Đồ án kỹ thuật phản ứng

Đồ án kỹ thuật phản ứng

Đồ án kỹ thuật phản ứng MỤC LỤC Lời nói đầu........................................................................................................3 I TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ PHẢN ỨNG:.............................................4 1. Thiết bị phản ứng:.................................................................................4 2. So sánh và lựa chọn thiết bị :.............................................................4 3. Tháp phản ứng có chia ngăn đoạn nhiệt:..............................................4 II METHANOL.............................................................................................6 PHẦN II: SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ...........................................7 I. SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ:.............................................................................7 PHẦN III: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ TỔNG HỢP METHANOL ...........8 I.TÍNH HỖN HỢP PHẢN ỨNG Ở BẬC I:..................................................8 1.Chọn sự thay đổi độ chuyển hóa lớp 1 bậc 1 là: =0.002 (kmolCH3OH/kmol).................................................................................9 2.Tính số mol hỗn hợp ra khỏi lớp 1:........................................................9 3.Tính nồng độ mới tương ứng: .............................................................10 4.Tính hàm nhiệt phản ứng của hỗn hợp tạo ra trong lớp thứ 1 :............10 5. Tính lại độ chuyển hoá........................................................................12 6.Tính chiều cao của lớp.........................................................................13 II.TÍNH HỖN HỢP PHẢN ỨNG Ở BẬC 2:..............................................20 1.Chọn sự thay đổi độ chuyển hoá lớp 1 bậc 1 là Uch,1 = 0,00208 (kmolCHOH/kmol).................................................................................21 2.Tính số mol hỗn hợp ra khỏi lớp 1:......................................................21 3.Tính nồng độ mới tương ứng:..............................................................21 4.Tính hàm nhiệt phản ứng của hỗn hợp tạo ra trong lớp thứ 1 .............22 5.Tính lại độ chuyển hoá.........................................................................23 6.Tính chiều cao của lớp:........................................................................24 7.Tính lượng khí lạnh bổ sung:...............................................................29 III.TÍNH HỖN HỢP PHẢN ỨNG Ở BẬC 3..........................................31 1.Chọn sự thay đổi độ chuyển hoá lớp 1 bậc 1 là Uch,1 = 0,0022 (kmolCHOH/kmol).................................................................................32 2.Tính số mol hỗn hợp ra khỏi lớp 1:......................................................32 3.Tính nồng độ mới tương ứng:..............................................................32 4.Tính hàm nhiệt phản ứng của hỗn hợp tạo ra trong lớp thứ 1 .............33 5.Tính lại độ chuyển hoá.........................................................................34 6.Tính chiều cao của lớp:........................................................................35 PHẦN IV: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT.................................40 1. Phía lưu thể lạnh:.................................................................................40 2.Phía lưu thể nóng :................................................................................40 PHẦN V: PHỤ LỤC........................................................................42 PHẦN VI: KẾT LUẬN...................................................................................45 1 Đồ án kỹ thuật phản ứng TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................46 2 Đồ án kỹ thuật phản ứng Lời nói đầu Các quá trình hoá học là một bộ phận quan trọng của quá trình thiết bị, được ứng dụng nhiều trong công nghệ hoá chất, thực phẩm và nhiều quá trình sản xuất liên quan khác. Song nó xảy rất phức tạp. Thể hiện ở việc hình thành phản ứng hoá học phụ thuộc vào yếu tố thúc đẩy hay kiềm chế, đòi hỏi phải có nguồn năng lượng hoạt hoá. Vận tốc phản ứng phụ thuộc vào nhiệt độ. Cân bằng hoá học là giới hạn của quá trình chuyển hoá. Hướng của phản ứng hoá học được quyết định do điều kiên nhiệt độ, áp suất, thời gian lưu, … Và trong quá trình đó có một lượng nhiệt lớn đựơc phát sinh hay tiêu thụ. Việc tính toán được tiến hành khi đã xác định được các yếu tố chủ yếu ảnh hưởng đến quá trình chuyển hoá như: quan hệ cân bằng hoá học, động hoá học phản ứng, sự vận chuyển nhiệt, vận chuyển chất, các dòng động lượng, khả năng hấp phụ, … ● Mục đích của đồ án môn học tính toán thiết bị phản ứng: giúp sinh viên có cái nhìn toàn vẹn và sâu sắc hơn về các quá trình hoá học, bước đầu làm quen với việc tính toán, thiết kế thiết bị phản ứng, và dây chuyền sản xuất kèm theo. ● Đối tượng tính toán: Tháp tổng hợp MeOH 3 bậc, làm việc theo nguyên tắc đẳng nhiệt, trong đó từng bậc làm việc đoạn nhiệt, với nhiệt độ, chiều cao trong khoảng giới hạn cho phép. ● Nội dung: tính chiều cao mỗi bậc tháp, bằng việc tính chiều cao của từng lớp xúc tác trong từng bậc theo độ chuyển hoá đã chọn phù hợp. Trong khoảng thời gian 3 tuần em đã hoàn thành bản đồ án này, đã tính được chiều cao của từng bậc phù hợp với điều kiện đã cho. Với lòng biết ơn sâu sắc em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Bin đã tận tình hướng dẫn em trong quá trình làm đồ án này. Hà Nội ngày 7 tháng 1/2010 Sinh viên 3 Đồ án kỹ thuật phản ứng PHẦN I: TỔNG QUAN I TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ PHẢN ỨNG: 1. Thiết bị phản ứng: Trong tính toán thiết bị phản ứng, để đơn giản ngưới ta chia ra thành 3 loại chính sau: - Thiết bị khuấy gián đoạn, - Thiết bị khuấy liên tục, - Thiết bị đẩy lý tưởng, Mục tiêu của việc tính toán thiết bị là tìm những điều kiện làm việc thích hợp nhất, kiểu , loại thiết bị mới có năng suất cao hoặc đưa ra hướng cải tiến đối với loại thiết bị đang dùng. Khi tính toán, thiết bị phản ứng còn được phân theo hỗn hợp phản ứng , như dùng cho hệ đồng thể ( gồm khí, lỏng) hoặc hệ dị thể (gồm khí – lỏng, lỏng – lỏng và khí – lỏng – rắn). Đối với loại thiết bị dùng cho hệ đồng thể chỉ cần nghiên cứu chế độ thủy động và động hóa học của quá trình. Còn đối với thiết bị dùng cho hệ dị thể, ngoài việc nghiên cứu chế độ thủ động, động hóa học, còn phải nghiên cứu thêm ảnh hưởng của quá trình truyền chất và truyền nhiệt. 