bài giảng: CHƯNG CẤT pdf

1 1 CHƯƠNG 3 CHƯNG CẤT 2 2 I. Khái quát I. Khái quát Chưng là phương pháp dùng để tách các hỗn hợp chất lỏng cũng như các hỗn hợp khí lỏng thành các cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong hỗn hợp 3 3 các phương pháp chưng các phương pháp chưng – Chưng đơn giản – Chưng bằng hơi nước trực tiếp – Chưng chân không – Chưng cất 4 4 1. PHÂN LOẠI HỖN HỢP HAI CẤU TỬ 1. PHÂN LOẠI HỖN HỢP HAI CẤU TỬ Căn cứ vào mức độ hoà tan ta có thể chia dung dịch hai cấu tử thành các loại sau: – Chất lỏng hoàn toàn hoà tan vào nhau theo bất cứ tỉ lệ nào. – Chất lỏng hoà tan một phần vào nhau. – Chất lỏng không hoà tan vào nhau. 5 5 Xét hỗn hợp gồm hai cấu tử A và B. theo định luật Rauolt ta có áp suất riêng phần của các cấu tử là: P A = P bhA .x A P B = P bhB .x B = P bhB .(1 – x A ) Áp suất tổng P = P A + P B = P bhA .x A + P bhB .(1 – x A ) 6 6 7 7 2. CHƯNG ĐƠN GIẢN. 2. CHƯNG ĐƠN GIẢN. 1 Nguyên tắc và sơ đồ chưng đơn giản, đồ thị txy. 8 8 Chưng đơn giản được ứng dụng cho những trường hợp sau: • Khi nhiệt độ sôi của hai cấu tử khác nhau xa: • Khi không đòi hỏi sản phẩm có độ tinh khiết cao. • Tách hỗn hợp lỏng ra khỏi tạp chất không bay hơi. • Tách sơ bộ hỗn hợp nhiều cấu tử. 9 9 Tính toán quá trình chưng đơn giản. Tính toán quá trình chưng đơn giản. Phương trình cân bằng vật chất cho toàn bộ quá trình là: DxWxFx DWF DWF += += 10 10 3. CHƯNG CẤT 3. CHƯNG CẤT 3.1. Nguyên tắc làm việc của tháp. Hơi đi dưới lên qua các lỗ của đĩa, chất lỏng chảy từ trên xuống dưới theo các ống chảy chuyền. Nồng độ các cấu tử thay đổi theo chiều cao của tháp, nhiệt độ sôi cũng thay đổi tương ứng với sự thay đổi nồng độ. [...]... hơi Do đó một phần cấu tử dễ bay hơi chuyển từ pha lỏng vào pha hơi và một phần ít hơn chuyển từ pha hơi vào pha lỏng Quá trình chưng cất được thực hiện trong thiết bị lọai tháp làm vịêc liên tục hay gián đọan 11 3.2 Chưng cất liên tục 3.2.1 Sơ đồ hệ thống thiết bị chưng cất liên tục 12 Phương trình cân bằng cho toàn tháp F =W+D F.xF = W.xW + D.xD Trong đó: F, W, D - suất lượng nhập liệu, sản phẩm... + Qm + Qng Hay: QK = QD + QW + Qm + Qng - QF - QL0 29 Ví dụ Tháp chưng cất liên tục dưới áp suất thường dùng để sản xuất 500kg/h axit acetic với nồng độ 70% mol Nhập liệu vào với nồng độ 29% mol axit acetic ở nhiệt độ sôi Sản phẩm đỉnh là nước chứa 7% mol axit acetic Tháp được gia nhiệt bằng hơi bão hòa khô 1.Vẽ sơ đồ hệ thống chưng cất, đường cân bằng lỏng (x) – hơi(y) % mol 30 2.Tính lượng sản phẩm... Phương trình đường nồng độ làm việc của đọan cất Giả thuyết: – Số mol của pha hơi đi từ dưới lên bằng nhau trong tất cả tiết diện của tháp – Hỗn hợp đầu vào tháp ở nhiệt độ sôi – Chất lỏng trong thiết bị ngưng có thành phần bằng thành phần hơi ra khỏi đỉnh tháp – Đun sôi ở đáy tháp bằng hơi đốt gián tiếp – Số mol chất lỏng không đổi theo chiều cao của đọan cất và chưng 14 Phương trình: xD R y= x+ R +1 R... các đường làm việc 3.Xác định đường cân bằng 4.Vẽ đồ thị đường làm việc và đường cân bằng 5.Vẽ số bậc thang thay đổi nồng độ 6.Số bậc thang là số mâm lý thuyết 18 3 Cân bằng nhiệt lượng của quá trình chưng cất 19 Cân bằng nhiệt lượng cho thiết bị gia nhiệt nhập liệu 20 Phương trình cân bằng: Qnl = F.CpF.(tFr – tFv) + Qm 21 Cân bằng nhiệt lượng cho thiết bị ngưng tụ 22 Phương trình Qng = D.(R+1).rD = G.C.(tr... 0 0 60 71.6 5 9.2 70 79.5 10 16.7 80 86.4 20 30.3 90 93.0 30 40 50 42.5 53.0 62.6 100 100 32 Tóm tắc đề W=500kg/h xw= 30%mol nước xF= 71%mol nước xD= 93%mol nước R= 1.5 Rmin 33 1 Vẽ sơ đồ hệ thống chưng cất 34 Vẽ đường cân bằng lỏng hơi y 90 80 70 60 50 40 30 20 10 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 x 35 2 Tính lượng sản phẩm đỉnh và nhập liệu -Tính lưu lượng mol sản phẩm đáy: Khối lượng trung bình hổn hợp... đổi theo chiều cao của đọan cất và chưng 14 Phương trình: xD R y= x+ R +1 R +1 Với Gx R= D là chỉ số hồi lưu của tháp Gx- lượng lỏng được hồi lưu, kmol/h 15 Phương trình đường nồng độ làm việc của đọan chưng L+R L −1 y= x− xW R +1 R +1 Với L= F D lượng hỗn hợp nhập liệu so với sản phẩm đỉnh 16 Xác định chỉ số hồi lưu Rx Chỉ số hồi lưu tối thiểu R x min xD − y = * yF − xF * F Chỉ số hồi lưu: R = b.Rmin . lỏng. Quá trình chưng cất được thực hiện trong thiết bị lọai tháp làm vịêc liên tục hay gián đọan. 12 12 3.2. Chưng cất liên tục 3.2. Chưng cất liên tục 3.2.1 Sơ đồ hệ thống thiết bị chưng cất liên. cấu tử trong hỗn hợp 3 3 các phương pháp chưng các phương pháp chưng – Chưng đơn giản – Chưng bằng hơi nước trực tiếp – Chưng chân không – Chưng cất 4 4 1. PHÂN LOẠI HỖN HỢP HAI CẤU TỬ. toán quá trình chưng đơn giản. Tính toán quá trình chưng đơn giản. Phương trình cân bằng vật chất cho toàn bộ quá trình là: DxWxFx DWF DWF += += 10 10 3. CHƯNG CẤT 3. CHƯNG CẤT 3.1. Nguyên