Chưng cất gián đoạn thực tập quá trình và thiết bị

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CƠNG NGHỆ PHÚC TRÌNH THỰC TẬP Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ CƠNG NGHỆ HĨA HỌC CHƯNG CẤT GIÁN ĐOẠN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN HỌ TÊN SINH VIÊN Lương Huỳnh Vủ Thanh Vương Thị Ngọc Tuyết – B1706431 Ngành CN Kỹ thuật hóa học - Khóa 43 Tháng 05/2020 Kết đo được: Bảng 6.1: Kết thí nghệm chưng cất gián đoạn R=1 R=2 Nhập liệu Nhiệt độ 39oC Độ rượu 46o Nhiệt độ 39oC Độ rượu 46o Sản phẩm đáy Nhiệt độ 28oC Độ rượu 40o Nhiệt độ 30oC Độ rượu 40o Sản phẩm đỉnh Nhiệt độ 35oC Độ rượu 96o Nhiệt độ 34oC Độ rượu 97o Bảng 6.2: Thiết bị ngưng tụ o Nhiệt độ nước vào ( C) Nhiệt độ nước (oC) Lưu lượng nước (L/h) R=1 32.5 35.5 60 R=2 32.1 34.7 55 Tính tốn - Tính lượng sản phẩm đỉnh đáy thu Ta có phương trình cân vật chất: Trong đó: F: Lượng nhập liệu ban đầu, mol D: Lượng sản phẩm đỉnh, mol W: Lượng sản phẩm đáy thu được, mol xF xD xW phần mol cấu tử rượu etylic nhập liệu, sản phẩm đỉnh sản phẩm đáy Độ rượu (a) phần mol (x) Trong đó: a: Độ rượu X: Phần mol ρN: Khối lượng riêng nước, kg/m3 ρR: Khối lượng riêng rượu, kg/m3 MN: Khối lượng riêng phân tử nước, đvC MR: Khối lượng riêng phân tử rượu, đvC Khối lượng riêng hỗn hợp lỏng: Với, : phần khối lượng rượu, kgR/(kgR+kgN) : khối lượng riêng nước rượu nguyên chất nhiệt độ, kg/m3 *R=1 Tại 20oC, Nhập liệu: Tại 39oC, Sản phẩm đáy: Tại 28oC, Sản phẩm đỉnh: Tại 35oC, *R=2 Tại 30oC, Nhập liệu: Tại 39oC, Sản phẩm đáy: Tại 30oC, Sản phẩm đỉnh: Tại 34oC, a) Tỉ số hoàn lưu cục tỉ số hoàn lưu toàn phần Trong với: *R=1  Tỉ số hoàn lưu cục : Nhiệt cung cấp cho nồi đun: - Tra theo , được: + Khối lượng riêng nước: + Nhiệt dung riêng nước: - Ẩn nhiệt hóa nước rượu tra theo TI1=84.4oC - Lưu lượng nước: - Chênh lệch nhiệt độ nước vào thiết bị ngưng tụ - Nhiệt cung cấp cho thiết bị ngưng tụ: Tỉ số hoàn lưu cục bộ:  Tỉ số hoàn lưu tổng: *R=2  Tỉ số hoàn lưu cục : Nhiệt cung cấp cho nồi đun: - Tra theo , được: + Khối lượng riêng nước: + Nhiệt dung riêng nước: - Ẩn nhiệt hóa nước rượu tra theo TI1=84.9 oC - Nhiệt dung riêng nước: Lưu lượng nước: Chênh lệch nhiệt độ nước vào thiết bị ngưng tụ Nhiệt cung cấp cho thiết bị ngưng tụ: Tỉ số hoàn lưu cục bộ:  Tỉ số hoàn lưu tổng: b) Đường làm việc phần cất: Phương trình đường cất: *R=1 Phương trình đường cất: Phương trình qua điểm: D(0.8; 0.8) C(0; 0.08) 1.2 Chú thích Đường cất 0.8 Đường nhập liệu 0.6 Đường 45o 0.4 0.2 0 xw 0.2 0.4 0.6 xD 0.8 1.2 Số mâm lý thuyết n=số bậc thang – 1=6 – 1=5 mâm Số mâm thực tế: N=7 mâm Hiệu suất tổng quát:  R=2 Phương trình đường cất: Phương trình qua điểm E(0.83; 0.83) F(0; 0.13) 1.2 Chú thích Đường cất 0.8 Đường nhập liệu 0.6 Đường 45o 0.4 0.2 0 xw 0.2 0.4 0.6 xD 0.8 Số mâm lý thuyết: n= số