1. Cơ sở của phương pháp:
Khi cần đun nóng ở nhiệt độ lớn hơn 180oC ta cần phải dùng chất tải nhiệt đặc biệt như nước quá nhiệt, chất lỏng có nhiệt độ sôi cao và áp suất hơi bão hoà nhỏ, không bị phân huỷ ở nhiệt độ cao. Các chất tải nhiệt hữu cơ thường dùng là diphenyl, ete diphenyl, hỗn hợp các muối và kim loại nóng chảy.
Đầu tiên ta dùng khói lò hoặc dòng điện để đun nóng chất tải nhiệt chuyển về trạng thái lỏng hoặc hơi, rồi truyền nhiệt của chúng cho các chất cần đun nóng.
Trong nhiều quá trình sản xuất hóa học, yêu cầu đun nóng đồng đều và ở nhiệt độ cao nhưng không thích hợp khi dùng khói lò, điện hoặc điều kiện an toàn không cho phép thì phải dùng chất tải nhiệt đặc biệt, đó là các chất có nhiệt độ sôi cao hoặc hơi của nó làm chất tải nhiệt trung gian.
Các chất này nhận nhiệt từ khói lò hoặc dòng điện rồi truyền cho thiết bị cần đun nóng, chất tải nhiệt này được tuần hoàn tự nhiên hoặc tuần hoàn cưỡng bức.
Đun nóng bằng chất tải nhiệt đặc biệt cho phép ta điều chỉnh nhiệt độ được dễ dàng. Nhiệt độ đun nóng lớn nhất phụ thuộc vào tính chất của chất tải nhiệt, thường từ 360 đến 500oC.
2. Ưu và nhược điểm:
Ưu điểm
- Có nhiệt độ sôi lớn;
- Áp suất hơi bão hòa nhỏ.
Nhược điểm
- Ít thông dụng, đắt tiền;
- Có thể ăn mòn thiết bị.
3. Các loại chất tải nhiệt thường dùng:
Đun nóng bằng dầu khoáng
Trong trường hợp đun nóng tránh quá nhiệt và cần đồng đều, người ta dùng dầu khoáng làm chất tải nhiệt trung gian. Dầu khoáng nằm ở phần giữa vỏ trong và vỏ ngoài của thiết bị, được đun nóng nhờ khói lò và sau đó truyền nhiệt qua vỏ trong của thiết bị cho chất cần đun nóng.
Sơ đồ đun nóng bằng dầu khoáng (Hình 1).
Dầu khoáng được chứa trong thùng (4), được bơm (5) đưa lên bình (3) rồi chảy theo đường ống (6) vào khoảng giữa hai vỏ (1) và (2).
Trong lò đốt, dầu cháy với không khí tạo ra khói lò có nhiệt độ cao và truyền nhiệt qua vỏ ngoài cho dầu khoáng và nhiệt từ dầu khoáng truyền qua vỏ trong cấp nhiệt cho chất cần đun nóng.
Khi dầu bị đun nóng thì các khí lẫn trong dầu thoát ra và giãn nở, khi đó dầu chảy theo ống (7) lên bình giãn nở (3) rồi tuần hoàn về khoảng trống giữa hai vỏ. Khi dầu mới vào đun nóng có chứa một lượng ẩm nhất định, do đó khi tiếp xúc với nhiệt độ cao từ 100 đến 120oC nó sẽ sôi bùng lên, hiện tượng này có thể làm cho toàn bộ dầu bị thoát lên bình giãn nở (3), khi đó dầu tràn sẽ chảy theo đường ống (8) trở về thùng chứa (4). Trong thùng chứa (4) dầu thường được đun nóng sơ bộ khoảng từ 60 - 80oC để giảm độ nhớt của dầu khi vận chuyển.
Đun nóng bằng dầu có nhiệt độ đun nóng đồng đều nhưng hiệu số nhiệt độ thấp, nên nhiệt truyền qua không được lớn và khó điều chỉnh nhiệt độ nên chỉ được sử dụng trong trường hợp không dùng được các phương pháp khác.
Đun nóng bằng muối nóng chảy
Để đun nóng ở nhiệt độ cao hơn 380oC người ta thường dùng hỗn hợp muối nóng chảy. Ứng dụng của hỗn hợp muối nóng chảy thường dùng để đun nóng từ 140oC đến 540oC.
Hỗn hợp muối nóng chảy thường dùng gồm ba loại muối theo tỷ lệ khối lượng NaNO2 40%, NaNO3 7% và KNO3 53%. Nhiệt độ nóng chảy của hỗn hợp muối này là 142oC và giới hạn nhiệt độ sử dụng là 530oC.
Phương pháp đun nóng bằng muối nóng chảy thường dùng làm chất tải nhiệt trong thiết bị xúc tác và trong trường hợp đun nóng bằng dầu không đạt yêu cầu. Ưu điểm của phương pháp này là không có áp suất dư./.
VnFT.net
