BÀI 10 CHƯNG CẤT IUH

báo cáo thực hành các quá trình thiết bị và cơ học trong công nghệ hoá BÀI 10 CHƯNG CẤT của trường đại học Công nghiệp Tp.HCM do sinh viên biên soạn báo cáo và được giáo viên chỉnh sửa bài đúng theo yêu cầu

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA HỌC CÔNG NGHỆ HOÁ HỌC  BÁO CÁO THỰC HÀNH CÁC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ TRONG CÔNG NGHỆ HOÁ HỌC CHƯNG CẤT GVHD: Trần Thảo Quỳnh Ngân SVTH: MSSV: Lớp học phần: Ngày thực hành: 06.05.2021 – 13.05.2021 Nhóm: BÀI 10 CHƯNG CẤT 10.1 GIỚI THIỆU Chưng cất là quá trình dùng để tiến hành phân tác các hỗn hợp lỏng – lỏng, lỏng – và – thành các cấu tử riêng biệt dựa vào sự khác về độ bay của các cấu tử hỗn hợp Số lượng sản phẩm chưng cất phụ thuộc vào số cấu tử có hỗn hợp Đối với trường hợp hỗn hợp hai cấu tử ta có: sản phẩm đỉnh gồm các cấu tử có độ bay lớn và một phần rất it cấu tử có độ bay thấp, sản phẩm đáy gồm cấu tử có độ bay thấp và một phần rất it cấu tử có độ bay lớn Trong quá trình chưng cất, pha từ dưới lên, pha lỏng chảy di chuyển từ xuống Nồng độ các cấu tử thay đổi theo chiều cao của tháp, nhiệt độ làm việc cũng thay đổi tương ứng với sự thay đổi nồng độ Trên mỗi đĩa xảy quá trình chuyển khối giữa hai pha lỏng và pha hơi, một phần pha lỏng (phần lớn cấu tử dễ bay hơi) bốc di chuyển từ pha lỏng vào pha hơi; một phần pha (phần lớn cấu tử khó bay hơi) ngưng tụ di chuyển từ pha vào pha lỏng, quá trình lập lại với nhiều lần bốc và ngưng tụ vậy nên đỉnh tháp ta thu được phần lớn cấu tử dễ bay và đáy tháp ta thu được phần lớn cấu tử khó bay 10.2 MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM Khảo sát và đánh giá sự ảnh hương của các thông số: chỉ số hồi lưu, nhiệt độ (trạng thái) và vị tri mâm nhập liệu đến số mâm li thuyết, hiệu suất quá trình chưng cất và lượng nhiệt cần sử dụng 10.3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 10.3.1 Cân bằng vật chất Quá trình tinh toán cân bằng vật chất chưng cất dựa sơ phương pháp Mc CabeTheile [ CITATION Kho \l 1033 ] ,xem gần đường làm việc phần chưng và phần cất là đường thẳng và chấp nhận một số giả thuyết sau: - Suất lượng mol của pha từ dưới lên bằng tất cả tiết diện của tháp - Nồng độ pha lỏng sau ngưng tụ có thành phần bằng thành phần khỏi đỉnh tháp - Dòng vào và của tháp trạng thái bão hịa - Dịng hời lưu vào tháp trạng thái lỏng sôi - Suất lượng mol pha lỏng không đổi theo chiều cao của đoạn cất và đoạn chưng 10.3.1.1 Phương trình cân bằng vật chất Trong đó: F, P, W: suất lượng nhập liệu, sản phẩm đáy và sản phẩm đỉnh, : thành phần mol của cấu tử nhẹ hỗn hợp nhập liệu, sản phẩm đỉnh, sản phẩm đáy, 10.3.1.2 Chỉ số hồi lưu (hoàn lưu) Chỉ số hồi lưu là tỉ số giữa lưu lượng hòan lưu (L 0) và lưu lượng của dịng sản phẩm đỉnh (P) Chỉ sớ hời lưu thich hợp (R) được xác định thông qua chỉ số hồi lưu tối thiểu (R min) và xác định theo công thức: R = b.Rmin 10.3.1.3 Phương trình đường làm việc Phương trình đường làm