thiết kế thệ thống tổng hợp axetaldehyt từ nguyên liệu ban đầu là axetylen và nước

Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của các ngành công nghiệp hoá chất cùng với tốc độ phát triển nhanh chóng của các lĩnh vực tri thức như vật lý, toán học, hoá học đây chính là nguyên nhân thúc đẩy sự ra đời và phát triển cơ sở lý thuyết về công nghệ tổng hợp hữu cơ, thực tế đã chứng minh công nghệ tổng hợp hữu không chỉ là cơ sở của công nghiệp tổng hợp hữu cơ và hoá dầu mà còn được ứng dụng nhiều trong vật liệu xây dựng, may mặc và nhiều ngành khác… Qua đồ án này, chúng em xin trình bày và giới thiệu những vấn đề mà mình tìm hiểu được về công nghệ cũng như cách thức tính toán thiết kế thệ thống tổng Axetaldehyt từ nguyên liệu ban đầu là axetylen và nước. Axetaldehyt hay còn gọi là Etanal có công thức phân tử là CH3CHO, axetaldehyt được phát hiện bởi Sheele vào năm 1774 khi ông thực hiện phản ứng giữa mangan đioxit có màu đen (MnO2) và axit sunfuric với rượu.

LỜI CÁM ƠN

Tập thể nhóm sinh viên thực hiện đồ án này xin chân thành gửi lời cám ơn tới PGS.TSNguyễn Văn Thông cùng các thầy, cô giáo trong khoa Hoá học và công nghệ thực phẩm

đã giúp đỡ chúng em trong quá trình học tập và thực hiện đồ án này

Tập thể nhóm thiết kế đồ án cũng bày tỏ lời cám ơn thầy Dương Khắc Hồng đã hỗ trợnhóm trong thời gian hoàn thành nhiệm vụ

MỞ ĐẦU

Ngày nay với sự phát triển mạnh mẽ của các ngành công nghiệp hoá chất cùng với tốc

độ phát triển nhanh chóng của các lĩnh vực tri thức như vật lý, toán học, hoá học đâychính là nguyên nhân thúc đẩy sự ra đời và phát triển cơ sở lý thuyết về công nghệ tổnghợp hữu cơ, thực tế đã chứng minh công nghệ tổng hợp hữu không chỉ là cơ sở của côngnghiệp tổng hợp hữu cơ và hoá dầu mà còn được ứng dụng nhiều trong vật liệu xây dựng,may mặc và nhiều ngành khác… Qua đồ án này, chúng em xin trình bày và giới thiệunhững vấn đề mà mình tìm hiểu được về công nghệ cũng như cách thức tính toán thiết kếthệ thống tổng Axetaldehyt từ nguyên liệu ban đầu là axetylen và nước

Axetaldehyt hay còn gọi là Etanal có công thức phân tử là CH3CHO, axetaldehyt

được phát hiện bởi Sheele vào năm 1774 khi ông thực hiện phản ứng giữa mangan đioxit

có màu đen (MnO2) và axit sunfuric với rượu

Phần I: TỔNG QUAN Chương 1: Nguyên liệu Axetylen 1.1.1 Tính chất vật lý

Ở điều kiện thường axetylen là chất khí không màu, không độc nhưng có khả nănggây mê Axetylen tinh khiết có mùi hơi ngọt, mùi tỏi của axetylen là do axetylen đượcsản xuất từ cacbua canxi có lẫn tạp chất PH3, H2S, NH3, arsenic (AsH3) hoặc siliconhidrit

Quá trình tạo thành axetylen cần cung cấp một lượng nhiệt lớn:

2 C  H2  C H2 2 (1) Hf = +226,90 kJ/mol tại T= 298,15K

Axetylen hấp phụ trên Carbon hoạt tính (than hoạt tính), SiO2 và Zeolite Axetylen cũnghấp phụ trên bề mặt một số kim loại và thủy tinh.Axetylen dễ tạo hỗn hợp nổ với khôngkhí trong một giới hạn rất rộng (từ 2,5  81,5 % thể tích) và tạo hỗn hợp nổ với oxi tronggiới hạn (từ 2,8  78% thể tích)

1.1.2 Tính chất hóa học

1.1.2.1 Đặc điểm cấu tạo của phân tử axetylen.

