giữa pha lỏng và hơi nhờ vào các đĩa hay đệm. Chưng cất sẽ có độ phân chia cao hơn nếu kết hợp với hồi lưu
• Tinh cất (ngưng tụ hồi lưu - rectification): sự tiếp xúc giữa dòng hơi bay lên và dòng lỏng chảy xuống (phần hồi lưu).
Quá trình này xảy ra, nhờ trao đổi nhiệt mà thành phần sôi thấp của phần hồi lưu hóa hơi, còn phần có nhiệt độ sôi cao trong hơi sẽ ngưng tụ. Cho phép đạt được sự phân tách tốt hơn và có thể thu được các phân đoạn hẹp.
Trong công nghiệp, để đạt được độ phân tách dầu thành các phân đoạn cao, quá trình liên tục và tiết kiệm nhiên liệu cho nung nóng nguyên liệu, người ta đã ứng dụng nguyên tắc chưng cất bay hơi một bậc kết hợp với tinh cất pha hơi và pha lỏng.
Nguyên tắc làm việc:
Hơi đi từ dưới lên trên qua các lỗ của đĩa, lỏng đi từ trên xuống theo các ống chảy chuyền. Nồng độ các cấu tử thay đổi theo chiều cao của tháp, nhiệt độ sôi cũng thay đổi tương ứng sự thay đổi nồng độ.
Trên mỗi đĩa xảy ra quá trình chuyển khối giữa pha lỏng và hơi, do đó một phần cấu tử dễ bay hơi chuyển từ pha lỏng vào hơi và một phần ít hơn chuyển từ pha hơi vào lỏng và cứ thế lặp lại nhiều lần. Với một số đĩa tương ứng, cuối cùng ta sẽ thu được cấu tử dễ bay hơi ở dạng tinh khiết ở đỉnh tháp và ở đáy tháp thu được cấu tử khó bay hơi.
Theo lý thuyết, mỗi đĩa của tháp là một bậc thay đổi nồng độ nghĩa là thành phần hơi khi rời khỏi đĩa bằng thành phần cân bằng với chất lỏng khi đi vào đĩa. Do đó, theo lý thuyết số đĩa bằng số bậc thay đổi nồng độ. Thực tế, trên mỗi đĩa, quá trình chuyển khối giữa hai pha thường không đạt trạng thái cân bằng. sơ đồ tiếp xúc giữa dòng lỏng và hơi trong tháp chưng cất.
12)Thiết bị chưng cất sử dụng trong công nghiệp chế biến dầu khí là các thápchưng cất. Trong công nghiệp chế biến, hầu như không sử dụng các quá trình chưng cất đơn giản hay chưng gián đoạn (các quá trình chưng cất này được giới thiệu ở giáo trình ”Quá trình và thiết bị công nghệ hoá”). Trong khuôn khổ của bài học này chỉ giới thiệu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của tháp chưng cất (cột chưng cất) sử dụng trong chế biến dầu khí.
Phân chia dạng thiết bị chưng cất căn cứ chủ yếu vào cấu tạo chi tiết bên
trong của tháp chưng cất. Về cơ bản, việc phân chia tháp dựa trên cách thức,cấu tạo của bộ phận tạo bề mặt chuyển khối. Tháp chưng cất đƣợc chia thànhcác loại sau:
- Tháp chưng cất kiểu đĩa; - Tháp chưng cất kiểu đệm.
Tùy theo cấu tạo cụ thể mà các dạng này lại chia thành nhiều dạng khác nhau nhƣ tháp đĩa chóp, tháp đĩa lưới, tháp đệm có cấu trúc đồng nhất, tháp đệm có cấu trúc không đồng nhất. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động cụ thể của các loại tháp này sẽ được đề cập ở các phần dưới đây của bài học này.
13)Thiết bị chưng cất sử dụng trong công nghiệp chế biến dầu khí là các thápchưng cất. Trong công nghiệp chế biến, hầu như không sử dụng các quá trình chưng cất đơn giản hay chưng gián đoạn (các quá trình chưng cất này được giới thiệu ở giáo trình ”Quá trình và thiết bị công nghệ hoá”). Trong khuôn khổ của bài học này chỉ giới thiệu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của tháp chưng cất (cột chưng cất) sử dụng trong chế biến dầu khí.
Phân chia dạng thiết bị chưng cất căn cứ chủ yếu vào cấu tạo chi tiết bên trong
của tháp chưng cất. Về cơ bản, việc phân chia tháp dựa trên cách thức,cấu tạo của bộ phận tạo bề mặt chuyển khối. Tháp chưng cất đƣợc chia thànhcác loại sau: - Tháp chưng cất kiểu đĩa;
- Tháp chưng cất kiểu đệm.
Tùy theo cấu tạo cụ thể mà các dạng này lại chia thành nhiều dạng khác nhau nhƣ tháp đĩa chóp, tháp đĩa lưới, tháp đệm có cấu trúc đồng nhất, tháp đệm có cấu trúc không đồng nhất. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động cụ thể của các loại tháp này sẽ được đề cập ở các phần dưới đây của bài học này.
16)17,18. Nhận xét về ưu khuyết điểm của từng loại tháp :
- Tháp mâm xuyên lỗ
Ưu điểm : chế tạo đơn giản , vệ sinh dễ dàng , trở lực thấp hơn tháp chóp , ít tốn kim loại hơn tháp chóp
Nhược điểm : yêu cầu lắp đặt cao : mâm lắp phải rất phẳng , đối với những tháp có đường kính quá lớn (>2.4m) ít dùng mâm xuyên lỗ vì khi đó chất lỏng phân phối không đều trên mâm
- Tháp chóp
Ưu điểm : hiệu suất truyền khối cao , ổn định , ít tiêu hao năng lượng hơn nên có số mâm ít hơn
Nhược điểm : chế tạo phức tạp , trở lực lớn - Tháp đệm :
Ưu điểm : chế tạo đơn giản , trở lực thấp
Nhược điểm : hiệu suất thấp , kém ổn định do sự phân bố các pha theo tiết diện tháp không đều , sử dụng tháp chêm không cho phép ta kiểm soát quá trình chưng cất theo không gian tháp trong khi đó ở tháp mâm thì quá trình thể hiện qua từng mâm một cách rõ ràng , tháp chêm khó chế tạo được kích thước lớn ở qui mô công nghiệp.