Tài liệu Công nghệ hóa chất

ng pháp xác định số đơn vị chuyển khối: -Định nghĩa: +my = Đơn vị chuyển khối là một đơn vị truyền chất (mY = 1) tương ứng với một đoạn thiết bị mà trong đó thay đổi nồng độ làm việc bằng động lực TB trong đoạn đó. -Xác định: +Đường cân bằng là đường cong: +mY = S +Đường cân bằng là đường thẳng. C1:my=(yd-yc)/yTB; mx=(xc-xd)/xTB Tu pha y sang pha x C2: dùng đồ thị (nếu đường cong có độ cong ứng với đơn vị tính chất nhỏ) -Kẻ đường phân giác giữa đường là việc và đường cân bằng. -Kẻ MD // Ox, D thuộc đường phân giác. Kéo dài: MD = DE. Từ E kẻ thẳng đứng… -Tiếp tục vẽ cho tới điểm N ứng với nồng độ làm việc: +my =3+NK/ST ST- dong luc trung binh cua IKN ) 15.Phương pháp xác định chiều cao thiết bị truyền chất theo phương pháp đường cong động học (đường cong phụ). -Áp dụng chính xác đối với tháp đĩa. -Xác định trực tiếp Ntt dựa trên quan hệ động học của quá trình, không qua tính hiệu suất của tháp. -Điều kiện: +chất lỏng không bị dòng hơi cuốn theo. +tháp không quá lớn (D ≤ 1m) →Nồng độ trong pha lỏng không khác nhau trong toàn bộ thể tích lớp chất lỏng trên đĩa. -Số đơn vị chuyển khối trên 1 đĩa: +mYd=(yn-yn+1)/ynd ynd=[(yn*-yn+1)-(yn*-yn)]/ln((yn*-yn+1)/(yn*-yn)) Dau - : chung luyen Dau + :hap thu +myd= ln((yn*-yn+1)/(yn*-yn)) Hay ln((yn*-yn+1)/(yn*-yn))= AC/BC= BC=AC. -Xđ được BC → xđ được B. → Tập hợp điểm B là đường cong phụ -Từ xp , xw vẽ các Δ có cạnh // Ox, Oy, giới hạn bởi đường cong phụ và đường cân bằng → Số Δ là Ntt 16.Khái niệm chưng chất lỏng: -Chưng chất lỏng là phương pháp tách hỗn hợp chất lỏng thành từng phần cấu tử riêng biệt, dựa trên độ bay hơi khác nhau của các cấu tử. So sánh với cô đặc: +Bay hơi ở nhiệt độ sôi. +Khác nhau: .Cô đặc: dung môi bay hơi .Chưng: các cấu tử đều bay hơi. Số sp = số cấu tử trong hỗn hợp chưng. -Đối với hệ 2 cấu tử: +sp đỉnh: cấu tử dễ bay hơi và một phần cấu tử khó bay hơi. +sp đáy: cấu tử khó bay hơi và một phần cấu tử dễ bay hơi. -các phương pháp chưng: +Chưng đơn giản: tách hỗn hợp cấu tử có độ bay hơi khác xa nhau, thường dùng để tách sơ bộ và loại tạp chất. Chưng ở áp suất thường. +Chưng bằng hơi nước trực tiếp: dùng hbh và quá nhiệt để tách hỗn hợp gồm các cấu tử khó bay hơi và tạp chất không bay hơi. Dùng cho cấu tử không hòa tan trong nước. +Chưng chân không: PCK, dùng cho cấu tử dễ phân hủy ở nhiệt độ cao. → hạ nhiệt độ sôi. +Chưng luyện: vừa bay hơi vừa làm tăng [] sp đỉnh. Tách các cấu tử dễ bay hơi có tính hòa tan 1 phần hoặc hoàn toàn, có thể tiến hành ở mọi P. 17.Cân bằng lỏng – hơi của hỗn hợp 2 cấu tử (phân biệt hỗn hợp 2 cấu tử; các đồ thị p-x ; t-x,y ; y-x). -Phân loại: dựa trên độ hòa tan, nhiệt hòa tan và các tính chất nhiệt động phân thành: +hỗn hợp lý tưởng: là hỗn hợp mà lực liên kết giữa các phân tử cùng loại và lực liên kết giữa các phân tử khác loại bằng nhau và chúng hòa tan hoàn toàn vào nhau theo bất kỳ tỉ lệ nào. +hỗn hợp thực: .Hoàn toàn tan lần nhưng có sai lệch dương so với định luật Raoul. P = α . x .pbh , α > 1. Lực liên kết giữa các phân tử khác loại < cùng loại. ….sai lệch âm: α cùng loại .Tan