4.1.2.1. Các thông số của chất lưu
Thành phần chất lưu trong quá trình bao gồm dung dich NaOH 20% có các tính chất như sau ( các thông số xác định tại nhiệt độ phản ứng T = 60oC)
Bảng 4-3: Các thông số độ nhớt, khối lượng riêng của các thành phần nguyên liệu tham gia phản ứng este hóa ở 60oC [9].
Chất lưu Thông số ρ, kg/m3 ν, m2/s μ, kg/(ms) Tỷ lệ khối lượng NaOH 20% 900,3 4,423.10-7 0,052 1 Methanol tinh khiết 748,4 4,646.10 -7 0,064 2,344 Dầu Jatropha 898,03 9,975.10-7 0,097 21 Hỗn hợp 881,16 6,320.10-7 0,086
4.1.2.2. Các chuẩn số hình học của dòng chảy
Cần lựa chọn các chuẩn số để đảm bảo điều kiện khuấy trộn. Dựa theo những nội dung đã đề cập ở chương 3, ta lựa chọn:
Ren = 100, Reo = 500, St = 0,5
Cần lưu ý những tham số này có thể được hiệu chỉnh trong quá trình thiết kế để phù hợp với công suất mong muốn.
4.1.2.3. Thời gian lưu
Bảng sau trình bày thời gian lưu cần thiết đối với một số phương pháp este hóa với methanol dùng cho quá trình sản xuất biodiesel từ dầu thực vật
Bảng 4-4: Yêu cầu về thời gian lưu và nhiệt độ phản ứng đối với các phương pháp este hóa [9].
Phương pháp Nhiệt độ phản ứng, oC Thời gian lưu, phút
Xúc tác kiềm hoặc axit 30-70 60-360
Xúc tác BF3.CH3OH 87-117 20-50
Xúc tác CH3NaO 20-25 4-6
Không xúc tác, sử dụng
methanol siêu tới hạn 250-300 6-12
Có xúc tác kết hợp với sử
dụng methanol siêu tới hạn 250-300 0,5-1,5
Với xúc tác kiềm và axit, kết quả thời gian lưu tối thiểu (τ = 60 phút) đạt được trên thiết bị PFR với chuẩn số Reynolds trong khoảng 2300-2600 đạt chế độ dòng chảy nút. Tại điều kiện này dòng chảy đạt được sự khuấy trộn hiệu quả với khả năng truyền nhiệt cao, đủ điều kiện dùng để so sánh.
Do đó ta chọn τ = 60phút= 3600 s 4.1.2.4. Các thông số kích thước
Về đường kính
Dãy đường kính được lựa chọn để tính toán phải nằm trong kích thước có sẵn trên thị trường. Sử dụng công cụ Matlab để thực hiện thuật toán thiết kế với các giá trị đường kính từ d = 1-100 mm. Sau đó lựa chọn giá trị đường kính có giá trị công suất phù hợp và có kích thước ống là giá trị sẵn có trên thị trường.
Khoảng cách giữa các vách ngăn được lựa chọn theo giá trị tối ưu đã được nghiên cứu [9] nhằm đảm bảo thuận lợi cho sự hình thành và hoạt động của các khối dao động trong ống
L = 1,5d
4.1.2.5. Công suất yêu cầu
Với một thiết bị ở quy mô sản xuất nhỏ thì giá trị Qa = 1 m3/h là có thể đáp ứng đủ nhu cầu.
Lựa chọn Qa = 1 m3/h
Lưu ý Qa không tham gia vào các công thức tính toán, không ảnh hưởng đến các thông số được tính toán, chỉ đóng vai trò như một giá trị kỳ vọng để quyết định lựa chọn các thông số khác đã được tính toán.