Ý nghĩa và phương pháp nghiên cứu quá trình chưng cất

Ý NGHĨA CỦA QUÁ TRÌNH CHƯNG CẤT

Qúa trình chưng cất có ý nghĩa rất quan trọng, chưng cất để tách các dung dịch thành các cấu tử khác nhau theo nhu cầu mong muốn sử dụng của con người. Đối với ngành công nghiệp chế biến dầu mỏ việc sử dụng dầu mỏ ở dạng thô không thuận lợi, không kinh tế, kém hiệu quả. Do đó cần phải chế biến dầu mỏ thành những sảm phẩm có tình kỷ thuật ngày càng cao.

Quá trình chế biến dầu mỏ được cải thiện trong các nhà máy lọc dầu và hóa dầu. Các nhà máy lọc dầu chế biến dầu mỏ thành những sảm phẩm gồm từ những hợp chất hóa học về cơ bản đã có trong dầu mỏ. Các sản phẩm đó là xăng dùng cho ô tô, dầu diezel làm nhiên liệu cho động cơ diezel, chất bôi trơn, nhiên liệu phản lực, nhựa đường,..Vì những đặc điểm kể trên mà việc chưng cất dầu thô được tiến hành trong một hệ thống gồm nhiều tháp chưng cất hoạt động ở các áp suất khác nhau.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. NGUYÊN LÝ PHÉP CHƯNG CẤT

Sơ đồ chưng bay hơi một lần

• CHƯNG CẤT PHỨC TẠP 1. Chưng cất có hồi lưu
• CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHỆ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHƯNG CẤT

Nhờ có sự tiếp xúc đồng đều và thêm một lần nữa giữa pha lỏng và pha hơi mà pha hơi khi tách ra khỏi hệ thống lại được làm giàu thêm cấu tử nhẹ (có nhiệt độ sôi thấp hơn) so với khi không có sự hồi lưu, nhờ vậy mà có độ phân chia cao hơn. Để phân bố lưu lượng lỏng và hơi hydrocacbon được đồng đều hơn cũng như việc điều chỉnh nhiệt độ của các vùng trong tháp chưng cất, người ta rút bớt một lượng lỏng ở một độ cao (thích hợp) nào đó, làm lạnh nó, rồi lại đưa vào tháp ở vài ba đĩa cao hơn. Hồi lưu vòng có ưu điểm là giảm lưu lượng ở một vùng nào đó trong tháp nhằm làm giảm tiết diện của tháp (làm tăng công suất của tháp), hơn nữa, nó tận dụng một lượng nhiên liêu rất lớn ở trong tháp chưng cất để đun nóng dầu thô hoặc trao đổi nhiệt.

Ngoài đỉnh và đáy người ta con thiết kế hồi lưu trung gian bằng cách lấy sản phẩm lỏng ở cạnh sườn tháp cho qua trao đổi nhiệt làm lạnh rồi quay lại tưới vào tháp, khi lấy sản phẩm cạnh sườn của tháp người ta trang bị thêm các bộ phận tách trung gian cạnh sườn. Hỗn hợp các cấu tử có trong dầu thô không bền, dễ bị phân huỷ nhiệt nhất là các hợp chất chứa lưu huỳnh và các chất cao phân tử như nhựa… Các hợp chất parafin kém bền nhiệt hơn các hợp chất naphten và các naphten lại kém bền nhiệt hơn các hợp chất thơm. Các yếu tố ảnh hưởng trực tiếp lên hiệu suất và chất lượng của sản phẩm thu của quá trình chưng luyện là nhiệt độ, hiệu suất và phương pháp hồi lưu…Chế độ và công nghệ chưng cất phụ thuộc vào chất lượng dầu thô ban đầu, vào mục đích và yêu cầu của.

Nhiệt độ của nguyên liệu (dầu thô) khi vào tháp chưng được khống chế tuỳ theo bản chất của loại dầu thô, mức độ phân chia sản phẩm, áp suất trong tháp và lượng hơi nước đưa vào đáy tháp nhưng phải tránh được sự phân huỷ của nguyên liệu ở nhiệt độ cao, do vậy nhiệt độ của lò ống đốt nóng phải được khống chế chặt chẽ. Áp suất trong mỗi tiết diện của tháp chưng luyện phụ thuộc vào trở lực thuỷ tĩnh khi hơi nước đi qua các đĩa, nghĩa là phụ thuộc vào số đĩa và cấu trúc đĩa, khi lưu lượng riêng của chất lỏng và hơi từ đĩa này sang đĩa khác thì áp suất giảm đi 5 ÷ 10 mmHg từ dưới lên, ở áp suất thấp qua mỗi đĩa giảm đi từ 1 ÷ 3 mm Hg. Loại đĩa này yêu cầu chế độ không đổi, vì khi giảm hiệu suất thiết bị sẽ làm giảm sự gặp nhau giữa dòng hơi và dòng lỏng, dò hết xuống, làm cho đĩa trơ ra, khi tăng công suất thì làm tăng dòng hơi gặp nhau và lượng lớn hơi, cấu tử nặng đi ra khỏi chất lỏng làm phá vỡ cân bằng trong tháp và làm giảm sự phân chia trong tháp.

Sự giảm nhiệt độ đó làm ngưng tụ bớt hơi của chất khó sôi (chất nặng hơn), nên khi dòng hơi lên đến đỉnh cột của tháp chưng cất thì nhiệt độ thấp hơn nhiều so với nhiệt độ của đáy tháp và một điều quan trọng nữa là do gặp chướng ngại vật mà hai dòng lỏng và hơi chuyển động ngược chiều nhau sẽ có thời gian và điều kiện tiếp xúc nhau tốt hơn để cho chúng trao đổi chất với nhau tốt hơn (các cấu tử nhẹ sẽ hòa vào dòng hơi, ngược lại, các cấu tử nặng hơn sẽ tồn tại ở thể lỏng). Trong đĩa là một hệ thống ống hơi – chụp được sắp xếp với cách tính toán sao cho các ống hơi đi ra từ các chụp cạnh nhau không tiếp xúc với nhau, các lỗ hơi được sắp xếp theo qui luật tam giác đều để tối ưu hóa không gian hơi và lỏng tiếp xúc nhau. Dòng hơi đi từ đĩa dưới bay lên qua ống hơi rồi vòng xuống theo không gian hình vành khăn giữa ống hơi và chụp rồi chui qua các khe chụp, ddj vào lớp lỏng có mặt trên đĩa, Tiếp xúc với lớp chất lỏng đó dưới dạng các bọt hơi đang nổi lên trong lớp lỏng, chúng trao đổi chất vớ lớp chất lỏng đó.

ỨNG DỤNG

ỨNG DỤNG TRONG ĐỜI SỐNG

Trong đời sống nguyên lý phép chưng cất được ứng dụng như: chưng cất nước, chưng cất rượu,.., để tạo ra những sản phẩm đáp ứng phục vụ nhu cầu của đời sống con người. Trong ngành công nghiệp hóa chất, thiết bị chưng cất được ứng dụng rộng rãi. Như ngành công nghiệp chế biến thuốc trừ sâu, đạm, cồn, bia,.., có rất nhiều loại thiết bị chưng cất khác nhau nhưng chúng đều hoạt động dựa trên nguyên lý phép chưng cất.