1. TRÍCH YEÁU 2 1.1. Muïc ñích thí nghieäm 2 1.2. Phöông phaùp thí nghieäm 2 1.3. Keát quaû thoâ 2 2. LYÙ THUYEÁT THÍ NGHIEÄM 3 2.1. Khaùi nieäm chöng vaø chöng caát 3 2.2. Chöng caát heä 2 caáu töû 3 2.3. Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán quaù trình chöng caát 4 2.4. Caùc caùch ñaùnh giaù hieäu suaát quaù trình chöng caát. 7 3. KEÁT QUAÛ THÍ NGHIEÄM 9 4. ÑOÀ THÒ 11 5. LYÙ THUYEÁT THÍ NGHIEÄM 16 5.1. AÛnh höôûng cuûa doøng hoaøn löu treân ñoä tinh khieát cuûa saûn phaåm, treân hieäu suaát maâm vaø hieäu suaát toång quaùt cuûa coät 16 5.2. CaÙc hieän töôïng vaø quaù trình dieãn ra trong thaùp khi hoaït ñoäng oån ñònh 17 5.3.Caùc nguyeân nhaân daãn ñeán sai soá vaø caùch khaéc phuïc. 17 6. PHUÏ LUÏC 18 7. TAØI LIEÄU THAM KHAÛO 23 1. TRÍCH YEÁU 2 1.1. Muïc ñích thí nghieäm 2 1.2. Phöông phaùp thí nghieäm 2 1.3. Keát quaû thoâ 2 2. LYÙ THUYEÁT THÍ NGHIEÄM 3 2.1. Khaùi nieäm chöng vaø chöng caát 3 2.2. Chöng caát heä 2 caáu töû 3 2.3. Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán quaù trình chöng caát 4 2.4. Caùc caùch ñaùnh giaù hieäu suaát quaù trình chöng caát. 7 3. KEÁT QUAÛ THÍ NGHIEÄM 9 4. ÑOÀ THÒ 11 5. LYÙ THUYEÁT THÍ NGHIEÄM 16 5.1. AÛnh höôûng cuûa doøng hoaøn löu treân ñoä tinh khieát cuûa saûn phaåm, treân hieäu suaát maâm vaø hieäu suaát toång quaùt cuûa coät 16 5.2. CaÙc hieän töôïng vaø quaù trình dieãn ra trong thaùp khi hoaït ñoäng oån ñònh 17 5.3.Caùc nguyeân nhaân daãn ñeán sai soá vaø caùch khaéc phuïc. 17 6. PHUÏ LUÏC 18 7. TAØI LIEÄU THAM KHAÛO 23 1. TRÍCH YEÁU 2 1.1. Muïc ñích thí nghieäm 2 1.2. Phöông phaùp thí nghieäm 2 1.3. Keát quaû thoâ 2 2. LYÙ THUYEÁT THÍ NGHIEÄM 3 2.1. Khaùi nieäm chöng vaø chöng caát 3 2.2. Chöng caát heä 2 caáu töû 3 2.3. Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán quaù trình chöng caát 4 2.4. Caùc caùch ñaùnh giaù hieäu suaát quaù trình chöng caát. 7 3. KEÁT QUAÛ THÍ NGHIEÄM 9 4. ÑOÀ THÒ 11 5. LYÙ THUYEÁT THÍ NGHIEÄM 16 5.1. AÛnh höôûng cuûa doøng hoaøn löu treân ñoä tinh khieát cuûa saûn phaåm, treân hieäu suaát maâm vaø hieäu suaát toång quaùt cuûa coät 16 5.2. CaÙc hieän töôïng vaø quaù trình dieãn ra trong thaùp khi hoaït ñoäng oån ñònh 17 5.3.Caùc nguyeân nhaân daãn ñeán sai soá vaø caùch khaéc phuïc. 17 6. PHUÏ LUÏC 18 7. TAØI LIEÄU THAM KHAÛO 23 1. TRÍCH YEÁU 2 1.1. Muïc ñích thí nghieäm 2 1.2. Phöông phaùp thí nghieäm 2 1.3. Keát quaû thoâ 2 2. LYÙ THUYEÁT THÍ NGHIEÄM 3 2.1. Khaùi nieäm chöng vaø chöng caát 3 2.2. Chöng caát heä 2 caáu töû 3 2.3. Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán quaù trình chöng caát 4 2.4. Caùc caùch ñaùnh giaù hieäu suaát quaù trình chöng caát. 7 3. KEÁT QUAÛ THÍ NGHIEÄM 9 4. ÑOÀ THÒ 11 5. LYÙ THUYEÁT THÍ NGHIEÄM 16 5.1. AÛnh höôûng cuûa doøng hoaøn löu treân ñoä tinh khieát cuûa saûn phaåm, treân hieäu suaát maâm vaø hieäu suaát toång quaùt cuûa coät 16 5.2. CaÙc hieän töôïng vaø quaù trình dieãn ra trong thaùp khi hoaït ñoäng oån ñònh 17 5.3.Caùc nguyeân nhaân daãn ñeán sai soá vaø caùch khaéc phuïc. 17 6. PHUÏ LUÏC 18 7. TAØI LIEÄU THAM KHAÛO 23
Thí nghiệm Quá trình - Thiết bò Chưng cất MỤC LỤC TRÍCH YẾU 1.1 Mục đích thí nghiệm - Tiến hành chưng cất thu ethanol từ hỗn hợp ethanol nước để khảo sát ảnh hưởng lưu lượng hoàn lưu vò trí mâm nhập liệu, trạng thái nhiệt động nguyên liệu đến độ tinh khiết sản phẩm đỉnh hiệu suất tháp chưng cất - Khảo sát tượng xảy tháp chưng cất 1.2 Phương pháp thí nghiệm - Giữ lưu lượng dòng nhập liệu cố đònh (ở độ đọc 30) vào mâm cố đònh (số 4), thay đổi lưu lượng dòng hoàn lưu (ở độ đọc 10,15, 20) để xét nh hưởng dòng hoàn lưu - Giữ nguyên lưu lượng dòng nhập liệu độ đọc 30 dòng hoàn lưu độ đọc 15, thay đổi hai vò trí nhập liệu (mâm số mâm số 5) để xét nh hưởng vò trí mâm nhập liệu - Đánh giá kết qua độ rượu nguyên liệu sản phẩm đỉnh (đo phù kế), lưu lượng dòng sản phẩm đỉnh, nhiệt độ nhập liệu, nhiệt độ sản phẩm đỉnh, nhiệt độ dòng hoàn lưu 1.3 Kết thô Trang Thí nghiệm Quá trình - Thiết bò Chưng cất Bảng Vò trí ma âm TN nha äp lieä u 4 4 5 Lưu lượng (độ đọc) Độ rượu Nhậ p liệu (F) Đỉnh (D) ml/ph ut Hoa øn lưu (L0) Nhậ p liệu 30 30 30 30 30 91 68 42 66 70 10 15 10 10 18 18 18 18 18 Nhiệt độ (oC) Đỉn h Nha äp liệ u (tF) Đỉn h (tD) Hoa øn löu (tL0) 40 45 61 46 47 50 51.5 50 48 48 44 44 42 42.5 42.5 38 38 41 38 38 - Nhận xét kết thô: Kết tương đối phù hợp với lý thuyết: - Lưu lượng hoàn lưu lớn, sản phẩm đỉnh tinh khiết - Vò trí mâm nhập liệu xa đỉnh, sản phẩm đỉnh tinh khiết LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM 2.1 Khái niệm chưng chưng cất Chưng trình tách hỗn hợp lỏng thành cấu tử riêng biệt cách đun sôi hỗn hợp, tách tạo thành để ngưng tụ lại Cơ sở trình chưng dựa vào độ bay khác cấu tử hỗn hợp: nhiệt độ cấu tử có áp suất lớn dễ bay hơn, áp suất cấu tử có nhiệt độ sôi thấp dễ bay Chưng cất (chưng luyện) chưng hỗn hợp nhiều lần cách tiến hành lặp lại trình đun sôi ngưng tụ hỗn hợp Đây cách phân tách triệt để dùng phổ biến công nghiệp hóa học 2.2 Chưng cất hệ cấu tử 2.2.1 Cân pha chưng cất cấu tử A B Bậc tự hệ: f= k - φ + n = – + = Trang Thí nghiệm Quá trình - Thiết bò Chưng cất Gọi pA , pB : áp suất riêng phần cấu tử A B pha khí PoA, PoB : áp suất bão hòa A B nguyên chất nhiệt độ xA, yA, xB, yB : tương ứng phần mol A B pha lòng pha khí Đối với hệ lý tưởng, theo đònh luật Raoult, ta có: pA = PoA xA ; pB = PoB xB = PoB(1 - xA) áp suất chung: p = pA + pB = PoA xA + PoB(1 - xA) (1) suy ra: P o Ax A αx A pA P o A PoA P − PoA yA = = xA = × o = o = o o P p p P A − P B P Ax A + (1 − xA)P B + (α − 1)x A (2) o P A α= o P B gọi độ bay tương đối A với B Nhưng hệ ethanol – nước, hệ hệ có sai lệch dương nên có áp suất tổng lớn áp suất tính theo đònh luật Rauolt ( phương trình 1) Vì áp dụng phương trình để vẽ đồ thò cân pha Hệ ethanol – nước có điểm đẳng phí, nhiệt độ sôi hệ đạt cực tiểu Số liệu cân pha hệ ethanol - nước áp suất thường lấy theo thực nghiệm sau (x, y phần trăm mol cấu tử ethanol pha lỏng pha khí): Bảng x 10 20 30 40 50 60 70 80 90 10 5.0 0 0 0 0 0 y 33 44 53 57 61 65 69 75 81 89 10 4 8 o t, C 10 90 86 83 81 80 80 79 79 78 78 78 5 4 Điểm đẳng phí x = y = 89.4 , t = 78.15oC Từ ta thấy được, áp dụng chưng cất để phân riêng hỗn hợp này, nồng độ rượu cao đạt tới 89.4 % mol, tức độ rượu = 96.46 độ Muốn thu cồn tuyệt đối ta phải dùng kỹ thuật khác 2.2.2 Các phương trình đường làm việc tháp chưng cất - Phương trình đường cất: x R y= x+ D R +1 R +1 (3) Trang Thí nghiệm Quá trình - Thiết bò Chưng cất Với: • R: tỷ số hoàn lưu ; L R= D (L0: dòng hoàn lưu; D: lượng sản phẩm đỉnh) • xD : nồng độ sản phẩm đỉnh - Phương trình đường chưng: R+f 1− f y= x+ xW R +1 R +1 (4) Với: • xW : nồng độ sản phẩm đáy • f: hệ số tiếp liệu F f = D ( F: dòng nhập liệu, D: dòng sản phẩm đỉnh) • R : tỷ số hoàn lưu - Phương trình đường nhập liệu: x q y= x− F q −1 q −1 Với: (5) • • xF : nồng độ nhập liệu q : tỷ số nhiệt cần thiết để biến mol nhập liệu từ trạng thái đầu thành bão hòa với ẩn nhiệt hóa (hG - hL), q tính theo công thức: h − hF q= G hG − hL (6) Trong đó: hG, hL,hF : trạng thái nhiệt dòng hơi,dòng lỏng, dòng nhập liệu qua mâm nhập liệu 2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình chưng cất 2.3.1 Trạng thái nhiệt động nguyên liệu Trang Thí nghiệm Quá trình - Thiết bò Chưng cất G,hG y L,hL x F,hF, xF G’,hG’,yG’ L’,hL’ xL’ Hình1 : Kí hiệu dòng lỏng, dòng hơi, dòng nhập liệu mâm nhập liệu Đại lượng q cho biết lưu lượng lỏng thay đổi từ đọan cất tới đoạn chưng Do đường nhập liệu chứa quỹ tích điểm nhập liệu(giao điểm đường chưng đường cất) nên q thay đổi làm thay đổi hệ số góc phương trình đường nhập liệu dẫn đến thay đổi vò trí nhập liệu Sự ảnh hưởng thể bảng đồ thò hình Bảng Hệ số Trạng thái góc đường nhiệt nhập liệu q Pha lỏng Pha nguyên q liệu q −1 (1) Hoãn q>1 L’ > L+F G < G’ >1 hợp t < tS (2) Hỗn q=1 L’ = L+F G = G’ ∞ hợp sôi t = tS (3) Hỗn 1>q>0 L