CHƯNG cất ĐẲNG PHÍ hệ BA cấu tử

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC SEMINAR GVHD: NGUYỄN BẢO VIỆT SVTH: BẠCH THỊ KIM PHẠM MINH TRƯỜNG ĐẶNG ĐÌNH SOÁI 4.DƯƠNG THỊ VÂN PHẠM ĐỨC HẬU TRẦN THẾ VINH MỤC LỤC I) GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ CHƯNG CẤT II) TỔNG QUAN VỀ CHƯNG CẤT 1) ĐỊNH NGHĨA 2) CÁC PHƯƠNG PHÁP CHƯNG CẤT III) CHƯNG CẤT ĐẲNG PHÍ HỆ CẤU TỬ 1) ĐỊNH NGHĨA VỀ CHƯNG CẤT ĐẲNG PHÍ HỆ CẤU TỬ 2) PHƯƠNG PHÁP CHƯNG CẤT ĐẲNG PHÍ HỆ CẤU TỬ 3) (AZEOTROPIC DISTILLATION) ỨNG DỤNG CỦA CHƯNG CẤT IV) I) GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ CHƯNG CẤT Trong thời kì cổ đại người ta biết chưng cất tinh dầu Vào thời kỳ chuyển tiếp kỷ (năm 1000), axít sulfuric axít nitric đặc biệt từ rượu (êtanol) khám phá chưng cất trở thành phương pháp quan trọng Thêm vào đó, kỷ 17, việc chưng cất lấy nước từ nước biển chưng cất nhựa đường hắc ín để trét kín tàu phát phương pháp chưng cất đóng vai trò quan trọng Ngày với phát triển vượt bậc công nghiệp giới nước nhà, ngành công nghiệp cần nhiều hóa chất có độ tinh khiết cao Chưng cất trình áp dụng từ lâu đời nghiên cứu kỹ lưỡng Nó áp dụng rộng rãi công nghiệp thực phẩm, sinh học hóa chất để chế biến rượu, cồn, tinh dầu, dầu thực vật, điều chế oxi, lọc dầu II) TỔNG QUAN VỀ CHƯNG CẤT 1) Định nghĩa Chưng cất trình dùng để tách cấu tử hỗn hợp lỏng hỗn hợp khí – lỏng thành cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay khác cấu tử hỗn hợp ( nghĩa nhiệt độ, áp suất bão hòa cấu tử khác nhau) Khi chưng hỗn hợp có cấu tử ta nhiêu sản phẩm Đối với trường hợp hai cấu tử ta có: Sản phẩm đỉnh gồm cấu tử có độ bay lớn phần cấu tử có độ bay bé sản phẩm đáy gồm cấu tử có độ bay bé phần cấu tử có độ bay lớn 2) Các phương pháp chưng cất a) Chưng cất đơn giản Dùng để tách hỗn hợp gồm cấu tử có độ bay khác Phương pháp thường dùng để tách sơ làm cấu tử khỏi tạp chất b) Chưng cất nước trực tiếp Dùng để tách hỗn hợp gồm chất khó bay tạp chất không bay hơi, thường ứng dụng trường hợp chất tách không tan vào nước c) Chưng cất chân không Chưng cất chân không : dùng trường hợp cần hạ thấp nhiệt độ sôi cấu tử Ví dụ trường hợp cấu tử hỗn hợp dễ bị phân hủy nhiệt độ cao hay trường hợp cấu tử có nhiệt độ sôi cao d) Chưng cất Chưng cất phương pháp phổ biến dùng để tách hoàn toàn hỗn hợp cấu tử dễ bay có tính chất hòa tan phần hòa tan hoàn toàn vào Chưng cất áp suất thấp dùng cho hỗn hợp dễ bị phân hủy nhiệt độ cao hỗn hợp có nhiệt độ sôi cao Chưng cất áp suất cao dùng cho hỗn hợp không hóa lỏng áp suất thường Sản phẩm chung: • Đỉnh: có độ bay lớn, nhiệt độ sôi thấp • Đáy: có bay kém, nhiệt độ sôi cao Hình : Sơ đồ công nghệ chưng cất điển hình 3) Các loại tháp chưng cất sử dụng công nghiệp Ta phân biệt chưng cất thành quy trình lần phòng thí nghiệm để tách hóa chất tinh khiết khỏi hỗn hợp, chưng cất liên tục tháp chưng cất công nghiệp a) Tháp mâm xuyên lổ mâm đĩa lưới Ưu điểm: chế tạo đơn giản , vệ sinh dễ dàng , trở lực thấp tháp chóp , tốn kim loại tháp chóp Nhược điểm: yêu cầu lắp đặt cao : mâm lắp phải phẳng , tháp có đường kính lớn (>2.4m) dùng mâm xuyên lỗ chất lỏng phân phối không mâm Hình 1.2 Mâm lổ tháp chưng b) Tháp chóp Ưu điểm: hiệu suất truyền khối cao , ổn định , tiêu hao lượng nên có số mâm Nhược điểm: chế tạo phức tạp , trở lực lớn Hình: Lắp đặt tháp chưng cất dầu thô nhà máy lọc dầu Dung Quất c) Tháp đệm (tháp chưng cất dùng vật chêm ) Ưu điểm:chế tạo đơn giản , trở lực thấp Nhược điểm: hiệu suất thấp , ổn định phân bố pha theo tiết diện tháp không , sử dụng tháp chêm không cho phép ta kiểm soát trình chưng cất theo không gian tháp tháp mâm trình thể qua mâm cách rõ ràng , tháp chêm khó chế tạo kích thước lớn qui mô công nghiệp Đối với hỗn hợp gồm cấu tử có nhiệt độ sôi giống gần hay gồm cấu tử tạo thành dung dịch đẳng phí ta dùng phương pháp chưng luyện thông thường để tách chúng dạng nguyên chất có dùng tháp vô cao với lượng hồi lưu lớn Để tách hỗn hợp phải dùng phương pháp chưng luyện đặc biệt, thông thường người ta hay dùng phương pháp luyện trích ly chưng luyện đẳng phí III) Giới thiệu sơ lược chưng cất đẳng phí hệ cấu tử Thế hỗn hợp đẳng phí? Hỗn hợp đẳng phí hỗn hợp dung dịch cấu tử sôi nhiệt độ xác định Đặc điểm: Tại điểm đẳng phí pha lỏng pha có thành phần cấu tử, đun sôi hỗn hợp đẳng phí pha có thành phần giống pha lỏng ban đầu, phân riêng hoàn toàn cấu tử phương pháp chưng cất thông thường Giảng đồ : Hỗn hợp đẳng phí Phương pháp chưng cất đẳng phí (Azeotropic Distillation) Trong hỗn hợp đẳng phí, ta phân riêng hoàn toàn cấu tử phương pháp chưng cất thông thường Do người ta khắc phục điều cách thêm vào hỗn hợp cấu tử thứ ba Phương pháp gọi phương pháp chưng cất đẳng phí  Vậy phương pháp chưng cất đẳng phí gì? Đây phương pháp cho thêm cấu tử thứ ba vào nhằm thay đổi độ bay tương đối hai cấu tử hệ ban đầu Có nghĩa thêm cấu tử thứ ba vào, tạo thành với cầu tử bị bay hơi( hay với hai cấu tử) dung dịch đẳng phí có độ bay lớn sản phẩm đáy tháp cấu tử dạng nguyên chất Ở đáy tháp cấu tử thứ ba thường dùng Benzen, Cloroform, Toluen…để tạo thành hỗn hợp đẳng phí cấu tử, nhiệt độ sôi hỗn hợp thấp nhiệt độ sôi cấu tử riêng biệt Phương pháp chưng cất dẳng phí ứng dụng nhiều sống, điển hình trình chưng cất cồn sinh học Etanlol Sơ đồ nguyên lý chưng dẳng phí Etanol: Nguyên tắc: Hỗn hợp Etanol-nước có nhiệt độ sôi gần tạo thành dung dịch đẳng phí 78,150C, áp suất 1,013 bar Với hỗn hợp dùng phương pháp chưng luyện thông thường để tách phân tử dạng nguyên chất, dù tháp vô cao lượng hồi lưu lớn Phương pháp chưng đẳng phí thực đưa thêm cấu tử phân ly có tác dụng phá vỡ hỗn hợp đẳng phí, làm tăng độ bay tương đối phân tử hỗn hợp  Công nghệ thực tế áp dụng Brasil, sơ đồ công nghệ sau: Thực đưa cấu tử phá đẳng phí Bezen, heptan cyclohexan Etanol 96% thể tích đua vào cột tách nước tháp Etanol 99,8% thu đáy tháp, đưa di làm lạnh tồn chứa, bảo quản Hỗn hợp đồng sôi ba cấu tử thu đỉnh tháp ngu tự phân tách thùng lắng gạn lớp thùng lắng gạn hợp chất hữu chứa cấu tử phá đẳng phí đưa tách Hydrocacbon, Hydrocacbon phá đẳng phí, Etanol, lượng nước đưa tuần hoàn thiết bị ngưng tụ đưa thùng lắng gạn Stillage thu tuần hoàn tháp chưng cất Etanol Một số trường hợp khác Stillage sử dụng sản xuất thức ăn cho động vật Lượng nước sử dụn: 1÷1,5 kg/lít Etanol 99,8% IV) Ứng dụng chưng cất đẳng phí Quá trình chưng cất đóng vai trò quan trọng công nghiệp hóa học, thực phẩm, sinh học… đời sống Trong