- Hao hụt và tổn thất nguyênliệu qua từng công đoạn:
TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 5.1 Các thiết bị sản xuất chính
5.1.23. Thiết bị gia nhiệt
Thiết bị gia nhiệt gồm buồng đốt và buồng bốc, cồn nguyên liệu và hơi sẽ trao đổi nhiệt với nhau tại buồng đốt, hơi đi ngoài ống trao đổi nhiệt, cồn nguyên liệu đi trong ống, hơi cồn được bốc lên trên buồng bốc hơi và thu được hơi cồn.
Thể tích cồn 960 đem vào bốc hơi trong một giờ: 4.371,585(lit/h).
Nhiệt lượng cần cung cấp để gia nhiệt cồn từ nhiệt độ 750C đến 1070C được tính theo công thức:
Qc = G×C×(tc – tđ) , Kcal/h .
Trong đó: G: Lượng cồn 960 đem vào gia nhiệt trong một giờ: (kg/h).
∆t = tc - tđ: Độ chênh lệch nhiệt độ trước và sau đun nóng, 0C. C: Nhiệt dung riêng của dung dịch, C = 8,163 (Kcal/kg.0C).
Qc = 3.211,803×8,163×(107 – 75) = 838.974,332(Kcal/h).
Nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh:
Qtt = k × Qc, với k = 5% so với lượng hơi dùng, chọn k = 5% = 0,05.
Qtt = 0,05×838.974,332 = 41.948,717 (kcal/h). Vậy nhiệt lượng cần dùng là:
Q = Qc + Qtt = 838.974,332 + 41.948,717 = 880.923,049 (Kcal/h). Lượng hơi cần dùng để đun nóng được tính theo công thức: E = Q/ri (kg/h). Trong đó: Q: nhiệt lượng cần cung cấp để đun nóng, (kcal/h).
ri: ẩn nhiệt hơi cung cấp cho thiết bị, ri = 533,1 (Kcal/kg). E = Q/ri = 880.923,049 /533,1 = 1.652,454 (kg/h).
Bề mặt truyền nhiệt tính theo công thức: F = (m2).
Với: K là hệ số truyền nhiệt được tính theo công thức: K =
δ: Chiều dày ống, chọn loại ống có φ = 52 mm, δ = 2 mm.
α1: Hệ số cấp nhiệt từ giấm đến bề mặt ống. Chọn α1 = 600 Kcal/m2.h.độ.
α2: Hệ số cấp nhiệt từ pha hơi đến bề mặt ống truyền nhiệt. Chọn α2 = 2350 Kcal/m2.h.độ.
λ: Hệ số dẫn nhiệt của ống truyền nhiệt, chọn vật liệu là đồng thanh hiệu 5P-O.U 10-2, λ = 55,8 w/m.h.độ = 50 Kcal/ m.h.độ [7, tr 358].
K = kcal/ m2 oC.h.
Hệ số nhiệt độ trung bình là:
∆tTB = tc – td = 125 – 91 = 340C.
Các ống truyền nhiệt được xếp theo hình lục giác đều. Chọn ống truyền nhiệt có kích thước: Dn x Dt x L = 52 x 48 x 3000 mm.
Số ống truyền nhiệt được tính theo công thức sau:
(ống).
Chọn No = 143 ống, số ống trên đường xuyên tâm của hình sáu cạnh bằng 15 Chiều dài thiết bị sau khi quy chuẩn:
(m). Đường kính trong của buồng đốt: D = t×(b – 1) + 4×d Với: b: số ống trên đường chéo của hình sáu cạnh. b = 19.
d: đường kính ngoài của ống, d = 0,052 m
t: bước ống, m. Thường chọn bước ống t = 1,2 ÷ 1,5d, chọn t = 1,2d. D = 1,2d×(b – 1) + 4×d = 1,2×0,052×(15 – 1) + 4×0,052 = 1,082 (m).
− Chọn đường kính buồng bốc: Db = 1,3 (m).
− Chiều cao buồng bốc: Hbốc = 1,4 (m).
− Chiều cao đáy nồi: Hđáy = 0,6 (m).
− Chiều cao đỉnh nổi : H đỉnh=0,6 (m). Tổng chiều cao của thiết bị gia nhiệt:
H = 1,4 + 2,996 + 0,6 + 0,6 = 5,596 (m). Vậy chọn thiết bị gia nhiệt có các thông số như sau:
D (m) Db(m) L (m) H đỉnh (m) H bốc(m) Hđáy (m) SL(cái ) 1,085 1,3 2,996 0,6 1,4 0,6 1 5.1.24. Tháp hấp phụ
Sơ đồ hấp phụ gồm hai tháp làm việc đồng thời: tháp hấp phụ làm việc 8 h, tháp nhả hấp phụ làm việc 6 h.
Lượng nước bị hấp phụ trong một ngày: 3.934,426(kg). Lượng nước bị hấp phụ trong 8 giờ:
(kg).
Lượng etanol bị hấp phụ trong một ngày: 65,705 (kg). Lượng etanol bị hấp phụ trong 8 giờ:
(kg).
Lượng zeolit cần để hấp phụ lượng nước trên:
(kg) .
Lượng zeolit hấp phụ lượng etanol trên:
(kg).
Tổng lượng zeolit cần dùng: MZ = 14.216,531+ 10.580,676=24.797,207(kg). Khối lượng zeolit trong 2 tháp: MZ = 2 24.797,207= 49.594,414(kg). Khối lượng riêng của zeolit 3A là ρz = 427(kg/m3).
Thể tích zeolit trong tháp: (m3).
Chiều cao của lớp zeolit trong thiết bị có đường kính D là: .
Ta chọn D=3 m. (m).
Chiều cao lớp đệm đến mỗi mặt bích: 0,3 m, chiều cao nắp và đáy 0,8 m.
Chiều cao thiết bị: H = HZ + 2 0,3 + 0,8 = 9,4 (m).
Vậy chọn hai tháp hấp phụ – giải hấp gồm hai tháp làm việc liên tục và luân phiên nhau có đường kính D = 3 m, chiều cao thiết bị H = 9,4 (m).