CHƯƠNG 6 TRÍCH LY LỎNG LỎNG

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 khối A MSMH: 607050 CHƯƠNG TRÍCH LY LỎNG - LỎNG 6.1 Khái niệm chung 6.2 Cân pha hệ lỏng - lỏng 6.3 Trích ly bậc 6.4 Trích ly nhiều bậc chéo chiều 6.5 Trích ly nhiều bậc ngược chiều 6.6 Trích ly liên tục 6.7 Thiết bò trích ly 6.8 Tính toán thiết bò trích ly 18.11.2012 Truyền khối A MSMH: 607050 CHƯƠNG TRÍCH LY LỎNG - LỎNG 6.1 Khái niệm chung Trích ly gì? Trích ly (chiết): tách hay vài cấu tử hỗn hợp lỏng hay rắn; dung môi không tan dung dòch đầu; (A+B) + S (C)  (S+B) + A E R (A+B+S) Chất lỏng: dung môi hay tác nhân, chất trích ly; Cấu tử cần tách: cấu tử bò trích ly; Dung dòch thu được: dòch chiết – Extraction (E); Chất lỏng đầu: nước – Raphinat (R); 18.11.2012 Truyền khối A MSMH: 607050 CHƯƠNG TRÍCH LY LỎNG - LỎNG 6.1 Khái niệm chung Trích ly xảy nào? Q trình trích ly xảy theo giai đoạn: - Trộn hỗn hợp đầu với dung mơi; - Tách hai pha; - Hồn ngun tác nhân trích ly; 18.11.2012 Truyền khối A MSMH: 607050 CHƯƠNG TRÍCH LY LỎNG - LỎNG 6.1 Khái niệm chung Trích ly xảy nào? giai đoạn nối tiếp nhau: - Giai đoạn chậm định tốc độ chung; - Trong trích ly lỏng – lỏng để tách pha tốt cần lớn; Để tái sinh dung mơi: - Đun bốc hơi; - Chưng cất; 18.11.2012 Truyền khối A MSMH: 607050 CHƯƠNG TRÍCH LY LỎNG - LỎNG 6.1 Khái niệm chung Quá trình trích ly dùng nào? a) Đối với hỗn hợp lỏng không tách chưng cất: -Hỗn hợp đẳng phí; -Hỗn hợp có nhiệt độ sôi cao; b) Đối với hỗn hợp tách chưng cất chi phí cao: -Dung dòch loãng; -Dung dòch có nhiệt độ sôi gần nhau; 18.11.2012 Truyền khối A MSMH: 607050 CHƯƠNG TRÍCH LY LỎNG - LỎNG 6.1 Khái niệm chung Quá trình trích ly có nhược điểm gì? - Quá trình trích ly phải dùng thêm dung môi nên: Tăng chi phí cho dung môi; Không tránh khỏi việc làm bẩn sản phẩm cần tách; Khó tách hết dung môi khỏi sản phẩm; Công nghệ phức tạp; 18.11.2012 Truyền khối A MSMH: 607050 CHƯƠNG TRÍCH LY LỎNG - LỎNG 6.1 Khái niệm chung Chọn lựa tác nhân trích ly cần ý: - Độ chọn lọc cao; -Dễ hoàn nguyên (tái sinh): , CP, r nhỏ;  lớn -Ít độc hại: An toàn làm việc; Với môi trường; Ít ăn mòn thiết bò; - Giá thành hạ, dễ kiếm, ổn đònh dễ bảo quản 18.11.2012 Truyền khối A MSMH: 607050 CHƯƠNG TRÍCH LY LỎNG - LỎNG 6.2 Cân pha hệ lỏng - lỏng Hỗn hợp lý tưởng tuân theo đònh luật phân bố Hỗn hợp thực xây dựng ng thực nghiệm 18.11.2012 Truyền khối A MSMH: 607050 CHƯƠNG TRÍCH LY LỎNG - LỎNG 6.2 Cân pha hệ lỏng - lỏng Đònh luật phân bố: y * t  const m  const x  y*  mx y t1 t2 t3 x 18.11.2012 Truyền khối A MSMH: 607050 10 CHƯƠNG TRÍCH LY LỎNG - LỎNG 6.3 Trích ly bậc c) Ưu điểm: đơn giản; công nghệ linh động; vốn đầu tư thấp; Nhược điểm: hiệu suất thấp; độ thu hồi không cao; nồng độ nhỏ; suất không lớn; c) Phạm vi sử dụng: dùng để tách sơ hệ có độ hòa tan lớn; phù với suất thấp 18.11.2012 Truyền khối A MSMH: 607050 24 CHƯƠNG TRÍCH LY LỎNG - LỎNG 6.4 Trích ly nhiều bậc chéo chiều a) Sơ đồ nguyên lý: S F S1 R1 E1 S2 R2 Si E2 Ri i Ei Dung dòch đầu cho vào bậc nước bậc vào bậc khỏi bậc vào bậc …; dung môi cho vào bậc; Tiến hành đạt yêu cầu thi tách sản phẩm 18.11.2012 Truyền khối A MSMH: 607050 25 CHƯƠNG TRÍCH LY LỎNG - LỎNG 6.4 Trích ly nhiều bậc chéo chiều S F S1 R1 S2 R2 E1 Si Ri i E2 Ei b) Cho: F, xF, Si (S) Tính số bậc n để đạt độ thu hồi xR đó? 18.11.2012 Truyền khối A MSMH: 607050 26 CHƯƠNG TRÍCH LY LỎNG - LỎNG B 6.4 Trích ly nhiều bậc chéo chiều F R1 R2 R3 A 18.11.2012 M1 M3 M2 R Truyền khối A E1 E2 E3 C MSMH: 607050 27 CHƯƠNG TRÍCH LY LỎNG - LỎNG 6.4 Trích ly nhiều bậc chéo chiều yS F xR xi 18.11.2012 Truyền khối A x1 MSMH: 607050 xF 28 CHƯƠNG TRÍCH LY LỎNG - LỎNG 6.4 Trích ly nhiều bậc chéo chiều c) Thực chất lặp lại trích ly bậc nhiều lần: Tăng độ thu hồi Nhưng: có nhiều sản phẩm trung gian; dùng dung môi rẻ; không cần hoàn nguyên; lượng cấu tử trích ly nhỏ; có hệ số phân bố lớn; 18.11.2012 Truyền khối A MSMH: 607050 29 CHƯƠNG TRÍCH LY LỎNG - LỎNG 6.5 Trích ly nhiều bậc ngược chiều F R1 = F2 E1 R2=F3 Ri1 E2 Ri i E3 Ei S = Ei+1 Đầu vào dòch đầu tiếp xúc E1  nồng độ cao hơn; Đầu nước tiếp xúc S  chiết triệt để hơn; 18.11.2012 Truyền khối A MSMH: 607050 30 CHƯƠNG TRÍCH LY LỎNG - LỎNG 6.5 Trích ly nhiều bậc ngược chiều F R1 = F2 E1 R2=F3 Ri1 E2 Ri i E3 Ei S = Ei+1 Cho lượng nguyên liệu đầu F, xF, xR Tính: n, Ec yE Dùng đồ thò tam giác, y - x 18.11.2012 Truyền khối A MSMH: 607050 31 CHƯƠNG TRÍCH LY LỎNG - LỎNG 6.5 Trích ly nhiều bậc ngược chiều F R1 = F2 E1 R2=F3 Ri1 E2 Ri i E3 Ei S = Ei+1 Cân vật chất: •Ta có: M = F + S = Ri + E1 •Do ngược chiều: F – E1 = R1  E2 = … = Rn – S = P •Bậc 1: F + E2 = R1 + E1 •Bậc 2: R1 + E3 = R2 + E2 18.11.2012 Truyền khối A MSMH: 607050 32 CHƯƠNG TRÍCH LY LỎNG - LỎNG 6.5 Trích ly nhiều bậc ngược chiều B F • R1 • R2 •R M E1 E2 E3 A 18.11.2012 P C Truyền khối A MSMH: 607050 33 CHƯƠNG TRÍCH LY LỎNG - LỎNG 6.5 Trích ly nhiều bậc ngược chiều B • E1 • • F E1 XF PT A 18.11.2012 R CS Truyền khối A MSMH: 607050 • • PP 34 CHƯƠNG TRÍCH LY LỎNG - LỎNG 6.6 Trích ly liên tục 18.11.2012 Truyền khối A MSMH: 607050 35 CHƯƠNG TRÍCH LY LỎNG - LỎNG 6.7 Thiết bò trích ly 18.11.2012 Truyền khối A MSMH: 607050 36 CHƯƠNG TRÍCH LY LỎNG - LỎNG 6.7 Thiết bò trích ly 18.11.2012 Truyền khối A MSMH: 607050 37 CHƯƠNG TRÍCH LY LỎNG - LỎNG 6.8 Tính toán thiết bò trích ly Đường kính giọt: d = 1,92 d0 Tốc độ chuyển động giọt: gd       w0   3     Truyền khối giọt môi trường liên tục: Re  18.11.2012 w0 2 d 2 1 Truyền khối A MSMH: 607050 38 [...]... khối A MSMH: 60 7050 13 CHƯƠNG 6 TRÍCH LY LỎNG - LỎNG 6. 2 Cân bằng pha hệ lỏng - lỏng 18.11.2012 Truyền khối A MSMH: 60 7050 14 CHƯƠNG 6 TRÍCH LY LỎNG - LỎNG 6. 2 Cân bằng pha hệ lỏng - lỏng 18.11.2012 Truyền khối A MSMH: 60 7050 15 CHƯƠNG 6 TRÍCH LY LỎNG - LỎNG 6. 2 Cân bằng pha hệ lỏng - lỏng 18.11.2012 Truyền khối A MSMH: 60 7050 16 CHƯƠNG 6 TRÍCH LY LỎNG - LỎNG 6. 2 Cân bằng pha hệ lỏng - lỏng y A y* =... Truyền khối A MSMH: 60 7050 26 CHƯƠNG 6 TRÍCH LY LỎNG - LỎNG B 6. 4 Trích ly nhiều bậc chéo chiều F R1 R2 R3 A 18.11.2012 M1 M3 M2 R Truyền khối A E1 E2 E3 C MSMH: 60 7050 27 CHƯƠNG 6 TRÍCH LY LỎNG - LỎNG 6. 4 Trích ly nhiều bậc chéo chiều yS F xR xi 18.11.2012 Truyền khối A x1 MSMH: 60 7050 xF 28 CHƯƠNG 6 TRÍCH LY LỎNG - LỎNG 6. 4 Trích ly nhiều bậc chéo chiều c) Thực chất là lặp lại trích ly một bậc nhiều... 18.11.2012 P C Truyền khối A MSMH: 60 7050 33 CHƯƠNG 6 TRÍCH LY LỎNG - LỎNG 6. 5 Trích ly nhiều bậc ngược chiều B • E1 • • F E1 XF PT A 18.11.2012 R CS Truyền khối A MSMH: 60 7050 • • PP 34 CHƯƠNG 6 TRÍCH LY LỎNG - LỎNG 6. 6 Trích ly liên tục 18.11.2012 Truyền khối A MSMH: 60 7050 35 CHƯƠNG 6 TRÍCH LY LỎNG - LỎNG 6. 7 Thiết bò trích ly 18.11.2012 Truyền khối A MSMH: 60 7050 36 ... lỏng - lỏng y A y* = f(x) AC   B 18.11.2012 C Truyền khối A 0 MSMH: 60 7050 x17 CHƯƠNG 6 TRÍCH LY LỎNG - LỎNG 6. 3 Trích ly một bậc 6. 3.1 Trích ly một bậc 6. 3.2 Trích ly nhiều bậc chéo chiều 6. 3.3 Trích ly nhiều bậc ngược chiều 6. 3.4 Trích ly liên tục 18.11.2012 Truyền khối A MSMH: 60 7050 18 CHƯƠNG 6 TRÍCH LY LỎNG - LỎNG 6. 3 Trích ly một bậc F S 1 Cho F(A + B) và C  S vào thiết bò Khuấy trộn đều Khi...CHƯƠNG 6 TRÍCH LY LỎNG - LỎNG 6. 2 Cân bằng pha hệ lỏng - lỏng Hệ thực y* = f(x) được xây dựng ng bằng TN Dạng đường đẳng nhiệt: 1 – hệ lý tưởng; y • • 1 2 3 2 – dung dòch thực không điện ly; 3 – dung dòch điện ly; 18.11.2012 Truyền khối A 0 MSMH: 60 7050 x 11 CHƯƠNG 6 TRÍCH LY LỎNG - LỎNG 6. 2 Cân bằng pha hệ lỏng - lỏng H2 O 99,89 89,79 79 ,69 69 ,42 58 ,64 46, 28 27,41 25 ,66 18.11.2012 Lớ p nướ c C3 H6... 18.11.2012 Truyền khối A E M2 C MSMH: 60 7050 21 CHƯƠNG 6 TRÍCH LY LỎNG - LỎNG 6. 3 Trích ly một bậc S min FM 1 F M 1S S max FM 2 F M 2S B F M1 xF M xR R A 18.11.2012 Truyền khối A E M2 C MSMH: 60 7050 22 CHƯƠNG 6 TRÍCH LY LỎNG - LỎNG 6. 3 Trích ly một bậc B x*F F M1 xF M xR R A 18.11.2012 Truyền khối A E M2 C MSMH: 60 7050 23 CHƯƠNG 6 TRÍCH LY LỎNG - LỎNG 6. 3 Trích ly một bậc c) Ưu điểm: đơn giản; công nghệ linh... MSMH: 60 7050 2 R E 19 CHƯƠNG 6 TRÍCH LY LỎNG - LỎNG 6. 3 Trích ly một bậc F S b) Cho: Cho số liệu cân bằng; F, xF, xR; Tính: S, E, R, yE; Giới hạn 1 M 2 R E 18.11.2012 Truyền khối A MSMH: 60 7050 20 CHƯƠNG 6 TRÍCH LY LỎNG - LỎNG 6. 3 Trích ly một bậc Cân bằng chung: F+S=M=R+E B MF SF MS  FM MR EM  F 1  MS RE   MR   RE  R=M–E F M1 xF M xR R A 18.11.2012 Truyền khối A E M2 C MSMH: 60 7050 21 CHƯƠNG... khi lượng cấu tử trích ly nhỏ; có hệ số phân bố lớn; 18.11.2012 Truyền khối A MSMH: 60 7050 29 CHƯƠNG 6 TRÍCH LY LỎNG - LỎNG 6. 5 Trích ly nhiều bậc ngược chiều F R1 = F2 1 E1 R2=F3 Ri1 2 E2 Ri i E3 Ei S = Ei+1 Đầu vào dòch đầu tiếp xúc E1  nồng độ cao hơn; Đầu ra nước cái tiếp xúc S  chiết triệt để hơn; 18.11.2012 Truyền khối A MSMH: 60 7050 30 CHƯƠNG 6 TRÍCH LY LỎNG - LỎNG 6. 5 Trích ly nhiều bậc ngược... 18.11.2012 Lớ p nướ c C3 H6 O 0 10 20 30 40 50 60 60 ,58 C7 H8 Cl 0,11 0,21 0,31 0,58 1, 36 3,72 12,59 13, 76 Truyền khối A Lớ p clorua benzen H2 O C3 H6 O C7 H8 Cl 0,18 0 99,82 0,49 10,79 88,72 0,79 22,23 76, 98 1,72 37,48 60 ,80 3,05 49,44 47,51 7,24 59,19 33,57 12,85 61 ,07 15,08 13, 76 60,58 25 ,66 MSMH: 60 7050 12 CHƯƠNG 6 TRÍCH LY LỎNG - LỎNG 6. 2 Cân bằng pha hệ lỏng - lỏng Xét đồ thò tam giác đều: Ba đỉnh A,B,C... 18.11.2012 Truyền khối A MSMH: 60 7050 31 CHƯƠNG 6 TRÍCH LY LỎNG - LỎNG 6. 5 Trích ly nhiều bậc ngược chiều F R1 = F2 1 E1 R2=F3 Ri1 2 E2 Ri i E3 Ei S = Ei+1 Cân bằng vật chất: •Ta có: M = F + S = Ri + E1 •Do ngược chiều: F – E1 = R1  E2 = … = Rn – S = P •Bậc 1: F + E2 = R1 + E1 •Bậc 2: R1 + E3 = R2 + E2 18.11.2012 Truyền khối A MSMH: 60 7050 32 CHƯƠNG 6 TRÍCH LY LỎNG - LỎNG 6. 5 Trích ly nhiều bậc ngược chiều ...CHƯƠNG TRÍCH LY LỎNG - LỎNG 6.1 Khái niệm chung 6.2 Cân pha hệ lỏng - lỏng 6.3 Trích ly bậc 6.4 Trích ly nhiều bậc chéo chiều 6.5 Trích ly nhiều bậc ngược chiều 6.6 Trích ly liên tục 6.7 ... khối A MSMH: 607050 x17 CHƯƠNG TRÍCH LY LỎNG - LỎNG 6.3 Trích ly bậc 6.3 .1 Trích ly bậc 6.3 .2 Trích ly nhiều bậc chéo chiều 6.3 .3 Trích ly nhiều bậc ngược chiều 6.3 .4 Trích ly liên tục 18.11.2012... khối A MSMH: 607050 13 CHƯƠNG TRÍCH LY LỎNG - LỎNG 6.2 Cân pha hệ lỏng - lỏng 18.11.2012 Truyền khối A MSMH: 607050 14 CHƯƠNG TRÍCH LY LỎNG - LỎNG 6.2 Cân pha hệ lỏng - lỏng 18.11.2012 Truyền