I.Lý thuy t v ch ng luy nế ư
Ch ng là ph ng pháp dùng đ táchư ươ c h n h p ch t l ng cũng nh các h n ư
h p khí l ng thành các c u t riêng bi t d a vào đ bay h i ơ khác nhau c a các c u
t trong h n h p ,nghĩa khi cùng m t nhi t đ thì áp su t h i c a các c u t ơ
khác nhau.
Khi ch ng ta thu đ c nhi u s n ph m th ng bao nhiêu c u t s b yư ượ ườ
nhiêu s n ph m i v i tr òng h p h n h p ch ng ch g m hai c u t thì s n ư ư
ph m đ nh g m c u t có đ bay h i l n và m t ph n r t ít c u t có đ bay h i bé ơ ơ
n s n ph m đáy g m c u t có đ bay h i bé và m t ph n r t ít c u t có đ bay ơ
h i l n.ơ
Trong s n xu t r t nhi u ph ng pháp ch ng nh ch ng đ n gi n ,ch ng ươ ư ư ư ơ ư
b ng h i n c tr c ti p ,ch ng chân không và ch ng luy n .Tùy thu c vào đi u ki n ơ ướ ế ư ư
s n , tính ch t h n h p , yêu c u v đ tinh khi t s n ph m mà ta ch n ph ng ế ươ
pháp ch ng cho thích h p .ư
- Ch ng đ n gi n dùng đ tách các h n h p g m các c u t đ bay h i r tư ơ ơ
khác nhau .Ph ng pháp này th ng dùng đ tách s b làm s ch c u tươ ườ ơ
kh i t p ch t.
- Ch ng b ng h i n c tr c ti p dùng tách các h n h p g m các ch t khó bayư ơ ướ
h i t p ch t không bay h i ,th ng dùng trong tr ng h p ch t đ c táchơ ơ ườ ườ ượ
không tan vào n cướ
- Ch ng chân không dùng trong tr ng h p c n h th p nhi t đ sôi c u t .Víư ườ
d nh tr ng h p các c u t trong h n h p d b phân h y nhi t đ cao ư ườ
hay tr ng h p các c u t nhi t đ sôi quá cao.ườ
- Ch ng luy n là ph ng pháp ph bi n nh t đ tách hoàn toàn h n h pc c uư ươ ế
t d bay h i có tính ch t hòa tan m t ph n ho c hòa tan hn toàn vào nhau. ơ
Ch ng luy n áp su t th p dùng cho các h n h p d b phân h y nhi t đư
cao h n h p có nhi t đ sôi cao.
Ch ng luy n áp su t cao dùng cho các h n h p không hóa l ng áp súâtư
th ng.ườ
Ch ng luy n áp su t th ng (áp su t khí quy n ) dùng cho h n h p khôngư ườ
thu c các tr ng h p trên. ườ
Ng i ta ti n nh ch ng luy n h n h p c n ch ng trong tháp ch ngườ ế ư ư ư
luy n ,tháp g m nhi u đĩa ,trên m i đĩa x y ra quá trình chuy n kh i gi a pha
l ng pha h i. H i đi t d i lên qua các l c a đĩa ,l ng đi t trên xu ng theo ơ ơ ướ
c ng ch y chuy n, n ng đ các c u t nhi t đ sôi m i đĩa thay đ i theo
chi u cao c a tháp .Do đó m t phàn c u t d bay h i chuy n t pha l ng vào pha ơ
h i m t ph n ít h n chuy n t pha h i vào pha l ng , l p l i nhi u l n b cơ ơ ơ
h i và ng ng t nh th , hay nói m t cách khác ,v i m t s đĩa t ng ng , cu iơ ư ư ế ươ
cùng trên đ nh tháp ta thu đ c c u t d bay h i d ng nguyên ch t tháp ượ ơ
ta thu đ c c u t khó bay h i d ng nguyên ch t .ượ ơ
GV: Lê Th Nh Ý ư
Page 1
SV: D ng Đăng Th cươ
Quá trình ch ng luy n đ c th c hi n trong thi t b lo i tháp làm vi c liênư ượ ế
t c ho c gián đo n.
