Một số cấu hình của tháp chưng luyện gián đoạn thường gặp trong công nghiệp:
(a) Tháp chưng luyện gián đoạn kiểu truyền thống
Hình 5. Tháp chưng luyện gián đoạn truyền thống
Trong mô hình tháp trên có sự xuất hiện thêm thiết bị thiết bị phân tách pha lỏng (Decanter). Loại thiết bị này có tác dụng nâng cao hiệu quả phân tách khi chưng cất hỗn hợp có độ hòa tan hạn chế vào nhau. Hỗn hợp hơi ngưng tụ trên thiết bị ngưng tụ đỉnh tháp (Condenser) đi vào thiết bị phân tách pha lỏng. Tại đây, chúng sẽ bị phân lớp lỏng
26 – lỏng. Phần pha lỏng giàu cấu tử cần tách sẽ được lấy ra làm sản phẩm, phần còn lại được hồi lưu trở lại tháp.
(b) Tháp chưng luyện gián đoạn có bình trung gian
Hình 6. Tháp chưng luyện gián đoạn có bình trung gian
Ở loại tháp này có bình chứa nguyên liệu đầu ở giữa tháp. Tháp gồm hai đoạn chưng và đoạn luyện và từng đoạn làm việc liên tục. Đặc điểm của loại tháp này là:
- Nguyên liệu đầu được cấp vào một vị trí thích hợp ở giữa thân tháp. Chất lỏng ở đĩa tiếp liệu được tuần hoàn trở lại thùng chứa nguyên liệu. Chính vì vậy mà thành phần chất lỏng ở thùng nguyên liệu đậm đặc hơn so với ở đĩa tiếp liệu.
- Một phần sản phẩm hoặc bán sản phẩm có thể được lấy ra đồng thời ở đáy và đỉnh tháp.
27
Hình 7. Tháp chưng luyện gián đoạn kiểu đảo ngược
Loại tháp có nồi bốc hơi ở đỉnh tháp được đề xuất với Robinson và Gilliland năm 1950, kết hợp với nạp nguyên liệu và ngưng tụ hồi lưu. Nó vận hành theo kiểu chưng cất hết phần nhẹ với một nồi bốc hơi lại cỡ nhỏ. Loại tháp này hoạt động chính xác như tháp chưng luyện gián đoạn thông thường ngoại trừ việc sản phẩm được lấy ra ở đáy tháp. Sản phẩm có nhiệt độ sôi cao (cấu tử nặng) được lấy ra ở đáy trước tiên, tiếp đến là các cấu tử dễ bay hơi. Các công đoạn vận hành của loại tháp này nhằm mục đích tránh các vấn đề phân hủy nhiệt của sản phẩm có nhiệt độ sôi cao. Tháp đã được kiểm chứng bởi Muitaba và Macchietto (1994), Sorensen và Skogestad (1996).
Nguyên lý vận hành chung: Nồi đun sôi đáy tháp được nạp lượng lỏng F và được cấp nhiệt đun sôi dung dịch. Dòng hơi đi trong tháp từ dưới lên và ngưng tụ trên đỉnh tháp. Thường tại thời điểm đầu toàn bộ lỏng ngưng tụ được cho hồi lưu về tháp. Trong tháp, hai dòng lỏng và hơi đi ngược chiều nhau và hiệu suất tách được tăng lên. Sau khoảng thời gian nhất định, một phần lỏng ngưng tụ trên đỉnh tháp được liên tục lấy ra làm sản phẩm đỉnh, phần còn lại tiếp tục được hồi lưu về tháp. Trong tháp chưng sẽ ngày càng giảm cấu tử dễ bay hơi, nồng độ cấu tử khó bay hơi sẽ tăng lên.
Ngoài ra dạng đơn giản nhất của chưng luyện gián đoạn là dùng bình gia nhiệt (bình chứa, thiết bị đun sôi), một thiết bị ngưng tụ và một hoặc nhiều thùng chứa sản phẩm. Nguyên liệu nạp vào bình và đun đến nhiệt độ sôi, hơi ngưng tụ được cho vào thiết bị
28 thu hồi, không có hồi lưu lại tháp (R=0). Tốc độ bốc hơi có thể được điều khiển để hạn chế tiếp xúc pha và phá hủy do sự quá tải của thiết bị ngưng tụ. Quá trình này thường gọi là chưng luyện Rayleigh. Chưng đơn giản chỉ có một đĩa lý thuyết để phân tách. Nó dùng để giảm công việc lấy sản phẩm cho quá trình phân tách sau khi cấu tử bay hơi nhanh nhất cần loại bỏ khỏi quá trình trước khi vào công đoạn tiếp theo hoặc phân tách các cấu tử rất khác nhau.