Bai giang kỹ thuật thực phẩm 2 chương 2

Chưng cất Tách hoàn toàn hỗn hợp cấu tử dễbay hơi... 2.4 Chưng gián đoạn2.4.1 Chưng gián đoạn không hoàn lưu chưng đơn giản  Trong quá trình chưng, hơi được lấy ra ngay và chongưng tụ t

Trang 1

Chương 2: Quá trình Chưng

2.1 Khái niệm

2.2 Hỗn hợp hai cấu tử

2.3 Chưng bằng hơi nước trực tiếp

2.4 Chưng gián đoạn

2.5 Chưng liên tục – chưng cất (chưng luyện)

Trang 2

2.1 Khái niệm

2.1.1 Định nghĩa

 Chưng là phương pháp dùng để tách hỗn hợp chất lỏng(khí hóa lỏng) thành các cấu tử riêng biệt dựa vào độbay hơi khác nhau của các cấu tử

 Với hỗn hợp 2 cấu tử

 Sản phẩm đỉnh (D, xD)

 Sản phẩm đáy (W, xW)

Trang 3

2.1 Khái niệm

2.1.2 Phân loại

Chưng đơn giản Tách sơ bộ, các cấu tử có độ bay hơi rất khác nhau.

Chưng cất

Tách hoàn toàn hỗn hợp cấu tử dễbay hơi

Trang 5

Trang 6

Hỗn hợp hai cấu tử

(Khả năng hòa tan)

Hòa tan hoàn toàn

Hòa tan một phần

Không hòa

tan

Trang 7

2.2.1 Hỗn hợp hòa tan hoàn toàn

Hòa tan hoàn toàn

Nhiệt độ sôi thay đổi

Nhiệt độ không đổi

Sai lệch Sai lệch

Trang 8

P = const

Trang 9

2.2.2 Đường cân bằng trong quá trình chưng

 Với dung dịch lý tưởng: Tuân theo Raoult

Pt = xA.pbhA + (1 – xA).pbhB

Độ bay hơi tương đối – hệ số phân riêng (AB)

Trang 11

SV tham khảo giáo trình

Trang 12

2.4.1 Chưng gián đoạn không hoàn lưu (chưng đơn giản)

Trang 13

2.4 Chưng gián đoạn2.4.1 Chưng gián đoạn không hoàn lưu (chưng đơn giản)

Trang 14

 Trong quá trình chưng, hơi được lấy ra ngay và chongưng tụ thu sản phẩm đỉnh

 Thành phần chất lỏng ngưng luôn thay đổi

 Thành phần hơi trong sản phẩm đỉnh và sản phẩmđáy giảm dần trong quá trình chưng

Trang 15

 Cân bằng vật chất

Giả thiết: Trong nồi đun L(kmol) hỗn hợp, phần mol xCho bốc hơi lượng dL(kmol), tương ứng với thànhphần pha hơi là y*=f(x)

Lỏng còn lại trong nồi đun: (L – dL)(kmol), với thànhphần (x – dx)

Trang 16

Phương trình bảo toàn cấu tử dễ bay hơi

Lx = (L – dL)(x-dx) + y*dLBiến đổi:

Khi đó: Chọn xW ,tính gần đúng bằng phương pháp

đồ thị

Trang 17

Trang 18

 Cân bằng vật chất cho toàn quá trình

F = D + W F.x F = D.x D + W.x W

- Từ phương trình cân bằng trên 

Trang 19

2.4.2 Chưng gián đoạn có hoàn lưu

(Chưng cất gián đoạn)

 Quá trình ngưng tụ hoàn toàn

thành lỏng bão hòa, y=xLo=xD

 Chỉ số hoàn lưu R = Lo/D

 Cân bằng vật chất cho toàn

tháp

Trang 20

2.4.2 Chưng gián đoạn có hoàn

lưu

 Cân bằng vật chất cho cột

luyện

G = Lo + DG.yn+1 = L.xn + D.xD

 Phương trình đường làm

việc đoạn tháp

Trang 21

2.4 Chưng gián đoạn2.4.2.1 Chưng gián đoạn có hoàn lưu với xD=const

Trang 22

2.4 Chưng gián đoạn2.4.2.2 Chưng gián đoạn có hoàn lưu với R=const

Trang 23

2.5 Chưng liên tục – chưng cất

(chưng luyện)

2.5.1 Nguyên lý: Lặp lại của chưng đơn giản nhiều lần

 Quá trình bốc hơi – ngưng tụ trên cùng 1 bậc

 Lỏng từ trên xuống do trọng lượng, hơi từ dưới lênnhờ áp suất dư của quá trình sôi ở nồi đun

 Cho hoàn lưu một phần sản phẩm ngưng tụ

 Nguyên liệu được cho vào tháp liên tục

Trang 24

2.5 Chưng cất liên tục

2.5.2 Sơ đồ hệ thống chưng cất

Trang 25

(chưng luyện)

2.5.2 Sơ đồ hệ thống chưng cất

Trang 26

(chưng luyện)

2.5.2 Nguyên tắc làm việc của tháp chưng cất

 Dòng hơi: Được tạo ra từ nồi đun

 Dòng lỏng: dòng hoàn lưu và nhập liệu

 Quá trình truyền nhiệt, khối xảy ra trên từng mâm 

nồng độ, nhiệt độ thay đổi dọc theo chiều cao củatháp

Trang 27

(chưng luyện)2.5.2 Nguyên tắc làm việc của tháp chưng cất

Trang 28

(chưng luyện)

2.5.4 Cân bằng vật chất

F = D + W F.x F = D.x D + W.x W

Trang 29

(chưng luyện)

2.5.5 Tính toán chưng cất hệ 2 cấu tử - Mc Cabe Theile

 Nhập liệu vào tháp: nhập liệu sôi

 Thiết bị ngưng tụ: ngưng tụ hoàn toàn (hơi – lỏng) - ởnhiệt độ sôi (y = xD = xLo)

 Số mol của pha hơi từ đáy tháp lên đỉnh tháp bằngnhau mọi tiết diện (phân bố đều theo tiết diện ngangcủa tháp) G = G’ = const

 Đun sôi đáy tháp: gián tiếp

Trang 30

 Phương trình đường làm việc

đoạn cất

L

Trang 31

(chưng luyện)

2.5.5 Tính toán chưng cất hệ 2 cấu tử - Mc Theile

 Cân bằng vật chất cho phần chưng

L’ = G’ + W L’.x m = G’.y m+1 + W.x W

Trang 32

 Do nhập liệu vào tháp ở trạng thái

lỏng sôi (lỏng bão hòa)

 G = G’, và L’ = F + L o (**)

Trang 33

(chưng luyện)

 Kết hợp phương trình (*) và (**) ta được phươngtrình đường làm việc phần chưng

 Với L = F/D

Trang 34

Trang 35

(chưng luyện)

 Chỉ số hoàn lưu tối thiểu Rmin trong điều kiện nhậpliệu sôi theo nguyên lý Mc cabe Thiele

Đồ thị biểu diễn

Trang 36

(chưng luyện)

 Chỉ số hoàn lưu tối thiểu Rmin trong điều kiện nhậpliệu sôi theo nguyên lý Mc cabe Thiele

Trang 37

Trang 38

(chưng luyện)

2.5.6 Cân bằng nhiệt lượng

Trang 39

(chưng luyện)

2.5.6 Cân bằng nhiệt lượng

 Cân bằng nhiệt lượng cho toàn tháp

Q K = Q D + Q W - Q F + Q H2O.ng + Q m

 Cân bằng nhiệt lượng cho nồi đun ở đáy tháp

Q K = Q Hơi.nd + Q m.ND

 Cân bằng nhiệt lượng cho TBNT ở đỉnh tháp

(Ngưng tụ không làm nguội)

Q ng = Q H2O.ng + Q m.TBNT

 Cân bằng nhiệt lượng cho thiết bị đun sôi nhập liệu

Trang 40

Trang 41

(chưng luyện)

2.5.7 Ảnh hưởng của trạng thái nhập liệu

 Xét trạng thái nhập liệu bất kỳ

Cân bằng năng lượng cho đĩa nhập liệu

F.iF + G’.iG’ + Lo.iLo= G.iG + L’.iL’

 F.iF + (G’-G) iG = (L’-Lo)iLo

Chấp nhận (iG = iG’) và (iL = iLo)



Trang 42

Trang 43

(chưng luyện)

2.5.8 Thiết bị chưng cất

Các thiết bị dùng để hấp thu đều có thể dùng đểchưng cất (tháp đệm, tháp đĩa lỗ, tháp đĩa chóp….)

Trang 44

2.6 Chưng bằng hơi nước trực tiếp

Sinh viên tìm hiểu từ giáo trình, tài liệu tham khảo

Trang 45

Tháp chưng cất hoạt động ở điều kiện thường dùng để

chưng cất hỗn hợp Benzen – Toluen Nhập liệu đi vào

tháp ở trạng thái lỏng sôi, suất lượng 5000kg/h nồng độ35% phần mol Benzen Sản phẩm đỉnh có nồng độ 95% phần mol Benzen Sản phẩm đáy có nồng độ 92% phần

mol Toluen Tỉ số hoàn lưu thực bằng 1,4 tỉ số hoàn lưu tốithiểu Xác định:

• Suất lượng các dòng sản phẩm (kmol/h)

• Xác định số mâm thực biết một mâm lý thuyết bằng với

Bài tập

Định dạng
Số trang	45
Dung lượng	3,82 MB