Tài liệu Báo cáo - Cô đặc pptx

SVTH: Đặng Văn Hoài Linh GVHD: Nguyễn Đức Vinh BÁO CÁO BÀI 5: CÔ ĐẶC 1. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM: - Giúp sinh viên hiểu rõ hơn về quá trình cô đặc và thiết bị cô đặc, vận hành đúng các quy trình thiết bị, đo đạc chính xác các thông số của quá trình và thiết bị. - Tính toán cân bằng vật chất cân bằng năng lượng để xác định các thông số cần thiết. - Xác định năng suất và hiệu suất quá trình cô đặc. - Đánh giá quá trình hoạt động cô đặc gián đoạn và liên tục. 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT: 2.1 Định nghĩa: - Cô đặc là quá trình làm tăng nồng độ của dung dịch bằng cách tách một phần dung môi ở nhiệt độ sôi, dung môi tách ra khỏi dung dịch bay lên gọi là hơi thứ. 2.2 Ứng dụng của quá trình cô đặc bay hơi: - Làm tăng nồng độ của chất hòa tan trong dung dịch - Tách chất hòa tan ở dạng chất kết tinh - Tách dung môi ở dạng nguyên chất. 2.3 Các phương pháp cô đặc: 2.3.1 Cô đặc một nồi làm việc gián đoạn: - Dung dịch cho vào một lần rồi cho bốc hơi, mức dung dịch trong thiết bị giảm dần cho đến khi nồng độ đạt yêu cầu; - Dung dịch cho vào ở mức nhất định, cho bốc hơi đồng thời bổ sung dung dịch mới liên tục vào để giữ chất lỏng không đổi choi đến khi nồng độ đạt yêu cầu, sau đó tháo dung dịch ra làm sản phẩm và thực hiện một mẻ mới. 2.3.2 Cô đặc một nồi liên tục - Dung dịch cho vào ở mức nhất định, cho bốc hơi đồng thời bổ sung dung dịch mới liên tục vào để giữ mức chất lỏng không đổi cho đến khi nồng độ đạt yêu cầu, sau đó tháo liên tục một phần dung dịch ra làm sản phẩm, đồng thời luôn bổ sung một lượng dung dịch mới vào thiết bị Bài 5 Cô Đặc Trang 1 SVTH: Đặng Văn Hoài Linh GVHD: Nguyễn Đức Vinh 2.3.3 Cân bằng vật chất và năng lượng 2.3.3.1 Nồng độ - Nồng độ được sử dụng trong quà trình được xác định là khối lượng của chất tan so với khối lượng của dung dịch - Thông thường nó được biểu diễn dưới dạng: C = g chất tan trong 100 g dung môi - Hoặc được xác định từ tỷ lệ giữa khối lượng chất tan với khối lượng dung dịch, được biễu diễn dưới dạng: [C]= g chất tan/ g dunng dịch Mối liên hệ giữa hai nồng độ này như sau: OOC C C 1 ][ + = ][1 100 100 ]'[ C C C −= + = 2.3.3.2 Quá trình cô đặc gián đoạn a) Cân bằng vật chất -Theo cách thức chung, chúng ta có thể viết phương trình cân bằng vật chất cho cả 2 thành phần dung môi và chất tan: lượng chất tan + lượng chất phản ứng = lượng chất ra + lượng chất tích tụ trong trường hợp đơn giản: -Vận hành trong trạng thái ổn định nên không có năng lượng tích tụ không có phản ứng hóa họcnên không có lượng phản ứng -Phương trình còn lại: lượng chất vào = lượng chất ra đối với chất tan: (g) khối lượng chất tan vào = khối lượng chất tan ra ][][ C M C M S b S b E b E b xx = Bài 5 Cô Đặc Trang 2 SVTH: Đặng Văn Hoài Linh GVHD: Nguyễn Đức Vinh Trong đó: M E b : khối lượng chất ban đầu trong nồi đun ][ C E b : nồng độ ban đầu của chất tan trong nồi đun M S b : khối lượng chất cuối cùng trong nồi đun ][ C S b : nồng độ cuối cùng của chất tan trong nồi đun - Phương trình này cho biết khối lượng cuối cùng của dung dịch còn lại trong nồi đun sau khi cô đặc - Đối với dung môi: (g) Khối lượng dung môi vào = Khối lượng dung môi ra+ Khối lượng dung môi bốc hơi ][ 'C M E b E b x = Mvapx C M S b S b +][ ' Trong đó: ][ 'C E b : nồng độ ban đầu của dung môi trong nồi đun ][ 'C S b : nồng độ cuối cùng của dung môi trong nồi đun Mvap: khối lượng dung môi bay hơi. Phương trình này cho phép tính toán khối lượng dung môi đã bay hơi. b) Cân bằng năng lượng -Tổng quát: Năng lượng mang vào = năng lượng tiêu hao để thực hiện quá trình + năng lượng thất thoát Để đơn giản tính toán, chúng ta thường coi như không có mất mát năng lượng. - Đối với nồi đun (J): E 1 = M vap .∆H vap Trong đó: .∆H vap : năng lượng để bốc hơi dung môi - Tính toán công suất nhiệt (Kw) W 1 = t E 1 Bài 5 Cô Đặc Trang 3 SVTH: Đặng Văn Hoài Linh GVHD: Nguyễn Đức Vinh Trong đó : t là thời gian tổng của quá trình cô đặc Phương trình này cho phép xác định công suất gia nhiệt cần thiết để làm bay hơi lượng dung môi đã biết. - Thiết bị ngưng tụ: E 2 = Qv 1 .ρ.C P. (T S – T E ).Nh (KJ) Trong đó: Qv 1 : lưu lượng nước vào thiết bị ngưng tụ ρ : khối lượng riêng của nước C P :nhiệt dung riêng của nước T S – T E :chênh lệch nhiệt độ của nước ra và vào 3.BÁO CÁO KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM Quá trình cô đặc gián đoạn Bảng số liệu thí nghiệm thu được τ (ph) W1 (W) Q V 1 (lít/ph) Tl1 ( o C) Tl3 ( o C) Tl5 ( o C) Dung môi (g) Nồng độ dung dịch (g/l) Đặc điểm 0 max 60 32.1 32.5 32.3 0 5.52 Bắt đầu quá trình cô đặc 17 1500 80 95.8 31.2 31.2 0 6.21 Bắt đầu sôi 80 1500 80 100.2 30.7 32.1 1.8 10.41 Kết thúc quá trình cô đặc Bảng kết quả tính cân bằng vật chất M E b (kg) [C E b ] (%kl) M b S (kg) [C S b ] (%kl) Khối lượng chất tan ( g) Mvap(kg) 4.472 0.617 2.672 1.03 27.6 1.8 Bài 5 Cô Đặc Trang 4 SVTH: Đặng Văn Hoài Linh GVHD: Nguyễn Đức Vinh Kết quả tính cân bằng năng lượng Mvap(kg) )/( kgkjH vap ∆ E 1 (kJ) Qv 1 (kg/h) T S - T E ( o C) E 2 (kJ) 1.8 16160.56 5670 80 1.4 530.89 Với C p = 18.4,18.10 -3 (kJ/kg.độ) 3 /1 mkg = ρ 3. BÀN LUẬN - Quá trình cô đặc có thể tiến hành trong thiết bị cô đặc một nồi hoặc nhiều nồi làm việc gián đoạn hay liên tục. Khi cô đặc gián đoạn dung dịch cho vào thiết bị một lần rồi cô đặc đến nồng độ yêu cầu, hoặc cho vào liên tục giữ nguyên mức chất lỏng không đổi trong quá trình và khi nồng độ dung dịch đạt yêu cầu sẽ lấy ra hết rồi tiếp tục cho dung dịch mới vào để cô đặc tiếp. - Khi cô đặc liên tục trong thiết bị cô đặc nhiều nồi thì dung dịch được đưa vào liên tục và hơi đốt cho vào liên tục, sản phẩm cũng được láy ra liên tục. Trong quá trình cô đặc có thể tiến hành ở áp suất khác nhau tùy theo yêu cầu kỹ thuật. - Cô đặc ở áp suất thường thì thiết bị để hở, cô đặc ở áp suất chân không thì nhiệt độ sôi dung dịch giảm do đó chi phí hơi đốt giảm và hiệu số nhiệt độ giữa hơi đốt và dung dịch giảm do đó diện tích bề mặt truyền nhiệt giảm, cô đăc chân không cho phép cô đặc dung dịch có nhiệt độ cao ở áp suất thường có thể sinh ra phản ứng phụ không mong muốn ( oxy hóa, đường hóa, nhựa hóa) - Cô đặc ở áp suất cao chỉ xảy ra trong các nồi cô đặc đặt trước đối hệ thống cô đặc nhiều nồi. - Quá trình tiến hành thí nghiệm đã có sự chênh lệch giữa khối lượng chất tan khi cô đặc giữa lý thuyết và thực nghiệm - Khối lượng chất ban đầu 4.472 kg , sau khi cô đặc khối lượng chất còn lại là 2.672 kg chênh lệch với giá trị là ban đầu là 1.8kg Bài 5 Cô Đặc Trang 5 SVTH: Đặng Văn Hoài Linh GVHD: Nguyễn Đức Vinh - 1.8kg mất đi chính là khối lượng dung môi thoát ra - Qua thí nghiệm, ta nhận thấy giữa lý thuyết và thực nghiệm ít nhiều có sự khác biệt. do ảnh hưởng của một số yếu tố không mong muốn nên đã dẫn đến sai số, có thể kể đến như: áp suất, nhiệt độ… Bài 5 Cô Đặc Trang 6 . GVHD: Nguyễn Đức Vinh BÁO CÁO BÀI 5: CÔ ĐẶC 1. MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM: - Giúp sinh viên hiểu rõ hơn về quá trình cô đặc và thiết bị cô đặc, vận hành đúng các. oxy hóa, đường hóa, nhựa hóa) - Cô đặc ở áp suất cao chỉ xảy ra trong các nồi cô đặc đặt trước đối hệ thống cô đặc nhiều nồi. - Quá trình tiến hành thí nghiệm