bÁo cÁo thÍ nghiỆm chƯng cẤt giÁn ĐoẠn

24
CBHD: Huỳnh Thu Hạnh Phúc trình thí nghiệm quá trình và thiết bị MỤC LỤC 1. ...............................................MỤC ĐÍCH 2 2. PHÚC TRÌNH....................................... 2 2.1................................... Kết quả đo được 3 2.2.........................................Tính toán 3 2.2.1..............Lượng sản phẩm đỉnh và đáy thu được 3 2.2.2. Tính tỉ số hoàn lưu cục bộ rồi suy ra tỉ số hoàn lưu toàn phần......................................5 2.2.3...............Vẽ sơ đồ xác định số mâm lý thuyết 6 2.2.4................Tính hiệu suất tổng quát của tháp 7 3. NHẬN XÉT..............................................7 3.1.........................Nhận xét của Bùi Rạng Đông 8 3.1.1. Hệ đẳng phí là gì ? Đặc điểm của hệ đó? Cách khắc phục?............................................. 8 3.1.2. Ý nghĩa của việc hoàn lưu? Vì sao tỉ số hoàn lưu càng lớn thì nồng độ sản phẩm đỉnh càng cao? Có thể bỏ qua hoàn lưu được không? Vì sao?....................9 Nhom 2C 1

Upload: namphongvnvn

Post on 28-Apr-2015

575 views

Category:

Documents


4 download

DESCRIPTION

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CHƯNG CẤT GIÁN ĐOẠN

TRANSCRIPT

Page 1: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CHƯNG CẤT GIÁN ĐOẠN

CBHD: Huỳnh Thu Hạnh Phúc trình thí nghiệm quá trình và thiết bị

MỤC LỤC

1. MỤC ĐÍCH.................................................................................................................2

2. PHÚC TRÌNH...................................................................................................2

2.1. Kết quả đo được..........................................................................................3

2.2. Tính toán....................................................................................................3

2.2.1. Lượng sản phẩm đỉnh và đáy thu được.....................................................3

2.2.2. Tính tỉ số hoàn lưu cục bộ rồi suy ra tỉ số hoàn lưu toàn phần....................5

2.2.3. Vẽ sơ đồ xác định số mâm lý thuyết.........................................................6

2.2.4. Tính hiệu suất tổng quát của tháp.............................................................7

3. NHẬN XÉT.................................................................................................................7

3.1. Nhận xét của Bùi Rạng Đông.......................................................................8

3.1.1. Hệ đẳng phí là gì ? Đặc điểm của hệ đó? Cách khắc phục?........................8

3.1.2. Ý nghĩa của việc hoàn lưu? Vì sao tỉ số hoàn lưu càng lớn thì nồng độ sản

phẩm đỉnh càng cao? Có thể bỏ qua hoàn lưu được không? Vì sao?.....................9

3.1.3. Phù kế.....................................................................................................9

3.2. Nhận xét của Võ Phương Ghil....................................................................11

3.2.1. Giữa chưng cất gián đoạn và chưng cất liên tục có gì giống và khác.........11

3.2.2. Tháp chưng cất......................................................................................11

3.2.3. Nhận xét về ưu khuyết điểm của từng loại tháp.......................................12

3.3. Nhận xét của Ngô Chí Tiềm.......................................................................13

3.3.1. Thiết bị ngưng tụ...................................................................................13

3.3.2. Hệ thống chưng cất chân không.............................................................13

3.3.3. Hiệu suất của quá trình..........................................................................14

3.4. Nhận xét của Nguyễn Trung Tín................................................................15

3.4.1. Sự lôi cuốn của chất lỏng.......................................................................15

3.4.2. Hiệu suất...............................................................................................15

3.4.3. Phương pháp chưng cất..........................................................................15

3.5. Nhận xét của Nguyễn Lê Huyền Trân.........................................................16

Nhom 2C 1

Page 2: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CHƯNG CẤT GIÁN ĐOẠN

CBHD: Huỳnh Thu Hạnh Phúc trình thí nghiệm quá trình và thiết bị

3.5.1. Tại sao thiết bị gia nhiệt J1 lại đặt ở ngoài nồi đun C1 mà không đặt trong

C1? .............................................................................................................16

3.5.2. Tại sao phải làm lạnh hai lần ở hệ thống ngưng tụ dạng xoắn E1 và thiết bị

E2? .............................................................................................................16

3.5.3. Tại sao ở giửa tháp có một van xả? Công dụng của van xả đó là gì?.........16

4. TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................17

Nhom 2C 2

Page 3: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CHƯNG CẤT GIÁN ĐOẠN

CBHD: Huỳnh Thu Hạnh Phúc trình thí nghiệm quá trình và thiết bị

CHƯNG CẤT GIÁN ĐOẠN

1. MỤC ĐÍCH

Khảo sát quá trình phân riêng hỗn hợp hai cấu tử bằng phương pháp chưng cất. Sự ảnh

hưởng của tỉ số hoàn lưu dến hiệu suất chưng cất.

