Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƯƠNG 2. THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

CHƯƠNG 2. THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

Tải bản đầy đủ - 0trang

Đồ án Thiết kế máy thiết bị



Thiết bị cô đặc một nồi NaOH



ii. Tinh chế - Làm sạch: Loại bỏ tạp chất bằng các phương pháp vật lý (lắng, lọc,…)



và hóa học (kết tủa). Người ta thường dùng NaOH dư và BaCl 2 để kết tủa hồn

tồn tạp chất. Vì vậy cần phải trung hòa lượng OH - dư bằng HCl. Quá trình tinh

chế tiến hành ở nhiệt độ cao để CaCO 3 kết tủa tinh thể lớn, độ hòa tan giảm, dễ

dàng cho quá trình lọc [5].

Ca2+ + Na2CO3



CaCO3 ↓ + 2Na+



Mg2+ + 2NaOH



Mg(OH)2 ↓ + 2Na+



SO42- +BaCl2



BaSO4 ↓ + 2Cl-



iii. Điện phân: Phân ly và phân riêng các ion trong dung dịch bằng phương pháp điện



phân NaCl có màng ngăn. Trong dung dịch NaCl, khi chưa có dòng điện, xảy ra

các q trình sau:

NaCl

Na+ +

Cl+

H2O

2H

+

OHKhi có dòng điện một chiều chạy qua dung dịch muối, các ion di chuyển về

các cực: H+ và Na+ di chuyển về catode, Cl- và OH- di chuyển về anode. Tại catode,

nước bị khử sinh ra H2 và OH-, Na+ kết hợp với OH- tạo thành NaOH. Tại anode,

Cl- bị oxy hóa sinh ra Cl2.

iv. Cô đặc: Làm tăng nồng độ chất tan NaOH và tách NaCl còn lại dưới dạng tinh thể.

NaOH sau khi điện phân có nồng độ rất lỗng, do đó phải tiến hành cơ đặc để đáp

ứng các u cầu kỹ thuật cũng như vận chuyển. Khi tăng nồng độ NaOH thì độ tan

của NaCl còn lại giảm xuống nên NaCl bị tách ra dưới dạng tinh thể. Muối NaCl

được tái sử dụng lại ở quá trình điện phân [5].

v. Đóng gói: Sau khi NaOH được cơ đặc đến nồng độ yêu cầu thì sẽ được trữ và bảo

quản trong thùng chứa. Thùng chứa được làm bằng các vật liệu chống ăn mòn,

thường là composite.

2.2.

Quy trình cơng nghệ hệ thống cô đặc một nồi NaOH

2.2.1. Sơ đồ cô đặc một nồi NaOH (Hình 1.1, trang 05)

2.2.2. Thuyết minh quy trình cơ đặc NaOH



19



Đồ án Thiết kế máy thiết bị



Thiết bị cơ đặc một nồi NaOH



Dung dịch NaOH có nồng độ 10% khối lượng chứa trong bồn nguyên liệu (1)

được bơm ly tâm (2) đưa vào thùng cao vị (3). Từ thùng chứa của bồn cao vị được

thiết kế có gờ chảy tràn để ổn định mức chất lỏng trong thùng, sau đó chảy qua lưu

lượng kế (4) vào thiết bị trao đổi nhiệt (5) (thiết bị ống chùm). Ở thiết bị trao đổi

nhiệt, dung dịch được đun nóng sơ bộ đến nhiệt độ sơi bằng hơi nước bão hòa cung

cấp từ ngồi vào, rồi đi vào nồi cơ đặc để thực hiện quá trình bốc hơi. Hơi thứ cấp

và khơng khí ngưng đi qua thiết bị phía trên của thiết bị cô đặc vào thiết bị ngưng

tụ (9).

