Mô phỏng quá trình chưng luyện gián đoạn

Mô phỏng quá trình chưng luyện gián đoạn Mô phỏng quá trình chưng luyện gián đoạn Mô phỏng quá trình chưng luyện gián đoạn luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Đề tài MƠ PHỎNG Q TRÌNH CHƯNG LUYỆN GIÁN ĐOẠN Họ tên học viên: Đỗ Xuân Trường Lớp : KTHH2009 Chuyên ngành : QTTB CN Hóa Thực phẩm Hà Nội – Năm 2010 Luận văn thạc sỹ khoa học ngành Kỹ thuật hóa học MỤC LỤC MỤC LỤC MỞ ĐẦU 11 Chương : TỔNG QUAN 14 A TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH CHƯNG LUYỆN GIÁN ĐOẠN 14 I CÁC CẤU HÌNH THÁP CHƯNG LUYỆN GIÁN ĐOẠN 14 II CÁC CHIẾN LƯỢC VẬN HÀNH THÁP CHƯNG LUYỆN GIÁN ĐOẠN 19 2.1 Tổng quan quy trình vận hành tháp chưng luyện gián đoạn 19 2.2 Chỉ số hồi lưu không đổi với thành phần đỉnh thay đổi 21 2.3 Thành phần đỉnh không đổi với số hồi lưu thay đổi 22 III CHIẾN LƯỢC TÁCH HỖN HỢP NHIỀU CẤU TỬ BẰNG CHƯNG LUYỆN GIÁN ĐOẠN 24 B TỔNG QUAN VỀ HỆ ETHANOL – NƯỚC VÀ CÁC TẠP CHẤT TRONG SẢN XUẤT CỒN THỰC PHẨM 27 Chương : MƠ HÌNH THÁP CHƯNG LUYỆN GIÁN ĐOẠN 31 I MƠ HÌNH THÁP CHƯNG LUYỆN GIÁN ĐOẠN 31 1.1 Các mơ hình dự đốn cân lỏng – 31 1.2 Mơ hình tháp chưng luyện gián đoạn 39 1.3 Thuật tốn giải phương trình mơ hình tháp chưng luyện gián đoạn: 43 II THỰC NGHIỆM TRÊN THÁP CHƯNG LUYỆN GIÁN ĐOẠN QUY MÔ SẢN XUẤT 44 Chương : MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH CHƯNG LUYỆN GIÁN ĐOẠN 53 I MƠ PHỎNG Q TRÌNH CHƯNG LUYỆN GIÁN ĐOẠN 53 1.1 Mô giai đoạn khởi động 54 1.2 Mô giai đoạn lấy sản phẩm 55 Luận văn thạc sỹ khoa học ngành Kỹ thuật hóa học II KẾT QUẢ MƠ PHỎNG 56 2.1 Khảo sát ảnh hưởng lượng lỏng tích lũy đĩa đến phân bố tạp chế độ chạy hồi lưu hoàn toàn 56 2.2 Khảo sát ảnh hưởng số hồi lưu đến phân bố tạp - chế độ chạy với số hồi lưu không đổi 67 2.3 khảo sát ảnh hưởng nồng độ ethanol nguyên liệu đầu đến phân bố tạp theo chiều cao tháp chế độ chạy hồi lưu hoàn toàn 88 2.4 Phân bố tạp giai đoạn khởi động 97 2.4 Đề xuất quy trình vận hành trình chưng luyện gián đoạn 104 2.4.1 Giả thiết quy trình vận hành trình chưng luyện gián đoạn 104 2.4.2 Đánh giá quy trình vận hành vừa đề xuất 106 Chương : KẾT LUẬN 108 Tài liệu tham khảo 110 Luận văn thạc sỹ khoa học ngành Kỹ thuật hóa học Danh mục hình vẽ bảng biểu Hình 1.1: Tháp chưng luyện gián đoạn truyền thống .15 Hình 1.2: Tháp chưng luyện gián đoạn có bình trung gian .16 Hình 1.3: Tháp chưng luỵện gián đoạn với nhiều bình trung gian 17 Hình 1.4: Tháp chưng luyện gián đoạn kiểu đảo ngược 18 Hình 1.5: biến đổi nồng độ cấu tử dễ bay đỉnh đáy trình chưng luyện gián đoạn với số hồi lưu khơng đổi 21 Hình 1.6: Biểu diễn đồ thị x-y trình chưng luyện gián đoạn với số hồi lưu không đổi .22 Hình 1.7: Biểu diễn đồ thị x-y trình chưng luyện gián đoạn với thành phần đỉnh không đổi 23 Hình 1.11: giản đồ cân pha hệ cấu tử: nước, ethanol methanol 29 Hình 1.12: giản đồ cân pha hệ cấu tử: Nước, ethanol isopropanol 29 Hình 1.13: giản đồ cân pha hệ cấu tử: nước, ethanol isobutanol .30 Hình 1.14: giản đồ cân pha hệ cấu tử: Nước, ethanol isoamylic .30 Hình 2.1: Sơ đồ cấu trúc tháp chưng luyện gián đoạn 40 Hình 2.2: Tháp chưng luyện gián đoạn quy mô sản xuất 45 Hình 2.3: Phân bố nhiệt độ theo chiều cao tháp 48 Hình 2.4: Phân bố nồng độ ethanol theo chiều cao tháp 48 Hình 2.5: Biến thiên nồng độ ethanol theo thời gian đĩa số 66 50 Hình 2.6: Biến thiên nồng độ ethanol theo thời gian đĩa số 50 Hình 2.7: Biến thiên nồng độ este ethylacetate theo thời gian đĩa số .51 Hình 2.8: Biến thiên nồng độ isobutanol theo chiều thời gian đĩa số 66 .51 Hình 3.1: phân bố nồng độ ethanol nước dọc theo chiều cao tháp chế độ hồi lưu hoàn toàn với lượng lỏng lưu đĩa 5%, 10% 15% suất mẻ 59 Hình 3.2: phân bố nồng độ isoamylic dọc theo chiều cao tháp chế độ hồi lưu hoàn toàn với lượng lỏng lưu đĩa 5%, 10% 15% suất mẻ .61 Luận văn thạc sỹ khoa học ngành Kỹ thuật hóa học Hình 3.3: phân bố nồng độ axít acetic dọc theo chiều cao tháp chế độ hồi lưu hoàn toàn với lượng lỏng lưu đĩa 5%, 10% 15% suất mẻ .62 Hình 3.4: phân bố nồng độ isobutanol dọc theo chiều cao tháp chế độ hồi lưu hoàn toàn với lượng lỏng lưu đĩa 5%, 10% 15% suất mẻ .63 Hình 3.5: phân bố nồng độ aldehyde acetate dọc theo chiều cao tháp chế độ hồi lưu hoàn toàn với lượng lỏng lưu đĩa 5%, 10% 15% suất mẻ .64 Hình 3.6: phân bố nồng độ este ethylacetate dọc theo chiều cao tháp chế độ hồi lưu hoàn toàn với lượng lỏng lưu đĩa 5%, 10% 15% suất mẻ .65 Hình 3.7: phân bố nồng độ methanol dọc theo chiều cao tháp chế độ hồi lưu hoàn toàn với lượng lỏng lưu đĩa 5%, 10% 15% so với lượng lỏng ban đầu .67 Hình 3.8: ảnh hưởng số hồi lưu đến phân bố nồng độ iso amylic đỉnh tháp (thiết bị ngưng tụ) theo thời gian chưng luyện gián đoạn (chế độ chạy với số hồi lưu không đổi) – lượng lỏng hồi lưu tháp M=10% 71 Hình 3.9: ảnh hưởng số hồi lưu đến phân bố nồng độ iso amylic vị trí đĩa số 83 theo thời gian chưng luyện gián đoạn (chế độ chạy với số hồi lưu không đổi) - lượng lỏng hồi lưu tháp M=10% 73 Hình 3.10: ảnh hưởng số hồi lưu đến phân bố nồng độ axít acetic đỉnh tháp (thiết bị ngưng tụ) theo thời gian chưng luyện gián đoạn (chế độ chạy với số hồi lưu không đổi)- lượng lỏng hồi lưu tháp M=10% 75 Hình 3.11: ảnh hưởng số hồi lưu đến phân bố nồng độ axít acetic đĩa số 83 theo thời gian chưng luyện gián đoạn (chế độ chạy với số hồi lưu không đổi)- lượng lỏng hồi lưu tháp M=10% 76 Luận văn thạc sỹ khoa học ngành Kỹ thuật hóa học Hình 3.12: ảnh hưởng số hồi lưu đến phân bố nồng độ isobutanol đỉnh tháp (thiết bị ngưng tụ) theo thời gian chưng luyện gián đoạn- M=10% 78 Hình 3.13: ảnh hưởng số hồi lưu đến phân bố nồng độ isobutanol đĩa số 83 theo thời gian chưng luyện gián đoạn, M=10% 79 Hình 3.14: ảnh hưởng số hồi lưu đến phân bố nồng độ aldehyde acetate đỉnh tháp (thiết bị ngưng tự) theo thời gian chưng luyện gián đoạn M=10% 81 Hình 3.15: ảnh hưởng số hồi lưu đến phân bố nồng độ aldehyde acetate đĩa số 83 theo thời gian chưng luyện gián đoạn, M=10% .83 Hình 3.16: ảnh hưởng số hồi lưu đến phân bố nồng độ este ethylacetate đỉnh tháp theo thời gian chưng luyện gián đoạn, M=10% 84 Hình 3.17: ảnh hưởng số hồi lưu đến phân bố nồng độ methanol đỉnh tháp theo thời gian chưng luyện gián đoạn, M=10% 86 Hình 3.18: ảnh hưởng số hồi lưu đến phân bố nồng độ methanol đĩa số 83 theo thời gian chưng luyện gián đoạn, M=10% .87 Hình 3.19: Phân bố isoamylic theo chiều cao tháp nồng độ đầu ethanol khác chế độ chạy hồi lưu hoàn toàn Lượng lỏng lưu tháp giả thiết 10%, nồng độ isoamylic nguyên liệu đầu 0.0005484 kmol/kmol 90 Hình 3.20: : Phân bố axit acetic theo chiều cao tháp nồng độ đầu ethanol khác chế độ chạy hồi lưu hoàn toàn Lượng lỏng lưu tháp giả thiết 10%, nồng độ axit acetic nguyên liệu đầu 0.0003327 kmol/kmol 92 Hình 3.21: Phân bố isobutanol theo chiều cao tháp nồng độ đầu ethanol khác chế độ chạy hồi lưu hoàn toàn Lượng lỏng lưu tháp giả thiết 10%, nồng độ isobutanol nguyên liệu đầu 0.00002626 kmol/kmol 93 Hình 3.22: Sơ đồ cấu trúc tháp chưng luyện gián đoạn 100 Hình 3.23: Biến đổi nồng độ rượu etylic nước thiết bị ngưng tụ giai đoạn khởi động 100 Luận văn thạc sỹ khoa học ngành Kỹ thuật hóa học Hình 3.24: Biến đổi nồng độ isoamylic thiết bị ngưng tụ giai đoạn khởi động 100 Hình 3.25: Biến đổi nồng độ isoamylic đĩa số 83 giai đoạn khởi động 100 Hình 3.26: Biến đổi nồng độ acetic acid thiết bị ngưng tụ giai đoạn khởi động 101 Hình 3.27: Biến đổi nồng độ axít acetic đĩa số 83 giai đoạn khởi động 101 Hình 3.28: Biến đổi nồng độ isobutanol thiết bị ngưng tụ giai đoạn khởi động 101 Hình 3.29: Biến đổi nồng độ isobutanol đĩa số 83 giai đoạn khởi động 101 Hình 3.30: Biến đổi nồng độ este ethylacetate thiết bị ngưng tụ giai đoạn khởi động 102 Hình 3.31: Biến đổi nồng độ este ethylacetate đĩa số 83 giai đoạn khởi động 102 Hình 3.32: Biến đổi nồng độ acetandehyde thiết bị ngưng tụ giai đoạn khởi động 102 Hình 3.33: Biến đổi nồng độ acetandehyde đĩa số 83 giai đoạn khởi động 102 Hình 3.34: Biến đổi nồng độ methanol thiết bị ngưng tụ giai đoạn khởi động 103 Hình 3.35: Biến đổi nồng độ methanol đĩa số 83 giai đoạn khởi động .103 Bảng 1.1: Chỉ tiêu chất lượng cồn đạt tiêu chuẩn TCVN 7043 - 2002 28 2.1: So sánh thực nghiệm mơ hình cho phân bố nhiệt độ theo chiều cao tháp chế độ hồi lưu hoàn toàn 47 Bảng 2.2:Kết so sánh thực nghiệm mơ hình phân bố nồng độ ethanol theo chiều cao tháp chế độ hồi lưu hoàn toàn .48 Bảng 2.3: Kết so sánh thực nghiệm mơ hình biến thiên nồng độ ethanol theo chiều thời gian đĩa số đĩa 66 49 Luận văn thạc sỹ khoa học ngành Kỹ thuật hóa học Bảng 2.4:Kết so sánh thực nghiệm mô hình cho biến thiên nồng độ este ethylacetate đĩa isobutanol theo chiều thời gian đĩa số 66 50 Bảng 3.2: Thành phần ban đầu cấu tử 56 Bảng 3.3: phân bố nồng độ ethanol nước dọc theo chiều cao tháp chế độ hồi lưu hoàn toàn với lượng lỏng lưu đĩa 5%, 10% 15% suất mẻ 58 Bảng 3.4: phân bố nồng độ isoamylic dọc theo chiều cao tháp chế độ hồi lưu hoàn toàn với lượng lỏng lưu đĩa 5%, 10% 15% suất mẻ .60 Bảng 3.5: phân bố nồng độ axit acetic dọc theo chiều cao tháp chế độ hồi lưu hoàn toàn với lượng lỏng lưu đĩa 5%, 10% 15% suất mẻ .61 Bảng 3.6: phân bố nồng độ isobutanol dọc theo chiều cao tháp chế độ hồi lưu hoàn toàn với lượng lỏng lưu đĩa 5%, 10% 15% suất mẻ .62 Bảng 3.7: phân bố nồng độ Aldehyde acetate dọc theo chiều cao tháp chế độ hồi lưu hoàn toàn với lượng lỏng lưu đĩa 5%, 10% 15% suất mẻ .63 Bảng 3.8: phân bố nồng độ este ethylacetate dọc theo chiều cao tháp chế độ hồi lưu hoàn toàn với lượng lỏng lưu đĩa 5%, 10% 15% suất mẻ .64 Bảng 3.9: phân bố nồng độ methanol dọc theo chiều cao tháp chế độ hồi lưu hoàn toàn với lượng lỏng lưu đĩa 5%, 10% 15% suất mẻ .66 Bảng 3.10: ảnh hưởng số hồi lưu đến phân bố nồng độ iso amylic đỉnh tháp (thiết bị ngưng tụ) theo thời gian chưng luyện gián đoạn (chế độ chạy với số hồi lưu không đổi) 70 Bảng 3.11: ảnh hưởng số hồi lưu đến phân bố nồng độ iso amylic đĩa số 83 theo thời gian chưng luyện gián đoạn (chế độ chạy với số hồi lưu không đổi) 71 Luận văn thạc sỹ khoa học ngành Kỹ thuật hóa học Bảng 3.12: ảnh hưởng số hồi lưu đến phân bố nồng độ axít acetic đỉnh tháp (thiết bị ngưng tụ) theo thời gian chưng luyện gián đoạn (chế độ chạy với số hồi lưu không đổi) 74 Bảng 3.13: ảnh hưởng số hồi lưu đến phân bố nồng độ axít acetic đĩa số 83 theo thời gian chưng luyện gián đoạn (chế độ chạy với số hồi lưu không đổi) 75 Bảng 3.14: ảnh hưởng số hồi lưu đến phân bố nồng độ isobutanol đỉnh tháp (thiết bị ngưng tụ) theo thời gian chưng luyện gián đoạn (chế độ chạy với số hồi lưu không đổi) 77 Bảng 3.15: ảnh hưởng số hồi lưu đến phân bố nồng độ isobutanol đĩa số 83 theo thời gian chưng luyện gián đoạn (chế độ chạy với số hồi lưu không đổi) 78 Bảng 3.16: ảnh hưởng số hồi lưu đến phân bố nồng độ aldehyde acetate đỉnh tháp (thiết bị ngưng tự) theo thời gian chưng luyện gián đoạn (chế độ chạy với số hồi lưu không đổi) 80 Bảng 3.17: ảnh hưởng số hồi lưu đến phân bố nồng độ aldehyde acetate đĩa số 83 theo thời gian chưng luyện gián đoạn (chế độ chạy với số hồi lưu không đổi) 82 Bảng 3.18: ảnh hưởng số hồi lưu đến phân bố nồng độ este ethylacetate đỉnh tháp theo thời gian chưng luyện gián đoạn (chế độ chạy với số hồi lưu không đổi) .83 Bảng 3.19: ảnh hưởng số hồi lưu đến phân bố nồng độ methanol đỉnh tháp theo thời gian chưng luyện gián đoạn (chế độ chạy với số hồi lưu không đổi) 85 Bảng 3.20: ảnh hưởng số hồi lưu đến phân bố nồng độ methanol đĩa số 83 theo thời gian chưng luyện gián đoạn (chế độ chạy với số hồi lưu không đổi) 86 Bảng 3.21: Phân bố isoamylic theo chiều cao tháp nồng độ ethanol hỗn hợp đầu khác 88 Luận văn thạc sỹ khoa học ngành Kỹ thuật hóa học Bảng 3.22: Phân bố nồng độ axit acetic dọc theo chiều cao tháp nồng độ đầu ethanol khác .91 Bảng 3.23: Phân bố nồng độ isobutanol dọc theo chiều cao tháp nồng độ ethanol hỗn hợp đầu khác .92 Bảng 3.24: Phân bố nồng độ aldehyde acetate dọc theo chiều cao tháp nồng độ ethanol hỗn hợp đầu khác chế độ chạy hồi lưu hoàn toàn 94 Bảng 3.25: Phân bố nồng độ este ethylacetate dọc theo chiều cao tháp nồng độ ethanol hỗn hợp đầu khác chế độ chạy hồi lưu hoàn toàn 94 Bảng 3.26: Phân bố nồng độ methanol dọc theo chiều cao tháp nồng độ ethanol hỗn hợp đầu khác chế độ chạy hồi lưu hoàn toàn 95 Bảng 3.27: biến thiên nồng độ cấu tử theo thời gian thiết bị ngưng tụ 98 Bảng 3.28: Biến thiên nồng độ cấu tử đĩa số 83 99 Bảng 3.29: phương án khảo sát vận hành tháp chưng luyện gián đoạn 105 Bảng 3.30: so sánh chất lượng cồn tinh chế quy trình đề xuất so với quy trình chạy tháp chế độ hồi lưu không đổi 106 Bảng 3.31: Thành phần sản phẩm phụ 107 Luận văn thạc sỹ khoa học ngành Kỹ thuật hóa học 0.002629 0.002629 0.002629 0.002629 0.002629 0.002629 0.002045 0.002045 0.002045 0.002045 0.002045 0.002045 0.001593 0.001593 0.001593 0.001593 0.001593 0.001593 0.001242 0.001242 0.001242 0.001242 0.001242 0.001242 9.69894e,04 9.69893e,04 9.69892e,04 9.69892e,04 9.69893e,04 9.69894e,04 7.5809e,04 7.58089e,04 7.58088e,04 7.58088e,04 7.58088e,04 7.58089e,04 10 5.93026e,04 5.93025e,04 5.93025e,04 5.93025e,04 5.93025e,04 5.93025e,04 11 4.64224e,04 4.64223e,04 4.64223e,04 4.64223e,04 4.64223e,04 4.64223e,04 12 3.63612e,04 3.63612e,04 3.63611e,04 3.63611e,04 3.63612e,04 3.63612e,04 13 2.84952e,04 2.84952e,04 2.84952e,04 2.84952e,04 2.84952e,04 2.84952e,04 14 2.23409e,04 2.23409e,04 2.23409e,04 2.23409e,04 2.23409e,04 2.23409e,04 15 1.75228e,04 1.75228e,04 1.75228e,04 1.75228e,04 1.75228e,04 1.75228e,04 16 1.37488e,04 1.37488e,04 1.37488e,04 1.37488e,04 1.37488e,04 1.37488e,04 17 1.07912e,04 1.07912e,04 1.07912e,04 1.07912e,04 1.07912e,04 1.07912e,04 18 8.47249e,05 8.47247e,05 8.47247e,05 8.47247e,05 8.47247e,05 8.47247e,05 19 6.65391e,05 6.6539e,05 6.65389e,05 6.65389e,05 6.65389e,05 6.65389e,05 20 5.22713e,05 5.22711e,05 5.22711e,05 5.22711e,05 5.22711e,05 5.22711e,05 21 4.10737e,05 4.10736e,05 