Giáo trình hướng dẫn ứng dụng các bài tập về xác định tốc độ dòng hơi trong áp suất tỏa nhiệt p10

Chia sẻ: Dgrw Eryewr | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

Thêm vào BST

Báo xấu

88
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tham khảo tài liệu 'giáo trình hướng dẫn ứng dụng các bài tập về xác định tốc độ dòng hơi trong áp suất tỏa nhiệt p10', kỹ thuật - công nghệ, cơ khí - chế tạo máy phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình hướng dẫn ứng dụng các bài tập về xác định tốc độ dòng hơi trong áp suất tỏa nhiệt p10

H×nh 1.1: S¬ ®å nguyªn lý hÖ thèng thu håi CO2 1.2.1.5. Lµm l¹nh n−íc 1oC N−íc l¹nh ®−îc sö dông trong nhµ m¸y bia víi nhiÒu môc ®Ých kh¸c nhau, ®Æc biÖt ®−îc sö dông ®Ó lµm l¹nh nhanh dÞch ®−êng sau khi ®−îc houblon ho¸ ®Õn kho¶ng 20oC. ViÖc sö dông n−íc 1oC lµ mét gi¶i ph¸p rÊt h÷u hiÖu vµ kinh tÕ trong c¸c nhµ m¸y bia hiÖn ®¹i. Phô t¶i nhiÖt cña c¸c mÎ nÊu theo thêi gian trong ngµy kh«ng ®Òu vµ liªn tùc mµ cã d¹ng h×nh xung. Khi c¸c mÎ nÊu hoµn thµnh yªu cÇu ph¶i tiÕn hµnh lµm l¹nh rÊt nhanh. Râ rßng nÕu sö dông lµm l¹nh trùc tiÕp th× c«ng suÊt m¸y l¹nh sÏ rÊt lín. ViÖc sö dông n−íc l¹nh 1oC ®Ó h¹ l¹nh nhanh dÞch ®−êng cho phÐp tr÷ mét l−îng l¹nh ®¸ng kÓ ®Ó lµm l¹nh dÞch ®−êng cña c¸c mÎ nÊu mét c¸ch nhanh chãng. §iÒu nµy cho phÐp kh«ng cÇn cã hÖ thèng l¹nh lín nh−ng vÉn ®¶m b¶o yªu cÇu. N−íc ®−îc lµm l¹nh nhê glycol ®Õn kho¶ng 1oC qua thiÕt bÞ lµm l¹nh nhanh kiÓu tÊm b¶n. 1.2.1.6. Lµm l¹nh hÇm b¶o qu¶n tank lªn men vµ ®iÒu hoµ Trong mét sè nhµ m¸y c«ng nghÖ cò, bia ®−îc b¶o qu¶n l¹nh trong c¸c hÇm lµm l¹nh, trong tr−êng hîp nµy cÇn cung cÊp l¹nh ®Ó lµm l¹nh hÇm b¶o qu¶n. 12
Cã thÓ sö dông l¹nh cña glycol ®Ó ®iÒu hoµ kh«ng khÝ trong mét sè khu vùc nhÊt ®Þnh cña nhµ m¸y, c¸c phßng b¶o qu¶n hoa vv.. 1.2.2 øng dông trong c«ng nghiÖp ho¸ chÊt Trong c«ng nghiÖp ho¸ chÊt nh− ho¸ láng c¸c chÊt khÝ lµ s¶n phÈm cña c«ng nghiÖp ho¸ häc nh− clo, am«ni¾c, cacbonnic, sunfuar¬, c¸c lo¹i chÊt ®èt, c¸c khÝ sinh häc vv... Ho¸ láng vµ t¸ch c¸c chÊt khÝ tõ kh«ng khÝ lµ mét ngµnh