đây ta s thi t k h th ng ch ng luy n làm vi c liên t c v i h n h p ch ngƠ ế ế ư ư
acetone (CH3-CO-CH3) và benzene (C6H6).Khi ch ng luy n liên t c , h n h p đ uư
đ c đ a vào tháp đĩa ti p li u (n m ph n gi a thân tháp ) m t cách ln t c ,ượ ư ế
s n ph m đ nh và s n ph m đáy cũng đ c l y ra liên t c. ượ
II, M t s tính ch t c a acetone-benzene .
1, Acetone
-Aceton là ch t l ng không màu, nh h n n c ,có t tr ng d20 = 0,792 , tan nhi u ơ ướ
trong n c do phân t phân c c, có nhi t đ i ts =56,1 oC, đông đ c nhi t đướ
-95,5 oC.
-Aceton có công th c phân t CH3COCH3 , M A=58.
-Ph ng pháp quan tr ng đ đi u ch Axeton là: oxy hóa r u iso propanolươ ế ượ
CH3CH(OH)CH3 CH3COCH3 + H2O
-V m t hóa h c : c u t o t ng t anđêhít , aceton tham gia ph n ng c ng H2 ươ
natrihyđro sun fit (NaHSO3) nh ng kng tham gia tng g ng v i AgNO3 vàư ươ
Cu(OH)2 ,tuy nhiên có th b oxya và c t sát nhóm CO đ t o thành 2 axít khi nó
ph n ng vói ch t oxaya m nh .
- ng d ng : Acetona tan t t trong axetat, nitro xenlulo, nh a fenol focmanđehit,Ư
ch t béo , dung i pha s n , m c ng đ ng . ngun li u đ t ng h p th y ơ
tinh h u c , t Aceton có th đi u ch xêten sunphuanat (thu c ngũ) các ơ ế
halophom .
2, Benzene
-Benzene: m t h p ch t m ch ng, d ng l ng không màu mùi th m ơ
nh .Công th c ph n t C 6H6.( MB=78)
-Benzen không phân c c,vì v y tan t t trong c dung môi h u c không phân c c và ơ
tan r t ít trong n c. Tr c đây ng i ta th ng s d ng benzen làm dung môi. Tuy ướ ướ ườ ườ
GV: Lê Th Nh Ý ư
Page 2
SV: D ng Đăng Th cươ
nhiên sau đó ng i ta phát hi n ra r ng n ng đ benzen trong kng khí ch c n th pườ
kho ng 1ppm cũng có kh năng gây ra b nh b ch c u, nên ngày nay benzen đ c s ượ
d ng h n ch h n ế ơ
c tính ch t v t lí c a benzen :
oKh i l ng phân t : 78 ượ
oT tr ng(20 0C): 0,879
oNhi t đ sôi: 80 oC
oNhi t đ nóng ch y: 5,5 0C
3, h n h p l ng acetone-benzene.
Ta có b ng thành ph n l ng (x) – h i (y) và nhi t đ sôi c a h n h p Benzen – aceton ơ
760 mmHg (áp su t khí quy n).