Công thức cấu tạo của axetylen: H - CC - H

Liên kết ba ( - CC - ) được tạo nên bởi 2 nguyên tử cacbon ở trạng thái lai hóa sp, tức làkiểu lai tạo đường thẳng Trong liên kết ba có một liên kết  do sự xen phủ trục của haielectron lai tạo, còn hai liên kết  do sự xen phủ bên của 2 cặp electron p

Một đặc điểm khá quan trọng là các nguyên tử cacbon ở trạng thái lai hóa sp có độ

âm điện lớn hơn của các cacbon lai hóa sp2, sp3

.

Csp > Csp2 > Csp3

Kết quả là trong liên kết C-H có sự phân cực mạnh: C  H làm tăng mômenlưỡng cực của liên kết và làm tăng khả năng của hydro tách ra dưới dạng proton, do đótính axit của axetylen là lớn hơn cả so với etylen và etan Do đặc điểm cấu tạo của

axetylen như đã trình bày ở trên mà axetylen dễ dàng tham gia các phản ứng như : phảnứng thế, phản ứng cộng hợp, thế nguyên tử hydro, polime hóa và phản ứng đóng vòng.

1.1.3 Phương pháp sản xuất axetylen

Thực hiện theo hai phương pháp

 Phương pháp sản xuất Axetylen từ cacbua canxi

Cacbua canxi thu được từ oxyt canxi và cốc trong lò hồ quang điện phản ứng thu nhiệtmạnh mẽ và đòi hỏi nguồn năng lượng dự trữ lớn, là phần tử quy định giá thành axetylen

 Phương pháp sản xuất Axentylen từ hyđrocacbon

Người ta thu được axentylen từ CH4 và những parafin khác bằng cách nhiệt phân ởnhiệt độ cao theo phản ứng thuận nghịch sau

Chương 2: Tính chất Axentandehyt

2.1 Tính chất vật lý của axetandehyt

Axetandehyt có công thức phân tử: C2H4O hay CH3CHO, khối lượng phân tử 44,054,axetandehyt là chất lỏng không màu, linh động, có mùi hơi cay, khi pha loãng một lượng nhỏthì có mùi trái cây

Nhiệt độ sôi của axetandehyt gần với nhiệt độ phòng

- Tại 101,3kpa : Ts = 20,160C

- Điểm nóng chảy ở 101,3Kpa là: -123,50C

- Áp suất tới hạn : 6,44 Mpa

- Sức căng bề mặt tại nhiệt độ và tỷ trọng khác nhau:

Bảng 2.2 Áp suất hơi của axetandehyt

Nhiệt độ 0C áp suất hơi, mmHg Nhiệt độ 0C áp suất hơi, atm

Nhiệt độ 0C % mol áp suất riêng

2.2.1.2 Phản ứng cộng với ancol (rượu).

Axetandehyt phản ứng cộng rượu cho ta hợp chất hemiaxetal (là hợp chất có chứa

nhóm { ¿ / ¿ C ( OH ) − ( OR ) ¿

2.2.1.3 Phản ứng cộng với hợp chất amin và amoniac.

Axetandehyt dễ dàng tham gia phản ứng cộng với amoniac trong pha hơi hoặc trong dungdịch để tạo dạng andehyt – amoni hay CH3CH(OH) NH2

CH3CHO + NH3  CH3CH (OH) NH2

2.2.1.4 Phản ứng cộng với hợp chất Natri bisunfit.

Axetandehyt tác dụng với dung dịch NaHSO3 tạo dạng sản phẩm trong suốt của sảnphẩm cộng Axetandehyt cũng có thể tách ra từ tinh thể này

CH3CHO + NaHSO3  CH3 - C - SO3Na

|OH

2.2.1.5 Phản ứng cộng với andehyt và xeton.

Hai phân tử axetandehyt kết hợp với nhau trong sự có mặt của xúc tác bazơ hoặc axitloãng, nhiệt độ vừa phải thì tạo axetandol (CH3CH(OH)CH2CHO.

