CHƯƠNG 5 CHƯNG VÀ CHƯNG CẤT

CHƯƠNG 5a5.1 Một số khái niệm Chưng là gì?. Quá trình tách hỗn hợp lỏng thành các cấu tử riêng biệt bằng cách đun sôi hỗn hợp, tách hơi tạo thành để ngưng tụ... CHƯƠNG 5a5.1 Một số khái

Trang 1

BỘ MÔN: QT & TB CNHH KHOA: KỸ THUẬT HOÁ HỌC TRƯỜNG: ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HCM

NGƯỜI SOẠN: PGS.TS Trịnh Văn Dũng

QT & TB TRUYỀN KHỐI

MMH: 607050

Trang 2

CHƯƠNG 5a

5.1 Một số khái niệm

5.2 Cân bằng pha hệ lỏng - hơi

5.3 Chưng một bậc

5.4 Chưng cất hỗn hợp hai cấu tử

5.5 Chưng cất hỗn hợp nhiều cấu tử

5.6 Chưng lôi cuốn theo hơi nước

5.7 Thiết bị chưng cất

5.8 Tính toán thiết bị chưng cất

5.9 Các phương pháp chưng đặc biệt

Trang 3

CHƯƠNG 5a

Chưng là gì?

Quá trình tách hỗn hợp lỏng thành các cấu tử riêng biệt bằng

cách đun sôi hỗn hợp, tách hơi tạo thành để ngưng tụ

T = const: cấu tử nào có áp suất hơi lớn hơn sẽ dễ bay hơi;

P = const: cấu tử nào có nhiệt độ sôi thấp hơn sẽ dễ bay hơi;

Trang 4

CHƯƠNG 5a

Phân biệt chưng khác với cô đặc:

Giống nhau: bay hơi khi sôi;

Khác nhau: Chứng dung môi và chất tan đều bay hơi;

Cô đặc chỉ có dung môi bay hơi, chất tan không bay hơi

Trang 5

CHƯƠNG 5a

Chưng có thể ở áp suất khác nhau: áp suất thường;

áp suất thấp;

áp suất cao;

Trang 6

CHƯƠNG 5a

Có nhiều phương pháp chưng: một bậc;

chưng cất (luyện);

chưng lôi cuốn theo hơi nước, ;

Trang 7

18.11.2012 Truyền khĩi A MSMH: 607050 7

CHƯƠNG 5a

Chưng được dùng trong công nghiệp: hóa chất;

Trang 8

CHƯƠNG 5a

Xây dựng cân bằng pha: p – t;

p – x,y (t = const);

t – x,y (p = const);

y – x (p = const);

Trang 9

CHƯƠNG 5a

Hỗn hợp lý tưởng: định luật Raoult

Hỗn hợp thực: thực nghiệm

Trang 10

1 1

Trang 11

CHƯƠNG 5a

Hỗn hợp: Benzen - Toluen

Trang 12

CHƯƠNG 5a

Hệ có sai lệch dương với Raoult

Hỗn hợp: Etanol - Nước

Trang 13

CHƯƠNG 5a

Hệ có sai lệch âm với Raoult

Hỗn hợp: HCl - Nước

Trang 14

CHƯƠNG 5a

x, % mol 0 5.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 100 Điểm đẳng phí

Trang 15

CHÖÔNG 5a

Trang 16

CHƯƠNG 5a

Hệ hai chất lỏng không tan

Hỗn hợp: Dầu - Nước

Trang 17

M P

P N

M N

M P

P N

M

P N

M

H H

P H

H

N H

H M

x x

P x

x

N x

x

M

hay NM

P MP

N NP

M PH

NH

MH

Px Nx

Mx

P N

M

Qui tắc đòn bẩy

Trang 18

CHƯƠNG 5b

5.1 Sơ đồ nguyên lý

5.2 Cân bằng vật chất

5.3 Cân bằng nhiệt

5.4 Ưu nhượùc điểm

5.5 Phạm vi sử dụng

Trang 20

Cho hỗn hợp vào nồi đun 1;

đun bốc hơi;

ngưng tụ hơi trong 2;

Nồng độ cấu tử dễ bay hơi giảm dần;

Chưng đến khi đạt nồng độ yêu cầu thì ngừng lại;

Trang 21

CHƯƠNG 5b

Cho: Lượng, nồng độ nhập liệu F, x F

lượng sản phẩm W

Trang 23

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Trang 24

Fx x

W F

D

W F

D

Trang 25

CHƯƠNG 5b

Mục đích xác định:

-Lượng hơi đốt

Trang 26

D F

SF F

O

H

r

r W F

t t

FC G





Trang 27

DR D

D D

NL

t t

C

t t

DC

Dr G

Trang 28

CHƯƠNG 5b

Chưng đơn giản: dễ thực hiện,

vốn đầu tư thấp, công nghệ linh động.