lẫn hoàn toàn, tồn tại điểm đẳng phí. Tại đó Ph cđ Etylic – nước .Tan lẫn hoàn toàn, tồn tại điểm đẳng phí. Tại đó Ph ct. Axit nitric – nước. .Tan lẫn 1 phần : nước và n – britanol .Không tan lẫn : benzene (anilin) – nước. -Đồ thị: *Các cấu tử hòa tan hoàn toàn: -Theo Raoul: PA=.xA PB=P.xB= (1-xA)= +( -).xA +yi=xi.Pbhi/P *Các chất lỏng hòa tan 1 phần: * cac chat long hoan toan khong tan lan P=PbhA+PbhBànhiet do soi cua hh <nhiet do soi cua cac cau tu i thanh phan 18.Chưng đơn giản gián đoạn (sơ đồ và đồ thị t - x,y). -Sở đồ: -Đồ thị t – x,y: -Tính toán: dựa trên pt cân bằng vật liệu. =0:F,xF -luong hoi bay len :dw,dx Luong hoi con lai :w-dw;x-dx Phuong trinh can bang vat lieu : w.x=(w-dw)(x-dx)+y*dw dw/w=dx/(y*-x) ;(dw.dx=0) lay tich phan ta co : ln(F/w)=SàW lai co :F=P+W;va :F.xF=P.xP+W.xW àxP=-W/P*xw+F/P.xF -Để tăng nồng độ sp đỉnh thì ngưng tụ hồi lưu một phần cấu tử khó bay hơi. -Vd: +nhiệt độ sôi của 2 cấu tử khác nhau. +sp không cần độ tinh khiết cao. 19.chưng đơn giản liên tục (chưng cân bằng) và chưng đơn giản có hồi lưu. *chưng đơn giản liên tục: -Sơ đồ: Hỗn hợp đầu đưa vào có nồng độ xF của cấu tử dễ bay hơi sẽ được đun đến nhiệt độ sôi trong vùng hơi lòng với yD > xF và xw < xF -Tính toan : F=W+P;F.xF=W.xW+P.xP=W.xW+P.yDàyD=(F.xF-W.xW)/P ta=W/P=(yD-xF)/(xF-xW) Từ đó tính được thành phần cấu tử, lưởng sp đỉnh và cháy. *Chưng đơn giản có hồi lưu: 1.Bình chưng 2.Thiết bị ngưng tụ 3.Thùng chứa sản phẩm. 4.Bộ phận ngưng tụ hồi lưu. -Sơ đồ: Hơi bốc lên từ nối 1 được ngưng tụ một phần ở bộ phận ngưng tụ hồi lưu rồi về nồi bình chưng. Phần hơi còn lại qua thiết bị ngưng tụ làm lạnh → sản phẩm đỉnh. -MĐ: tăng độ tinh khiết của sản phẩm đỉnh. 20.Chưng bằng hơi nước trực tiếp (nguyên lý, sơ đồ hệ thống TB). *Nguyên lý: -Nếu 2 cấu tử A, B không tan lẫn vào nhau thi khi trộn lẫn; áp suất chung của hỗn hợp hơi không phụ thuộc vào thành phầm của A,B trong hỗn hợp. P = PA + PB = PbhA + PbhB Và nhiệt độ sôi của hỗn hợp nhỏ hơn nhiệt độ sôi của các cấu tử. → Dùng để chưng hỗn hợp có nhiệt độ sôi cao, gồm các cấu tử không hòa tan vào nước. *Sơ đồ: -Chưng gián đoạn: 1.Nồi chưng. 2.TB ngưng tụ. 3.Bình phân ly. -Chưng liên tục: Phun hơi nước qua lớp chất lỏng bằng một bộ phận phun. Hơi nước có thể là bh hoặc quá nhiệt. Trong quá trình tx L, H cấu tử cần chưng sẽ khuyếch tán vào trong hơi .Hỗn hợp hơi nước và cấu tử bay hơi được ngưng tụ tách thành sp. -Ưu điểm: +giảm nhiệt độ sôi của hỗn hợp, có lợi với chất dễ phân hủy và có nhiệt độ sôi cao. +tách dễ dàng bằng phương pháp phân ly. 21.Giới hạn nhiệt độ chưng bằng hơi nước trực tiếp. -Áp dụng cho trường hợp cấu tử cần chưng ở một pha riêng biệt -Vẽ tọa độ p – t Vẽ đường con phụ thuộc giữa áp suất và nhiệt độ. Ta có : P = PA + PB +Đặt áp suất P và trục tung phía trên, chiếu xuống trục hoành được điểm M. Tại M: Phơi nước = 0 +Từ M kẻ // với (I) , cắt (II) tại N. Nếu: t = tmin , Phơi nước = Pbh t > tmin , Phơi nước < Pbh → hơi quá nhiệt. → tmax , tmin là nhiệt độ chưng giới hạn. Hơi nước quá nhiệt : C = 2-2+2 = 2 ; C=2-3+2 = 1 22.Xác định lượng hơi nước tiêu tốn, quan hệ giữa năng suất và nhiệt độ chưng bằng hơi nước trực tiếp. -Lượng hơi nước tiêu tốn: GA/GB=(PAbh.MA.)