CH3CHO + CH3CHO  CH3CH(OH)CH2CHO

2.2.1.6 Phản ứng cộng với halogen hợp chất halogen.

Các halogen (Br2, I2, Cl2, F2) có thể thay thế nguyên tử H của nhóm metyl (CH2)Phospho pentaclorua (PCl5) nguyên tử oxi được thay thế bởi Cl2 tạo 1,1 - diclo etan

Phản ứng giữa các phân tử (Tishchenko) của axetandehyt cho ta dung môi quan trọng

là etyl acetat dùng sản xuất axit axetic, các phản ứng này dùng xúc tác và alimiumancolat (Ro)3Al

2.3 Ứng dụng của Axetandehyt.

Axetandehyt có rất nhiều ứng dụng trong công nghiệp tổng hợp hữu cơ, khoảng 90%lượng axetandehyt sản xuất ra trên thế giới được sử dụng trong các nhà máy như hợp chấttrung gian để tạo ra các sản phẩm khác có nhiều ứng dụng trong thực tế Ứng dụng lớnnhất của axetandehyt là làm nguyên liệu cho quá trình sản xuất ra axit axetic(CH3COOH) Từ axit axetic (CH3COOH) ta có thể tổng hợp được nhiều hợp chất hoá họckhác nhau như: vinyl axetat, monoclo axetic, axetal este và anhydric axetic

Ngoài những ứng dụng trên thì axetandehyt còn được sử dụng cho việc tạo ra butadien(C4H8) Đây là hợp chất được dùng cho việc sản xuất ra nhựa, MTBE,…nhựa phenolandehyt

Chương III Phương pháp sản xuất Axetandehyt 3.1 Quá trình hydrat hóa trực tiếp axetylen trong pha lỏng.

Sự cộng nước với axetylen theo phương pháp M.G Kutrerov.

CH  CH + H2O  CH3CHO, H =-150,1 kJ/mol

Cộng nước với xúc tác thủy ngân theo phương pháp Kutrurov được tiến hành trong phalỏng bằng cách cho axetylen lội qua dung dịch H2SO4 10 20% và chứa 0,5  0,6 %HgO (thực ra ở dung dịch này thủy ngân nằm dưới dạng muối HgSO4) ở điều kiện trên,song song với sự hợp nước của axetandehyt sẽ xảy ra 2 quá trình phụ là ngưng tụaxetandehyt tạo thành andehyt crotonic và nhựa Cơ chế như sau:

Muối HgSO4 kết hợp với axetylen tạo hợp chất trung gian

Hợp chất trung gian này tiếp tục thủy phân tạo axetandehyt

Tuy nhiên một phần axetandehyt oxi hóa thành axit axetic và khử HgSO4 thành Hg+ hay

Hg theo phản ứng sau:

2CH3CHO  CH3-CH=CH-CHO + H2O  Nhựa

CH3CHO + Hg2+ + H2O  CH3-COOH + Hg+ + 2H+

Sự tạo thành nhựa đã làm mất hoạt tính xúc tác cùng với sự khử muối thủy ngân tạo

Hg+ cũng làm mất hoạt tính xúc tác Để hạn chế điều này cần phải giảm nồng độaxetandehyt trong hỗn hợp phản ứng bằng cách liên tục lấy axetandehyt mới sinh trongdòng khí axetylen Đặc biệt để tránh khỏi sự tạo thành muối thủy ngân người ta đã thêmvào phản ứng một lượng muối sắt III có khả năng oxi hóa thủy ngân