c«ng nghiÖp hÕt søc quan träng, cã ý nghÜa v« cïng to lín víi ngµnh luyÖn kim, chÕ t¹o m¸y, y häc, ngµnh s¶n xuÊt chÕ t¹o c¬ khÝ, ph©n ®¹m, chÊt t¶i l¹nh vv... C¸c lo¹t khÝ tr¬ nh− nª«n, ag«n vv... ®−îc sö dông trong c«ng nghiÖp ho¸ chÊt vµ s¶n xuÊt bãng ®Ìn. ViÖc s¶n xuÊt v¶i sîi, t¬, cao su nh©n t¹o, phim ¶nh ®−îc sù hç trî tÝch cùc cña kü thuËt l¹nh. ThÝ dô trong quy tr×nh s¶n xuÊt t¬ nh©n t¹o ng−êi ta ph¶i lµm l¹nh bÓ quay t¬ xuèng nhiÖt ®é thÊp ®óng yªu cÇu c«ng nghÖ th× chÊt l−îng míi ®¶m b¶o. Cao su vµ c¸c chÊt dÎo khi h¹ nhiÖt ®é xuèng thÊp sÏ trë nªn dßn vµ dÔ vì nh− thuû tinh. Nhê ®Æc tÝnh nµy ng−êi ta cã thÓ chÕ t¹o ®−îc cao su bét. Khi hoµ trén víi bét s¾t ®Ó t¹o nªn cao su tõ tÝnh hoÆc hoµ trén víi phô gia nµo ®ã cã thÓ ®¹t ®−îc ®é ®ång ®Òu rÊt cao. Trong c«ng nghiÖp ho¸ chÊt còng sö dông l¹nh rÊt nhiÒu trong c¸c quy tr×nh s¶n xuÊt kh¸c nhau ®Ó t¹o ra nhiÖt ®é l¹nh thÝch hîp nhÊt cho tõng ho¸ chÊt. 1.2.2.1 T¸ch c¸c chÊt tõ c¸c hçn hîp 1. Hçn hîp khÝ - h¬i T¸ch hçn hîp khÝ - h¬i chñ yÕu b»ng ph−¬ng ph¸p ng−ng tô h¬i. Môc ®Ých lµ ®Ó s¶n xuÊt h¬i hoÆc khÝ tinh khiÕt. Tr−êng hîp nµy th−êng gÆp khi cÇn t¸ch c¸c chÊt khÝ trong qu¸ tr×nh cracking dÇu má. Trong qu¸ tr×nh nµy c¸c ph©n tö hy®r« cacbon lín d−íi t¸c dông cña ¸p suÊt vµ nhiÖt ®é cao cïng c¸c chÊt xóc t¸c ®−îc t¸ch ra thµnh c¸c ph©n tö nhá. Hçn hîp khÝ thu ®−îc gåm hai nhãm chÝnh: Mª tan cïng c¸c hy®r« cacbon nhÑ vµ ªtan víi c¸c hy®r« cacbon nÆng. ViÖc t¸ch hai nhãm c¸c chÊt ®ã ®−îc thùc hiÖn nhê ng−ng tô vµ sau ®ã ch−ng cÊt d−íi ¸p suÊt tõ 10÷35 bar vµ nhiÖt ®é tíi -100oC víi ªtylen lµ m«i chÊt l¹nh. S¶n phÈm thu ®−îc lµ ªtylen, propylen vµ c¸c «lefin kh¸c nhau. £tylen còng cã thÓ s¶n xuÊt b»ng 13
ph−¬ng ph¸p nµy tõ khÝ lß cèc. §Ó s¶n xuÊt polyªtylen cÇn cã ªtylen víi ®é nguyªn chÊt cao do ®ã thµnh phÇn axªtylen trong khÝ th« cÇn ph¶i ®−îc ng−ng tô ®Ó t¸ch ra. Am«ni¾c còng cã thÓ s¶n xuÊt b»ng ph−¬ng ph¸p ng−ng tô hæn hîp khÝ lß. §Ó cã thÓ ng−ng tô h¬i NH3 cÇn cã nhiÖt ®é -50 ®Õn -60oC. Trong thiÕt bÞ chiÕt suÊt lµm viÖc víi hexan lµ dung m«i, th× hexan ®−îc ng−ng tô tõ kh«ng khÝ vµ ®−îc thu håi l¹i. §èi víi khÝ thiªn nhiªn ®Ó ®em sö dông cÇn thiÕt ph¶i khö hi®r« sunfua, qu¸ tr×nh khö ®ã còng ®−îc thùc hiÖn b»ng ph−¬ng ph¸p ng−ng tô ë nhiÖt ®é thÊp. Møc ®é hoµ tan cña c¸c khÝ CO2, H2S vµ nhiÒu lo¹i chÊt khÝ kh¸c vµo metanol phô thuéc vµo nhiÖt ®é rÊt nhiÒu. NhiÖt ®é cµng thÊp metanol cã kh¶ n¨ng hÊp thô c¸c chÊt ®ã cµng lín. øng dông c¸c tÝnh chÊt ®ã ng−êi ta sö dông metanol ®Ó röa vµ lµm s¹ch c¸c chÊt khÝ th« ë ¸p suÊt cao. Qu¸ tr×nh röa thùc hiÖn ë ¸p suÊt 20 bar vµ nhiÖt ®é - 75oC. Khi hÊp thô CO2, nhiÖt ®é metanol t¨ng tõ -75oC lªn -20oC. Sau khi gi·n në, CO2 bay h¬i vµ nhiÖt ®é mªtanol gi¶m tõ -20oC xuèng - 75oC nh− cò. Víi nhiÖt ®é thÊp nh− vËy mªtanol l¹i ®−îc b¬m l¹i th¸p röa. Ph−¬ng ph¸p nµy còng cã thÓ ¸p dông ®Ó hÊp thô axªtylen trong c«ng nghÖ s¶n xuÊt axªtylen tõ c¸c khÝ pyrolyse. 2. Hçn hîp láng RÊt nhiÒu hçn hîp láng cã c¸c nhiÖt ®é s«i cña c¸c thµnh phÇn rÊt gÇn nhau nªn t¸ch c¸c chÊt ®ã b»ng ch−ng cÊt rÊt khã kh¨n. Ng−îc l¹i nhiÖt ®é ®«ng ®Æc cña chóng c¸ch nhau t−¬ng ®èi xa cho phÐp cã thÓ dÔ dµng t¸ch chóng b»ng ph−¬ng ph¸p tinh thÓ ho¸ ph©n ®o¹n. VÝ dô ®èi víi tr−êng hîp xylol th«, trong ®ã cã chøa mªta-, ortho- vµ paraxylol, etylbenzol vµ c¸c hi®r« cacbon kh¸c. S¶n phÈm chÝnh lµ paraxylol, nguyªn liÖu chÝnh ®Ó s¶n xuÊt sîi tæng hîp polyester. Trong qu¸ tr×nh nµy, chñ yÕu paraxylol ®−îc kÕt tinh ra khái xylol th« b»ng c¸ch lµm l¹nh gi¸n tiÕp trong thiÕt bÞ kÕt tinh kiÓu n¹o. M«i chÊt l¹nh trong tr−êng hîp nµy lµ R13, nhiÖt ®é s«i kho¶ng -80oC. Ph−¬ng ph¸p kÕt tinh míi ®Ó thu paraxylol lµ sö dông cacbonic láng bay h¬i trùc tiÕp ë nhiÖt ®é -60oC ®Õn -65oC. Ph−¬ng ph¸p phun m«i chÊt l¹nh láng trùc tiÕp vµo thiÕt bÞ kÕt tinh còng ®−îc sö dông ®Ó s¶n xuÊt ph©n bãn ho¸ häc nitrophotphat. 14
