lý thuyết chưng luyện hóa dầu

CHƯNG Định nghĩa: Chưng phương pháp tách hỗn hợp chất lỏng hỗn hợp khí hóa lỏng thành cấu tử riêng biệt dựa độ bay khác cấu t A _ B → A( B) + B ( A) tử hỗn hợp Khi chưng ta thu nhiều cấu tử khác nhau, có cấu tử thu nhiêu sản phẩm Chỉ số hồi lưu: -Chỉ số hồi lưu tỷ số lượng lỏng hồi lưu lượng sản phẩm đỉnh -Động lực qua trình xác định qua hiệu số nồng độ đường cân đường làm việc, theo pha R= ∆y = y * − y xP − B B theo pha lỏng ∆x = x − x * * Ta có : + Khi Rmin nồng độ cân bằng nồng độ làm việc, chiều cao tháp lớn nhất, số đĩa lý thuyết vơ lớn R→∞ Gx → ∞ + Khi lượng sản phẩm đỉnh thu nhỏ nhất, chiều cao tháp nhỏ nhất, số đĩa lý thuyết nhỏ  Việc xác định số hồi lưu quan trọng, lượng hồi lưu bé tháp vơ cao, điều khó thực Nếu lượng hồi lưu lớn tháp có thấp đường kính lại lớn, sản phẩm thu chẳng Những ảnh hưởng trạng thái nhiệt động hỗn hợp đầu đến: a Lượng lượng lỏng tháp: t F < t x < t y , iF < i x < i y , q > + Hỗn hợp đầu trạng thái chưa sôi t F = t x < t y , iF = ix < i y , q = + Hỗn hợp đầu trạng thái sôi: t F < t x = t y , iF < i x = i y , q = + Hỗn hợp đầu trạng thái bão hòa: t x < t y < t F , ix < i y < iF , q < + Hỗn hợp đầu trạng thái nhiệt: b Vị trí đĩa tiếp liệu: Các phương pháp chưng: a Chưng đơn giản: Phạm vi ứng dụng: + Khi nhiệt độ sôi hai cấu tử khác + Khi khơng đòi hỏi sản phẩm có độ tinh khiết cao + Tách hỗn hợp lỏng khỏi tạp chất khoog bay + Tách sơ hỗn hợp nhiều cấu tử b Chưng nước trục tiếp: -Phạm vi ứng dụng: tách chất cấu tử không tan nước khỏi tạp chất không bay - Ưu điểm: Giảm nhiệt độ sôi hỗn hợp, tức chưng nhiệt độ sôi tùng cấu tử c Chưng luyện: gồm chưng luyện liên tục chưng luyện gián đoạn d Chưng khác: * Chưng luyện hỗn hợp đẳng phí: Đối với hỗn hợp gồm cấu tủ có nhiệt độ sơi giống gần hay tạo thành dung dịc đẳng phí * Chưng phân tử Vẽ tháp chưng luyện, trình bày nguyên lý hoạt động tháp Nguyên lý hoạt động: từ lên lỏng từ xuống Nồng độ cấu tủ thay đổi theo chiều cao tháp, nhiệt độ sôi thay đổi tương ứng với với thay đổi nồng độ chúng Cụ thể đĩa chât lỏng có nồng độ cấu tử dễ bay x1, bốc lên có nồng độ y1 (y1>x1) Hơi qua lỗ đĩa lên đĩa tiêp xúc với lỏng Nhiệt độ chất lỏng đĩa thứ hai thấp đĩa thứ nhất, nên phần ngưng tụ lại, nồng độ cấu tử dẽ bay treeb đĩa x2, x2x2) lên đĩa ….Như đĩa xảy trình truyền chất iuwax pha lỏng pha Một phần cấu tử dễ bay chuyển từ pha lỏng sang pha phần khác chuyển từ sang lỏng Quá trình bốc ngưng tụ lặp lặp lại nhiều lần cuối đỉnh tháp ta thu sản phẩm đỉnh có nồng độ cấu tử dễ bay cao đáy tháp thu sản phẩm đáy có nồng độ cấu tử khó bay cao - Hỗn hợp đầu vào tháp đua vào nhiều trạng thái khác nhau, thực tế thường đua vào trạng thái sôi SẤY Các phương pháp làm khô vật liệu: - PP học - PP hóa lí - PP nhiệt Định nghĩa: Sấy trình dùng nhiệt để làm bay nước khỏi vật liệu rắn hay lỏng Với mục đích giảm bớt khối lượng vật liệu (giảm công chuyên chở), tăng độ bền vật liệu (như vật liệu gốm, sứ, gỗ,…) bảo quản tốt thời gian dài, lương thực, thực phẩm Phân loại: - Sấy tự nhiên - Sấy nhân tạo + Sấy đối lưu: cho tiếp xúc trực tiếp vật liệu sấy với tác nhân sấy + Sấy tiếp xúc: không cho tác nhân sấy tiếp xúc với vật liệu sấy, mà tác nhân sấy truyền nhiệt cho vật liệu sấy gián tiếp qua vách ngăn + Sấy tia hồng ngoại: dùng lượng tia hồng ngoại + Sấy dòng điện cao tần: dúng lượng điện trường có tần số cao + Sấy thăng hoa: Sấy từ trạng thái rắn thành không qua trạng thái lỏng Hãy trình bày tĩnh lực học động lực học q trình sấy? • Tính lực học: tức dựa vào cân vật liệu cân nhiệt lượng ta tìm mối quan hệ thơng số đầu cuối vật liệu sấy tác nhân sấy để từ xác định thành phần vật liệu, lượng tác nhân sấy lượng nhiệt cần thiết cho trình sấy  Dựa vào cân vật chất vật liệu sấy: đo lượng ẩm W tách để đặt yêu cầu Tác nhân sấy thổi vào phụ thuộc vào lưu lượng xác định lượng khơng khí khơ đưa vào  Dựa vào cân nhiệt lượng: tính lượng nhiệt cần tiêu tốn • Động lực học: tức nghiên cứu mối quan hệ biến thiên độ ẩm vật liệu với thời gian thông số trính như: tính chất, cấu trúc, kích thước vật liệu sấy điều kiện thủy động lực học tác nhân sấy để từ xác định chế độ sấy, tốc độ sấy thời gian sấy thích hợp  Tính vận tốc sấy: V(n) = suy thời gian sấy  Thời gian sấy = tổng yếu tố bên + tổng yếu tố (yếu tố dạng liên kết ẩm: (1)liên kết dính: tách hồn tồn (2)liên kết hóa lí: tách phần (3)liên kết hóa học: khơng tách được) Độ ẩm tuyệt đối: khơng khí lượng nước chứa 1m3 khí ẩm, trị số khối lượng riêng nước hỗn hợp khơng khí ẩm, kí hiệu ρh có thứ nguyên kg/m3 Độ ẩm tương đối: hay gọi mức độ bão hòa nước tỷ số lượng nước chứa 1m3 không khí ẩm với lượng nước 1m3 khơng khí ẩm bão hòa nước nhiệt độ áp suất, kí hiệu φ Hàm ẩm nước: lượng nước chưa 1kg khơng khí khơ tuyệt đối Nhiệt độ điểm sương gì? Ý nghĩa nhiệt độ điểm sương trình sấy? Xác định nhiệt độ điêm sương - Nhiệt độ điểm sương: nhiệt độ hỗn hợp khí tương ứng với trạng thái bão hòa nước hay điểm sương giới hạn trình làm lạnh khơng khí ẩm điều kiện hàm ẩm x = const (nhiệt độ hạ khơng khí ẩm -> bắt đầu tạo điểm sương (bão hòa ẩm) Vậy điểm sương giới hạn q trình làm lạnh khơng khí ẩm điều kiện hàm ẩm x=const - Ý nghĩa: Biết nhiệt độ điểm sương để chọn nhiệt độ cuối trình sấy phải lớn nhiệt độ điểm sương để tránh ngưng tụ ẩm bề mặt vật liệu sấy - Xác định nhiệt độ điểm sương theo pp: công thức đồ thị Nhiệt độ bầu ướt gì? Ý nghĩa nhiệt độ bầu ướt trình sấy? Xác định nhiệt độ bầu ướt - Định nghĩa: nhiệt độ mà khơng khí bão hòa điều kiện đoạn nhiệt I=const - Ý nghĩa: + Là thông số đặc trưng cho khả cấp nhiệt khơng khí để làm bay nước đến khơng khí bão hòa nước điều kiện đoạn nhiệt I=const + Trong trình sấy cần biết nhiệt độ bầu ướt - Xác định nhiệt độ bầu ướt theo pp: công thức đồ thị 10 Thế sấy: Hiệu số nhiệt độ nhiệt độ bầu khô nhiệt độ bầu ướt đặc trưng cho khả hút ẩm khơng khí (kí hiệu ε): ε = t – tư (t: nhiệt độ khơng khí) 11 Sơ đồ ngun lí làm việc máy sấy khơng khí: - Trong trình sấy dùng chất tải nhiệt (được gọi tác nhân sấy) khơng khí gọi sấy khơng khí Khí sấy, khơng khí nóng tiếp xúc với bề mặt vật liệu ẩm làm bốc nước vật liệu ẩm tạo thành hỗn hợp không khí ẩm ngồi 12 Sấy lí thuyết: - Để đơn giản việc phân tích tính tốn trình sấy, người ta đưa khái niệm sấy lí thuyết Theo Tudose sấy lí thuyết cần điều kiện nhiệt lượng nhiệt tổn thất chung bù lại hoàn toàn nhiệt lượng nước vật liệu ẩm mang vào nhiệt lượng calorifer bổ sung cung cấp - Vậy sấy lí thuyết nhiệt lượng khơng khí khơng thay đổi suốt q trình sấy (I=const: đẳng I) Hay nói cách khác q trình sấy lí thuyết, phần nhiệt lượng khơng khí bị để làm bốc nước vật liệu (lượng nhiệt không khí truyền cho vật liệu sấy hồn tồn quay trở khơng khí với ẩm bay từ vật liệu sấy), I khơng thay đổi 13 Các phương thức sấy: - Ở phần trước trình bày phương thức sấy giản, thơng thường nhất, khơng khí nóng qua máy sấy lần Nhưng thực tế sản xuất, dó tính chất ngun liệu, yêu cầu chất lượng sản phẩm, người ta tiến hành nhiều phương thức sấy khác Đó phương thức sấy: + Khơng khí sấy cho qua lần nhiều lần cách có bổ sung nhiệt phòng sấy + Có đốt nóng khơng khí chừng + Sấy có tuần hồn khí thải + Sấy khói (khơng có calorifer sưởi) 14 Các dạng liên kết ẩm với vật liệu: (phụ thuộc vào trạng thái môi trường tính chất vật liệu) - Liên kết hóa học: lượng liên kết lớn Bởi với lượng nhiệt q trình khơng đủ để tách loại ẩm Muốn tách loại ẩm người ta phải nung nhiệt độ cao phản ứng hóa học - Liên kết hóa lí: phân ẩm kiên kết hấp phụ ẩm liên kết thẩm thấu: + Ẩm liên kết hấp phụ loại ẩm giữ lại bề mặt mao quản vật liệu lực hấp phụ Van der Waals, lực mao quản + Ẩm liên kết thẩm thấy (còn gọi ẩm trương) bị giữ lại mạng lưới tinh thể hay lưới sàng thẩm thấu lực liên kết thẩm thấu Khi tách ẩm liên kết hấp phụ tiêu tốn lượng lớn tách ẩm liên kết thẩm thấu Nói chung với lượng nhiệt q trình sấy tách ẩm liên kết hóa lí - Ẩm liên kết lí: loại ẩm giữ lại bề mặt vật liệu mao quản lực kết dính với lượng liên kết bé Bởi với lượng trình tách học như: li tâm, ép, vắt, tách phần ẩm Còn với lượng nhiệt trình sấy tách hồn tồn Ngồi người ta phân ẩm vật liệu sấy gồm có ẩm tự ẩm liên kết - Ẩm tự do: ẩm có tốc độ bay tốc độ bay nước từ bề mặt tự Do vật liệu ẩm có liên kết tự áp suất riêng phần bề mặt vật liệu (p vl) áp suất bão hòa (pbh) bề mặt tự - Ẩm liên kết: ngược lại có pvl < pbh Năng lượng liên kết loại ẩm với vật liệu tương đối lớn, với lượng nhiệt trình sấy tách phần lượng ẩm • Một số tác giả mà đại diện Ghingbua lại phân ẩm liên kết với vật liệu có bốn dạng - Liên kết hấp phụ đơn phân tử: lớp đơn phân tử ẩm bị hấp phụ vào bề mặt lỗ mao quản vật liệu Lực liên kết lớn, lượng ẩm nhỏ khó tách, biểu thị đoạn OA đồ thị - Liên kết ẩm phụ đa phân tử (còn gọi hấp phụ hóa lí): hấp phụ nhiều lớp bề mặt vật liệu Lực liên kết phần ẩm lớn, biểu thị đoạn AB Khi sấy thường tách phần ẩm - Liên kết mao quản: phần ẩm lực mao quản mao quản nhỏ (bán kính mao quản r