Đang tải... (xem toàn văn)
Để làm được điều này cần sử dụng thiết bị tạo chân không để có được áp suất chân không thấp nhất trong hệ. Để giảm thời gian lưu của mazut trong lò nung và giảm trở lực nên sử dụng lò nung hai chiều, đưa hơi nước vào ống xoắn của lò, giảm thiểu khoảng cách giữa cửa nhập liệu vào tháp và cửa ra khỏi lò nung, tăng đường kính ống dẫn nguyên liệu, giảm thiểu các chỗ uốn góc, dạng chữ S
6-5. Hãy tính UFL của bài 6-3a tại áp suất 1 atm, 5 atm, 10 atm, và 20 atm. 6-6. Hãy tính LFL và UFL bằng cách sử dụng nồng độ hệ số tỷ lượng cho khí metan, propylene,ethyl ête, và acetone. Hãy so sánh với giá trị thực tế. 6-7. Hãy tính LOC của propan, hydro và metan. 6-8. Xác định LOC của hỗn hợp 2% hexan, 3% propane, và 2% methane bởi khối lượng. 6-33. Acetone được sử dụng như dung môi trong phòng thí nghiệm. Có một số lo ngại về tai họa cháy liên quan đến acetone. Để giải pháp là pha loãng acetone nguyên chất với nước, do đó cung cấp điểm bốc cháy tăng lên. Phần mol của nước trong hỗn hợp nước axeton gì cần tìm để tăng điểm bốc cháy của hỗn hợp đến 100 ° F? Acetone hòa tan hoàn toàn trong nước. 6-34. Ta đã được chuyển nhượng nhiệm vụ hỗ trợ việc di chuyển tới phòng điều khiển mới cho quá trình của ta. Phòng điều khiển mới sẽ được thiết kế để giữ vững áp suất dư bùng nổ 2 psi. Sự chú ý của ta điều tiêu vào bể chứa khí propan nằm 100 m từ địa điểm dự kiến của phòng điều khiển mới. Khối lượng tối đa của propan là gì (kg) có thể được lưu trữ trong bể chứa này không vượt quá áp suất dư của phòng điều khiển? Hãy chắc chắn rằng ta khẳng định bất kỳ giả thiết được sử dụng trong tính toán của ta. 6-35. Chất lỏng rượu methyl được bảo quản trong bể chứa. Hơi của nó được trơ nitơ tổng áp suất 2 trong áp kế nước. Hơi trơ sẽ dễ cháy nếu nó thoát khỏi bể chứa?Giả sử nhiệt độ 25° C. 6-36. Vẽ một biểu đồ dễ cháy cho n-butan. Bằng báo cáo thí nghiệm của n-butan là 12%. Nồng độ oxy gì phải được giảm xuống trước khi bơm trong butan? Nồng độ butan gì phải được hơi nước giảm xuống trước khi bơm không khí vào bể chứa trước khi nó ra khỏi cơ quan dịch vụ? L LL Lời gi i gii gi i giải ii i Theo đẳng thức 6 – 6 20,6 ( log 1) p LFL UFL P = + + mà P : MPa , 1 atm = 0,101325 Mpa Theo bài 6 – 3 UFL = 13,6% 1 atm = 0,101325 Mpa 13,5 20,6 ( log 0,101325 1) 13,61776222% p UFL = + + = 5 atm = 0,506625 Mpa 13,5 20,6 ( log 0,506625 1) 28, 01654431% p UFL = + + = 10 atm = 1,01325 13,5 20,6 ( log1,01325 1) 34, 21776222% p LFL = + + = 20 atm = 2,0265 6 – 5 13,5 20, 6(log 2,0265 1) 40, 41898013% p UFL = + + = Vậy UFL tăng lên theo áp suất Methane ( CH 4 ) : 4 2 2 2 2 2 CH O CO H O + → + Theo đẳng