CHƯNG LUYỆN LIÊN TỤC I. MỞ ĐẦU Chưng luyện là quá trình tách hỗn hợp lỏng thành cấu tử riêng biệt dựa trên cơ sở độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong hỗn hợp. Quá trình chưng luyện được tiến hành trong các thiết bị loại tháp đĩa và tháp đệm. Khi làm việc, hơi đi từ dưới lên tiếp xúc với chất lỏng chảy từ trên xuống và hơi sẽ ngưng tụ lại cấu tử khó bay hơi, nhiệt tỏa ra do quá trình ngưng tụ này sẽ làm bay hơi một lượng cấu tử dễ bay hơi. Vì vậy, khi lặp lại nhiều lần bốc hơi và ngưng tụ như thế, trong hơi sẽ giàu cấu tử dễ bay hơi, còn trong lỏng sẽ giàu cấu tử khó bay hơi. Nói một cách khác, với chiều cao tháp thích hợp ( số đĩa tương ứng), cuối cùng trên đỉnh tháp ta thu được sản phẩm có nồng độ cấu tử dễ bay hơi cao và ở đáy tháp ta thu được sản phẩm giàu cấu tử khó bay hơi. Nồng độ các cấu tử thay đổi theo chiều cao của tháp và do đó nhiệt độ sôi cũng thảy đổi theo chiều cao của tháp tương ứng với sự thay đổi nồng độ. Hệ thống chưng luyện liên tục loại tháp chóp với những đặc tính kỹ thuật như sau: Đường kính tháp D = 120 mm Số đĩa của tháp đoạn luyện N1 = 7 Số đĩa của tháp đoạn chưng N2 = 5 Mỗi đĩa có một chóp, một ống chảy chuyền nằm trong tháp. II. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM 1. Tim hiểu cấu tạo và nguyên lý làm việc tháp chưng luyện liên tục loại tháp chóp 2. Tìm hiểu vận hành và chế độ làm việc của tháp. 3. Tính cân bằng vật liệu trong tháp 4. Xác định số bậc thay đổi nồng độ (số đĩa lý thuyết) và hiệu suất của tháp III. QÚA TRÌNH THÍ NGHIỆM 1. Vẽ sơ đồ tháp chưng luyện
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM CHƯNG LUYỆN LIÊN TỤC I II III MỞ ĐẦU Chưng luyện trình tách hỗn hợp lỏng thành cấu tử riêng biệt dựa sở độ bay khác cấu tử hỗn hợp Quá trình chưng luyện tiến hành thiết bị loại tháp đĩa tháp đệm Khi làm việc, từ lên tiếp xúc với chất lỏng chảy từ xuống ngưng tụ lại cấu tử khó bay hơi, nhiệt tỏa trình ngưng tụ làm bay lượng cấu tử dễ bay Vì vậy, lặp lại nhiều lần bốc ngưng tụ thế, giàu cấu tử dễ bay hơi, lỏng giàu cấu tử khó bay Nói cách khác, với chiều cao tháp thích hợp ( số đĩa tương ứng), cuối đỉnh tháp ta thu sản phẩm có nồng độ cấu tử dễ bay cao đáy tháp ta thu sản phẩm giàu cấu tử khó bay Nồng độ cấu tử thay đổi theo chiều cao tháp nhiệt độ sôi thảy đổi theo chiều cao tháp tương ứng với thay đổi nồng độ Hệ thống chưng luyện liên tục loại tháp chóp với đặc tính kỹ thuật sau: Đường kính tháp D = 120 mm Số đĩa tháp đoạn luyện N1 = Số đĩa tháp đoạn chưng N2 = Mỗi đĩa có chóp, ống chảy chuyền nằm tháp MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM Tim hiểu cấu tạo nguyên lý làm việc tháp chưng luyện liên tục loại tháp chóp Tìm hiểu vận hành chế độ làm việc tháp Tính cân vật liệu tháp Xác định số bậc thay đổi nồng độ (số đĩa lý thuyết) hiệu suất tháp QÚA TRÌNH THÍ NGHIỆM 1 Vẽ sơ đồ tháp chưng luyện Sản phẩm đỉnh Nguyên liệu Sản phẩm đáy 1.Phần chưng; Bộ phận gia nhiệt cho nguyên liệu; Phần luyện; 4.Thùng cao vị; Ngưng tụ hồi lưu; 6.Ngưng tụ tiếp thu sản phẩm Mô tả trình thí nghiệm Ban đầu, nguyên liệu đưa vào thùng gia nhiệt nhờ bơm Sau gia nhiệt đến khoảng 60-70°C nguyên liệu đưa vào đĩa tiếp liệu, dòng nguyên liệu từ đĩa tiếp liệu theo ống chảy tràn chảy xuống Đồng thời phần tháp chưng gia nhiệt làm nóng Giai đoạn đầu phần luyện chưa có gì, nguyên liệu phần chưng bay đủ mạnh bay lên phần luyện ngưng tụ , tất đĩa phần luyện chứa chất lỏng trình chưng cất thực diễn Hơi từ đỉnh tháp ngưng tụ 5, phần hồi lưu lại để tăng hiệu suất cất, phần lại ngưng tụ tiếp cho vào bình thu Sau khoảng ba mươi phút lấy sản phẩm ra, đo nồng độ cồn chiết quang kế, thực lần Ghi kết Số liệu thí nghiệm Bảng số liệu thí nghiệm TT Trun g bình IV Nồng độ sản Nồng độ sản Nồng độ hỗn phẩm đỉnh, phẩm đáy, hợp đầu, %V %V %V 89 87 83 Lưu lượng sản phẩm đỉnh, l/phút 0,1 0,1 0,1 Chỉ số hồi lưu, R 86,33 0,1 0,75 1,67 0,75 0,75 0,75 TÍNH TOÁN Quy đổi nồng độ Bảng quy đổi nồng độ thể tích – nồng độ khối lượng ethanol %V 10 20 30 40 50 60 70 80 90 %M 7.98 16.16 24.54 33.24 42.37 52.03 62.34 73.45 85.65 Quy đổi nồng độ phần khối lượng – nồng độ phần mol aF / M A a F / M A + (1 − a F ) / M B xF = xP = = 0,016 aP / M A a P / M A + (1 − a P ) / M B xW = aW =0,5472 aW / M A / M A + (1 − aW ) / M B = 0,008 Tính toán cân vật liệu tháp: F.xf = W.xw +P.xp F = W +P Trong đó: F: Lượng hỗn hợp đầu cho vào tháp: Kmol/s W: Lượng sản phẩm đáy, Kmol/s P: Lượng sản phẩm đỉnh, Kmol/s xf , xw , xp : Nồng độ phần mol cấu tử dễ bay hỗn hợp đầu, đáy đỉnh tháp Xác định số bậc thay đổi nồng độ - Vẽ đường cong cân theo số liệu cân lỏng – (tra sổ tra cứu) - Vẽ đường nồng độ làm việc đoạn luyện đoạn chưng (chú ý đổi nồng độ từ phần khối lượng hay phần thể tích phần mol) Ta có phương trình đường nồng độ làm việc đoạn luyện = 0,428x+0,312 Y= Phương trình làm việc đoạn chưng: - 0,0318 Y= Trong L= lượng hỗn hợp đầu tính theo đơn vị sản phẩm đỉnh Kmol/Kmol - Xác định số đĩa lý thuyết NLT Hiệu suất tháp: η= = Nhận xét kết thí nghiệm