2. So sánh và lựa chọn thiết bị : Thiết bị dạng tháp luôn làm việc ổn định và sự thay đổi của hỗn hợp phản ứng trong không gian thiết bị không phụ thuộc vào thời gian mà chỉ phụ thuộc vào tọa độ không gian. Đối với những phản ứng phức tạp, như phản ứng nối tiếp hoặc song song, bên cạnh độc huyển hóa còn phải chú ý tới độ chọn lọc và hiệu suất. để khắc phục sản phẩm không mong muốn, và độ chuyển hóa cao thì dùng thiết bị loại tháp. Do đó, thiết bị loại tháp tường được dùng trong sản xuất. 3. Tháp phản ứng có chia ngăn đoạn nhiệt: Tháp phản ứng nhiều bậc, làm việc theo nguyên tắc đẳng nhiệt, trong đó từng bậc đoạn nhiệt làm việc theo nguyên tắc đẩy lý tưởng. để đảm bảo điều kiện làm việc đoạn nhiệt ở từng đoạn, thân tháp được bảo ôn lớp cách nhiệt. 4 Đồ án kỹ thuật phản ứng Trong thực tế, phần lớn những phản ứng là tỏa nhiệt hoặc thu nhiệt, nên không có khả năng đảm bảo điều kiện đẳng nhiệt trong toàn tháp. Quá trình thu hoặc tỏa nhiệt kéo dài trong suốt quá trình phản ứng dẫn đến sự thay đổi nhiệt độ, làm nhiệt độ trong toàn tháp tăng lên hoặc giảm đi so với nhiệt độ phản ứng, nên giảm hiệu suất chuyển hóa. Để đảm bảo sự thay đổi nhiệt độ trong toàn tháp không quá lớn (không quá xa so với nhiệt độ phản ứng ), tháp được chia thành nhiều bậc và giữa các bậc có sự trao đổi nhiệt. Điều này đảm bảo cho tháp làm việc cận với điều kiện đẳng nhiệt, đảm bảo độ chuyển hóa cao nhất. Như vậy, ở mỗi bậc của tháp làm việc đoạn nhiệt, nhưng trong toàn tháp đảm bảo điều kiện gần như đẳng nhiệt. Phản ứng tổng hợp methanol từ cacbonoxit và khí hidro là phản ứng tỏa nhiệt. Như vậy, nếu hỗn hợp vào tháp có nhiệt độ trong khoảng 345 ÷ 360oC thì khi ra khỏi bậc 1 hỗn hợp sẽ có nhiệt độ gần 390 oC theo điều kiện đoạn nhiệt. Để đảm bảo điều kiện đẳng nhiệt của tháp phải thực hiện quá rình trao đổi nhiệt giữa các ngăn(ở đây là quá trình làm lạnh) để đưa hỗn hợp phản ứng tới nhiệt độ phản ứng ban đầu trước khi đi vào bậc tiếp theo. Quá trình làm lạnh có thể được tiến hành theo 2 cách: - Làm lạnh trực tiếp bằng cách trộn với khí lạnh, - Hoặc làm lạnh gián tiếp qua thiết bị trao đổi nhiệt trung gian. Tuy nhiên, dùng thiết bị làm lạnh trung gian có nhược điểm: Tốn kém thiết bị, thiết bị hay bị bẩn phải dừng hoạt động để làm sạch theo định kỳ thay xúc tác. Mặt khác, thiết bị gia nhiệt trung gian còn phải có kết cấu hợp lý, gọn nhé, dễ dàng vận hành, trang bị tự động. do có nhiều nhược điểm như vậy nên trong thực tế, người ta dùng phương pháp trộn hỗn hợp khí lạnh trực tiếp để điều chỉnh nhiệt độgiữa các ngăn, sẽ tiết kiệm được tb, nhưng sẽ làm thay đổi thành phần của hỗn hợp phản ứng, nên việc tính toán phức tạp hơn. Tức là phải tính lại thành phần của hỗn hợp phản ứng sau khi trộn khí lạnh, tính nhiệt độ và lượng khí lạnh cần thiết. Thông thường, người ta dùng hỗn hợp phản ứng lúc đầu làm khí lạnh. 5 Đồ án kỹ thuật phản ứng Khác với phương pháp làm lạnh trung gian bằng thiết bị trao đổi nhiệt có hệ số truyền nhiệt không đổi, thì phương pháp hòa khí lạnh có hệ số truyền nhiệt thay đổi, thông số này là hằng số khi nồng độ các chất trong hỗn hợp không đổi, thành phần của khí lạnh và hỗn hợp phản ứng là như nhau và sau khi hòa vào nhau có nồng độ không đổi so với lúc ban đầu, tức là nồng độ của các cấu tử tham gia phản ứng vào các bậc phản ứng là như nhau. II METHANOL Methanol là một hợp chất hóa học có công thức là CH 3OH (thường được viết tắt là MeOH). Nó là rượu đơn giản nhất, là một chất lỏng nhẹ, dễ bay hơi, dễ cháy và rất độc với một mùi thơm đặc biệt dễ phân biệt , nhẹ hơn, ngọt hơn so với ethanol (rượu etylic). ở nhiệt độ phòng, nó là một chất lỏng phân cực, và được sử dụng như một chất chống đông, dung môi, nhiên liệu, có tính chất hóa học mạnh hơn rượu etylic. MeOH được sản xuất một cách tự nhiên trong quá trình trao đổi chất của các vi sinh vật yếm khí. Một lượng MeOH sẽ bay hơi ở áp suất khí quyển, trong thời gian khoảng vài trăm ngày trong khí quyển MeOH bị oxy hóa bởi oxy, với sự có mặt của ánh sáng mặt trời tạo ra CO2 và H2O. MeOH cháy cho ngọn lửa không màu, vì vậy rất nguy hiểm khi để MeOh cháy. MeOH được sản xuất từ than đá hoặc từ khí thiên nhiên ( trong điều kiện áp suất cao và có chất xúc tác), hoặc chưng cất thủy phân gỗ. MeOH được sử dụng để điều chế formaldehyde để sản xuất chất dẻo, nhựa, gỗ, sơn, thuốc nổ, thuốc nhuộm… nó được sử dụng thêm vào nhiên liệu được sử dụng cho xe cộ. MeOH tạo ra chất metyl tert - butyl ete(MTBE), làm tăng chỉ số octan trong xăng dầu, vinyl acetate dùng trong ngành sơn và xăng dầu. Ngoài ra, MeOH còn được sử dụng làm dung môi cho chất béo, dầu, chất dẻo tổng hợp, là nguyên liệu để sản xuất thuốc nhuộm, chất chống đông cho dung dịch đặc biệt là nguyên liệu và chất dẻo. 6 Đồ án kỹ thuật phản ứng PHẦN II: SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ I. SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ: 1 2 4 3 Nước Thông áp 5 Nước 7 Nguyên liệu MeOH 6 Khí bổ xung 1. Tháp tổng hợp 2. Thiết bị gia nhiệt 3,4. Thiết bị gia nhiệt 5. Thiết bị làm lạnh 6. Phân ly CH3OH 7. Bơm tuần hoàn II.THUYẾT MINH SƠ ĐỒ 7 Đồ án kỹ thuật phản ứng Nguyên liệu khí( H2, CO, N2, CH4) sau khi qua thiết bị trao đổi nhiệt (3), (4), để tận dụng nguồn nhiệt của hỗn hợp khía ra khỏi tháp tổng hợp (1). Hỗn hợp khí sau khí trao đổi nhiệt xong được đưa vào thiết bị gia nhiệt (2) để nâng nhiệt độ hỗn hợp khí lên khoảng 345 oC. ta có thể điều chỉnh nhiệt độ của hỗn hợp khí vào tháp bởi lượng khí lạnh bổ sung trước khi vào tháp tổng hợp (1). Trong tháp phản ứng chia thành 3 bậc, mỗi bậc có nhiều ngăn để đảm bảo độ chuyển hóa tối ưu, mỗi ngăn có một lớp xúc tác. Phản ứng xảy ra: CO + 2H2 € CH3OH + Q (1) Do phản ứng trên là phản ứng tỏa nhiệt nên hỗn hợp khí sau khi ra khỏi bậc 1 có nhiệt độ trong khoảng (380 ÷ 390oC). Để đảm bảo độ chuyển hóa tối ưu ở bậc 2 cần giảm nhiệt độ hỗn hợp khí bằng cách trộn với lượng khí lạnh để hạ nhiệt độ xuống khoảng 350oC, sau đó đi vào bậc 2. Tương tự, hỗn hợp khí sau khi ra khỏi bậc 2 có nhiệt