Ở mục 4.3, qua kiểm tra kết quả với đường kính ống d = 36 mm đã cho thấy kết quả này phù hợp về mặt năng lượng, công suất và chiếu dài. Bước tiếp theo là thực hiện cấu hình thiết bị. Như đã được đề cập, thuật toán thiết kế được xây dựng dựa trên cơ sở thiết kế của thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm nên ở phần cấu hình thiết bị cũng thực hiện tương tự như đối với việc cấu hình một thiết bị trao đổi nhiệt loại ống chùm. Các yêu cầu về cấu hình bao gồm số lượng ống thẳng n, số đoạn uốn giữa hai ống thẳng n – 1, bán kính đoạn uốn (r), chiều dài thiết bị toàn thiết bị E [10].
Thực tế việc chế tạo một thiết bị với chiều dài yêu cầu z = 960,82 m là không thể. Do đó phải phân bố chiều dài yêu cầu này vào các ống và dãy ống nối tiếp nhằm những mục đích sau:
- Đảm bảo được chiều dài yêu cầu, giữ được các điều kiện thủy lực đã thiết kế - Dễ dàng trong khâu thiết kế, gia công cơ khí.
- Thiết bị trở nên gọn gàng, dễ dàng trong việc lắp đặt và kiểm tra theo dõi. Gọi chiều dài của ống thẳng là Z
Chọn bán kính đoạn uốn giữa 2 ống là r = 2.10-2 m
Giả sử thiết bị gồm n ống thì số đoạn uốn là n-1
Chiều dài của của toàn bộ các ống cấu tạo nên thiết bị bao gồm chiều dài của ống và chiều dài của các điểm uốn
Ta có quan hệ z =nZ + (n-1).πr = 960,82 m
chọn Z = 4,75 ta được n = 200
Chiều dài thực của thiết bị (E) bao gồm chiều dài của ống thẳng và chiều dài phát sinh từ các điểm uốn của ống ở hai đầu thiết bị
E = Z +2r = 4,79 m
Với số ống n = 200 ta có thể chia thành 10 dãy, mỗi dãy 20 ống. Kết quả thiết kế sơ bộ được trình bày trong bảng 4-9
Bảng 4-9: Kết quả thiết kế sơ bộ thiết bị COBR cho quá trình sản xuất biodiesel từ dầu jatropha.
STT Thông số Kết quả thiết kế Đơn vị
1 Thể tích thiết bị V 1 m3
2 Công suất thiết bị Q 1 m3/h
3 Thời gian lưu τ 1 h
4 Đường kính ống d 36 mm
5 Chiều dài toàn thiết bị E 4,79 m
6 Chiều dài ống thẳng Z 4,75 m
7 Tổng số ống n 200
8 Bán kính đoạn uốn giữa hai ống thẳng r 2.10-2 m 9 Số đoạn uốn giữa hai ống thẳng 199
10 Số dãy ống 10
11 Số ống trong một dãy 20
12 Đường kính lỗ vách ngăn do 18 mm
13 Khoảng cách giữa các vách ngăn (L = 1.5d) 54,8 mm
14 Tổng số vách ngăn m 17516
15 Chuẩn số Ren 100
16 Chuẩn số Reo 500
17 Mật độ năng lượng εT 29395 W/m3
Như vậy các thông số cấu hình cơ bản của thiết bị đã được tính toán xong. Dựa trên những thông số cơ bản này có thể thực hiện những bước thiết kế tiếp theo như thiết kế cơ khí chi tiết, đánh giá chi phí của thiết bị. Công suất Q của thiết bị phù hợp với giá trị kỳ vọng Q = 1m3ban đầu được đặt ra.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN
Với yêu cầu đồ án “Thiết kế sơ bộ thiết bị phản ứng dao động dòng cho quá trình tổng hợp biodiesel từ dầu jatropha” những nội dung sau đã được thực hiện trong đồ án:
- Tìm hiểu về nhiên liệu biodiesel, lịch sử ra đời và phát triển của loại nhiên liệu này cũng như các công nghệ sản xuất biodiesel hiện hành trên thế giới.
- Tìm hiểu về dầu jatropha, triển vọng sản xuất biodiesel từ loại nguyên liệu này, quy trình công nghệ chung đối với quá trình sản xuất biodiesel đang được áp dụng hiện nay.
- Tìm hiểu lý thuyết về thiết bị phản ứng dao động dòng liên tục dạng vách ngăn, những ưu điểm tiến bộ của loại thiết bị này cùng với các thông số tính chất của thiết bị, cơ sở và quy trình thiết kế đối với một quá trình cụ thể.