Fe3+ + Hg+  Fe2+ + Hg2+ (1) Lượng Fe3+ thường dùng dư so với thủy ngân (4%), do đó xúc tác có thể làm việctrong thời gian dài Tuy vậy sau một thời gian thì lượng Fe2+ sẽ tăng lên do đó cần phải táisinh xúc tác, bằng cách oxi hóa xúc tác bằng HNO3 vậy hao hụt xúc tác thủy ngân dothủy ngân bị lôi cuốn theo sản phẩm là điều không tránh khỏi (thường hao hụt khoảng11,5 kg thủy ngân /1 tấn axetandehyt)

Hg + Fe2(SO4)3  Hg2SO4 + 2FeSO4

Phương trình oxi hóa xúc tác bằng axit nitric

6FeSO4 + 2HNO3 + 3H2SO4  3Fe2(SO4)3 + 4H2O +2NOViệc tái sinh xúc tác gồm các giai đoạn sau:

-Dùng hơi nóng thổi hết axetandehyt có trong dung dịch xúc tác ra

-Lắng để tách cặn bã hữu cơ có trong xúc tác

-Bão hòa dung dịch bằng axit sunfuric và sunfat

-Dùng axit nitric để oxi hóa sắt Fe2+ thành Fe3+, dùng không khí thổi vào dung dịch

để khuấy trộn và đẩy oxit nitơ ra ngoài

Xúc tác đã được tái sinh đem chưng khô với CaCO3 và đem dùng lại, xúc tác kỹ thuậtthường thành phần như sau:

 200g H2SO4/1 lít dung dịch xúc tác

 4g Fe2+ / 1 lít dung dịch xúc tác

 0,4  0,5g Hg /1lít dung dịch xúc tác

 36g Fe3+ / 1lít dung dịch xúc tác

Để tránh ngộ độc cho xúc tác thì axetylen trước khi đưa vào phản ứng phải làm sạch hết

H3P, H2S, AsH3, NH3

3.1.1 Quá trình oxi hóa ướt (Hoechst).

Quá trình oxi hóa ướt tránh trực tiếp tiếp xúc sự độc hại của hợp chất thủy ngân.Trong phương pháp này sắt sunfat Fe2(SO4)3 được thêm vào để oxi hóa thủy ngân kimloại thành Hg2+

Axetandehyt và nước được ngưng tụ trong thiết bị làm lạnh, axetandehyt cuối cùng đượcrửa bằng nước từ thiết bị hồi lưu khí, khí ở thiết bị này đã được làm lạnh đến nhiệt độ25300C Khoảng 810% dung dịch axetandehyt nhận được, ngoài ra trong khí có lẫn N2

và CO2 được xem như là sản phẩm phụ của quá trình

Sơ đồ công nghệ sản xuất axetandehyt đi từ axetylen:

Mô tả dây chuyền: Khí axetylen mới và axetylen tuần hoàn cho vào máy thổi khí (1)

ở đấy áp suất không cao hơn 1,5at Qua thiết bị tách sơ bộ (2), vào dưới tháp hydrat hoá(3), hơi nước cho vào từ dưới lên, phản ứng chính diễn ra tại đây Hỗn hợp hơi thoát ra ở đỉnhtháp hydrat hoá liên tục cho vào các thiết bị làm lạnh (4), hỗn hợp sau khi được làm lạnh đượctách xúc tác ở thiết bị (5) sau đó tiếp tục được làm lạnh bổ sung khi qua thiết bị số (8) Xúc tácmất hoạt tính được lấy ra ở cửa bên rồi cho qua thiết bị tái sinh xúc tác (7) Xúc tác khi tái sinhdẫn trở lại tháp hyđrat cùng với xúc tác tuần hoàn Phần ngưng tụ ở tháp làm lạnh (4) (chủ yếu

là nước) cho quay lại tháp hydrat hoá (3) cùng với xúc tác sinh Dung dịch nước axetaldehit(ngưng tụ thiết bị làm lạnh (8)) cùng với hơi và khí không ngưng cho vào tháp hấp thụ đĩa (9) Dùng nước rửa để tách axetandehyt ra khỏi axetylen chưa phản ứng, thu đượcaxetylen cho quay trở lại tháp hyđrat hoá Nitơ, oxi trong nguyên liệu và CO2 tạo thànhtrong phản ứng, để tránh tích tụ các khí trơ này trong thiết bị, ta tách bỏ bằng cách rút bớtmột phần khí tuần hoàn Hay nói cách khác trong thiết bị phản ứng thì một phần khí tuầnhoàn phải đem tái sinh (dùng nước dưới áp suất thấp để rửa axetylen) hoặc dùng để sảnxuất than hoạt tính, tricloetylen và nhiều sản phẩm khác.