4.10735e,05 4.10735e,05 4.10735e,05 4.10735e,05 22 3.22831e,05 3.2283e,05 3.22829e,05 3.22829e,05 3.22829e,05 3.22829e,05 23 2.53802e,05 2.53801e,05 2.538e,05 2.538e,05 2.538e,05 2.538e,05 24 1.99581e,05 1.9958e,05 1.9958e,05 1.9958e,05 1.9958e,05 1.99579e,05 25 1.56981e,05 1.5698e,05 1.5698e,05 1.5698e,05 1.5698e,05 1.56979e,05 26 1.23503e,05 1.23502e,05 1.23502e,05 1.23502e,05 1.23502e,05 1.23501e,05 27 9.71866e,06 9.71859e,06 9.71857e,06 9.71857e,06 9.71857e,06 9.71853e,06 28 7.64956e,06 7.6495e,06 7.64948e,06 7.64948e,06 7.64947e,06 7.64944e,06 29 6.02235e,06 6.02229e,06 6.02227e,06 6.02227e,06 6.02227e,06 6.02223e,06 30 4.74235e,06 4.7423e,06 4.74228e,06 4.74228e,06 4.74228e,06 4.74224e,06 31 3.73525e,06 3.73521e,06 3.73519e,06 3.73519e,06 3.73518e,06 3.73515e,06 32 2.94269e,06 2.94265e,06 2.94263e,06 2.94263e,06 2.94263e,06 2.9426e,06 33 2.31883e,06 2.31878e,06 2.31877e,06 2.31877e,06 2.31876e,06 2.31873e,06 34 1.82764e,06 1.82759e,06 1.82758e,06 1.82758e,06 1.82758e,06 1.82755e,06 35 1.44082e,06 1.44078e,06 1.44077e,06 1.44077e,06 1.44076e,06 1.44074e,06 36 1.13613e,06 1.13609e,06 1.13609e,06 1.13609e,06 1.13608e,06 1.13605e,06 37 8.96082e,07 8.96048e,07 8.96038e,07 8.96039e,07 8.96032e,07 8.96009e,07 38 7.06916e,07 7.06883e,07 7.06874e,07 7.06875e,07 7.06868e,07 7.06846e,07 39 5.57813e,07 5.57784e,07 5.57775e,07 5.57775e,07 5.57769e,07 5.57747e,07 40 4.40264e,07 4.40237e,07 4.40229e,07 4.40229e,07 4.40222e,07 4.40202e,07 96 Luận văn thạc sỹ khoa học ngành Kỹ thuật hóa học 41 3.47571e,07 3.47546e,07 3.47538e,07 3.47538e,07 3.47531e,07 3.47511e,07 42 2.7446e,07 2.74438e,07 2.7443e,07 2.7443e,07 2.74423e,07 2.74404e,07 43 2.16783e,07 2.16763e,07 2.16755e,07 2.16755e,07 2.16748e,07 2.1673e,07 44 1.71271e,07 1.71252e,07 1.71245e,07 1.71244e,07 1.71238e,07 1.71221e,07 45 1.35351e,07 1.35333e,07 1.35326e,07 1.35325e,07 1.35319e,07 1.35303e,07 46 1.06993e,07 1.06977e,07 1.0697e,07 1.0697e,07 1.06964e,07 1.06948e,07 47 8.46017e,08 8.45866e,08 8.45805e,08 8.45796e,08 8.45741e,08 8.45589e,08 48 6.69168e,08 6.69028e,08 6.6897e,08 6.68961e,08 6.68908e,08 6.68763e,08 49 5.29458e,08 5.29329e,08 5.29274e,08 5.29264e,08 5.29213e,08 5.29076e,08 50 4.19063e,08 4.18942e,08 4.18891e,08 4.1888e,08 4.18832e,08 4.18701e,08 51 3.3181e,08 3.31697e,08 3.31648e,08 3.31637e,08 3.31591e,08 3.31467e,08 52 2.6283e,08 2.62724e,08 2.62678e,08 2.62667e,08 2.62624e,08 2.62506e,08 53 2.08282e,08 2.08183e,08 2.0814e,08 2.08129e,08 2.08087e,08 2.07976e,08 54 1.65137e,08 1.65043e,08 1.65002e,08 1.64991e,08 1.64952e,08 1.64846e,08 55 1.31e,08 1.30911e,08 1.30873e,08 1.30862e,08 1.30825e,08 1.30724e,08 56 1.03983e,08 1.03899e,08 1.03863e,08 1.03852e,08 1.03817e,08 1.03721e,08 57 8.25946e,09 8.25155e,09 8.24814e,09 8.24705e,09 8.24372e,09 8.23459e,09 58 6.56573e,09 6.55823e,09 6.55499e,09 6.55394e,09 6.55077e,09 6.54208e,09 59 5.22402e,09 5.21689e,09 5.21382e,09 5.2128e,09 5.20977e,09 5.2015e,09 60 4.1608e,09 4.15401e,09 4.1511e,09 4.1501e,09 4.14722e,09 4.13933e,09 61 3.31796e,09 3.31149e,09 3.30872e,09 3.30775e,09 3.30499e,09 3.29746e,09 62 2.64956e,09 2.64338e,09 2.64074e,09 2.63981e,09 2.63716e,09 2.62996e,09 63 2.11929e,09 2.11338e,09 2.11085e,09 2.10995e,09 2.10741e,09 2.10051e,09 64 1.69844e,09 1.69275e,09 1.69033e,09 1.68946e,09 1.68702e,09 1.68039e,09 65 1.36427e,09 1.3588e,09 1.35647e,09 1.35562e,09 1.35328e,09 1.3469e,09 66 1.09884e,09 1.09355e,09 1.0913e,09 1.09048e,09 1.08821e,09 1.08205e,09 67 0 0 0 … … … … … … … Đáy 0 0 0 2.4 Phân bố tạp giai đoạn khởi động Các hình từ hình 3.21 đến hình 3.33 kết mô biến đổi nồng nước, ethanol đỉnh tháp tạp hai vị trí: đĩa số 83 thiết bị ngưng tụ đỉnh tháp Nghiên cứu biến đổi nồng độ cấu tử tạp chất hai vị trí chúng có vai trị quan trọng việc tách cấu tử tạp chất 97 Luận văn thạc sỹ khoa học ngành Kỹ thuật hóa học Thiết bị ngưng tụ đỉnh tháp có vai trị việc tách tạp dễ bay đĩa số 83 thiết bị đun sơi đáy tháp có ý nghĩa việc tách tạp khó bay ngăn chặn cấu tử lên đỉnh tháp Hình 3.23 mơ tả biến đổi nồng độ ethanol nước thiết bị ngưng tụ đỉnh tháp giai đoạn khởi động Có thể thấy chúng biến đổi phức tạp Ban đầu nồng độ phần mole nước tăng nhanh sau giảm nhanh nồng độ xấp xỉ 0.1 phần mole Điều giải thích là: nước cấu tử khó bay hơi, bắt đầu đun sơi đáy tháp cấu tử bay Với cấu tử dễ bay chúng chủ yếu dạng cịn cấu tử khó bay (nước) chúng ngưng tụ bắt đầu lưu đĩa Sau giai đoạn ngắn này, cấu tử dễ bay (ethanol) ngưng tụ lưu đĩa nồng độ nước giảm mạnh Bảng 3.26: biến thiên nồng độ cấu tử theo thời gian thiết bị ngưng tụ Thờ Ethanol Nước kmol/kmo kmol/kmo l l 0 0 0.2 