tiểu luận tìm hiểu công thức toán học sử dụng trong quá trình trích ly

Bài tiểu luận Tìm hiểu công thức toán học sử dụng trong quá trình trích ly Giảng viên : Trần Văn Hùng Bộ môn: Hóa Công Khoa: CNSH&CNTP Nhóm: 8 Thái Nguyên, tháng 3 năm 2012... Đặt vấn

Trường đại học Nông Lâm Thái Nguyên

khoa CNSH & CNTP …….…….

Bài tiểu luận

Tìm hiểu công thức toán học

sử dụng trong quá trình trích ly

Giảng viên : Trần Văn Hùng

Bộ môn: Hóa Công Khoa: CNSH&CNTP

Nhóm: 8

Thái Nguyên, tháng 3 năm 2012

Cấu trúc bài

• I.Đặt vấn đề

• II Nội dung

• III.Kết luận

• IV.Tài liệu tham khảo

I Đặt vấn đề

Trích ly được sử dụng rộng rãi với mục đích tách các cấu tử quý, thu dung dịch có nồng độ đậm đặc Để đạt mục đích mức tối đa việc tính toán trong quá trình quan trọng Vì vậy tìm hiểu công thức toán học sử dụng trong quá trình trích ly là cần thiết

II Nội dung

• 1 Đặc điểm của đồ thị

tam giâc

a Thănh phần cấu tử

tham gia trong quâ trình

trích ly

• dung môi đầu L (đỉnh A)

• cấu tử cần tâch M (đỉnh B)

• dung môi thứ G (đỉnh C)

C, % kh ối lươ üng

A, % khối lượng

B, %

khô

úi lươ üng

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

100

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 10 0

hình 1

- Mỗi đỉnh của tam giác

tương ứng với một cấu

tử nguyên chất

- Mỗi cạnh là hỗn hợp của

2 cấu tử

- Điểm trong tam giác thể

hiện hỗn hợp 3 cấu tử

- Ví dụ, điểm N cho thành

phần các hỗn hợp gồm

50% G, 20% L, 30%M

hình 2

b Đặc điểm đồ thị tam giác

2 Quy tắc đòn bẩy

m (x )bb

m (x )aa

c

c (x )

b

m

c a

B

C A

-Khi trộn lẫn 2 hỗn hợp

có thành phần a, b

trong tam giác sẽ cho

một hỗn hợp mới ở

điểm c nằm trên

đường thẳng ab

- Khoảng cách ac và

bc tỉ lệ nghịch với

lượng của hỗn hợp

đầu

hình 3

a.Quy tắc đòn bẩy

• Từ hình 3 ta thấy:

• ma + mb = mc

• nhưng xa + xb ≠ xc

m (x )bb

m (x )aa

c

c (x )

b

m

c a

B

C A

và

Ta có

với ma, mb, mc - khối lượng của hỗn hợp a,b,c, kg

xa , xb , xc - thành phần của cấu tử A,B,C trong hỗn

hợp (a,b,c), %

ac

m bc

m bc

m ac

b

a * = * ⇒ =

ab m

ac

bc

m ac

m ab

m ac

m bc

a

.

E N

●

●

●

● B

● R

•Điểm hỗn hợp N trong đồ thị

tam giác – khi phân thành

pha trích E và raphinat R

•Theo quy tắc đòn bẩy:

•Các đường N, R, E cùng

nằm trên một đường thẳng

•Điểm N chia R và E theo tỉ

Lượng pha R

Lượng pha E =

NR

NE

Lượng pha R

Lượng hỗn hợp N =

NE

RN + EN = RE

NE

Lượng pha E

Lượng hỗn hợp N =

RE RN

Hình 4

b.Đường cân bằng trong đồ thị tam giác

c b

d a a

d c

b

B

C A

B

b c

d

k d

c b

a

Trong hình 5, abcdKd’c’b’a’ là đường cân bằng

vùng trên là vùng đồng pha và dưới là vùng hai

pha, là vùng tách được

• K điểm tới hạn.

• Phía trái K pha raphinat và phía phải pha

trích

• bb’,cc’, dd’: đường liên hợp

• Trong hình 6, đường abcde là đường cân

bằng phía trái abcde có hỗn hợp dị thể,

vùng phía phải là dung dịch tách được

c b

d a a

d c

b

B

C A

B

b c

d

k d

c b

a

• Cạnh BC biểu thị thành phần của “ dòng bên trên”, là dung dịch của cấu tử phân bố trong dung môi.

