IV/ Tính toán thiết bị phản ứn g:
1 Tính phần thiết bị làm lạnh nhanh hỗn hợp khí sau khi phản ứng
Tác dụng:
Làm lạnh nhanh hỗn hợp khí sau khi phản ứng nhằm ngăn chặn quá trình chuyển hóa tiếp của CH2O tạo thành các sản phẩm phụ trong thiết bị phản ứng, một phần dùng để tận dụng nhiệt của phản ứng để tạo hơi nước dùng cho cả quá trình
Thiết bị làm lành hỗn hợp là thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm, loại đứng với hỗn hợp khí sản phẩm đi trong ống và khí hơi nước đi ngoài ống
Các số liệu đầu :
Nhiệt độ nước đi vào thiết bị là 25oC Nhiệt độ hơi nước đi ra thiết bị là 350oC
Nhiệt độ khí sản phẩm đi vào thiết bị là 720oC Nhiệt độ khí sản phẩm đi ra khỏi thiết bị là 300oC Chọn ống truyền nhiệt của thiết bị là :
d = 40 x 2 (mm)
Chiều cao của ống H = 3(m)
* Tính bề mặt truyền nhiệt F của thiết bị :
Nhiệt độ trung bình của hỗn hợp xác định theo công thức :
∆ t1 = 720 - 300 = 420oC ∆ t2 = 350 - 25 = 325oC ∆ ttb = 372,5oC - Tính hệ số truyền nhiệt K : Q3 -1025013,939 Tổng cộng 156967,702 Tổng cộng 156967,702
Hệ số truyền nhiệt K ước tính theo bảng [IX- 43] K = 98,5 (W/m2 độ)
Bề mặt truyền nhiệt của thiết bị được tính theo công thức : F = Q/K ∆ ttb
Trong đó :
Q : Lượng nhiệt cần phải lấy ra từ hỗn hợp khí sau khi phản ứng Theo bảng cân bằng nhiệt lượng của thiết bị chính ta có lượng nhiệt cần lấy ra :
Q = Q3 = 1025013,932 (Kcal/h) =1191863,422 (J/s) Bề mặt truyền nhiệt của thiết bị là :
F= 1191863, 422
98,5 375,5 = 32,483 (m2)
Số ống của thiết bị là : n = F/(π d H)
Vậy : n = 32,483/(3,14 0,04 3) = 86 (ống) Quy chuẩn theo [IX-48] ta có n = 91 (ống)
Các ống trong thiết bị được sắp xếp theo hình lục giác, có số ống trên đường xuyên tâm là b = 11, số hình sáu cạnh là 5
* Tính đường kính của thiết bị :
D = t (b -1) + 4 d [IX-49] Trong đó :
d : đường kính ngoài của ống d = 0,04 + 0,002 2 = 0,044 (m)
b : số ống trên đường xuyên tâm b = 11 t : bước ống
Thay số vào ta có :
D = 0,05 (11 - 1) + 4 0,044 = 0,676 (m) Quy chuẩn (St2 - 382)
D = 0,8 (m) = 800 (mm)
Vậy kết quả tính toán đối với phần làm lạnh nhanh hỗn hợp sau phản ứng là :
+ d = 40 x 2 (mm)
+ Chiều cao của ống H = 3 (m)
+ Đường kính của thiết bị D = 0,8 (m)
2 Tính đường kính, thể tích lớp xúc tác, chiều cao lớp xúc tác phần phảnứng :