0.160604 0.711107 0.4 0.649364 0.6 Este Acetandehyd AceticAci e d kmol/kmol kmol/kmol 0 0 3.46E-04 3.01E-05 6.06E-05 2.91E-04 9.09E-05 2.28E-05 0.335733 1.13E-02 1.26E-04 9.56E-04 1.25E-04 0.0018901 7.41E-05 0.579548 0.148731 2.20E-01 3.98E-04 3.36E-02 2.15E-06 0.0177924 4.31E-06 0.8 0.646475 0.113139 0.124343 1.01E-03 8.04E-02 4.01E-09 0.0346121 4.38E-08 0.683526 0.10292 0.0710387 1.68E-03 0.098519 1.19E-11 0.0423204 4.78E-10 1.2 0.711852 0.0989204 0.0415885 2.34E-03 0.100335 1.09E-13 0.0449646 1.02E-11 1.4 0.73432 0.0972338 0.0248295 2.96E-03 0.0951977 2.96E-15 0.0454634 4.63E-13 1.6 0.751974 0.0965717 0.0150345 0.087735 1.39E-16 0.0451771 3.17E-14 1.8 0.765887 0.0966809 0.0797199 7.70E-18 0.0445809 2.47E-15 0.777274 0.0970705 0.0718464 4.31E-19 0.0438464 1.93E-16 2.2 0.786826 0.0975647 0.0644255 2.99E-20 0.0430295 1.74E-17 2.4 0.794998 0.0980992 0.0575798 8.07E-21 0.0421596 3.92E-18 i gian (h) Isoamylic Methanol kmol/kmol kmol/kmol 0.0035075 0.0091309 0.0040003 0.0055245 0.0044381 0.0033299 0.0048245 0.0020000 0.0051633 98 Ethylacetat e kmol/kmol Isobutanol kmol/kmo l Luận văn thạc sỹ khoa học ngành Kỹ thuật hóa học Thờ Ethanol Nước kmol/kmo kmol/kmo l l 2.6 0.802107 0.0986409 0.0011973 2.8 0.808375 0.0991714 7.15E-04 0.813959 0.0996793 4.25E-04 3.2 0.818975 0.100158 2.52E-04 i gian (h) Isoamylic Methanol kmol/kmol kmol/kmol 0.0054587 0.0057144 0.0059340 0.0061208 Este Acetandehyd AceticAci e d kmol/kmol kmol/kmol 0.0513413 7.09E-21 0.0412546 2.88E-18 0.0456983 7.20E-21 0.0403259 2.81E-18 0.0406189 7.34E-21 0.0393824 2.82E-18 0.0360624 7.45E-21 0.0384305 2.84E-18 Ethylacetat e Isobutanol kmol/kmo l kmol/kmol Bảng 3.27: Biến thiên nồng độ cấu tử đĩa số 83 Thời gian Isoamylic Methanol Acetandehyde Aceticacid Este Ethylacetate Isobutanol H kmol/kmol kmol/kmol kmol/kmol kmol/kmol kmol/kmol kmol/kmol 0 0 0 0.2 4.80E-04 3.45E-05 7.13E-05 3.33E-04 1.07E-04 2.63E-05 0.4 3.56E-04 3.45E-05 7.10E-05 3.33E-04 1.06E-04 2.64E-05 0.6 8.97E-08 3.24E-05 4.81E-05 3.38E-04 6.37E-05 2.46E-05 0.8 1.10E-15 2.82E-05 2.06E-05 3.47E-04 1.92E-05 2.08E-05 3.23E-23 4.12E-05 1.52E-05 3.14E-04 2.01E-05 1.82E-04 1.2 1.71E-21 4.01E-05 6.99E-06 2.33E-04 8.22E-06 1.48E-04 1.4 -3.25E-37 3.67E-05 3.12E-06 2.35E-04 2.96E-06 1.27E-04 1.6 3.81E-21 3.32E-05 1.43E-06 2.36E-04 1.10E-06 1.25E-04 1.8 1.90E-20 3.00E-05 6.60E-07 2.37E-04 4.14E-07 1.25E-04 1.06E-20 2.70E-05 3.04E-07 2.38E-04 1.55E-07 1.26E-04 2.2 1.47E-20 2.43E-05 1.40E-07 2.38E-04 5.76E-08 1.26E-04 2.4 3.39E-21 2.19E-05 6.44E-08 2.39E-04 2.14E-08 1.26E-04 2.6 7.02E-21 1.97E-05 2.96E-08 2.39E-04 7.93E-09 1.26E-04 2.8 7.46E-23 1.77E-05 1.36E-08 2.39E-04 2.93E-09 1.26E-04 2.34E-21 1.60E-05 6.24E-09 2.39E-04 1.09E-09 1.27E-04 3.2 1.65E-21 1.44E-05 2.86E-09 2.39E-04 4.01E-10 1.27E-04 99 Nồng độ (phần mole) Luận văn thạc sỹ khoa học ngành Kỹ thuật hóa học Ethanol - Nước thiết bị ngưng tụ 0.8 0.6 0.4 0.2 0 Thời gian B1.x(1,"ETHANOL") kmol/kmol Hình 3.23: Biến đổi nồng độ rượu Hình 3.22: Sơ đồ cấu trúc tháp chưng luyện etylic nước thiết bị ngưng tụ giai đoạn khởi động gián đoạn ISOAMYLIC Thiết bị ngưng tụ 0.0006 Nồng độ (phần mole) Nồng độ (phần mole) 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 Thời gian (h) ISOAMYLIC Đĩa số 83 0.0005 0.0004 0.0003 0.0002 0.0001 Thời gian (h) Hình 3.24: Biến đổi nồng độ isoamylic Hình 3.25: Biến đổi nồng độ isoamylic thiết bị ngưng tụ giai đoạn khởi động đĩa số 83 giai đoạn khởi động 100 Luận văn thạc sỹ khoa học ngành Kỹ thuật hóa học Axít acetic Thiết bị ngưng tụ 0.00035 Nồng độ (phần mole) Nồng độ (phần mole) 0.0003 0.00025 0.0002 0.00015 0.0001 0.00005 0 Thời gian (h) Axít acetic Đĩa số 83 0.0004 0.00035 0.0003 0.00025 0.0002 0.00015 0.0001 0.00005 0 Thời gian (h) Hình 3.26: Biến đổi nồng độ axit acetic Hình 3.27: Biến đổi nồng độ axit acetic thiết bị ngưng tụ giai đoạn khởi động đĩa số 83 giai đoạn khởi động Isobutanol Thiết bị ngưng tụ 0.0002 0.00008 Nồng độ (phần mole) Nồng độ (phần mole) 0.00007 0.00015 0.00006 0.00005 0.0001 0.00004 0.00003 0.00005 0.00002 0.00001 Isobutanol Đĩa số 83 0 Thời gian (h) Thời gian (h) Hình 3.28: Biến đổi nồng độ isobutanol Hình 3.29: Biến đổi nồng độ isobutanol thiết bị ngưng tụ giai đoạn khởi động đĩa số 83 giai đoạn khởi động 101 Luận văn thạc sỹ khoa học ngành Kỹ thuật hóa học Este Ethylacetate Thiết bị ngưng tụ Nồng độ (phần mole) Nồng độ (phần mole) 0.05 Este Ethylacetate Đĩa số 83 0.00014 0.04 0.03 0.02 0.01 0.00012 0.0001 0.00008 0.00006 0.00004 0.00002 0 Thời gian (h) Thời gian (h) Hình 3.30: Biến đổi nồng độ este Hình 3.31: Biến đổi nồng độ este ethylacetate