- Thực hiện thiết kế sơ bộ thiết bị với yêu cầu sử dụng cho quá trình sản xuất biodiesel từ dầu jatropha bằng phản ứng este hóa, sử dụng công cụ lập trình Matlab để tính toán để thực hiện thuật toán thiết kế, dựa trên những kết quả từ thuật toán đã thực hiện đã thực hiện cấu hình thiết bị, xác định các thông số cơ bản, là tiền đề để thực hiện thiết kế cơ khí chi tiết.
KIẾN NGHỊ
- Dầu jatropha là một loại nguyên liệu mới có nhiều đặc điểm thích hợp để sản xuất nhiên liệu biodiesel, tuy vậy ở nước ta những nghiên cứu về vấn đề này vẫn còn rất hạn chế. Mong rằng trong tương lai việc đầu tư nghiên cứu sẽ được chú trọng hơn, có những bước đột phá tiến tới đưa loại nhiên liệu từ nguyên liệu này đi vào thực tiễn sản xuất.
- Thiết bị phản ứng dao động dòng liên tục đã có lịch sử nghiên cứu và phát triển lâu dài, tuy nhiên ở nước ta những nghiên cứu về loại thiết bị này rất ít. Với những ưu điểm vượt trội như đã được nghiên cứu trong đồ án, thiết bị phản ứng dao động dòng xứng đáng có được một sự quan tâm nghiên cứu nghiêm túc. Hy vọng trong thời gian sắp tới sẽ có nhiều nghiên cứu đi sâu vào loại thiết bị này để có thể ứng dụng vào trong sản xuất.
Danh mục tài liệu tham khảo
1. Azhari T. I. Mohd. Gahzi, M. F. M. Gunam Resul, R. Yunus, T. C. Shean Yaw. (2008). Preliminary design of oscillatory flow biodiesel reactor for continuous biodiesel production from jatropha triglycerides. Department of Chemical and Environmental Engineering, Faculty of Engineering, University Putra Malaysia, 43400 UPM Serdang, Selangor Darul Ehsan, Malaysia.
2. Chokchai Mueanmas, Kulchanat Prasertsit, and Chakrit Tongurai. (2010).
Transesterification of Triolein with Methanol in Reactive Distillation Column: Simulation Studies. Songkla University.
3. David Reay, Colin Ramshaw, Adam Harvey. (2013). Process Intensification Engineering for Efficiency, Sustainability and Flexibility second edition. pp 184- 193
4. DN - tiêu chuẩn kích thước ống thép ASTM-ANSI-ASME. (2014, 5 20). Retrieved
from Công ty TNHH Thép Bảo Tín: http://thepbaotin.com/dn-tieu-chuan-kich- thuoc-ong-thep-astm-ansi-asme.html
5. H. Jian, X. Ni. (2005). A Numerical Study on the Scale-Up Behaviour in
Oscillatory Baffled Columns. Centre for Oscillatory Baffled Reactor Applications
(COBRA), School of Engineering and Physical Sciences,Heriot-Watt University, Edinburgh, UK.
6. Jumat Salimon & Waled Abdo Ahmed. (2012). Physicochemical Characteristics of Tropical Jatropha curcas Seed Oil.
7. Kamelia Boodhoo and Adam Harvey. (2013). Process Intensificationfor Green
ChemistryEngineering Solutions for Sustainable Chemical Processing. Wiley, pp
171-186.
8. Kim, I. (2012). Process Modeling Using Aspen Plus(Reactor Models).
9. Nabil, A. E. (2012). Jatropha Curcas Oil as Insecticide and Germination Promoter .
10.P. Stonestreet, A.P. Harvey. (2002). A Mixing-Based Design Methodology for
Continuous Oscillatory Flow Reactors. Chemical Engineering Research and
Design.
11.Ram B.Gupta, Ayhan Demibras. (2010). Gasoline, Diesel, and Ethanol Biofuels from Grasses and Plants.
12.Ramning Amol M., Dhote Priya S. and Ganvir V.N. (2013). Production of Neem
Oil Methyl Ester (NOME) from Oscillatory Baffled Reactor. Department of
Petroleum Refining and Petrochemical Technology, Laxminarayan Institute of Technology, Nagpur, MH, INDIA.
13.Shannon D. Sanford, James Matthew White, Parag S. Shah, Claudia Wee, Marlen A. Valverde, and Glen R. Meier. (2009). Feedstock and Biodiesel Characteristics
Report . Renewable Energy Group.
14.Teixeira, P. D. (2006). Novel Oscillatory Flow Reactors for Biotechnological Applications .