Hỗn hợp khí khi đi vào thiết bị đã đợc gia nhiệt tới nhiệt độ cần thiết. ở đây ta chọn nhiệt độ tại đầu vào thiết bị phản ứng của hỗn hợp khí là 110OC.
- Nhiệt độ đầu ra của hỗn hợp sản phẩm : 160OC - Chất làm mát (chất tải nhiệt) chọn ở dây là dầu có : - Nhiệt độ đầu vào là : 30oC
- Nhiệt độ đầu ra là : 100oC
- Nhiệt dung riêng của chất tải nhiệt dầu Cp = 0,43 kcal/kg.độ - Khối lợng riêng của dầu
ρ
= 900 kg/m3Hỗn hợp khí đi vào thiết bị phản ứng gồm các khí : C2H2, HCl, O2, N2, H2, H2O Hỗn hợp khí đi ra khỏi thiết bị phản ứng gồm các khí: VC, C2H2 d, HCl d, O2, N2, H2, CH3CHO, CH3CHCl2
Nhiệt dung riêng của các khí : tra sổ tay hoá công 1
Bảng 8 : Nhiệt dung riêng của các khí ở điều kiện đầu vào và đầu ra của thiết bị phản ứng
Nhiệt độ tại đầu vào ( t = 25oC ) Nhiệt độ tại đầu ra ( t = 160oC )
Cấu tử Cp (kcal/kg.độ) Cấu tử Cp (kcal/kg.độ)
C2H2 0,41 C2H2 0,46
HCl 0,19 HCl 0,19
O2 0,24 O2 0,24
H2 3,5 H2 3,5 H2O 0,44 H2O 0,22 N2 0,25 N2 0,255 VC 0,22 CH3CHO 0,38 CH3CHCl2 0,24
1. tính nhiệt lợng do hỗn hợp khí mang vào
Nhiệt lợng do hỗn hợp khí mang vào thiết bị phản ứng là : Qhhvào = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6
Trong đó :
Q1 : nhiệt lợng do khí axetylen mang vào (kcal/h) Q2 : nhiệt lơng do khí HCl mang vào (kcal/h) Q3 : nhiệt lợng do khí O2 mang vào (kcal/h) Q4 : nhiệt lợng do khí N2 mang vào (kcal/h) Q5 : nhiệt lợng do hơi nớc mang vào (kcal/h) Q6 : nhiệt lợng do H2 mang vào (kcal/h)
Nhiệt lợng của các cấu tử đợc tính toán theo công thức : Q = m
ì
Cpì
t (kcal/h)Trong đó :
m : là lu lợng khí (kg/h)
Cp : là nhiệt dung riêng của cấu tử (kcal/kg.độ) t : là nhiệt độ của cấu tử (oC)
Nh vậy nhiệt lợng của các cấu tử mang vào là :
Q1 = 3199,84
ì
0,41ì
110 = 144312,78 (kcal/h) Q2 = 4941,29ì
0,19ì
110 = 103272,96 (kcal/h) Q3 = 0,4ì
0,24ì
110 = 10,56 (kcal/h) Q4 = 126,92ì
0,25ì
110 = 3490,3 (kcal/h) Q5 = 1,25ì
0,44ì
110 = 60,5 (kcal/h) Q6 = 0,42ì
3,5ì
110 = 161,7 (kcal/h) Tổng nhiệt lợng do hỗn hợp khí nguyên liệu mang vào là : Qhhvào = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6= 144312,78 + 103272,96 + 10,56 + 3490,3+ 60,5+ 161,7 = 251308,8 (kcal/h)
2. Nhiệt lợng do các phản ứng toả ra
a. Nhiệt lợng lợng do phản ứng chính toả ra:
C2H2 + HCl
→
CH2= CHCl + 23700 kcal/kmol Vậy nhiệt lợng do phản ứng chính toả ra là :Q9 = 23700 62,5 07 , 7538 ì = 2858436,14 (kcal/h) b. Nhiệt lợng do phản ứng phụ toả ra :
- Nhiệt lợng do phản ứng tạo thành 1,1- diclo etan
C2H2 + 2HCl
→
CH3CHCl2 + 40200 (kcal/kmol) Nhiệt lợng toả ra là : Q7 = 40200 99 37 , 24 ì = 9895,7 (kcal/h) - Nhiệt lợng do phản ứng tạo thành axetan dehit :
C2H2 + H2O
→
CH3CHO + 36130 (kcal/kmol) Nhiệt lợng toả ra là: Q8 = 36130 44 06 , 3 ì = 2512,68 (kcal/h)Tổng nhiệt lợng do các phản ứng của quá trình sinh ra là : Qp = Q7 + Q8 + Q9
