Tính toán cân bằng nhiệt lượng
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (701.47 KB, 48 trang )
Hỗn hợp nguyên liệu ban đầu có nhiệt độ 250C vào thiết bị trao đổi nhiệt gồm:
o-xylen,oxy.
Nhiệt lượng của các chất được tính theo công thức:
qi= Gi×Ci ×ti , kJ/h.
Trong đó:
Gi : khối lượng của chất i, kg/h;
Ci : nhiệt dung riêng của chất i, kJ/h;
ti : nhiệt độ của chất i, 0C.
Thành phần của nguyên liệu ban đầu bao gồm:
Lưu lượng (kg/h)
% khối lượng Cp (kJ/kg.0C)
qi (kJ/h)
C6H4(CH3)2
1798,752
93,71
1,76
79145,088
02
201,248
6,289
29,378
147555,033
Tổng
2000,00
100,00
1.2.
226700,1216
Nhiệt lượng của hỗn hợp nguyên liệu sau khi được gia nhiệt Q2
Hỗn hợp sau gia nhiệt lên nhiệt độ 1600C sau đo được đưa vào thiết bị phản ứng.
Thành phần của hỗn hợp bao gồm:
Lưu lượng (kg/h)
% khối lượng Cp (kJ/kg.0C)
qi (kJ/h)
C6H4(CH3)2
1798,752
93,71
2,56
736768,82
02
201,248
6,289
29,466
948795,77
Tổng
2000,00
100,00
42
1,686.106
1.3.
Nhiệt lượng của hỗn hợp sản phẩm trước khi trao đổi nhiệt Q3
Hỗn hợp phản ứng đi từ tháp phản ứng 3 có nhiệt độ 380 0C được trao đổi nhiệt
với dòng nguyên liệu ban đầu có nhiệt độ 250C.
Thành phần của hỗn hợp này bao gồm:
Lưu lượng (kg/h)
% khối lượng Cp (kJ/kg.0C)
qi (kJ/h)
C6H4(CH3)2
1798,752
93,71
2,84
1941213,16
02
201,248
6,289
29,532
2258437,26
Tổng
2000,00
100,00
1.4
4,199.106
Nhiệt lượng mất mát Q5
Ta xét lượng nhiệt mất mát trong quá trình trao đổi nhiệt bằng 2% lượng
nhiệt đầu vào của thiết bị:
Q5 = (Q1 + Q3 ) x 0,02 =88514,1 (KJ/h )
Nhiệt lượng của hỗn hợp sản phẩm sau khi đã trao đổi nhiệt Q4
Q4 =(Q1 + Q3 ) – ( Q2 +Q5 ) =2,651. 106 (KJ/h ).
43
Vậy cân bằng nhiệt lượng ở thiết bị trao đổi nhiệt:
Dòng vào
Nhiệt lượng nguyên liệu
226700,12
ban đầu (kJ/h)
6
hợp nguyên liệu sau khi
4,199.106
trao đổi nhiệt (kJ/h)
hợp sản phẩm sau khi
đã trao đổi nhiệt (kJ/h)
Nhiệt lượng mất mát
(kJ/h)
Tổng
1,686.106
được gia nhiệt (kJ/h)
Nhiệt lượng của hỗn
Nhiệt lượng của hỗn
hợp sản phẩm trước khi
Dòng ra
Nhiệt lượng của hỗn
4,426.106
Tổng
2,651.106
88514,1
4,426.106
2 Cân bằng nhiệt lượng thiết bị phản ứng thứ nhất
2.1. Nhiệt lượng do hỗn hợp nguyên liệu mang vào Q1,1
Q1,1 = Q2 = 1,686.106 (kJ/h).
2.2. Nhiệt lượng do phản ứng tỏa ra Q1,2
Nhiệt lượng này do phản ứng oxy hóa oxylen tỏa ra. Ta có phản ứng:
Nhiệt lượng do phản ứng tỏa ra:
Q1,2 =
1798, 752
× 265 × 103 =2,536.106 (KJ/h ).
