intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE

Tính toán thiết kế thiết bị phản ứng chuyển hóa than gáo dừa bằng hơi nước

Chia sẻ: Lê Thị Na | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:5

94
lượt xem
12
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Việt Nam có một nguồn nguyên liệu phong phú để sản xuất than hoạt tính: các loại phế thải nông, lâm nghiệp, các loại than khoáng,... đặc biệt có nguồn than gáo dừa hàng trăm ngàn tấn/năm nhưng cho đến nay việc nghiên cứu sản xuất than hoạt tính gáo dừa còn rất nhiều hạn chế. Tỉnh Trà Vinh nhập thiết bị lò đứng sản xuất than hoạt tính gáo dừa từ Trung Quốc với năng suất thấp, hiệu suất không cao và tốn năng lượng.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Tính toán thiết kế thiết bị phản ứng chuyển hóa than gáo dừa bằng hơi nước

TAP CHi KHOA HOC VA CONG NGHE Tap 47, so 6, 2009 Tr. 41-45<br /> <br /> <br /> <br /> TINH TOAN THIET KE THIET B\ P H A N U'NG CHUYEN HOA<br /> THAN G A O D U A B A N G H Q I NUOC<br /> <br /> PHAM NGOC ANH, N G U Y E N TRUNG DUNG, NGUYEN CONG BANG,<br /> NGUYEN TRUNG T H A N H , MAI X U A N KY<br /> <br /> l.DATVANDE<br /> <br /> Than boat tinh la chat hap phu truyen thong da dugc sti' dung tir lau ddi. Cac nguon nguyen<br /> lieu de san xuat than boat tfnh la tat ca cac loai vat lieu chu'a cacbon, trong do dang ke nhat la<br /> cac phe thai thuc vat. Tii' nam 1911, Strejko [1] da dua ra cong nghe va he thong thiet bj cong<br /> nghiep chuyen hoa than go bang hai nudc san xuat than boat tinh tay mau. Thiet bj san xuat ctia<br /> Strejko la tien than ctia c6ng ty san xuat than boat tinh kh6ng 16 NORIT ngay nay [1]. Than hoat<br /> tfnh dimg de tay mau cac ban san pham c6ng nghiep nhu dung djch duong, dung djch bpt ngpt,<br /> dau thuc vat, dau khoang,...va dae biet la tir thap ki 50 cua the ki trudc trd di, than boat tinh la<br /> chat hap phu khong the canh tranh trong ky thuat lam sach nudc u6ng. Lupng than hoat tinh<br /> diing cho Ipc nudc uong hang nam len den hang train ngan tan [2], trong do uu viet nhat la than<br /> hoat tinh dupc san xuat tii' gao dtra vdi be mat rieng Idn, khong he dua chat la vao nudc va dae<br /> biet la dp ben ca hpc rat cao (> 98%) [3] nen co the tai sinh dugc rat nhieu lan [4,5], tren ca sd<br /> do giam dupc dang ke gia thanh str dung than boat tinh trong ky thuat lam sach nude u6ng.<br /> Viet Nam co mpt ngu6n nguyen lieu phong phti de san xuat than boat tinh: cac loai phe thai<br /> n6ng, lam nghiep, cac loai than khoang,... dae biet co nguon than gao diia hang tram ngan tan/<br /> nam nhung cho den nay viec nghien cu'u san xuat than boat tfnh gao dira con rat nhieu han che.<br /> Tinh Tra Vinh nhap thiet bi 16 dung san xuat than boat tinh gao dira ttr Trung Qu6c vdi nang suat<br /> thap, hieu suat khong cao va t6n nang lugng. Tinh Ben Tre nhap thiet bj 16 quay ctia Han QuIc<br /> nhung hieu qua san xuat kh6ng cao, chat lupng san pham kem, hieu suat thap.