bải giảng về chưng cất

Chưng là phương pháp dùng để tách các hỗn hợp chất lỏng (hỗn hợp khí lỏng) thành các cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong hỗn hợp. Với hỗn hợp 2 cấu tử: Sản phẩm đỉnh. Sản phẩm đáy. Chưng là phương pháp dùng để tách các hỗn hợp chất lỏng (hỗn hợp khí lỏng) thành các cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong hỗn hợp. Với hỗn hợp 2 cấu tử: Sản phẩm đỉnh. Sản phẩm đáy. Chưng là phương pháp dùng để tách các hỗn hợp chất lỏng (hỗn hợp khí lỏng) thành các cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong hỗn hợp. Với hỗn hợp 2 cấu tử: Sản phẩm đỉnh. Sản phẩm đáy. Chưng là phương pháp dùng để tách các hỗn hợp chất lỏng (hỗn hợp khí lỏng) thành các cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong hỗn hợp. Với hỗn hợp 2 cấu tử: Sản phẩm đỉnh. Sản phẩm đáy.

CHƯƠNG 3: CHƯNG CẤT

QUÁ TRÌNH CHƯNG.

 Chưng là phương pháp dùng để tách

các hỗn hợp chất lỏng (hỗn hợp khí lỏng) thành các cấu tử riêng biệt dựa

tử trong hỗn hợp

 Với hỗn hợp 2 cấu tử:

 Sản phẩm đỉnh

 Sản phẩm đáy

CÁC PHƯƠNG PHÁP CHƯNG

 Chưng đơn giản: tách các hỗn hợp

gồm các cấu tử có độ bay hơi rất khác nhau Dùng tách sơ bộ và làm sạch cấu tử khỏi tạp chất.

 Chưng bằng hơi nước trực tiếp: tách

các hỗn hợp gồm các chất khó bay hơi, thường được ứng dụng trong trường hợp chất được tách không tan trong nước.

CÁC PHƯƠNG PHÁP CHƯNG

 Chưng chân không: dùng trong trường

hợp cần hạ thấp nhiệt độ sôi của cấu tử.

 Chưng cất: phương pháp phổ biến để tách

hoàn toàn hỗn hợp cấu tử dễ bay hơi có tính chất hòa tan một phần hoặc hoàn toàn với nhau:

 Chưng cất ở áp suất chân không, áp suất

thường hoặc áp suất cao

 Hệ 2 cấu tử, hoặc nhiều cấu tử

 Làm việc gián đoạn hay liên tục

HỖN HỢP HAI CẤU TỬ

1 Dung dịch lý tưởng

2 Dung dịc thực

DUNG DỊC THỰC

 Hỗn hợp 2 cấu tử hoàn toàn tan lẫn

 Sai lệch âm

 Sai lệch dương

 Hỗn hợp có điểm đẳng phí

• Áp suất cực đại

• Áp suất cực tiểu

Hỗn hợp đẳng phí là hỗn hợp dung dịch hai cấu tử sôi ở nhiệt độ xác định Tại

điểm đẳng phí, pha lỏng và pha hơi có cùng một thành phần các cấu tử, do đó nếu đun sôi hỗn hợp đẳng phí thì pha hơi sau khi ngưng tụ sẽ có thành phần giống như pha lỏng ban đầu

 Hỗn hợp 2 cấu tử không hòa tan vào nhau:

+ Áp suất riêng phần của cấu tử này, không phụ thuộc vào sự có mặt của cấu tử khác trong hỗn hợp.

+ Nhiệt độ sôi của hỗn hợp thấp hơn nhiệt độ sôi của từng cấu tử

pA = pbhA; pB = pbhB

Pt = pA + pB = pbhA + pbhB

+ Tính lượng chất cấu tử A so với cấu tử B

GA/GB = (pbhA.MA)/(pbhB.MB)

PHÂN LOẠI HỖN HỢP HAI CẤU TỬ

 Hỗn hợp 2 cấu tử hòa tan một phần:

+ Phần 2 cấu tử hòa tan với nhau.

+ Phần 2 cấu tử không hòa tan vào nhau.

ĐỒ THỊ X-P

Dung dịch lý tưởng

0

1

ĐỒ THỊ X-P

Giản đồ t-x,y

Giản đồ t-x,y

ĐỒ THỊ X-Y

CHƯNG ĐƠN GIẢN

 Chưng gián đoạn

 Hơi trong quá trình chưng được lấy ra ngay và cho ngưng tụ

 Chưng gián đoạn thành phần chất lỏng ngưng luôn thay đổi

 Quá trình chưng liên tục, thành phần chất lỏng ngưng không đổi

CHƯNG ĐƠN GIẢN

CHƯNG ĐƠN GIẢN

 Chưng gián đoạn

CHƯNG ĐƠN GIẢN

 Chưng gián đoạn

Cân bằng vật chất cho toàn bộ quá trình

D x

W x

F x

D W

F

D W

+

=

.

