Mô hình hóa quá trình truyền khối

Lựa chọn dung môi trích lyKhả năng thu hồi Tính không hòa tan của dung môi Hệ số phân bố Tính chọn lọc Khối lượng riêng Sức căng bề mặt Tiêu chí lựa chọn Presenter Notes 2022-11-26 07:

MÔ HÌNH HÓA QUÁ TRÌNH

TRUYỀN KHỐI

Thành Viên Nhóm

Phan Thị Kim Thủy 1910592 Đặng Lâm Duy Toàn 1915537 Phạm Hoàng Anh Duy 1912915

MHH quá

trình trích ly

-Quá trình trích ly bao gồm

2 quá trình chính là trích ly lỏng-lỏng và trích ly lỏng –rắn, khi quá trình phân riêng cấu tử bằng chưng cất quá khó, người ta thường sử dụng phương pháp trích ly Trích ly được

sử dụng rộng rãi trong các nghành công nghiệp như thực phẩm, hóa dầu và hóa dược, trong đó, pp trích ly lỏng lỏng thuơbngf được sử dụng rộng rãi, do

đó nhóm em xin trình bày

kỹ hơn về quá trình trích

ly lỏng -lỏng

- Trích ly một bậc

- Trích ly nhiều bậc chéo dòng

- Trích ly nhiều bậc ngược chiều

Giai đoạn 1: Là giai đoạn trộn lẫn, phân tán hai pha vào với nhau để tạo sự tiếp xúc pha tốt cho dung chất truyền từ hỗn hợp đầu vào dung môi.

Giai đoạn 2: Là giai đoạn tách pha, hai pha tách ra dễ dàng hay không tùy thuộc vào sự sai biệt khối lượng riêng giữa hai pha.

CÁC KÝ HIỆU ĐƯỢC SỬ DỤNG

F Lượng nhập liệu chứa A và B kg hay kg/h

S Lượng dung môi chứa C kg hay kg/h

xF Phân khối lượng B trong F kg/kg

yS Phân khối lượng B trong S kg/kg

Presenter Notes

2022-11-26 07:40:59

-

-Khi xét hỗn hợp cần phân tách gồm A và B trong đó B

là chất cần trích và lượng dung môi trích C, ta có các

kí hiệu và kí hiệu kg nếu quá trình là gián đoạn và kg/h nếu quá trình là liên tục

Lựa chọn dung môi trích ly

Khả năng thu hồi

Tính không hòa tan của dung môi

Hệ số phân

bố

Tính chọn lọc

Khối lượng

riêng

Sức căng bề mặt

Tiêu chí lựa chọn

Presenter Notes

2022-11-26 07:40:59

-

-Tính chọn lọc đây là một tỉ

số được quan tâm khi thực hiện quá trình trích ly, được xác định bằng tỉ số phân khối lượng C trong pha trích E và C trong pha raphinate R, nếu R càng lớn thì quá trình phân riêng càng hiệu quả, R bằng 1

ta ko thể thực hiện quá trình phan riêng Hệ số phân riêng là tỉ số y/x, hệ

số này càng lớn thì lượng dung môi càn sử dụng càng nhỏ

Ta cũng quan tâm sử dụng dung môi có khả năng thu hồi

vì dung môi thường được thu hồi để tái sử dụngNgười thiết kế cũng quan tâm về khối lượng riêng và sức căng bề mặt giữa 2 pha, các tỉ số này càng lớn càng tốt thì quá trình phân riêng càng dễ dàng Tính không hòa tan của dung môi, ta xét nếu dung môi thêm vào càng dễ dàng hòa tan vào hỗn hợp đầu thì hiệu quả trích ly cầng kém

Một số tính chất khác như:

đ ộ nhớt, áp suất hơi, điểm đông đặc phải thấp Dm ít độc, dễ tìm

và có tính kinh tế

y*: nồng độ cấu tử của dung chất phân bố trong pha trích

x : nồng độ cấu tử của dung chất phân bố trong pha

-Quá trình trích ly 2 chất lỏng không tan lẫn chủ yếu dựa vào định luật phân bố, ở điều kiện lý tưởng định luật được biểu diễn bằng công thức m=y/x , hệ số m là hằng

số ở những giá trị nhiệt

độ khác nhau

x : nồng độ cấu tử của phân bố

trong pha Rafinate

2 3

1- hệ lý tưởng

2 - dung dịch thực không điện ly 3- dung dịch điện ly

Presenter Notes

2022-11-26 07:41:00

-

-M ở rộng ra, ta có định luật phân bố với hệ thực, ta

có y là một đường công vàd dược biểu biễn bằng hàm số y= f(x)

Đồ thị tam giác đều

-Thành phần hỗn hợp trong quá trình trích ly 3 cấu tử biểu diễn theo giản đồ tam giác, mỗi đỉnh biểu diễn một cấu tử nguyên chất và thành phần mỗi chất bất kì trong giản đồ được xác định bằng cách đặt đường cao trong tam giác đều là 100%, khoảng cách của điểm bất kì đến