= 2858436,14 + 9895,7 + 2512,68 = 2870844,52 (kcal/h)
3. Nhiệt lợng do hỗn hợp sản phẩm mang ra khỏi thiết bị
Nhiệt lợng do hỗn hợp khí sản phẩm mang ra khỏi thiết bị phản ứng : Qhhra = Q1’ + Q2’+ Q3’+ Q4’ + Q5’ + Q6’+ Q7’+ Q8’
Trong đó :
Q1’ : nhiệt lợng do khí C2H2 d mang ra (kcal/h)
Q2’ :
nhiệt lợng do khí HCl d mang ra
(kcal/h) Q3’ : nhiệt lợng do khí O2 mang ra (kcal/h) Q3’ : nhiệt lợng do khí O2 mang ra (kcal/h)Q4’ : nhiệt lợng do khí N2 mang ra (kcal/h) Q5’ : nhiệt lợng do khí H2 mang ra (kcal/h)
Q6’ : nhiệt lợng do khí VC mang ra (kcal/h) Q7’ : nhiệt lợng do khí CH3CHO mang ra (kcal/h) Q8’ : nhiệt lợng do khí CH3CHCl2 mang ra (kcal/h) Tính toán các giá trị nhiệt lợng :
Q1’ = 55,97
ì
0,46ì
160 = 4106,14 (kcal/h) Q2’ = 521,1ì
0,19ì
160 = 15841,44 (kcal/h) Q3’ = 0,4ì
0,24ì
160 = 15,36 (kcal/h) Q4’ = 126,92ì
0,255ì
160 = 5178,34 (kcal/h) Q5’ = 0,42ì
3,5ì
160 = 235,2 (kcal/h) Q6’ = 7538,07ì
0,22ì
160 = 265340,06 (kcal/h) Q7’ = 3,06ì
0,38ì
160 = 186,05 (kcal/h) Q8’ = 24,37ì
0,24ì
160 = 935,81 (kcal/h) Tổng nhiệt lợng do hỗn hợp khí sản phẩm mang ra là : Qhhra = Q1’ + Q2’+ Q3’+ Q4’ + Q5’ + Q6’+ Q7’+ Q8’ = 4106,14+ 15841,44 + 15,36 + 5178,34 + 235,2 + 265340,06 + + 186,05+ 935,81 = 291838,4 (kcal/h)4. Tính toán lợng chất tải nhiệt dầu cần dùng
Ta có phơng trình cân bằng nhiệt lợng đối với thiết bị phản ứng : Qhhvào + Qdv + Qp = Qdr + Qhhra + Qm
Trong đó :
Qdv : là nhiệt lợng do chất tải nhiệt mang vào thiết bị phản ứng (kcal/h) Qdr : là nhiệt lợng do chất tải nhiệt mang ra khỏi thiết bị phản ứng (kcal/h) Qm : nhiệt lợng mất mát trong quá trình (kcal/h)
- Nhiệt lợng do chất tải nhiệt mang vào thiết bị phản ứng là : Qdv = md
ì
Cpdì
tdv (kcal/h)Trong đó :
md : là khối lợng của chất tải nhiệt dầu (kg/h) tdv : nhiệt độ của dầu tại đầu vào (chọn là 30oC) - Nhiệt lợng do chất tải nhiệt mang ra:
Tính toán tơng tự nh đối với đầu vào Qdr = md
ì
Cpdì
tdr (kcal/h) Nhiệt độ dầu ra chọn là 100oC- Nhiệt lợng mất mát (chọn bặng 5% tổng lợng nhiệt vào thiết bị phản ứng) Suy ra : Qm = 0,05
ì
( Qhhvào + Qdv + Qp) (kcal/h)Từ phơng trình cân bằng nhiệt lợng đối với thiết bị phản ứng thay số vào ta có: 251308,8 + 2870844,52 + md
ì
0,43ì
30 = 291838,4 + mdì
0,43ì
100 + + 0,05ì
(251308,8 + 2870844,52 + mdì
0,43ì
30) (*)Giải phơng trình (*) ta đợc : md = 86980,23 (kg/h)
Nhiệt lợng do dầu mang vào là :
Qdv = 86980,23
ì
0,43ì
30 = 1122044,97 (kcal/h) Nhiệt lợng do dầu mang ra là :Qdr = 86980,23
ì
0,43ì
100 = 3740149,89 (kcal/h)Nhiệt lợng mất mát là :
Qm = 0,05
ì
(251308,8 + 2870844,52 + 86980,23ì
0,43ì
30) = 212209,91 (kcal/h)Bảng 9: Cân bằng nhiệt lợng tại thiết bị phản ứng chính
Lợng nhiệt vào Lợng nhiệt ra
Nhiệt lợng Kcal/h Nhiệt lợng Kcal/h
Qhhvào 251308,80 Qhhra 291838,40
Qdv 1122044,97 Qdr 3740149,89
Qp 2870844,52 Qm 212209,91
Tổng cộng 4244198,29 Tổng cộng 4244198,20