thức 6 – 9 , m = 1 , x = 4 , y = 0 thế vào đẳng thức 6 – 10 và 6 – 11 55 4.76 1,19 2,38 1 LFL m x y = + − + 350 4.76 1,19 2,38 1 UFL m x y = + − + Trong tr ườ ng h ợ p m ẫ u th ứ c này đượ c cho b ở i 55 4,76.1 1,19.4 2 5, 228136882 , % 38.0 1 LFL = = + − + 350 4,76.1 1,19.4 2 33, 26996198 , % 38.0 1 UFL = = + − + Giá tr ị th ự c t ế t ừ ph ụ l ụ c B là 5% và 15 %. UFL d ự đ oán không t ố t l ắ m. Propylene CH 3 CH=CH 2 : 3 6 2 2 2 9 3 3 2 C H O CO H O + → + 3, 6, 0 55 LFL 2,453167 % 4,76.3 1,19.6 2,38.0 1 350 UFL 15, 611062% 4,76.3 1,19.6 2,38.0 1 m x y = = = = = + − + = = + − + Giá tr ị th ự c t ế t ừ ph ụ l ụ c B là 2,0% và 11,0 %. Ethyl ether 3 2 2 3 4 10 2 2 : 6 4 2 5 CH CH OCH CH C H O O CO H O + → + 4, 10, 1 55 1,860622 % 4,76.4 1,19.10 2,38.1 1 350 11,840325% 4,76.4 1,19.10 2,38.1 1 m x y LFL UFL = = = = = + − + = = + − + Giá tr ị th ự c t ế t ừ ph ụ l ụ c B là 1,9 % và 48 %. Acetone 3 6 C H O : 3, 6, 1 55 2,744511% 4,76.3 1,19.6 2,38.1 1 350 17, 465070 % 4,76.3 1,19.6 2,38.1 1 m x y LFL UFL = = = = = + − + = = + − + 6 – 6 Giá tr ị th ự c t ế t ừ ph ụ l ụ c B là 2,6 % và 12,8 %. Phương pháp dự đoán là hợp lý trong một số trường hợp và rất xấu ở trường hợp khác. Không phải là rất đáng tin cậy cho các ứng dụng thực tế. 2 2 2 2 % % ( ) 4 2 2 n x z Mole O LOC LFL Mole fuel x y x C H O n O nCO H O = × + + − → + Propane C 3 H 8 : 3, 8, 0 2,1 8 ( ) 3 0 5 4 2 4 ( 2,1% ).5 10,5% n x y LFL x y n LOC = = = = + − = + − = = = So v ớ i th ử nghi ệ m LOC 11,5 % trong b ả ng 6 – 2 trang 239 Hydro H 2 : 4% 0, 2, 0 2 ( n ) 0 0 0,5 4 2 4 ( 4%).0,5 2% TFL n x y x y LOC = = = = + − = + − = = = So v ớ i th ử nghi ệ m LOC 11,5 % trong b ả ng 6 – 2 trang 239 Methane CH 4 : 5% 1, 4, 0 4 ( n ) 1 0 2 4 2 4 (5% ).2 10% TFL n x y x y LOC = = = = + − = + − = = = So v ớ i th ử nghi ệ m LOC 12 % trong b ả ng 6 – 2 trang 239 6 – 7 H ỗ n h ợ p 2 % hexane, 3 % propane và 2 % mathane. Tr ướ c h ế t, tính LFL c ủ a h ỗ n h ợ p. Nh ậ n đượ c LFLs t ừ ph ụ l ụ c B. Lo ạ i Giá tr ị % s ố l ượ ng Giá tr ị % ch ấ t cháy LFL Methane 2% 28,60% 5% Propane 3% 42,80% 2,10% Hexane 3% 28,60% 1,20% Tính toán h ỗ n h ợ p LFT 100 100 2,00 28, 6 42,8 28,6 49,9 5 2,1 1, 2 LFT = = = + + Vi ế t ph ả n ứ ng cân b ằ ng hóa h ọ c c ủ a t ừ ng lo ạ i 4 2 2 2 5 2 2 6 14 2 2 2 2 : 2 2 Propan 19 ex : e : 8 6 2 5 6 7 Methane CH O CO H O CH O C ane C H O O H O H CO H O + → + + → + → + + Thành ph ầ n d ự ki ế n bình th ươ ng 6 14 2 4 2 5 2 : 0, 286 0,572 Propa ex : 0, 286 2,71 ne : 0,428 3, 424 7 Methane CH O Sp CH ane C H O Sp O Sp H + → + → + → Thêm ph ả n ứ ng 4 5 12 6 14 2 0,286 0, 428 0, 286C 6, 713 CH C H H O Sp + + + → Nhiên li ệ u 2 6,713 O Sp + → Sau đ ó, theo bài ví d ụ 6 – 6 LOC = ( 2,00 % ) .6,713 = 13,4 % Cách ti ế p c ậ n khác th ườ ng đượ c s ử d ụ ng là s ử d ụ ng LOC c ủ a lo ạ i tinh khi ế t v ớ i giá tr ị th ấ p nh ấ t t ừ b ả ng 6-3 : 12% Propane : 11,5 e % x : 12 % Me ane thane H Đ i ề u này k ế t qu ả là 11,5% T ừ ph ụ l ụ c B, nhi ệ t độ đ i ể m b ố c cháy cho acetone tinh khi ế t là -18 o C = 0 o F =460 o R = 256 K 2940, 46 ln ( ) 16, 6513 35, 93 sat P T = − − 6 – 8 6 – 33 T : K P sat : mmHg Ở 256 K 2940, 46 ln ( ) 16, 6513 3, 290 256 35,93 26,84 sat sat P P mmHg = − = − ⇒ = Ở 100 o F = 560 o R = 311 K 2940,46 ln ( ) 16, 6513 5,961 311 35,93 388 sat sat P P mmHg = − = − ⇒ = S ử d ụ ng đị nh lu ậ t Raoult 26,84 (388) 0,069 sat p x P x x = = ⇒ = Đây là 6,9% phần mol toluen. Có lẽ quá loãng. B ể ch ứ a khí propane là đượ c đặ t 100 m t ừ phòng đ i ề u khi ể n. Cái gì là t ố i đ a. kho propane để d ẫ n đế n áp su ấ t d ư 2 psi t ạ i phòng đ i ề u khi ể n? Các áp su ấ t d ư quy mô đượ c xác đị nh t ừ d ẳ ng th ứ c 6-25 0 2 0,136 14,7 s a P psi P P psi = = = Theo hình 6 – 23 Trang 268, 1/3 11 / e z m kg = Theo đẳ ng th ứ c 6 – 21, 1/3 1/3 1/3 100 9,091 11 / TNT e r m m kg z m kg = = = 3 (9, 09) 751 TNT m kg = = c ủ a TNT Dùng đẳ ng th ứ c 6 – 24 để tính kh ố i l ượ ng propane Theo ph ụ l ụ c B, giá tr ị c ấ p nhi ệ t c ủ a propane th ấ p, 2043,1 / c H kJ mol ∆ = Đố i v ớ i propane , 3 8 : 44 0,044 / C H MW kg mol = = TNT TNT C m E m H η = ∆ gi ả thi ế t và hi ệ u su ấ t bùng n ổ 5% , do đ ó 0,05 η = 6 – 34 Theo sách giáo khoa 4686 / TNT E kJ kg = Th ế vào: ( 751 ) ( 4686 / ) 1516 ( 0,05)( 2043,1 / ) (1 / 0, 044 ) kg TNT kJ kg TNT m kg propane kJ mol mol kg = = Không có propane quá nhi ề u! K ế t qu ả s ẽ khác nhau tùy thu ộ c vào s ự l ự a ch ọ n hi ệ u su ấ t bùng n ổ . Methanol l ỏ ng trong b ể ch ứ a v ớ i h ơ i bão hòa. Tr ơ nit ơ t ổ ng áp su ấ t 2 trong áp k ế n ướ c. Nó s ẽ đượ c d ễ cháy n ế u h ơ i thoát ra và hòa tr ộ n v ớ i không khí. Cách giải quyết : Sử dụng sơ đồ tam giác để đưa ra quyết định này. Vẽ đường thẳng từ điểm này đến diểm tinh khiết. Nếu đường đi qua khu vực dễ cháy sau đó hỗn hợp sẽ trở nên dễ cháy như nó pha trộn với không khí. T = 25 o C = 298 K Cần xác định thành phần của hơi Từ phụ lục E, cho methanol 3626,55 ln (P ) 18,5875 4,835 34, 29 125, 9 sat sat T P mmHg inch = − = − ⇒ = 3 2 2 4,92 10 3, 7 406,8 inch atm mmHg − − = = × = T ổ ng áp su ấ t = 760 + 3,7 = 764 mmHg Theo đị nh lu ậ t Dalton 125, 9 0,165 16,5% 764 MeOH mmHg y MeOH mmHg = = = Theo ph ụ l ụ c B c ủ a MeOH: LFL = 7,5 % , UFL = 36 % kh ố i l ượ ng Theo Table 6 – 3 , LOC = 10 % Oxy H ệ s ố t ỷ l ượ ng 3 2 2 2 3 2 2 3 2 CH OH O CO H O z + → + = S ử d ụ ng đẳ ng th ứ c 6 – 16 1,5 100 100 60% 1 2,5 z z = = + Đ i ề u này đượ c s ử d ụ ng để v ẽ đườ ng h ệ s ố t ỷ l ượ ng, nh ư đượ c hi ể n th ị nh ư hình sau. Ch ấ t cháy đượ c rút ra b ằ ng cách s ử d ụ ng ph ươ ng pháp quy đị nh t ạ i m ụ c 6-6 c ủ a v ă n b ả n. Đ i ể m đượ c v ẽ ở 16,5% MeOH và 83,5% nit ơ . Đ i ể m này đượ c th ể hi ệ n. Đườ ng th ẳ ng đượ c v ẽ t ừ th ờ i đ i ể m này t ớ i không khí tinh khi ế t ở m ứ c 21% oxy, 79% nit ơ . Ta th ấ y, đườ ng này không th ự c s ự đ i qua khu v ự c d ễ cháy. Nh ư v ậ y, h ơ i s ẽ tr ở nên d ễ cháy. 6 – 3 5 Đố i v ớ i buthane, LOC = 12 % oxy Theo ph ụ l ụ c B, LFL = 1,8 % , UFL = 8,5 % buthane trong không khí H ệ s ố t ỷ l ượ ng c ủ a ph ả n ứ ng 4 10 2 2 2 13 4 5 2 13 6,5 2 C H O CO H O z + → + = = S ử d ụ ng đẳ ng th ứ c 6 – 19 6,5 100 100 86,7 1 7,5 z z = = + 6 – 3 6 Đ i ề u này đượ c s ử d ụ ng để v ẽ đườ ng h ệ s ố t ỷ l ượ ng, nh ư đượ c hi ể n th ị trên trang v ă n b ả n. Giao đ i ể m c ủ a LOC v ớ i đườ ng h ệ s ố t ỷ l ượ ng đượ c hi ể n th ị . M ộ t đườ ng th ẳ ng đượ c v ẽ t ừ không khí (21% oxy, 79% nit ơ ) qua đ i ể m A v ớ i tr ụ c nhiên li ệ u. Đườ ng c ắ t tr ụ c nhiên li ệ u vào kho ả ng 3,8% buthane. Đ ây là n ồ ng độ n ồ ng độ buthane ph ả i đượ c gi ả m xu ố ng ( ở m ứ c t ố i thi ể u) tr ướ c khi b ơ m trong không khí. Đ ây là OSFC - ra d ị ch v ụ nhiên li ệ u tiêu hao. Sau đ ó đườ ng th ẳ ng đượ c v ẽ t ừ đỉ nh 100% nhiên li ệ u qua đ i ể m A v ớ i tr ụ c nit ơ . K ế t qu ả là 87,8% nit ơ . Nh ư v ậ y, oxy ph ả i gi ả m xu ố ng còn 100 - 87,8 = 12,2% tr ướ c khi b ơ m buthane. Đ ây là ISOC - d ị ch v ụ n ồ ng độ oxy. Ta c ũ ng có th ể s ử d ụ ng đẳ ng th ứ c AC - 14 và AC - 16 t ừ ph ụ l ụ c C để tính các giá tr ị này. 12% 4,31% 13 12 1 1 21 2 21 13 (12%) ( ) 2 12,2% 13 12 100 2 100 LOC OSFC LOC z z LOC ISOC LOC z = = = − − = = = − − Các đồ h ọ a xác đị nh OSFC là 3,8% - đ i ề u này không r ấ t chính xác l ắ m do quy mô ph ứ c t ạ p nh ỏ . Đẳ ng th ứ c đ ó c ũ ng g ầ n đ úng. . o F = 460 o R = 2 56 K 2940, 46 ln ( ) 16, 65 13 35, 93 sat P T = − − 6 – 8 6 – 33 T : K P sat : mmHg Ở 2 56 K 2940, 46 ln ( ) 16, 65 13 3, 290 2 56 35,93 26, 84 sat sat P P. 0,5 066 25 Mpa 13,5 20 ,6 ( log 0,5 066 25 1) 28, 0 165 4431% p UFL = + + = 10 atm = 1,01325 13,5 20 ,6 ( log1,01325 1) 34, 217 762 22% p LFL = + + = 20 atm = 2,0 265 6 – 5 13,5 20, 6( log. và 48 %. Acetone 3 6 C H O : 3, 6, 1 55 2,744511% 4, 76. 3 1,19 .6 2,38.1 1 350 17, 465 070 % 4, 76. 3 1,19 .6 2,38.1 1 m x y LFL UFL = = = = = + − + = = + − + 6 – 6 Giá tr ị th ự c t ế