Kĩ thuật tách và làm sạch_CHIẾT LỎNG – LỎNG

Trích ly là gì?Phân loại?1.2. Ứng dụngỨng dụng trong nhiều ngành công nghiệp (hóa và thực phẩm) Tách các cấu tử Thu được dung dịch có nồng độ đậm đặc Phân tách hỗn hợp đồng nhất thành các cấu tử thành phần(đặc biệt các hỗn hợp có nhiệt độ sôi hay độ bay hơi tươngđương nhau, nhiệt độ sôi cao, dễ phân hủy bởi nhiệt, tách đấthiếm) Đối với dung dịch loãng thì dùng trích ly tiết kiệm hơn21. CÁC KHÁI NIỆM1.3. Yêu cầu của dung môiDung môi quyết định đến chất lượng và hiệu quả quá trìnhtrích ly nên yêu cầu dung môi phải: Có tính hòa tan chọn lọc Không độc, không ăn mòn thiết bị Rẻ, dễ kiếm KLR của dung môi phải khác xa KLR của dung dịch (Nhiệt dung riêng nhỏ)

CHƯƠNG CHIẾT LỎNG – LỎNG 1 CÁC KHÁI NIỆM 1.1 Định nghĩa Trích ly gì? Phân loại? 1.2 Ứng dụng Ứng dụng nhiều ngành công nghiệp (hóa thực phẩm) - Tách cấu tử - Thu dung dịch có nồng độ đậm đặc - Phân tách hỗn hợp đồng thành cấu tử thành phần (đặc biệt hỗn hợp có nhiệt độ sôi hay độ bay tương đương nhau, nhiệt độ sôi cao, dễ phân hủy nhiệt, tách đất hiếm) - Đối với dung dịch loãng dùng trích ly tiết kiệm CÁC KHÁI NIỆM 1.3 Yêu cầu dung môi Dung môi định đến chất lượng hiệu trình trích ly nên yêu cầu dung môi phải: - Có tính hòa tan chọn lọc - Không độc, không ăn mòn thiết bị - Rẻ, dễ kiếm - KLR dung môi phải khác xa KLR dung dịch - (Nhiệt dung riêng nhỏ) CÂN BẰNG PHA 2.1 Sơ đồ nguyên tắc Quá trình thông thường gồm giai đoạn: - Giai đoạn 1: Trộn lẫn dung dịch đầu với dung môi thứ Cấu tử cần tách di chuyển từ dung dịch vào dung môi thứ đến cân - Hai pha phân lớp tách pha - Giai đoạn 3: Hoàn nguyên dung môi CÂN BẰNG PHA 2.1 Sơ đồ nguyên tắc Dung dịch đầu (A+C) Dung môi thứ (B) Trích ly R: Pha raphinat (A+C) E: Pha trích (B+C) Hoàn nguyên Dung môi C CÂN BẰNG PHA 2.2 Định luật phân bố m: Hệ số phân bố y* m x y*, x: Nồng độ cân cấu tử phân bố dung dịch trích pha raphinat - Lí tưởng: y* = f(x): đường thẳng - Thực: y* = f(x): cong, giá trị m xác định thực nghiệm 2.3 Đồ thị y – x Khi dung môi đầu A dung môi thứ B không tan lẫn vào nhau, dùng đồ thị đecac y – x để tính toán trình trích ly CÂN BẰNG PHA 2.4 Đồ thị tam giác - Đỉnh: - Điểm thuộc cạnh - Điểm nằm tm giác C XB N XC XA B A CÂN BẰNG PHA 2.4 Đồ thị tam giác - Qui tắc tỉ lệ Hỗn hợp N tách thành pha R E N,R,E thẳng hàng N chia R E theo tỉ lệ: C LuongR NE  LuongE NR E LuongR NE NE   LuongN RN  EN RE N LuongE RN  LuongN RE R B A CÂN BẰNG PHA 2.4 Đồ thị tam giác - Đường cân Để xác định đường cân bằng, xét trình thêm cấu tử C vào hỗn hợp không đồng (A+B) - Một hỗn hợp N đoạn RE phân thành lớp R E - Thêm C vào N N1 R4 - K: Điểm tới hạn, điểm pha đồng thời biến xhiện R C K R5 E5 N5 N4 N3 R2 R1 A R N2 E4 E3 E2 E1 N1 N B E CÂN BẰNG PHA 2.4 Đồ thị tam giác - Hệ số phân bố: (m>1; m=1; m< 1) CC ( E ) m CC ( R ) C C C E R A R B A R E E B B A 10 CÂN BẰNG VẬT LIỆU QUÁ TRÌNH TRÍCH LY 3.1 Nguyên tắc trích ly - Hỗn hợp đầu (A+C): F0 - Thêm B vào F0 - Tách R khỏi hỗn hợp - Thêm B vào R Nồng độ tối đa C điểm Fm - Để làm việc với dung dịch có nồng độ C lớn cần thay đổi đường F0 cân C Fm F F1 Em E R R1 A R’ N E1 N1 B E’ 11 CÂN BẰNG VẬT LIỆU QUÁ TRÌNH TRÍCH LY 3.2 Cân vật liệu F+S = R+E = N F: Khối lượng hh đầu, kg/h S: Dung môi thứ, kg/h E,R: Pha trích pha raphinat, kg/h C F S FN FN   S  F F SN SN R EN EN   R  E N RN RN E N R S B A 12 CÁC PHƯƠNG PHÁP TRÍCH LY 4.1 Trích ly bậc Dung dịch đầu (A+C) Dung môi thứ B Bậc trích ly Thiết bị phân tách Pha Raphinat R Pha trích E 13 CÁC PHƯƠNG PHÁP TRÍCH LY 4.1 Trích ly bậc Biểu diễn đồ thị tam giác F: kg/h; xF: kgC/kgA Xác định điểm N: F/B = BN/FN Xác định R E - Khi tăng B? - Khi giảm B? - Lượng dumg môi thứ B cực đại ứng với N’: ' B max  F F N’’ BN N R ' FN E’ E FN - Lượng dung môi thứ cực tiểu ứng với N’’: B  F C '' BN '' R’ N’ S B A 14 CÁC PHƯƠNG PHÁP TRÍCH LY 4.1 Trích ly bậc - Khi dung môi đầu A dung môi thứ B không tan lẫn vào nhau: Biểu diễn đồ thị Y-X Y: Nồng độ cấu tử phân bố pha trích, kg/kg X: Nồng độ cấu tử phân bố pha raphinat, kg/kg Y Ymax Ycb = f(X) Y Y=aX+b A.XF = A.X + B.Y (A,B: Lượng dung môi, kg) Y  A A X  XF B B Nhận xét? X XF X 15 CÁC PHƯƠNG PHÁP TRÍCH LY 4.2 Trích ly nhiều bậc chéo dòng Sơ đồ nguyên tắc: B1 F,XF E1 - B2 R1 Bn-1 R2 Rn-2 E2 n-1 En-1 Bn Rn-1 n Rn En Lặp lại trình trích ly bậc nhiều lần Gián đoạn liên tục Ưu điểm, nhược điểm? 16 CÁC PHƯƠNG PHÁP TRÍCH LY 4.2 Trích ly nhiều bậc chéo dòng - Biểu diễn đồ thị tam giác F+B1N1 R1+B2N2 R2+B3N3 C F N1 R1 N2 R2 R3 A R N3 E1 E2 E3 B E 17 CÁC PHƯƠNG PHÁP TRÍCH LY 4.2 Trích ly nhiều bậc chéo dòng - Biểu diễn đồ thị Y-X Khi dung môi đầu A Y dung môi thứ B không tan lẫn Y1 vào Ycb = f(X) Y2 Y=aX+b Y3 X3 X2 X1 XF X 18 CÁC PHƯƠNG PHÁP TRÍCH LY 4.2 Trích ly nhiều bậc ngược chiều R1 F, XF E1, Y1 R2 Rn-2 E2 n n-1 E3 En-1 Rn Rn-1 En B,Y0 Thông số đặc trưng: số bậc, lượng dung môi tiêu hao, thành phần dung dịch pha trích pha raphinat 19 CÁC PHƯƠNG PHÁP TRÍCH LY 4.2 Trích ly nhiều bậc ngược chiều - Xác định số đĩa lí thuyết đồ thị tam giác PT CBVL: N=F+B=Rn+E1 F-E1=Rn-B=P F E1 R1 P R2 C E2 E3 R3 A R E B 20 CÁC PHƯƠNG PHÁP TRÍCH LY 4.2 Trích ly nhiều bậc ngược chiều - Xác định số đĩa lí thuyết đồ thị Y-X: X,Y – kgC/kgA kgC/kgB Y CBVL qua phân tố bề mặt tiếp xúc pha: Y1 AdX = BdY Ycb = f(X) X Y XF Y1 A  dX  B  dY Y A A X  X F  Y1 B B Y=aX+b Y  aX  b Y0 Xn XF 21 THIẾT BỊ TRÍCH LY Figure 15 Columns without energy input (LIC = level indicating controller) A) Spray column (light phase dispersed); B) Packed column (heavy phase dispersed); C) Sieve plate column (light phase dispersed) 22 THIẾT BỊ TRÍCH LY Figure 16 Pulsed and reciprocating-plate columns (Light phase dispersed) 23 THIẾT BỊ TRÍCH LY Figure 20 Columns with rotating internals 24 THIẾT BỊ TRÍCH LY Bài tập: Dựng giản đồ tam giác cân pha cho hệ nước – axeton – clobenzen theo số liệu cho bảng sau Xác định theo giản đồ: a Hàm lượng nước clobenzen lớp nước với nồng độ axeton 45% trọng lượng b Thành phần lớp clobenzen cân với Thành phần pha tồn (%) Pha nước Pha hữu Nước Axeton Clobenzen Nước Axeton Clobenzen 99,89 0,11 0,18 99,82 89,79 10 0,21 0,49 10,79 88,72 79,89 20 0,31 0,79 22,23 76,98 69,42 30 0,58 1,72 37,48 60,80 58,84 40 1,36 3,05 49,44 47,51 46,28 50 3,72 7,24 59,19 33,57 27,41 60 12,59 23,85 60,07 16,08 25,66 60,58 13,76 25,66 60,58 13,76 25 ... LY 3.1 Nguyên tắc trích ly - Hỗn hợp đầu (A+C): F0 - Thêm B vào F0 - Tách R khỏi hỗn hợp - Thêm B vào R Nồng độ tối đa C điểm Fm - Để làm việc với dung dịch có nồng độ C lớn cần thay đổi đường... f(x): cong, giá trị m xác định thực nghiệm 2.3 Đồ thị y – x Khi dung môi đầu A dung môi thứ B không tan lẫn vào nhau, dùng đồ thị đecac y – x để tính toán trình trích ly CÂN BẰNG PHA 2.4 Đồ thị... đoạn 1: Trộn lẫn dung dịch đầu với dung môi thứ Cấu tử cần tách di chuyển từ dung dịch vào dung môi thứ đến cân - Hai pha phân lớp tách pha - Giai đoạn 3: Hoàn nguyên dung môi CÂN BẰNG PHA 2.1