Thiết bị chưng cất sử dụng hơi nước

Bản chất Chưng cất là phương pháp tách hỗn hợp chất lỏng thành các cấu tử riêng biệt dựa vào sự khác nhau về độ bay hơi của chúng bằng cách lặp đi lặp lại nhiều lần quá trình bay hơi và ngưng tụ. Phương pháp chưng cất thường gặp Chưng cất đơn giản Chưng cất bằng hơi nước Chưng cất phân đoạn Chưng cất chân không

CHÀO MỪNG THẦY VÀ CÁC BẠN ĐẾN VỚI BÀI THUYẾT TRÌNH CỦA NHÓM

12

Chủ đề: Thiết bị chưng cất sử dụng hơi nước

I. Khái quát chung

1. Bản chất

Chưng cất là phương pháp tách hỗn hợp chất lỏng thành các cấu tử riêng biệt dựa vào sự khác nhau về độ bay

hơi của chúng bằng cách lặp đi lặp lại nhiều lần quá

trình bay hơi và ngưng tụ.

2 Phương pháp chưng cất thường gặp

- Chưng cất đơn giản

- Chưng cất bằng hơi nước

- Chưng cất phân đoạn

- Chưng cất chân không

4 Ưu nhược điểm

 Ưu điểm:

- Quy trình kỹ thuật tương đối đơn giản.

- Thiết bị gọn.

- Thời gian tương đối nhanh.

- Không đòi hỏi vật liệu phụ như các phương pháp tẩm trích, hấp thụ…

 Khuyết điểm:

- Không có lợi đối với những nguyên liệu có hàm lượng tinh dầu thấp(vì thời gian chưng cất sẽ kéo dài, tốn rất nhiều hơi và nước ngưng tụ)

- Chất lượng tinh dầu có thể bị ảnh hưởng nếu trong tinh dầu có những cấu phần dễ bị phân hủy

- Không có khả năng tách các thành phần khó bay hơi hoặc

không bay hơi trong thành phần của nguyên liệu ban đầu mà

những thành phần này rất cần thiết vì chúng có tính chất định hương rất cao như sáp, nhựa thơm

- Trong nước chưng luôn luôn có một lượng tinh dầu tương đối lớn

- Nhưng tinh dầu có nhiệt độ sôi cao thường cho hiệu suất rất

kém

- Tiêu tốn một lượng nước khá lớn để làm nhưng tụ hỗn hợp hơi

5 Phương pháp chưng cất sử dụng hơi nước

Khi chưng cất bằng hơi nước trực tiếp người ta phun hơi nước qua lớp chất lỏng bằng một bộ phận phun Hơi nước có thể bão hòa hay quá nhiệt Trong quá

trình tiếp xúc giữa hơi nước và lớp chất lỏng, các cấu

tử cần chưng sẽ khuếch tán vào trong hơi Hỗn hợp hơi nước và cấu tử bay hơi đó được ngưng tụ và tách

ra sản phẩm

Quá trình chưng cất bằng hơi nước nước trực tiếp dùng

để tách các cấu tử không tan trog nước khỏi tạp chất

không bay hơi, trường hợp này sản phẩm ngưng sẽ phân lớp: cấu tư bay hơi và nước nên có thể lấy sản phẩm ra

dễ dàng

Ưu điểm của quá trình chưng bằng hơi nước trực tiếp là giảm được nhiệt độ sôi của hỗn hợp nghĩa là chúng ta có thể chưng ở nhiệt độ sôi thấp hơn nhiệt độ bình thường.Điều này rất có lợi đối với các chất dễ bị phân hủy ở

nhiệt độ cao cũng như đối với các chất có nhiệt độ sôi quá cao mà khi chưng cất gián tiếp đòi hỏi dùng hơi áp suất cao

Chưng cất bằng hơi nước có thể gián đoạn hay liên tục.trong cả 2 trường hợp người ta đều phải dùng cách đốt gián tiếp để đun bốc hơi hỗn hợp Lượng hơi nước trục tiếp đi vào hỗn hợp chỉ có nhiệm vụ mang cấu tử

dễ bay hơi ra

II Cấu tạo chung

Cấu tạo chung của thiết bị chưng cất gồm các bộ phận sau:

a, Nắp: có thể là hình chóp (I), chỏm cầu (II) hoặc elip (III)

Nắp phải có cấu tạo sao cho hơi thoát ra được dễ dàng và nhanh chóng

Ngoài ra, nắp phải đảm bảo kín khi ghép với thân thiết bị Giữa nắp và thân thiết bị có thể vặn chặt bằng bu lông có đệm

b, Cổ nồi, vòi voi: Cổ nồi và vòi voi có thể là hai bộ phận riêng biệt hay chung, cổ nồi có hình dáng sao cho hướng hỗn hợp hơi

ra nhanh Đối với những loại nguyên liệu tạo bọt hoặc bụi trong khi chưng cất thì cổ nồi phải có bộ phận thay đổi tốc hơi và phải

có thêm lưới chắn bụi Các loại cổ nồi thường có hình dáng sau:

Chiều dài của vòi voi phải thích hợp, nếu ngắn quá sẽ tạo áp suất

dư trong thiết bị, dài quá sẽ có hiện tượng ngưng tụ giữa chừng, hơi thoát ra chậm, ảnh hưởng đến tốc độ chưng cất và giảm chất lượng tinh dầu

c, Đáy nồi: Có cấu tạo giống nắp nồi, đáy nồi phải có cấu tạo sao cho việc tháo nước ngưng tụ được dễ dàng (nếu chưng cất gián tiếp) Trong trường hợp chưng cất trực tiếp thì đáy nồi

phải có bộ phận phun hơi

Nếu chưng cất với hơi nước mà không có nồi hơi riêng thì đáy nồi là bộ phận đốt nóng tạo hơi, do đó đáy nồi phải có cấu tạo sao cho diện tích truyền nhiệt lớn nhất

d, Ống phân phối hơi:

Ống phân phối hơi thường có nhiều dạng khác nhau, có thể hình tròn, xoắn ốc hay chữ thập Các lổ phân phối hơi bố trí so le

thành 2 hàng hướng về phía đáy nồi cất để cho hơi phân phối

đều và lổ khỏi bị tắc do nguyên liệu rơi vào Tổng tiết diện các

lổ phân phối hơi bằng 2 lần tiết diện ống phân phối hơi, tiết diện của ống phân phối hơi lấy bằng tiết diện của ống dẫn hơi vào

thiết bị và được xác định theo lượng hơi nước cần thiết dùng để chưng cất trong 1 giờ

e, Vỉ nồi: Để đỡ khối nguyên liệu, giữ cho nguyên liệu khỏi rơi xuống đáy nồi làm tắc ống dẫn hơi Thường thì tiết diện các lổ vỉ bằng 1/2 diện tích của bề mặt vỉ.

f, Nồi chưng cất được làm từ các vật liệu cách nhiệt và phải

không tác dụng hóa học với tinh dầu nhất là ở các bộ phận tiếp xúc trực tiếp với tinh dầu như cổ nồi, vòi voi các bộ phận này phải được chế tạo bằng thép không rỉ hoặc sắt tráng men, các bộ phận khác (thân, đáy ) có thể làm bằng thép CT3

III Các thiết bị chưng cất

1, Thiết bị chưng cất mâm xuyên lỗ

Nguyên lý hoạt động:

- Hỗn hợp nhập liệu sẽ được đưa vào tháp qua ống nhập liệu số

8, trong tháp chưng cất pha lỏng và hơi sẽ tiếp xúc với nhau trên mâm dẫn đến cấu tử nhẹ bị lôi cuốn lên trên đỉnh, còn cấu tử

nặng thì chảy xuống đáy theo ống chảy chuyền,

- Tại đáy tháp, hỗn hợp lỏng được tháo ra qua ống số 6, một

phần làm sản phẩm đáy, phần còn lại qua nồi đun đáy tháp hóa hơi và quay lại tháp chưng cất qua ống 5

- Tại đỉnh tháp, hơi ra khỏi đỉnh tháp rồi đi vào thiết bị ngưng tụ thành lỏng - sôi Một phần được lấy làm sản phẩm đỉnh, phần còn lại hoàn lưu lại tháp qua ống hoàn lưu số 2

Ưu, nhược điểm

Ưu đểm: chế tạo đơn giản, vệ sinh dễ dàng, trở lực thấp hơn tháp chóp và ít tốn kim loại hơn tháp chóp.

 Nhược điểm: yêu cầu lắp đặt cao: mâm tháp phải rất phẳng, đối với những tháp có đường kính quá lớn (>2,4m) ít dùng mân xuyên lỗ

vì khi đó chất lỏng phân phối không đều trên mâm

2, Thiết bị chưng cất mâm chóp

Nguên lý hoạt động: tương tự như mâm xuyên lỗ, khác ở chỗ là hơi đi từ dưới lên qua chóp và tiếp xúc với dòng lỏng làm bóc hơi cấu tử nhẹ

Ưu - nhược điểm:

 Ưu điểm: hiệu suất chuyển khối cao, ổn định và ít tiêu hao năng lượng nên số mâm ít hơn

 Nhược điểm: chế tạo phức tạp và trở lực lớn

3, thiết bị chưng cất tháp đệm

Cấu tạo: tháp đệm có cấu tạo hình trụ, gồm nhiều bậc nối với nhau bằng mặt bích hoặc hàn Vật chêm được cho vào tháp

theo một trong hai phương pháp: xếp ngẫu nhiên hay xếp thứ tự

Nguyên lý hoạt động: tương tự, nhưng khác là quá trình

truyền khối xảy ra trên bề mặt vật liệu chêm

Ưu nhược điểm:

 Ưu điểm: chế tạo đơn giản, trở lực thấp

 Nhược điểm: hiệu suất thấp, kém ổn định, sử dụng tháp chêm không cho phép ta kiểm soát quá trình chưng cất theo không gian tháp và tháp chêm khó chế tạo được kích thước lớn ở quy

mô công nghiệp

Tài liệu tham khảo: