f) Tác dụng với NH3:
3.7.1. Tính cân bằng cho tháp thô
3.7.1.1. Cân bằng vật chất (tính theo 100 kg giấm chín).
Theo sơ đồ chưng luyện ta có:
Lượng vào tháp:
Lượng giấm chín đi vào tháp thô: M. Lượng hơi đi vào tháp thô: P0.
Ra khỏi tháp: Sản phẩm đỉnh ra tháp: G1 Lượng bã thải: B Do đó ta có phương trình cân bằng vật chất. M + P0 = G1 + B. Vì tính cho 100kg giấm do đó M = 100kg. 100+ P0 = G1 +B. Mặt khác ta có: B = P0 + R. 100 + P0 = G1 + P0 + R. → R = 100 - G1.
3.7.1.2. Cân bằng hơi rượu.
Tổn thất chưng luyện là 5 % ta phân bố như sau: Tháp thô: 2.3%. Tháp tinh: 2.2%. Tháp Andehyt: 0.5%. Ta có phương trình cân bằng: Mx1=G1y1 Trong đó: - G1 = 100. 1 1 x y
- x1: Nồng độ rượu trong pha lỏng trên đĩa tiếp liệu % KL. - y1: Nồng độ rượu trong pha hơi trên đĩa tiếp liệu % KL.
Để tính x1, y1 ta tính lượng nhiệt cần thiết để đun nóng giấm từ 700C đến nhiệt độ sôi: Q = M.C.(t2-t1) Kcalo.
Trong đó :
- M = 100kg: Lượng giấm chín vào trong tháp.
- C = 0.95Kcal/kgđộ: Nhiệt dung riêng của giấm chín. - t2: Nhiệt độ bay hơi của giấm chín trên đĩa tiếp liệu.
Với nồng độ giấm chín đi vào tháp thô là 8.6 % V, tra bảng IV: Quan hệ giữa nồng độ rượu và nhiệt độ sôi, của cuốn Công nghệ sản xuất và kiểm tra cồn etylic NXBKHKT – 2000 và dùng công thức nội suy tính ra % kl của giấm chín là 6.79%KL.
Do vậy nhiệt độ sôi của giấm chín là t2 = 92.16 0C. - t1= 70 0C: Nhiệt độ giấm chín ở bình hâm giấm.
→ Q = 100 0.95× ×(92.16 70− ) =2105.20 Kcal.
x1 = 8.39 % KL. y1 = 48.55% KL.
Thay vào phương trình (1) ta được: G1 = 100 8.395 17.29
48.548
× = kg.
Trong thực tế lượng hơi thường cấp dư, ta lấy hệ số là 1.05 để tính lượng hơi rượu trong pha hơi.
Vậy lượng hơi rượu bốc lên khỏi tháp thô là: G1 = 17.28 1.05 18.14× = kg.
Nồng độ cồn trong pha hơi ở đỉnh tháp thô là.
6.8
100 37.49% 18.14
y= × = KL.
Vậy lượng bã không chứa nước ngưng là: R = 100 – 18.14 = 81.86 kg.
3.7.1.3. Cân bằng nhiệt lượng.
Theo sơ đồ ta có nhiệt vào tháp gồm:
- Nhiệt do giấm chín mang vào: Q1 = 100.Cgitgi. - Nhiệt do hơi đốt mang vào: Q2 = P0.i.
Nhiệt đi ra gồm:
- Nhiệt do hơi mang ra: Q3 = G1.i1.
- Nhiệt do bã mang ra Q4 = (P0 + R). Cbtb. - Nhiệt tổn thất Q5 = 500Kcal/100kg giấm. Trong đó:
- tgi: Nhiệt độ giấm chín trước khi vào tháp tgi = 70 0C. - Cb: Tỷ nhiệt bã rượu khi ra khỏi tháp Cb = 1 Kcal/kg.0C. - i: Nhiệt hàm của hơi ở 1.5atm i =642Kcal/kg.
- i1: Nhiệt hàm của hơi rượu ở nồng độ 37.49 % KL tra bảng phụ lục VI dùng công thức nội suy ta có i1 = 508.72 Kcal/kg.
Từ đó ta có phương trình cân bằng nhiệt lượng: P0 + 100.Cdtd = G1.i1 + 9(P0 + R) Cbtb + 500 1 1 5 0 100 b b gi gi b b RC t G i Q C t P i C t + + − = − Thay số ta được: ( ) ( ) ( ) 0 81.86 1 105 17.28 508.72 500 100 0.95 70 642 105 P × × + × + + × × = − = 45.69 kg.