<br /> De gop phan vao viec thtic day san xuat than boat tinh va dae biet vdi mong mu6n Viet<br /> Nam se trd thanh mpt qu6c gia co danh tieng trong san xuat than boat tinh Ipc nudc tii' gao dira,<br /> bai bao nay trinh bay bai toan va ket qua tfnh toan, thiet ke thiet bj chuyen hoa than gao dii'a, san<br /> xuat than hoat tinh d quy m6 cong nghiep vdi nang suat 1500 tan san pham /nam.<br /> <br /> <br /> 2. CO SO CUA TINH TOAN THIET KE<br /> <br /> Ca sd khoa hpc ctia bai toan tinh toan thiet ke mpi thiet bj phan trng hoa hpc la d6ng hpc<br /> ctia qua trinh chuyen hoa hoa hpc. Cac tinh toan trinh bay trong bai bao nay dua tren ca sd ket<br /> qua cac nghien ctru da thu dugc:<br /> Trudc het, m6 ta dpng hpc cua qua trinh phan u'ng da dupc nghien ctiu bang thuc nghiem<br /> va da thiet lap dugc bieu thuc toan m6 ta dpng hpc cua qua trinh [6, 7]:<br /> <br /> <br /> „ „ ( 96792^^ 0,5. .,.<br /> K.ff = 72.expi -—^\-CH,P (')<br /> <br /> <br /> 41<br /> trong d6: R \h van toe hieu dung chuyen hoa cacbon trong than gao dira tinh tren mpt don \'j<br /> kh6i lupng cacbon dem phan trng, [molC/gc-pbtit]; C„ „ la nong dp ctia hoi nudc trong kh6ng<br /> gian phan u'ng.<br /> <br /> T".H,0 mol<br /> C„<br /> Fv<br /> <br /> Vdi: ^iH^O la lupng hai nude cap vao 16, lugng nudc sinh ra do cac phan trng chay nhien lieu,<br /> chay chat b6c trong kh6ng gian phan tmg, (mol/h); V^ la tong the tfch khf trong khong gian<br /> phan U'ng, (m Ih).<br /> Mat khac, cac nghien cu'u phan ung chuyen boa than gao dtra da dupc tien hanh trong<br /> phong thi nghiem deu thu dupc cac san pham than boat tfnh gao dtra co be mat rieng theo BET<br /> > 1000 m"/g, chi s6 lod > 1000 mg/g vdi hieu suat thu h6i san pham den 65% - 70% so vdi<br /> lugng cacbon da dua vao chuyen hoa [ 4 - 6 ] . Nhu vay de dam bao chat lugng than boat tfnh va<br /> hieu suat thu hoi san pham thi dp chuyen hoa cacbon trong thiet bj phan u'ng phai dat tii':<br /> 20%-30%.<br /> De giai quyet van de tinh toan thiet ke, phai thiet lap va giai phuong trinh can bang chat<br /> cho cau tti' cacbon tuong ung vdi cau trtic d6ng ctia thiet bj phan ung da lira chpn [9]. Lap va giai<br /> phuong trinh can bang nhiet, tfnh toan va ket cau cac ca cau trao d6i nhiet, xac dinh tieu hao<br /> nang lupng can thiet cho qua trinh. Tren ca sd ket qua giai phuong trinh can bang chat va can<br /> bang nhiet, xac djnh dupc quy in6 va cac dae trung c6ng nghe ctia thiet bj phan u'ng cin phai<br /> thiet ke.<br /> <br /> <br /> 3. KET QUA TINH TOAN VA THAO LUAN<br /> <br /> Thiet bj phan trng boat hoa than gao dii'a san xuat than boat tfnh dupc diing trong cong<br /> nghiep la loai 16 quay, d day than gao dira va dong khf tac nhan boat hoa (hai nudc) di ciing<br /> chilu va do do huong di chuyen cua than (clu tu phan ting chfnh) - chi di chuyin theo chieu<br /> true.<br /> De tfnh toan thilt bj phan irng ta str dung phuang trinh can bing chit trong he tpa dp<br /> tru. Gpi p^. la mat dp ctia cau ttr cacbon trong viing phan u'ng ta co [9]:<br /> <br /> d{p^..w^) _^d{p^..cdj<br /> + yv,. .r .M,.<br /> dt dz dR oz' dR' R dR Z_i (j J (<br /> <br /> <br /> <br /> Khi qua trinh dat trang thai on djnh ^/f-^Q<br /> dp.<br /> va nhu da trinh bay d tren vat lieu rin<br /> dt<br /> (than gao dira) tham gia phan img chi djch chuyin theo chilu true cho nen phai co:<br /> <br /> '• • " '^ - 0 , dong thdi trong thilt bi cac phin tti' chit rin (than gao dtra) kh6ng bi khuly trpn<br /> dR<br /> ngupc theo chieu true va cung khong co hieu ung khuyeeh tan theo hudng ban kinh, cho nen:<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 42<br /> D^.^^^O va n = 0-<br /> ' dz- dR' R' dR<br /> Xem trong he chi c6 mpt phan u'ng hoa hpc:<br /> C + H2O -> CO + H, (2)<br /> nen ta co van toe chuyen hoa cau tu' cacbon la:<br /> <br /> Z^,.r = -Rr- (3)<br /> Mat khac ciing phai nhan thay rang, d cac he dj the phan irng chi xay ra trong npi bp cac<br /> phan tir pha ran va van toe chuyen hoa in6i cau ttr phai la van t6c chuyen hoa hieu dung [9]. Nhu<br /> tren, vdi Rceif [6,7,8] la van t6c chuyen hoa hieu dung ciia he cacbon [molC/gc.phiit] ta co:<br /> d{p,.coJ<br /> -Rcff-Pc-Mc (4)<br /> dz<br /> a dpc<br /> dz (5)<br /> R,,..M^. /?,<br /> <br /> <br /> Ket qua nghien ctiu dpng hpc ctia phan ung (2) da cho ket qua [6,7]:<br /> <br /> R =72.exp<br /> 96792<br /> RT<br /> 1.j C.<br /> molC<br /> g,..phiil<br /> (6)<br /> <br /> va lugng hai nudc cap vao 16 la rat du so vdi yeu cau phan u'ng, cho nen khi qua trinh phan irng<br /> la dang nhiet co the xem:<br /> <br /> C'fr, =CH,P = const C^ R,.^,JJ const<br /> tich phan phuong trinh (6) theo su6t chieu dai 16 ta c6:<br /> <br /> \dz^-\<br /> CO., dPc (7)<br /> I K'.i, -^c ' Pc<br /> Od.,<br /> L = .In (8)<br /> K'„ -Mr P'r<br /> trong do:<br /> <br /> P'r p' c{\-U,)<br /> (9)<br /> P'r P'c<br /> \-u,.<br /> vdi Uc la d6 chuyen hoa ctia cau ttr cacbon, nen:<br /> <br /> «, CO,<br /> .\u{\-D,)-- .In (10)<br /> Rc,j M, Reg -Mr •U,<br /> <br /> Tren ca sd lupng hai nudc dupc cap vao 16 va ke den lupng hai nudc sinh ra do chay nhien<br /> lieu, chay chat boc,... theo (6) da tinh dupe van t6c chuyen h6a cacbon trung binh:<br /> <br /> <br /> 43<br /> i?,, = 8 , 5 . 1 0 - ^ ^ ^ ^ ^ ^ . (11)<br /> "'' Kg,.phut<br /> Til' cac s l lieu thuc nghiem da thu dupc de dam bao chat lugng (dp xop) ctia than boat tfnh,<br /> dp chuyen hoa clu tti' cacbon can phai dat la 0,3 vi vay thdi gian chuyen h6a can thiet la<br /> 1 . 1 1 , 1<br /> T..,. = • -.In—^ = —^—.In = 351,3 (phtit).<br /> R,,„.M, 1-0,3 8,5.10-M2 1-0,3<br /> Theo [10], the tfch viing phan ung dugc tfnh theo cong thu'c:<br /> <br /> V = "•"'^' - ' (12)<br /> R<br /> P.r/3<br /> trong d6: Gngi : nang suit thilt bj phan ting tinh cho nguyen lieu, Gngi = 261,2 kg than/h; P: la<br /> he sl diy CLia thilt bj, lly P = 0,12; pdj: khli lugng rieng do d6ng ctia nguyen lieu: pdd = 586 kg/<br /> m"*; T|: thdi gian luu can thiet ctia than trong vimg phan trng: T| = Ts + Xch-<br /> Vdi:<br /> • Ts: la thdi gian can thiet de nung nong than nguyen lieu ttr nhiet dp thudng den nhiet dp<br /> hoat h6a, vdi nang suat 1500 tan san pham/ nam tfnh dugc TS = 10,3 phtit va thdi gian chuyen<br /> hoa Id, = 351,3 phtit. Ta co: T| = ij -i-id, = 10,3-i-351,3 = 361,6 phtit ~ 6 gid.<br /> Vay:<br /> <br /> V , = i ^ l : ^ = 22,287 ( m ^<br /> 586.0,12<br /> Chieu dai 16 khi: D =1,10 m la<br /> V„ 22,287 • , ,<br /> I = ^ V = ^ ^ ^ ^ 2 3 , 5 0 On).<br /> TTD' 0,949<br /> 4<br /> Van t6c quay ctia 16 de dam bao 16 quay on djnh xac dinh theo [10]:<br /> m.k.L<br /> n =— (v/ph). (13)<br /> T,.D.tg(p<br /> Vdi (p la goc nghieng cua 16 va chpn: tgcp = 0,01 thi s l vong quay cua 16 la: n s: 1,25 v/ph.<br /> <br /> <br /> 4. KET LUAN<br /> <br /> Da lap va giai phuong trinh can bang chat doi vdi qua trinh chuyin hoa clu tti' cacbon<br /> trong than gao dira, tinh dupc thdi gian cin thiet dl boat boa than gao dii'a tai nhiet d6 850°C la<br /> 361,6 phtit.<br /> Da thiet lap va giai phuong trinh can bing nhiet cho thilt bj phan ung boat boa, xac djnh<br /> dupc thdi gian can thiet de nung nong than nguyen lieu tir nhiet dp thudng len nhiet dp boat h6a<br /> la r^ = 10,3 phtit.<br /> <br /> <br /> <br /> 44<br /> Lly dp nghieng ctia 16 boat h6a la tg(p= 0,01 va dudng kinh ctia 16 D = 1,10m. xac djnh<br /> dupc chieu dai can thiet ciia 16 hoat hoa de dam bao dp chuyen hoa Uc=0,3 (tuong trng thdi<br /> gian phan ting la 361,6 phtit) la 23,50 m.<br /> <br /> Ldi cam on. Bai bao dugc hoan thanh vdi su tai trg cua chuang trinh KHCB NN.<br /> <br /> TAI LIEU THAM KHAO<br /> <br /> 1. H. V. Kiele and E. Baedes - Aktivkohle-Herstellung und ihre industrielle Anwendung<br /> Enke verlag, Stuttgart, 1981.<br /> 2. Sontheimer H. Veroeff - Des Engle-Bunte Institutes der Univ. Karisruhe 9 (1975) 219.<br /> 3. Mai Xuan Ky - Bericht an der TUBA- 1994.<br /> 4. Kate K., Matsuura K., Sawamura Y., Mori H., Hanzawa T. - J. of Chem. Eng. Of Japan 13<br /> (3)(1980)214-219.<br /> 5. Klei H. E., Sahagian J., Sundstrom D.W. - Ind. Eng. Chem. 14 (4) (1975) 470-473.<br /> 6. Mai Xuan Ky, Ta Hong Dire - Tap chi Hoa hpc 43 (2003) 70-81.<br /> 7. Mai Xuan Ky, Pham Ngpc Anh, Ta Hong Du'c - Invertigation on Activation of coconut<br /> shell charcoal with steam and Determination of Kinetic model of reaction, RSCE Hanoi<br /> 2005 vol. 2, pp. 185-193.<br /> 8. Pham Ngpc Anh, Vii Dinh Tien, Mai Xuan Ky - Tap chi Khoa hpc va C6ng nghe 45<br /> (2008)265-271.<br /> 9. Mai Xuan Ky - Thiet bj phan u'ng trong c6ng nghiep h6a hpc, Nha xuat ban KH&KT Ha<br /> Npi, 2006.<br /> 10. II. Titze - Elemente des Apparatcbaues, Springer Verlag - Berlin - Heidelberg, New Yoi-k,<br /> 1967.<br /> <br /> SUMMARY<br /> <br /> Based on the reaction kinetic model established and the principle of heterogeneous reaction<br /> process applied, a rotary kiln was designed to produce continuously activated charcoal from<br /> coconut shell in industrial scale at a production capacity of 1500 ton per year. The mass balance<br /> and heat balance equations were solved at the specific conditions. The essential dimensions of<br /> the equipment, the reaction time and the energy consumed to maintain the stable state at 850°C<br /> were determined. The results can apply to design the reactor used for activating coconut shell<br /> charcoal in industrial scale.<br /> <br /> <br /> Dia chi: Nhdn bdi ngdy 25 thdng 9 ndm 2008<br /> Tru'dng Dai hpc Bach khoa Ha Npi.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 45<br />
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2