2. PHÚC TRÌNH

1.1. Kết quả đo được

Bảng 2.1.1: Kết quả

Nhập liệu Sản phẩm đáy Sản phẩm đỉnh

R = 1Nhiệt độ 29ºC Nhiệt độ 33ºC Nhiệt độ 31.5ºC

Độ rượu 43 Độ rượu 42 Độ rượu 95

Bảng 2.1.2: Thiết bị ngưng tụ

Nhiệt độ nước vào: 29.5ºC

Nhiệt độ nước ra: 30.4ºC

Lưu lượng nước: 100 L/h

1.2. Tính toán

Bảng 2.2.1: Chuyển đổi độ rượu về 15ºC

Nhập liệu Sản phẩm đáy Sản phẩm đỉnh

Độ rượu trên phù kế 43.0 42.0 95.0

Độ rượu về 15ºC 37.1 34.4 88.4

Phần trăm thể tích (%V) 37.1 34.4 88.4

1.2.1. Lượng sản phẩm đỉnh và đáy thu được

Chọn căn bản tính là 1h

Gọi: F là lượng nhập liệu ban đầu (mol)

D là lượng sản phẩm đỉnh (mol)

W là lượng sản phẩm đáy (mol)

Nhom 2C 3

Page 4: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CHƯNG CẤT GIÁN ĐOẠN

CBHD: Huỳnh Thu Hạnh Phúc trình thí nghiệm quá trình và thiết bị

Cân bằng vật chất cho toàn hệ thống:

F = D + W (1)

Cân bằng vật chất cho cấu tử dễ bay hơi:

F.xF = D.xD + W.xW (2)

Ta có độ rượu a ra phần mol x:

Ở 15ºC ρN = 999.68 kg/m3; ρR = 793.25 kg/m3

Suy ra:

Phân tử lượng trung bình hỗn hợp:

Mhh = (1 - 0.155)×18 + 0.703×46 = 47.55 đv.C

Phần khối lượng:

Khối lượng riêng của hỗn hợp:

Suy ra khối lượng hỗn hợp:

mhh = ρhh.Vhh = 982.55×0.005 = 4.913 kg

Nhom 2C 4

Page 5: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CHƯNG CẤT GIÁN ĐOẠN

CBHD: Huỳnh Thu Hạnh Phúc trình thí nghiệm quá trình và thiết bị

Với Vhh = 5 L

Số mol của hỗn hợp:

Từ (1) & (2) ta có hệ phương trình:

Vậy số mol sản phẩm đỉnh thu được là 2.753 mol và số mol sản phẩm đáy thu được là

100.567 mol.

1.2.2. Tính tỉ số hoàn lưu cục bộ rồi suy ra tỉ số hoàn lưu toàn phần

Tỉ số hoàn lưu cục bộ được tính theo công thức:

(*)

Trong đó:

Qi = QR - QC

QR = 483 W (nhiệt cung cấp cho nồi đun)

QC = F.C.∆t

F = 100 L/h (lượng nước qua thiết bị ngưng tụ)

Dựa vào bảng thông số vật lý của nước trên đường bão hòa, Bảng tra cứu cơ sở nhiệt

công nghiệp nội suy ta có: C = 4.174 (kJ/kg.độ)

Khối lượng riêng của nước ở là N = 995.61 kg/m3

Ta có:

Khi đó Qi = QR - QC = 483 - 103.89 = 379.11 W = 1364.78 kJ/h

Tra bảng nhiệt hóa hơi của một số chất thông dụng, sách tra cứu - Phan Văn Thơm.

