhiều và áp suất riêng phần SO3 càng lớn thì tốc độ hiệu suất hấp thụ càng giảm.

Ta nên khống chế ở nhiệt độ khoảng 30-40oC thì đạt hiệu suất cao nhất

Diện tích tiếp xúc đệm:

Phản ứng hấp thụ là phản ứng dị thể (pha lỏng và pha khí) bề mặt tiếp

xúc đệm càng nhiều càng tốt tuy nhiên phải chú ý đến trở lực của tháp.

Các Yếu Tố ảnh Hưởng Đến Quá Trình Hấp Thụ



Điều kiện làm việc

Lượng nước tưới:

Tùy theo tỷ lệ giữa pha lỏng và khí mà nồng độ cuối của axit sẽ cao hay

thấp.

Áp suất làm việc của tháp.

Phản ứng hấp thụ giảm tích cho nên tiến hành ở áp suất cao thì quá trình

hấp thụ tốt.

Tuy nhiên trong thực tế áp suất thường cũng đạt 99,7 – 99,8% cho nên

không cần làm việc ở áp suất cao.

Chọn áp suất làm việc cho thiết bị là 1.5atm.

Nhiệt độ làm việc của thiết bị là 30oC.



Qui trình công nghệ

1.

Bơm dung môi

2. Bình chứa dung môi 3. Bồn cao vị 4. Van

5. Lưu lượng kế 6. Tháp hấp thu

7. Lưu lượng kế khí 8. Quạt

Sơ đồ quá trình hấp thu


http://slidepdf.com/reader/full/thap-hap-thu-anhidric-sunfuric-thanh-axit-sunfuric 9/25www.themegallery.com Company Logo

Tháp làm việc ở điều kiện 1.5atm và nhiệt độ 30oC.

Hiệu suất hấp thụ : 92%.

Nồng độ khí vào tháp: 60% thể tích

Tốc độ khí trung bình đi trong tháp: 1 (m/s)

lượng khí vào tháp: 3000 m3/h(ở 1.5at, 30oC).

Cácthốngsố tínhtoán

Các thông số tinh toán



www.themegallery.com Company Logo

Tính toán cơ khí

Tính chiều dày thân tháp 1

Tính lưới đỡ đệm 2

Chân đỡ và tai treo 3

Tính toán mặt bích 4

Các bước tính toán:




1. Chiều dày thân tháp

• Thiết bị làm việc ở môi trường ăn mòn , nhiệt độ làm việc 300C ,

Pmt = 1.5 atm = 0.15 N/m2 .

• Nên ta chọn vật liệu là thép không rỉ để chế tạo thiết bị. • Chọn thép: X18H10T .

• []* = 146 N/mm2

• hệ số hiệu chỉnh = 1

• [] = 146 N/mm2

• Chọn hệ số bền mối hàn h = 0.95




Plv = Pư = 0.15*105 (N/m2) .

Ptt= 36756 N/m2 = 0.36756N/mm2

S’ = 2.12mm

Hệ số bổ sung bề dày C : C = Ca + C0 + Cb + Cc = 2 (mm)

Bề dày thực của thân trụ : S = S’ + C = 2.12+2 = 4.12 (mm). Chọn bề dày

thân 4.5mm.

Kiểm tra điều kiện: [P] = 0,605 (N/mm2)>0.367

Vậy chiều dày thân được chọn là S = 4.5 (mm)




• Tính chiều dày đáy và nắp:

Chọn đáy nắp elip tiêu chuẩn, cùng chất liệu với thân tháp có bề dày

4.5mm

Kiểm tra điều kiện:

Kiểm tra áp suất dư tính toán theo công thức:

0.125a

t

S C D

2* * *( )

( )

h a

t a

S C

P R S C

22 *146 * 0.95* (4.5 1)0.605( / ) 0.37

1600 (4.5 1)

P N mm



• Chọn vật liệu làm lưới đỡ đệm là thép không gỉ X18H10T. các thanh có tiết

diện chữ nhật, 1 cạnh có bề rộng 10 cm.

• Đường kính trong tháp là 1600 mm.

• Theo [2, IX-22,230], ta có: đường kính lưới đỡ đệm là 1600 mm.

• Chiều rộng bước lưới b = 20 cm.