Trong thiết bị ngưng tụ, nước lạnh đi từ trên xuống, ở đây hơi thứ cấp sẽ

ngưng tụ lại thành lỏng và chảy qua ống (11) xuống thùng chứa; còn khơng khí

ngưng đi qua thiết bị thu hồi bọt (10) rồi vào bơm hút chân không. Dung dịch

NaOH sau khi cô đặc (dung dịch NaOH 30%) được bơm (7) hút ra ở phía dưới

thiết bị cơ đặc đi vào thùng chứa (8).



20



Đồ án Thiết kế máy thiết bị



Thiết bị cô đặc một nồi NaOH



CHƯƠNG 3. TÍNH TỐN CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG

3.1. Tính cân bằng vật chất

3.1.1. Dữ kiện ban đầu

• Năng suất thiết bị: 10 m3/h

• Nồng độ ban đầu: 10% (w/w)

• Nồng độ sau cơ đặc: 30% (w/w)

• Nhiệt độ đầu của nguyên liệu: Chọn t0 = 20 0C

• Áp suất ngưng tụ: Pn = 1 – 0,5 = 0,5 at

3.1.2. Cân bằng vật chất



W, h2



Qt

GGđ,

c, Cc, tc

Cđ, tđ



Qc



D, h1



Hình 3.1 Sơ đồ xác định tính cân bằng vật chất và cân bằng năng lượng của nồi cô đặc

D, C,



Áp dụng định luật bảo toàn khối lượng, ta có:

Gc, Cc, tc



(3.1)

Hay

(3.2)

Khối lượng của dung dịch đầu bằng khối lượng dung dịch cuối cộng khối

lượng hơi nước bốc ra trong q trình cơ đặc:

(3.3)

Từ phương trình (3.1), (3.2) và (3.3) ta suy ra được:

(3.4)

Trong đó:

Gđ (kg/h): Khối lượng nguyên liệu trước khi cô đặc;

Gc (kg/h): Khối lượng sản phẩm sau khi cô đặc;

xđ (%): Nồng độ nguyên liệu trước khi cô đặc;

xc (%): Nồng độ nguyên liệu sau khi cô đặc;

W (kg): Lượng dung môi bốc ra trong quá trình cơ đặc.

Khối lượng riêng của dung dịch NaOH 10% ở 20 0C là 1109 kg/m3 [4]. Năng

suất thiết bị tính theo kg/h:

21



Đồ án Thiết kế máy thiết bị



Thiết bị cô đặc một nồi NaOH



Từ số liệu ban đầu và phương trình (3.2), ta tính được khối lượng sản phẩm

sau khi cơ đặc:

Tương tự, từ phương trình (3.4), ta tính được lượng dung mơi bốc hơi trong

q trình cơ đặc:



G_đ=

xđ = 10% (w/w)



ρ_đ.V_đ

11090 (kg/h)

Cơ đặc



Hình 3.3 Sơ đồ khối mơ tả cân bằng vật chất

3.2. Tính cân bằng năng lượng



Chọn áp suất ở thiết bị ngưng tụ bằng 0,5 at. Tra bảng I. 251, ta được nhiệt độ

của hơi thứ trong thiết bị ngưng tụ là 80,9 0C (Trang 314, [6]).

∆’’’ là tổn thất thủy lực do quá trình hơi đi từ mặt thoáng của dung dịch vào

thiết bị ngưng tụ có tổn thất do áp suất. Trong thực tế, nhiệt độ sẽ giảm đi, ∆’’’ =

(1÷1,5) 0C [1]. Chọn ∆’’’ = 1 0C.

Ở cùng điều kiện áp suất, ta có:

∆’” = tsdmnc - tnt

Suy ra, tsdmnc = ∆’” + tnt = 1 + 80,9 = 81,9 0C.



(3.5)



Bảng 2. Nhiệt độ sôi của nước ở các áp suất khác nhau [6]

t (0C)

80

85



P (at)

0,483

0,59

22



i’’ (kJ/kg)

2644

2653



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG 2. THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×