CHƯƠNG 2 : TÍNH TỐN CƠNG NGHỆ
2.3. Cân bằng nhiệt lượng
2.3.1. Cân bằng nhiệt ở tháp sấy Benzen
Để tách nước ra khỏi benzen ở đây ta sử dụng tháp chưng có hồi lưu và gia nhiệt đáy thiết bị. Dung mơi sử dụng là Axeton (vì axeton hịa tan hồn tồn nước và tạo dung dịch có nhiệt độ sơi là 56oC thấp hơn của benzen là 80.1oC).
Ta có cân bằng nhiệt lượng: Qvào +Q = Qy + Qw + Qxq + Qng Trong đó:
Qvào : nhiệt lượng do nguyên liệu mang vào.
Q: nhiệt lượng cần để cung cấp cho tháp sấy benzen. Qy : nhiệt lượng do sản phẩm mang ra ở đỉnh tháp.
41
Qw : nhiệt lượng do sản phẩm mang ra ở đáy tháp. Qxq : nhiệt lượng mất mát ra môi trường xung quanh. Qng : nhiệt lượng do nước ngưng mang ra.
Nhiệt lượng do nguyên liệu benzen và axeton mang vào: Ở 25oC, benzen vào có Cp = 0.42 ( kcal/kg.độ )
QBz= Gbz*Cbz*tbz = 1000*0.42*25 = 10500 (kcal/h) Ở 25oC, axeton vào có Cp = 0.52 (kcal/kg.độ) Qaxe= Gaxe*Caxe*taxe = 200*0.52*25 = 2600 (kcal/h)
Qvào = QBz + Qaxe = 10500 + 2600 = 13100 (kcal/h) = 54847080 (J/h)
Nhiệt lượng do hơi nước bão hòa sử dụng để cung cấp cho tháp sấy benzen là: Q = D*λ = D*( r + θ* C)
Trong đó:
D : Lượng hơi đốt sử dụng (kg/h). λ : Hàm nhiệt của hơi đốt (J/h).
θ: Nhiệt độ của hơi nước quá nhiệt: θ = 119.6oC.
C: Nhiệt dung riêng của hơi nước. Tại 119.6oC ta có C = 2156.62 (J/kg.độ). r : Ẩn nhiệt hóa hơi của hơi đốt (J/kg). Tại t = θ = 119.6oC ta có r = 2199.7*103
(J/kg).
Q = 2457631.8*D (J/h)
Nhiệt lượng do sản phẩm mang ra ở đỉnh tháp: Qy = Gđỉnh * λđ
42 Trong đó:
λđ là nhiệt lượng riêng của sản phẩm tại đỉnh tháp λđ = α1*λ1 + α2*λ2
Với axeton λ1 = r1 + C1*θ = 548470.8 + 25* 2195 = 603345.8 (J/kg) Với Benzen λ2 = r2 + C2*θ = 432077.8 + 25* 1753.75 = 475921.6 (J/kg) λđ = α1*λ1 + α2*λ2 = 0.985*603345.8+0.015*475921.6 = 601434 (J/kg) Qy = 601434*44.1 = 26523239.4 (J/h)
Nhiệt lượng do sản phẩm mang ra ở đáy tháp: QW = GW. CW. tW
Trong đó :
GW : lượng sản phẩm đáy; W = 955.9 ( kg/h ) CW : Nhiệt dung riêng của sản phẩm đáy J/kg.độ Với axeton C1 = 2292 (J/kg.độ)
Với Benzen C2 = 1909 (J/kg.độ) Nồng độ sản phẩm đáy aW = 0.015%
CW = C1. aW + ( 1 - aW ). C2 = 2292*0,015+ 1909*0.985 = 1914.7 (J/kg.độ) QW = GW. CW. tW = 955.9*1914.17*56 = 102466286 (J/h)
Nhiệt lượng mất mát ra môi trường xung quanh.
Lượng nhiệt mất mát ra ngồi mơi trường lấy bằng 5% lượng nhiệt tiêu tốn ở đáy tháp: Qxq2 = 0,05* D* r (J/ h)
43 r2 = r1 = 2199,7*103 ( J/ kg )
Qxq2 = 0,05*2199,7*103*D = 109985*D (J/ h) Nhiệt lượng do nước ngưng mang ra:
Qng = Gng*C* θ= D*C*θ Trong đó :
Gng : Lượng nước ngưng, bằng lượng hơi đốt (kg/ h) θ: Nhiệt độ nước ngưng (oC)
C : Nhiệt dung riêng của nước ngưng (J/ kg.độ) Qng = D*2156.62*100 = 215662*D
Vậy, lượng hơi cần sử dụng cho tháp sấy benzen là: D= 34.776 (kg/h)