việc của đoạn cất: Phương trình đường làm việc đoạn chưng: : tỉ lệ giữa lưu lượng hỗn hợp nhập liệu so với lưu lượng sản phẩm đỉnh 10.3.1.4 Xác định số mâm lý thuyết Hình 3.1: Xác định số mâm lý thuyết 10.3.2 Cân bằng lượng 10.3.2.1 Cân bằng nhiệt lượng cho thiết bị gia nhiệt nhập liệu Trong đó: : nhiệt lượng cần cung cấp để gia nhiệt nhập liệu (kW) : lưu lượng khối lượng hỗn hợp nhập liệu : là nhiệt dung riêng hỗn hợp nhập liệu : nhiệt độ nhập liệu vào và khỏi thiết bị, : nhiệt mất mát thiết bị gia nhiệt nhập liệu, kW 10.3.2.2 Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị ngưng tụ Nếu quá trình ngưng tụ không làm lạnh: Nếu quá trình ngưng tụ có làm lạnh: Trong đó: : lưu lượng khối lượng hỗn hợp sản phẩm đỉnh : nhiệt hóa của sản phẩm đỉnh : nhiệt dung riêng hỗn hợp sản phẩm đỉnh , : nhiệt độ và vào của nước (oC) : lưu lượng dòng giải nhiệt C: nhiệt dung riêng của dòng giải nhiệt : nhiệt độ sôi hỗn hợp sản phẩm đỉnh (oC) : nhiệt độ của sản phẩm đỉnh sau làm lạnh (oC) : nhiệt mất mát thiết bị ngưng tụ (kW) 10.3.2.3 Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị làm lạnh Làm lạnh sản phẩm đỉnh: Làm lạnh sản phẩm đáy: Trong đó: : lưu lượng sản phẩm đỉnh, sản phẩm đáy , : nhiệt dung riêng của sản phẩm đỉnh và sản phẩm đáy : nhiệt độ của sản phẩm đỉnh và vào khỏi thiết bị (oC) : nhiệt độ của sản phẩm đáy vào và khỏi thiết bị (oC) : nhiệt độ vào và của nước thiết bị làm lạnh sản phẩm đỉnh (oC) : nhiệt độ vào và của nước thiết bị làm lạnh sản phẩm đáy (oC) : lưu lượng dòng giải nhiệt thiết bị làm lạnh sản phẩm đỉnh : lưu lượng dòng giải nhiệt thiết bị làm lạnh sản phẩm đáy : nhiệt dung riêng dòng giải nhiệt thiết bị làm lạnh sản phẩm đỉnh : nhiệt dung riêng dòng giải nhiệt thiết bị làm lạnh sản phẩm đáy : nhiệt mất mát thiết bị làm lạnh sản phẩm đỉnh (kW) : nhiệt mất mát thiết bị làm lạnh sản phẩm đáy (kW) 10.3.2.4 Cân bằng nhiệt toàn tháp  Trong đó: : nhiệt lượng cung cấp cho nồi đun (kW) : nhiệt lượng mất mát môi trường xung quanh và thường được lấy gần bằng khoảng 5% đến 10% lượng nhiệt cần cung cấp : nhiệt lượng dòng nhập liệu mang vào (kW) : nhiệt lượng dòng sản phẩm đỉnh mang (kW) : nhiệt lượng dòng sản phẩm đáy mang (kW) : nhiệt lượng trao đổi thiết bị ngưng tụ (kW) : nhiệt lượng dịng hoàn lưu mang vào (kW) 10.4 MƠ HÌNH THÍ NGHIỆM 10.4.1 Hệ thống chưng cất Sgk – trang 99, 100 10.4.1.1 Thành phần bộ điều khiển Sgk – trang 101, 102 10.4.1.2 Tháp chưng cất Sgk – trang 102 10.4.1.3 Sơ đồ hệ thống Sgk – trang 103 10.4.2 Trang thiết bị, hoá chất 10.4.2.1 Dụng cụ, hoá chất - Hỗn hợp cồn (Etanol – Nước) 96 độ cồn - Tỷ trọng kế (phù kế) từ 0o đến 60o và từ 60o đến 100o - Ống đong lit - Ống đong 100ml - Nhiệt kế 10.4.2.2 Phần mềm DIV3000 Sgk – trang 104, 105, 106 và 107 10.5 TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM - Buổi 1: Xác định chỉ số hồi lưu tối thiểu - Buổi 2: Khảo sát vị tri lại của mâm nhâp liệu 10.5.1 Chuẩn bị - Pha trộn dung dịch vào bình chứa nhập liệu (khoảng 20 lit) từ nồng độ khoảng 20 đến 30 độ cồn (thành phần thể tich) - Mơ công tắc điện chinh, đèn trắng được kich hoạt, mơ công tắc tổng (chú ý mơ nút khoá khẩn cấp) - Mơ máy tinh và khơi động chương trình điều khiển DVI3000, đợi chương trình kiểm tra xong việc kết nối và sẵn sàng hoạt động - Mơ hệ thống nước giải nhiệt, cài đặt chế độ làm việc “Auto” và lưu lượng nước giải nhiệt - Mơ van nhập liệu vị tri thấp nhất, mơ van thu sản phẩm đáy - Điều chỉnh lưu lượng bơm nhập liệu với hiệu śt 100%, sớ vịng quay tới đa, sau đó mơ công tắc bơm đưa nhập liệu vào nồi đun Khi lượng lỏng nồi đun đủ (khi dung dịch chảy qua bình chứ sản phẩm đáy) thì ngưng bơm nhập liệu - Khoá van nhập liệu và van thu sản phẩm đáy - Cài đặt chế độ làm việc “Auto” và độ giảm áp của tháp chưng cất giá trị 20mBar bộ điều khiển độ chênh áp PID - Chuyển công tắc chia dịng hoàn lưu sang chế đợ “Reflux” (hời lưu hoàn toàn) - Mơ điện trơ gia nhiệt đồi đun, theo dõi trạng thái hỡn hợp - Khi x́t hiện dịng ngưng tụ đỉnh tháp, tiến hành lấy sản phẩm đỉnh, bằng cách chủn cơng tắc chia dịng hời lưu sang chế đọ “Draw off” (không hồi lưu) Sau lấy mẫu xong chuyển công tắc về chế dộ “Reflux”, nồng độ sản phẩm đỉnh - Xác định chỉ số hồi lưu tối thiểu - Xác định nhiệt độ sôi của nhập liệu 10.5.2 Tiến hành thi nghiệm - Cài đặt chế độ làm việc “Auto” và giá trị nhiệt độ sôi của nhập liệu bộ điều khiển của thiết bị gia nhiệt nhập liệu - Khi nhiệt độ nhập liệu gần bằng nhiệt độ sôi của nhập liệu, tiến hành mơ van nhập liệu và điều chỉnh bơm nhập liệu với tốc độ (10-15) lit/h - Cài đặt độ giảm áp của tháp chưng cất giá trị 20 mBar bộ điều khiển độ chênh áp - Mơ van thu sản phẩm đỉnh và thu sản phẩm đáy - Điều chỉnh cơng tắc chia dịng các vị tri “Cycle” (hồi lưu một phần) - Cài đặt giá trị tỉ số hồi lưu giá trị thấp nhất bằng 1,5 lần giá trị tỉ số hồi lưu tối thiểu bằng cách cài đặt chế độ làm việc “Manu” , chu kỳ lấy mẫu và giá trị phần trăm hồi lưu (Vi dụ: cài đặt chu kỳ lấy mẫu 10s, phần trăm hồi lưu 60% thì chu kỳ 10s sẽ có 6s van mơ để hồi lưu, 4s tháo sản phẩm, tỉ số hồi lưu R=6/4=1,5) - Sau 10 phút, tháo hết dung dịch có bình chưa sản phẩm đỉnh - Đo lưu lượng sản phẩm đỉnh bằng phương pháp thể tich và nồng độ sản phẩm đỉnh - Ghi các thông số nồng độ, nhiệt độ vào bảng số liệu - Lần lượt tiến hành thi nghiệm với các giá trị tỉ số hồi lưu, vị tri mâm nhập liệu và nhiệt độ nhập liệu khác Sau mỗi lần điều chỉnh chế độ làm việc phải đợi 10 phút để hệ thống nhập liệu khác Sau mỗi lần điều chỉnh chế độ làm việc phải đợi 10 phút để hệ thống ổn định mới tháo hết dung dịch bình chứa sản phẩm đỉnh và xác định các thông số 10.5.3 Các lưu ý Trong suốt quá trình làm thi nghiệm cần ý những vấn đề sau: - Lưu lượng dòng nước giải nhiệt vào hệ thống, nếu khong có nước giải nhiệt thì phải ngừng hệ thống - Lượng hỗn hợp nhập liệu hết thì phải ngừng quá trình làm việc - Theo dõi sự biến đổi nhiệt độ suốt thời gian làm việc và giải thich - Đánh giá kết quả đo thành phần và lưu lượng dịng sản phẩm đỉnh đề điều chỉnh chế đợ làm việc hợp lý 10.5.4 Kết thúc thi nghiệm - Chuyển cơng tắc chia dịng về chế đợ “Reflux” - Ngưng bơm, khoá van và tắc điện trơ gia nhiệt nhập liệu - Tắc điện trơ gia nhiệt đồi đun - Để nguội 20 phút tháo hết dung dịch các bình chứa sản phẩm, nồi đun và bình chứa nhập liệu vào thùng chứa - Khoá hệ thống nước giải nhiệt - Đóng phầm mềm điều khiển DVI3000 máy tinh - Tắc công tắc tổng - Vệ sinh, sắp xếp gọn gàng thiết bị, dụng cụ làm việc 10.5.5 Báo cáo - Chuyển đổi đơn vị nồng độ (phần mol, phần khối lượng), lưu lượng (mol,khối lượng) của các dòng nhập liệu, sản phẩm đỉnh từ đó dùng phương trình cân bằng vật chất xác định các giá trị nồng độ, lưu lượng sản phẩm đáy - Biểu diễn và nhận xét sự biến đổi của nồng độ sản phẩm đỉnh theo chỉ số hồi lưu, vị ti mâm và nhiệt độ nhập liệu - Xác định các phương trình làm việc , từ đó vẽ và xác định số mâm lý thuyết, hiệu suất làm việc tổng quát Đánh giá và giải thich sự thay đổi hiệu suất làm việc - Xác định lượng trao đổi tại thiết bị làm lạnh sản phẩm đỉnh, sản phẩm đáy và nồi đun Biểu diễn và đánh giá sự biến đổi của lượng nhiệt nồi đun cung cấp có sự thay đổi về chỉ số hồi lưu, vị tri mâm và nhiệt độ nhập liệu - Nhận xét về kết quả thi nghiệm, phan tich và nhận định các nguyên nhân sai số, xác định thông số làm việc hợp lý cho quá trình 10.6 BÁO CÁO THÍ NHGIỆM 10.6.1 Kết quả thực nghiệm Bảng 1: Các thông số của phần tra bảng r 22o kg/m3 785 r 82o kg/m3 772 CpF CpP CpW (J/Kg.oC) (J/Kg.oC) (J/Kg.oC) 4015,4 3433,4 4130 Cp (J/Kg.oC) 4178 Buổi 1: Xác định chỉ số hồi lưu tối thiểu, khảo sát mâm nhập liệu dưới cùng - Nhập liệu ban đầu của độ rượu: 22o (%Vrượu = 22%)  22o) = 785 kg/m3 - Nhiệt độ sôi nhập liệu của rượu: 90oC - Nồng độ sản phẩm đỉnh của độ rượu: 82o (%Vrượu = 82%)  (82o) = 772 kg/m3 - Khối lượng riêng của nước: 997 kg/m3, phân tử khối của rượu và nước: M rượu = 46, Mnước = 18 = = 0,08 (kmol/kmol) Thành phần mol của cấu tử dễ bay nhập liệu = 0,18 (kg/kg) = = 0,58 (kmol/kmol) Thành phần mol của cấu tử dễ bay sản phẩm đỉnh: = 0,78 (kg/kg) Bảng 2: Số liệu cân bằng lỏng của Etanol – nước x (%mol) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 y (%mol) 33,2 44,2 53,1 57,6 61,4 65,4 69,9 75,3 81,8 89,8 100 120 y (%mol) 100 80 60 40 20 0 20 40 60 80 100 120 x (%mol) Hình 1: Đồ thị cân bằng x-y hệ Etanol –nước Dựa vào đồ thị xác định được = 0,08  = 0,42 = 0,47 R=1,5.Rmin = 1,50,47 = 0,7  Chọn R1 = 0,8 ; R2 = 1,2 Buổi 2: Khảo sát hai vị trí còn lại của mâm vật liệu 10.6.2 Tính toán cân bằng vật chất ở vị trí mâm nhập liệu R=0,8 và R=1,2 Bảng 3:Kết quả thí nghiệm của khảo sát mâm nhập liệu cùng và mâm giữa, mâm cuối ST T Tên Lưu lượng nhập liệu QF (l/h) Mâm cuối Mâm giữa Mâm đầu R = 0,8 R =1,2 R = 0,8 R =1,2 R = 0,8 R =1,2 6,8 6,8 6,8 6,8 6,8 6,8 10 11 12 13 14 15 16 Lưu lượng đỉnh QP (l/h) Độ rượu sản phẩm đỉnh Nhiệt độ nhập liệu vào (oC) Nhiệt độ nhập liệu (oC) Nhiệt độ nước 1,3 0,77 (12/33,32 (10/46,92 ) ) 85 1,2 0,96 0,72 0,63(10/57 (10/30) (10/37,46) (10/50) ) 87 80,5 86 77 83 35 35 35 35 35 35 85 85,2 85,2 85 85,3 85,3 30,6 vào (oC) Nhiệt độ nước 31,6 (oC) Nhiệt độ đỉnh vào (oC) Nhiệt độ đỉnh (oC) Nhiệt độ đáy vào (oC) Nhiệt độ đáy (oC) Nhiệt độ nồi đun ) Nhiệt độ đáy tháp ) Nhiệt độ giữa tháp ) Nhiệt độ đỉnh tháp ) Lưu lượng nước (l/h) 30,8 31,4 30,7 31,2 30,7 31,6 30,6 31,6 31 31,1 77,4 78,9 77,2 77,5 77,2 77,5 29,5 29 29,5 29 29,5 29 92 93 90,2 92,3 90,3 94 40 40 40 40 40 40 91,9 93 90 91,5 90,2 90 90,4 92,2 89,2 92 89 94,5 86,7 88,2 85 86,8 84,8 85,2 80,7 82,3 78 81,7 77,5 81,2 300 305 295 304 296 300 Tính mẫu: R = 0,8 Tinh toán lượng nhập liệu: = 0,18 (kg/kg)  Khối lượng mol hỗn hợp: = 0,08 (kmol/kmol) Lưu lượng nhập liệu: Lưu lượng khối lượng hỗn hợp nhập liệu: Tinh toán sản phẩm đỉnh: = 0,81 (kg/kg), %VP = 0,85, xP = 0,63  Khối lượng mol hỗn hợp: = 0,58 (kmol/kmol) Lưu lượng sản phẩm đỉnh: Lưu lượng khối lượng hỗn hợp nhập liệu: Tinh toán sản phẩm đáy: Áp dụng phương trình cân bằng vật chất: F = D + W Lưu lượng sản phẩm đáy: W=F–P= PT cân bằng vật chất:   Khối lượng mol hỗn hợp: Lưu lượng khối lượng hỗn hợp nhập liệu: Từ tinh mẫu ta được kết quả bảng sau: o Cân bằng vật chất Bảng 4: tính toán cân bằng vật chất của mâm nhập liệu R = 0,8 và R = 1,2 Tên %VF (kmol/kmol) (kg/kg) F (kmol/s) (kg/s) %VP (kmol/kmol) (kg/kg) P (kmol/s) (kg/s) (kmol/kmol) (kg/kg) W (kmol/s) (kg/s) Mâm cuối R = 0,8 R = 1,2 22 22 0,08 0,08 0,18 0,18 0,318 0,318 85 0,63 0,81 0,0294 0,000291 0,024 0,059 0,289 0,001499 87 0,67 0,84 0,0168 0,000171 0,0471 0,112 0,301 0,001615 Mâm giữa R = 0,8 R = 1,2 22 22 0,08 0,08 0,18 0,18 0,318 0,318 80,5 0,56 0,76 0,0291 0,00027 0,0317 0,077 0,289 0,00152 86 0,65 0,83 0,0213 0,00021 0,0391 0,094 0,297 0,00158 Mâm đầu R = 0,8 22 0,08 0,18 0,318 77 0,5 0,72 0,0185 0,000165 0,0541 0,128 0,3 0,001626 R = 1,2 22 0,08 0,18 0,318 83 0,6 0,79 0,0147 0,00014 0,0548 0,129 0,303 0,00164 10.6.3 Tính toán cân bằng lượng và hiệu suất thu hồi ở vị trí mâm nhập liệu Bảng 5: Số liệu tính toán cân bằng lượng Tên R tFv oC tFr oC tPv oC tPr oC tWv oC tWr oC tnv oC tnr oC Vn l/h G kg/s Mâm cuối 0,8 0,000233 35 85 77,4 29,5 92 40 30,6 31,6 300 0,083 1,2 0,000206 35 85,2 78,9 29 93 40 30,8 31,4 305 0,084 Mâm giữa 0,8 0,000218 35 85,2 77,2 29,5 90,2 40 30,7 31,2 297 0,082 1,2 0,000257 35 85 77,5 29 92,3 40 30,7 31,6 304 0,084 Tính mẫu R = 0,8 mâm cuối Tinh Lo mâm cuối tại R = 0,8 Lo = R.P = 0,8.0,0294 = 0,02352 Cân bằng nhiệt lượng cho thiết bị gia nhiệt nhập liệu: Ta có: (1) Cho =0, ta được (1) : Qnl= 0,00179 Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị ngưng tụ: Ta có: Cho , ta được: Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị làm lạnh: Làm lạnh sản phẩm đỉnh: = Mâm đầu 0,8 0,000132 35 85,3 77,2 29,5 90,3 40 30,6 31,6 296 0,082 1,2 0,000171 35 85,3 77,5 29 94 40 31 31,1 300 0,083 Cho Qmllp = == Làm lạnh sản phẩm đáy: = Nhiệt lượng dòng nhập liệu mang vào Nhiệt lượng dòng sản phẩm đỉnh mang Nhiệt lượng dòng sản phẩm đáy mang Nhiệt lượng dòng hoàn lưu mang vào Nhiệt lượng cung cấp cho nồi đun Hiệu suất thu hồi tháp chưng cất: =  Từ tinh mẫu ta được kết quả bảng sau: Bảng 6: Tính toán cân bằng lượng của mâm tại R = 0,8 và R = 1,2 Tên Qnl kW Qng kW QllP kW QllW kW Qlo kW QF QP QW Qk Mâm đầu R = 0,8 R = 1,2 359,38 360,82 346,77 210,57 47,86 29,3 321,93 353,51 61,88 55,77 251,56 251,56 29,47 17,03 247,63 266,8 326,77 196,92 Mâm giữa R = 0,8 R = 1,2 360,82 359,38 171,3 315,86 44,55 35,64 314,31 340,2 57,73 68,39 251,56 251,56 27,55 21,31 250,44 260,19 147,37 292,01 Mâm cuối R = 0,8 R = 1,2 361,53 361,53 342,6 34,68 27,02 23,65 337,78 366,64 34,87 45,37 251,56 251,56 16,71 14,14 268,62 271,59 359,47 24,72 Hiệu suất thu sản phẩm đỉnh 72,81 44,25 64,06 54,42 36,36 34,67 (%)  Bàn luận: - Lượng nhiệt cần thiết cung cấp cho nồi đun vị tri mâm nhập liệu có sự chênh lệch Mâm càng thấp thì lượng mà nồi đun cần càng nhiều, nhập liệu mâm cuối thì lượng nhiệt cung cấp cho nồi đun gấp đôi nhiệt lượng cần để cung cấp cho nồi đun nhập liệu mâm giữa và mâm đỉnh - Hiệu suất thu hồi sản phẩm sử dụng mâm nhập liệu cuối cao rất nhiều so với sử dung mâm nhập liệu giữa và đỉnh Khi tăng chỉ số hồi lưu R thì hiệu suất thu hồi sản phẩm đỉnh giảm - Vậy nhập liệu vị tri mâm nhập liệu càng thấp thì ta thu hồi được càng nhiều sản phẩm đỉnh và lượng nhiệt Qk cung cấp cho nồi đun càng lớn 10.6.4 Xác định bậc của tháp chưng cất tại vị trí mâm nhập liệu khác nhau: Tính mẫu tại mâm cuối có R = 0,8 *Phương trình đường làm việc của đoạn cất: Tại: = 0,63  y = 0,44x + 0,35 *Phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn chưng: Mà chỉ số nhập liệu: Tương tự, ta tinh tinh được bảng số liệu sau: Bảng 7: Bảng phương trình đường chưng và phương trình cất ứng với vị trí mâm khác Mâm 0,44 PT cất B PT y=0,44x+0,3 0,35 0,55 0,3 10,93 0,44 0,31 14,93 0,55 17,19 0,44 21,63 0,55 R f 0,8 10,82 1,2 18,93 A cuối Mâm 0,8 giữa 1,2 0,8 0,3 A y=0,55x+0,3 PT chưng B 6,46 -0,131 9,15 -0,384 6,52 -0,175 7,33 -0,248 9,99 -0,487 10,38 -0,514 y=0,44x+0,3 y=0,55x+0,3 y=0,44x+0,2 0,28 PT y=6,46x-0,131 y=9,15x-0,384 y=6,52x-0,175 y=7,33x-0,248 y=9,99x-0,487 Mâm đầu 1,2 y=0,55x+0,2 0,27 y=10,38x-0,514  Mâm cuối  R = 0,8 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 Hình 2: Đồ thị xác định số mâm lý thuyết mâm nhập liệu cuối R = 0,8 Bàn luận: - Đường làm việc nằm khoảng của đường cân bằng Số mâm lý thuyết của thiết bị chưng cất là N=7 mâm, với mâm phần chưng và mâm phần cất - Số mâm thực tế của thiết bị chưng cất là 16 mâm Gồm có mâm phần chưng và 15 mâm phần cất - Số mâm tinh toán được lý thuyết mâm it số mâm thực tế 16 mâm - Hiệu suất mâm = = 43,75% Hiệu xuất mâm của thiết bị xấp xỉ gần 50%  R = 1,2 R=1,2 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 Hình 3: Đồ thị xác định số mâm lý thuyết mâm nhập liệu cuối R = 1,2 Bàn luận: - Đường làm việc nằm khoảng của đường cân bằng Số mâm lý thuyết của thiết bị chưng cất là N = mâm, với mâm phần chưng và mâm phần cất - Số mâm thực tế của thiết bị chưng cất là 16 mâm Gồm có mâm phần chưng và 15 mâm phần cất - Số mâm tinh toán được lý thuyết mâm it số mâm thực tế 16 mâm - Hiệu suất mâm = = 37,5% Hiệu xuất mâm của thiết bị nhỏ < 50% Kết luận: Ta thấy sử dụng mâm nhập liệu cuối cùng với chỉ số hồi lưu R=0,8 và R=2 thì hiệu sất mâm rất thấp, phần cất và phần chưng thì chệnh lệch số mâm thực tế lý thuyết xên xên nên là phần cất và phần chưng đều hoạt động kém hiệu quả  Mâm giữa  R = 0,8 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 Hình 4: Đồ thị xác định số mâm lý thuyết mâm nhập liệu giữa R = 0,8 Bàn luận: - Đường làm việc nằm khoảng của đường cân bằng Số mâm lý thuyết của thiết bị chưng cất là N = mâm, với mâm phần chưng và mâm phần cất - Số mâm thực tế của thiết bị chưng cất là 16 mâm Gồm có mâm phần chưng và 15 mâm phần cất - Số mâm tinh toán được lý thuyết mâm it số mâm thực tế 16 mâm - Hiệu suất mâm = = 25% Hiệu xuất mâm của thiết bị nhỏ < 50%  R=1,2 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 Hình 5: Đồ thị xác định số mâm lý thuyết mâm nhập liệu giữa R = 1,2 Bàn luận: - Đường làm việc nằm khoảng của đường cân bằng Số mâm lý thuyết của thiết bị chưng cất là N = mâm, với mâm phần chưng và mâm phần cất - Số mâm thực tế của thiết bị chưng cất là 16 mâm Gồm có mâm phần chưng và 15 mâm phần cất - Số mâm tinh toán được lý thuyết mâm it số mâm thực tế 16 mâm - Hiệu suất mâm = = 31,25% Hiệu xuất mâm của thiết bị nhỏ < 50%  Kết luận: Ta thấy sử dụng mâm nhập liệu giữa với chỉ số hồi lưu R = 0,8 và R = 1,2 thì hiệu sất mâm khá thấp < 50%, phần cất thì chệnh lệch số mâm thực tế lý thuyết quá nhiều nên là phần cất hoạt động không hiệu quả, phần chưng số mâm lý thuyết nhỏ nhiều so với thực tế nên, nên phần chưng thiết bị hoạt động không hiệu quả  Mâm đầu  R = 0,8 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 Hình 6: Đồ thị xác định số mâm lý thuyết mâm nhập liệu đầu R = 0,8 Bàn luận: - Đường làm việc nằm khoảng của đường cân bằng Số mâm lý thuyết của thiết bị chưng cất là N = mâm, với mâm phần chưng và mâm phần cất - Số mâm thực tế của thiết bị chưng cất là 16 mâm Gồm có mâm phần chưng và 15 mâm phần cất - Số mâm tinh toán được lý thuyết mâm it số mâm thực tế 16 mâm - Hiệu suất mâm = = 12,5% Hiệu xuất mâm của thiết bị nhỏ < 80%  R = 1,2 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 Hình 7: Đồ thị xác định số mâm lý thuyết mâm nhập liệu đầu R = 1,2 Bàn luận: - Đường làm việc nằm khoảng của đường cân bằng Số mâm lý thuyết của thiết bị chưng cất là N = mâm, với mâm phần chưng và mâm phần cất - Số mâm thực tế của thiết bị chưng cất là 16 mâm Gồm có mâm phần chưng và 15 mâm phần cất - Số mâm tinh toán được lý thuyết mâm it số mâm thực tế 16 mâm - Hiệu suất mâm = = 18,75% Hiệu xuất mâm của thiết bị nhỏ < 80%  Kết luận: Ta thấy sử dụng mâm nhập liệu đỉnh với chỉ số hồi lưu R = 0,8 và R = 1,2 thì hiệu sất mâm khá thấp, phần cất thì chệnh lệch số mâm thực tế lý thuyết it nên là phần cất hoạt động it hiệu quả, phần chưng số mâm lý thuyết nhỏ nhiều so với thực tế, vậy phần chưng của thiết bị hoạt động kém, không có hiệu quả 10.7 Bàn luận chung - Từ thực nghiệm, ta thấy rằng nhiệt lượng nồi đun cần cung cấp sẽ bị ảnh hương mạnh thay đổi tỉ số hoàn lưu - Qua khảo sát nhập liệu vị tri mâm nhập liệu khác là mâm đầu, mâm giữa và mâm cuối ta thấy:  Khi nhập liệu vị tri mâm càng thấp lưu lượng sản phẩm đỉnh thu được càng nhiều với độ tinh khiết càng cao Nhập liệu mâm cuối của thiết bị sẻ thu được nhiều sản phẩm nhất với độ tinh khiết cao nhất  Khi tăng chỉ số hồi lưu R lên thì lưu lượng sản phẩm định Vp sẻ giảm tăng R thì lượng hồi lưu Lo sẻ tăng và sản phẩm thu được sẻ có độ tinh khiết cao hơn, nồng độ cao  Hiệu suất thu hồi sản phẩm đỉnh vị tri mâm cuối cao nhiều so với vị tri nhập liệu mâm đỉnh Nguyên nhân gây sai số - Thao tác thu thể tich sản phẩm chưa thực hiện về mặt đặt góc quan sát - Khi thu sản phẩm, nhóm tiến hành đo nhiệt độ trước, đo nồng độ sau Điều này sẽ ảnh hương đến chỉ số nồng độ - Do ảnh hương của điều kiện môi trường xung quanh tới thiết bị - Trong quá trình tinh toán, xử lý sớ liệu có làm trịn sớ - Quá trình hoạt động của tháp chưng không ổn định thời tiết, các thông số làm việc không phù hợp với trạng thái nhập liệu; thiết bị cũ kỹ; bảo ôn, cách nhiệt kém; thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh làm việc thiếu hiệu quả; … - Nhiệt độ ảnh hương đến khả phân tách của hỗn hợp Do đó cần chọn nhiệt độ thich hợp để tách hoàn toàn các cấu tử khỏi hỗn hợp Nếu nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp các sản phẩm và chất tách sẽ hòa lẫn vào làm cho hiệu suất chưng cất thấp 10.7 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông, Hồ Lê Viên, Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hoá chất, tập 1,2, NXB Khoa kỹ học kỹ thuật, 2013 [2] Nguyễn Bin, Các quá trình thiết bị công nghệ hoá chất và thực phẩm Tập 4: Phân riêng dưới tác dụng của nhiệt, NXB Khoa học kỹ thuật, 2008 [3] Vũ Văn Bang, Vũ Bá Minh, Quá trình và thiết bih công nghệ hoá học – thực phẩm Tập 3: Truyền khối, NXB Đại học Quốc gia Tp.HCM, 2010 [4] PIGNAT S.A., Continuous Distillation REF DVI/3000 – Technical file, France, 2008  ... vào (kW) 10. 4 MƠ HÌNH THÍ NGHIỆM 10. 4.1 Hệ thớng chưng cất Sgk – trang 99, 100 10. 4.1.1 Thành phần bộ điều khiển Sgk – trang 101 , 102 10. 4.1.2 Tháp chưng cất Sgk – trang 102 10. 4.1.3... của thiết bị chưng cất là N=7 mâm, với mâm phần chưng và mâm phần cất - Số mâm thực tế của thiết bị chưng cất là 16 mâm Gồm có mâm phần chưng và 15 mâm phần cất - Số mâm... của thiết bị chưng cất là N = mâm, với mâm phần chưng và mâm phần cất - Số mâm thực tế của thiết bị chưng cất là 16 mâm Gồm có mâm phần chưng và 15 mâm phần cất - Số mâm