IV. Tính cân bằng năng lượng:
1. Tính hơi:
IV. Tính cân bằng năng lượng :
1. Tính hơi: ) ) ( * *c T kJ m Q Trong đó: - m: khối lượng (kg)
- c: nhiệt dung riêng của nước (kcal/kgoC) - T: biến thiên nhiệt độ (oC)
Khối lượng riêng củahơi: 0,9635kg /m3
- Nhiệt dung riêng của nước: Cnước = 4,18kJ/kg.độ
- Khối lượng riêng của nước: 1kg / l
- Hiệu suất truyền nhiệt trực tiếp của hơi là 98%.
- Khối lượng riêng của dung dịch kiềm: 1,1kg / l
Năng lượng cần dùng trong chuyển hóa ester
Tổng năng lượng cần dùng cho phản ứng: - CNaOH = 0.92 ( kcal/kgoC)
- CMeOH = 0.65 kcal/kgoC - CDầu = 1038 + 3.1*T J/kgoC - Nhiệt độ vào của dầu 25oC:
- CDầu = 1038 + 3.1*25 = 1115.5 J/kgoC = 0.27 kcal/kg0C
80
Chh = CNaOH * x + C MeOH * (1-x) = 0.04*0.92 + 0.96*0.65 = 0.66 kcal/kgoC - Nhiệt độ ban đầu của hỗn hợp 250C
- Nhiệt độ phản ứng là 600C
Nhiệt lượng tiêu tốn cho phản ứng chuyển hóa ester :
1227 * (0.66* 0.18 + 0.27 * 0.88) * ( 60 – 25) = 25605 kcal
Năng lượng hơi cần dùng trong tinh sạch biodiesel
Lượng hơi tiêu tốn để gia nhiệt nước trước khi vào thiết bị rửa : - Nhiệt độ nước vào : 250C
- Nhiệt độ nước vào : 600C
QNRĐ = mH2O * Cn * (60 -25 ) = 201.7 * 1 * ( 60 – 25) = 11094.6 kcal
Ta có thêm công đoạn thu hồi nước thải cho quá trình rửa, tận dụng 8% nguồn nhiệt cho các lần rửa tiếp theo, nên ở lần tiếp theo chỉ cần gia nhiệt với nhiệt lượng ít hơn lần đầu
QNRS = 11094.6 * 0.92 = 10017.14 kcal
Lượng nhiệt tiêu tốn gia nhiệt sơ bộ biodisel trước khi thiết bị sấy : - Nhiệt độ đầu 600C
- Nhiệt độ sau gia nhiệt sơ bộ 1500C - CB = 0.5 kcal/kgoC
Qsb = 1043.7 * 0.5 * ( 150 – 60 ) = 25044.34 kcal
Lượng nhiệt tiêu tốn cho sấy chân không - Nhiệt độ đầu 1500C
81
- Nhiệt độ sau 1950C - Áp suất làm việc: 0.2 at - Nhiệt lượng tiêu tốn :
QS = 1043.7 * 0.5 * ( 195 – 150 ) = 20586.144 kcal
Lượng nhiệt tổng cộng trong tinh sạch methylester Q = QNR+ QB + QS = 55648.44 kcal
Tổng năng lượng tiêu tốn
Bảng 24: Bảng tổng lượng hơi cần dùng cho quá trình
Đơn vị Kcal
Gia nhiệt nước rửa nước 10017.74
Gia nhiệt biodiesel 25044.34
Sấy chân không 20586.144
Tổng năng lượng 55648.44
Năng lượng hơi cần dùng trong tinh sạch glyxerin
Thiết bị chưng cất cần tiêu tốn lượng nhiệt để gia nhiệt dòng nhập liệu, để gia nhiệt ở đáy tháp và ngưng tụ sản phẩm đỉnh:
Lượng nhiệt tiêu tốn gia nhiệt dòng nhập liệu : - CG = 0.8 kcal/kgoC
- CMe = 0.65 kcal/kgoC
Chh = CG *x + CMe * (1-x) = 0.8 * 0.3 + 0.65 * 0.7 = 0.7 kcal/kgoC - Nhiệt độ vào : 250C
82
- Nhiệt độ ra : 600C
Qf = 0.7 * 359 * ( 60 – 25) = 9033.35 kcal
Tổng nhiệt tiêu tốn gia nhiệt dòng nhập liệu qua 2 lần chưng cất Q1 = 9033.35 * 2 = 18066.71 kcal
Lượng nhiệt đun nóng sản phẩm đáy : - Áp suất làm việc 0.2at
- Nhiệt độ vào : 250C - Nhiệt độ ra : 600C
Qw = 0.8 * 110.4 * (60 – 28 ) = 5650.3 kcal
Lượng nhiệt ngưng tụ sản phẩm đỉnh :
QĐ = 0.5 * 110.4 * (60 – 25 ) = 5361.85 kal
Tổng nhiệt tổn thất trong quá trình chưng cất, thường chọn bằng 5% so với nhiệt đun ở đáy thiết bị :
Q2 = 5361.85 * 0.05 = 350 kcal
Tổng lượng nhiệt gia nhiệt và ngưng tụ, tổn thất qua 2 lần chưng cất Q3 = 68984.74 * 2 = 137969.48 kcal
Tổng lượng nhiệt tiêu tốn cho tháp : Q = Q1 + Q2 = 156036.19 kcal Tổng năng lượng tiêu tốn
83
Bảng 25: Bảng tổng lượng hơi cần dùng cho quá trình.
Đơn vị Kcal
Gia nhiệt sơ bộ glyxerin 18066.71
Cung cấp cho thiết bị chưng cất 137969.48
Tổng năng lượng 156036.19
Năng lượng hơi cần dùng trong tinh thu hồi methanol
Nhiệt lượng cần tiêu tốn để bốc hơi lượng nước ra khỏi methanol : Q = M * r
- Với M là khối lượng nước còn lẫn trong methanol (kmol) - R là ẩn nhiệt hóa hơi của nước ở áp suất 0.2 at: 526.3 kcal/kg
Q = M * r = 155 * 526.3 = 53676 kcal Tổng năng lượng tiêu tốn
Bảng 26: Bảng tổng lượng hơi cần dùng cho quá trình
Đơn vị Kcal
Làm khan methanol 53676.11
Tổng năng lượng 53676.11
Bảng 27: Bảng tổng lượng hơi cần dùng cho tất cả các quá trình.
Đơn vị Kcal
Chuyển hóa ester 25605.02
Tinh sạch methylester 55648.43
Tinh sạch glycerine 156036.11
Thu hồi methanol 53676.11
84