Ở nhiệt độ TI 1 = 84.8ºC ta có:

rR = 903.208 kJ/kg

Nhom 2C 5

Page 6: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CHƯNG CẤT GIÁN ĐOẠN

CBHD: Huỳnh Thu Hạnh Phúc trình thí nghiệm quá trình và thiết bị

rN = 2295.50 kJ/kg

Tính D (kg):

Ta có:

mD = n.Mhh = 2.753[0.703×46 + (1 - 0.703)×18] = 103.74 g/h = 0.10374 kg/h

(Chọn căn bản tính là 1h)

Từ (*) ta được tỉ số hoàn lưu cục bộ:

Suy ra tỉ số hoàn lưu tổng:

RT = R + Ri = 0.5 + 9.99 = 10.49

1.2.3. Vẽ sơ đồ xác định số mâm lý thuyết

Vẽ đồ thị x,y

Từ số liệu cân bằng pha của rượu etylic - nước vẽ đường cân bằng

x 0 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

y 0 33.2 44.2 53.1 57.6 61.4 65.4 69.9 75.3 81.8 89.8 100

Phương trình đường làm việc của đoạn luyện (đoạn cất)

Tỉ số hoàn lưu tổng RT = 10.49

Đồ thị đường làm việc của đoạn cất đi qua điểm:

x = 0 => y = 0.061

x = xD => y = x = xD = 0.703

Vẽ số mâm lí thuyết bắt đầu từ điểm x = y = 0.703

Nhom 2C 6

Page 7: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CHƯNG CẤT GIÁN ĐOẠN

CBHD: Huỳnh Thu Hạnh Phúc trình thí nghiệm quá trình và thiết bị

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2

Hình 2.2.1: Sơ đồ xác định số mâm lý thuyết

Từ (Hình 2.2.1) suy ra số mâm lý thuyết là 2

1.2.4. Tính hiệu suất tổng quát của tháp

Nhom 2C 7

xW xD

y

x

Page 8: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CHƯNG CẤT GIÁN ĐOẠN

CBHD: Huỳnh Thu Hạnh Phúc trình thí nghiệm quá trình và thiết bị

3. NHẬN XÉT

1.3. Nhận xét của Bùi Rạng Đông

1.3.1. Hệ đẳng phí là gì ? Đặc điểm của hệ đó? Cách khắc phục?

Hệ đẳng phí là hệ gồm các cấu tử có nhiệt độ sôi gần bằng nhau.

Đặc điểm của hệ đẳng phí: Tại điểm đẳng phí, pha lỏng và pha hơi có cùng một

thành phần cấu tử, do đó nếu đun sôi hỗn hợp đẳng phí thì pha hơi sau khi

ngưng tụ sẽ có thành phần giống như pha lỏng ban đầu. Không thể phân riêng

hoàn toàn các cấu tử này bằng phương pháp chưng cất thông thường.

Khắc phục: Thêm vào hỗn hợp đẳng phí một cấu tử thứ ba

Ví dụ: Điểm đẳng phí của hỗn hợp etanol – nước là ở nồng độ 96% etanol và

4% nước. Để phá vỡ điểm sôi hỗn hợp nhằm thực hiện việc chưng cất thì một

lượng nhỏ benzen có thể thêm vào. Benzen tạo ra điểm sôi hỗn hợp cấp ba với

nước và etanol nhằm loại bỏ etanol ra khỏi nước, và điểm sôi hỗn hợp cấp hai

với etanol loại bỏ phần lớn benzen. Etanol được tạo ra không chứa nước.

Dùng chất hút ẩm cho vào hệ để hút bớt nước (nếu chưng cất hệ có nước) do đó

sau khi chưng sản phẩm đỉnh thu được sẽ có nồng độ cao hơn.

Kết hợp phương pháp chưng cất với phương pháp hấp phụ rây phân tử bằng

zeolit 3A để giữ các phân tử nước có kích thước nhỏ trong các mao quản zeolit

đi qua. Sau đó gia nhiệt để đuổi nước trong mao quản zeolit bay ra.

Chưng cất ở áp suất chân không: khi thay đổi áp suất thì nhiệt độ sôi của các cấu

tử sẽ thay đổi theo những hướng khác nhau. Lúc đó điểm đẳng phí sẽ không còn

nữa. Nhưng nếu chưng cất chân không thì rất đắc tiền, dẫn đến chi phí cao.