Ph−¬ng ph¸p lµm l¹nh gi¸n tiÕp qua mét èng xo¾n ruét gµ, hÖ sè to¶ nhiÖt sÏ bÞ gi¶m m¹nh do c¸c tinh thÓ b¸m vµo bÒ mÆt trao ®æi nhiÖt. NÕu ph©n phèi ®Òu m«i chÊt l¹nh láng, butan hoÆc propan tõ phÝa d−íi ®Ó lµm l¹nh trùc tiÕp thïng kÕt tinh cã t¸c dông rÊt tèt c¶ vÒ mÆt lµm l¹nh vµ c¶ vÒ mÆt kÕt tinh v× c¸c chÊt láng ho¸ h¬i t¹o thµnh c¸c bät khÝ næi lªn trªn lµm chÊt láng bÞ x¸o ®éng m¹nh, hÖ sè to¶ nhiÖt lín. Trong c«ng nghiÖp läc dÇu theo ph−¬ng ph¸p Edeleanu c¸c hy®r« cacbon giµu cacbon bÞ lo¹i bá b»ng SO2 láng ë nhiÖt ®é kho¶ng -10oC do SO2 cã kh¶ n¨ng hoµ tan chän läc. T¸ch parafin ra khái dÇu còng lµ mét øng dông kh¸c cña kü thuËt l¹nh trong c«ng nghiÖp läc dÇu. §Ó t¸ch parafin ng−êi ta sö dông mét dung m«i pha lo·ng dÇu sau ®ã lµm l¹nh trong thiÕt bÞ lµm l¹nh chÊt láng kiÓu n¹o ë nhiÖt ®é kho¶ng -30oC. 1.2.2.2 §iÒu khiÓn tèc ®é ph¶n øng Mét sè ph¶n øng to¶ nhiÖt x¶y ra mét c¸ch chËm ch¹p do ®ã ph¶i cã ph−¬ng ph¸p th¶i nhiÖt cho ph¶n øng hoÆc ®«i khi chØ cÇn lµm l¹nh s¬ bé c¸c chÊt láng tham gia ph¶n øng. VÝ dô trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt xµ phßng hoÆc c¸c chÊt tÈy röa chØ cÇn lµm l¹nh dung dÞch kiÒm natri xuèng kho¶ng +10oC lµ ®ñ. §«i khi lµm l¹nh trùc tiÕp b»ng n−íc ®¸ còng mang l¹i hiÖu qu¶ nhÊt ®Þnh. VÝ dô trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt c¸c chÊt mµu tæng hîp gèc nit¬ ng−êi ta cho 4 kg n−íc ®¸ vµo mçi kg s¶n phÈm tham gia ph¶n øng, c¸c ph¶n øng sÏ tiÕn hµnh nhanh chãng do ®−îc lµm l¹nh ®Òu ®Æn. Trong viÖc tæng hîp vi tamin A, ph¶n øng x¶y ra chØ trong mét vµi phÇn tr¨m gi©y ë nhiÖt ®é trong phßng. V× trong kho¶ng thêi gian qu¸ ng¾n ®ã kh«ng cã kh¶ n¨ng th¶i nhiÖt cho ph¶n øng nªn ng−êi ta tiÕn hµnh ph¶n øng ë nhiÖt ®é thÊp. VÝ dô khi cho ph¶n øng ë -55oC th× thêi gian ph¶n øng kÐo dµi ®Õn 01 phót. NhiÖt to¶ ra tõ ph¶n øng ®−îc th¶i ®i chñ yÕu nhê bay h¬i am«ni¾c. Am«ni¾c ®ãng vai trß chÊt dung m«i trong thïng ph¶n øng. Ngoµi ra, thïng ph¶n øng cßn ®−îc lµm 2 vá vµ tõ ngoµi thïng ®−îc lµm l¹nh b»ng am«ni¾c. Trong c«ng nghÖ s¶n xuÊt cao su tæng hîp ng−êi ta còng ®−a th¼ng m«i chÊt l¹nh vµo thïng ph¶n øng vµ tuú theo s¶n phÈm ra mµ yªu cÇu nhiÖt ®é l¹nh kh¸c nhau trong thïng ph¶n øng. VÝ dô khi polyme ho¸ hçn hîp isobutylen vµ isobutylen-isopren ng−êi ta cho etylen láng ch¶y vµo thïng ph¶n øng. Trong qu¸ tr×nh polyme ho¸ ªtylen láng bay 15