/(PBbh.MB) Trong do : GA,GB-luong cau tu A va B ,kg;MA,MB-khoi luong mol cua cac cau tu ; φ- he so bh cua hoi nuoc Hệ số bão hòa φ phụ thuộc và chế độ thủy động của quá trình chưng +Chế độ sủi tăm: ω hơi nước bé → φ = 1 +Chế độ bọt: φ < 1 +Chế độ tia : ω hơi lớn, hơi đi thành tia → φ min. -Quan hệ giữa năng suất và nhiệt dộ chưng: Năng suất đối với hơi nước: +gA=(PbhA.MA)/(18.(P-PbhA) → Năng suất bé nhất ứng với tmin. to ↑ thì gA ↑, lớn nhất khi tmax → Chọn tochưng phải xét đến yêu cầu kính tế - kĩ thuật Do : tăng NS, tiết kiệm hơi nước → tocao nhưng yêu cầu là giảm tos hỗn hợp. 23.Nguyên tắc chưng luyện: -Để tăng hiệu quả phân tách, tiến hành chưng nhiều lần. Hỗn hợp đầu đi liên tục vào nồi chưng tiếp liệu, một phần chất lỏng bốc hơi thành sản phẩm đỉnh. Hơi ngưng tụ thành chất lỏng vào nồi chưng thứ 2 và lập lại quá trình như cũ. Kết quả thu được sp đỉnh P giàu cấu tử dễ bay hơi và sp đáy W,E,H có nồng độ khác nhau. Nhược điểm: lãng phí năng lượng, cồng kềnh, nhiều sản phẩm thừa. -Cellier – Blumenthal phát minh sơ đồ chưng nhiều lần có hồi lưu +Chỉ sử dụng thiết bị đun sôi ở bình dưới cùng. +L chảy tử trên xuống, H sục lên. +Cho 1 phần lượng lỏng hồi lưu. → quá trình chưng nhiều lần có hồi lưu: chưng luyện. 24.Sơ đồ hệ thống thiết bị chưng luyện liên tục, vai trò của từng thiết bị trong hệ thống. *Sơ đồ: *Vai trò của từng thiết bị: 1.Tháp chưng luyện: thực hiện trao đổi chất trên các đĩa, một phần cấu tử dễ bay hơi chuyển từ L→H và một phần từ H→L được lặp lại nhiều lần dẫn đến đỉnh tháp thu được cấu tử dễ bay hơi nồng độ cao; đáy tháp thu đượccấu tử khó bay hơi nồng độ cao. 2.Thiết bị đung nóng hỗn hợp đầu: đưa hỗn hợp đầu từ nhiệt độ thường đến nhiệt độ sôi trước khi vào thiết bị nếu thiết bị làm việc ở nhiệt độ sôi. 4.Thiết bị làm lạnh sản phẩm đỉnh. 5.Thiết bị ngưng tự sản phẩm đỉnh: ngưng tụ hơi trước khi làm lạnh và hồi lưu. 11.Thùng cao vị: giữ áp lực của dòng hỗn hợp đầu là không đổi. → đảm bảo cho quá trình ổn định. 25.Phương trình cân bằng vật liệu chung, phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn luyện và đoạn chưng của tháp chưng luyện liên tục. *phương trình cân bằng vật liệu toàn tháp: F=P+W - voi cau tu de bay hoi : F.xF=p.xP+W.xW Luong san pham dinh : P=F.(xF-xW)/(xP-xW); Luong san pham day : W=F-P *Phương tình đường nồng độ làm việc: -Giả thiết: +Số mol pha H ↑, pha L không đổi. → rhh như nhau, Δ Hhtan ≈ 0 , bỏ qua tổn thất nhiệt độ, và sự sai khác về nhiệt lượng riêng của chất lỏng sôi/ đĩa. +hỗn hợp đầu đi vào đáy tháp ở nhiệt độ sôi. +Chất lỏng ngưng tụ đỉnh tháp = thành phần H đi ra. +đun sôi đáy tháp bằng hơi đốt gián tiếp. +thành phần hơi ở đáy tháp = thành phần sản phẩm đáy. -Thiết lập phương trình: + doan luyen : GY=L+P;GY.y=L.x+P.xPày=L/GY*x+P/GY*xP=L/(L+P)*x+P/(L+P)*xP Dat R=L/P- chi so hoi luu Ta co : y=R/(R+1)*x+1/(R+1)*xP ày=Ax+B àphuong trinh duong nong do lam viec cua doan luyen co dang duong thang voi :tg1=R/(R+1)=L/GY Neu hoi luu hoan toan :L=GYà1=45o ;P=0àR= thi khong thu dc san pham dinh ,duong lam viec trung voi duong cheo +doan chung : G’X=F+L=(G’Y+W) Luong vao doan chung : F+L=G’X Luong ra doan chung : G’y+W àG’Y.y’=G’x.x’-W,xWày’=G’X.x’/G’Y-W.xW/G’Y;G’Y=GY ày’=(F+L).x’/(P+L)-(F-P).xW/(P+L) Dat f=F/P –luong hon hop dau tinh theo san pham dinh ày’=(R+f).x’/(R+1)+(1-f).xW/(R+1)ày’=A’x’+B’ Phuong trinh duong nong do lam viec cua doan chung co dang duong thang voi tg2=G’X/GY=G’X/(G’X-W) Neu hoi luu hoan toan W=0,duong lam viec trung voi duong cheo 26.Cách vẽ đường nồng độ làm việc của đoạn chưng và đoạn luyện trên đồ thì y-x. cách xác định chỉ số hồi lưu tối thiểu Rmin -Đoạn luyện: y=R/(R+1)*x+1/(R+1)*xP tg1=A=R/(R+1);x=0ày=B=xP/(R+1);xP=yDàqua diem y=xP tren duong cheo -Đoạn chưng: +y=(R+f).x/(R+1)+(1-f).xW/(R+1);tg2=(R+f)/(R+1);x=y àqua diem xw=yw tren duong cheo -Chỉ số hồi lưu tối thiểu: +Động lực của quá trình: Δy = y* - y ; Δx = x-x* tg1 =R/(R+1) →Đường làm việc càng gần đường cân bằng thì R càng nhỏ. →Rmin khi tại đĩa tiếp liệu Δy > 0 Tại z: Δy = y* - y = 0 +Cách xác định: Ke AZ cat truc tung tai Bo ,OBo=m’ àm’=xP/(Rmin+1)àRmin=xP/m’-1 Mat khac : tg1=Rmin/(Rmin +1)=(yD-yF*)/(xP-xF)=(xP-y*F)/(xP-xF)àRmin =(xP-yF*)/(yF*-xF) Trong thực tế không thực hiện được: Rmin = R → R→ ∞ → Nlt = Nmin 27.Vai trò của chỉ số hồi lưu trong quá trình chưng luyện Rth -Vai trò của chỉ số hồi lưu:R=L/P +R lớn → lượng nhiệt được tiêu thụ ở đáy tháp càng nhiều vì phải làm bay hơi lượng hồi lưu này. +R ↑ , Nlt giảm Do đó nếu giảm R sẽ tăng chi phí chế tạo tháp mặc dù có ↓ chi phí làm việc → cần chọn chỉ số hồi lưu thích hợp. -Cách xác định: phương pháp đồ thị +dựa vào đồ thị Nlt = f(R) → vùng làm việc thích hợp. +xđịnh Rth dùng quan hệ: N.R = f(R) *co so pp :V=f.H;f~GY=(R+1).Pàf~(R+1) do P=const ;H~N (mY)àV~N(R+1) hoac mY(R+1) *tien hanh :B=xP/(R+1) tu B1 àR1àN1 B2àR2àN2;BmàRmàNm Vẽ đồ thị : N(R+1) = f(R) Giá trị cực tiểu cho ra Rth vì tại đó kích thước thiết bị min chưng vẫn đảm bảo chế độ làm việc tốt nhất. -Xác định Rth chính xác nhất phải dựa vào cả chỉ tiêu kinh tế - kĩ thuật 28.Ảnh hưởng của TT nhiệt động của hỗn hợp đầu lên lượng H và L đi trong tháp chưng luyện: -TT nhiệt động của hỗn hợp đầu phụ thuộc → làm thay đổi lượng H và L đi trong tháp → biến thiên vị trí đĩa tiếp liệu. -Phương trình cân bằng vật liệu: F + Gx + G’y = G’x + Gy Với cấu tử dễ bay hơi: F.xf + Gx.x + G’y . y’ = G’x . x’ + Gy . y -Phương trình cân bằng nhiệt lượng: F.iF+Gx.ix+G’Y.iy=G’.ix+Gy.iyàiF=(Gy-G’y).iy/F-(Gx-G’x).ix/F Dat :q=(-Gx+G’x)/F:su bd luong long tu luyen sang chung tinh theo 1 don vi hh dau -q=(-iy+iF)/(iy-ix):Phuong trinh trang thai hh dau ày=q.x/(q-1)-xF/(q-1);y=x thi x=xF;y=0 thi x=xF/q 1. khi tF1 Khi do : G’x>Gx+F;Gy<G’y 2. khi tF=ts thi : iF=ixà q=1 àG’x=Gx+F va G’y=Gy 3.khi ts<tF<t(hoi-long ) thi : iF=ix.e+(1-e).iy ;0<q<1 ;Gx<Gx’<Gx+F;Gy<Gy’<Gy+Fà hoi cua hon hop dau di len ,phan long di xuong ,voi e- phan chat long trong hon hop dau 4.khi tF=t ( hoi bao hoa ) thi :iF=iy;q=0 ,Gx=Gx’;Gy=Gy’+F 5. khi tF>t ( hoi qua bao hoa ) thi :iF>iy;qGx’ ;Gy>Gy’+F à mot phan long tu doan luyen xuong bi boc hoi do qua nhiet 29.