106
1.4. Nhiệt lượng của hỗn hợp sau phản ứng Q1,3
Sau phản ứng hỗn hợp sản phẩm có nhiệt độ 380oC với thành phần
như sau:
Lưu lượng (kg/h)
% khối lượng Cp (kJ/kg.0C)
44
qi (kJ/h)
C6H4(CH3)2
1798,752
93,71
2,84
1941213,16
02
201,248
6,289
29,532
2258437,26
Tổng
2000,00
100,00
4,199.106
2.3 Nhiệt lượng mất mát trong tháp Q1,m
Q1,m = (Q1,1 + Q1,2) x 0,02 =123640 (KJ/h ).
Cân bằng nhiệt lượng thiết bị phản ứng thứ nhất:
Dòng vào
Nhiệt lượng nguyên liệu
ban đầu (kJ/h)
Nhiệt lượng do phản
ứng tỏa ra
Tổng
Dòng ra
Nhiệt lượng của hỗn
1,686.106
2,636.106
hợp sản phẩm ra khỏi
thiết bị phản ứng (kJ/h)
Nhiệt lượng mất mát
(kJ/h)
4,223.106
Tổng
4,34 − 4, 223
= 1,38%
4,322
Sai số
4,199.106
123640
4,34.106
3 Tính toán cho thiết bị Phân hủy tạp màu là
3.1. Thiết bị tạo hơi với dòng sản phẩm từ thiết bị phản ứng 1
Dòng sản phẩm ra khỏi thiết bị phân tách lỏng khí có nhiệt độ 380oC
được đưa vào thiết bị tạo hơi trao đổi nhiệt với dòng nước được bơm từ bể 11
lên. Nước nhận nhiệt tạo thành hơi đốt đem sử dụng ở các quá trình khác.
Nhiệt lượng của dòng sản phẩm đi ra từ tháp phản ứng chính là :
Qvào = 4,223.106 (kJ/h).
45
Hỗn hợp sau khi trao đổi nhiệt cần hạ xuống nhiệt độ 130oC để có đưa vào
các tháp chưng nhằm mục đích tách các sản phẩm anhydrite maleic và anhydrite
phtalic tinh khiết.
Dòng hỗn hợp gồm các chất được tính toán lại tại nhiệt độ 130oC như bảng sau :
Lưu lượng (kg/h)
% khối lượng Cp (kJ/kg.0C)
qi (kJ/h)
C6H4(CH3)2
1798,752
93,71
2,47
577579,27
02
201,248
6,289
29,426
769850,07
Tổng
2000,00
100,00
1,347.106
Nhiệt lượng do nước mang vào: lượng nước làm mát Gnc có nhiệt độ 250C được
bơm dưới áp suất 3 at, Cp = 4,313 kJ/kg.0C.
Nước sau khi trao đổi nhiệt có hóa hơi tại 3 at, nên có nhiệt độ của hơi là 1340C,
Cp = 1,947 kJ/kg.0C.
Ngoài ra để hóa hơi nước, cần tính đến ẩn nhiệt hóa hơi của nước r = 2164
kJ/kg (Sổ tay QTTB)
Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị:
46
Gnc =
4.223 × 106 − 1,347 ×106
= 1135 (KJ/h).
260,898 + 2164 + 107,528
Danh mục tài liệu tham khảo:
•
http://www.engg.uaeu.ac.ae/departments/units/gra/Presentation/fs_10_11/Femal
e-fs10.11-hanan/CHF2-1/Website_template/project_design.htm.
•
http://www.che.cemr.wvu.edu/publications/projects/phthalic2/phthalic212.pdf
• SOURCE ASSESSMENT:PHTHALIC ANHYDRIDE(AIR EMISSIONS)
• http://en.wikipedia.org/wiki/O-Xylene.
•
http://en.wikipedia.org/wiki/Phthalic_anhydride.
• Công Nghệ Tổng Hợp Hữu Cơ-Hoá Dầu- Phạm Thanh Huyền,Nguyễn
Hồng Liên - Nhà Xuất Bản Khoa Học và Kỹ Thuật Hà Nội.
• Petrochemiscal Process.
Gulf Publishing Company (Paris), 1989.tái bản năm 2013.
• Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry.
• Từ điển và thuật ngữ chuyên ngành công nghệ hữu cơ hóa dầu.
• Sổ tay quá trình thiết bị công nghệ hóa chất tập 1 và 2.
47
48