Dung dịch axetandehyt 810% thu được ở đáy tháp hấp thụ (9) cho qua thiết bị traođổi nhiệt (11) vào tháp tách sơ bộ (12) Sản phẩm thu được ở đỉnh tháp chưng cất sơ bộ(12) được cho qua thiết bị ngưng tụ (13), sau đó tách nốt phần axetylen cho quay lại tháphyđrat hoá, phần đáy tháp (12) (chủ yếu là nước chứa có chứa một ít axít) tháo ra cống Phần sản phẩm thu được ở đỉnh tháp (12) tiếp tục cho vào tháp tinh luyện (15).Axetaldehyt tinh khiết thu được ở đỉnh tháp tinh luyện cho qua thiết bị ngưng tụ sảnphẩm đỉnh, sau đó vào bể chứa Phần chủ yếu (nhẹ) ở đáy tháp tinh luyện: dung dịchnước axetaldehyt với hỗn hợp phụ tạo thành aldehyt crôtonic được bay hơi trở lại thápnhờ thiết bị dun sôi đáy tháp số (14)

Sản xuất axetandehyt theo phương pháp này thu được sản phẩm có nồng độaxetandehyt cao

Phần II

Tính cân bằng vật chất, cân bằng nhiệt lượng và tính toán thiết bị chính

Số liệu ban đầu:

- Năng suất 50.000 tấn /năm

- Thành phần hỗn hợp khí nguyên liệu vào:

Chương 1: Tính cân bằng vật chất

1.1 Tính cân bằng vật chất cho thiết bị chính (tháp dehydrat hoá).

1.1.1.Tính thời gian làm việc của phân xưởng:

Dây chuyền sản xuất làm việc liên tục không nghỉ ngày lễ và chủ nhật, chỉ ngừng làmviệc khi cần thiết phải sửa chữa hoặc bảo dưỡng

Thời gian làm việc được tính theo công thức:

Ttt = T - Tngh

Trong đó :

Ttt: Số ngày làm việc thực tế của thiết bị trong 1 năm

T: Tổng số ngày trong một năm 365 (ngày)

Tngh: Thời gian nghỉ để sửa chữa, duy tu, bảo dưỡng thiết bị trong một năm

Ở đây ta chọn số ngày nghỉ của thiết bị là 30 ngày (gồm các ngày nghỉ để sữa chữa,bảo dưỡng)

Vậy : Ttt = T - Tngh = 365 - 30 = 335 (ngày)

Thiết bị làm việc liên tục trong 335 ngày nên số giờ làm việc trong 1 năm sẽ là:

335  24 =8040 (giờ/năm)

1.1.2 Tính tiêu hao nguyên liệu.

1.1.2.1 Tính lượng C 2 H 2 cần dùng để sản xuất CH 3 CHO:

Năng suất thiết bị sản xuất CH3CHO trong 1 giờ tính bằng kg là:

50.000 1000

6218,905( / ) 8040

Trong quá trình sản xuất do bị tổn thất một lượng CH3CHO là 6% cho nên lượng

CH3CHO tổn thất là:

C2H2 + H2O

2 4 2

Ta có mức độ chuyển hóa của

C2H2 là 55% đối với mỗi lần đưa nguyên liệu vào, vậy lượng C2H2 cần dùng là:

2 2 ( )

3895, 296.100

7082,356( / ) 55

C H TT

6592, 039 26

3895, 296( )44

Do trong phần khí C2H2 nguyên liệu đưa vào có chứa 0,04% hàm lượng nước.

