CHƯƠNG 2 : TÍNH TỐN CƠNG NGHỆ
2.3. Cân bằng nhiệt lượng
2.3.2. Cân bằng nhiệt lượng tháp alkyl hóa
Phương trình cân bằng nhiệt lượng có dạng tổng qt sau: Qngl+ Qtỏa +Q= Qsp+ Qmm
Qngl = QBz + QEtylen
Ở 25oC , nhiệt dung riêng của :
- Etylen Cp = 0.36 (kcal/kg.độ), Qetylen = 240*0.36*25 = 2160 (kcal/h) - Etan có Cp = 0.51 (kcal/kg.độ), Qetan = 160*0.51*25 = 2040 (kcal/h) Qngl = QBz + QEtylen = 25760 + 2160 + 2040 = 29960 (kcal/h)
44
C6H6+ C2H4 → C6H5 -C2H5 ΔH = -114 ( kJ/mol )
Do phản ứng tiến hành ở 170oC nên cần gia nhiệt thiết bị alkyl với nhiệt lượng Q Qtỏa = nC2H4 * ΔH = 8313*(-114) *0.24 = -227443.7 (kcal/h)
Qsp = nsp * ΔHsp = 8313*46.31*0.24 = 92394 (kcal/h) Qmm = 5% * Qvào = 0.05*( Qngl+ Qtỏa +Q )
Vậy ta có lượng nhiệt Q là:
Q = Qsp + Qmm – Qngl – Qtỏa
Q = 92394 + 0.05*( 29960 - 227443.7 +Q) – 29960 + 227443.7 Q = 294740.5 (kcal/h) = 12340119525 (J/h)
Lượng hơi nước sử dụng để gia nhiệt cho thiết bị:
D = 12340119525
2457631.8 = 502.12 (kg/h)
2.3.3. Cân bằng nhiệt lượng tháp chưng tách benzen.
Dòng sản phẩm sau khi ra khỏi tháp alkyl hóa, được chuyển sang các thiết bị như tháp chuyển hóa alkyl, thiết bị xả nhanh, rửa khí, trung hịa xúc tác, bể lắng,… sẽ trở về nhiệt độ thường và được đưa vào tháp chưng tách Benzen.
Tháp chưng tách Benzen tiến hành ở 80.1oC.
Các cấu tử như H2O, C2H4, C2H6 , AlCl3 , C6H4-(C2H5)2 có thành phần rất nhỏ nên khơng xét đến.
Bảng 2. 13. Nhiệt dung riêng của các cấu tử.
Cấu tử Nhiệt dung riêng ở 25oC
(kcal/kg.độ)
Nhiệt dung riêng ở 80.1oC (kcal/kg.độ)
45 C6H6 0.42 0.49 C7H8 0.41 0.47 C6H5-C2H5 0.40 0.45 Vậy ta có: Ở 25oC, QC6H6 = 240.16*0.42*25 = 2521.68 (kcal/h) QC7H8 = 38.22*0.41*25 = 391.76 (kcal/h) QC6H5-C2H5 = 878.53*0.4*25 = 8785.3 (kcal/h) Ở 80.1oC, QC6H6 = 240.16*0.49*80.1 = 9426 (kcal/h) QC7H8 = 38.22*0.47*80.1 = 1438.9 (kcal/h) QC6H5-C2H5 = 878.53*0.45*80.1 = 31666.6 (kcal/h) Bảng 2. 14. Nhiệt lượng của các cấu tử.
Cấu tử Qngl (kcal/h) Qra (kcal/h)
C6H6 2521.68 9426
C7H8 391.76 1438.9
C6H5-C2H5 8785.3 31666.6
Tổng 11698.74 42531.5
Cân bằng nhiệt lượng tháp chưng tách benzen: Qngl + Q = Qra
Q = Qra - Qngl = 42531.5 – 11698.74 = 30832.8 (kcal/h) = 1290908767 (J/h) Lượng hơi nước sử dụng để gia nhiệt cho thiết bị:
D = 1290908767
46