độ cao được trao đổi nhiệt với khí lạnh để giảm nhiệt độ xuông còn khoảng 355oC, sau đó đi vào bậc 3. Hỗn hợp khí sau khi ra khỏi bậc 3được dẫn ra ngoài tháp và đưa vào thiết bị trao đổi nhiệt (3), (4) phía trong ống để hạ nhiệt độ xuống, sau đó đi vào thiết bị làm lạnh (5) được làm lạnh bằng nước, MeOH ngưng tụ thành chất lỏng. Hỗn hợp khí – lỏng được chuyển vào thùng phân ly(6). Tại đây, MeOH lỏng được tách ra dẫn tới các công đoạn tiếp theo. Khí ra khỏi thiết bị phân ly là hỗn hợp (H 2, N2, CO, CO2, CH4 và một phần hơi methanol chưa ngưng tụ ở dạng hơi) được trộn với khí nguyên liệu bổ sung qua máy nén tuần hoàn (7). Hỗn hợp khí ra khỏi máy nén tuần hoàn chia thành 2 phần đưa tới thiết bị trao đổi nhiệt (3), (4), qua thiết bị gia nhiệt để vào tháp phản ứng , một phần không qua thiết bị gia nhiệt có nhiệt độ thấp, trộn lẫn với hỗn hợp khí có nhiệt độ cao sau khi ra khỏi bậc 1 và bậc 2, không chế nhiệt độ hỗn hợp khí vào bậc 2 và bậc 3. PHẦN III: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ TỔNG HỢP METHANOL I.TÍNH HỖN HỢP PHẢN ỨNG Ở BẬC I: Các số liệu ban đầu: 8 Đồ án kỹ thuật phản ứng Năng suất tính theo hỗn hợp phản ứng vào tháp: nh,0 =3000 (kmol/h) Thành phần % các cấu tử trong hỗn hợp : CH 2 ,0 = 72% , CCO ,0 = 13.8% , CCH 4 ,0 = 4.8% , C N2 ,0 =8.8% CCO2 ,0 = 0.6% , CCH3OH ,0 = 0% Số mol các cấu tử khi chưa tham gia phản ứng: nCH3OH ,0 = 0 % × 3000 = 0 nCO ,0 = 13.8% × 3000 = 414 (kmol/h) (kmol/h) nH 2 ,0 = 72% × 3000 =2160 (kmol/h) nN2 ,0 =8.8% × 3000 = 264 (kmol/h) nCH 4 ,0 = 4.8% × 3000 = 144 (kmol/h) nCO2 ,0 = 0.6% × 3000 = 18 (kmol/h) Giả thiết: Nhiệt độ đầu của hỗn hợp phản ứng là t = 345 oC Mỗi lớp có nhiệt độ tăng V T = 5oC 1.Chọn sự thay đổi độ chuyển hóa lớp 1 bậc 1 là: (kmolCH3OH/kmol) 2.Tính số mol hỗn hợp ra khỏi lớp 1: VU ch,1 = VnCH 3OH ,1 nh ,0 ⇒ VnCH3OH ,1 =VU ch ,1.nh ,0 Vnch ,1 = 0.002 × 3000 = 6 (kmol/h) Theo phương trình phản ứng: CO + 2H2 = CH3OH Ta có: V nCO,1 = VnCH3OH ,1 = 6 (kmol/h) VnH 2 ,1 = 2 × VnCH3OH ,1 = 2 × 6 =12 (kmol/h) Tính số mol ra khỏi lớp 1: nCH 3OH ,1 = nCH 3OH ,0 + ∆nCH 3OH ,1 = 0 +6 = 6 (kmol/h 9 VU ch ,1 =0.002 Đồ án kỹ thuật phản ứng nCO ,1 = nCO ,0 + ∆nCO ,1 = 414-6 = 408 (kmol/h) nH 2 ,1 = nH 2 ,0 + ∆nH 2 ,1 =2160-12 = 2148 (kmol/h) Các cấu tử khác không tham gia vào phản ứng nên số mol không thay đổi: nN2 ,1 = nN2 ,0 =264 (kmol/h) nN2 ,1 = nCH 4 ,0 = 144 (kmol/h) nCO2 ,1 = nCO2 ,0 = 18 (kmol/h) Tổng số mol ra khỏi lớp 1: nh,1 = nCH OH ,1 + nCO ,1 + nH 3 2 ,1 + nN ,1 + nN ,1 + nCO ,1 2 2 2 2988 = (kmol/h) 3.Tính nồng độ mới tương ứng: C CH OOH ,1 = nCH 3OH ,1 n h,1 3 CH 2 ,1 = C CO ,1 = CN 2 ,1 C CH = 4 ,1 = C CO ,1 = 2 n h,1 nCO ,1 x 100%= 408 x 100% = 13,6546 2988 % x 100%= 264 x 100% = 8,88353 2988 % n h,1 nh ,1 % 2148 x 100%= 2988 x 100% = 718875% nH 2 ,1 nN 2 ,1 6 x 100%= 2988 x 100% = 0,2008 nCH 4 ,1 nh ,1 nCO2 ,1 nh ,1 x 100%= 144 x 100% = 4,812977 2988 x 100%= 18 x 100% = 0,602409 % 2988 % 4.Tính hàm nhiệt phản ứng của hỗn hợp tạo ra trong lớp thứ 1 : Dựa vào hàm nhiệt của hỗn hợp khí khi vào và ra khỏi tháp. Công thức tính hàm nhiệt hỗn hợp khí theo hàm nhiệt của từng cấu tử: h ch = C CH OH h CH OH + C CO h CO + C H h H + C CH h CH + C N h N + C CO h CO 3 3 2 (kcal/kmol) 10 2 4 4 2 2 2 2 Đồ án kỹ thuật phản ứng Trong đó hàm nhiệt của từng cấu tử trong hỗn hợp khí theo nhiệt độ và áp suất dựa vào các phương trình gần đúng, trong khoảng nhiệt độ 300 ÷ 400 có công thức tính sau: h H = 7,1.(T – 273) (kcal/kmol) h CO = 7,25.(T – 473) +1700 (kcal/kmol) 2 h N = 7,25.( T – 473) +1700 (kcal/kmol) 2 h CO = 13,4.( T – 473) +4050 (kcal/kmol) 2 Hàm nhiệt của metan và metanol được tính dựa vào đồ thị trong phần phụ lục. * Hàm nhiệt của các cấu tử trước khi vào lớp thứ nhất: h H = 7,1.(T – 273) = 7,1.( 345 + 273 -273) = 2449.5 (kcal/kmol) 2 h CO = 7,25.(T – 473) +1700 = 7,25.(345+ 273 – 473) + 1700 = 2751.25 (kcal/kmol) h N = 7,25.( T – 473) +1700 2 = 7,25.( 345 + 273 – 473) + 1700 = 2751.25 (kcal/kmol) h CO = 13,4.( T – 473) +4050 2 = 13,4.( 345 + 273 – 473) + 4050 = 5993 (kcal/kmol) h CH = 4321.5 (kcal/mol) 4 h CH OH = 10450 ( kcal/mol) 3 Hàm nhiệt của hỗn hợp: h ch ,0 = 0,72 x 2449.5+ 0,138 x 2751.25 + 0,048 x 43215 + 0,088 x 2751.25 + 0,006 x 5993 + 0 x 10450 = 2628.38 (kcal/kmol) * Hàm nhiệt của các cấu tử khi ra khỏi lớp 1: h H = 7,1.(T – 273) = 7,1.( 350 + 273 -273) = 2485 (kcal/kmol) 2 h CO = 7,25.(T – 473) +1700 = 7,25.(350+ 273 – 473) + 1700 = 2787.5 (kcal/kmol) 11 Đồ án kỹ thuật phản ứng h N = 7,25.( T – 473) +1700 2 = 7,25.( 350 + 273 – 473) + 1700 = 2787.5 (kcal/kmol) h CO = 13,4.( T – 473) +4050 2 = 13,4.( 350 + 273 – 473 ) + 4050 = 6060 (kcal/kmol) h CH = 4375 (kcal/mol) 4 h CH OH = 10593 ( kcal/mol) 3 Hàm nhiệt của hỗn hợp là: h ch ,1 = 0,002 x 10593+ 0.718875x 2485 + 0,1364 x 2787.5 + 4,812977x 4375 + 0,0884 x 2787.5 + 0,006 x 6060 = 2681.935 (kcall/kmol) 5. Tính lại độ chuyển hoá Tính lượng nhiệt sản sinh trong một lớp: coi quá trình xảy ra trong lớp là quá trình đoạn nhiệt. Lượng nhiệt được tính theo công thức: ∆ Q k = n k −1 .(h k - h k −1 ) Cụ thể lượng nhiệt tạo ra trong lớp 1 là: ∆ Q 1 = 3000 . (2681.935 – 2628.38) = 160665(kcal/kmol) Tính độ chuyển hoá trong lớp 1 dựa vào lượng nhiệt ∆ Q 1 ∆ U* ch ,1 = n h,0 (h ch,1 - h ch,0 ) h ch,1 - h ch,0 ∆Q1 = = nh ,0 (−∆H R ) nh ,0 (−∆H R ) (−∆H R ) Coi nhiệt phản ứng ∆H R = 26300 kcal/kmol không đổi trong toàn bộ lớp. ∆ U* ch ,1 = So sánh sai số: 2681.935 − 2628.38 = 0,002036(kmolCH 3 OH/kmol) 26300 ∆U*ch,1 - ∆U ch,1 ∆U ch,1 = 0, 002 − 0, 002036 x 100% = 1.8% 0, 002 * Giá trị ∆U ch ,1 tính được gần bằng giá trị ∆U ch ,1 giả thiết nên có thể chấp nhận giả thiết ban đầu. Tổng độ chuyển hoá sau lớp này là: Σ ∆ U= 0,0020363 (kmolCH 3 OH/kmol) 12 Đồ án kỹ thuật phản ứng 6.Tính chiều cao của lớp Trước hết phải tính tải ∆τ của lớp xúc tác. ∆τ k = ∆U ch,k rm.k (kg xúc tác.h/ kmol) với rm là tốc độ phản ứng trung bình trong lớp. Dựa vào phương trình vận tốc phản ứng và thực tế sản xuất người ta đã xây dựng độ thị rm ,k = f(T m ,k ,U ch ,k ) với áp suất p = 240 at. Nhiệt độ trung bình đựoc tính theo công thức: T m ,k = Tk +Tk −1 2 T m ,1 = 345 + 350 = 347.5oC 2 Theo đồ thị sự phụ thuộc vận tốc phản ứng vào nhiệt độ và độ chuyển hoá ta thu được vận tốc trung bình trong lớp thứ nhất là r m ,1 = 0,05900 (kmol CH 3 OH/kg xúc tác) Tải của lượng xúc tác: ∆τ 1 = 0, 002036 = 0,034510 (kg xúc tác.h/ kmol) 0, 05900 Lượng hỗn hợp khí trung bình trong lớp: n m ,k = nk + nk −1 (kmol/h) 2 n m,1 = 3000 + 2988 = 2994 (kmol/h) 2 Và lượng xúc tác trong lớp: ∆mxt , k = ∆τ k .n m ,k ∆mxt ,1 = 0,03451 x 2994 = 103.323 (kg) Tính chiều cao tháp dựa vào đường kính và khối lượng riêng. Khối lượng riêng của xúc tác nằm trong khoảng 1600 – 1700 kg/m3. Lấy ρ xt =1650 kg/m3 ∆H k = mxt , k F .ρ xt (m) 13 Đồ án kỹ thuật phản ứng Diện tích tiết diện ngang của tháp: F= Πd 2 Π.0, 62 = = 0,282743 (m2) 4 4 Chiều cao lớp xúc tác thứ nhất của bậc 1 là: ∆H1 = 103.323 = 0,221586 0, 282743x1650 (m) Qúa trình tính toán với các lớp tiếp theo của bậc thứ nhất tương tự như trên, và được tổng hợp trong bảng số liệu 1 trang bên: 14 Đồ án kỹ thuật phản ứng T nCHOH3 nH 2 nCO nCH 4 nN 2 nCO2 ∑n CCH3OH CH 2 CCO CCH 4 CN2 CCO2 VU hch o C Kmol/h Kmol/h Kmol/h Kmol/h Kmol/h Kmol/h Kmol/h 345 0 2160 414.00 144.00 264.00 18.000 3000 350 6 2148 408 144 264 18 2988 355 11.976 2316 402.024 144 264 18 2976.048 360 18.0768 2123.846 395.923 144 264 18 2963.846 365 24.152 2111.694 389.847 144 264 18 2951.694 370 30.3513 2099.279 383.648 144 264 18 2939.2973 375 36.523 2086.952 377.476 144 264 18 2926.952 380 42.816 2074.366 371.183 144 264 18 2914.366 385 49.228 2061.54 364.771 144 264 18 2901.543 390 55.756 2048.468 358.243 144 264 18 2888.486 % % 0 72 0.2008 71.88875 0.40241 71.77464 0.60991 71.6584 0.81000 71.54176 1.0326 71.42117 1.2478 71.3012 1.469 71.13768 1.6966 71.0498 1.9303 70.919 13.6546 4.81927 8.83534 0.60240 8 13.50865 4.83863 8.87082 0.60482 13.33584 4.85855 8.91309 0.6073 13.2075 4.8785 8.94401 0.609819 13.052 4.899 8.9817 0.61239 12.896 4.91979 9.01962 0.61495 12.736 4.94103 9.0585 0.61762 12.5716 4.9628 9.0986 0.62035 12.402465 4.9853 9.1397 0.62316 0.002085 2 0.002102 0.00203 0.00213 0.00215 0.00224 0.002244 98 2846.088 2902.29 2926.952 3016.935 3075.96 313690 % % % % 13.8 4.8 8.8 0.6 kmolCH 3OH kmol kcal kmol 2628.308 0.00203 0.002052 2681.935 8 7 2735.926 2790.78 9 15 Đồ án kỹ thuật phản ứng Vhch VU * ∑U rm ∆τ nm Vmxt VH ∑H kcal kmol kmolCH 3OH kmol 53.55 53.9910 54.8542 55.3084 56.2026 56.675 57.9687 59.031 60.122 0.00203 0.00205 0.002085 0.002032 0.00213 0.002154 0.00224 0.0022445 0.002286 kmolCH 3OH kmol 0.002036 0.0123 9 0.01347 0.01665 5 0.0188945 0.021176 kmolCH 3OH kmol xuctac kmolxuctac .h kmol 0.05900 0.06496 0.07013 0.07466 0.07927 0.08358 0.08697 5 0.0901 0.0929 0.03451 0.03160 0.02973 0.02816 0.02695 0.02578 0.025341 0.02488 0.0242 Kmol/h 2994.00 2982.022 2969.947 2957.777 2945.495 2933.12 2920.65 2907.954 2895.014 103.323 0.22158 0.22158 4 94.2320 0.20208 0.42366 88.318 0.18940 0.61306 83.3118 0.17866 0.79175 79.395 0.17027 0.962 75.617 0.1621 1.1241 74.01 0.15872 1.28293 72.3725 0.15509 1.43812 71.222 0.1579 kg m m 0.00408 KẾT QUẢ CỦA BẬC 1 Năng suất ra khỏi bậc là= 2888.486217 Nhiệt độ hôn hợp ra khỏi bậc = 390. Nồng độ %hidro chidro = 70.919 Nồng độ %CO cco = 12.4024 Nồng độ %N2 cnito = 9.13973 16 0.00688 0.008100 1.590872 Đồ án kỹ thuật phản ứng Nồng độ %metan cch4 = 4.9853 Nồng độ %CO2 cco2 = 0.62316 Nồng độ %metanol cmetanol = 1.93031 17 Đồ án kỹ thuật phản ứng 7.Tính lượng khí lạnh cần trộn: Trước khi tính sang bậc thứ 2 cần trộn khí lạnh để giảm nhiệt độ xuống tương ứng nhiệt độ ban đầu. Lượng khí lạnh được trộn là hỗn hợp đầu của phản ứng nên có chung thành phần với hỗn hợp phản ứng . ● Hốn hợp khí ra khỏi bâc thứ nhất: + Năng suất ra khỏi bậc thứ nhất: n h = 2888.4862 (kmol/h) + Nhiệt độ hỗn hợp khí đi ra: t = 390oC + Thành phần hỗn hợp khí: C CH OH = 1.93031 3 CH = 70.919% 2 C CO = 12.4024% CN = 9.13973% 2 C CH 4 Bậc 1 n,hch Khí lạnh = 4.9853% Bậc 2 ntr,htr C CO =0.62316% 2 + Nhiệt hàm hỗn hợp khí ra khỏi bậc 1: h ch = 313690 (kcal/kmol) + Chiều cao bậc thứ nhất: ΣH = 1,6975 m ● Tính lượng khí lạnh bổ sung: + Chọn nhiệt độ hỗn hợp khí lạnh ban đầu là 20 oC, sau khi trộn là: + Tính hàm nhiệt hỗn hợp khí đi ra khỏi bậc 1 ở 348.5oC: 348.50C Cấu tử CH3OH Nồng độ 0.0193031 H2 0.708703 CO 0.12402 Ci 18 N2 0.091397 CH4 0.049853 CO2 0.00623 Đồ án kỹ thuật phản ứng Hàm 11668.756 nhiệt 2485 2787.5 2787.5 4875.000 6060 1761.127 344.034 255.183 220.542 37.825 hi (kcal/km ol) C i x hi Như vậy hàm nhiệt của hỗn hợp khí đi ra khỏi bậc 1 ở nhiệt độ 348.5oC là: h e = 2867.59 (kcal/kmol) + Hàm nhiệt của hỗn hợp khí lạnh bổ sung ở 20oC là: h 200 C kl =C CH OH h CH OH + C H h H + C CO h CO + C CH h CH + C N h N + C CO 3 3 2 2 4 4 2 2 2 h CO = 159,4162 (kcal/kmol) 2 + Hàm nhiệt của khí lạnh bổ xung ở 348.5oC là: Cấu tử CH3OH Nồng độ Ci 0 Hàm nhiệt hi 10638.889 (kcal/kmol C i x hi 0 H2 0.72 2485 1789.2 CO 0.138 2787.5 384.675 N2 0.088 2787.5 CH4 0.048 4416.66 CO2 0.006 6060 Tổng 245.3 7 212.0 36.36 2667.535 Vậy hàm nhiệt của khí lạnh bổ sung ở 348.5oC là : 0 C h 350 = 2811.4019 (kcal/kmol) kl Cân bằng lượng nhiệt ta có lượng khí lạnh bổ xung được tính theo công thức: n kl = n (hch − he ) 2888.46.(3136.90 − 2811.40) = = 375.898 (kmol/h) 350 20 hkl − hkl 2867.59 − 159, 4162 19 Đồ án kỹ thuật phản ứng II.TÍNH HỖN HỢP PHẢN ỨNG Ở BẬC 2: Các số liệu ban đầu: Lượng hỗn hợp khí đi vào bậc 2 sẽ bằng tổng của lượng hỗn hợp khí ra khỏi bậc 1, cộng với lượng khí lạnh bổ sung. nh ,0 = 2888.487 + 375.898 = 3264.385 (kmol/h) Từ đó ta tính dược nCH 3OH ,0 = 55.75689 nCO ,0 = 410.11714 (kmol/h) (kmol/h) nH 2 ,0 =2319.133358 (kmol/h) nN2 ,0 = 297.079095 (kmol/h) nCH 4 ,0 = 162.04314 (kmol/h) nCO2 ,0 = 20.2553928 (kmol/h) Thành phần từng cấu tử đi vào bậc thứ 2: CH 2 ,0 = CCO ,0 = C N2 ,0 = CCH 4 ,0 = CCO2 ,0 = nH 2 ,0 nh ,0 x 100%= nCO ,0 x 100%= 410.117 x 100% = 12.563% , 3264.385 x 100% = 297.079 x 100% = 9.10 % 3264.385 nh ,0 nN2 ,0 nh ,0 nCH 4 ,0 nh ,0 nCO2 ,0 nh ,0 CCH3OH ,0 = 2319.133 x 100% = 71.043 % , 3264.385 x 100% = 162.043 x 100% =4.963 % , 3264.385 x100% = 20.255 x 100% =0.619 % , 3264.385 nCH3OH ,0 nh ,0 x100% = 55.756 x 100% =1.70% 3264.385 Giả thiết: Nhiệt độ đầu của hỗn hợp phản ứng t = 348.5 0 C Mỗi lớp có nhiệt độ tăng ∆ T = 5oC 20 Đồ án kỹ thuật phản ứng 1.Chọn sự thay đổi độ chuyển hoá lớp 1 bậc 1 là ∆ Uch,1 = 0,00208 (kmolCH 3 OH/kmol). 