CHƯƠNG 5 CHƯNG VÀ CHƯNG CẤT

QT & TB TRUYỀN KHỐI MMH: 607050 BỘ MƠN: QT & TB CNHH KHOA: KỸ THUẬT HỐ HỌC TRƯỜNG: ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HCM NGƯỜI SOẠN: PGS.TS Trịnh Văn Dũng 18.11.2012 Truyền khói A MSMH: 607050 CHƯƠNG 5a CHƯNG VÀ CHƯNG CẤT 5.1 Một số khái niệm 5.2 Cân pha hệ lỏng - 5.3 Chưng bậc 5.4 Chưng cất hỗn hợp hai cấu tử 5.5 Chưng cất hỗn hợp nhiều cấu tử 5.6 Chưng lôi theo nước 5.7 Thiết bò chưng cất 5.8 Tính toán thiết bò chưng cất 5.9 Các phương pháp chưng đặc biệt 18.11.2012 Truyền khói A MSMH: 607050 CHƯƠNG 5a CHƯNG VÀ CHƯNG CẤT 5.1 Một số khái niệm Chưng gì? Quá trình tách hỗn hợp lỏng thành cấu tử riêng biệt cách đun sôi hỗn hợp, tách tạo thành để ngưng tụ T = const: cấu tử có áp suất lớn dễ bay hơi; P = const: cấu tử có nhiệt độ sôi thấp dễ bay hơi; 18.11.2012 Truyền khói A MSMH: 607050 CHƯƠNG 5a CHƯNG VÀ CHƯNG CẤT 5.1 Một số khái niệm Phân biệt chưng khác với cô đặc: Giống nhau: bay sôi; Khác nhau: Chứng dung môi chất tan bay hơi; Cô đặc có dung môi bay hơi, chất tan không bay 18.11.2012 Truyền khói A MSMH: 607050 CHƯƠNG 5a CHƯNG VÀ CHƯNG CẤT 5.1 Một số khái niệm Chưng áp suất khác nhau: áp suất thường; áp suất thấp; áp suất cao; 18.11.2012 Truyền khói A MSMH: 607050 CHƯƠNG 5a CHƯNG VÀ CHƯNG CẤT 5.1 Một số khái niệm Có nhiều phương pháp chưng: bậc; chưng cất (luyện); chưng lôi theo nước, ; 18.11.2012 Truyền khói A MSMH: 607050 CHƯƠNG 5a CHƯNG VÀ CHƯNG CẤT 5.1 Một số khái niệm Chưng dùng công nghiệp: hóa chất; dầu mỏ; chế biến khí; thực phẩm; dược phẩm; sinh học; môi trường … 18.11.2012 Truyền khói A MSMH: 607050 CHƯƠNG 5a CHƯNG VÀ CHƯNG CẤT 5.2 Cân pha hệ lỏng - Xây dựng cân pha: p – t; p – x,y (t = const); t – x,y (p = const); y – x (p = const); 18.11.2012 Truyền khói A MSMH: 607050 CHƯƠNG 5a CHƯNG VÀ CHƯNG CẤT 5.2 Cân pha hệ lỏng - Hỗn hợp lý tưởng: đònh luật Raoult Hỗn hợp thực: thực nghiệm 18.11.2012 Truyền khói A MSMH: 607050 CHƯƠNG 5a CHƯNG VÀ CHƯNG CẤT 5.2 Cân pha hệ lỏng - •Đònh luật Raoult: p  P x ; A A A • •Áp suất tổng hệ cấu tử: x y*     1x 18.11.2012 Truyền khói A MSMH: 607050 10 CHƯƠNG 5c CHƯNG CẤT HỆ HAI CẤU TỬ G1 y1 5.3 Cân nhiệt L0 xD D xD nc F xF Gy G’y QC  R  1DhG1  hL0   DhG1  hF   W hW  hF   Qm Lx L’ x Hơi QC Gh  0,95rh W xW 18.11.2012 Truyền khói A MSMH: 607050 ng 47 CHƯƠNG 5c CHƯNG CẤT HỆ HAI CẤU TỬ 5.4 Các yếu tố ảnh hưởng 5.4.1 Ảnh hưởng trạng thái nhập liệu q xF x y q 1 q 1 hG  hF L' L q  hG  hL F 18.11.2012 Truyền khói A MSMH: 607050 48 H CHƯƠNG 5c L CHƯNG CẤT HỆ HAI CẤU TỬ 5.4 Các yếu tố ảnh hưởng 5.4.1 Ảnh hưởng trạng thái nhập liệu •2 •1 •3 •4 •5 18.11.2012 F0 Truyền khói A MSMH: 607050 49 5.4.1 Ảnh hưởng trạng thái nhập liệu No Trạng thái nhập liệu Hỗn hợp chưa sôi Hỗn hợp sôi Hỗn hợp lỏng  Hỗn hợp bão hòa 18.11.2012 Hỗn hợp qúa nhiệt q q 1 L, L' G, G' q L = RD L' = RD + F + F G = (R+1)D G = G'  F q>1 > 1,0 L = RD L' = RD + F G = (R+1)D G' = G  L = RD L' = RD +  F G = (R+1)D 1>q>0 G' = G  (1-F [...]... 20 MSMH: 607 050 30 40 50 60 70 80 90 100 14 CHƯƠNG 5a CHƯNG VÀ CHƯNG CẤT P=const P=const P=const 18.11.2012 P=const t=const P=const t=const P=const Truyền khói A MSMH: 607 050 t=const 15 CHƯƠNG 5a CHƯNG VÀ CHƯNG CẤT 5. 2 Cân bằng pha hệ lỏng - hơi Hệ hai chất lỏng không tan P P PB PH2O 760 Hỗn hợp: Dầu - Nước 18.11.2012 Truyền khói A 69 79 MSMH: 607 050 100 t 16 CHƯƠNG 5a CHƯNG VÀ CHƯNG CẤT 5. 2 Cân bằng...CHƯƠNG 5a CHƯNG VÀ CHƯNG CẤT 5. 2 Cân bằng pha hệ lỏng - hơi P=const P=const t=const Hỗn hợp: Benzen - Toluen 18.11.2012 Truyền khói A MSMH: 607 050 11 CHƯƠNG 5a CHƯNG VÀ CHƯNG CẤT 5. 2 Cân bằng pha hệ lỏng - hơi Hệ có sai lệch dương với Raoult P=const P=const t=const Hỗn hợp: Etanol - Nước 18.11.2012 Truyền khói A MSMH: 607 050 12 CHƯƠNG 5a CHƯNG VÀ CHƯNG CẤT 5. 2 Cân bằng pha hệ lỏng... H M HN  HM MSMH: 607 050 17 CHƯƠNG 5b CHƯNG ĐƠN GIẢN 5. 1 Sơ đồ nguyên lý 5. 2 Cân bằng vật chất 5. 3 Cân bằng nhiệt 5. 4 Ưu nhượùc điểm 5. 5 Phạm vi sử dụng 18.11.2012 Truyền khói A MSMH: 607 050 18 CHƯƠNG 5b CHƯNG ĐƠN GIẢN 5. 1 Sơ đồ nguyên lý H2O F xF Qnt 2 3 1 QC W xW 18.11.2012 D xDtb Truyền khói A MSMH: 607 050 19 CHƯƠNG 5b CHƯNG ĐƠN GIẢN 5. 1 Sơ đồ nguyên lý H2O F xF Cho hỗn hợp vào nồi đun 1; đun bốc... A MSMH: 607 050 13 CHƯƠNG 5a CHƯNG VÀ CHƯNG CẤT 5. 2 Cân bằng pha hệ lỏng - hơi x, % mol 0 5. 0 10.0 20.0 30.0 40.0 50 .0 60.0 70.0 80.0 90.0 100 Điểm đẳng phí y, % mol 0 33.2 44.3 53 .1 57 .6 61.4 65. 4 69.9 75. 3 81.8 89.8 100 89.4 100.0 90 .5 86 .5 83.2 81.7 80.8 80.0 79.4 79.0 78.6 78.4 78.4 78. 15 t, 0C 110,0 100 90 100,0 80 70 90,0 60 50 80,0 40 30 70,0 20 10 60,0 0 0 18.11.2012 10 20 30 40 50 60 70 80... MSMH: 607 050 Dn, xDn 31 CHƯƠNG 5b CHƯNG ĐƠN GIẢN 5. 6 Khắc phục nhược điểm F, xF Dn, xDn W, xW 18.11.2012 W2, xW2 W3, xW3 Wn, xWn Truyền khói A MSMH: 607 050 32 CHƯƠNG 5b CHƯNG ĐƠN GIẢN 5. 6 Khắc phục nhược điểm F, xF L0 Dn, xDn W, xW 18.11.2012 W2, xW2 W3, xW3 Truyền khói A Wn, xWn MSMH: 607 050 33 CHƯƠNG 5c CHƯNG CẤT HỆ HAI CẤU TỬ 5. 1 Sơ đồ nguyên lý 5. 2 Cân bằng vật chất 5. 3 Cân bằng nhiệt 5. 4 Các yếu... nhiệt 5. 4 Các yếu tố ảnh hưởng 5. 5 Thiết bò chưng cất 5. 6 Tính toán thiết bò chưng cất 18.11.2012 Truyền khói A MSMH: 607 050 34 CHƯƠNG 5c CHƯNG CẤT HỆ HAI CẤU TỬ 5. 1 Sơ đồ nguyên lý 1 2 18.11.2012 3 4 5 6 7 Truyền khói A 8 9 10 11 12 13 MSMH: 607 050 35 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1 – thùng chứa dung dòch đầu; 2 – bơm; 3 – thùng cao vò gia nhiệt; 4 – thùng chứa sản phẩm đáy; 5 – thiết bò đun nóng nguyên... 607 050 xF x 24 CHƯƠNG 5b CHƯNG ĐƠN GIẢN 5. 3 Cân bằng nhiệt Mục đích xác đònh: H2O F xF -Lượng hơi đốt Qnt 2 3 1 - Lượng nước lạnh ngưng tu QC W xW 18.11.2012 Truyền khói A MSMH: 607 050 D xDtb 25 CHƯƠNG 5b CHƯNG ĐƠN GIẢN 5. 3 Cân bằng nhiệt H2O F xF Qnt 2 3 1 QC Lượng hơi cấp cho thiết bò đun sôi: GH O 2 W xW D xDtb FCF t SF  t 0 F   F  W  rD  0,95rH O 2 18.11.2012 Truyền khói A MSMH: 607 050 26 CHƯƠNG... 26 CHƯƠNG 5b CHƯNG ĐƠN GIẢN 5. 3 Cân bằng nhiệt H2O F xF Qnt 2 3 1 QC Lượng nước cấp cho thiết bò ngưng tụ: GNL 18.11.2012 DrD  DC D t D  t DR   C H 2O t ra  tvao  Truyền khói A MSMH: 607 050 W xW D xDtb 27 CHƯƠNG 5b CHƯNG ĐƠN GIẢN 5. 4 Ưu nhượùc điểm Chưng đơn giản: dễ thực hiện, vốn đầu tư thấp, công nghệ linh động 18.11.2012 Truyền khói A MSMH: 607 050 28 CHƯƠNG 5b CHƯNG ĐƠN GIẢN 5. 4 Ưu nhượùc... công sức, thời gian và năng lượng 18.11.2012 Truyền khói A MSMH: 607 050 29 CHƯƠNG 5b CHƯNG ĐƠN GIẢN 5. 5 Phạm vi sử dụng Chỉ áp dụng với hỗn hợp có nhiệt độ sôi khá xa nhau Chỉ dùng để tách sơ bộ Khi năng suất không lớn Để tăng nồng độ sản phẩm đònh: tiến hành chưng đơn giản có hồi lưu nhờ thiết bò ngưng tụ hồi lưu 18.11.2012 Truyền khói A MSMH: 607 050 30 CHƯƠNG 5b CHƯNG ĐƠN GIẢN 5. 6 Khắc phục nhược... x y  x  ln W  x y  x W W 18.11.2012 Qnt Truyền khói A MSMH: 607 050 W xW D xDtb 22 CHƯƠNG 5b CHƯNG ĐƠN GIẢN 5. 2 Cân bằng vật chất 100 x xW x1 x2 …… xF 90 80 y* y*F y*1 y*2 … y*F 1 ……………………………………… * yx 70 60 50 40 30 20 10 0 0 18.11.2012 Truyền khói A 10 20 30 40 MSMH: 607 050 50 60 70 80 90 100 23 CHƯƠNG 5b CHƯNG ĐƠN GIẢN 5. 2 Cân bằng vật chất x xW x1 x2 …… xF y* y*F y*1 y*2 … y*F 1 * y x 1 ...CHƯƠNG 5a CHƯNG VÀ CHƯNG CẤT 5.1 Một số khái niệm 5.2 Cân pha hệ lỏng - 5.3 Chưng bậc 5.4 Chưng cất hỗn hợp hai cấu tử 5.5 Chưng cất hỗn hợp nhiều cấu tử 5.6 Chưng lôi theo nước 5.7 Thiết... 5.7 Thiết bò chưng cất 5.8 Tính toán thiết bò chưng cất 5.9 Các phương pháp chưng đặc biệt 18.11.2012 Truyền khói A MSMH: 607050 CHƯƠNG 5a CHƯNG VÀ CHƯNG CẤT 5.1 Một số khái niệm Chưng gì? Quá... 607050 CHƯƠNG 5a CHƯNG VÀ CHƯNG CẤT 5.1 Một số khái niệm Chưng áp suất khác nhau: áp suất thường; áp suất thấp; áp suất cao; 18.11.2012 Truyền khói A MSMH: 607050 CHƯƠNG 5a CHƯNG VÀ CHƯNG CẤT 5.1