nhiều trường hợp, trình chưng cất đơn giản nhất, kinh tế để tách, làm tinh khiết sản phẩm Chưng cất đẳng phí ứng dụng phổ biến chưng cất dầu mỏ cư công nghệ hóa dầu sản xuất ethanol a) Trong công nghệ hóa dầu Quá trình chưng cất ứng dụng để tách, tinh chế sản phẩm dầu mỏ Dầu mỏ (petroleum), dầu thô (crude oil) hỗn hợp hidro cacbon thiên nhiên phức tạp( từ C đến C) Sản phẩm trình chưng cất ứng dụng • Khí đốt:c,c • Khí hóa lỏng (LPG): c, c hóa lỏng áp suất cao • Xăng: dùng làm dung môi, nhiên liệu oto, máy bay • Kerosene(dầu hỏa) • Gas-oil(diesel fuel) • Mazut nhẹ • Dầu nhớt: sản phẩm trình chưng cất chân không b) Trong chưng cất etanol Ethanol dùng làm chất phụ gia pha vào xăng làm tăng số octan xăng Dùng làm chất sát trùng, rửa vết thương y tế dùng làm dược phẩm chữa bệnh Trong tổng hợp hóa học: cồn xem là chất trung gian để xản xuất chất hóa học khác như: acid axetic, etyl axetat… Ngoài người ta dùng chúng làm dung môi hòa tan nhiều hợp chất hữu vô khác TÀI LIỆU THAM KHẢO VÕ VĂN BANG – VŨ BÁ MINH: Quá trình thiết bị công nghệ hóa học – Nhà xuất đại học quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh http://vi.wikipedia.org/wiki/Ch%C6%B0ng_c%E1%BA%A5t http://www.ebook.edu.vn/ GS.TS ĐÀO VĂN LƯỢNG: Nhiệt động hóa học – Nhà xuất khoa học kĩ thuật http://tailieu.vn/ [...]... của chưng cất đẳng phí Quá trình chưng cất đóng vai trò quan trọng trong công nghiệp hóa học, thực phẩm, sinh học… và trong đời sống Trong nhiều trường hợp, quá trình chưng cất là đơn giản nhất, kinh tế nhất để tách, làm sạch tinh khiết sản phẩm Chưng cất đẳng phí được ứng dụng phổ biến trong chưng cất dầu mỏ cư công nghệ hóa dầu và trong sản xuất ethanol a) Trong công nghệ hóa dầu Quá trình chưng cất. .. cacbon thiên nhiên rất phức tạp( từ C đến C) Sản phẩm của quá trình chưng cất và ứng dụng • Khí đốt:c,c • Khí hóa lỏng (LPG): c, c được hóa lỏng ở áp suất cao • Xăng: dùng làm dung môi, nhiên liệu oto, máy bay • Kerosene(dầu hỏa) • Gas-oil(diesel fuel) • Mazut nhẹ • Dầu nhớt: sản phẩm của quá trình chưng cất chân không b) Trong chưng cất etanol Ethanol được dùng làm chất phụ gia khi pha vào xăng làm... Ngoài ra người ta có thể dùng chúng làm dung môi hòa tan nhiều hợp chất hữu cơ và vô cơ khác TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 VÕ VĂN BANG – VŨ BÁ MINH: Quá trình và thiết bị trong công nghệ hóa học – Nhà xuất bản đại học quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh 2 http://vi.wikipedia.org/wiki/Ch%C6%B0ng_c%E1 %BA% A5t 3 http://www.ebook.edu.vn/ 4 GS.TS ĐÀO VĂN LƯỢNG: Nhiệt động hóa học – Nhà xuất bản khoa học kĩ thuật 5 http://tailieu.vn/ ... CHƯNG CẤT II) TỔNG QUAN VỀ CHƯNG CẤT 1) ĐỊNH NGHĨA 2) CÁC PHƯƠNG PHÁP CHƯNG CẤT III) CHƯNG CẤT ĐẲNG PHÍ HỆ CẤU TỬ 1) ĐỊNH NGHĨA VỀ CHƯNG CẤT ĐẲNG PHÍ HỆ CẤU TỬ 2) PHƯƠNG PHÁP CHƯNG CẤT ĐẲNG PHÍ... pháp chưng cất đẳng phí  Vậy phương pháp chưng cất đẳng phí gì? Đây phương pháp cho thêm cấu tử thứ ba vào nhằm thay đổi độ bay tương đối hai cấu tử hệ ban đầu Có nghĩa thêm cấu tử thứ ba vào,... ly chưng luyện đẳng phí III) Giới thiệu sơ lược chưng cất đẳng phí hệ cấu tử Thế hỗn hợp đẳng phí? Hỗn hợp đẳng phí hỗn hợp dung dịch cấu tử sôi nhiệt độ xác định Đặc điểm: Tại điểm đẳng phí