BỘ QUỐC PHÒNG

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT

NAM
HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ

Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc

KHOA: Hóa – Lý kỹ thuật
Phê chuẩn

Độ mật: …………

Ngày ….. tháng …. năm …….

Số: ………………

CHỦ NHIỆM KHOA
NHIỆM VỤ TIỂU LUẬN
Họ và tên: Cao Hồng Quân, Nguyễn Anh Sơn, Lê Quang Dương, Phùng Thị
Thu Trang, Vũ Bá Ngọc.
Ngành: Công nghệ hóa học

Lớp: CNKTHH12 . Khóa: 12
Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật hóa học

1. Tên đề tài: Tính toán, thiết kế các thiết bị trao đổi nhiệt loại “ Shell and
Tube ” – Ứng dụng trong nhà máy công nghiệp hóa chất (các nhà máy hóa
học, đạm Ninh Bình…)
2. Nội dung bản thuyết minh: giới thiệu về thiết bị trao đổi nhiệt và tính toán,

thiết kế thiết bị trao đổi nhiệt trong một số nhà máy công nghiệp.
3. Số lượng, nội dung các bản vẽ (ghi rõ loại, kích thước và cách thực hiện các
bản vẽ) và các sản phẩm cụ thể (nếu có): 5 bản vẽ
4. Cán bộ hướng dẫn (ghi rõ họ tên, cấp bậc, chức vụ, đơn vị, hướng dẫn toàn bộ
hay từng phần): Hà Văn Hảo, Đại úy, Giáo viên, Bộ môn Công nghệ hóa học,
hướng dẫn toàn bộ
Ngày giao: 11/9/2017

Ngày hoàn thành: 9/11/2017
Hà Nội, ngày 9 tháng 11 năm 2017

Chủ nhiệm bộ môn

Cán bộ hướng dẫn

(Ký, ghi rõ họ tên, học hàm, học vị)
Học viên thực hiện
Đã hoàn thành và nộp đồ án ngày 10 tháng 11 năm 2017
(Ký và ghi rõ họ tên)
Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí


MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU..........................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN....................................................................................2
I. Định Nghĩa..............................................................................................................2
2.1 Phân Loại Theo Nguyên Lý Làm Việc Của Thiết Bị Trao Đổi Nhiệt :.........2
2.2 Phận Loại Thiết Bị Trao Đổi Nhiệt Theo Sơ Đồ Chuyển Động Chất
Lỏng (Với Loại Thiết Bị Có Vách Ngăn ):................................................................3
2.3 Phân Loại Thiết Bị Trao Đổi Nhiệt Theo Thời Gian:....................................3

2.4 Phân Loại Thiết Bị Trao Đổi Nhiệt Theo Công Dụng :.................................3
III. Cấu tạo thiết bị trao đổi nhiệt làm việc gián tiếp.................................................4
3.1. Loại có vỏ bọc...............................................................................................4
3.2 Thiết bị trao đổi nhiệt loại ống.......................................................................6
3.3 Thiết bị trao đổi nhiệt loại tấm.......................................................................9
3.4 Thiết bị trao đổi nhiệt loại xoắn ốc..............................................................12
3.5 Thiết bị trao đổi nhiệt loại ống có gân.........................................................13
CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ THỰC NGHIỆM................................................14
I. Dây chuyền sản xuất HNO3 96% (Nhà máy Z195)...............................................14
1.1. Sơ đồ công nghệ sản xuất HNO3 96%........................................................14
1.2. Thuyết minh lưu trình.................................................................................14
1.3. Tính toán và thiết kế thiết bị trao đổi nhiệt E206.......................................15
II. DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT CUMENE (Nhà máy nhựa và hóa chất Phú
Mỹ)...........................................................................................................................24
2.1. Lưu trình công nghệ....................................................................................24
2.2. Tính toán, thiết kế thiết bị trao đổi nhiệt.....................................................25
III. Nhà máy đạm Ninh Bình (Xưởng Khí Hóa Than – Cương vị Khí hóa than và
làm mát)...................................................................................................................33
3.1. Mục đích cương vị......................................................................................33
3.2. Thuyết minh lưu trình công nghệ...............................................................33
3.3. Thiết kế thiết bị trao đổi nhiệt.....................................................................38
IV. Công nghệ sản xuất ete (Nhà máy Z195)..........................................................46
4.1 Nguyên lý dây chuyền.................................................................................46
4.2 Các công đoạn chính trong sản xuất ete......................................................46
4.3 Sơ đồ công nghệ của dây chuyền.................................................................46
Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí


4.4. Tính toán – thiết kế thiết bị Heat Exchanger..............................................51
CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN.....................................................................................56

TÀI LIỆU THAM KHẢO.....................................................................................57

Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí


1

LỜI NÓI ĐẦU
Nước ta đang trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa nên một
số ngành công nghiệp đang từng bước phát triển và hứa hẹn sẽ có nhiều đột
phá và đem lại nhiều lợi ích trong tương lai. Một trong số đó là ngành công
nghiệp hóa học. Các sản phẩm hóa học ở quy mô công nghiệp luôn đi kèm
với sự cải tiến, áp dụng khoa học kỹ thuật vào sản xuất để nâng cao chất
lượng sản phẩm từ đó có thể đáp ứng được nhu cầu cao của người tiêu dùng.
Các loại máy móc và thiết bị sản xuất luôn là ưu tiên hàng đầu của các nhà
máy, vì chúng phải đảm bảo yêu cầu rất chặt chẽ về khả năng vận hành cũng
như độ an toàn. Chính vì điều đó, các kỹ sư luôn phải đưa ra ý tưởng và cố
gắng thiết kế các loại thiết bị khác nhau đáp ứng mục đích, yêu cầu đề ra
trong ngành công nghiệp phát triển này.
Nắm bắt được tình hình đó, nhóm chúng tôi duới sự hướng dẫn tận
tình của Thầy ThS. Hà Văn Hảo tiến hành nghiên cứu đề tài: “ Tính toán,
thiết kế các thiết bị trao đổi nhiệt loại “ Shell and Tube ” – Ứng dụng
trong nhà máy công nghiệp hóa chất (các nhà máy hóa học, đạm Ninh
Bình…)” nhằm cụ thể hóa vấn đề thiết kế máy và thiết bị trong ngành công
nghệ hóa học hiện nay.
Đề tài của chúng tôi chia làm 3 chương:
Chương 1: Tổng quan về thiết bị trao đổi nhiệt
Chương 2: Nội dung và thực nghiệm
Chương 3: Kết luận
Chúng tôi đã cố gắng rất nhiều nhưng do điều kiện và với kiến thức

còn hạn chế, rất khó tránh khỏi những sai sót, rất mong được nhận những ý
kiến góp ý từ phía Thầy, Cô và các bạn để bài tiểu luận sẽ hoàn thiện hơn.

Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí


2

TẬP THỂ NHÓM.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
I. Định Nghĩa
Thiết bị trao đổi nhiệt là thiết bị trong đó thực hiện sự trao đổi nhiệt
giữa chất cần gia công với chất mang nhiệt hoặc lạnh. [1]
Chất mang nhiệt hoặc lạnh được gọi chung là môi chất có nhiệt độ
cao hoặc thấp hơn nhiệt độ chất gia công, dùng để nung nóng hoặc làm nguội
chất gia công điển hình trong hệ thống lạnh là dàn lạnh dùng hạ nhiệt độ
phòng còn dàn nóng làm hạ nhiệt độ môi chất hoặc sưởi ấm.
Chất gia công và môi chất thường là ở pha lỏng hoặc hơi, gọi chung
là chất lỏng. Các chất này có nhiệt độ khác nhau. [1]
Những thiết bị này thường được sử dụng trong thiết bị sưởi ấm, tủ
lạnh, điều hòa, nhà máy năng lượng, nhà máy hóa chất, nhà máy hóa
dầu, nhà máy lọc dầu, khu chế tạo khí thiên nhiên, và xử lý chất thải.
Và trong bài tiểu luận này, chúng tôi cũng tìm hiểu về một số thiết bị
trao đổi nhiệt trong các nhà máy công nghiệp lớn ở Việt Nam.
II. Phân Loại Thiết Bị Trao Đổi Nhiệt :
2.1 Phân Loại Theo Nguyên Lý Làm Việc Của Thiết Bị Trao Đổi Nhiệt :
2.1.1 Thiết bị trao đổi nhiệt tiếp xúc (hay hỗn hợp)
Là loại thiết bị trao đổi nhiệt trong đó chất gia công và môi chất tiếp
xúc nhau, thực hiện cả quá trình trao đổi nhiệt và trao đổi chất, tạo ra một

hỗn hợp. [1]
Ví dụ: bình gia nhiệt nước bằng cách sục 1 dòng hơi.
2.1.2 Thiết bị trao đổi nhiệt hồi nhiệt:
Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí


3

Là loại thiết bị trao đổi nhiệt có mặt trao đổi nhiệt được quay, khi tiếp
xúc chất lỏng 1 mặt nhận nhiệt, khi tiếp xúc chất lỏng 2 mặt toả nhiệt. Quá
trình trao đổi nhiệt là không ổn định và trong mặt trao đổi nhiệt có sự dao
động nhiệt. [1]
Ví dụ: bộ sấy không khí quay trong lò hơi nhà máy nhiệt điện.
2.1.3 Thiết bị trao đổi nhiệt vách ngăn:
Là loại thiết bị trao đổi nhiệt có vách rắn ngăn cách chất lỏng nóng và
chất lỏng lạnh và 2 chất lỏng trao đổi nhiệt theo kiểu truyền nhiệt. Loại thiết
bị trao đổi nhiệt vách ngăn bảo đảm độ kín tuyệt đối giữa hai chất, làm cho
chất gia công được tinh khiết và vệ sinh, an toàn, do đó được sử dụng rộng
rãi trong mọi công nghệ. [1]
2.1.4 Thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống nhiệt:
Là loại thiết bị trao đổi nhiệt dùng ống nhiệt để truyền tải nhiệt từ
chất lỏng nóng đến chất lỏng lạnh. Môi chất trong các ống nhiệt nhận nhiệt
từ chất lỏng 1, sôi và hoá hơi thành hơi bão hoà khô, truyền đến vùng tiếp
xúc chất lỏng 2, ngưng thành lỏng rồi quay về vùng nóng để lặp lại chu trình.
Trong ống nhiệt, môi chất sôi, ngưng và chuyển động tuần hoàn, tải 1 lượng
nhiệt lớn từ chất lỏng 1 đến chất lỏng 2. [1]
2.2 Phận Loại Thiết Bị Trao Đổi Nhiệt Theo Sơ Đồ Chuyển Động Chất
Lỏng (Với Loại Thiết Bị Có Vách Ngăn ):
- Sơ đồ song song cùng chiều
- Sơ đồ song song ngược chiều

- Sơ đồ song song đổi chiều
- Sơ đồ giao nhau 1 lần
- Sơ đồ giao nhau nhiều lần.
2.3 Phân Loại Thiết Bị Trao Đổi Nhiệt Theo Thời Gian:
Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí


4

Phân làm 2 loại
- Thiết bị liên tục: Như bình ngưng , calorifer
- Thiết bị làm việc theo chu kỳ: như nồi thanh trùng , thiết bị sấy theo mẻ
2.4 Phân Loại Thiết Bị Trao Đổi Nhiệt Theo Công Dụng:
- Thiết bị gia nhiệt dùng để gia nhiệt cho sản phẩm : như nồi nấu lò hơi
- Thiết bị làm mát để làm nguội sản phẩm đến nhiệt độ môi trường : như
tháp giải nhiệt, bình làm mát dầu.
- Thiết bị lạnh để hạ nhiệt độ sản phẩm đến nhiệt độ nhở hơn nhiệt độ môi
trường : như tủ lạnh, tủ đông
III. Cấu tạo thiết bị trao đổi nhiệt làm việc gián tiếp
Dựa vào cấu tạo của bề mặt truyền nhiệt ta có thể chia thiết bị trao
đổi nhiệt gián tiếp thánh các loại chính sau đây:
- Loại có vỏ bọc
- Loại ống
- Loại tấm
- Loại xoắn ốc
- Loại ống có gân
3.1. Loại có vỏ bọc
3.1.1 Cấu tạo[3]:

Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí



5

Hình 3.1a: Thiết bị truyền nhiệt loại

Hình 3.1b: Hình ảnh thiết bị trao

vỏ bọc ngoài [2]

đổi nhiệt loại vỏ bọc ở ngoài thực tế

1 – thiết bị; 2 – vỏ bọc;
3 – mặt bích
Lớp vỏ bọc ngoài 2 được ghép chắc vào lớp vỏ thiết bị 1 bằng mặt
bích 3 (hoặc hàn bền). Giữa hai lớp vỏ tạo thành khoảng trống kín sẽ chứa
chất tải nhiệt.
3.1.2 Nguyên tắc hoạt động[3]:
- Quá trình truyền nhiệt sẽ được đưa vào khoảng trống giữa hai lớp vỏ để
đun nóng hay làm lạnh.
- Chiều cao của vỏ ngoài không được thấp hơn mực chất lỏng ở trong thiết
bị.
- Bề mặt truyền nhiệt không lớn quá 10m 2 , và áp suất làm việc của hơi đốt
không quá 10at.
- Đặt cánh khuấy để tăng tốc độ tuần hoàn.
- Khi cần làm việc ở áp suất cao thì vỏ bọc ngoài cần phải có cấu tạo đặc
biệt (áp suất ở đây có thể lên đến 75 at). Để truyền nhiệt từ ống xoắn vào vỏ thiết bị
Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí



6

được, ta lót them miếng lót kim loại để tăng bề mặt tiếp xúc, hoặc đúc ống xoắn
vào trong vỏ thiết bị. Đôi khi ống xoắn thường được bổ đôi rồi hàn vào thiết bị,
hoặc lấy thép góc hàn vào vỏ thiết bị. Mục đích điều chỉnh áp suất hơi trong ống
xoắn.

Hình 3.2: Thiết bị có ống xoắn bên trong vỏ bọc
3.1.3 Ưa điểm và nhược điểm - ứng dụng[3]
- Ưu điểm: chế tạo đơn giản, dễ vận hành, dễ bảo dưỡng và sửa chữa
- Nhược điểm: Hệ số truyền nhiệt không cao, thiết bị cồng kềnh
- Ứng dụng:
+ Truyền nhiệt gián tiếp qua lớp vỏ thiết bị
+ Sử dụng khi đun nóng hoặc làm lạnh các thiết bị phản ứng, đặc biệt
là các thiết bị bên trong không đặt được ống xoắn
3.2 Thiết bị trao đổi nhiệt loại ống
Loại này bề mặt truyền nhiệt có dạng hình ống, căn cứ vào tính chất
làm việc và cấu tạo của thiết bị có thể xếp thành 2 kiểu sau:
- Ống lồng ống
Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí


7

- Ống chùm
3.2.1 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống lồng ống[3]
* Cấu tạo:
Thiết bị trao đổi nhiệt loại ống lồng ống gồm nhiều đoạn nối tiếp với
nhau (hình 3.3), mỗi đoạn có 2 ống lồng vào nhau, ống trong 1 của đoạn này
nối với ống trong của đoạn khác và ống ngoài 2 của đoạn này nối thông với

ống ngoài của đoạn khác. Để dễ thay thế và rửa ống người ta nối bằng khuỷu
3 và ống nối 4 có mặt bích. Ống 2 được hàn kín với ống 1 bằng mối hàn 5
1 – ống trong; 2 – ống
ngoài; 3 – khuỷu nối;
4 – ống nối; 5 – mối hàn

Hình 3.3: Thiết bị trao đổi nhiệt loại ống lồng ống [2]
* Nguyên lý làm việc
- Chất tải nhiệt II đi trong ống trong từ dưới lên còn chất tải nhiệt I đi trong
ống từ trên xuống
- Khi năng suất lớn ta đặt nhiều dãy làm việc song song.

Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí


8

Hình 3.4: Thiết bị trao đổi nhiệt loại ống lồng ống làm việc song song
* Ưu điểm và nhược điểm. Ứng dụng
- Ưu điểm: có hệ số truyền nhiệt lớn, dễ điều chỉnh tốc độ môi chất, chế tạo
đơn giản
- Nhược điểm: Cồng kềnh, giá thành cao, khó vệ sinh khoảng trống giữa 2
ống, khó sửa chữa
- Ứng dụng: Dùng để ngưng tụ hoặc bay hơi môi chất lạnh, làm quá lạnh
môi chất lạnh ở thể lỏng, hay dung đun nóng nước, làm mát dầu…
3.2.2 Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống trùm[3]
* Cấu tạo:
Gồm có vỏ hình trụ 1, hai
đầu hàn hai lưới ống 2, các ống
truyền nhiệt 3 được ghép chắc

và kín vào lưới ống. Các ống
lắp trên lưới ống cần phải kín
bằng cách nong hoặc hàn, đôi
khi người ta dùng cả đệm để Hình 3.4. Thiết bị trao đổi nhiệt loại ống
ghép kín. Đáy và nắp có ghép
chùm [2]
với vỏ 1 bằng mặt bích 4 có

1 – vỏ thiết bị truyền nhiệt;

bulong ghép chắc. Trên vỏ, nắp

2 – lưới đỡ ống; 3 - ống truyền nhiệt;

và đáy có cửa (ống nối) để dẫn

4 – đáy thiết bị

chất tải nhiệt. Thiết bị được lắp
Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí


9

vào giá đỡ bằng tai treo hàn
vào vỏ. [2]

Hình 3.5a, b: Thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm trong thực tế
- Các ống trao đổi nhiệt bên trong có thể bố trí theo hình lục giác đều, hình
tròn đồng tâm, hình vuông.


Hình 3.6. Cách bố trí ống:
a – xếp theo hình đa giác; b – xếp theo hình tròn;
c – xếp theo hình vuông
* Nguyên lý làm việc
- Hai môi chất trao đổi nhiệt với nhau thông qua vách ống.
- Môi chất lỏng thường đi trong ống, mối chất khí và hơi thường đi ngoài
ống. Môi chất nóng cũng thường được bố trí đi trong ống.
Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí


10

- Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống trùm khi lắp chắc vào lưới đỡ ống chỉ làm
việc ổn định khi hiệu số nhiệt giữa vỏ và ống thiết bị không quá 50oC, nếu vượt
quá giới hạn này, ống hoặc vỏ thiết bị bị biến dạng do sự giãn nở không đều nhau.
Khi thiết bị làm việc có sự chênh lệch nhiệt độ lớn giữa vỏ và ống thiết bị, cần cấu
tạo them bộ phận bù giãn nở.
* Ưu điểm và nhược điểm. Ứng dụng.
- Ưu điểm: Kết cấu gọn, chắc chắn, công nghệ chế tạo không phức
tạp, bề mặt truyền nhiệt lớn, dễ vệ sinh, sửa chữa.
- Nhược điểm: Khó chế tạo bằng vật liệu giòn, giá thành cao.
- Ứng dụng: dùng phổ biến nhất trong công nghiệp hóa chất (dùng
làm bình ngưng tụ và hơi môi chất, bình bốc hơi cho máy lạnh, làm bình quá
lạnh).
3.3 Thiết bị trao đổi nhiệt loại tấm
Phân loại:
- Loại tấm đệm kín bằng gioăng
- Loại tấm hàn kín
- Loại tấm khe hở rộng

- Loại tấm bán hàn
- Loại tấm lồng ống.
* Cấu tạo: [3]
Có thành phần cơ bản là các tấm trao đổi nhiệt cơ bản. Các khe giữa các
tấm tạo thành hai hệ thống không thông với nhau. Bề mặt gồm nhiều tấm xếp lên
một khung đỡ, bên trong có các khe rãnh để lưu chất chuyển động (hình 3.6)
Vật liệu thường là chất không rỉ.

Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí


11

Hình 3.6. Thiết bị truyền nhiệt dạng tấm
* Nguyên lý hoạt động[3]
- Khi chất lỏng lưu động qua các khe rãnh, môi chất sẽ chuyển động dưới
dạng màng mỏng nên tạo ra hệ số trao đổi nhiệt rất cao tạo điều kiện tốt để đốt
nóng hay làm lạnh môi chất

Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí


12

Hình 3.7. Sơ đồ nguyên lý làm việc TBTĐN dạng tấm [2]
- Các tấm thường đặt song song với nhau tạo ra các khoảng không gian hẹp
tạo nên các kênh dẫn riêng biệt cho các môi chất khác nhau.
* Ưu điểm và nhược điểm. Ứng dụng
- Ưu điểm:
+ Đảm bảo hệ số truyền nhiệt cao với hiệu số trở kháng thủy lực thấp.

+ Thiết bị gọn nhẹ, chi phí chế tạo thấp.
+ Làm việc đáng tin cậy , không bị rò rỉ.
+ Kết hợp hài hòa giữa lắp đặt và bảo dưỡng thiết bị.
- Nhược điểm: Chế tạo tấm truyền nhiệt thường phải qua xử lý nhiệt và gia
công phức tạp.
- Ứng dụng:
+ Bộ phận gia nhiệt, làm nóng và thông gió.
+ Các hệ thống điều hòa không khí và gia nhiệt năng lượng mặt trời
+ Các hệ thống cung cấp nhiệt và bơm nhiệt
+ Các hệ thống làm mát xăng nhiên liên liệu và dầu thủy lực.

Hình 3.8. Hệ thống TBTĐN trong nhà máy giấy
Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí


13

3.4 Thiết bị trao đổi nhiệt loại xoắn ốc [2]
* Cấu tạo:
Thiết bị gồm hai tấm kim loại 1 và 2 cuống theo dạng xoắn ốc. Đầu
trong của hai tấm kim loại được hàn vào tấm ngăn 3, giữa hai tấm 1 và 2 tạo
thành một khe có tiết diện hình chữ nhật. Hai đầu thiết bị được ghép kín
bằng nắp 4.

Hình 3.9. Thiết bị truyền nhiệt loại xoắn ốc [2]
* Nguyên lý làm việc
Chất tải nhiệt sẽ đi vào lỗ hổng giữa hai khe của tấm 1 và tấm 2
* Ưu điểm và nhược điểm:
- Ưu điểm: thiết bị truyền nhiệt kiểu xoắn ốc có ưu điểm là gọn và có
vận tốc lớn, hai chất tải nhiệt có thể chuyển động ngược chiều nhau hoàn

toàn, trở lực thủy lực nhỏ hơn trong ống chùm.
- Khuyết điểm: chế tạo và sửa chữa phức tạp, không làm việc ở áp
suất cao trên 6 at (cấu tạo đặc biệt có thể làm việc được ở 10 at).
3.5 Thiết bị trao đổi nhiệt loại ống có gân[2]
* Cấu tạo:
Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí


14

Thiết bị truyền nhiệt loại ống có gân thường có hai kiểu (hình 3.10):
gân dọc 1 và gân ngang 2. Đôi khi truyền nhiệt giữa hai chất khí, người ta
thường cấu tạo gân cả hai bên

Hình 3.10. Thiết bị trao đổi nhiệt loại ống có gân
1 – gân dọc; 2 – gân ngang; 3 – gân hình kim
* Nguyên lý làm việc
Khi truyền nhiệt giữa hai chất tải nhiệt mà hệ số cấp nhiệt một phía
thì rất nhỏ so với phía còn lại, ta cần tăng bề mặt truyền nhiệt ở phía có α
nhỏ để tăng hiệu quả truyền nhiệt bằng cách thêm các gân lên bề mặt truyền
nhiệt.

Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí


15

CHƯƠNG 2: NỘI DUNG VÀ THỰC NGHIỆM
I. Dây chuyền sản xuất HNO3 96% (Nhà máy Z195)
1.1. Sơ đồ công nghệ sản xuất HNO3 96%


E201

860C

E202
D202

V
Không khí
sạch

D201
HNO3 60%

V

V
E203
HNO3

Stream

0

160 C
E206

99%
R302


V
R201

P

V

H2SO4 70%

E thiết bị trao đổi nhiệt

V

D201 tháp chưng luyện
E303

D202 tháp tẩy trắng
R thiết bị gia nhiệt

E304

H2SO4 85%

P bơm
V van

P

P


R304

H2SO4 96%

Hình 1.1. Sơ đồ công nghệ sản xuất HNO3 96%
1.2. Thuyết minh lưu trình
HNO3 60% cùng với hơi nước được cho vào thiết bị gia nhiệt đung
nóng E206 tới 1600C rồi đưa vào tháp chưng luyện D201 sử dụng H 2SO4
85% đưa vào từ đỉnh tháp, nồng độ axit thu được ở đáy tháp là khoảng 70%.
Tháp chưng có cấu tạo đặc biệt là tháp thủy tinh, lớp trong được chế tạo bằng
thủy tinh đặc biệt nên có khả năng chịu ăn mòn hóa học.
Hơi HNO3 thu được ở đỉnh tháp có nồng độ 96% được đưa vào thiết
bị ngưng tụ làm lạnh thu được dung dịch axit HNO 3 sau đó được tẩy trắng

Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí


16

khi qua tháp D202. Sản phẩm thu được ở đáy tháp D202 đi qua thiết bị làm
lạnh và đưa về thùng chưa.
Sản phẩm đáy tháp D201 là H2SO4 70% được đưa vào hệ thống thu
hồi cô đặc để đạt nồng độ 85%. Axit 70% được đưa vào thiết bị gia nhiệt bay
hơi rồi qua thiết bị ngưng tụ làm lạnh, cuối cùng ta thu được axit 85% và
bơm hồi lưu về tháp chưng luyện D201.
1.3. Tính toán và thiết kế thiết bị trao đổi nhiệt E206
1.3.1. Tính toán thiết bị trao đổi nhiệt
Sử dụng phần mềm Aspen Hysys 8.8 để tính toán cân bằng vật chất.
Bước 1: Khởi động chương trình Aspen Hysys


Bước 2: Xây dựng cơ sở mô phỏng
Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí


17

+ Cấu tử: H2O, HNO3

+ Chọn hệ nhiệt động: PRSV

Bước 3: Lưu case vào thư mục sau đó vào môi trường mô phỏng
Bước 4: Thiết lập dòng vật chất
Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí


18

Bảng 1.1 Thông số của thiết bị trao đổi nhiệt E206

Lưu lượng (kg/h)
Nhiệt độ (0C)
Áp suất (atm)
Tỷ lệ

Dòng vào
Nguyên liệu
Hơi nước
1500
25

200
1
15.35
HNO3: 0.6
H2O: 1
H2O: 0.4

Bước 4: Thiết lập mô phỏng thiết bị trao đổi nhiệt

Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

Dòng ra
Sản phẩm
Hơi nước
160
1
HNO3: 0.6
H2O: 0.4

70
15.35
H2O: 1


19

Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí


20


1.3.2. Thiết kế thiết bị trao đổi nhiệt
Sử dụng phần mềm Aspen Exchanger Design and Rating V8.8 để
thiết kế thiết bị trao đổi nhiệt dạng Shell and Tube.
Bước 1: Khởi động chương trình Aspen Exchanger Design and Rating
Bước 2: Lựa chọn thiết bị trao đổi nhiệt Shell & Tube

Bước 3: Thiết lập dòng vật chất (Process Data)
Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí


21

Bảng 1.2 Thông số cần thiết lập cho thiết bị E206
Nguyên liệu
Vào
Lưu lượng (kg/h)

1500

Nhiệt độ (0C)

25

Áp suất (atm)

1

Ra


Vào

Ra

160

200

155

Bước 4: Thiết lập đặc tính (Property Data)
+ Thiết lập dòng nóng (Hot stream)

+ Thiết lập dòng lạnh (Cold Stream).
Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí

Hơi nước

15.35


22

Bước 5: Lựa chọn hình dạng cấu tạo thiết bị (Exchanger Geometry)

Bước 6: Lựa chọn vật liệu (Materials of Contruction)
Ket-noi.com kho tài liệu miễn phí