Bàn luận:Tại thí nghiệm thiết bị chưng cất gián đoạn với mục đích khảo sát quá trình phân riêng của hỗn hợp hai cấu tử bằng phương pháp chưng cất và ảnh hưởng của tỷ số hoàn lưu đến hiệu
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ
PHÚC TRÌNH THỰC TẬP QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
CHƯNG CẤT GIÁN ĐOẠN
Ngành CN Kỹ thuật hóa học - Khóa 43
Tháng 05/2020
Trang 21 Kết quả đo được:
Bảng 6.1: Kết quả thí nghệm chưng cất gián đoạn
Nhập liệu Sản phẩm đáy Sản phẩm đỉnh R=1 Nhiệt độ 39oC Nhiệt độ 28oC Nhiệt độ 35oC
Độ rượu 46 o Độ rượu 40 o Độ rượu 96 o R=2 Nhiệt độ 39oC Nhiệt độ 30oC Nhiệt độ 34oC
Độ rượu 46 o Độ rượu 40 o Độ rượu 97 o
Bảng 6.2: Thiết bị ngưng tụ
Trang 31 Tính toán.
- Tính lượng sản phẩm đỉnh và đáy thu được
Ta có phương trình cân bằng vật chất:
Trong đó: F: Lượng nhập liệu ban đầu, mol
D: Lượng sản phẩm đỉnh, mol W: Lượng sản phẩm đáy thu được, mol
xF xD xW lần lượt là phần mol của cấu tử rượu etylic trong nhập liệu, sản phẩm đỉnh và sản phẩm đáy
Độ rượu (a) ra phần mol (x)
Trong đó: a: Độ rượu
X: Phần mol
ρN: Khối lượng riêng của nước, kg/m3
ρR: Khối lượng riêng của rượu, kg/m3
MN: Khối lượng riêng phân tử của nước, đvC
MR: Khối lượng riêng phân tử của rượu, đvC
Khối lượng riêng của hỗn hợp lỏng:
Với, : phần khối lượng của rượu, kgR/(kgR+kgN)
: khối lượng riêng của nước và rượu nguyên chất ở cùng nhiệt độ, kg/m3
*R=1
Tại 20 o C,
Nhập liệu: Tại 39 o C,
Sản phẩm đáy: Tại 28 o C,
Sản phẩm đỉnh: Tại 35 o C,
Trang 4Tại 30 o C,
Nhập liệu: Tại 39 o C,
Sản phẩm đáy: Tại 30 o C,
Sản phẩm đỉnh: Tại 34 o C,
a) Tỉ số hoàn lưu cục bộ và tỉ số hoàn lưu toàn phần
Trong 1 giờ với:
*R=1
Tỉ số hoàn lưu cục bộ :
Nhiệt cung cấp cho nồi đun:
- Tra theo , được:
+ Khối lượng riêng của nước:
+ Nhiệt dung riêng của nước:
- Ẩn nhiệt hóa hơi của nước và rượu tra theo TI1=84.4 o C
- Lưu lượng nước:
- Chênh lệch nhiệt độ nước ra vào thiết bị ngưng tụ
Trang 5- Nhiệt cung cấp cho thiết bị ngưng tụ:
Tỉ số hoàn lưu cục bộ:
Tỉ số hoàn lưu tổng:
*R=2
Tỉ số hoàn lưu cục bộ :
Nhiệt cung cấp cho nồi đun:
- Tra theo , được:
+ Khối lượng riêng của nước:
+ Nhiệt dung riêng của nước:
- Ẩn nhiệt hóa hơi của nước và rượu tra theo TI1=84.9 o C
- Nhiệt dung riêng của nước:
Lưu lượng nước:
Chênh lệch nhiệt độ nước ra vào thiết bị ngưng tụ
Nhiệt cung cấp cho thiết bị ngưng tụ:
Tỉ số hoàn lưu cục bộ:
Tỉ số hoàn lưu tổng:
b) Đường làm việc phần cất:
Phương trình đường cất:
*R=1
Phương trình đường cất:
Trang 6Phương trình này đi qua 2 điểm: D(0.8; 0.8) và C(0; 0.08)
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
Số mâm lý thuyết n=số bậc thang – 1=6 – 1=5 mâm
Số mâm thực tế: N=7 mâm
Hiệu suất tổng quát:
R=2
Phương trình đường cất:
Phương trình đi qua 2 điểm E(0.83; 0.83) và F(0; 0.13)
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