Ảnh hưởng của TT nhiệt động hỗn hợp đầu lên vị trí đĩa tiếp liệu. Ta co : Gy.y=Gx.x+P.xP;Gx’.x=G’y.y+W.xW;F.xF=P.xP+W.xWày=q.x/(q+1)+xF/(q+1) voi q=(Gx-Gx’)/F ày=q.x/(q-1)-xF/(q-1) (*) ;voi q=(G’x-Gx)/F tF1 àq/(q-1)>1 2.tF=ts:q=1 àq/(q-1)= ;=90 o 3. ts<tF<t :0<q<1àq/(q-1)< 0 4.tF=t : q=0 à q/(q-1)=0 :=180o 5.tF>t : q<0 à 0<q/(q-1)<1 Vẽ đường (*)→ xác định giao điểm của 2 đường nồng độ lv → biết vị trí đĩa tiếp liệu. →càng đi xuống, số đĩa đoạn chưng càng ít, số đĩa đoạn luyện càng nhiều. 30.Chưng luyện gián đoạn (sơ đồ hệ thống thiết bị, nguyên tắc tiến hành chưng luyện gián đoạn với xp = const , R = const) -Sơ đồ hệ thống thiết bị: +Có thể coi tháp chưng luyện làm việc gián đoạn là đoạn luyện của tháp chưng luyện làm việc liên tục, hỗn hợp đầu cho vào một lần: .sản phẩm đỉnh lấy liên tục .sản phẩm đáy khi kết thúc +hỗn hợp đầu được đưa vào nồi 1 được đun nóng bằng hơi gián tiếp đến nhiệt độ sôi và sau đó luôn giữ cho nhiệt độ sôi đều đặn.(day thap co the gan lien hoac tach roi thap)hoi tao thanh vao thap 2 .qua trinh say ra trong thap giong nhu doan luyen trong thap chung luyen lien tuc ,hoi tu dia tren cung di vao thiet bi ngung tu 3 (B ngưng tụ hồi lưu) ở đó 1 phần hơi được ngưng tụ và quay về đĩa trên cùng còn hơi chưa ngưngtụ đi về thiết bị ngưng tụ làm lạnh → sản phẩm đỉnh. Sau khi chưng, tháo sản phẩm đáy và cho hỗn hợp mới vào. -Chưng luyện gián đoạn với xp = const: Nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong nồi là xF → xW trong khi đó xp = const → tăng số đơn vị chuyển khối→ giảm nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong nồi → tăng chiều cao của tháp. Tăng chỉ số hồi lưu để tăng nồng độ cấu tử dễ tăng trong tháp → độ dốc của đường làm việc biến thiên suốt quá trình (bù đắp sự giảm nồng độ cấu tử dễ bay hơi ở đáy tháp) Thực tế, làm việc với Nlt = const; R↑ +xác định RTB : do lượng hồi lưu biến thiên. Từ Bi → RCi . Tại mỗi RC, xuất phát từ x = xp của đường làm việc vẽ số ngăn N bằng số ngăn thu được → xw Ve Rc=f(xW) àRTB=S/(xF-xW) ;voi S= Tinh toan nhu chung luyen lien tuc :AD cho doan luyen . +xac dinh Rc : do gian doan cuoi ,dieu kien chung khac nhiet Rcmin =(xP-yW*)/(yW*-xW)àRctt=b.Rcmin (voi b=2-4) Chung luyen gian doan voi R=const +tg=const ànong do san pham dinh se thay doi trong suot qua trinh Rmin=(xP-y*P)/(y*F-xF)=xP/m’-1 à Rth =(1,1…1,5)Rmin Chon truoc xP1 thi xP2 phu thuoc vao no (xF,xW da biet ) Xac dinh N,Rmin ,Rth cho gia doan dau tu duong lam viec a1b1 Ve a2b2//a1b1 ung voi gd cuoi cung so dia N +Phuong rinh can bang vat lieu : +d(W.x)=xP.dWàdW/W=dx/(xP-x)àln (F/W)=S voi S= Co do tinh khiet cao khi R tang va N lon 31.Khái niệm chưng luyện nhiều cấu tử, chưng luyện trích ly và chưng luyện đẳng phí. -Chưng luyện nhiều cấu tử: phương pháp chưng từ 3 cấu tử trở lên. -Chưng trích ly (chưng đẳng phí) : +Áp dụng cho hỗn hợp gồm các cấu tử có nhiệt độ sôi giống nhau hoặc gần nhau. +Cấu tử thêm vào có độ bay hơi bé → chưng luyện trích ly. B, R có độ bay hơi bé còn A có độ bay hơi lớn. Hỗn hợp mới R và B có độ bay hơi khác nhau nên tách bằng phương pháp thông thường. Cấu tử phân ly R kéo cấu tử B và giải phóng A (giống trích ly) +Ưu điểm: tiết kiệm hơi đốt. -Chưng đẳng phí: R có độ bay hơi lớn hơn A, B. Khi thêm vào R kết hợp với A → dung dịch đẳng phí có độ bay hơi lớn → sản phẩm đỉnh : hỗn hợp đẳng phí Sản phẩm đáy : cấu tử B khó bay hơi. +Ưu điểm: tiết kiệm trong trường hợp cấu tử phân ly không tan lẫn vào cấu tử dễ bay hơi A nên có thể tách chúng bằng phương pháp phân ly. 32.Chưng phân tử: -Độ CK cao: 10-2 đến 10-4 mmHg ở áp suất này lực hút giữa các phân tử yếu đi và số lần vận chuyển giảm nên khoảng chạy tự do của các phân tử tăng lên nhiều. → Nếu khoảng cách bề mặt bốc hơi và ngưng tụ < khoảng chạy tự do thì các phân tử của cấu tử dễ bay hơi khi rời bề mặt bốc hơi sẽ va vào bề mặt ngưng tụ và ngưng tụ ở đó. Δl = 20mm -30mm Δto = 100oC -Sơ đồ nguyên lý: Phía trong phòng bốc hơi (1) có bố trí (1) hệ thống điện trở để đốt nóng, phía ngoài có bộ phận ngưng tụ (2), vỏ bọc 3 ở giữa có nước lạnh. Hỗn hợp đầu cho vào bộ phận tạo màng (4) để chảy thành màng theo bề mặt bốc hơi (1) Sản phẩm đáy lấy ra theo phễu 5 Sản phẩm đỉnh tập trung trên thành ngưng tụ theo phễu 6 ra ngoài. 7,8 – cửa nước lạnh. 9 – cửa hút CK → tạo độ CK. 33.Khái niệm về hấp thụ. Các tính chất của dung môi khi hấp thụ -Khái niệm: +Hấp thụ là quá trình hút khí bằng chất lỏng. .Khí được hút: chất bị hấp thụ .Chất lỏng để hút: dung mỗi (chất hấp thụ) .Khí không bị hấp thụ: khí trơ. +Áp dụng .Thu hồi cấu tử quý. .Tách hỗn hợp khí thành từng cấu tử riêng biệt .làm sạch khí. -Tính chất của dung môi: +Có tính hòa tan chọn lọc (chỉ hòa tan 1 cấu tử, các cấu tử khác không có khả năng hòa tan hoặc hòa tan rất ít). +Độ nhớt dm nhỏ (giảm trở lực, tăng hệ số chuyển khối) +NDR bé (tiết kiệm nhiệt khi hoàn nguyên dm) +tos khác xa tos của cấu tử hòa tan (dễ thu hồi bằng chưng cất) +to đóng rắn thấp (tránh tắc TB) +Không tạo kết tủa khi hòa tan (tránh tắc TB) +Ít bay hơi (tránh mất mát) +Không độc hại, không ăn mòn thiết bị. Tuy nhiên, chọn dung môi dựa vào điều kiện cụ thể của sx. 34.Độ hòa tan của khí trong lỏng: -Định nghĩa: là lượng khí hòa tan trong 1 đơn vị chất lỏng. Sự hòa tan đến khi bh → kết thúc. -Theo quy tắc pha: C = φ – K + 2 = 2 – 2 + 2 = 2 Cân bằng pha xđ bởi t,p,C Nếu t = const : độ hòa tan phụ thuộc áp suất → định luật Henry y* = m.x -Khí lý tưởng : m = const → y*= f(x) là đường thẳng. Khi thuc : m=/P ; -he so henrry;P- at ày*=f(x) la dg cong Ta co : y=Y/(Y+1) ;x=X/(X+1)àY=mX/(1+(1-m)X) (X,Y –phan mol tuong doi cua cau tu phan bo ) 35.Phương trình cân bằng vật liệu (phương trình đường nồng độ làm việc trong quá trình hấp thụ). -Cơ sở lý thuyết: hai lớp màng. Qua lớp màng phân cách L – K , khí trong hỗn hợp sẽ khuyếch tán vào pha lỏng. -Giả thiết : GY,Yd,Yc-luong hh khi ,nong do cau tu dau va cuoi cua khi kmol/h;kmol/kmol khi tro Gx,Xd,Xc-dung moi Gtr-luong khi tro ,kmol/h Ta co : Gtr=Gy.1/(1+Yd)=Gy(1-yd) -phuong trinh can bang vat lieu : Gtr(Yd-Yc)=Gx(Xc-Xd)àGx=Gtr(Yd-Yc)/(Xc-Xd)àGxmin =Gtr(Yd-Yc)/(Xcb-Xd) Trong hap thu ,Xcb>Xàluong dung moi thuc te lon hon luong dung moi toi thieu 20% -luong dung moi tieu hao rieng :ℓ=Gx/Gtr=(Yd-Yc)/(Xc-Xd),kmol/h -tai tiet dien dF :Gtr(Y-Yc)=Gx(X-Xd) àY=Gx.X/Gtr +Yc-Gx/Gtr.Xd Y=AX+Bàphuong trinh nong do lam viec Trong do : A=Gx/Gtr ;B=Yc-Gx/Gtr.Xd 36.Ảnh hưởng của lượng dung môi, to , p lên quá trình hấp thụ. -Ảnh hưởng của dung môi: Theo phương trình chuyển khối chung, lượng khí bị hấp thụ: G = KY . F . ΔYTB Trong điều kiện nhất định: G = const KY = const → F biến thiên tương ứng với biến thiên ΔYTB Khi Yd,Yc,Xd co dinh thi Xc qd theo yTB +tai A : Xc be nhat , yTB lon nhat àF nho nhat Gx/Gtr lon nhat à luong dung moi tieu ton lon ,thiet bi nho +tai A4: Xc lon nhat , yTB be nhat à F lon nhat Gx/Gtr be à luong dm nho ,kich thuoc thiet bi lon àchon dieu kien lam viec phai dua vao chi tieu kinh te ky thuat -Ảnh hưởng của áp suất, nhiệt độ: +Ảnh hưởng trực tiếp lên TT cân bằng và động lực của quá trình. +Khi nhiệt độ tăng: m=/P tang ,duong can bang dich chuyen ve phia truc tung àyTB giam à cuong do chuyen khoi giam Nếu tiếp tục tăng nhiệt độ , tại t3 đường làm việc x đường cân bằng → không thực hiện được chuyển khối. Khi nhiệt độ tăng : μ ↓ , ωK ↑ → cường độ chuyển khối cũng tăng → chọn điều kiện nhiệt độ thích hợp. +Khi p tăng : m giảm → đường cân bằng dịch về trục hoành → ΔYTB tăng → tăng quá trình. Tuy nhiên, p↑ thì nhiệt độ tăng và yêu cầu TB cao. Do vậy hấp thụ ở P cao chỉ thực hiện với khí khó hòa tan. 44.Khái niệm và cân bằng vật liệu trong quá trình nhả hấp thụ -Khái niệm: nhả hấp thụ là quá trình ngược với hấp thụ, tiến hành khi cần thu hồi chất bị hấp thụ và cần tận dụng lại dung môi. Ta có: x=y.P/(henry);x=y.P/Pbh (Dalton) Ψ và Pbh tăng khi nhiệt độ tăng → nhả hấp thụ tiến hành ở P thấp, nhiệt độ cao và tiến hành ở điều kiện đẳng nhiệt. -Cân bằng vật liệu của quá trình nhả:F1+G1=F2+G2;cau tu can tach : F1.x1+G1.y1=F2.x2+G2.y2 àF/G=(y2-y1)/(x1-x2) (*) Voi : F1=F2=F do su thay doi nong do it ;G1=G2=G à coi luong long va hoi trong thap khong doi + Phuong trinh (*) co dang duong thang tg=F/G 45.Hệ thống hấp thụ một tháp có tuần hoàn một phần dung môi. -Sơ đồ: 1.Tháp hấp thụ 2.Bơm 3.Gia nhiệt. -Lv: sau hấp thụ, chất hấp thụ được đưa tuần hoàn trở lại qua máy bơm 2 và được nguội qua thiệt biệt gia nhiệt 3. Một phần chất hấp thụ được lấy ra và thay vào đó là một lượng dung môi -Tuần hoàn: cải thiện cđcđ cho tháp → hạn chế tối đa h/ứng thành TB. 48.Khái niệm về trích ly. Sơ đồ nguyên tắc trích ly lỏng. -Khái niệm: trích ly là quá trình tách chất hòa tan trong lỏng hoặc rắn bằng chất lỏng khác gọi là dung môi. -Mục đích: +tách các cấu tử quý. +thu được dung dịch có nồng độ đặc. (L – L) +phân tách hỗn hợp đồng nhất thành cấu tử thành phần. -Yêu cầu của dung môi: +có tính hòa tan chọn lọc. +không độc, không ăn mòn thiết bị. +rẻ, dễ kiếm. +ρdm ≠ ρdd +nhiệt dung riêng bé (để tách dung môi ra khỏi cấu tử). -Sơ đồ nguyên tắc trích ly lỏng: +giai đoạn 1: trộn lẫn dung dịch đầu (dung môi đầu B + cấu tử cần tách A) vào dung môi thứ S. A → B đến cân bằng. +giai đoạn 2: tách 2 pha ra khỏi nhau (mỗi pha gồm 3 cấu