x 0 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
y 0 14 24,3 40 51,2 59,4 66,5 73 79,5 86,3 93,2 100
t 080,4 78,3 76,4 72,8 69,6 66,7 64,3 62,4 60,7 59,6 58,8 56,1
Acetone: c u t nh , d bay h i. ơ
Benzene: c u t n ng khó bay h i ơ
III, cân b ng v t ch t
N u g i : ế
F - L ng h n h p ngun li u đi vào tháp, kg/h thì ta có F= 4000 (kg/h).ượ
P - L ng s n ph m đ nh, kg/h ượ
W - L ng s n ph m đáy, kg/h ượ
aF, aP, aW: n ng đ % kh i l ng c a c u t d bay h i (acetone) trong h n h p ượ ơ
nguyên li u,
trong s n ph m đ nh và trong s n ph m đáy:
+ aF = 37,5%
+ aP = 90,5%
+ aW = 4,5%
Ph ng trình cân b ng v t ch t toàn tháp : F = P + W ươ
N u đ i v i c u t d bay h i : F.aF= P.aP+ W.aWế ơ
Ta tính đ c P :ượ
GV: Lê Th Nh Ý ư
Page 3
SV: D ng Đăng Th cươ
P= F*= 4000*(0.375-0.045)/(0.905-0.045)=1534,88 (kg/h)
=>> W= F-P= 4000-1534,88=2465.12( kg/h)
Chuy n t n ng đ % sang n ng đ ph n mol: (M A=58,MB=78)
+ n ng đ ph n mol c a acetone trong h n h p nguyên li u là:
+ n ng đ ph n mol c a acetone trong s n ph m đ nh là:
+ n ng đ ph n mol c a acetone trong s n ph m đáy là:
nh tn kh i l ng mol trung nh: ượ
+ h n h p nguyên li u:
MF = xF MA + (1- xF )MB = 0.4466. 58 + (1- 0,4466). 78 =69.07 (kg/kmol)
+ s n ph m đ nh:
MP = xP MA + (1- xP )MB = 0,9276. 58 + (1- 0,9276). 78 = 59.45 (kg/kmol)
+ s n ph m đáy:
MW = xW MA + (1- xW )MB = 0,0596. 58 + (1- 0,0596). 78 = 76.81 (kg/kmol)
Ta có b ngn b ng v t ch t toàn tháp:
H n h p N ng đ %
kh i l ng ượ N ng đ ph n
mol
L u l ng ư ượ
kh i l ng,kg/h ượ L u l ng ư ượ
mol, kg/h
Nguyên li u37,5 44,66 4000 69,07
S n ph m đ nh 90,5 92,76 1534,88 59,45
S n ph m đáy 4,5 5,96 2465,12 76,81
IV, Xác đ nh ch s h i l u r ư f và s đĩa lý thuy t t i thi u N ế min.
Ch s h i l u r ư f là ch s gi a tr ng l ng l ng h i l u và l ng s n ph m đ nh. ượ ư ượ
x 0 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
GV: Lê Th Nh Ý ư
Page 4
SV: D ng Đăng Th cươ
y 0 14 24,3 40 51,2 59,4 66,5 73 79,5 86,3 93,2 100
t 080,4 78,3 76,4 72,8 69,6 66,7 64,3 62,4 60,7 59,6 58,8 56,1
1- c đ nh rf min
rFmin=
V i yF*- n ng đ ph n mol cân b ng ng v i x F
theo trên ta tính đ c xượ F =44,66 (%) € (40,50) do đó ng công th c n i suy:
yF*= yA+ (xF- xA ). , thay s vào ta có:
yF*= 59,4 + (44,66-40).(66,5-59,4)/(50-40) = 62,71 (%)
t đó ta suy ra ch s hoàn l u t i thi u: r ư F =1,6648
2- c đ nh các gtr rf= b. r Fmin v i b = 1,2 ÷2,5
3- c đ nh các gtr
4- Trên đ ngn b ng l ng h i x-y c a h hai c u t →V đ ng làm vi c c a:ườ ơ ườ
- Đo n luy n: b ngch n i đi m (xP, yP) v i đi m (0, B)
- Đo n ch ng: b ng cách n i đi m (xW, yW) v i giao đi m c a đ ng làm ư ườ
vi c c a đo n luy n v i đ ng x = xF(n u h n h p nguyên li u vào đi m sôi) ườ ế
5- c đ nh s b c thay đ i n ng đ N LT b ng ch v các đ ng th ng song song ườ
v i tr c hoành và tr c tung b t đ u t đi m xPcho đ n khi qđi m xW. N ế LT thông
th ng không ph i là s nguyên. ườ
6- Giá tr thích h p c a ch s h i l u rf s đĩa lý thuy t t i thi u Nmin t ng ng ư ế ươ
Đ u tiên ta đ c b ng sau: ư
b1.2 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 2 2.2 2.4
rf 1.998 2.331 2.497 2.664 2.830 2.997 3.330 3.663 3.996
B 0.309 0.278 0.265 0.253 0.242 0.232 0.214 0.199 0.186
y gi ta th c hi n các b c còn l i, và đ c k t qu nh c trang sau. ướ ư ế ư
GV: Lê Th Nh Ý ư
Page 5
SV: D ng Đăng Th cươ