c. Nhiệt lượng toả ra do phản ứng tạo crotonaldehyt(Q3) Phản ứng như sau:
3.1.2.6. Tính nhiệt lượng do nước của dung dịch xúc tác mang ra.
Nhiệt lượng do nước của dung dịch xúc tác mang ra được tính như sau:
(kcal/mol) Tóm lại, ta có bảng cân bằng nhiệt lượng sau:
Bảng 3.9: Bảng cân bằng nhiệt lượng do nước của xúc tác mang ra
Nhiệt lượng vào, kcal/h Nhiệt lượng ra, kcal/h
QV = 137736,8953 QR = Qdn = 405905,058 Qm = QP = 5052518,72 Qxt = Tổng = 5596160,674 Tổng = 5596160,674 3.2. Tính toán thiết bị phản ứng chính.
Thiết bị phản ứng là loại thiết bị sủi bọt, loại này đơn giản và dùng phổ biến cho phản ứng khí lỏng.
Đó là tháp rỗng chưa đầy dung dịch xúc tác, khí cho vào ở đáy tháp qua bộ phận tạo thành những bọt nhỏ đều khắp tiết diện của tháp. Phần đỉnh tháp có đường kính lớn hơn để vận tốc khí giảm xuống, tách những giọt lỏng mang theo cùng với dòng khí.
Trong trường hợp này dung dịch xúc tác được thay đổi liên tục.
Thiết bị sủi bọt đặc biệt thích hợp cho những phản ứng tiến hành trong phạm vi động học. Bề mặt tiếp xúc pha lớn khi đườnh kính của bọt không quá lớn và được phân bố đều khắp trong tiết diện của thấp, lớp chất lỏng được khuấy trộn mạnh do hiện tượng sủi bọt. Nhờ những ưu điểm đó mà thiết bị loại này rất phổ biến trong sản xuất các hợp chất hữu cơ.
Duy trì nhiệt độ trong thiết bị bằng cách dùng vỏ bọc ngoài ống xoắn cho hơi trực tiếp hay bốc hơi cấu tử dễ bay hơi.
3.2.1.Tính lượng xúc tác đi qua thiết bị.
Ta chọn quá trình làm việc của thiết bị phản ứng chính là ở 97 0C và áp suất 2 at. Phần thể tích xúc tác được tính theo công thức:
Trong đó:
QV: lưu lượng hỗn hợp khí đi qua thiết bị phản ứng , m3/s
: Thời gian tiếp xúc của hỗn hợp khí với xúc tác trong thiết bị phản ứng.
Trong thiết bị hydrat hoá này ta chọn thời gian tiếp xúc của xúc tác và hỗn hợp phản ứng là 0,5s, thời gian này đủ để phản ứng tạo thành axetaldehyt.
Vì đây là loại thiết bị phản ứng làm việc liên tục, nguyên liệu và sản phẩm cho vào và lấy ra liên tục.Sau một thời gian mở máy trạng thái làm việc sẽ ổn định hơn.
Ta đã biết hỗn hợp khí đi vào thiết bị gồm có C2H2, N2, O2, H2O. Lưu lượng thể tích được tính theo công thức sau đây:
Trong đó:
G : lượng khí đi qua thiết bị phản ứng trong một giờ , kg/h
: khối lượng riêng của khí ở áp suất P và nhiệt độ T (K) , được tính theo công thức sau:
( kg/m3) Trong đó:
M: khối lượng phân tử hỗn hợp khí , kg/kmol P: áp suất của thiết bị , at (P = 2 at )
P0 : áp suất ở điều kiện chuẩn ,at ( P0 =1 at ) T : nhiệt độ tuyệt đối , K
Vậy lưu lượng của các cấu tử khi đi vào thiết bị phản ứng là:
Vậy tổng lưu lượng các chất đi qua thiết bị phản ứng là:
Hay
Lượng khí đi qua lớp xúc tác cũng chính là lượng khí đi trong thiết bị phản ứng.
Do đó lưu lượng khí đi trong thiết bị là Vậy thể tích xúc tác trong thiết bị:
(m3)