tử) bằng lắng gạn,… +giai đoạn 3: hoàn nguyên dung môi → thu được 2 sản phẩm: dung dịch Rap, cấu tử A. -Ưu điểm so với chưng luyện: +Tiến hành ở nhiệt độ phòng → thích hợp với chất dễ phân hủy ở nhiệt độ cao. +Tách được dung dịch đẳng phí và dung dịch có độ bay hơi tương đối rất gần nhau. +dung dịch quá loãng → tiết kiệm. 49.Cân bằng pha trong hệ lỏng → lỏng (định luật phân bố; đồ thị y – x; đồ thị tam giác) *Định luật phân bố: Và trong raphinat → biểu thức của định luật: m=y*/x (m-he so phan bo ) Đối với dung dịch thực: m phụ thuộc nồng độ, y* = f(x) là đường cong m được xác định bằng thực nghiệm. *Đồ thị y – x: Dung môi đầu và dung môi thứ không tan lẫn vào nhau thì mỗi pha là dung dịch hai cấu tử. y* = f(x) là đường cong nếu m ≠ const *Đồ thị tam giác: -Nếu dùng dung môi đầu và dung môi thứ hòa tan một phần vào nhau thì khi trích ly mỗi pha sẽ là dung dịch gồm 3 cấu tử. → biểu diễn thành phần trên hệ tọa độ tam giác đều. +Đỉnh tam giác: biểu diễn cấu tử phân bố tinh khiết 100% +Mỗi điểm nằm trên các cạnh Δ biểu diễn thành phần của dung dịch hai cấu tử. -Quy tắc tỉ lệ: +Một hỗn hựp biểu diễn bởi điểm M = R+E +phương trình M = R + E là phương trình đường thẳng trong đồ thị Δ. +Tìm R1E bằng quy tắc đòn bẩy: (luong pha R /luong pha E )=ME/MRàR/(R+E)=ME/(MR+ME)=ME/REàR/M=ME/REàR=ME.M/RE;B=MR.M/RE -Đường cân bằng trong đồ thì Δ: Xét quá trình thêm cấu tử phân bố A vào hỗn hợp không đồng nhất 2 dung môi (A hòa tan ít và B,S hòa tan hạn chế) +Các điểm trên AN có tỉ lệ 2 cấu tử còn lại bằng nhau. +A tan lẫn hoàn toàn vào dung môi → dung dịch đồng nhất 2 cấu tử. BS tạo thành dung dịch đồng nhất trên BR, SE +Khi thêm A vào N → R,E thay đổi cho đến khi R≡ E ≡ K Tại K – điểm tới hạn, tại đó 2 pha đồng thời biến mất hay xuất hiện (m = 1) +Đường nối 2 pha thành phần là đường liên hợp. He so phan bo vat chat : m=(nong do M trong E (y*))/(nong do M torng R(x) )=EM/RL m > 1: tiến hành trích ly được. 50.Nguyên tắc trích ly trên đồ thị tam giác và viết phương trình cân bằng vật liệu của quá trình: -Nguyên tắc trích ly: +Mọi hỗn hợp hai cấu tử hoàn toàn tan lẫn vào nhau có thể tách bằng trích ly. →A hòa toan hoàn toàn vào B, S thể hiện bằng AB, AS trên đồ thị Δ. +hỗn hợp đầu: F Thêm dung môi S vào F → hỗn hợp 3 cấu tử có thành phần được biểu diễn bằng điểm trên SF. Giả sử tại M hỗn hợp không đồng nhất → phân thành hai pha R, E: .R – pha raphinat .E – pha trích Tách pha Raphinat ra khỏi dung dung dịch trích (phương pháp gạn) rồi thêm dung môi thứ S → M1, tiếp tục như thế tách dung môi thứ khỏi Raphinat → cuối cùng thu được Raphinat gồm hầu hết dung môi đầu. Để thu được A tinh khiết thì biến thiên điều kiện: giảm nhiệt độ, chọn S phù hợp. -Cân bằng vật liệu: F + G = R + E = M F – khối lượng hỗn hợp đầu (A + B) G – khối lượng hỗn hợp thứ (S hòa tan) Nếu B, S hòa tan một phần thì giá trị của chúng không phải hằng số Theo quy tắc đòn bẩy: G/F=FM/GMàG=F.FM/GM;R/E=ME/MR hay R=E.ME/MR 51.Phương pháp trích ly một bậc (vẽ sơ đồ thiết bị làm việc gián đoạn, liên tục. Biểu diễn và tính toán trên đồ thị Δ và y – x) -Sơ đồ thiết bị: -