2.Tính số mol hỗn hợp ra khỏi lớp 1: ∆ Uch,1 = ∆nCH 3OH ,1 nh ,0 ⇒ ∆nCH 3OH ,1 = ∆U ch ,1 . nh ,0 ∆nCH 3OH ,1 = 0.00208 x 3264.385= 6.7899 (kmol/h) Theo phương trình phản ứng: CO + 2H2 = CH 3 OH Ta có: ∆nCO ,1 = ∆nCH OH ,1 = 6.7899 (kmol/h) ∆nH 2 ,1 = 2 x ∆nCH 3OH ,1 = 13.5798 (kmol/h) 3 Tính số mol ra khỏi lớp 1: nCH 3OH ,1 = nCH 3OH ,0 + ∆nCH 3OH ,1 = 62.546 (kmol/h nCO ,1 = nCO ,0 + ∆nCO ,1 = 403.327 (kmol/h) nH 2 ,1 = nH 2 ,0 + ∆nH 2 ,1 = 2305.553 (kmol/h) Các cấu tử khác không tham gia vào phản ứng nên số mol không thay đổi nN2 ,1 = nN2 ,0 = 297.079 (kmol/h) nCH 4 ,1 = nCH 4 ,0 = 162.043 (kmol/h) nCO2 ,1 = nCO2 ,0 = 20.255 (kmol/h) Tổng số mol ra khỏi lớp 1: nh,1 = 3250.805 (kmol/h) 3.Tính nồng độ mới tương ứng: C CH OOH ,1 = nCH 3OH ,1 3 CH 2 ,1 = C CO ,1 = nH 2 ,1 n h,1 nCO ,1 n h,1 n h,1 x 100%= 68.4357 x 100% = 2.054998 3330.2076 x 100%= 70.922% x 100%= 12.406 % 21 % Đồ án kỹ thuật phản ứng CN = 2 ,1 C CH 4 ,1 = C CO ,1 = 2 nN 2 ,1 nh ,1 x 100%= 9.1386 % nCH 4 ,1 nh ,1 nCO2 ,1 nh ,1 x 100%= 4.9847 % x 100%= 0.6230 % 4.Tính hàm nhiệt phản ứng của hỗn hợp tạo ra trong lớp thứ 1 Dựa vào hàm nhiệt của hỗn hợp khí khi vào và ra khỏi tháp. Công thức tính hàm nhiệt hỗn hợp khí theo hàm nhiệt của từng cấu tử: h ch = C CH OH h CH OH + C CO h CO + C H h H + C CH h CH + C N h N + C CO h CO 3 3 2 2 4 4 2 2 2 2 Trong đó hàm nhiệt của từng cấu tử trong hỗn hợp khí theo nhiệt độ và áp suất dựa vào các phương trình gần đúng, trong khoảng nhiệt độ 300 ÷ 400 có công thức tính sau: h H = 7,1.(T – 273) 2 h CO = 7,25.(T – 473) +1700 h N = 7,25.( T – 473) +1700 2 h CO = 13,4.( T – 473) +4050 2 Hàm nhiệt của metan và metanol được tính dựa vào đồ thị trong phần phụ lục. * Hàm nhiệt của các cấu tử trước khi vào lớp thứ nhất: h H = 7,1.(T – 273) = 7,1.( 348.5 + 273 -273) = 2485 (kcal/kmol) 2 h CO = 7,25.(T – 473) +1700 = 7,25.(348.5 + 273 – 473) + 1700 =2787.5 (kcal/kmol) h N = 7,25.( T – 473) +1700 2 = 7,25.( 348.5 + 273 – 473) + 1700 = 2787.5 (kcal/kmol) h CO = 13,4.( T – 473) +4050 2 = 13,4.( 348.5+ 273 – 473) + 4050 = 6060 (kcal/kmol) h CH = 4416.6667 (kcal/mol) 4 22 Đồ án kỹ thuật phản ứng h CH OH = 11638.8889 ( kcal/mol) 3 Hàm nhiệt của hỗn hợp: h ch ,0 = 2793.321668 * (kcal/kmol) Hàm nhiệt của các cấu tử khi ra khỏi lớp 1: h H = 7,1.(T – 273) = 7,1.( 353.5 + 273 -273) = 2520.5 2 (kcal/kmol) h CO = 7,25.(T – 473) +1700 = 7,25.( 353.5 + 273 – 473) + 1700 = 2823.75 (kcal/kmol) h N = 7,25.( T – 473) +1700 2 = 7,25.( 353.5 + 273 – 473) + 1700 = 2823.5 (kcal/kmol) h CO = 13,4.( T – 473) +4050 2 = 13,4.( 353.5 + 273 – 473 ) + 4050 = 6127.0 h CH = 4472.2222 (kcal/kmol) (kcal/mol) 4 h CH OH = 10777.7777 ( kcal/mol) 3 Hàm nhiệt của hỗn hợp là: h ch ,1 = 2849.925581 (kcall/kmol) 5.Tính lại độ chuyển hoá Tính lượng nhiệt sản sinh trong một lớp: coi quá trình xảy ra trong lớp là quá trình đoạn nhiệt. Lượng nhiệt được tính theo công thức: ∆ Q k = n k −1 .(h k - h k −1 ) Cụ thể lượng nhiệt tạo ra trong lớp 1 là: ∆ Q1= 3250.805.( 2849.925581–2793.321668) = 184776.96559 (kcal/kmol) Tính độ chuyển hoá trong lớp 1 dựa vào lượng nhiệt ∆ Q 1 ∆ U* ch ,1 = n h,0 (h ch,1 - h ch,0 ) h ch,1 - h ch,0 ∆Q1 = = nh ,0 (−∆H R ) nh ,0 (−∆H R ) (−∆H R ) Coi nhiệt phản ứng ∆H R = 26300 kcal/kmol không đổi trong toàn bộ lớp. ∆ U* ch ,1 = 2849.925581-2793.321668 = 0,0021522 (kmolCH 3 OH/kmol) 26300 23 Đồ án kỹ thuật phản ứng So sánh sai số: ∆U*ch,1 - ∆U ch,1 ∆U ch,1 = 0, 00208 − 0,0021522 x 100% = 0.034% 0, 0022 * Giá trị ∆U ch ,1 tính được gần bằng giá trị ∆U ch ,1 giả thiết nên có thể chấp nhận giả thiết ban đầu. Tổng độ chuyển hoá sau lớp này là: Σ ∆ U = 0.021176 + 0,0021522 =0.233282 (kmolCH 3 OH/kmol) 6.Tính chiều cao của lớp: Trước hết phải tính tải ∆τ của lớp xúc tác. ∆τ k = ∆U ch,k rm.k (kg xúc tác.h/ kmol) với rm là tốc độ phản ứng trung bình trong lớp. Dựa vào phương trình vận tốc phản ứng và thực tế sản xuất người ta đã xây dựng độ thị rm ,k = f(T m ,k ,U ch ,k ) với áp suất p = 240 at. Nhiệt độ trung bình đựoc tính theo công thức: T m ,k = Tk +Tk −1 2 T m ,1 = 348.5 + 353.5 = 351oC 2 Theo đồ thị sự phụ thuộc vận tốc phản ứng vào nhiệt độ và độ chuyển hoá thì vận tốc trung bình trong lớp thứ nhất tính được là r m ,1 = 0,06309 (kmol CH 3 OH/kg xúc tác) Tải của lượng xúc tác: ∆τ 1 = 0.0021522 = 0.03411 (kg xúc tác.h/ kmol) 0,06309 Lượng hỗn hợp khí trung bình trong lớp: n m ,k = nk + nk −1 (kmol/h) 2 n m,1 = 3250.805+3264.385 = 3257.5951 (kmol/h) 2 Và lượng xúc tác trong lớp: ∆mxt , k = ∆τ k .n m ,k 24 Đồ án kỹ thuật phản ứng ∆mxt ,1 = 0.03411 x 3257.5951 = 111.118(kg) Tính chiều cao tháp dựa vào đường kính và khối lượng riêng. ∆H k = mxt ,k F .ρ xt (m) Diện tích tiết diện ngang của tháp: F= Πd 2 Π.0, 62 = = 0,282743 (m2) 4 4 ∆H1 = 111.118 = 0.2383(m) 0, 282743x1650 Qúa trình tính toán với các lớp tiếp theo của bậc thứ hai tương tự như trên, và được tổng hợp trong bảng số liệu sau: 25 Đồ án kỹ thuật phản ứng T nCHOH3 nH 2 nCO nCH 4 nN 2 nCO2 ∑n CCH3OH CH 2 CCO CCH 4 CN2 CCO2 VU hch Vhch VU * ∑U o C Kmol/h Kmol/h Kmol/h Kmol/h Kmol/h Kmol/h Kmol/h 348.5 55.75 2319.133 410.117 162.043 297.079 20.255 3264.385 353.5 62.546 2305.553 403.327 162.0.043 297.079 20.255 3250.80 358.5 69.438 2291.77 396.435 162.043 297.079 20.255 3237.021 363.5 76.430 2277.778 389.443 162.043 297.079 20.255 3223.037 368.5 83.392 2263.862 382.481 162.043 297.079 20.255 3209.114 373.5 90.452 2249.742 375.421 162.043 297.079 20.255 3194.99 378.5 97.609 2235.42 368.264 116.043 297.079 20.255 3180.680 383.5 104.988 2220.670 360.885 162.043 297.079 20.255 3165.992 388.5 112.495 2205.727 353.414 162.043 297.079 20.255 3150.979 % % % % % % 1.8240 70.977 12.470 4.975 9.121 0.622 1.9240 70.922 12.403 4.9847 9.1386 0.62308 0.00208 2.1451 70.798 12.246 5.005 9.177 0.257 0.00212 2.3713 70.672 12.083 5.027 9.217 0.6302 0.00216 2.598 70.4756 11.918 5.0494 9.257 0.6311 0.00216 2.831 70.414 11.750 5.071 9.298 0.6339 0.00220 3.068 70.281 11.575 5.0946 9.3401 0.6368 0.00224 3.316 70.142 11.399 5.1183 9.383 0.6397 0.00232 3.5690 70.0001 11.216 5.1628 9.428 0.6428 0.00236 2793.3 2849.925 2907.256 2965.424 3024.094 3083.632 3144.595 3207.178 3270.82 56.60 57.239 58.169 58.6698 59.538 60.96 62.582 63.6500 0.002152 0.00217 0.002211 0.002230 0.002638 0.002317 0.00239 0.00242 0.023328 0.025498 0.027709 0.029939 0.032577 0.034894 0.039674 0.0421 kmolCH 3OH kmol kcal kmol kcal kmol kmolCH 3OH kmol kmolCH 3OH kmol 0.021176 