thí nghiệm Quá trình Thiết bị

LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM 2.1. Khái niệm chưng và chưng cất 2.2. Chưng cất hệ hai cấu tử 2.2.1 Cân bằng pha trong chưng cất hai cấu tử A và B 2.2.2. Các phương trình đường làm việc trong tháp chưng cất 2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chưng cất 2.3.1. Trạng thái nhiệt động của nguyên liệu 2.3.2. Tỷ số hoàn lưu 2.3.3. Độ bay hơi tương đối 2.4. Các cách đánh giá hiệu suất quá trình chưng cất 3. THIẾT BỊ DỤNG CỤ THÍ NGHIỆMLÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM 2.1. Khái niệm chưng và chưng cất 2.2. Chưng cất hệ hai cấu tử 2.2.1 Cân bằng pha trong chưng cất hai cấu tử A và B 2.2.2. Các phương trình đường làm việc trong tháp chưng cất 2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chưng cất 2.3.1. Trạng thái nhiệt động của nguyên liệu 2.3.2. Tỷ số hoàn lưu 2.3.3. Độ bay hơi tương đối 2.4. Các cách đánh giá hiệu suất quá trình chưng cất 3. THIẾT BỊ DỤNG CỤ THÍ NGHIỆMLÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM 2.1. Khái niệm chưng và chưng cất 2.2. Chưng cất hệ hai cấu tử 2.2.1 Cân bằng pha trong chưng cất hai cấu tử A và B 2.2.2. Các phương trình đường làm việc trong tháp chưng cất 2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chưng cất 2.3.1. Trạng thái nhiệt động của nguyên liệu 2.3.2. Tỷ số hoàn lưu 2.3.3. Độ bay hơi tương đối 2.4. Các cách đánh giá hiệu suất quá trình chưng cất 3. THIẾT BỊ DỤNG CỤ THÍ NGHIỆMLÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM 2.1. Khái niệm chưng và chưng cất 2.2. Chưng cất hệ hai cấu tử 2.2.1 Cân bằng pha trong chưng cất hai cấu tử A và B 2.2.2. Các phương trình đường làm việc trong tháp chưng cất 2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chưng cất 2.3.1. Trạng thái nhiệt động của nguyên liệu 2.3.2. Tỷ số hoàn lưu 2.3.3. Độ bay hơi tương đối 2.4. Các cách đánh giá hiệu suất quá trình chưng cất 3. THIẾT BỊ DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM

Đại học Quốc gia Tp Hồ Chí Minh Trường Đại học Bách Khoa Khoa Kỹ thuật hóa học BỘ MƠN Q TRÌNH & THIẾT BỊ Phúc trình thí nghiệm Q trình & Thiết bị Bài: CHƯNG CẤT CBHD: Thầy Ngơ Văn Tuyền Sinh viên: Vương Hồi Thanh MSSV: 1613134 Nhóm: H1.4 Lớp: HC16KSTN Ngày TN: 05/09/2018 Năm học 2018 - 2019 MỤC LỤC TRÍCH YẾU 1.1 Mục đích thí nghiệm 1.2 Phương pháp thí nghiệm 1.3 Kết thơ LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM 2.1 Khái niệm chưng chưng cất 2.2 Chưng cất hệ hai cấu tử 2.2.1 Cân pha chưng cất hai cấu tử A B 2.2.2 Các phương trình đường làm việc tháp chưng cất 2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình chưng cất 2.3.1 Trạng thái nhiệt động nguyên liệu 2.3.2 Tỷ số hoàn lưu 2.3.3 Độ bay tương đối 2.4 Các cách đánh giá hiệu suất trình chưng cất THIẾT BỊ - DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 4.1 Số liệu thí nghiệm 4.2 Đồ thị cân pha T –x,y x – y hệ rượu etylic – nước atm 4.3 Kết tính tốn 4.4 Đồ thị BÀN LUẬN PHỤ LỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO TRÍCH YẾU 1.1 Mục đích thí nghiệm • Chưng cất để thu ethanol từ hỗn hợp ethanol – nước; khảo sát ảnh hưởng lưu lượng hoàn lưu vị 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 dịng nhập liệu cố định (ở độ dọc 30) vào mâm cố định (số 4), thay đổi lưu lượng • dịng hồn lưu (ở độ đọc 8, 12, 16) để xét ảnh hưởng dịng hồn lưu Giữ ngun lưu lượng dịng nhập liệu độ dọc 30 dịng hồn lưu độ đọc 12, • thay đổi hai vị trí nhập liệu (mâm số mâm số 5) để xét ảnh hưởng vị 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 dịng hồn lưu 1.3 Kết thô Bảng 1: Số liệu thô Lưu lượng (độ đọc) T N Vị trí mâm Nhập liệu Đỉnh (D) Hoàn lưu (F) (ml/ph ) (Lo) Độ rượu Nhập liệu Đỉn h Nhiệt độ Nhập liệu Đỉn h Hoàn lưu (tF) (tD) (tLo) Đáy (tw) 30 90 26 65 66 41,8 85 94 30 84 12 26 71 65 41,4 83 94 30 78 16 26 91 67 43 80 93 30 40 12 30 61 66 42,1 85 99 5 30 64 12 30 65 68 42 85 98 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 sơi thấp dễ bay Chưng cất (chưng luyện) chưng hỗn hợp nhiều lần cách tiến hành lặp lại trình đun sơi ngưng tụ hỗn hợp Đây cách phân tách triệt để dùng phổ biến cơng nghiệp hóa học 2.2 Chưng cất hệ hai cấu tử 2.2.1 Cân pha chưng cất hai cấu tử A B Bậc tự hệ: f=k–ϕ+n=2–2+2=2 Gọi pA, pB áp suất riêng phần cấu tử A B pha khí áp suất bão hịa A B nguyên chất nhiệt độ xA, yA, xB, yB tương ứng phần mol A B pha lỏng pha khí Đối với hệ lý tưởng, theo định luật Raoult, ta có: Áp suất chung: (1) suy ra: (2) Với gọi độ bay tương đối A B Nhưng hệ ethanol – nước, hệ hệ có sai lệch dương nên có áp suất tổng lớn áp suất tính theo định luật Rauolt (phương trình 1) Vì khơng thể áp dụng phương trình để vẽ đồ thị cân pha Hệ ethanol – nước có điểm đẳng phí, nhiệt độ sơi 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 5.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 100 y 33.2 44.3 53.1 57.6 61.4 65.4 69.9 75.3 81.8 89.8 100 t, oC 100 90.5 86.5 83.2 81.7 80.8 80.0 79.4 79.0 78.6 78.4 78.4 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 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: (3) Với: • • R: tỷ số hồn lưu, tính theo cơng thức: (L0: dịng hồn lưu; D: lương sản phẩm đỉnh) xD : nồng độ sản phẩm đỉnh - Phương trình đường chưng: (4) Với: • • • xW : nồng độ sản phẩm đáy; f : hệ số tiếp liệu, tính theo cơng thức: (F: dịng nhập liệu; D: dịng sản phẩm đỉnh); R: tỷ số hồn lưu - Phương trình đường nhập liệu: (5) Với: • 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), tính theo cơng thức: (6) Trong đó: trạng thái nhiệt dịng 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 G, hG y L,hL x F,hF, xF G’,hG’,yG’ L’, hL’ xL’ Hình 1: Kí hiệu dịng lỏng, dịng hơi, dịng nhập liệu mâm nhập liệu Đại lượng q cho biết lưu lượng lỏng thay đổi từ đoạn 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 vị trí nhập liệu Sự ảnh hưởng thể bảng C đồ thị hình Bảng Trạng thái nhiệt nguyên liệu Q Pha lỏng Pha Hệ số góc đường nhập liệu q/(q – 1) (1) Hỗn hợp t < tS q>1 L’ > L+F G < G’ >1 (2) Hỗn hợp sôi t = tS q=1 L’ = L+F G = G’ ∞ (3) Hỗn hợp lỏng tS < t < tN 0