h¬i vµ duy tr× nhiÖt ®é cÇn thiÕt cña ph¶n øng ë nhiÖt ®é kho¶ng - 100oC. H¬i ªtylen ®−îc mét m¸y l¹nh ho¸ láng trë l¹i vµ lµm s¹ch qua ch−ng cÊt. ThiÕt bÞ ho¸ láng etylen th−êng sö dông propan lµm m«i chÊt l¹nh. Trong c¸c tr−êng hîp kh¸c, thïng ph¶n øng chØ cÇn ®−îc lµm l¹nh tõ ngoµi b»ng am«ni¾c láng s«i trong thïng hai vá. Khi polyme ho¸ ë nhiÖt ®é thÊp, c¸c tÝnh chÊt cña s¶n phÈm ®−îc c¶i thiÖn. VÝ dô sîi nh©n t¹o PVC kh«ng bÞ co ngãt ë trong n−íc nãng khi polyme ho¸ ë -20 ®Õn -60oC 1.2.2.3 L−u kho vµ vËn chuyÓn ho¸ chÊt 1. C¸c lo¹i ho¸ chÊt. C¸c s¶n phÈm hót Èm ph¶i ®−îc b¶o qu¶n trong phßng nhiÖt ®é thÊp ®Ó chóng kh«ng bÞ hót Èm. VÝ dô ph©n bãn nh©n t¹o cÇn cã c¸c h¹t urª bÒ mÆt nh½n bãng vµ r¾n ®−êng kÝnh 1,5 ®Õn 2mm, rÊt dÔ l¾c. NÕu b¶o qu¶n c¸c h¹t urª ®ã trong kh«ng khÝ Èm th× chóng sÏ hót Èm trong kh«ng khÝ vµ sÏ dÝnh kÕt vµo nhau. Trong c«ng nghiÖp chÊt dÎo ng−êi ta th−êng sö dông lo¹i axÝt acryl. Ho¸ chÊt nµy cã thÓ g©y ch¸y næ do polyme ho¸ ë nhiÖt ®é th−êng. Khi b¶o qu¶n l¹nh cã thÓ tr¸nh ®−îc nguy c¬ ch¸y næ. Axªtylen cã thÓ chuyªn chë thuËn lîi h¬n nhiÒu khi hoµ tan vµo dung m«i axªt«n ë nhiÖt ®é thÊp. VÝ dô ë nhiÖt ®é -80oC cã thÓ hoµ tan 2000m3 tiªu chuÈn axªtylen vµo 1m3 axªt«n. B¶o qu¶n diboran B2H6 láng thuËn lîi h¬n sau khi ho¸ láng ë ¸p suÊt 8,5 bar vµ nhiÖt ®é -60oC. 2. KhÝ ho¸ láng. Ho¸ láng, l−u gi÷ vµ vËn chuyÓn khÝ ®èt thiªn nhiªn hoÆc khÝ má thuéc vÒ lÜnh vùc kü thuËt cry«, ë ®©y chØ ®iÓm qua ng¾n gän. KhÝ thiªn nhiªn chñ yÕu lµ mª tan, s«i ë -161oC vµ cã nhiÖt l−îng lín h¬n h¼n khÝ thµnh phè. V× kh«ng ®Ó l¹i cÆn khi ch¸y, khÝ thiªn nhiªn ®−îc coi lµ nhiªn liÖu rÊt thÝch hîp cho c¸c ®éng c¬ ®èt trong. C¸c nguån khÝ má ®−îc t×m thÊy ë nhiÒu n−íc trªn thÕ giíi. Tõ n¬i khai th¸c trªn biÓn, khÝ má ®−îc ®−a vµo ®Êt liÒn ®Õn c¸c níi tiªu thô b»ng ®−êng èng. §Ó vËn chuyÓn b»ng ®−êng biÓn khÝ cÇn ®−îc ho¸ láng nhê lµm l¹nh. Do khÝ thiªn nhiªn cã ¸p suÊt rÊt cao khi khai th¸c tõ c¸c mòi khoan nªn cã thÓ d·n në trong èng xo¾n ®Ó s¶n xuÊt l¹nh mµ kh«ng tèn kÐm g×. 16