Số mâm lý thuyết: n= số bậc thang – 1=7 – 1=6 mâm
Số mâm thực tế: N= 7 mâm
Hiệu suất tổng quát:
Chú thích
Đường cất Đường nhập liệu Đường 45 o
Chú thích
Đường cất Đường nhập liệu Đường 45 o
Trang 72 Bàn luận:
Tại thí nghiệm thiết bị chưng cất gián đoạn với mục đích khảo sát quá trình phân riêng của hỗn hợp hai cấu tử bằng phương pháp chưng cất và ảnh hưởng của tỷ số hoàn lưu đến hiệu suất chưng cất
Từ kết quả thí nghiệm, với tỷ số hoàn lưu R=2 (độ rượu 97) thì cho kết quả độ rượu thu được cao hơn so với R=1 (độ rượu 96) Điều này cho ta thấy, khi tăng tỷ số hoàn lưu thì nồng độ sản phẩm đỉnh tăng, hiệu suất quá trình cũng tăng
Để có được sản phẩm có nồng độ hay độ tinh khiết cao thì khi ta tăng dòng hoàn lưu,
số mâm giảm, hiệu suất mâm tăng, do đó giảm được chi phí ban đầu để cấu tạo thiết bị Tuy nhiên, khi tăng dòng hoàn lưu thì cần thêm chi phí cho lượng nhiệt cung cấp Vì vậy, trong thực tế cần tính toán một cách hợp lí để chi phí tạo ra là thấp nhất
Với thiết kế của thiết bị ngưng tụ trong bài thí nghiệm có phần đặc biệt quan trọng với phần cấu tạo gồm 3 lớp: vỏ ngoài, phần trong và ống xoắn Với mục đích của thiết bị
là làm tăng bề mặt tiếp xúc giữa chất giải nhiệt và hơi, tăng hiệu quả giải nhiệt và hạn chế thất thoát hơi ra môi trường ngoài Nước cho vào thiết bị ngưng tụ để ngưng tụ hơi nhưng với một lượng thích hợp để không làm nhiệt độ của sản phẩm đỉnh thấp hơn nhiệt
độ sôi của hỗn hợp gây mất cân bằng làm việc Do đó, tận dụng lượng nước đó cho qua thiết bị làm mát kiểu ống lồng ống ta sẽ thu được sẽ phẩm có nhiệt độ thấp hơn
Trong quá trình thí nghiệm có xảy ra hiện tượng ngập lụt, một trong những nguyên nhân có thể làm hỏng thiết bị kèm theo sự sai lệch kết quả đo Nguyên nhân ban đầu do lượng nhiệt cung cấp cho thiết bị cao làm cho dòng lỏng hóa hơi đi lên rất nhiều và cảng trở dòng lỏng đi từ trên xuống, dẫn đến hiện tượng ứ đọng pha lỏng tại các mâm, điều đó
có thể làm tháp chưng cất bị hỏng do sự dồn nén áp suất Ta có thể khắc phục bằng cách thay đổi một số các thông số như: giảm lượng nhiệt cung cấp (công suất của điện trở) đồng thời sẽ giảm lượng hơi sinh ra và làm giảm áp suất hơi, giảm lượng hoàn lưu (giảm lưu lượng dòng chảy) Bên cạnh đó, còn một số các giải pháp như: tắt công tắc thiết bị hay tắt điện trở chỉ sử dụng khi trường hợp khẩn cấp và khi thiết bị hoạt động lại sẽ chịu tổn thất nhiệt, sử dụng van xả khí tại thân tháp nhưng nếu là khí độc thì không nên xả Trong quá trình tính toán thì không thể tránh khỏi sai số dụng cụ và thiết bị như: cấu tạo thiết bị, dụng cụ đo nhiệt độ, lưu lượng, thời gian, độ rượu; sai số do thao tác thí nghiệm: đọc các giá trị trên nhiệt kế, phù kế chưa chính xác; sai số trong quá trình tính toán: tra bảng, làm tròn số liệu, đổi đơn vị, vẽ đồ thị chưa chính xác