Nhom 2C 8

Page 9: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CHƯNG CẤT GIÁN ĐOẠN

CBHD: Huỳnh Thu Hạnh Phúc trình thí nghiệm quá trình và thiết bị

1.3.2. Ý nghĩa của việc hoàn lưu? Vì sao tỉ số hoàn lưu càng lớn thì nồng độ sản

phẩm đỉnh càng cao? Có thể bỏ qua hoàn lưu được không? Vì sao?

Ý nghĩa của việc hoàn lưu: Hoàn lưu giúp tăng nồng độ sản phẩm đỉnh, tránh

hiện tượng khô mâm.

Tỉ số hoàn lưu càng lớn thì lượng hổn hợp lỏng sản phẩm đỉnh được đưa về càng

cao. Hơi từ tháp chưng cất đi lên thiết bị ngưng tụ tiếp xúc với lượng lỏng hoàn

lưu này. Trong hơi chứa 2 thành phần: phần lớn cấu tử etanol và một phần nhỏ

hơi nước. Dòng hoàn lưu cũng chứa 2 thành phần: etanol và nước ở dạng lỏng.

Do sự tiếp xúc giữa pha hơi và pha lỏng, cấu tử etanol trong hơi sẽ lôi kéo một

lượng etanol trong dung dịch hoàn lưu, đồng thời hơi nước trong pha hơi sẽ

được giữ lại một phần trong dung dịch hoàn lưu. Lượng hơi sau khi tiếp xúc với

dung dịch hoàn lưu sẽ có nồng độ cấu tử etanol cao hơn, đồng thời giảm nồng

độ cấu tử nước. Do đó khi được ngưng tụ, nồng độ sản phẩm đỉnh càng tăng lên.

Quá trình tiếp tục, sản phẩm đỉnh này sẽ được hoàn lưu lại, tương ứng sẽ có

nồng độ cấu tử etanol cao hơn dòng hoàn lưu ban đầu. Cứ thế sự tiếp xúc pha

hơi và pha lỏng kèm sự lôi cuốn cấu tử có độ bay hơi cao diễn ra liên tục, nồng

độ sản phẩm đỉnh thu được càng cao.

Với ý nghĩa của việc hoàn lưu như trên nên nếu bỏ qua hoàn lưu thì nồng độ sản

đỉnh sẽ không cao, hiệu suất chưng cất sẻ thấp.

1.3.3. Phù kế

Định nghĩa: Phù kế là một dụng cụ đo lường để xác định khối lượng riêng của

một chất lỏng. Nó thường được làm bằng thủy tinh có hình trụ và một đầu có

quả bóng chứa thủy ngân hay kim loại nặng để giữ nó nằm thẳng đứng.

Cách đo: Chất lỏng (rượu) được rót vào ống đong, và phù kế được thả nhẹ vào

trong ống cho đến khi nó nổi lơ lửng. Vị trí mà bề mặt chất lỏng tiếp xúc với

phù kế được đánh dấu và được so sánh trên thang đo bằng dải vạch đặt nằm

Nhom 2C 9

Page 10: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CHƯNG CẤT GIÁN ĐOẠN

CBHD: Huỳnh Thu Hạnh Phúc trình thí nghiệm quá trình và thiết bị

trong phù kế. Khối lượng riêng của chất lỏng được đọc trực tiếp trên thang đo đó

cũng là độ rượu.

Nguyên lý: Nguyên tắc hoạt động của phù kế dựa vào lực đẩy Ácsimét. Phù kế

nổi cân bằng khi trọng lực của nó bị cân bằng bởi trọng lượng của thể tích chất

lỏng bị nó chiếm chỗ. Nếu khối lượng riêng chất lỏng càng nhẹ, thể tích chiếm

càng lớn và phù kế càng chìm sâu. Trong các chất lỏng nhẹ như dầu hỏa, xăng

và cồn, phù kế chìm sâu hơn các chất lỏng nặng như sữa, axít.

Nhom 2C 10

Page 11: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CHƯNG CẤT GIÁN ĐOẠN

CBHD: Huỳnh Thu Hạnh Phúc trình thí nghiệm quá trình và thiết bị

1.4. Nhận xét của Võ Phương Ghil

1.4.1. Giữa chưng cất gián đoạn và chưng cất liên tục có gì giống và khác

Đều là quá trình phân riêng hổn hợp lỏng cũng như hỗn hợp lỏng - khí thành các cấu

tử riêng biệt dựa vào độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong hỗn hợp.

