II. Tính cân bằng vật chất tại thiết bị phản ứng.
2.Lợng vật chát ra khỏi tháp chng.
Tháp chng luỵên nhằm tách các sản phẩm và tạp chất để thu đợc sản phẩm VC tinh khiết.
Với sản phẩm VC. Nếu ta giả thiết rằng 1% bị trùng hợp và tạo cặn thuỷ phân tạo thành anđêhýt. Nh vậy lợng VC mất đi sẽ là:
13699,273. 0,01 = 136,933 (kg/h) Do đó ta có sản phẩm đỉnh (VC) và hàm lợng
13699,273 - 136,933 = 13562,28 (kg/h)
Với hiệu suất tháp chng là 98% theo giả thiết thì các sản phẩm phụ và tạp chất sẽ theo cặn ra ngoài.
DEC: 44,27. 0,98 = 43,384 (kg/h) HCl: 815,599. 0,98 = 799,287 (kg/h) Tạp: 292,082. 0,98 = 286,24 (kg/h) C2H2: 129,853. 0,98 = 127,256 (kg/h)
Tuy nhiên vào hiệu suất của tháp chng là 58%, tức là không triệt để cho nên một phần nhỏ còn lại các sản phẩm phụ trên sẽ thu sản phẩm chính là VC.
Bảng 4: Bảng cân bằng vật chất tại hệ thống chng
Cấu tử vào Kg/h Cấu tử ra Kg/h
VC 13699,273 VC 13562,28
Tạp 292,082 C2H2 286,24
C2H2 129,853 Tạp 127,256
Tổng 14981,077 Tổng 14981,447
vi. Tính cân bằng nhiệt lợng của thiết bị phản ứng.
Quá trình này hỗn hợp nhiên liệu theo thiết bị phản ứng có nhiệt độ từ 100 đến 1200C. Tại đây phản ứng xảy ra trong quá trình toả nhiệt mạnh. Do đó để khống chế nhiệt độ của quá trình ta dùng nớc làm lạnh, nớc vào có nhiệt độ khoảng 250C để ở phía ngòai ống. Nớc ra ngoài có nhiệt độ là 450C. Các sản phẩm phản ứng đi ra ngoài có nhiệt độ là 2200C.
Vậy ta gọi:
Q1 là nhiệt lợng do các phản ứng toả ra (Kcal/h) Q2 là nhiệt lợng hỗn hợp sản phẩm mang ra (Kcal/h) Q3 là nhiệt lợng do nớc làm lạnh mang vào (Kcal/h) Q4 là nhiệt lợng hỗn hợp nguyên liệu mang vào (Kcal/h) Q5 là nhiệt do nớc làm lạnh mang ra (Kcal/h)
Q6 là nhiệt mất mát của quá trình (Kcal/h) Từ đây ta có phơng trình cân bằng.
Q1 + Q3 + Q4 = Q2 + Q5 + Q6
1. Tính Q1.
ở đây ta nhận thấy nhiệt lợng toả ra trong thiết bị phản ứng chủ yếu từ 2 phản ứng sau:
C2H2 + HCl → C2H3Cl + 44 KCal/h (1) C2H3Cl + HCl → C2H3Cl2 + 5,86 KCal/h (2)
Nh vậy tổng lợng nhiệt VC có một trong quá trình bằng lợng nhiệt tạo từ 2 phản ứng trên.
- Lợng nhiệt do phản ứng (1) tạo ra: q1 = 103 . 14492,754 62,5 . 44 = 10202,989 . 10 3 (KCal/h) - Lợng nhiệt toả ra ở phản ứng (2). q2 = 103 . 46,835.5,86 2,772.103 (KCal / h) 99 = Vậy ta có: Q1 = q1 + q2 = 10202,898 . 103 + 2,772 . 103 = 10205,67.103 (KCal/h)
2/ Tính Q2.
Ta thấy lợng hỗn hợp sản phẩm ra khỏi thiết bị phản ứng bao gồm:
Cấu tử ra Kg/h VC 14492,754 DCE 46,835 HCl 862,84 C2H2 137,374 Tạp chất 309,001
Vậy ta có nhiệt lợng của từng cấu tử đợc tính theo công thức: Qi = Gi . Ci . Ti (KCal/h)
Trong đó: G: khối lợng.
C: Nhiệt dung của chất thứ i (KCal/kg độ) T: Nhiệt độ.
Nh vậy tổng nhiệt lợng của hỗn hợp là: Q = Σqi (KCal/kg độ). Mà ta có ở 2200C thì: 2 N C = 0,25 KCal/kg độ. 2 O C = 0,23 KCal/kg độ 2 H O C = 0,57 KCal/kg độ 2 H C = 0,32 KCal/kg độ HCl C = 0,32 KCal/kg độ CVC = 0,36 KCal/kg độ CDCE = 0,342 KCal/kg độ. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trong đó C2H2 và DCE đợc tính theo công thức: Cp = ni. Ci/M
Với M là khối lợng phân tử. n : là số nguyên tử.
C: Là nhiệt dung của nguyên tố KCal/kg độ. Vậy ta có:
Q2 = (14492,754 . 0,36 + 46,835 . 0,342 + 862,84 . 0,32 + 293,747 . 0,25 + 0,6209 . 0,23 + 14,634 . 0,32). 220
= 1229311,654 = 12,29311 . 105 (KCal/h).
3. Tính Q3.
Q3 = 25 . 0,9988. GH O2 = 24,97 . GH O2
4. Tính Q4.
Hỗn hợp nguyên liệu vào thiết bị phản ứng bao gồm các cấu tử e2
100ữ1200C.
C2H2 : 6028,985 Kg/h. HCl : 9492,402 Kg/h Tạp : 309,001 Kg/h
Nh vậy ta có nhiệt lợng do hỗn hợp nguyên liệu mang vào ở 10000C. Q4 = (6028,985 . 0,46 + 9492,402 . 0,20 + 293,747 . 0,25 + 0,6209 .
0,29 + 14,634 . 0,35). 1000 = 4750552,21 (KCal/h).
5. Tính Q5.
Ta thấy khi nớc đi ra khỏi thiết bị phản ứng có nhiệt độ 450C với Cp=0,9987 KCal/kg độ vậy.
Nhiệt lợng do nớc mang ra:
Q5 = 0,9987 . 45 . GH O2 = 44,942. GH O2 . Q = G. T. Chi phí = KCal/mol.
Cp : Nhiệt dung của chất đó.
6. Tính Q6.
Ta giả thiết lợng nhiệt mất mát ra trong quá trình là 2% khi đó:
Q6 = 0,02(q2+Q3+Q4)=0,02(10202,898 . 103+24,96.GH O2 + 4750552,21. Theo phơng trình cân bằng nguyên lý ta có:
Q1 + Q3 + Q4 = Q2 + Q5 + Q6.
⇒ 0,98(10202,898.103 + 24,96.GH O2 + 4750552,21)
= 12,29296. 105 + 44,942. GH O2 .
Giải phơng trình trên ta đợc: GH O2 = 655483,3315. Q5 = 44,942 . 655483,3315 = 29458731,88 = 29.106. Q3 = 24,97 . 655483,3315 = 16367418,79 = 16.106.
Q6 = 0,02(10202,898 . 103 + 24,97 . 655483,3315 + 4750552,21) = 626417,38.
Bảng 5: Cân bằng nhiệt lợng của thiết bị phản ứng.
Q1 10205670 Q2= 1229311,654
Q3 16367418,79 Q5 29458731,88
Q4 4850552,21 Q6 626417,38 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Tổng 31323641 Tổng 31323641,77