BÀI 3 : CHƯNG CẤT
5. Sơ đồ nguyên lý thiết bị
Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý thiết bị chưng cất
A-Thùng chứa vật liệu B-Bơm nhập liệu
E-Cột chung cất F-Nồi đun
G-Thiết bị ngưng tụ H-Bơm hồn lưu K-Bình chứa sản phẩm AI. THÍ NGHIỆM
1. Số liệu thực nghiệm
Hình 3.2: Số liệu thực nghiệm quá trình chưng cất- Nồng độ nhập liệu: xF = 13% v/v - Nồng độ nhập liệu: xF = 13% v/v - Nồng độ sản phẩm đáy: xW = 9%v/v - Nồng độ sản phẩm đỉnh: xD = 42,6% v/v - Hd = 39,5cm = 0,395 m - Hc = 29cm = 0,29 m - Đường kính nồi: 35,67 cm = 0,3567 m = 0.357 (m)
Bảng 3.1: Bảng kết quả thực nghiệm quá trình chưng cất rượu (khơng hồi lưu)
Thời gian (phút)
0 10
42 30 40 50 Ta có thể tích nhập liệu là: GF = V = π × r2 ×h = ( π × 0,3572 × 0,395 ) /4 = 0,04 (m3) = 40 (l)
L = Lo + D. Vì đây là q trình chưng cất khơng hồi lưu nên L = D
Phần mol xF, xD
xF =
Trong đó: ρr(kg/m3
) khối lượng riêng của cồn tra theo nồng độ và nhiệt độ ρn (kg/m3
) khối lượng riêng của nước tra theo nhiệt độ
Tương tự với xD
Suất lượng nhập liệu F, suất lượng sản phẩm đỉnh D
Bảng 3.2: Bảng tổng hợp cân bằng vật chấtS S Nhập liệu Sản phẩm T xF to xD T
2 13 89 64 3 13 91 55 43 4 13 93 5 13 93 6 13 93 2. Đồ thị (% ) đỉ nh sả n ph ẩm độ Nồ ng (l) tc h Th ể
BI. KẾT LUẬN
1. Đồ thị
- Đồ thị biểu diễn nồng độ sản phẩm đỉnh theo thời gian có xu hướng khơng ổn định. Đạt được nồng độ cao nhất là 64% tại phút thứ 10, sau đó nồng độ của sản phẩm bắt đầu hạ dần.
- Đồ thị biểu diễn thể tích sản phẩm đỉnh thu được theo thời gian có xu hướng khơng ổn định. Từ khi bắt đầu lượng thể tích thu được hạ thấp, đột ngột thể tích tăng lên tại phút thứ 20 thu được 2,15 l sản phẩm sau đó thể tích thu được ngày càng hạ thấp theo thời gian
Kết quả thí nghiệm có sai số.
2. Ngun nhân:
- Các giá trị đo được lấy sai số.
- Sai số trong q trình tính tốn, xử lý số liệu. - Sai số do thiết bị thí nghiệm.
3. Cách khắc phục:
- Nắm rõ các thao tác kỹ thuật trước khi làm thí nghiệm. - Đọc kết quả và tính tốn cẩn thận, lấy sai số ở mức tối thiểu.
IV. TRẢ LỜI CÂU HỎI CHUẨN BỊ 1 Chưng cất là gì?
Chưng cất là quá trình tách các cấu tử của một hỗn hợp lỏng hay lỏng-khí thành các cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong hỗn hợp (ở cùng điều kiện).
2 Nêu một số loại thiết bị chưng cất
Có thể sử dụng các loại tháp chưng cất sau:
- Tháp chưng cất dùng mâm xuyên lỗ hoặc mâm đĩa lưới. - Tháp chưng cất dùng mâm chóp.
- Tháp đệm (tháp chưng cất dùng vật chêm ).
3 Thí nghiệm này khảo sát những yếu tố nào?
Thí nghiệm này khảo sát hiệu suất làm việc của máy, và thể hiện quan hệgiữa hiệu suất mâm Murphree và hiệu suất mâm tổng quát.
4 Tỉ số hồn lưu là gì? Khơng có dịng hồn lưu được khơng ?
Tỉ số hồn lưu là tỉ số trong lượng hoàn lưu quay về tháp và sản phẩm đỉnh lấy ra.
Khơng có dịng hồn lưu là khơng được.
5 Nêu điều kiện mơ hình mâm lý thuyết ?
Điều kiện mơ hình mâm lý thuyết :
- Pha lỏng phải hịa trộn hồn tồn trên mâm.
- Pha hơi không lôi cuốn các giọt lỏng từ mâm dưới lên mâm trên và đồng thời có nồng độ đồng nhất tại mọi vị trí trên tiết diện.
- Trên mỗi mâm luôn đạt sự cân bằng giữa hai pha.
6 Có mấy lọai hiệu suất mâm ?
Có 3 loại hiệu suất mâm : hiệu suất tổng quát, hiệu suất mâm Murphree, hiệu suất cục bộ.
7 Nêu định nghĩa các hiệu suất mâm và mối tương quan nếu có ?
- Hiệu suất mâm tổng quát E0: là hiệu suất đơn giản khi sử dụng nhưng kém chính xác nhất là tỉ số giữ số mâm lí tưởng và số mâm thực cho toàn tháp. - Hiệu suất mâm Murphree: tỉ số giữa sự biến đổi nồng độ pha hơi qua một mâm
vơi sự biến đổi nồng độ cực đại có thể đạt được khi pha hơi rời mân cân bằng với pha lỏng rời mâm thứ n.
- Hiệu suất mâm cục bộ:
EM = y''N −
y'n'+1
y en− y
n+1
Mối quan hệ giữa hiệu suất mâm Murphree và hiệu suất mâm tổng quát: hiệu suất tổng quát của tháp không bằng với hiệu suất trung bình của từng mâm. Mối quan hệ giữa hai hiệu suất này tùy thuộc trên độ dốc tương đối của đường cân bằng và đường làm việc. Khi mG/L lớn hơn 1, hiệu suất tổng quát có giá trị lớn hơn và mG/L nhỏ hơn 1 thì hiệu suất tổng qt có giá trị nhỏ hơn.
8 Trình bày trình tự thí nghiệm?
- Vận hành thiết bị. - Chưng cất.
- Ngừng máy.
9 Nêu các số liệu cần đo trong bài?
- Lưu lượng dòng F, D (ml/phút). - Độ chỉ cồn kế xD, xF (%).
10 Ảnh hưởng của tỉ số hồn lưu R đến q trình chưng cất?
- Tăng nồng độ sản phẩm đỉnh và làm cho tháp hoạt động. -
Giảm số mâm lí thuyết.
- Giảm chiều cao tháp.
11 Dịng hồn lưu có tác dụng gì?
Nếu tỉ số hồn (R) lưu tăng, nồng độ sản phẩm đỉnh tăng thì sản phẩm lấy ra ít. Nếu tỉ số hoàn lưu ( R) thấp, nồng độ sản phẩm đỉnh giảm thì sản phẩm lấy ra nhiều.Cho nên tỷ số hồn lưu ( R) thích hợp đảm bảo đủ lớn để năng xuất lấy ra nhiều.
12 Viết phương trình cân bằng vật chất
Phương trình cân bằng vật chất: F = D+W
F.xF = D.xD+W.xW
Khi thay đổi lưu lượng dịng hồn lưu thì ảnh hưởng như thế nào đến sản phẩm? Khi thay đổi lưu lượng dịng hồn lưu thì nồng độ sản phẩm sẽ giảm.