ethylacetate thiết bị ngưng tụ đĩa số 83 giai đoạn khởi động giai đoạn khởi động Aldehyde acetate Thiết bị ngưng tụ 0.0001 Nồng độ (phần mole) Nồng độ (phần mole) 0.12 0.1 0.00008 0.08 0.00006 0.06 0.00004 0.04 0.00002 0.02 Aldehyde acetate Đĩa số 83 Thời gian (h) Thời gian (h) Hình 3.32: Biến đổi nồng độ aldehyde Hình 3.33: Biến đổi nồng độ aldehyde acetate acetate thiết bị ngưng tụ giai đĩa số 83 giai đoạn khởi động đoạn khởi động 102 Luận văn thạc sỹ khoa học ngành Kỹ thuật hóa học Methanol thiết bị ngưng tụ 0.006 Nồng độ (phần mole) Nồng độ (phần mole) 0.007 0.005 0.004 0.003 0.002 0.001 0 Thời gian (h) 0.000045 0.00004 0.000035 0.00003 0.000025 0.00002 0.000015 0.00001 0.000005 Methanol Đĩa số 83 Thời gian (h) Hình 3.34: Biến đổi nồng độ methanol Hình 3.35: Biến đổi nồng độ methanol thiết bị ngưng tụ giai đoạn khởi đĩa số 83 giai đoạn khởi động động Các hình từ hình 3.21 tới hình 3.33 mơ tả biến đổi cấu tử tạp chất thiết bị ngưng tụ đỉnh tháp đĩa số 83 Có thể thấy gia đoạn khởi động, nồng độ cấu tử biến đổi nhìn chung phức tạp Tổng hợp lại đưa nhận xét chung sau: Đối với tạp khó bay hơi: isoamylic, isobutanol, acid acetic đỉnh tháp nồng độ tăng nhanh lỏng lưu đĩa đỉnh Khi lỏng lưu đĩa tháp chuyển sang chế độ hồi lưu hồn tồn nồng độ chúng giảm mạnh Tại đĩa số 83 nồng độ chúng tăng sớm sau giảm nhẹ giảm không đáng kể Đối với tạp dễ bay hơi: Như este ethylacetate, aldehyde acetate nồng độ đỉnh chúng tăng chậm sau giảm khơng đáng kể Tại đĩa số 83 nồng độ chúng tăng nhanh nhanh chóng biết Đối với tạp vịng quanh: Như methanol nồng độ đỉnh tăng chậm tiếp tục tăng Còn tai đĩa số 83 nồng độ liên tục biến đổi thời điểm đầu giảm chậm sau 103 Luận văn thạc sỹ khoa học ngành Kỹ thuật hóa học Các kết mô giai đoạn khởi động tháp chưng luyện gián đoạn hệ ethanol – nước tạp chất cho thấy hành vi phức tạp cấu tử Trong giai đoạn mà cấu tử dễ bay theo khí khơng ngưng khỏi tháp, cấu tử khó bay thiết lập pha lỏng trước đĩa dù lượng nhỏ theo thứ tự từ đỉnh xuống đáy Sau đến lượt cấu tử dễ bay thiết lập đĩa đẩy cấu tử khó bay trở lại phía đáy tháp Nghiên cứu đưa hành vi biến đổi cấu tử giai đoạn khởi động trình chưng luyện gián đoạn Qua nghiên cứu hành vi chúng, việc xác định thời gian thiết lập tháp trạng thái ổn định, thấy có nhiều triển vọng để tách đáng kể cấu tử tạp chất cấu tử dễ bay hệ ethanol-nước tạp chất thu từ phương pháp lên men Cùng với nghiên cứu tiếp ảnh hưởng lượng lỏng lưu đĩa ảnh hưởng số hồi lưu đến hiệu trình tách, mục đích để đưa quy trình vận hành tháp phù hợp vừa rút ngắn thời gian chưng luyện vừa nâng cao chất lượng cồn thực phẩm tinh chế 2.4 Đề xuất quy trình vận hành trình chưng luyện gián đoạn 2.4.1 Giả thiết quy trình vận hành trình chưng luyện gián đoạn Căn vào việc khảo sát phân bố tạp theo chiều cao tháp chế độ hồi lưu hoàn toàn ảnh hưởng số hồi lưu đến biến thiên thành phần tạp Ở chúng tơi xin khảo sát quy trình vận hành mà rút ngắn thời gian chưng luyện gián đoạn mà đảm bảo chất lượng cồn tinh chế Cụ thể quy trình vận hành cho phương án khảo sát sau bảng 3.29: 104 Luận văn thạc sỹ khoa học ngành Kỹ thuật hóa học Bảng 3.28: phương án khảo sát vận hành tháp chưng luyện gián đoạn Các giai đoạn vận PA1 hành PA2 PA3 Giai đoạn chạy hồi lưu hoàn toàn chạy hồi lưu hoàn toàn chạy hồi lưu hoàn toàn Giai đoạn chạy tháp với số hồi chạy tháp với số hồi chạy tháp với số hồi lưu R=10 lưu R=10 lấy lưu R=20 lấy lấy 0.05 kmol lượng lỏng 0.05 kmol lượng lỏng 0.05 kmol lượng lỏng sau ngưng tụ sau ngưng tụ sau ngưng tụ chạy hồi lưu hoàn toàn chạy hồi lưu hoàn toàn Tháp chạy chế độ hồi lưu hồn 15 phút, khơng lấy 15 phút, khơng lấy tồn sản phẩm cồn tinh chế sản phẩm sản phẩm lấy đĩa 2, lưu lượng lỏng Giai đoạn 3kmol/h, giai đoạn lấy khoảng 50% tổng lượng cồn Giai đoạn Giai đoạn Giai đoạn chạy tháp với số hồi chạy tháp với số hồi chạy hồi lưu hoàn toàn 15 lưu R=10 lấy tiếp lưu R=20 lấy tiếp phút, không lấy sản phẩm 0.05 kmol lượng 0.05 kmol lượng lỏng sau ngưng tụ lỏng sau ngưng tụ Tháp chạy chế độ hồi Tháp chạy chế độ hồi chạy tháp với số hồi lưu R=10 lưu hoàn toàn sản lưu hoàn toàn sản lấy tiếp 0.05 kmol lượng phẩm cồn tinh chế phẩm cồn tinh chế lỏng sau ngưng tụ lấy đĩa 2, lưu lượng lấy đĩa 2, lưu lượng lỏng 2kmol/h, kết thúc lỏng 3kmol/h, kết thúc trình nồng độ trình nồng độ ethanol ethanol đáy 0.5% mole 0.5% mole … … đáy Tháp chạy chế độ hồi lưu hoàn toàn sản phẩm cồn tinh chế lấy đĩa 2, lưu lượng lỏng 2kmol/h, kết thúc trình nồng độ ethanol đáy 0.5% mole Q trình chạy hồi lưu hồn tồn sau lấy lượng nhỏ lượng lỏng nhằm chủ yếu tách tạp dễ bay khỏi sản phẩm Trong quy trình áp dụng lần chạy hồi lưu hoàn toàn, thực tế lặp lại giai đoạn tạp dễ 105 Luận văn thạc sỹ khoa học ngành Kỹ thuật hóa học bay tách triệt để nhiên sau hiệu tách thấp mặt khác lại làm tăng phức tạp, tiêu tốn thời gian, lượng chi phí vận hành 2.4.2 Đánh giá quy trình vận hành vừa đề xuất Bảng 3.30 so sánh chất lượng sản phẩm cồn tinh chế chạy quy trình so với quy trình chạy tháp số hồi lưu không đổi Rõ ràng với việc thay đổi quy trình vận hành đem lại lợi ích lớn vừa tiết kiệm đáng kể thời gian chưng cất lại tách triệt để tạp chất nâng cao chất lượng cồn tinh chế Các cấu tử dễ bay tách chủ yếu nằm sản phẩm phụ bảng 3.30 Nồng độ aldehyde acetate lên tới 1.1%, este ethyacetate 1.5% methanol 0.3% Sản phẩm phụ tích lũy với mẻ khác nhau, lượng lớn tiến hành q trình chưng cất để tinh chế lại, vừa thu hồi ethanol mà có hỗn hợp với nồng độ cấu tử tạp lớn hơn, có giá trị kinh tế Trong phương án đề xuất phương án có lợi cả, thời gian chưng luyện ngắn đồng thời chất lượng sản phẩm tương đương với phương án 2, có thời gian chưng luyện lớn Phương án chạy theo quy trình: hồi lưu hồn tồn →lấy sản phẩm phụ → hồi lưu hoàn toàn → lấy sản phẩm phụ → lấy sản phẩm chính, cịn phương án chạy lặp lần theo chu trình: hồi lưu hồn tồn→ lấy sản phẩm phụ →lấy sản phẩm Theo PA3, sản phẩm chứa nhiều tạp dễ bay so với phương án Như hệ ethanol-nước tạp có nồng độ nhỏ vận hành tháp theo PA1 PA2 tốt Bảng 3.29: so sánh chất lượng cồn tinh chế quy trình đề xuất so với quy trình chạy tháp chế độ hồi lưu không đổi Quy trình Thoi gian ket thuc (h) PA1 PA2 PA3 R=2 R=12 R=20 R=25 2.6 3.56 3.08 1.7 5.53 8.79 10.85 6.81046 6.32814 6.34442 7.99421 6.15699 6.09078 6.07479 0 Tổng lượng sản phẩm (kmol) Lượng sản phẩm theo cấu tử (kmol) Isoamylic 2.09432E07 0.0 106 0.008202 Luận văn thạc sỹ khoa học ngành Kỹ thuật hóa học Andehyd acetate Acid acetic 0.001521 0.001518 0.00202 0.002675 0.002676 0.002676 0.002676 0.0 2.94E-04 0 6.32369E09 Ethanol 5.90917 5.55962 5.56052 6.56533 5.44733 5.40047 5.38937 Este ethyacetate 0.002397 0.002403 0.003101 0.003995 0.003995 0.003995 0.003995 9.94E-09 1.06069e,08 6.09E-04 0 Isobutanol 6.24919E07 Methanol 9.2195E-04 9.33E-04 0.001062 0.001275 0.001273 0.001269 0.001268 Nước 0.896455 0.763671 0.777716 1.41183 0.70172 0.682366 0.677487 0.0 0.001026 0 3.35E-04 4.35E-04 4.39E-04 4.40E-04 Thành phần (phần mole) Isoamylic Andehyd acetate 3.07477E08 2.23315E04 2.40E-04 3.18457e04 Acid acetic 0.0 0.0 3.67E-05 0 Ethanol 0.86766 0.878555 0.876443 0.821263 0.884739 0.886664 0.887169 5.00E-04 6.49E-04 6.56E-04 6.58E-04 7.62E-05 0 1.60E-04 2.07E-04 2.08E-04 2.09E-04 0.176604 0.113971 0.112033 0.111524 Este ethyacetate Isobutanol Methanol 3.52031E04 9.17515E08 1.35373E- Nước 04 0.131629 3.80E-04 1.57E-09 1.47E-04 0.120679 4.88828e04 1.67182e09 1.67455e04 0.122583 Bảng 3.30: Thành phần sản phẩm phụ Nồng độ Lượng theo cấu tử (kmol) Cấu tử (phần mole) PA1 PA2 PA3 PA1 PA2 PA3 Isoamylic 0 0 0 Aldehyde acetate 0.001156 0.001159 6.56763e,04 0.011187 0.011075 0.00639 Acid acetic 0 0.0 0 Ethanol 0.089528 0.090689 0.089901 0.866164 0.866552 0.874673 Este ethyacetate 0.0016 0.001594 8.95664e-04 0.015475 0.015228 0.008714 Isobutanol 0 0 0 Methanol 3.51e-04 3.38e-04 2.13e-04 0.003403 0.003231 0.002074 Nước 0.010726 0.010875 0.011116 0.10377 0.103915 0.108149 Tổng lượng sản phẩm (kmol) 0.10301 0.104655 0.102783 107 Tổng: Luận văn thạc sỹ khoa học ngành Kỹ thuật hóa học Chương : KẾT LUẬN Chưng luyện gián đoạn hệ nhiều cấu tử trình phức tạp Qua kết nghiên cứu trên, thấy tổng quan mơ hình tháp chưng luyện chương trình mơ mô tả tốt hành vi tháp chưng luyện gián đoạn Các nghiên cứu ảnh hưởng lượng lỏng tích lũy tháp, ảnh hưởng số hồi lưu nồng độ ethanol hỗn hợp đầu lên phân bố cấu tử theo thời gian vị trí khác thân tháp cho thấy rõ quy luật biến đổi cấu tử tạp chất Trên sở đưa đề xuất chế độ vận hành thích hợp với mục đích loại bỏ tạp khơng có lợi cho sức khỏe, nâng cao hiệu suất thu hồi cồn thực phẩm chất lượng cao Các kết luận rút sau nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng lên trình chưng luyện gián đoạn sau: - Lượng lỏng lưu tháp lớn nồng độ tạp lưu tháp lớn, thuận lợi cho việc tách tạp - Chỉ số hồi lưu thông số công nghệ quan trọng vận hành tháp chưng luyện gián đoạn Kỹ thuật tách cấu tử có nồng độ thấp tinh chế cồn thực phẩm kỹ thuật thay đổi linh hoạt số hồi lưu Chỉ số hồi lưu ảnh hưởng lớn đến hành vi biến đổi cấu tử Vận hành số hồi lưu thấp làm giảm thời gian chưng luyện gián đoạn, thuận lợi cho việc tách tạp dễ bay đỉnh tháp giai đoạn đầu chưng luyện gián đoạn, nhiên lại khó khống chế tạp