26 Đồ án kỹ thuật phản ứng rm ∆τ nm Vmxt VH ∑H kmolCH 3OH kmol xuctac kmolxuctac .h kmol 0.06309 0.06869 0.073 0.0777 0.0822 0.0859 0.0888 0.09202 0.03411 0.0317 0.03023 0.02869 0.02752 0.02682 0.02677 0.02629 Kmol/h kg m m 3257.595 111.114 0.2383 0.2383 3243.613 102.932 0.2207 0.4590 3230.029 97.65 0.2094 0.6684 3216.076 92.282 0.1979 0.8663 3202.05 88.131 0.18900 1.0553 3187.837 86.021 0.1844 1.2397 3173.301 84.965 0.1823 1.4220 3158.450 83.063 0.1781 1.6001 27 Đồ án kỹ thuật phản ứng KẾT QUẢ CỦA BẬC 2 Năng suất ra khỏi bậc là= 3150.979 Nhiệt độ hôn hợp ra khỏi bậc = 385.5 Nồng độ %hidro chidro = 70.0001 Nồng độ %CO cco = 11.216 Nồng độ %N2 cnito = 9.428 Nồng độ %metan cch4 = 5.1268 Nồng độ %CO2 cco2 = 0.6428 Nồng độ %metanol cmetanol = 3.5690 28 Đồ án kỹ thuật phản ứng 7.Tính lượng khí lạnh bổ sung: Trước khi tính sang bậc thứ 3, cần trộn thêm khí lạnh để đưa nhiệt độ hỗn hợp phản ứng xuống tương xứng với nhiệt độ ban đầu. lượng khí lạnh được trộn là hỗn hợp đầu của phản ứng, nên có chung thành phần với hỗn hợp phản ứng. Chọn nhiệt độ của hỗn hợp khí sau khi trộn là 351.5oC, Nhiệt độ khí lạnh ban đầu trước khi trộn là : 20oC, Hỗn hợp khí đi ra khỏi bậc thứ 2 có nhiệt độ là :388.5oC * Hỗn hợp khí ra khỏi bậc thứ 2 :: + Năng suất ra khỏi bậc thứ hai: n h = 3150.979 (kmol/h) + Nhiệt độ hỗn hợp khí đi ra: t = 388.5oC + Thành phần hỗn hợp khí: C CH OH = 3.7747 % 3 C H = 70.0013% 2 C CO = 11.216% C N = 94.281% 2 C CH = 5.14262% 4 C CO = 0.6428% 2 + Nhiệt hàm hỗn hợp khí: h ch = 32708.285976(kcal/kmol) + Chiều cao bậc thứ hai : ΣH = 1.600m * Tính lượng khí lạnh bổ sung: + Chọn nhiệt độ hỗn hợp khí sau khi trộn là: 351.5 0C + Hàm nhiệt của hỗn hợp khí đi ra khỏi bậc 2 ở nhiệt độ 351.5 oC là: h e = C CH OH h CH OH + C H h H + C CO h CO + C CH h CH + C N h N + C CO h CO 3 Cấu tử Nồng độ Ci.102 Hàm nhiệt (kcal/kmol) C i x hi 3 2 2 4 4 2 2 2 2 CH3OH 3.569044 hi 10777.777 H2 70.00133 2520.5 CO 11.2160 2823.75 N2 9.4281 2823.75 CH4 5.1426 4472.222 CO2 0.6453 6127 Tổng 406.823 1759.876 312.29 267.274 230.892 39.538 3016.693 29 Đồ án kỹ thuật phản ứng Vậy hàm nhiệt của hỗn hợp khí ra khỏi bậc 2 ở 351.5oC là: h e = 2968.353(kcal/kmol) + Hàm nhiệt của hỗn hợp khí lạnh bổ xung ở 20oC là: 200 C h kl CO2 = C CH OH h CH OH + C H h H + C CO h CO 3 3 2 2 + C CH h CH + C N h N + C 4 4 2 2 h CO = 159.4162 (kcal/kmol) 2 + Hàm nhiệt của khí lạnh bổ xung ở 351.5oC là 0 C h 355 = C CH OH h CH OH + C H h H + C CO h CO + C CH h CH + C N h N + C CO h kl 3 3 2 2 4 4 2 2 2 CO2 Cấu tử CH3OH H2 Nồng độ Ci 0 0.72 Hàm nhiệt 10777.777 2520.5 CO N2 CH4 CO2 0.138 0.088 0.048 0.006 2823.75 2823.75 4472.222 6127 Tổng hi (kcal/kmol) C i x hi 0 1814.76 389.678 248.49 214.667 36.762 2704.357 Vậy hàm nhiệt của khí lạnh bổ sung ở 351.5oC là: 0 C h 355 = 2675.9382(kcal/kmol). kl Cân bằng lượng nhiệt ta có lượng khí lạnh bổ xung được tính theo công thức: n kl = n (hch − he ) 3150.979 x(32708.285976-2968.353) = 355 20 hkl − hkl 2675.9382 − 159.4162 n kl = 378.73409 (kmol/h). 30 Đồ án kỹ thuật phản ứng III.TÍNH HỖN HỢP PHẢN ỨNG Ở BẬC 3 Các số liệu đầu: Lượng hỗn hợp khí đi vào bậc 3 sẽ bằng tổng của lượng hỗn hợp khí ra khỏi bậc 2, cộng với lượng khí lạnh bổ sung. nh ,0 = 3150.979 + 378.73409= 3529.71 nCH 3OH ,0 = 112.45 nCO ,0 = 405.67949 (kmol/h) (kmol/h) (kmol/h) nH 2 ,0 =2478.4160(kmol/h) nN2 ,0 = 330.40769 (kmol/h) nCH 4 ,0 = 180.222 (kmol/h) nCO2 ,0 = 22.527 (kmol/h) Thành phần từng cấu tử đi vào bậc thứ 3: CH 2 ,0 = CCO ,0 = C N2 ,0 = CCH 4 ,0 = CCO2 ,0 = nH 2 ,0 nh ,0 x 100%= = 70.108 % , nCO ,0 x 100%= = 11.368 % , nh ,0 nN2 ,0 x 100% = = 9.397 % nh ,0 nCH 4 ,0 nh ,0 nCO2 ,0 nh ,0 CCH3OH ,0 = x 100% = = 5.126 % , x100% == 0.641 % , nCH3OH ,0 nh ,0 x100% = = 3.388% Giả thiết: Nhiệt độ đầu của hỗn hợp phản ứng t = 351.5 0 C Mỗi lớp có nhiệt độ tăng ∆ T = 5oC 31 Đồ án kỹ thuật phản ứng 1.Chọn sự thay đổi độ chuyển hoá lớp 1 bậc 1 là ∆ Uch,1 = 0,0022 (kmolCH 3 OH/kmol). 2.Tính số mol hỗn hợp ra khỏi lớp 1: ∆ Uch,1 = ∆nCH 3OH ,1 nh ,0 ⇒ ∆nCH 3OH ,1 = ∆U ch ,1 . nh ,0 ∆nCH 3OH ,1 = 0.0022 x 3529.713= 7.7654 (kmol/h) Theo phương trình phản ứng: CO + 2H2 = CH 3 OH Ta có: ∆nCO ,1 = ∆nCH OH ,1 = 7.7654 3 (kmol/h) ∆nH 2 ,1 = 2 x ∆nCH 3OH ,1 = 15.53 (kmol/h) Tính số mol ra khỏi lớp 1: nCH 3OH ,1 = nCH 3OH ,0 + ∆nCH 3OH ,1 =120.225(kmol/h nCO ,1 = nCO ,0 + ∆nCO ,1 = 397.914 (kmol/h) nH 2 ,1 = nH 2 ,0 + ∆nH 2 ,1 =2462.885 (kmol/h) Các cấu tử khác không tham gia vào phản ứng nên số mol không thay đổi nN2 ,1 = nN2 ,0 = 3.3040769(kmol/h) nCH 4 ,1 = nCH 4 ,0 = 180.22237909E (kmol/h) nCO2 ,1 = nCO2 ,0 = 22.52779738 (kmol/h) Tổng số mol ra khỏi lớp 1: nh,1 = 3514.18247 (kmol/h) 3.Tính nồng độ mới tương ứng: C CH OOH ,1 = nCH 3OH ,1 3 CH 2 ,1 = C CO ,1 = nH 2 ,1 n h,1 nCO ,1 n h,1 n h,1 x 100%= 3.4211430952E % x 100% = 70.084159867E x 100% = 399.3199 x 100% = 11.32309 3574.6933 32 % Đồ án kỹ thuật phản ứng CN = 2 ,1 C CH 4 ,1 = C CO ,1 = 2 nN 2 ,1 nh ,1 x 100% = nCH 4 ,1 nh ,1 nCO2 ,1 nh ,1 337.509 x 100% = 9.402121 3574.6933 % 184.096 x 100% = 5.12842 3574.6933 % x 100%= x 100%= 23.012 x 100% = 0.6410537% 3574.6933 4.Tính hàm nhiệt phản ứng của hỗn hợp tạo ra trong lớp thứ 1 Dựa vào hàm nhiệt của hỗn hợp khí khi vào và ra khỏi tháp. Công thức tính hàm nhiệt hỗn hợp khí theo hàm nhiệt của từng cấu tử: h ch = C CH OH h CH OH + C CO h CO + C H h H + C CH h CH + C N h N + C CO h CO 3 3 2 2 4 4 2 2 2 2 Trong đó hàm nhiệt của từng cấu tử trong hỗn hợp khí theo nhiệt độ và áp suất dựa vào các phương trình gần đúng, trong khoảng nhiệt độ 300 ÷ 400 có công thức tính sau: h H = 7,1.(T – 273) 2 h CO = 7,25.(T – 473) +1700 h N = 7,25.( T – 473) +1700 2 h CO = 13,4 ( T – 473) +4050 2 Hàm nhiệt của metan và metanol được tính dựa vào đồ thị trong phần phụ lục. * Hàm nhiệt của các cấu tử trước khi vào lớp thứ nhất: h H = 7,1.(T – 273) = 7,1.( 351.5 0 + 273 -273) = 2520.5 (kcal/kmol) 2 h CO = 7,25.(T – 473) +1700 = 7,25.( 351.5 0 + 273 – 473) + 1700 = 2823.75 (kcal/kmol) h N = 7,25.( T – 473) +1700 2 = 7,25.( 351.5 0 + 273 – 473) + 1700 = 2823.75 (kcal/kmol) h CO = 13,4.( T – 473) +4050 2 = 13,4.