II. TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG:
1.Cõn bằng nhiệt lượng giai đoạn sản xuất khớ tổng hợp:
1.1. Lượng nhiệt do hỗn hợp khớ mang vào và mang ra:
* Nhiệt do khớ nguyờn liệu mang vào:
Tổng lượng nhiệt do khớ mang vào được tớnh theo cụng thức: Q1 = ΣGi.Ci.Ti
Trong đú:
- Q1: Tổng lượng nhiệt do khớ nguyờn liệu mang vào, (kcal/h). - Gi: Lượng cấu tử i cú trong hỗn hợp, (kmol/h).
- Ci : Nhiệt dung riờng của cấu tử thứ i trong hỗn hợp, (kcal/mol.K). - Ti : Nhiờt độ cấu tử i đi vào quỏ trỡnh, (K).
Nhiệt độ hơi nước vào là: 520 0C. Nhiệt độ oxy kỹ thuật vào là: 550 0C.
Từ đú ta tớnh được lượng nhiệt do khớ tự nhiờn mang vào là: Qktn = 671250690,785 (kcal/h).
Lượng nhiệt do oxy kỹ thuật mang vào là: Qoxykt = 90678080,821 (kcal/h). Lượng nhiệt do hơi nước mang vào là:
Qhơi nước = 955158400,669 (kcal/h).
Vậy tổng lượng nhiệt do hỗn hợp khớ nguyờn liệu mang vào là: Q1 = Qktn + Qoxykt + Qhơi nước =
= 955158400,669 + 90678080,821 + 671280690,785 = = 1717087172,27 (kcal/h).
* Nhiệt lượng do hỗn hợp khớ mang ra:
Tổng lượng nhiệt do khớ mang ra được tớnh theo cụng thức: Q2 = ΣGi.Ci.Ti
Trong đú :
- Q2 : Tổng lượng nhiệt do khớ mang ra (kcal/h). - Gi: Lượng cấu tử i cú trong hỗn hợp, (kmol/h).
- Ci :Nhiệt dung riờng của cấu tử thứ i trong hỗn hợp, (kcal/mol.K). - Ti : Nhiờt độ cấu tử i đi ra khỏi quỏ trỡnh, (K).
Nhiệt độ khớ ra là: 958 0C.
Từ đú ta tớnh được lượng nhiệt do khớ mang ra là: Q2 = 2728864790,49 (kcal/h).
1.2. Hiệu ứng nhiệt của phản ứng:
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.
Qpư = Qsp - Qtg (kcal/h). Trong đú: Q = ΣGi . Qi (kcal/h).
Qi được xỏc định theo cụng thức: =∆ +∫T i
i H i Cdt
Q 0298( ) 298
Với: ∆H0298(i): Nhiệt sinh của cấu tử i, (kcal/h).
Ci : Nhiệt dung riêng của cấu tử i trong hỗn hợp (kcal/mol.K). T : Nhiệt độ phản ứng (K).
Ta tớnh hiệu ứng nhiệt của phản ứng tại nhiệt độ 2540C. Tớnh ra được cỏc Qi dựa vào phương trỡnh trờn.
Từ đú ta cú:
Nhiệt sinh của cỏc chất tham gia tớnh được:
tg O O O H O H H C H C H C H C CH CH sp Q G Q G Q G Q G Q G Q Q = + + + + = 2 2 2 2 8 3 8 3 6 2 6 2 4 4 . . . ∑ =− = Q3 8204641,77 Qtg (kcal/h). (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Nhiệt sinh của cỏc chất tạo thành tớnh được:
OH H O H H C H C H C H C CH CH sp Q G Q G Q G Q G Q 2 2 8 3 8 3 6 2 6 2 4 4 + . + . +...+ = . Qsp = - 5305003,21 (kcal/h). Vậy hiệu ứng nhiệt của phản ứng là:
Qpu = Qsp - Qtg= 2899638,56 (kcal/h).
Như vậy với quỏ trỡnh sản xuất khớ tổng hợp để sản xuất amoniac ở đõy ta thấy là quỏ trỡnh thu nhiệt. gọi Qbxung là lượng nhiệt cần cung cấp cho quỏ trỡnh (kcal/h). Ta cú:
Tổng lượng nhiệt đi vào quỏ trỡnh bằng tổng lượng nhiệt cung cấp cho phản ứng và theo hỗn hợp khớ ra ngoài:
Qvào = Qbxung + Q1 Qra = Qpư + Q2 + Qmất Qvào= Qra
Trong đú:
Qmất là lượng nhiệt mất ra mụi trường (kcal/h). Giả thiết lượng nhiệt mất mỏt ra mụi trường chiếm khoảng 5% lượng nhiệt vào khi đố ta cú:
Qra = Qpư + Q2 + 5%. Qvào= Qpư + Q2 + 5%. Qra
Từ đú rỳt ra: 95%Qra = Qpư + Q2 = 2731764429,49 (kcal/h). hay: Qra = 2875541504 (kcal/h).
Qbxung = Qvào - Q1 = 2875541504 – 1717087172,27 = = 1158454332 (kcal/h).
Bảng 15. Bảng cõn bằng nhiệt lượng giai đoạn sản xuất khớ tổng hợp.
Thành phần kcal/h Lượng nhiệt do hỗn hợp khớ mang vào Khớ tự nhiờn 671250690,785 Oxy kỹ thuật 90678080,821 Hơi nước 955158400,669
Lượng nhiệt cần cho phản ứng 2899638,56
Lượng nhiệt do hỗn hợp khớ mang ra 2728864790,49
Lượng nhiệt mất mỏt ra mụi trường 143777025,2
Lượng nhiệt bổ xung 115845332
Tổng Qvào = Tổng Qra. 2875541504