Chưng cất gián đoạn là chưng cất theo từng mẻ. Gia nhiệt cho một hỗn hợp gồm hai

chất A và B đến khi dung dịch bay hơi phía trên phần lỏng.Trong phần hơi này thì tỉ lệ

giữa A và B sẽ khác với tỉ lệ trong phần lỏng (nghĩa là A sẽ nhiều hơn B). Điểu này sẽ

làm cho tỉ lệ giữa 2 thành phần luôn thay đổi trong quá trình chưng cất và thành phần

B sẽ ngày càng tăng lên trong dung dịch.

Chưng cất liên tục. Hỗn hợp chất lỏng sẽ liên tục được cho vào quá trình và việc tách

chất được liên tục thực hiện theo thời gian. Quá trình này luôn tồn tại thành phần còn

lại ở dưới đáy và nó chứa các thành phần khó bay hơi nhất trong dung dịch. Có một

điều khác biệt đặc trưng giữa chưng cất liên tục so với chưng cất theo mẻ là nồng độ

dung dịch luôn không đổi theo thời gian.

1.4.2. Tháp chưng cất

Chưng cất là quá trình dùng nhiệt để tách một hỗn hợp lỏng ra thành các cấu tử

riêng biệt dựa vào độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong hỗn hợp ở cùng

một nhiệt đo.

Trong nhiều trường hợp có một tỷ lệ nhất định của hỗn hợp hai chất lỏng mà

không thể tiếp tục tách bằng phương pháp chưng cất được nữa. Các hỗn hợp này

được gọi là hỗn hợp đẳng phí. Nếu muốn tăng nồng độ của cồn phải dùng đến

các phương pháp tinh cất đặc biệt khác.

Có thể sử dụng các loại tháp chưng cất sau:

Tháp chưng cất dùng mâm xuyên lỗ hoặc mâm đĩa lưới

Tháp chưng cất dùng mâm chóp

Nhom 2C 11

Page 12: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CHƯNG CẤT GIÁN ĐOẠN

CBHD: Huỳnh Thu Hạnh Phúc trình thí nghiệm quá trình và thiết bị

Tháp đệm (tháp chưng cất dùng vật chêm)

1.4.3. Nhận xét về ưu khuyết điểm của từng loại tháp

Tháp mâm xuyên lỗ

Ưu điểm: chế tạo đơn giản, vệ sinh dễ dàng, trở lực thấp hơn tháp chóp, ít tốn

kim loại hơn tháp chóp.

Nhược điểm: yêu cầu lắp đặt cao: mâm lắp phải rất phẳng, đối với những tháp

có đường kính quá lớn, lớn hơn 2.4 m ít dùng mâm xuyên lỗ vì khi đó chất lỏng

phân phối không đều trên mâm.

Tháp chóp

Ưu điểm: hiệu suất truyền khối cao, ổn định, ít tiêu hao năng lượng hơn nên có

số mâm ít hơn.

Nhược điểm: chế tạo phức tạp, trở lực lớn.

Tháp đệm

Ưu điểm: chế tạo đơn giản, trở lực thấp

Nhược điểm: hiệu suất thấp, kém ổn định do sự phân bố các pha theo tiết diện

tháp không đều, sử dụng tháp chêm không cho phép ta kiểm soát quá trình

chưng cất theo không gian tháp trong khi đó ở tháp mâm thì quá trình thể hiện

qua từng mâm một cách rõ ràng, tháp chêm khó chế tạo  được kích thước lớn ở

qui mô công nghiệp.

Nhom 2C 12

Page 13: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CHƯNG CẤT GIÁN ĐOẠN

CBHD: Huỳnh Thu Hạnh Phúc trình thí nghiệm quá trình và thiết bị

1.5. Nhận xét của Ngô Chí Tiềm

1.5.1. Thiết bị ngưng tụ

Thiết bị ngưng tụ có cấu trúc ba lớp gồm: vỏ ngoài, phần trong và ống xoắn. Khi

đó hơi sẽ đi trong phần giữa của thiết bị ngưng tụ. Thiết bị được cấu tạo như thế

nhằm mục đích tăng bề mặt tiếp xúc giữa chất giải nhiệt và hơi để tăng hiệu quả

trong quá trình giải nhiệt và giảm thất thoát hơi ra môi trường ngoài khi lượng

hơi lớn (do thiết bị thông với bên ngoài).