CHƯNG ĐƠN GIẢN

 Chưng gián đoạn

Cân bằng nhiệt cho toàn tháp.

Nhiệt vào = nhiệt ra

CHƯNG ĐƠN GIẢN

 Chưng gián đoạn

CHƯNG ĐƠN GIẢN

 Chưng gián đoạn

CHƯNG ĐƠN GIẢN

 Chưng gián đoạn

 Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị

CHƯNG LIÊN TỤC – CHƯNG CẤT

CHƯNG LIÊN TỤC – CHƯNG CẤT

 Nguyên lý: Lặp lại của chưng đơn giản có cải tiến:

• Quá trình bốc hơi – ngưng tụ trên 1 bậc

• Lỏng từ trên xuống do trọng lượng, hơi từ dưới lên nhờ áp suất dư của quá trình sôi ở nồi đun.

• Cho hoàn lưu một phần sản phẩm ngưng tụ.

CHƯNG LIÊN TỤC – CHƯNG CẤT

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

• Nhập liệu vào tháp: nhập liệu sôi.

• Thiết bị ngưng tụ: ngưng tụ hoàn toàn (hơi – lỏng) - ở nhiệt độ sôi.

• Suất lượng mol của pha hơi từ đáy tháp lên đỉnh tháp phân bố đều theo tiết diện ngang của tháp

• Đun sôi đáy tháp: gián tiếp.

• Lưu lượng mol của các dòng pha: không đổi.

CHƯNG LIÊN TỤC – CHƯNG CẤT

 Tính toán chưng cất hệ 2 cấu tử

 Cân bằng vật chất cho toàn tháp

F = W + DF.xF = W.xW + D.xD

 Trong đó:

 F,W,D – kmol/h

 xF,xW,xD – phần mol cấu tử dễ bay hơi

CHƯNG LIÊN TỤC – CHƯNG CẤT

 Tính toán chưng cất hệ 2 cấu tử

CHƯNG LIÊN TỤC – CHƯNG CẤT

 Tính toán chưng cất

hệ 2 cấu tử

 Phương trình đường

làm việc đoạn cất:

CHƯNG LIÊN TỤC – CHƯNG CẤT

CHƯNG LIÊN TỤC – CHƯNG CẤT

 Tính toán chưng cất hệ 2 cấu tử

 Xác định chỉ số hồi lưu - R

R = b.Rmin

Rmin: Chỉ số hồi lưu ứng với trạng thái

cân bằng (chỉ số hồi lưu tối thiểu)

Biểu diễn đường làm việc

CHƯNG LIÊN TỤC – CHƯNG CẤT

 Tính toán chưng cất hệ 2 cấu tử

 Xác định y*F

xF

y*F

Đường cân bằng

Xác định chỉ số hồi lưu tối thiểu

XÁC ĐỊNH SỐ ĐĨA LÝ THUYẾT

1

+

R

x D

 Tính toán chưng cất hệ hai cấu tử

 Cân bằng nhiệt cho toàn tháp.

Nhiệt vào = nhiệt ra

 Nhiệt vào:

QF: dòng nhập liệu, W

QF = FCPF.tF

QK: cung cấp cho nồi đun, W.

QL0: dòng hoàn lưu mang vào, W.

QL0 = L0.CD.tD

CHƯNG LIÊN TỤC – CHƯNG CẤT

 Tính toán chưng cất hệ hai cấu tử

 Tính toán chưng cất hệ 2 cấu tử

 Tính toán chưng cất hệ 2 cấu tử

 Tính toán chưng cất hệ 2 cấu tử

 Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị ngưng

SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CHƯNG CẤT LIÊN TỤC

BẢN VẼ CẤU TẠO THÁP CHƯNG CẤT ĐĨA LỖ

BẢN VẼ CẤU TẠO THÁP CHƯNG CẤT MÂM CHÓP

BÀI TẬP 1

Một tháp chưng luyện liên tục ở áp suất khí quyển để phân tách hỗn hợp 2 hai cấu tử

của đĩa là

=0,6 Khoảng cách giữa hai đĩa là h=0,25m Chiều cao của phần đĩnh tháp là

500 mm và phần đáy tháp là 500 mm.

1) Tính khối lượng benzen (P) và toluen (W) thu được sau 1 giờ chưng cất kg/h.

2) Thiết lập phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn luyện và đoạn chưng

3) Tính chiều cao toàn bộ của tháp chưng, H, m.

4) Xác định đường kính tháp chưng, d, m.