bậc thang – 1=7 – 1=6 mâm Số mâm thực tế: N= mâm Hiệu suất tổng quát: 1.2 Bàn luận: Tại thí nghiệm thiết bị chưng cất gián đoạn với mục đích khảo sát trình phân riêng hỗn hợp hai cấu tử phương pháp chưng cất ảnh hưởng tỷ số hoàn lưu đến hiệu suất chưng cất Từ kết thí nghiệm, với tỷ số hồn lưu R=2 (độ rượu 97) cho kết độ rượu thu cao so với R=1 (độ rượu 96) Điều cho ta thấy, tăng tỷ số hồn lưu nồng độ sản phẩm đỉnh tăng, hiệu suất trình tăng Để có sản phẩm có nồng độ hay độ tinh khiết cao ta tăng dòng hoàn lưu, số mâm giảm, hiệu suất mâm tăng, giảm chi phí ban đầu để cấu tạo thiết bị Tuy nhiên, tăng dòng hồn lưu cần thêm chi phí cho lượng nhiệt cung cấp Vì vậy, thực tế cần tính tốn cách hợp lí để chi phí tạo thấp Với thiết kế thiết bị ngưng tụ thí nghiệm có phần đặc biệt quan trọng với phần cấu tạo gồm lớp: vỏ ngoài, phần ống xoắn Với mục đích thiết bị làm tăng bề mặt tiếp xúc chất giải nhiệt hơi, tăng hiệu giải nhiệt hạn chế thất thoát mơi trường ngồi Nước cho vào thiết bị ngưng tụ để ngưng tụ với lượng thích hợp để khơng làm nhiệt độ sản phẩm đỉnh thấp nhiệt độ sôi hỗn hợp gây cân làm việc Do đó, tận dụng lượng nước cho qua thiết bị làm mát kiểu ống lồng ống ta thu phẩm có nhiệt độ thấp Trong q trình thí nghiệm có xảy tượng ngập lụt, nguyên nhân làm hỏng thiết bị kèm theo sai lệch kết đo Nguyên nhân ban đầu lượng nhiệt cung cấp cho thiết bị cao làm cho dòng lỏng hóa lên nhiều cảng trở dòng lỏng từ xuống, dẫn đến tượng ứ đọng pha lỏng mâm, điều làm tháp chưng cất bị hỏng dồn nén áp suất Ta khắc phục cách thay đổi số thông số như: giảm lượng nhiệt cung cấp (công suất điện trở) đồng thời giảm lượng sinh làm giảm áp suất hơi, giảm lượng hồn lưu (giảm lưu lượng dòng chảy) Bên cạnh đó, số giải pháp như: tắt công tắc thiết bị hay tắt điện trở sử dụng trường hợp khẩn cấp thiết bị hoạt động lại chịu tổn thất nhiệt, sử dụng van xả khí thân tháp khí độc khơng nên xả Trong q trình tính tốn khơng thể tránh khỏi sai số dụng cụ thiết bị như: cấu tạo thiết bị, dụng cụ đo nhiệt độ, lưu lượng, thời gian, độ rượu; sai số thao tác thí nghiệm: đọc giá trị nhiệt kế, phù kế chưa xác; sai số q trình tính tốn: tra bảng, làm tròn số liệu, đổi đơn vị, vẽ đồ thị chưa xác  ... mâm Số mâm thực tế: N= mâm Hiệu suất tổng quát: 1.2 Bàn luận: Tại thí nghiệm thiết bị chưng cất gián đoạn với mục đích khảo sát trình phân riêng hỗn hợp hai cấu tử phương pháp chưng cất ảnh hưởng... nước vào thiết bị ngưng tụ Nhiệt cung cấp cho thiết bị ngưng tụ: Tỉ số hoàn lưu cục bộ:  Tỉ số hoàn lưu tổng: b) Đường làm việc phần cất: Phương trình đường cất: *R=1 Phương trình đường cất: ... đầu để cấu tạo thiết bị Tuy nhiên, tăng dòng hồn lưu cần thêm chi phí cho lượng nhiệt cung cấp Vì vậy, thực tế cần tính tốn cách hợp lí để chi phí tạo thấp Với thiết kế thiết bị ngưng tụ thí