Vậy lượng nước (H2O) chiếm là:

2

7082, 235.0, 04

2,533( / ) 100

O

Lượng khí Nitơ (N2 ) lẫn trong khí nguyên liệu chiếm 1%

Vậy lượng khí N2 chiếm là:

2

7082, 235.1

70,822( / )100

N

1.1.2.2 Tính lượng nước cần dùng cho quá trình:

Nước công nghiệp xem như đã loại tạp chất Vậy lượng H2O cần dùng tính theo phảnứng (1) là:

6592,039 18

2696, 743( / )44

1.1.2.3 Tính tiêu hao nguyên liệu cho sản phẩm phụ:

Trong phản ứng tạo thành CH3CHO ngoài sản chính con có những sản phụ khác nhưlà: axit axetic(CH3COOH), andehyt crotonic(C3H5CHO)

CH3CHO + 1/2O2  CH3COOH (2) Theo phản ứng (2) ta thấy cứ 44 (kg) CH3CHO cộng với 16 (kg) O2 thì tạo thành 60(kg) CH3COOH

Vậy cứ 6592,039 (kg) CH3CHO cộng với m (kg) O2 tạo thành n (kg) CH3COOH

CH3CHO + CHCH  CH2=CH-CH2-CHO (3)

Trong phản ứng (3) ta thấy cứ 44 (kg) CH3CHO cộng với 26 (kg) C2H2 thì tạo thành

Vậy cứ 6592,039 (kg) CH3CHO sẽ cần p (kg) C2H2 và tạo ra q (kg) C3H5CHO

Theo yêu cầu tính toán ta có 5% lượng CH3CHO tham gia phản ứng phụ:

Vậy lượng CH3CHO tham gia vào các phản ứng phụ là:

5692,039  0,05 = 329,602 (kg/h)

Do đó thực tế thu được lượng CH3CHO của quá trình là:

5692,039– 329,602 =6262,437 (kg/h) Lượng CH3CHO tham gia phản ứng phụ (2) là:

Lượng C2H2 cần dùng cho phản ứng (3) sẽ là:

327,655.26

193,614( / )44

Trong quá trình phản ứng thì  Gra =  Gvào

Bảng1.1 cân bằng vật chất cho thiết bị Hydrat hoá Các cấu tử vào kg/h Sản phẩm ra kg/h

Sản phẩm sau khi ra khỏi tháp hydrat hóa qua hệ thống làm lạnh, phần ngưng tụ củathiết bị làm lạnh chủ yếu là nước được cho quay trở lại tháp hydrat hóa Dung dịchaxetandehyt cùng với hơi và không khí không ngưng khác được đưa sang tháp hấp thụ.Tại tháp hấp thụ ta dùng nước (H2O) để hấp thụ axetylen dư Nguyên liệu vào tháp hấpthụ gồm có: CH3CHO, CH3COOH, C3H5CHO, C2H2 (dư), và N2.

Sơ đồ như sau:

Phương trình cân bằng vật chất của quá trình

G.(yđ - yc ) = L(xc- xđ )Trong đó:

- L: lượng dung môi đi vào thiết bị hấp thụ, kg/h

- G: lượng khí trơ đi vào thiết bị hấp thụ, kg/h

- yđ , yc: nồng độ đầu và nồng độ cuối của cấu tử cần hấp thụ trong hổn hợpkhí (kg/kg khí trơ)

- xc, xđ: nồng độ đầu và nồng độ cuối của cấu tử cần hấp thụ trong dung môi(kg/kg dung môi)

Khối lượng hổn hợp khí đi vào thiết bị hấp thụ là:

H2O

Theo tính toán trên ta có bảng cân bằng vật chất cho thiết bị hấp thụ:

1.3 Tính cân bằng vật chất cho tháp chưng.

Sau khi ra khỏi tháp hấp thụ hổn hợp được đưa sang tháp bốc hơi tại đây axetylen rakhỏi đỉnh tháp Ta có sơ đồ như sau:

Hỗn hợp vào thiết bị phản ứng gồm có: CH3CHO, CH3COOH, C3H5CHO, C2H2 (Bị hấpthụ) và H2O

Do vậy lượng vào thiết bị phản ứng là:

Theo tính toán trên ta có bảng cân bằng vật chất cho thiết bị:

Bảng 1.3 Cân bằng vật chất cho thiết bị phản ứng

1.4 Tính cân bằng vật chất cho tháp tinh luyện

Sơ đồ như sau:

Hổn hợp đi vào thiết bị phản ứng gồm có: CH3CHO,C3H5CHO Lượng hổn hợp đi vàođỉnh tháp:

GVào  GCH CHO 3  GCH COOH 3  6262,437 521,269 6783,706(Kg / h)  

Ra khỏi đỉnh tháp tinh luyện ta thu được axetandehyt 98,95% Vậy lượng axetandehyt rakhỏi đỉnh tháp là:

Còn 1,05% axetandehyt đi ra cùng C3H5CHO Do vậy lượng hổn hợp ra khỏi đáy tháp là:

Gđáy= 521,269 + (0,0105 6262,437) = 587,025(Kg/h)

Dung dịch C3H5CHO ra khỏi đáy tháp tinh luyện được hồi lưu một phần ( khoảng 5%)

Do đó lượng dung dịch C3H5CHO hồi lưu:

Theo phương trình cân bằng vật chất ∑G R=∑G V

Theo tính toán trên ta có bảng cân bằng vật chất cho tháp tinh luyện

Bảng 1.4 cân bằng vật chất cho tháp tinh luyện

Chương 2: Tính cân bằng nhiệt lượng

Phản ứng tạo thành axetandehyt là một phản ứng tỏa nhiệt Do đó để duy trì phản ứngliên tục ta cần phải cung cấp cho quá trình một lượng nhiệt cần thiết

ở đây ta chọn:

- Nhiệt độ nguyên liệu vào là 25oC

- Nhiệt độ đầu ra của sản phẩm là 97oC

Theo cân bằng thì  nhiệt vào =  nhiệt ra

Hay QV + Qpư =QR + Qm

Trong đó:

QV: tổng nhiệt lượng do các chất mang vào phản ứng, Kcal/h

Qpư: tổng nhiệt lượng do các phản ứng tỏa ra, Kcal/h

Qr : tổng nhiệt lượng do các chất mang ra, Kcal/h

Qm: Nhiệt lượng do mất mát ra môi trường xung quanh, Kcal/h

2.1 Tính nhiệt lượng do các chất tham gia mang vào.

Nguyên liệu đầu vào gồm có axetylen và nước Lượng nhiệt do các chất mang vàođược tính theo công thức: Qv = Qaxetylen + Qnước

Trong đó:

Qaxetylen:là nhiệt lượng do axetylen nguyên liệu mang vào, trong đó bao gồm cả H2O,

N2, O2 , Kcal/h

Qnước: là nhiệt lượng do nước mang vào, Kcal/h

Mà nhiệt lượng của một cấu tử i mang vào được xác định theo công thức:

Qi: là nhiệt lượng của cấu tử thứ i, Kcal/h

Ti : là nhiệt độ của cấu tử thứ i, 0C

Gi: là lưu lượng của cấu tử thứ i, kg/h

Ci: là nhiệt dung riêng của cấu tử thứ i ở nhiệt độ Ti, kcal/kg.độ

Ta tra bảng I.177,[6,193]:Bảng nhiệt dung riêng của chất khí phụ thuộc vào nhiệt độ và

áp suất, Ta nội suy thì được nhiệt dung riêng của các cấu tử N2, O2, C2H2,và nước ở 25oC

ta có bảng giá trị sau:

Bảng 2.1 Nhiệt dung riêng của các chất

Áp dụng công thức (1) ta tính được nhiệt lượng từng cấu tử vào tháp

Nhiệt lượng do C2H2 nguyên liệu mang vào là: