7/12/2017 Chương 3: CÔ ĐẶC Phương pháp và thiết bị làm tăng nồng độ dung dịch Chương 3: CÔ ĐẶC 3.1 Khái niệm chung 3.1.1 Định nghĩa 3.1.2 Một số tính chất vật lý dung dịch liên quan đến q trình đặc 3.2 Cơ đặc nồi 3.2.1 Cân vật liệu 3.2.2 Cân nhiệt lượng 3.2.3 Bề mặt đun nóng 3.2.4 Nhiệt độ sơi dung dịch tổn thất nhiệt độ 7/12/2017 Chương 3: CƠ ĐẶC 3.3 Cơ đặc nhiều nồi 3.3.1 Sơ đồ hệ thống cô đặc nhiều nồi 3.3.2 Cân vật liệu cô đặc nhiều nồi 3.3.3 Cân nhiệt lượng 3.3.4 Phương pháp phân phối hiệu số nhiệt độ có ích nồi đặc nhiều nồi 3.3.5 Số nồi thích hợp hệ thống cô đặc nhiều nồi 3.4 Cấu tạo thiết bị cô đặc 3.4.1 Thiết bị đặc có ống tuần hồn tâm 3.4.2 Thiết bị đặc phòng đốt treo 3.4.3 Thiết bị đặc phòng đốt ngồi 3.4.4 Thiết bị đặc tuần hồn cưỡng 3.4.5 Thiết bị đặc loại màng 3.4.6 Thiết bị đặc có vành dẫn chất lỏng 3.4.7 Thiết bị cô đặc loại rơto 3.5 Ứng dụng bơm nhiệt q trình đặc 3.1 Khái niệm chung 7/12/2017 3.1.1 Định nghĩa Cô đặc phương pháp dùng để làm tăng nồng độ dung dịch cách tách phần dung môi nhiệt độ sôi Dung môi chất lỏng để hòa tan chất rắn, dung mơi thường gặp nước Trong q trình đặc, dung môi tạo gọi thứ, tương đối tinh khiết nên lấy lại thiết bị ngưng tụ thải bỏ trời Quá trình hóa dung mơi q trình bay bề mặt dung dịch (tốc độ bay chậm) q trình sơi (bốc hơi) xảy toàn dung dịch Nhiệt lượng cần cung cấp cho q trình bốc dung mơi thường lấy từ trình ngưng tụ nước (gọi đốt) từ nước nóng, dầu nóng, điện, khí, 3.1.1 Định nghĩa Mục đích q trình đặc o Làm tăng nồng độ chất hòa tan dung dịch o Tách chất rắn hòa tan dạng rắn (kết tinh) o Tách dung môi dạng nguyên chất (nước cất) Các phương pháp cô đặc o Theo áp suất Cô đặc áp suất thường Cô đặc áp suất chân không Cô đặc áp suất dư o Theo số nồi cô đặc Cô đặc nồi Cô đặc nhiều nồi o Theo hoạt động Cô đặc gián đoạn Cô đặc liên tục 7/12/2017 3.1.2 Một số tính chất dung dịch liên quan đến q trình đặc 3.1.2.1 Nhiệt hòa tan o Khi hòa tan số chất rắn vào dung mơi có q trình xảy ra: Thu nhiệt: mạng lưới tinh thể chất tan bị phá hủy Tỏa nhiệt: tạo thành liên kết phân tử chất tan với phân tử dung môi, gọi q trịnh solvat hóa (nếu dung mơi nước gọi hydrat hóa) o Nhiệt hòa tan tổng lượng nhiệt o Có thể âm dương o Khi tính tốn q trình đặc, cần phải biết nhiệt hòa tan để thêm bớt nhiệt o Các giá trị nhiệt hòa tan thường cho sổ tay hóa lý 3.1.2 Một số tính chất dung dịch liên quan đến trịnh cô đặc 3.1.2.2 Nhiệt độ sôi dung dịch o Nhiệt độ sôi dung dịch đại lượng phụ thuộc vào tính chất dung mơi chất hòa tan, đặc biệt nồng độ chất tan o Khi nước sôi, nhiệt độ bão hòa tạo coi nhiệt độ sôi nước o Ngược lại, dung dịch sơi nhiệt độ sơi dung dịch ln lớn nhiệt độ thứ bão hòa (hơi dung môi) sai khác lớn nồng độ dung dịch cao Ví dụ: nhiệt độ sơi dung dịch NH4NO3 áp suất khí 120oC, nhiệt độ thứ áp suất 100oC 7/12/2017 3.1.2 Một số tính chất dung dịch liên quan đến trịnh cô đặc 3.1.2.2 Nhiệt độ sôi dung dịch o Vậy nhiệt độ nguồn nóng cấp nhiệt, áp suất tạo hơi, độ chênh lệch nhiệt độ thiết bị sinh lớn độ chênh nhiệt độ thiết bị cô đặc lượng tạo thiết bị cô đặc o Hiệu số nhiệt độ sôi dung dịch nhiệt độ thứ bão hòa tạo gọi độ giáng nhiệt độ lý hóa tăng lên với tăng nồng độ (độ tăng phí điểm dung dịch) ∆ o Độ giáng nhiệt độ lý hóa có giá trị khác với dung dịch khác nhau, dung dịch, độ giáng nhiệt độ lý hóa tăng lên với tăng nồng độ 3.1.2 Một số tính chất dung dịch liên quan đến trịnh cô đặc 3.1.2.2 Nhiệt độ sôi dung dịch o Có thể tính gần ‘ theo cơng thức Tisencô ∆ ∆ ∆ _là tổn thất nhiệt độ sôi dung dịch lớn nhiệt độ sơi dung mơi áp suất khí (760mmHg) f_là hệ số hiệu chỉnh áp suất đặc khác áp suất khí 16,2 T_nhiệt độ sôi dung môi áp suất cô đặc (K) r_nhiệt hóa dung mơi áp suất cô đặc (J/kg) o Nếu dung môi nước nguyên chất, hệ số f tra bảng VI.1 Sổ tay QTTB tập 10 7/12/2017 3.1.2 Một số tính chất dung dịch liên quan đến trịnh cô đặc Phương pháp xác định nhiệt độ sôi dung dịch o Phương pháp trực công thức Clapeyron 273 p"dm_mmHg A, B số đặc trưng hóa chất (tra sổ tay hóa lý) Từ xác định tsdm 11 3.1.2 Một số tính chất dung dịch liên quan đến trịnh cô đặc Phương pháp xác định nhiệt độ sôi dung dịch o Phương pháp nội suy Babô Phương pháp dựa tỉ số áp suất hai chất nhiệt độ khơng đổi (trong có chất dùng làm chất ‘’chìa khóa’’ so sánh): pA_áp suất chất xét pB_áp suất chất ‘’chìa khóa’’ xét t, t1_nhiệt độ (oC) Muốn sử dụng phương pháp cần biết giá trị p giá trị nhiệt độ t định chất xét đủ (thường xét điều kiện khí quyển) 12 7/12/2017 3.1.2 Một số tính chất dung dịch liên quan đến trịnh cô đặc Phương pháp xác định nhiệt độ sơi dung dịch o Ví dụ: Hãy dùng quy tắc Babô để xác định độ tăng điểm sôi dung dịch CaCl2 25% khối lượng nước áp suất tuyệt đối 0,36at Hướng dẫn giải: Xác định nhiệt độ sôi dung dịch áp suất khí t Xác định áp suất nước bão hòa nhiệt độ t Lập tỷ số áp suất nhiệt độ t Tỷ số áp suất nhiệt độ t1 tỷ số áp suất nhiệt độ t Từ suy áp suất nước bão hòa nhiệt độ t1 Từ áp suất nước bão hòa tra nhiệt độ t1 Xác định độ tăng điểm sôi 13