Phúc trình thí nghiệm quá trình thiết bị bài CHƯNG cất

Trang 1

Đại học Quốc gia TP Hồ Chí MinhTrường Đại học Bách Khoa

Khoa Kỹ thuật Hóa học

BỘ MÔN QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ

Phúc trình thí nghiệmQuá trình & Thiết bịBài:

CHƯNG CẤT

Năm học 2021 – 2022

download by : skknchat@gmail.com

Trang 2

BÁO CÁO THÍ NGHIỆM

1. Kết quả thí nghiệm thô Bảng 1 Số liệu thô

TN Vị trí Lưu lượng (độ đọc) Độ rượu Nhiệt độ (0C)

mâm Nhập Đỉnh (D) Hoàn Nhập Đỉnh Nhập Đỉnh Hoàn Đáy

liệu (F)mL/phút lưu liệu liệu (tD) lưu (tW)

Xw*: Xác định theo nhiệt độ nồi đun và tra theo đồ thị

t-xy 2.1 Số liệu cần thiết khi làm phúc trình

Số liệu cân bằng pha x-y và T-xy cho hệ rượu etylic – nước ở 1 atm.

Trang 3

Giản đồ Txy hệ Etanol - nước

Trang 4

Giản đồ của nhiệt bốc hơi theo nhiệt độ của rượu etylic và nước.

Trang 5

2.2 Công thức tính toán

2.2.1 Các thông số nhiệt động

C (kJ/kg.độ), r (kJ/kg), (kg/m3) được tra từ Bảng tra cứu Quá trình cơ học

truyền nhiệt – truyền khối.

2.2.2 Nồng độ phần mol sản phẩm đỉnh và nồng độ dòng nhập liệu theo độrượu

ρr ×đ ộ rư ợ uxi =

Mrρr ×đ ộ rư ợ u

r ư ợ u ρnư ớ c

SẢN PHẨM

RượuNướcRượuNước g bình RượuNướcg bình Rượucg bình

Trang 6

2.2.7 Nhiệt dung riêng trung bình của hỗn hợp

NHIỆT DUNG RIÊNG (J/Kg.K)tsFNHIỆT DUNG RIÊNG (J/Kg.K)

2.2.9 Enthapi của dòng nhập liệu, dòng hoàn lưu hơi và dòng lỏng hoàn lưu

HF (J / kg)=CF ×tF

Trang 7

Vì khi tính toán xW bằng công thức trên, xW thu được với giá trị xW < 0 Để có thể khảo sát trọn vẹn các quá trình tiếp theo, ta tiến hành đo nhiệt độ tương ứng của tW rồi tìm nồng độ phần mol xW theo giản đồ T-x-y.

2.2.14 Hiệu suất mâm tổng quát

Bảng 4 Phương trình đường làm việc và đường nhập liệu

Phương trình đường nhập liệu Phương trình đường cất

6

Trang 8

Hiệu suất mâm tổng quát: 1/5 = 0.2

Dự đoán giá trị của xD = 0.56 Độ tinh khiết 56%, cao hơn so với độ tinh khiết đo được củasản phẩm đỉnh (31.08%)

Trang 9

Giản đồ xy hệ Etanol - nước

Dự đoán giá trị của xD = 0.52 Độ tinh khiết 52%, cao hơn so với độ tinh khiết đo được củasản phẩm đỉnh 31.98%

Trang 10

Thí nghiệm 3

Số mâm lý thuyết = 3

Dự đoán giá trị của xD = 0.54 Độ tinh khiết 54%, cao hơn so với độ tinh khiết đo được củasản phẩm đỉnh (40%)

Trang 11

Trang 12

3.1.1 Ảnh hưởng của dòng hoàn lưu đến độ tinh khiết của sản phẩm

Qua thí nghiệm 1, 2, 3 ta thấy rõ rằng khi lưu lượng dòng hoàn lưu tăng lên thì độ tinh khiết của sản phẩm cũng tăng

Hoàn lưu giúp tăng nồng độ sản phẩm đỉnh, tránh hiện tượng khô mâm Khi tỷ số hoàn lưu càng lớn, nồng độ sản phẩm đỉnh lớn thì sản phẩm lấy ra ít Hơi từ tháp chưng cất đi lên thiết bị ngưng tụ tiếp xúc với lượng lỏng hoàn lưu Do sự tiếp xúc giữa hai phalỏng và pha hơi, cấu tử etanol trong hơi sẽ lôi kéo một lượng etanol trong dung dịch hoàn lưu, đồng thời hơi nước trong pha hơi sẽ được giữ lại một phần trong dung dịch hoàn lưu Do đó khi ngưng tụ, nồng độ sản phẩm đỉnh tăng lên.

Tóm lại, khi tăng lượng hoàn lưu, ta sẽ có độ tinh khiết của dòng sản phẩm đỉnh tăng và do đó, độ tinh khiết của sản phẩm đáy cũng tăng.

3.1.2 Ảnh hưởng của dòng hoàn lưu đến hiệu suất tổng quát

Qua thí nghiệm, ta thấy khi tăng lưu lượng dòng hoàn lưu, hiệu suất quá trình cũng tăng Hiệu suất tăng tức là hệ thống làm việc càng gần với lý thuyết.

Trong thực tế sản xuất, người ta phải tính toán dòng hoàn lưu thích hợp, sao cho tổng chi phí để tạo ra sản phẩm mong muốn là thấp nhất.

Có thể thấy khi tăng dòng hoàn lưu, hiệu suất mâm tăng, tức là số mâm thực cần thiết sẽ giảm, do đó giảm được chi phí ban đầu để chế tạo thiết bị Tuy nhiên, với một lượng nhiệt cung cấp không đổi, suất lượng mol dòng hơi G0 không đổi Tacó: G0 = L0 + D Khi tăng dòng hoàn lưu, cung cấp riêng tăng Độ phân riêng tỉ lệ thuận với lượng nhiệt cung cấp riêng tính trên một mol sản phẩm đỉnh Muốn thu được lượng sản phẩm mong muốn phải tốn thêm chi phí nhiệt Chi phí này đôi khi chiếm tỷ lệ lớn trong tổng chi phí của quá trình.

3.1.3 Ảnh hưởng của vị trí mâm nhập liệu đến độ tinh khiết của sản phẩm và hiệu suất tổng quát

Qua thí nghiệm, ta thấy vị trí mâm nhập liệu ảnh hưởng không nhiều đến hiệu suất mâm Việc ảnh hưởng của vị trí mâm nhập liệu lên hiệu suất mâm không thể kết luận được dựa trên vị trí cao hay thấp của nó mà phải dựa vào vị trí tối ưu của thiết bị Ở bài này vị trí mâm nhập liệu số 4 là tối ưu nhất, khi ta thay đổi vị trí mâm nhập liệu thấp hơn hoặc cao hơn đều làm giảm độ tinh khiết của sản phẩm đỉnh và hiệu suất của tháp chưng cất

3.2 Giải thích hiện tượng và quá trình diễn ra trong tháp khi tháp hoạt động ổn định.

Trang 13

Dòng nhập liệu sẽ được đưa vào một mâm trong tháp, phần trên của mâm nhập liệu được gọi là phần cất, phần dưới mâm nhập liệu gọi là phần chưng.

Pha lỏng là dòng hoàn lưu và dòng nhập liệu được đưa vào tháp tại mâm nhập liệu Khi chuyển động từ trên xuống phần chưng, pha lỏng sẽ càng giảm nồng độ do bị pha hơi từ dưới lên lối cuốn cấu tử dễ bay hơi, đó là quá trình truyền khối giữa 2 pha Phần lỏng ở nồi đun lấy ra chính là sản phẩm đáy, chứa nhiều cấu tử khó bay hơi (nước).

Pha hơi là do nồi đun đun chất lỏng tới nhiệt độ sôi bốc hơi bay lên Khi hơi baylên sẽ lôi cuốn các cấu tử dễ bay hơi trong pha lỏng Do đó hơi trên đỉnh có nồng độ cấu tử dễ bay hơi cao hơn, hơi này qua thiết bị ngưng tụ, trao đổi nhiệt với nước lạnh đi trong thiết bị ngưng tụ thành lỏng, một phần làm sản phẩm đỉnh và một phầncho hoàn lưu lại tháp.

Nêu các nguyên nhân gây sai số và cách khắc phục của bài TN.

- Sai số do thiết bị và dụng cụ đo

 Hệ thống thiết bị chưng cất có độ chính xác không cao

 Lưu lượng kế hoạt động không ổn định, viên bị luôn trồi sụt nên phải chỉnh lưu lượng nhiều lần

 Sai số dụng cụ đo nhiệt độ, lưu lượng, thời gian, độ rượu- Sai số do thao tác thí nghiệm

 Hệ thống chưa ổn định đã tiến hành thí nghiệm Sản phẩm đỉnh không đảm bảo ở cùng một chế độ khảo sát

 Đọc các giá trị của phù kế, nhiệt kế và ống đong không chính xác- Sai số trong quá trình tính toán

 Sai số do tra bảng, làm tròn số liệu, chuyển đổi đơn vị Vẽ đồ thị không chính xác

Khắc phục:

- Chuẩn bị bài thật kĩ trước khi làm thí nghiệm

- Quan sát, tìm hiểu kỹ hệ thống trước khi làm thí nghiệm- Thao tác cẩn thận chính xác

- Quan sát, điều chỉnh lưu lượng kế đúng độ đọc cần khảo sát

- Phân công rõ ràng giữa các thành viên trong nhóm, kết hợp ăn ý giữa các thành viên.

4.Tài liệu tham khảo

Trang 14

[1] Mc Cabe và Smith, "Unit operations of Chemical Engineering", Mc Graw Hill, N.Y, 1987.

[2] Võ Văn Bang – Vũ Bá Minh, “Quá trình và Thiết bị – tập 3 – Truyền khối“, ĐHQG Tp.HCM.

[3] Các tác giả, “Sổ tay Quá trình và Thiết bị tập 1& 2", ĐHBK Hà Nội [4] Các tác giả, "Quá trình & Thiết bị - Ví dụ tập 10", ĐHQG Tp.HCM

Định dạng
Số trang	14
Dung lượng	463,04 KB