Nước làm mát sau khi qua thiết bị ngưng tụ được cho tiếp qua thiết bị giải nhiệt

sản phẩm E2. Vì những lý do sau:

Nước cho vào thiết bị ngưng tụ để ngưng tụ hơi nhưng với một lượng thích

hợp để không làm giảm nhiệt độ của dòng sản phẩm đỉnh xuống dưới nhiệt độ

sôi của hỗn hợp để đảm bảo rằng không làm mất ổn định trong tháp do dòng

hoàn lưu.

Do đó để tận dụng lượng nước trên ta cho qua thiết bị giải nhiệt kiểu ống

lồng ống (E2), sau khi ra khỏi thiết bị E2 ta thu được sản phẩm có nhiệt độ thấp

hơn.

Để kiểm soát chính xác nhiệt độ của dòng hoàn lưu, tại thiết bị điều khiển

dòng hoàn lưu EV1 có hệ thống làm lạnh phụ.

1.5.2. Hệ thống chưng cất chân không

Hệ thống gồm V9, P1 và S1 nhằm phục vụ cho quá trình chưng cất chân không

ở một số trường hợp các cấu tử tạo thành hỗn hợp đẳng phí hay hỗn hợp có nhiệt

độ sôi khá cao.

Đây cũng là hệ thống dẫn dòng lỏng đi ra ở đỉnh tháp khi xảy ra hiện tượng ngập

lụt.

Nhom 2C 13

Page 14: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CHƯNG CẤT GIÁN ĐOẠN

CBHD: Huỳnh Thu Hạnh Phúc trình thí nghiệm quá trình và thiết bị

1.5.3. Hiệu suất của quá trình

Hiệu suất tổng quát của quá trình không cao. Để khắc phục trường hợp này ta

cần điều chỉnh lượng nhiệt cung cấp cho hệ thống (J1). Khi điều chỉnh lượng

nhiệt cung cấp cho hệ thống thì nó ảnh hưởng đến áp suất hơi và lượng hơi trong

hệ thống. Mặc khác, từ kết quả tính toán ta thấy hầu hết lượng hoàn lưu là từ

dòng hoàn lưu cục bộ. Do đó, khi thay đổi lượng nhiệt cung cấp cũng ảnh hưởng

đến chất lượng sản phẩm đỉnh. Tuy nhiên, nếu áp suất hơi tăng lên và đồng thời

lượng hơi cũng tăng thì dể gây ra hiện tượng ngập lụt. Vì vậy, cần chọn một giá

trị thích hợp cho lượng nhiệt cung cấp.

Nhom 2C 14

Page 15: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CHƯNG CẤT GIÁN ĐOẠN

CBHD: Huỳnh Thu Hạnh Phúc trình thí nghiệm quá trình và thiết bị

1.6. Nhận xét của Nguyễn Trung Tín

1.6.1. Sự lôi cuốn của chất lỏng

Trong quá trình thiết bị chưng cất vận hành, quan sát kỹ ta thấy bên trong tháp có hiện

tượng chất lỏng bị pha hơi lôi cuốn từ mâm dưới lên mâm trên. Hiện tượng lôi cuốn

chất lỏng này như vậy làm giảm hiệu suất mâm vì nó mang chất lỏng từ mâm có nồng

độ cấu tử dễ bay hơi thấp lên mâm có nồng độ cấu tử dễ bay hơi cao. Mặt khác nó có

thể mang cấu tử không bay hơi đi dần lên phía trên cột làm bẩn sản phẩm đỉnh.

1.6.2. Hiệu suất

Để mâm có hiệu suất cao, thì khi hoạt động mức chất lỏng trên mâm và vận tốc khí

phải lớn. Tuy nhiên, điều này có thể gây nên sự lôi cuốn cơ học các giọt chất lỏng

trong dòng hơi từ mâm dưới lên mâm trên, làm giảm sự biến đổi nồng độ tạo nên bởi

quá trình truyền khối, và như vậy làm giảm hiệu suất mâm. Mặt khác, nó còn tạo nên

độ giảm áp lớn cho pha hơi, làm tăng nhiệt độ sôi ở nồi đun. Cuối cùng độ giảm áp cao

của pha khí làm cho tháp dẽ bị ngập lụt khi hoạt động.

1.6.3. Phương pháp chưng cất

Chưng cất là phương pháp phổ biến nhất dùng để tách hỗn hợp các cấu tử dễ bay hơi

có tính chất hòa tan một phần hoặc hòa tan hoàn toàn với nhau.

Trong trường hợp các cấu tử của hỗn hợp dễ bị phân hủy ở nhiệt độ cao hoặc hỗn hợp

có nhiệt độ sôi quá cao chưng cất được thực hiện ở áp suất thấp. Nếu các cấu tử của

hỗn hợp không hóa lỏng ở áp suất thường, chưng cất được thực hiện ở áp suất cao.

Quá trình chưng cất càng dễ thực hiện khi khoảng cách giữa đường cân bằng và đường

450 càng lớn thì sự sai biệt giữa thành phần pha lỏng và pha hơi càng lớn.

Nhom 2C 15

Page 16: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CHƯNG CẤT GIÁN ĐOẠN

CBHD: Huỳnh Thu Hạnh Phúc trình thí nghiệm quá trình và thiết bị

1.7. Nhận xét của Nguyễn Lê Huyền Trân

1.7.1. Tại sao thiết bị gia nhiệt J1 lại đặt ở ngoài nồi đun C1 mà không đặt trong C1?

Thiết bị gia nhiệt J1 đặt ở ngoài nồi đun C1 là vì:

Thứ nhất ta thấy hỗn hợp phân tách cần được đun nóng đều khắp trong bình chứa dung

dịch, chất lỏng đi từ phía dưới qua điện trở đi lên trên vào trong bình chứa dung dịch

tạo dòng đối lưu làm dung dịch được nung nóng đều khắp.

Thứ hai, nếu đặt điện trở ở bất kỳ vị trí nào trong bình chứa, thì tại chỗ điện trở sẽ có

nhiệt độ cao hơn so với các vị trí khác trong bình chứa, sẽ sinh ra ứng suất lớn rất dễ

làm hỏng bình chứa dung dịch nhập liệu đặc biệt là vật liệu bằng thủy tinh.

1.7.2. Tại sao phải làm lạnh hai lần ở hệ thống ngưng tụ dạng xoắn E1 và thiết bị E2?

Khi ngưng tụ ở hệ thống dạng xoắn E1, thì cho hoàn lưu một phần, ta thấy phần hoàn

lưu này sẽ có nhiệt độ cao hơn so với chất lỏng qua hệ thống ngưng tụ ruột gà rồi cho

qua E2, do đó khi ta hoàn lưu vào trong tháp thì chỉ một lượng nhỏ nhiệt do hơi từ

dưới đi lên cung cấp thì cấu tử cần pha tách trong phần hoàn lưu sẽ bay hơi theo. Nếu

như ta dùng điện trở bảo ôn thì có thể không cần phải ngưng tụ hai lần. Còn phần chất

lỏng là sản phẩm đáy nên ta cần ngưng tụ hai lần để ngưng tụ hoàn toàn hơi thành chất

lỏng.

1.7.3. Tại sao ở giửa tháp có một van xả? Công dụng của van xả đó là gì?

Ở giữa thân tháp ta thấy có một bộ phận lấy sản phẩm trích ngang. Bộ phận này được

dùng trong trường hợp ta chưng cất hệ gồm nhiều cấu tử có nhiệt độ sôi khác xa nhau.

Vì ta không thể nào biết chính xác nhiệt độ nào là tối ưu cho việc chưng cất cấu tử cần

phân tách, và vì trong hệ có nhiều cấu tử nên rất khó kiểm soát. Ta dùng van này để

lấy mẫu hoàn lưu để kiểm tra sau đó điều chỉnh nhiệt độ thích hợp. Ngoài ra ta còn có

thể kiểm tra khi nào kết thúc quá trình chưng cất cấu tử thứ nhất và điều khiển nhiệt độ

để chưng cất cấu tử tiếp theo.

Nhom 2C 16

Page 17: BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CHƯNG CẤT GIÁN ĐOẠN

CBHD: Huỳnh Thu Hạnh Phúc trình thí nghiệm quá trình và thiết bị

4. TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Đỗ Văn Đài và tập thể tác giả, “Cơ sở Quá trình và thiết bị CNHH tập

1&2”, NXB Đại học và THCN, Hà Nội 1975.

[2] Vũ Bá Minh - Võ Văn Bang, “Quá trình & Thiết bị CNHH và Thực phẩm

tập 3”, NXB ĐH Quốc gia TP. Hồ Chí Minh, năm 1999.

Nhom 2C 17