khó bay Sản phẩm cồn tinh chế dễ nhiễm tạp khó bay Vận hành số hồi lưu lớn làm thời gian chưng luyện kéo dài, khó tách tạp dễ bay hơi, nhiên sản phẩm lại không bị nhiễm tạp khó bay Vận hành số hồi lưu hồn tồn có lợi cho việc đẩy phần lớn tạp dễ bay tích tụ đỉnh tháp Do hồi lưu hoàn toàn thường xen kẽ vào trình vận hành chưng luyện gián đoạn - Nồng độ ethanol hỗn hợp đầu ảnh hưởng lớn đến phân bố tạp khó bay theo chiều cao tháp chế độ hồi lưu hồn tồn khơng có ảnh hưởng đến phân bố tạp dễ bay Khi nồng độ 108 Luận văn thạc sỹ khoa học ngành Kỹ thuật hóa học ethanol hỗn hợp đầu thấp dễ tách tạp isoamylic isobutanol sau chạy tháp chế độ hồi lưu hoàn toàn cách lấy dòng đĩa số 83 đáy tháp - Hành vi biến đổi tạp gian đoạn khởi động phức tạp Đối với tháp trạng thái ban đầu rỗng nguội, thời điểm ban đầu giai đoạn khởi động tạp dễ bay chủ yếu dạng pha tạp khó bay có nồng độ lớn đĩa phía đỉnh tháp nhiên lượng tích lũy chúng cịn bé Do thời điểm ban đầu giai đoạn khởi động nên tránh cấp nhiệt lớn cho đáy tháp, Nhiệt cấp lớn tạp khó bay tích tụ đỉnh tháp lớn khó đẩy tạp trở lại đáy tháp giai đoạn sau, ảnh hưởng xấu đến chất lượng sản phẩm tinh chế Vận hành tháp chưng luyện gián đoạn để tinh chế cồn thực phẩm từ hệ ethanol – nước tạp chất có nồng độ thấp nên theo quy trình sau: 1) Giai đoạn khởi động: chạy hồi lưu hoàn toàn 2) Vận hành số hồi lưu thấp để tách lượng nhỏ sản phẩm phụ chứa nhiều tạp dễ bay sau ngưng tụ đỉnh tháp 3) Hồi lưu hồn tồn khơng lấy sản phẩm khoảng thời gian ngắn để tạp dễ bay lưu tháp lên đỉnh tháp 4) Vận hành tháp số hồi lưu thấp để tách lượng nhỏ sản phẩm phụ chứa nhiều tạp dễ bay 5) Hồi lưu hoàn toàn đỉnh tháp lấy dòng sản phẩm đĩa gần đỉnh tháp để tránh nhiễm tạp dễ bay 6) Hồi lưu lại hoàn toàn đỉnh tháp lấy dòng sản phẩm với lưu lượng dòng thấp tức số hồi lưu tính chung cho tồn tháp tăng lên 7) Các giai đoạn từ đến lặp lặp lại nhiều lần đến tạp đỉnh tháp nồng độ cho phép Giai đoạn chia nhỏ thành nhiều giai đoạn, số hồi lưu tính chung cho tồn tháp tăng dần lên tức lưu lượng dòng sản phẩm nhỏ dần 109 Luận văn thạc sỹ khoa học ngành Kỹ thuật hóa học Tài liệu tham khảo [1] Cao Thị Mai Duyên, Tối ưu hóa hệ thống tách hỗn hợp nhiều cấu tử etanol nước tạp chất nhận phương pháp lên men, Luận văn tiến sỹ khoa học, Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2010 [2] Nguyễn Hữu Tùng, Tìm giải pháp kỹ thuật nhằm nâng cao chất lượng hiệu suất thu hồi cồn”, Báo cáo tổng kết đề tài cấp nhà nước KC – 06 – 17CN, Hà Nội, 2005 [3] Arndt Mehlhorn, Using Rate-Based Approach Under Consideration of Different Contacting Regimes for Multicomponent Batch Distillation Simulation, Polytechnical University of Catalunya, Barcelona, Spain, 1998 [4] Aspen Engineering, Version V7.1, Aspen Technology, Burlington, USA, 2009 [5] Aznar, M and Telles, A.S Prediction of electrolyte vapor-liquid equilibrium by UNIFAC-Dortmund Braz J Chem Eng., June 2001,vol.18, no.2, p.127-137 [6] Bradley H Cook, Optimal Batch Distillation Sequences Using Aspen Plus, Air Products and Chemicals Institute, Allentown, PA, 2005 [7] C.D.Holland, Fundamentals of multicomponent distillation, Mc Graw- Hill, New York, 1981 [8] Eva-Katrine Hilmen, Separation of Azeotropic Mixtures: Tools for Analysis and Studies on Batch Distillation Operation, A thesis Submitted for the Degree of Dr Ing, Norwegian University of Science and Technology, 2000 [9] H Scott Fogler, Aspen Plus Wordshop for Reaction Engineering and Design, University of Michigan, 2002 [10] I M Mujtaba; Batch Distillation Design and Operation; Imperial College Press, London, 2004 [11] Lin Wang, A startup model for simulation of batch distillation starting from a cold state, Zhejiang University, Hangzhou, China, 2003 [12] Matthias Leipold, An evolutionary approach for multi-objective dynamic optimization applied to middle vessel batch distillation, Humburg University of Technology, Humburg, 2009 [13] Robert H.Perry, Don W.Green, Perry’s Chemical Engineers’ handbook, Mc Graw-Hill, New York, 1999 110 ... chưng luyện gián đoạn? ?? - Tổng quan trình chưng luyện gián đoạn - Thiết lập mơ hình cho tháp chưng luyện gián đoạn - Mơ q trình chưng luyện gián đoạn kiểm chứng mơ hình tháp chưng luyện gián đoạn. .. gián đoạn: 43 II THỰC NGHIỆM TRÊN THÁP CHƯNG LUYỆN GIÁN ĐOẠN QUY MÔ SẢN XUẤT 44 Chương : MƠ PHỎNG Q TRÌNH CHƯNG LUYỆN GIÁN ĐOẠN 53 I MƠ PHỎNG Q TRÌNH CHƯNG LUYỆN GIÁN ĐOẠN... QUÁ TRÌNH CHƯNG LUYỆN GIÁN ĐOẠN 14 I CÁC CẤU HÌNH THÁP CHƯNG LUYỆN GIÁN ĐOẠN 14 II CÁC CHIẾN LƯỢC VẬN HÀNH THÁP CHƯNG LUYỆN GIÁN ĐOẠN 19 2.1 Tổng quan quy trình vận hành tháp chưng luyện