• Số thanh đỡ đệm: n = 80 thanh

• Diện tích lưới đỡ đệm:

• Khối lượng đệm khô:

•

2 2

1*1.6 2.01

4

S m

Tính lưới đỡ đệm

2 2

1 * *0.75* * * 0.785*0.75*1.6 *12*600 10857

4

d d t d d m V D H kg




www.themegallery.com

Tổng khối lượng mà lưới đỡ phải chịu:

m=m1+m2=24780.84kg

Tải trọng lưới đệm chịu theo 1 đơn vị thể tích:

2

2

2

* ( ) * * * *4

0.25*1.6 *12 *1813 13923.84

dd dd th d t dd m V V V D H

kg

Khối lượng dung dịch lỏng:

2 2*120945 / 0.1209 /

m gP N m N mm

S

Tải trọng mà 1 thanh phải chịu:

2* 2.418 / l

Pq D N mm

n





Mômen uốn lớn nhất cắt nguy hiểm:

Mômen quán tính:

Mômen chống uốn:

2*

773760 .8

t

X

q D

M N mm

3*

12 X Y

b h J J

32* 2 20* * 2 10

12 * 3

x X y

J hW W h

h h

max

max

2

773760146

10 *3

X

z

x

M

W

h

39.87h Chọn h=40mm



Chân đỡ

Chọn vật liệu chế tạo chân đỡ là thép CT3

.Số chân đỡ là : 4

Trọng lượng thân tháp : Gt = *3.14*s*D*H *g =13140.73 N

Trọng lượng đệm khô : Gđ =P =mđ*g =106507.12N

Trọng lượng dung dịch : Gl = V*g* = 221784.48 N

Trọng lượng đáy và nắp : Gđ,n =2Gn =2*F*s*g* = 1401.67 N

Các trọng lượng phụ khác: Gp

=0.15(Gđ,n

+ Gt+ G

đ)= 18157.428N

Trọng lượng tổng cộng của tháp: Gmax= Gđ +Gt +Gđ,n +Gl +Gp = 463883.52N

Tải trọng đặt lên 1 chân đỡ : Q = G max /4 =115970.88N

Chọn tải trọng đặt lên 1 chân đỡ : G = 195768.636>115970.88(N) .

Theo 2 bản XIII.35 437 ta có kích thước chân đỡ là: L=250mm



Chân đỡ

Theo [2,bảng XIII.35,437] ta có kích thước chân đỡ :

L = 650 (mm) .

B = 180 (mm) .

B1 = 215 (mm).

B2 = 290 (mm) .

H = 350 (mm).

h = 185 (mm) .

S = 16 (mm) .

l = 90 (mm) .

d = 27 (mm) .



Tính toán mặt bích

mm

Bề dày :

c: đường kính bulong, c = 705mm

Z : số lượng bulong, db = 22mm, hệ số hiệu chỉnh

Sử dụng biểu thức :


755 470

142.52l

2

0.41* * 1 7.3* * 0.57 * * * 1 36.48b b

n

bi n

d P lT D Z mm

c D P

0.9

(80 ) 133o

bi

f x f a x aC

b a f b f a

2* 0.9 119.75N/mm

bi

2135.765b

N

mm

0.9




Chọn vật liệu là thép non bởi vì : có thể làm việc ở áp suất bất kì

Nhiệt độ môi trường lớn nhất là 500oC

Hằng số áp suất riêng m = 5.5

Áp suất riêng làm đệm biến dạng qo = 120 N/mm2.

Bích liền gắn mâm hấp thụ và thân thiết bị :


2

1

20.61* * 0.7 **

b n

b

bi b b

Dl P

t d Z k l d




Theo thực nghiệm ta chọn các thông số hình học cho bích liền không cổ

chuyển tiếp như sau :

A = 755mm

B = 250mm

C = 655mm

Dn = 450mm

S = 25mm (bề dày thân thiết bị ở chỗ nối bích)

Giả sử t = 38mm(bề dày bích)

db= 22mm(đường kính bulong)





=119.75 N/mm2

=135.765 N/mm2

Z = 10(số bulong)

= 102.5

hemegalery.com

bi

b

1

2

nC D

l

1

655 250 25190

2 2

C B S l mm

1.461k

36.51t mm



Kết luận

Ưu điểm của quá trình : + Hoạt động tốt trong môi trường ăn mòn .

+ Dung môi hấp thu rẻ , dễ tìm .

+ Kết cấu đơn giản , vận hành thuận tiện . Nhược điểm :

+ Năng suất xử lý nhỏ .

+ Khí trước khi vào tháp phải xử lý sơ bộ dòng khí .

+ Nước hấp thu phải sạch , tránh tạo cặn trong quá trình hấp thu làm tắc

dòng khí và dòng lỏng




Tính toán kinh tế

Tên thiết bị Thông số kỹ thuật Số lượng Đơn giá Thành tiền (Vnd)

Thép không gỉ Kg 1454 52.000/kg 72.700.000

Thép Kg 14.000/kg 20.359.000

Bulong M20

M16M10

96

3224

5000/cái

4000/cái3000/cái

480.000

128.00072.000

Tổng tiền vật tư 55.370.000

Tiền gia công

chế tạo

55.370.000

Tổng tiền chế tạo tháp

110.740.000

Lưu lượng kế 3 1.500.000/cái 4.500.000

Tổng tiền 225.980.000




LOGO


Documents

Thap Hap Thu Anhidric Sunfuric Thanh Axit Sunfuric