CÂN BẰNG vật CHẤT và NĂNG LƯỢNG

CHUONG III: CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG3.1 Tính hiệu suất của nhà máy: − Hiệu suất thực tế luôn nhỏ hơn hiệu suất lý thuyết vì có tổn thất trong các công đoạn sản xuất.. ⇒ Trong đồ á

CHUONG III: CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG

3.1 Tính hiệu suất của nhà máy:

− Hiệu suất thực tế luôn nhỏ hơn hiệu suất lý thuyết vì có tổn thất trong các công đoạn sản xuất Trong sản xuất dầu nhiệt phân có các dạng tổn thất sau:

+ Tổn thất do nghiền, vận chuyển nội bộ: 0.2% ÷ 0.3%

+ Tổn thất ở heater đầu: 2%

+ Tổn thất do nhiệt phân: 3%

+ Tổn thất do thiết bị tách: 5%

+ Tổn thất: không xác định, đổ ra ngoài, đọng lại ở thiết bị, đường ống từ 1% ÷ 2%

+ Tổn thất: do chưng cất, do bay hơi, nhựa còn lại trong bã thải, nước thải: 5% ÷

10%

⇒ Trong đồ án của mình chúng tôi lựa chọn các tổn thất như sau:

Bảng 3.1: Tổn thất trong quá trình sản xuất

− Ở quá trình chưng cất, chúng ta còn thu thêm một số sản phẩm có ích nửa như: khí, xăng,… Các sản phẩm này chiếm từ 42% ÷ 50% khối lượng nguyên liệu chúng ta đem đi nhiệt phân Trong đồ án này, chúng tôi lấy sản phẩm phụ là 43.8% khối lượng

− Do vậy hiệu suất thu hồi dầu thục tế là: 100 – 16.2 – 43.8 =40% Có nghĩa là trong sản xuất thì cứ 5 tấn nhựa thì thu được lượng dầu là:

R = = 2 tấn

Mà Ddầu = 0.91 g/cm3 Tính ra lít sẽ là:

Vdầu = = 2197.8 (lít)

3.2 Cân bằng sản phẩm cho các công đoạn

3.2.1 Khối lượng riêng của các loại nhựa:

− Nhựa PVC: D = 1,38 g/cm3

− Nhựa PE: D = 0.91 g/cm3

− Nhựa PP: D = 0.85 g/cm3

− Nhựa PS: D = 1.05 g/cm3

− Nhựa PET: D = 1.6 g/cm3

Như vậy, khối lượng riêng của hỗn hợp nhựa là

Dhh = (1.38 + 0.91 + 0.85 + 1.05 + 1.6) = 1.16 g/cm3

3.2.2 Lượng dung dịch lỏng sau khi nhiệt phân:

− Tổn thất do nghiền, vận chuyển nội bộ: 0.2% ( tính theo tổng lượng nhựa)

− Tổn thất do công đoạn nhiệt phân: 5%

 Lượng nhựa mất mát sau nhiệt phân là:

mtổn thất= = 260 (kg)

− Vậy lượng lỏng sau khi nhiệt phân là:

mlỏng = mnguyên liệu - mmất mát = 5000 – 260 = 4740 (kg)

Tỷ trọng của nhụa lỏng là d= 1.16 (kg/l)

− Nên thể tích lỏng là: Vlỏng = = 4086.2 (lit)

− Tổn thất sau khi qua thiết bị tách: 5%

 Lượng sản phẩm mất mát ở thiết bị tách là:

mtổn thất = = 237 (kg)

− Lượng sản phẩm ra khỏi thiết bị tách là:

mdầu = 4740 - = 4503 (kg)

− Tổn thất ở thiết bị chưng cất: 5%

− Thu hồi được các sản phẩm ngoài dầu ở công đoạn chưng cất là: 43.8%

 Lượng sản phẩm mất mát ở thiết bị chưng cất là:

mtổn thất = = 225.15 (kg)

 Lượng sản phẩm phụ thu được ở công đoạn chưng cất:

mphụ = = 2190 (kg)

Vậy lượng sản phẩm dầu thu được sau chưng cất là:

3.3 Cân bằng năng lượng

3.3.1 Thiết bị nhiệt phân bậc 1

Ta thừa nhận nhiệt độ của nhựa phế thải ban đầu là 35 Và sau khi trao đổi nhiệt với dòng khói lò sẽ nâng nhiệt độ lên 250 Nhiệt độ được duy trì trong suốt quá trình là 250

− Qtỏa = Qthu

Với Qthu = Q1 + Q2

Q1: nhiệt lượng cần cung cấp để nâng nhiệt độ nhựa từ 35 lên nhiệt độ 250

Q2: nhiệt lượng mất mát

Q1 = mn.Cm.∆t

Trong đó: mn: khối lượng nhựa nhập liệu: 5000 kg

Cm: nhiệt dung riêng của hỗn hợp nhựa Mà: Nhiệt dung riêng của nhựa PVC: 0,9 KJ/(Kg.K)

Nhiệt dung riêng của nhựa PS: 1,3 KJ/(Kg.K)

Nhiệt dung riêng của nhựa PET: 1 KJ/(Kg.K)

Nhiệt dung riêng của nhựa PE: 2,3 KJ/(Kg.K)

Nhiệt dung riêng của nhựa PP: 1,9 KJ/(Kg.K)

Vậy nhiệt dung riêng của hỗn hợp nhựa là:

Cm = = 1,48 KJ/(Kg.K)

⇒ Q1 = 5000.1,48.(250 – 35) = 1591000 kJ

Ta thừa nhận lượng nhiệt mất mát là 5%

Q = Q1 + 0,05Q ⇔ 0,95Q = 1591000 kJ

 Q = 1674736,84 kJ

Lượng khói lò cần dùng:

Ở 400 ckhói lò= 1,068 KJ/(Kg.K)

W = = = 7840,53 kg/ngày

Vì nhà máy hoạt động một ngày 24 giờ nên lượng khói lò cần dùng trong 1 giờ:

W = = 326,68 kg/h

3.3.2 Thiết bị nhiệt phân bậc 2:

− Qtỏa = Qthu

Với Qthu= Q’

1 + Q’

2

Q’

1: nhiệt lượng cần cung cấp để hóa hơi nhựa lỏng 250 lên hơi ở 380

Q’

2: nhiệt lượng mất mát

Q’

1= mn.Cm.∆t

Trong đó: mn: lượng sản phẩm ra khỏi thiết bị nhiệt phân bậc 1

mn = 4890 kg/ngày = 203,75 kg/h

Cm: nhiệt dung riêng của hỗn hợp nhựa: 1,48 KJ/(Kg.K)

⇒ Q’

1 = 4890.1,48.(380 – 250) = 940836 KJ

Ta thừa nhận mất mát nhiệt là 10%

Q = Q’

1 + 0,1Q ⇔ 0,9Q = 940836

 Q = 1045373,33 KJ

Lượng khói lò cần dùng:

Ở 400 ckhói lò= 1,068 KJ/(Kg.K)

W = = = 4894,07 kg/ngày

Vì nhà máy hoạt động một ngày 24 giờ nên lượng khói lò cần dùng trong 1 giờ:

W = = 203,92 kg/h

Với Qthu = Q’’

1 + Q’’

2

Q’’

1:nhiệt lượng cần cung cấp sản phẩm thành dầu

Q’’

2: lượng nhiệt mất mát

Nhiệt lượng cần cung cấp vào để hỗn hợp sản phẩm tăng từ 120 lên 140

msp= 4503 kg/ngày = 187,625 kg/h

cdầu= 3,825 KJ/(Kg.K)

Q’’

1 = msp cdầu.∆t

⇒ Q’’

1 = 4503 3,825.(140 – 120) = 4579,5 KJ

Mất mát nhiệt do chưng cất là 5%

Q = Q’’

1 + 0,05Q ⇔ 0,95Q = 4579,5 KJ

⇒ Q = 4820,53 KJ

Lượng khói lò cần dùng:

Ở 400 ckhói lò= 1,068 KJ/(Kg.K)

W = = = 22,57 kg/ngày