• đường abcde biểu thị“dòng bên dưới”,

là hỗn hợp dị thể gồm pha rắn không hoà tan, cấu tử phân bố và dung môi chứa trong các mao quản của chất rắn.

Kéo dài bb’, cc’, dd’ chúng cắt nhau ở đỉnh A.

c b

d a a

d c

b

B

C A

B

b c

d

k d

c b

a

3 Hệ số phân bố của cấu tử cần tách giữa pha

trích và pha raphinat được biểu thị:

d

e d c b a

B

A

b c

C

Hình 7 hệ rắn - lỏng ( t

=const)

b

b

x

y

K= K <,=,> 1

•với yb– thành phần cấu tử phân bố B

trong pha trích, % khối lượng.

•xb– thành phần cấu tử phân bố B

trong pha raphinat,%khối lượng.

• Hệ số phân tán phụ thuộc vào nồng

độ, nên trong tính toán chỉ tính gần

đúng.

Cân bằng trong pha lỏng – lỏng

• Xác định bằng thế hóa của chất hòa tan trong

hai pha

• y*, x là nồng độ cân bằng của cấu tử phân bố

trong dung dịchtrích và trong raphinat

• Biểu thức toán của định luật phân bố là

m = yx * m: hệ số phân bố

Dung dịch thực m phụ thuộc vào nồng độ

y*=f(x) là đường cong , m xác định bằng thực nghiệm

m = const ,m chỉ phụ thuộc vào nồng độ

4 Nếu không tính đến sự hoà tan lẫn nhau giữa

dung môi đầu và dung môi, thì có thể sử dụng đồ thi tam giác theo toạ độ:

b

b

x

x b

x

−

=

100

Kg cấu tử phân bố

Kg dung môi đầu

Trong pha raphinat

b

b

y

y b

y

−

=

100

Kg cấu tử phân bố

Kg dung môi đầu

Trong pha trích ly

Đồ thị tam giác vẫn được sử dụng có hiệu quả,

khi không thể hiện chính xác vì các đường quá

dày Khi đó thường biểu thị qua toạ độ (hình8)

a

b

c

d

d c

b

1

a a

c c

d d

b)

a

b b

X

X

b

b

a

a)

k

d d c

c

a

a

1

1 0

0

d

c b

a

( ) 





+

−

= +

=

B A

kg

kgB Y

Y Y

Y

Y Y

C

C B

A

B

100





+

−

= +

=

B A

kg

kgB X

X X

X

X X

C

C B

A

B

100

( ) 





+

−

= +

=

B A

kg

kgC Y

Y Y

Y

Y

100

( ) 





+

−

= +

=

B A

kg

kgC X

X X

X

X z

C

C B

A

C

100

Hình 8: Hệ lỏng - lỏng với một cặp (a) và hoặc cặp (b) của các cấu tử tan từng phần vào nhau ( t=const)

a)Dùng hệ toạ độ z, Z – X,Y và Y-X (đồ thị hỗ trợ để xác định đường cân bằng) cho hệ lỏng- lỏng

Trong pha raphinat Trong pha trích

Trong pha trích Trong pha raphinat

Dùng hệ toạ độ sau cho hệ rắn - lỏng (hình 8.2)

( ) 





+

−

= +

=

C B

kg

kgB X

X X

X

X X

A

B C

B

B

100





+

−

= +

=

C B

kg

kgB Y

Y Y

Y

Y Y

A

C C

B

B

100

( ) 





+

−

= +

=

C B

kg

kgA X

X X

X

X z

A

A C

B

C

100





+

−

= +

=

C B

kg

kgA Y

Y Y

Y

Y

100

•Trong đó XA, XB ,XC – thành phần cấu tử A, B, C trong

pha raphinat (ở dòng dưới), % khối lượng.

•YA, YB, YC – thành phần cả cấu tử A, B, C (trong pha trích

ở trạng thái cân bằng), % khối lượng

Trong pha trích

Trong pha trích Trong pha raphinat Trong pha raphinat

III.Kết luận

• Trích ly làm hạn chế mức tối thiểu sự hao hụt nguyên liệu trong quá trình sản xuất

• Công thức toán học giúp tính toán chính xác và đạt hiệu quả mức tối ưu có thể

IV Tài liệu tham khảo

•Giáo trình các quá trình thiết bị - Nguyễn Bin, NXB

KH & KT

Đồ án chuyên môn

ĐỀ TÀI: “ PHƯƠNG PHÁP TRÍCH LY MỘT SỐ SẢN PHẨM”

Sinh viên thực hiện : NGUYỄN THỊ THUÝ

GVHD : ĐỖ CHÍ THỊNH

LỚP : O5C1