3 cạnh biểu diễn thành phần pha của 3 cấu tử đó

Ví dụ trên hình ta đo được khoảng cách từ một điểm đến 3 cạnh như trên hình,

do đó ta kết luận thành phần A,B,C ta có thẻ hiẻu đơn giản là điểm này càng xa đỉnh nào thì thành phần cấu tử tương ứng với đỉnh đó càng ít

-Cấu tử c hòa tan hoàn toàn trong A và B Nhưng A

và B chỉ hòa tan trong giới hạn đượe biểu diễn bôi điểm K (nhiều B) và L (nhiều A) trên hình 8.2a Cấu tử A và B càng ít hòa tan vào nhau thì K vầ L càng gần đỉnh B và A tương ứng Tường tự cho điẻm M sẽ phân thành 2 pha R và E Khi R và E tăng dần và trùng nhau tại điểm P, ta nói điểm P

là điểm tới hạn Hỗn hợp gồm hai cấu tử A và B có thành phần biểu diễn bởi điểm J bất kỳ trong khoảng K và L sẽ tách thành hai pha có thành phần tại K và L, khối lượng tương đối của hai pha tùy thuộc vào vị trí điểm J và được xác định theo hình đường cong LRPEK gọi là đường phân pha hay đường cân bằng trong đồ thị tam giác được xác định bằng cách thêm đần dần c vào hỗn hợp D (H.8.1) cho đến khi

hệ thành một pha Hỗn hợp bất kỳ nằm ngoài đường cong sẽ là một pha

A và c hòa tan hoàn toàn trong khi cặp A-B và B-C cho thấy chỉ hòa tan một phần Đường cân bằng KRH (nhiều A) và JEL (nhiều B) giới hạn vùng phân pha của hỗn hợp Hỗn hợp biểu diễn bởi điểm M trong vùng hai pha sẽ phân ra thành hai pha lỏng cân bằng E và R nối với nhau bồi đôi tuyến.Thành phần của c trong pha E thường lớn hơn trong pha R, và thành phần của c trong hai pha được biểu diễn trên hình 8.2b Tỉ số y*/x gọi là hệ

số phân bô', trong trường hợp này lớn hơn một đường cân bằng nằm trên đường 45° Trong trường hợp độ dốc của các đối tuyến âm, đường cân bằng x-y* sẽ nằm dưới đường 45°

Hệ 3 cấu hai đôi hòa tan một

tử-phần

C

B

C A

t 4 t

3

t 2 t 1

t 1 t 2

Cân bằng pha

C A

Presenter Notes

2022-11-26 07:41:01

-

-Trên giản đồ trục thẳng đg ứbiểu diễn nhiệt độ, các tam giác đẳng nhiệt thẳng góc vđi trục đứng

Độ hòa tan hỗ tương giừa A và 5 tăng theo nhiệt đ ộ và trên nhiệt đ ộ tới hạn f4 hai cấu tử hòa tan hoàn toàn Độ hòa tan như vậy thu hẹp đường cân bằng (vùng hai pha), đ ộ dốc của dối tuyến cũng thay đổi Quá trình trích chất lỏng phụ thuộc vào vùng hai pha,

do đó, phải được thực hiện d nhiệt đ ộ nhỏ hơn t4 Với áp suất, ngoại trừ trường hợp áp suất quá cao, ảnh hưởng của áp suất lên đường cân bằng xem như không đáng kể Đường cân bằng được xác định ỗ áp suất cao hơn áp suất hcíi của hỗn hợp

-Vì đồ thị tam giác đểu không thể khuếch đại một cạnh

so với các cạnh còn lại nên

ta có thể sử dụng đổ thị tam giác vuông, trên đó cạnh nằm biểu diễn phân khối lượng B, cạnh đứng biểu diễn phán khối lượng của C(x và y) trong pha raíínat và pha trích Trên giản đồ này có thể kéo dài cạnh dứng mà vẫn giữ nguyên cạnh nằm Một dạng đồ thị khác (H.8.7)

là đồ thị chữ nhật với trục hoành biểu diễn X, Y tỷ số' khôi lượng c trên khôi lượng (A + C) Trục tung biểu diễn N là tỷ số’ khôi lượng B trên khôi lưựng (A + C) Trong quá trình trích

ly, hai pha tạo nên bằng cách thêm dung môi vào, trong quá trình chựng cất, hai pha tạo nên nhờ thêm nhiệt vào, nên ở đây dung môi có tác dụng tương tự như nhiệt Đối tuyến QS liên hệ lên đồ thị XY bên dưới như cho thấy trên hình 8.7

Sơ đồ trích ly một bậc

CBVC cho quá trình trích ly một bậc

S E R

S min và S max

CBVC cho quá trình trích ly một bậc

Hệ giả thiết

- Chế độ thủy động: Khuấy lý tưởng

- Tính chất hóa lý: Một đôi tan

1 + 𝑀𝐹 𝑀

𝐶

𝐹

𝑅 𝑀 𝑅 𝐸

Sơ đồ trích ly nhiều bậc chéo dòng

CBVC quá trình trích ly nhiều bậc chéo dòng

CBVC quá trình trích ly nhiều bậc chéo dòng

Hệ giả thiết

- Chế độ thủy động: Chuỗi khuấy lý tưởng

- Tính chất hóa lý: Một đôi tan lẫn 1 phần

Thể tích chất lỏng trong từng thiết

bị là không đổi

- Tỷ lệ dung môi/dung dịch đầu trên mỗi

bậc đều bằng nhau

𝑅 −1 𝑖 𝑥 −1 𝑖 + 𝑆 𝑦 𝑖 𝑆 = 𝑅 𝑥 + 𝐸 𝑖 𝑖 𝑦 𝑖 𝑖

= 𝑀 𝑥 𝑖 𝑀 𝑖 𝑖

=> Tham số mô hình: i

CBVC quá trình trích ly nhiều bậc chéo dòng

2 1

M 2 S

=> Xác định được

M2 C

Thực hiện đến khi điểm Ri có giá trị xRi nhỏ hơn xR được chọn

=> Số tia nằm trên điểm Ri là số bậc trích ly

Sơ đồ trích ly nhiều bậc ngược chiều

CBVC quá trình trích ly nhiều bậc

ngược chiều

CBVC quá trình trích ly nhiều bậc

ngược chiều

Hệ giả thiết

- Chế độ thủy động: Chuỗi khuấy lý tưởng

- Tính chất hóa lý: Một đôi tan lẫn 1 phần

- Pha Rafinat và pha trích đều đạt cân bằng

qua từng bậc

- Dung môi dùng là tinh khiết

MHH quá

trình chưng cất

0

2

-Trên quy mô phân phân tử, quá trình chuyền vật chất

từ pha này sang pha khác khi 2 pha tiếp xúc trực tiếp với nhau gọi là quá trình truyền khối, động lực của quá trình là sự chênh lệch nồng độ giữa hai pha

Tính toán CB pha lỏng – hơi được

Biết thành phần hơi, nhiệt độ, tính x

Lập cân bằng lỏng – hơi cho hệ Benzen – Toluen

𝐵𝐵 log 𝑃 = 𝐴 −

𝑇 + 𝐶 ℃

;

�

𝐴, 𝐵𝐵, 𝐶: ℎằ𝑛𝑛𝑛 𝑠 𝑠 𝐴𝑡𝐴 𝐴 𝑛𝐴 𝐴 𝐴 𝑇: 𝑛ℎ𝐴 𝐴 𝑛𝑡 độ

𝑃: á𝑝 𝑠𝑢𝑠 𝑡

Cân bằng lỏng – hơi Benzen – Toluen tại

4 409.71 0.57 2.50 0.77 92.6 1099.8

9 443.88 0.48 2.48 0.70 95.1 1180.1

4 480.28 0.40 2.46 0.62 97.6 1264.8

4 519.02 0.32 2.44 0.54 100.1 1354.1

5 560.21 0.25 2.42 0.45 102.6 1448.2

5 603.95 0.18 2.40 0.35 105.1 1547.2

9 650.35 0.12 2.38 0.25 107.6 1651.4

3 699.52 0.06 2.36 0.14 110.1 1760.8

Bảng giá trị cân bằng lỏng hơi Toluen

Benzen G = const, L = const

- Pha hơi coi là khí lý tưởng

- Lỏng theo mô hình là khuấy

CBVC cho TB ngưng tụ hồi lưu

● CBVC theo cấu tử : 𝐺 1 𝑦 ,1 𝑖 𝑖 = 𝐿 0 𝑥 ,0 𝑖 𝑖 +

𝐷 𝑥 ,𝐷 𝑖

● CBNL: 𝑄𝑄 𝑛 𝑡 = 𝐺 ,1 𝑖 𝑖 𝐻 ,1 𝑖 𝑖 − 𝐿 0 + 𝐷 ℎ ,𝐷 𝑖 𝑖

ℎ 𝑗

= � 𝑥 ℎ ,𝑗 𝑗 𝑖 0

� 𝐻 = 𝑟 + 𝐶 𝑆 𝑇 𝑆 = 𝑟 + ℎ

𝑖𝑖 ,𝑗𝑗

CBVC cho đĩa nhập liệu

CBVC cho đáy tháp (đun gián tiếp)

Số đĩa lý thuyết và chỉ số hồi lưu

Vị trí đĩa nhập liệu và hiệu suất đĩa

đoạn cất và đoạn chưng

Hiệu suất đĩa:

𝑗𝑗

𝑦 ∗ −

𝑦 � 𝑖 𝑗𝑗+1

Đỉn h Đoạn cất Nhập liệu Đoạn chưng

Đá y

1 2 3 4 5

Giải hệ PT trên bằng phương pháp ma trận

CREDITS: This presentation template was

created byincludes icons by Flaticon , and infographics & Slidesgo and , images by

Freepik

Cám ơn thầy

và các bạn đã

lắng nghe