Trang 29

CHƯƠNG 5b

Nhược điểm:

Độ thu hồi không cao,

Nồng độ thu được thấp,

Tốn nhiều công sức, thời gian và năng lượng

Trang 30

CHƯƠNG 5b

5.5 Phạm vi sử dụng

Chỉ áp dụng với hỗn hợp có nhiệt độ sôi khá xa nhau

Chỉ dùng để tách sơ bộ

Khi năng suất không lớn

Để tăng nồng độ sản phẩm định: tiến hành chưng đơn giản có hồi

lưu nhờ thiết bị ngưng tụ hồi lưu

Trang 34

CHƯƠNG 5c

5.4 Các yếu tố ảnh hưởng

Trang 35

CHƯƠNG 5c

Trang 36

1 – thùng chứa dung dịch đầu; 2 – bơm; 3 – thùng cao vị gia nhiệt; 4 – thùng

chứa sản phẩm đáy; 5 – thiết bị đun nóng nguyên liệu; 6 – lưu lượng krế; 7 –

tháp chưng luyện; 8 – TB ngưng tụ hồi lưu; 9 – đun sôi đáy tháp; 10 – tháo nước

ngưng; 11 – tách khí không ngưng; 12 – làm lạnh sản phẩm; 13 – thùng chứa

sản phẩm đỉnh; 14 – Van điều chỉnh;

Trang 37

CHƯƠNG 5c

- Thiết bị ngưng tụ: ngưng tụ hoàn toàn hơi thành lỏng ở t S

- Thiết bị đun sôi: không làm thay đổi thành phần: y W = x W ;

•- Nguyên liệu vào tháp ở nhiệt độ sôi: t F = t FS ;

- Không có mất mát nhiệt: Q m = 0;

- Theo qui tắc Troutol: r A  r B ;

Từ đó: lưu lượng theo mol của hai dòng pha là không đổi

đường làm việc sẽ là đường thẳng tính toán chưng cất theo nồng độ phần mol

- Đáy tháp đun sôi gián tiếp;

Trang 38

CHƯƠNG 5c

W F

W

W x

x

D x

Trang 39

CHƯƠNG 5c

G y

Cho TBNT: G 1 = D + L 0

Chỉ số hồi lưù

G 1 y 1 = Dx D + L 0 x L0 Cho cấu tử dễ bay hơi:

D D

Trang 40

CHƯƠNG 5c

G

L

Dx

Trang 41

CHƯƠNG 5c

G y

L’ = L + F = DR + fD = (R + f)D

Cân bằng vật chất cho đĩa nhập liệu:

Do: G’ = G = (R + 1)D

Trang 42

CHƯƠNG 5c

G y

Cho đoạn chưng:

W

x G

W x

Trang 43

CHƯƠNG 5c

G y

Giao điểm 2 đường làm việc:

Hai đường làm việc cắt nhau tại: x = x F

Trang 44

18.11.2012 Truyền khĩi A MSMH: 607050 44

CHƯƠNG 5c

Trang 45

CHƯƠNG 5c

G y

Cân bằng nhiệt đối với thiết bị ngưng tụ HL:

Lượng nước cấp cho thiết bị NTHL:

Dr R

t t

Q G

D D

nt

t t

C G

Dr R

r G

Trang 46

CHƯƠNG 5c

Cân bằng chung cho toàn tháp :

G y

Trang 47

CHÖÔNG 5c

5.3 Caân baèng nhieät

Trang 48

CHƯƠNG 5c

5.4.1 Ảnh hưởng của trạng thái nhập liệu

h h

h

h q

L G

Trang 49

CHƯƠNG 5c

5.4.1 Ảnh hưởng của trạng thái nhập liệu

L H

Trang 50

No Trạng thái nhập liệu L, L' G, G' q

4 Hỗn hợp hơi bão hòa L' = RD L = RD G = (R+1)D

5 Hỗn hợp hơi qúa

nhiệt

L = RD L' = RD -  F

G = (R+1)D G' = G + F q < 0

Trang 51

CHƯƠNG 5c

5.4.2 Ảnh hưởng của chỉ số hồi lưu

Chỉ số hồi lưu là gì?

Nó có ảnh hưởng như thế nào đến quá trình chưng cất?

Bước 2: xác định R thích hợp theo:

- Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật;

- Chỉ tiêu thể tích tháp nhỏ nhất;

- Theo một trong các phương trình kinh nghiệm.

3,03

,

 R Min R

Để xác định R tiến hành 2 bước:

Bước 1: xác định chỉ số hồi lưu tối thiểu (R min :   0)

Trang 52

CHƯƠNG 5c

* 0

y

x R

Bước 2: xác định R thích hợp theo:

- Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật;

- Chỉ tiêu thể tích tháp nhỏ nhất;

- Theo một trong các phương trình kinh nghiệm:

3 , 0 3

Trang 53

CHƯƠNG 5c

Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật S

S 1

S 2

S

Trang 54

CHƯƠNG 5c

Chỉ tiêu thể tích tháp nhỏ nhất

(R+1).n lt

Trang 55

CHƯƠNG 5c

Theo một trong các phương trình kinh nghiệm:

3 , 0 3

Trang 56

CHƯƠNG 5c

5.4.3 Ảnh hưởng của độ bày hơi tương đối

1 ln

1 1

D

x

x x

x N

Trang 58

CHƯƠNG 5c

Khi lựa chọn thiết bị chưng cất cần căn cứ vào:

Năng suất, tính chất hóa lý của hỗn hợp, yêu cầu phân tách

Cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ưu nhược điểm của mỗi loại thiết bị Điều kiện tại chỗ về: kỹ thuật, tài chính, trình độ nhân công

Trang 59

CHƯƠNG 5c

•Đường kính:

w

G

785 ,

0





Trang 60

CHƯƠNG 5c

•a) Theo phương trình truyền khối:

•b) Tính chiều cao tháp theo số đơn vị truyền khối:

•d) Tính chiều cao tháp theo hiệu suất tháp (số đĩa thực):

x x

y

y h n h n

H  0 0  0 0

TB xV

TB yV

TB x

TB

x x

G y

S K

y y

G x

aS K

x x

G y

aS K

y y

G H

H  

H   1     lt  1   

Định dạng
Số trang	61
Dung lượng	487,25 KB