II. TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG:
5.Cõn bằng nhiệt lượng giai đoạn tổng hợp amoniac:
5.1. Nhiệt lượng vào:
Tổng lượng nhiệt do khớ mang vào được tớnh theo cụng thức: Qvào = ΣGi.Ci.Ti
Trong đú:
Q1 : Tổng lượng nhiệt do khớ mang vào (kcal/h). Gi : Lượng cấu tử i cú trong hỗn hợp (kmol/h).
Ci : Nhiệt dung riờng của cấu tử i trong hỗn hợp (kcal/mol.K). Ti : Nhiệt độ cấu tử i đi vào quỏ trỡnh (K), t0 = 3500C.
Nhiệt dung của mỗi cấu tử trong hỗn hợp khớ phụ thuộc vào nhiệt độ như sau: 4 CH Cp =4,598+1,245.10-2.T+2,860.10-6.T2 - 2,703.10-9.T3 (cal/mol.K). 2 N Cp = 7,440 - 0,324.10-2.T+6,400.10-6.T2 - 2,790.10-9.T3 (cal/mol.K). 2 H Cp =6,483+2,215.10-3.T - 3,298.10-6.T2+1,826.10-9.T3 (cal/mol.K). 3 NH Cp = 7,129 + 0,779.10-3 .T + 0,399.105.T-2 (cal/mol.K). Ta lấy nhiệt độ trung bỡnh của quỏ trỡnh là: 350 0C
Từ đú ta tớnh được lượng nhiệt do khớ mang vào là: Qvào = 405508872,8 (kcal/h).
* Hiệu ứng nhiệt của phản ứng:
Quỏ trỡnh xảy ra với phản ứng chủ yếu: N2 + 3H2 2NH3
Nhiệt phản ứng hay hiệu ứng nhiệt của phản ứng được xỏc định bằng hiệu của nhiệt sinh sản phẩm và của chất tham gia.
Qpu = Qsp - Qtg (kcal/h). Trong đú: Q = ΣGi . Qi (kcal/h).
Gi : Lượng cấu tử i trong hỗn hợp khớ, kmol/h. Qi: Nhiệt sinh của cấu tử i, kcal/kmol.
Qi được xỏc định theo cụng thức: =∆ +∫T i i H i Cdt Q 0298() 298 Trong đú: ) ( 298 0 i H
∆ : Nhiệt sinh của cấu tử i tại nhiệt độ 250C; 1at, (kcal/h). Ci : Nhiệt dung riờng của cấu tử i trong hỗn hợp, (kcal/mol.K).
Từ đú ta tớnh đươc hiệu ứng nhiệt của phản ứng là: Qpu = - 177081785,8 (kcal/h).
Như vậy đõy là quỏ trỡnh toả nhiệt. Tổng nhiệt lượng đi vào là:
Q=Qvào+ Qpu = 405508872,1 + 177081785,8 = 582590657,9 (kcal/h).
5.2. Nhiệt lượng ra:
* Lượng nhiệt theo khớ ra ngoài:
Tương tự ở trờn ta tớnh được lượng nhiệt do hỗn hợp khớ mang ra là: Qra = ΣGi.Ci.Ti
Ở đõy nhiệt độ ra là T = 551 + 273 = 714K. Qra = 571980154,1 (kcal/h).
* Lượng nhiệt tạo ra:
Lượng nhiệt tạo ra là:
Q - Qra = 582590657,9 – 571980154,1 = 10610503,8 (kcal/h).
Bảng 19. Bảng cõn bằng nhiệt lượng giai đoạn tổng hợp amoniac.
Lượng vào ( kcal/h) Lượng ra ( kcal/h )
Khớ mang vào 405508872,1 Khớ mang ra 57198154,1 Nhiệt phản ứng 177081785,8 Nhiệt cần lấy ra 10610503,8
Tổng nhiệt 582590657,9 Tổng nhiệt 582590657,9