( 351.5 0 + 273 – 473) + 4050 = 6127 (kcal/kmol) h CH = 4.392500 (kcal/mol) 4 33 Đồ án kỹ thuật phản ứng h CH OH = 10777.777 10628.750 ( kcal/mol) 3 Hàm nhiệt của hỗn hợp: h ch ,0 = 2936.97769 * (kcal/kmol) Hàm nhiệt của các cấu tử khi ra khỏi lớp 1: h H = 7,1 (T – 273) = 7,1 ( 356.5 + 273 -273) = 2556 2 (kcal/kmol) h CO = 7,25 (T – 473) +1700 = 7,25 (356.5 + 273 – 473) + 1700 = 2860 (kcal/kmol) h N = 7,25 ( T – 473) +1700 2 = 7,25 (356.5 + 273 – 473) + 1700 = 2860 (kcal/kmol) h CO = 13,4 ( T – 473) +4050 2 = 13,4 (356.5 + 273 – 473 ) + 4050 = 6194 (kcal/kmol) h CH = 4455.00 (kcal/mol) 4 h CH OH = 10753.750 3 ( kcal/mol) Hàm nhiệt của hỗn hợp là: h ch ,1 = 2996.5397860(kcall/kmol) 5.Tính lại độ chuyển hoá Tính lượng nhiệt sản sinh trong một lớp: coi quá trình xảy ra trong lớp là quá trình đoạn nhiệt. Lượng nhiệt được tính theo công thức: ∆ Q k = n k −1 .(h k - h k −1 ) Cụ thể lượng nhiệt tạo ra trong lớp 1 là: ∆ Q1= 3514.18247x (2996.5397860- 2936.9776943) = 21023.710213 (kcal/kmol) Tính độ chuyển hoá trong lớp 1 dựa vào lượng nhiệt ∆ Q 1 ∆ U* ch ,1 = n h,0 (h ch,1 - h ch,0 ) h ch,1 - h ch,0 ∆Q1 = = nh ,0 (−∆H R ) nh ,0 (−∆H R ) (−∆H R ) Coi nhiệt phản ứng ∆H R = 26300 kcal/kmol không đổi trong toàn bộ lớp. ∆ U* ch ,1 = (2996.5397860- 2936.9776943) 26300 OH/kmol) 34 = 0.002265 (kmolCH 3 Đồ án kỹ thuật phản ứng So sánh sai số: ∆U*ch,1 - ∆U ch,1 ∆U ch,1 = 0, 0022 − 0.002265 x 100% = 2.9% 0, 0022 * Giá trị ∆U ch ,1 tính được gần bằng giá trị ∆U ch ,1 giả thiết nên có thể chấp nhận giả thiết ban đầu. 6.Tính chiều cao của lớp: Trước hết phải tính tải ∆τ của lớp xúc tác. ∆τ k = ∆U ch,k rm.k (kg xúc tác.h/ kmol) với rm là tốc độ phản ứng trung bình trong lớp. Dựa vào phương trình vận tốc phản ứng và thực tế sản xuất người ta đã xây dựng độ thị rm ,k = f(T m ,k ,U ch ,k ) với áp suất p = 240 at. Nhiệt độ trung bình đựoc tính theo công thức: T m ,k = Tk +Tk −1 2 T m ,1 = 351.5 + 356.5 = 354oC 2 Theo đồ thị sự phụ thuộc vận tốc phản ứng vào nhiệt độ và độ chuyển hoá thì vận tốc trung bình trong lớp thứ nhất tính được là r m ,1 = 0.0664(kmol CH 3 OH/kg xúc tác) Tải của lượng xúc tác: ∆τ 1 = 0.002265 = 0,034098 (kg xúc tác.h/ kmol) 0.0664 Lượng hỗn hợp khí trung bình trong lớp: n m ,k = nk + nk −1 (kmol/h) 2 n m,1 = 3529.715+ 3514.182 = 3521.9478 (kmol/h) 2 Và lượng xúc tác trong lớp: ∆mxt , k = ∆τ k .n m ,k = 0,034098 x 3521.9478 = 120.09(kg) Tính chiều cao tháp dựa vào đường kính và khối lượng riêng. 35 Đồ án kỹ thuật phản ứng ∆H k = F= mxt ,k F .ρ xt (m) Πd 2 Π.0, 62 = = 0,282743 (m2) 4 4 ∆H1 = 120.09 = 0.2575 0, 282743x1650 (m) Qúa trình tính toán với các lớp tiếp theo của bậc thứ ba tương tự như trên, và được tổng hợp trong bảng số liệu sau: 36 Đồ án kỹ thuật phản ứng T nCHOH3 nH 2 nCO nCH 4 nN 2 nCO2 ∑n CCH3OH CH 2 CCO CCH 4 CN2 CCO2 VU hch Vhch VU * ∑U o C Kmol/h Kmol/h Kmol/h Kmol/h Kmol/h Kmol/h Kmol/h 351.5 112.459 2478.416 405.679 180.222 330.470 22.527 3529.713 356.5 120.225 2462.885 397.91 180.222 330.470 22.527 3514.182 361.5 128.096 2447.114 390.042 180.222 330.470 22.527 3498.438 366.5 136.073 2431.18 382.065 180.222 330.470 22.527 3482.468 371.5 144.013 2415.30 374.125 180.222 330.470 22.527 3466.605 376.5 152.056 2399.22 366.08 180.222 330.470 22.527 3450.52 381.5 160.475 2382.38 357.66 180.222 330.470 22.527 3433.68 386.5 168.990 2365.35 349.14 180.222 330.470 22.527 3416.65 % % % % % % 3.388 70.108 11.368 5.126 9.162 0.641 3.4211 70.084 11.323 5.12842 9.402 0.6412 0.0022 3.661 69.949 11.149 5.1515 9.4444 0.6439 0.0022 3.9073 69.811 10.97 5.157 9.487 0.6468 0.00228 4.154 69.673 10.792 5.1988 9.531 0.6495 0.00228 4.406 69.532 10.609 5.223 9.575 0.6528 0.00232 4.6735 69.3828 10.041 5.248 9.622 0.656 0.00244 4.946 69.230 10.21 5.274 9.675 0.6593 0.00248 2936.977 2996.539 3056.982 3118.372 3180.22 3243.35 3309.08 3375.9 59.562 60.443 61.344 61.893 63.13 65.73 66.8 0.002264 0.00229 0.00233 0.002353 0.0024 0.002499 0.002542 0.044358 0.318 0.04665 0.049 0.3255498 0.0514 kmolCH 3OH kmol kcal kmol kcal kmol kmolCH 3OH kmol kmolCH 3OH kmol 0.0421 37 0.053943 Đồ án kỹ thuật phản ứng rm ∆τ nm Vmxt VH ∑H kmolCH 3OH kmol xuctac kmolxuctac .h kmol 0.071 0.07116 0.07567 0.0803 0.0843 0.0873 0.0906 0.0351 0.0356 0.0308 0.0293 0.02846 0.0286 0.02806 Kmol/h kg m m 3521.947 120.09 0.2575 0.2575 3506.31 113.22 0.2428 0.50037 3490.46 110.75 0.2307 0.7311 3474.54 101.818 0.2135 0.94946 3458.56 98.45 0.2111 1.1607 3442.10 98.53 0.2112 1.3719 3425.1 96.11 0.2061 1.5780 38 Đồ án kỹ thuật phản ứng KẾT QUẢ CỦA BẬC 3 Năng suất ra khỏi bậc là: = 3416.651 Nhiệt độ hỗn hợp ra khởi bậc là: 386.5 Nhiệt độ hôn hợp ra khỏi bậc = 386.5 Nồng độ %hidro = 69.23% Nồng độ %CO Nồng độ %N2 = 10.219% = 9.670% Nồng độ %metan = 5.27% Nồng độ %CO2 = 0.6593 Nồng độ %metanol = 4.964 39 Đồ án kỹ thuật phản ứng PHẦN IV: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT Tính thiết bị truyền nhiệt cần thiết để làm nóng hỗn hợp đầu vào tháp theo các số liệu sau: 1. Phía lưu thể lạnh: Hỗn hợp khí lạnh vào : t = 20oC, Hỗn hợp khí lạnh ra: t = 345oC Chênh lệch nhiệt độ Vt1 = 325oC 2.Phía lưu thể nóng : Sản phẩm khí nóng vào: t = 386.5oC Sản phẩm khí nóng ra : t = 361.5oC Chênh lệch nhiệt độ : Vt2 = 25oC 1) Bề mặt truyền nhiệt F= 500 m2 2) Hệ số truyền nhiệt trong khoảng 200 – 300 kcal/m2.h.độ. Phương trình tính hệ số truyền nhiệt: → K= Q = F.K. Vttb Q F .Vttb Ngoài ra, Q = n.Cp. Vttb = Vậy K= h Vttb .n = n.h Vttb n.h F .Vttb Giá trị h và n lấy từ giá trị ra khỏi tháp tổng hợp, tứ là ra khỏi bậc thứ 3: n = 3416.651 (kmol/h) h = 3375.951 (kcal/kmol) Nhiệt độ trung bình logarit : Vt1 −Vt2 325 − 25 Vt1 = Vttb = 325 = 116.961oC ln ln Vt2 25 Hệ số truyền nhiệt K : K= n.h 3416.651 × 3375.951 = F .Vttb 500 ×116.961 40 = 197.23 (kcal/m2.h.