1 qua trinh chung cat k2010

Microsoft PowerPoint 1 Distillation K2010 ppt [Compatibility Mode] 1 Chưng cất QUAÙ TRÌNH COÂNG NGHEÄ MOÂI TRÖÔØNG II Chương 3 Distillation Du My Le – Faculty of Environment 1 1 Định nghĩa – Đặc điểm[.]

cấu tử riêng biệt dựa vào sự bay hơi khác

nhau của các cấu tử đó trong hỗn hợp

ƒSự bay hơi khác nhau của các cấu tử được

khảo sát bằng nhiệt độ sôi và áp suất hơi bão

hòa

ƒSản phẩm: chủ yếu là cấu tử dễ bay hơi và

một phần cấu tử khó bay hơi

Du My Le – Environment Faculty 3

─ Chưng cất – Ngưng tụ: Ngưng tụ là quá trình

ngược lại của chưng cất

─ Chưng cất – Cô đặc: Trong quátrình cô đặc dung môi bay hơi,chất tan vẫn còn lại trong dung

chất tan vẫn còn lại trong dungdịch

Các phương pháp chưng cất

• Chưng cất đơn giản

• Chưng cất bằng hơi nước trực tiếp

• Chưng cất liên tục (phân đoạn)

• Dùng tách hỗn hợp có độ bay hơi rất khác nhau

• Thường dùng để tách sơ bộ hoặc làm sạch các cấu tử ra khỏi tạp chất.

Chưng cất

đơn giản

• Dùng tách hỗn hợp gồm các chất bay hơi và tạp chất không bay hơi

• Ứng dụng trong trường hợp chất được tách không tan trong nước.

• Dùng tách hoàn toàn hỗn hợp các cấu

tử dễ bay hơi có tính chất hòa tan một phần hoặc hoà tan hoàn toàn vào nhau.

• Là phương pháp phổ biến nhất.

Chưng cất

phân đoạn

Các trường hợp đặc biệt

• Các cấu tử dễ bị phân hủy ở nhiệt độ sôi cao

=> dùng phương phápg g chưng cất ở áp suất thấp g

VD: Dung dịch có nhiệt độ sôi120 o C tại 1atm

⇒Biến đổi dung dịch

⇒Tại áp suất chưng cất 0,8atm:dd sôi ở 100oC

• Nếu các cấu tử trong hỗn hợpg ợp không thể hóa g

lỏng ở áp suất thường thì tiến hành chưng cất

ở áp suất cao

2 Cân bằng lỏng hơi của hỗn hợp hai

- Xét hỗn hợp A,B Trong đó A là cấu tử dễ bay hơi

Với x : phần mol cấu tử A ở trạng thái lỏng

y*: phần mol cấu tử A ở trạng thái khí cân bằng với trạng thái lỏng

Đường cân bằng lỏng hơi

của hỗn hợp A-B

o

Một số khái niệm cần nhớ

• Độ bay hơi tương đối α

• Độ bay hơi tương đối α

• Hỗn hợp lý tưởng – Định luật Raoult

• Giản đồ hàm nhiệt và nồng độ - Hxy

Độ bay hơi tương đối α

• α là tỉ số giữa tỉ lệ nồng độ A và B trong pha

hơi với tỉ lệ nồng độ A và B trong pha lỏng

) 1

.(

1

1

y x

x y

x x y y

( 1 − x )

• α là tỉ số giữa tỉ lệ nồng độ A và B trong pha hơi

với tỉ lệ nồng độ A và B trong pha lỏng

Khoảng cách giữa đường

Hỗn hợp lý tưởng – Định luật Raoult

• PA: áp suất hơi bão hịa của A (phụ thuộc vào nhiệt độ)

• p*A: áp suất cân bằng của A (áp suất riêng phần)

A

P

x P P

B

P

x P P

P

=

α

Hãy tính thành phần pha hơi cân bằng ở 500C đối với

chất lỏng gồm Hexan và nước cho rằng chúng hoàn

Bài tập 1

chat long gom Hexan va nươc cho rang chung hoan

toàn không tan lẫn nhau

Biết rằng áp suất hơi bão hoà Hexan và nước ở 500C

lần lượt là 400 mmHg và 92,5 mmHg

Do không tan lẫn nhau nên áp suất riêng phần của

mỗi cấu tử bằng áp suất hơi bão hoà của chúng:

∑kmol

= 0,188

Hãy tính thành phần cân bằng pha hơi ở 600C đối với hỗn

hợp chất lỏng gồm 40%(mol) Benzen và 60%mol Toluen,

h è h ã hơ ø đ ë t ư bởi đị h l ät R lt H õ

Bài tập 2

cho rang hon hợp nay đặc trưng bơi định luật Raoult Hay

chỉ ra thành phần hỗn hợp lỏng benzen và toluen có nhiệt

độ sôi 900C ở áp suất 760mmHg

= = 0,352 kmol Toluen

∑kmolhh

ƒ cL: nhiệt dung riêng của hỗn hợp

(xét cho dung dịch lỏng)

ƒ Mtb: khối lượng trung bình của hỗn hợp

ƒ ∆Hs: nhiệt hòa tan của dung dịch ở nhiệt độ

và nồng độ đã cho theo các cấu tử tinh khiết

ƒ t : nhiệt độ sôi hỗn hợp ở áp suất đã cho

ƒ tL: nhiệt độ sôi hỗn hợp ở áp suất đã cho

ƒ tG: nhiệt độ điểm sương của hỗn hợp

™Lưu ý: Ký hiệu toạ độ M(z M ,H M): ký hiệu z để chỉ thành

phần pha lỏng hoặc pha hơi bất kỳ (x = y = z)

• Khi trộn đoạn nhiệt hỗn hợp M và N :

P sẽ chia trong đoạn MN theo nguyên tắc đòn bẩy

• Quá trình có 1 giai đoạn, trong đó pha lỏng được

cho bốc hơi, pha hơi luôn ở trạng thái cân bằng đối

với pha lỏng

3 Quá trình chưng cất đơn giản

• Pha hơi được thu hồi ở thiết bị ngưng tụ

• Quá trình có thể thực hiện gián đoạn hay liên tục

• Ứng dụng:

– Khi nhiệt độ sôi của cấu tử khá xa nhau và không đòi

hỏi ả hẩ ó độ ti h khiết

hỏi sản phẩm có độ tinh khiết cao.

– Khi tách hỗn hợp lỏng ra khỏi hợp chất không bay hơi

– Khi tách sơ bộ nhiều cấu tử.

• Phương trình của quá trình chưng cất đơn giản:

F

*

ln

Trong đĩ:

F: lượng hỗn hợp ban đầu đem chưng

W: lượng hỗn hợp cịn lại trong nồi sau khi chưng.

y* và x: nồng độ cân bằng của cấu tử dễ bay hơi trong

pha hơi và trong pha lỏng.

Chưng cất đơn giản 1000kg hỗn hợp chứa 60% (khối

lương) rươu etilic và 40% (khối lương) nước Sau

chưng cất xW = 5%(khối lượng) cồn Hãy xác định

thành phần sản phẩm, khối lượng sản phẩm và khối

• Từ phương trình chưng cất:

• Theo ĐL CBKL: F = D + W

• Do đó hay D = F ( 1- e -s )

Kết quả lấy tích phân cho s = 1,612

612 1

6 0

05 0

=

−

= ∫

x y

x d s

Lưu ý: Ở BT này, ta cần hiểu nhập liệu là dung

dịch cồn có nồng độ thấp (60%), cần chưng

cất để tăng nồng độ Do đó, dòng sản phẩm

chính là dòng hơi cồn đậm đặc lấy ra ở đỉnh

tháp Sau đó, lượng hơi này sẽ được ngưng tụ

để cho dung dịch cồn có nồng độ cao.

Phần tính toán quá trình ngưng tụ là một phân

riêng, không gộp chung trong việc tính toán

Điều kiện gIả thiết đường làm việc là đường thẳng

Điều kiện gIả thiết đường làm việc là đường thẳng

Phương pháp Mc.Cable-Thiele

Do ngưng tụ ở lỏng - bão hòa và dòng hoàn lưu cũng ở lỏng-bão

hòa nên suất lượng của dòng lỏng và hơi qua các mâm của

+

R

x x

1 ( + = +

= +

=

R

R R

D

L D

L

L G

L

R R

• PT đường làm việc của phần chưng sẽ là:

W

L

W m

W L

W x

W L

• q: tỉ số nhiệt cần thiết để biến đổi 1 mol nhập liệu

từ trạng thái ban đầu HFthành hơi bão hòa với ẩn

nhiệt hóa hơi (HG-HL)

Xét ảnh hưởng của dòng nhập liệu

F

L L H

H

H H

q

L G

Hệ số hoàn lưu tối thiểu

F F

F D

m

x y

y x

Đ ờ là iệ

Đường làm việc phần cất

- SV đọc từ trang 192-203/SGK (Mục 7.4.2,

7.4.3 và 7.4.4).

- SV tham khảo các ví dụ tính toán cho