2.1. Sơ bộ nguyên liệu
Nguyên liệu là hỗn hợp Acetone – nước, là một hỗn hợp đẳng phí trong đó acetone là cấu tử dễ bay hơi.
Bảng 2.1 Cân bằng lỏng – hơi cho hệ acetone – nước.
t(oC) 100 77,9 69,6 64,5 62,6 61,6 60,8 59,8 59 58,2 57,5 56,9 x 0 0,05 0,1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 y 0 0,603 0,72 0,803 0,827 0,842 0,855 0,869 0,882 0,904 0,943 1 α - 28,86 23,14 16,30 11,15 7,99 5,90 4,42 3,20 2,35 1,84 - Trong đó: x là mol thành phần pha lỏng. y là mol thành phần pha hơi.
Hình 2.2 Đồ thị y - x của hệ acetone – nước.
2.2. Sơ đồ quy trình cơng nghệ chưng cất Aceton và nước.
Hình 2.3 Sơ đồ quy trình chưng cất.Chú thích các kí hiệu trong quy trình: Chú thích các kí hiệu trong quy trình:
1. Bồn chứa nguyên liệu 7. Thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh
2. Bơm 8. Bồn chứa sản phẩm đỉnh
3. Bồn cao vị 9. Nồi đun đáy tháp
4. Thiết bị gia nhiệt dòng nhập liệu 10. Thiết bị làm nguội sản phẩm đáy
5. Tháp chưng cất 11. Bồn chứa sản phẩm đáy
6. Thiết bị ngưng tụ 12. Phân phối lỏng
2.3. Thuyết minh quy trình
Hỗn hợp acetone-nước có nồng độ acetone 25% (theo mol), nhiệt độ khoảng 300C tại bể chứa nhiên liệu (1) được bơm (2) lên bồn cao vị (3), sau đó qua thiết bị trao đổi nhiệt (10) (trao đổi nhiệt với sản phẩm đáy). Hỗn hợp được đun sôi đến nhiệt độ sôi trong thiết bị gia nhiệt (4), rồi được đưa vào tháp chưng cất (5) ở mâm nhập liệu.
Trên mâm nhập liệu, chất lỏng được trộn với phần lỏng từ đoạn luyện của tháp chảy xuống. Trong tháp, hơi đi từ dưới lên gặp chất lỏng chảy từ trên xuống. Ở đây, có sự tiếp xúc và trao đổi giữa hai pha với nhau. Pha lỏng chuyển động trong phần chưng càng xuống dưới càng giảm nồng độ các cấu tử dễ bay hơi vì đã bị pha hơi (tạo nên từ hơi nước từ nồi hơi (9) được cấp trực tiếp vào đáy tháp) lôi cuốn cấu tử dễ bay hơi. Nhiệt độ càng lên trên càng thấp, nên khi hơi đi qua các mâm từ dưới lên thì các cấu tử có nhiệt độ sơi cao hơn là nước sẽ ngưng tụ lại, cuối cùng trên đỉnh tháp ta thu được hỗn hợp có cấu tử acetone chiếm nhiều nhất 95% mol acetone. Hơi này đi vào thiết bị ngưng tụ (6) và được ngưng tụ hoàn toàn. Một phần của chất lỏng ngưng tụ được hồi lưu về tháp ở đĩa trên cùng với chỉ số hồn lưu thích hợp. Một phần cấu tử có nhiệt độ sơi thấp được bốc hơi, cịn lại cấu tử có nhiệt độ sơi cao trong chất lỏng ngày càng tăng. Phần còn lại của chất lỏng ngưng tụ đi qua thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh (7), được làm nguội đến 400C, rồi được đưa qua bồn chứa sản phẩm đỉnh (8). Cuối cùng, ở đáy tháp ta thu được hỗn hợp lỏng hầu hết là cấu tử khó bay hơi (nước). Dung dịch lỏng đáy đi ra khỏi tháp, một phần được đun và bốc hơi ở nồi đun (9) cấp lại cho tháp tiếp tục làm việc. Phần còn lại vào
thiết bị trao đổi nhiệt với dòng nhập liệu và được chứa ở bồn chứa (11). Hệ thống làm việc liên tục cho ra sản phẩm đỉnh là Acetone, sản phẩm đáy sau khi trao đổi nhiệt với dòng nhập liệu được đưa về khu xử lý thải.