độ) Đồ án kỹ thuật phản ứng Hệ số truyền nhiệt K tính được phù hợp với đề bài. 41 Đồ án kỹ thuật phản ứng H A M N H IE T C U A M E T H A N E , P = 2 4 0 a t 5000 4800 4600 4400 h (C H 4 ), k c a l/k m o l 4200 4000 3800 3600 3400 3200 3000 250 h (C H 4 ) = f(T ) 300 350 T, oC PHẦN V: PHỤ LỤC Hình 1: Sự phụ thuộc vào nhiệt độ của hàm nhiệt 42 400 Đồ án kỹ thuật phản ứng H A M NHIE T CUA M E HTHA NO L, P = 240 at 12000 11500 11000 10500 h (C H3O H), k c al/k m ol 10000 9500 9000 8500 8000 7500 7000 250 G IA TRI THUC NG HIE M DUO NG HO I Q UY 300 350 T, oC Hình 2: Sự phụ thuộc vào nhiệt độ của hàm nhiệt 43 400 Đồ án kỹ thuật phản ứng Hình 3: Vận tốc phản ứng phụ thuộc vào nhiệt độ và độ chuyển hóa TO C DO P H A N U NG 0.12 U = 0,000 0.1 U = 0,0122 R m (k m ol C H 3O H /(k g x uc tac .h)) 0.08 U= 0.0226 0.06 U = 0,0308 0.04 0.02 U = 0,0372 0 330 340 350 U = 0,0428 360 370 N H IE T D O (oC ) 44 U = 0,0487 380 390 400 Đồ án kỹ thuật phản ứng PHẦN VI: KẾT LUẬN Trong bản đồ án này em đã trình bày những vấn đề sau: - Tổng quan về thiết bị phản ứng và tháp phản ứng - Tính chất của MeOH, ứng dụng của nó trong thực tế và trong công nghiệp - Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất MeOH - Tính tháp phản ứng MeOH bằng việc tính chiều cao cho từng bậc phản ứng - Tính hệ số truyền nhiệt của thiết bị làm nóng hỗn hợp đầu vào tháp Do thời gian làm đồ án không nhiều, và do hạn chế về hiểu biết thực tế, nên bản đồ án của em còn nhiều sai sót. Em kính mong thầy xem xét, sửa chữa, bổ sung để bản đồ án của em hoàn thiện hơn. 45 Đồ án kỹ thuật phản ứng TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.Nguyễn Bin. Các quá trình, thiết bị trong công nghệ hóa chất và thực phẩmtập 5. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội.2006. 2.Nguyễn Bin. Kỹ thuật phản ứng .Đại học Bách Khoa Hà Nội. 1991 3.Tập thể tác giả. Sổ tay quá trình và thiết bị Công nghệ hóa chất. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật- tập 1.2006 4. Tp thể tác giả. Sổ tay quá trình và thiết bị Công nghệ hóa chất .Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật – tập 2. 2006 5. Nguyễn Bin. Tính toán quá trình và thiết bị trong công nghệ hóa chất và thực phẩm – tập 1. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật.2001 46 Đồ án kỹ thuật phản ứng 47 [...]... 0.008100 1.590872 Đồ án kỹ thuật phản ứng Nồng độ %metan cch4 = 4.9853 Nồng độ %CO2 cco2 = 0.62316 Nồng độ %metanol cmetanol = 1.93031 17 Đồ án kỹ thuật phản ứng 7.Tính lượng khí lạnh cần trộn: Trước khi tính sang bậc thứ 2 cần trộn khí lạnh để giảm nhiệt độ xuống tương ứng nhiệt độ ban đầu Lượng khí lạnh được trộn là hỗn hợp đầu của phản ứng nên có chung thành phần với hỗn hợp phản ứng ● Hốn hợp khí... kg/m3 ∆H k = mxt , k F ρ xt (m) 13 Đồ án kỹ thuật phản ứng Diện tích tiết diện ngang của tháp: F= Πd 2 Π.0, 62 = = 0,282743 (m2) 4 4 Chiều cao lớp xúc tác thứ nhất của bậc 1 là: ∆H1 = 103.323 = 0,221586 0, 282743x1650 (m) Qúa trình tính toán với các lớp tiếp theo của bậc thứ nhất tương tự như trên, và được tổng hợp trong bảng số liệu 1 trang bên: 14 Đồ án kỹ thuật phản ứng T nCHOH3 nH 2 nCO nCH 4 nN 2... 0.1823 1.4220 3158.450 83.063 0.1781 1.6001 27 Đồ án kỹ thuật phản ứng KẾT QUẢ CỦA BẬC 2 Năng suất ra khỏi bậc là= 3150.979 Nhiệt độ hôn hợp ra khỏi bậc = 385.5 Nồng độ %hidro chidro = 70.0001 Nồng độ %CO cco = 11.216 Nồng độ %N2 cnito = 9.428 Nồng độ %metan cch4 = 5.1268 Nồng độ %CO2 cco2 = 0.6428 Nồng độ %metanol cmetanol = 3.5690 28 Đồ án kỹ thuật phản ứng 7.Tính lượng khí lạnh bổ sung: Trước khi... 24 Đồ án kỹ thuật phản ứng ∆mxt ,1 = 0.03411 x 3257.5951 = 111.118(kg) Tính chiều cao tháp dựa vào đường kính và khối lượng riêng ∆H k = mxt ,k F ρ xt (m) Diện tích tiết diện ngang của tháp: F= Πd 2 Π.0, 62 = = 0,282743 (m2) 4 4 ∆H1 = 111.118 = 0.2383(m) 0, 282743x1650 Qúa trình tính toán với các lớp tiếp theo của bậc thứ hai tương tự như trên, và được tổng hợp trong bảng số liệu sau: 25 Đồ án kỹ thuật. .. thiết: Nhiệt độ đầu của hỗn hợp phản ứng t = 348.5 0 C Mỗi lớp có nhiệt độ tăng ∆ T = 5oC 20 Đồ án kỹ thuật phản ứng 1.Chọn sự thay đổi độ chuyển hoá lớp 1 bậc 1 là ∆ Uch,1 = 0,00208 (kmolCH 3 OH/kmol) 2.Tính số mol hỗn hợp ra khỏi lớp 1: ∆ Uch,1 = ∆nCH 3OH ,1 nh ,0 ⇒ ∆nCH 3OH ,1 = ∆U ch ,1 nh ,0 ∆nCH 3OH ,1 = 0.00208 x 3264.385= 6.7899 (kmol/h) Theo phương trình phản ứng: CO + 2H2 = CH 3 OH Ta có:... thiết: Nhiệt độ đầu của hỗn hợp phản ứng t = 351.5 0 C Mỗi lớp có nhiệt độ tăng ∆ T = 5oC 31 Đồ án kỹ thuật phản ứng 1.Chọn sự thay đổi độ chuyển hoá lớp 1 bậc 1 là ∆ Uch,1 = 0,0022 (kmolCH 3 OH/kmol) 2.Tính số mol hỗn hợp ra khỏi lớp 1: ∆ Uch,1 = ∆nCH 3OH ,1 nh ,0 ⇒ ∆nCH 3OH ,1 = ∆U ch ,1 nh ,0 ∆nCH 3OH ,1 = 0.0022 x 3529.713= 7.7654 (kmol/h) Theo phương trình phản ứng: CO + 2H2 = CH 3 OH Ta có: ∆nCO... nhiệt ∆ Q 1 ∆ U* ch ,1 = n h,0 (h ch,1 - h ch,0 ) h ch,1 - h ch,0 ∆Q1 = = nh ,0 (−∆H R ) nh ,0 (−∆H R ) (−∆H R ) Coi nhiệt phản ứng ∆H R = 26300 kcal/kmol không đổi trong toàn bộ lớp ∆ U* ch ,1 = 2849.925581-2793.321668 = 0,0021522 (kmolCH 3 OH/kmol) 26300 23 Đồ án kỹ thuật phản ứng So sánh sai số: ∆U*ch,1 - ∆U ch,1 ∆U ch,1 = 0, 00208 − 0,0021522 x 100% = 0.034% 0, 0022 * Giá trị ∆U ch ,1 tính được gần... ∆ Q 1 ∆ U* ch ,1 = n h,0 (h ch,1 - h ch,0 ) h ch,1 - h ch,0 ∆Q1 = = nh ,0 (−∆H R ) nh ,0 (−∆H R ) (−∆H R ) Coi nhiệt phản ứng ∆H R = 26300 kcal/kmol không đổi trong toàn bộ lớp ∆ U* ch ,1 = (2996.5397860- 2936.9776943) 26300 OH/kmol) 34 = 0.002265 (kmolCH 3 Đồ án kỹ thuật phản ứng So sánh sai số: ∆U*ch,1 - ∆U ch,1 ∆U ch,1 = 0, 0022 − 0.002265 x 100% = 2.9% 0, 0022 * Giá trị ∆U ch ,1 tính được gần bằng... bằng lượng nhiệt ta có lượng khí lạnh bổ xung được tính theo công thức: n kl = n (hch − he ) 2888.46.(3136.90 − 2811.40) = = 375.898 (kmol/h) 350 20 hkl − hkl 2867.59 − 159, 4162 19 Đồ án kỹ thuật phản ứng II.TÍNH HỖN HỢP PHẢN ỨNG Ở BẬC 2: Các số liệu ban đầu: Lượng hỗn hợp khí đi vào bậc 2 sẽ bằng tổng của lượng hỗn hợp khí ra khỏi bậc 1, cộng với lượng khí lạnh bổ sung nh ,0 = 2888.487 + 375.898 = 3264.385... 100% = 70.084159867E x 100% = 399.3199 x 100% = 11.32309 3574.6933 32 % Đồ án kỹ thuật phản ứng CN = 2 ,1 C CH 4 ,1 = C CO ,1 = 2 nN 2 ,1 nh ,1 x 100% = nCH 4 ,1 nh ,1 nCO2 ,1 nh ,1 337.509 x 100% = 9.402121 3574.6933 % 184.096 x 100% = 5.12842 3574.6933 % x 100%= x 100%= 23.012 x 100% = 0.6410537% 3574.6933 4.Tính hàm nhiệt phản ứng của hỗn hợp tạo ra trong lớp thứ 1 Dựa vào hàm nhiệt của hỗn hợp khí ... 390 400 Đồ án kỹ thuật phản ứng PHẦN VI: KẾT LUẬN Trong đồ án em trình bày vấn đề sau: - Tổng quan thiết bị phản ứng tháp phản ứng - Tính chất MeOH, ứng dụng thực tế công nghiệp - Sơ đồ dây chuyền... Hà Nội ngày tháng 1/2010 Sinh viên Đồ án kỹ thuật phản ứng PHẦN I: TỔNG QUAN I TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ PHẢN ỨNG: Thiết bị phản ứng: Trong tính toán thiết bị phản ứng, để đơn giản ngưới ta chia thành.. .Đồ án kỹ thuật phản ứng TÀI LIỆU THAM KHẢO .46 Đồ án kỹ thuật phản ứng Lời nói đầu Các trình hoá học phận quan trọng trình thiết bị, ứng dụng nhiều công nghệ