- Nhiệt độ đầu vào của hỗn hợp 25 0 C - Nhiệt độ đầu ra của sản phẩm là 330 0C
Để đơn giản chỳng ta coi nguyờn liệu phản ứng gồm C6H5SO3 Na và NaOH,
chỳng ta cú phản ứng sau:
C6H5SO3 Na + 2 NaOH → C6H5ONa + Na2SO3 + H2O Phương trỡnh cõn bằng nhiệt lượng
Q1 + Q2 = Q3 + Q4 +Q5
Trong đú
Q1 – Nhiệt lượng do nguyờn liệu mang vào, Kcal / h Q2 –Nhiệt lượng do phản phản tỏa ra, Kcal / h Q4 – Nhiệt lượng do sản phẩm mang ra, Kcal / h Q3 – Nhiệt lượng mất mỏt ra mụi trường, Kcal / h Q5 --Nhiệt do tỏc nhõn làm lạnh, Kcal / h
1. Nhiệt lượng do nguyờn liệu mang vào.
Q1 = G1. C1. T1 + G2. C2. T2
Trong đú
T1 là nhiệt độ đầu vào của C6H5SO3Na , bằng 250C. G1 là lượng C6H5SO3Na và G1 =14491,8 ( kg/h) C1 là nhiệt dung riờng của C6H5SO3Na
G2 là lượngNaOH , G2 = 3832,146 (kg/h)
Nhiệt dung riờng của C6H5SO3Na được xỏc định theo cụng thức sau M . C = n1. C1 + n. C2 +.
Trong đú
M là khối lượng mol của hợp chất C6H5SO3Na C là nhiệt dung riệng của C6H5SO3Na
n1, n2 là số nguyờn tử của cỏc nguyờn tố trong C6H5SO3Na
C1,C2 là nhiệt dung riờng của cỏc nguyờn tố tương ứng, J / kg . độ Tra bảng ta cú cỏc số liệu sau
CC =11700 J / kg .nguyờn tử . độ CH = 18000 J / kg .nguyờn tử . độ CS = 31000 J / kg .nguyờn tử . độ CO =25100 J / kg .nguyờn tử . độ CNa =33500 J / kg .nguyờn tử . độ Thay cỏc giỏ trị trờn vào cụng thứcđú chỳng ta cú
180 . C = 6. 11700 + 5. 18000 +31000 + 3. 25100 + 33500C = 1666,667 J / kg . độ C = 1666,667 J / kg . độ
Nhiệt dung riờng của NaOH tớnh như sau 40 . C = 33500 + 25100 + 18000 CNaOH = 1915 J / kg . độ
Q1 = 14491,8.1666,667.25 + 3832,146.1915.25 = 787289,1105 (KJ/h) =188031,791 (kcal/h)
2. Nhiệt lượng do sản phẩm mang ra.
+ Nhiệt lượng do C6H5ONa mang ra
q1 = C1 . m1 . t1
C1- là nhiệt dung riệng của C6H5ONa, Kcal / kg.độ t1- là nhiệt độ của sản phẩm ra, t1 = 330 0C
m1- lượng C6H5ONa , m1= 8832,334 (kg/h)
M .C =n1.C1 + n2.C2
Trong đú
M – khối lượng mol của hợp chất C6H5ONa C là nhiệt dung riờng của C6H5ONa , J / kg . độ
n1, n2 – số nguyờn tử cỏc nguyờn tố trong hợp chất đú
C1,C2 – Nhiệt dung riờntg của cỏc nguyờn tử tương ứng, J / kg nguyờn tử . độ Tra bảng ta cú CC = 11700 J / kg nguyờn tử . độ CH = 18000 J / kg nguyờn tử . độ CS = 31000 J / kg nguyờn tử . độ CO = 25100 J / kg nguyờn tử . độ Thay vào ta cú 116. C = 6.11700 + 5.18000 + 25100 + 33500 C = 1886,207 (J / kg.độ) Vậy q1 = 8832,334. 1886,207 . 330 = 549767137,2 (J/h) = 549767,1372 (kj/h) = 131303,352 (kcal/h) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ Nhiệt lượng do Na2SO3 mang ra
q2 = C2 . m2 . t2
C2- là nhiệt dung riệng của Na2SO3 , Kcal / kg.độ t2- là nhiệt độ của Na2SO3 mang ra, t1 = 330 0C m2- lượng Na2SO3 , m2 = 5041,642 (kg/h)
Nhiệt dung riờng của hợp chất Na2SO3 được xỏc định như sau M .C =n1.C1 + n2.C2
Trong đú
M – khối lượng mol của hợp chất Na2SO3
C là nhiệt dung riờng của Na2SO3 , J / kg . độ
n1, n2 – số nguyờn tử cỏc nguyờn tố trong hợp chất đú
Tra bảng ta cú CC = 11700 J / kg nguyờn tử . độ CH = 18000 J / kg nguyờn tử . độ CS = 31000 J / kg nguyờn tử . độ CO = 25100 J / kg nguyờn tử . độ Thay vào ta cú 126. C = 25100 + 31000 + 2. 33500 C = 976,984 ( J / kg.độ) Vậy q2 = 976,984.5041,642. 330 = 1625449177 (J/h) = 1625449,177 (kj/h) = 388213,321 (kcal/h)
+ Nhiệt lượng do H2O mang ra
q3 = C3 . m3 . t3
C3- là nhiệt dung riệng của H2O , C3 = 0,476 (kcal / kg.độ) T3- là nhiệt độ của mang H2O ra, t3 = 330 0C
m3- lượng H2O , m3 = 719,912( Kg / h)
q3 = 0,476.719,912. 330 = 113083,777 (kcal/h)
= 473481,774 (kj/h)
+ Nhiệt lượng do SO2 mang ra
q4 = C4 . m4 . t4
C4- là nhiệt dung riệng của SO2 , C4 = 1268,75 (J / kg.độ) T4- là nhiệt độ của SO2 mang ra, t4 = 330 0C
m4- lượng , m4 = 2447,504 (kg/h)
q4 = 2447,504.1268,75 . 330 = 1024739,331 (kJ / h ) = 244743,093 (kcal/h) Vậy tổng nhiệt lượng do sản phẩm mang ra là : Q3 =
549767,137 + 1625449,177 + 473481,774 + 1024739,331 = 877343,544 (kcal/h)
3. Nhiệt lượng do phản ứng tỏa ra.
Cỏc phản ứng toả nhiệt
2C6H5SO3Na + 2 NaOH → 2 C6H5ONa + Na2SO3 + H2O + SO2 (1) ∆H1 – Hiệu ứng nhiệt của phản ứng (1)
∆H1 = Σ ( ni .ci ) đầu - Σ (ni .ci )cuối
∆H1 = 3 C[ C=C] + 3 C[ C-C] + 5 C[ C-H] + C[ S-C] +2 C[ S=O] + C[ O- Na] + 2 C[ Na- O] +C[ H-O] - 3C[ C-C] - 5 C[ C-H] - C[ Na-O] - 3C[ C=C] - C[ C-O] - 2 C[ O -Na] - 2C[ O-H] Tra bảng ta cú
C[ C=C] =101,2 Kcal / mol C[ S=O] = 92,2 Kcal / mol
C[ C-H] = 85,6 Kcal / mol C[ C-S] = 54 Kcal / mol C[ C=S] = 62,8 Kcal / mol C[ H-O] = 110 Kcal / mol Vậy ∆H1 =163 Kcal / mol
Số mol C6H5SO3Na đó tham gia phản ứng (1) là
(14491,8/180) = 80,51 (kmol/h) q1= 80510.163=13123130 (Kcal/h) =54946545,31 (kj/h) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ Phản ứng toả nhiệt thứ hai
C6H5-SO2- C6H5 + 4 NaOH + 0,5 O2 →2 C6H5ONa + Na2SO3 + 2 H2O (2) ∆H2 – Hiệu ứng nhiệt của phản ứng (2)
∆H2 = Σ ( ni .ci ) đầu - Σ (ni .ci )cuối ∆H2 = C[ S=O] + 0,5 C[ C=O]
Tra bảng ta cú
C[ C=C] =101,2 Kcal / mol C[ S=O] = 92,2 Kcal / mol
C[ C-H] = 85,6 Kcal / mol C[ C-S] = 54 Kcal / mol
C[ C=S] = 62,8 Kcal / mol C[ H-O] = 110 Kcal / mol Vậy ∆H1 = 92,2 + 0,5 . 117,2 =150,8 (Kcal / mol )
Số mol C6H5-SO2- C6H5 đó tham gia phản ứng (2) là 0,419 (kmol/h) q2 = 0,419.103 .150, 8 = 63185,2 (Kcal/h) = 264556,432 (kj/h)
C6H4(SO3Na)2 + 4 NaOH→ C6H4(ONa)2 + Na2SO3 + H2O (3) ∆H3 – Hiệu ứng nhiệt của phản ứng (3)
∆H3 = Σ ( ni .ci ) đầu - Σ (ni .ci )cuối
∆H3 = 2 C[ S=O] =2 . 92,2 = 184,4 kcal / mol Vậy ∆H3 = 184,4 Kcal / mol
Số mol C6H4(SO3Na)2 đó tham gia phản ứng (3) là 0,503 ( kmol / h) q3 = 503.184,4 = 92753,2 (Kcal/h) = 388357,648 (kj/h)
Vậy tổng nhiệt lượng do phản ứng toả ra là
Q2 = Σ qi = q1 +q2 + q3 =13123130 + 63185,2 + 92753,2 = 13279068,4 (Kcal/h)
4. Nhiệt lượng mất mỏt ra mụi trường xung quanh.
Coi nhiệt lượng mất mỏt ra mụi trường xunh quanh là 5 % lượng nhiệt cấp vào Q4 = 0, 05 .Q1 =9401,589 (Kcal/h)
5. Nhiệt lượng mất do tỏc nhõn làm lạnh.
Nhiệt lượng do tỏc nhõn làm lạnh được xỏc định theo cụng thức sau: QLL = Q5 = Q1 + Q2 - ( Q3 + Q4 )
QLL = Q5 = (188031,791 + 13279068,4) - (877343,544 + 9401,589) =12580355,06 (Kcal/h)
Từ qỳa trỡnh tớnh toỏn trờn chỳng ta cú thể lập được bảng cõn bằng nhiệt lượng cho qỳa trỡnh núng chảy kiềm
Lượng nhiệt vào Kcal / h Nhiệt lượng ra Kcal / h
Nl do nguyờn liệu mang vào 188031,791 Nhiệt lượng do sản phẩm mang ra 877343,544 Nhiệt do phản ứng toả ra 13279068,4 Nhiệt lượng mất mỏt ra mụi trường xunh quanh
9401,589 Nhiệt do tỏc nhõn làm 12580355,06
lạnh Tổng nhiệt lượng
vào
13.467.100,19 Tổng nhiệt lượng mang ra 13.467.100,19