I.Lý thuy t v ch ng luy nế ề ư ệ
Ch ng là ph ng pháp dùng đ táchư ươ ể các h n h p ch t l ng cũng nh các h nỗ ợ ấ ỏ ư ỗ
h p khí l ng thành các c u t riêng bi t d a vào đ bay h i ợ ỏ ấ ử ệ ự ộ ơ khác nhau c a các c uủ ấ
t trong h n h pử ỗ ợ ,nghĩa là khi cùng m t nhi t đ thì áp su t h i c a các c u tở ộ ệ ộ ấ ơ ủ ấ ử
khác nhau.
Khi ch ng ta thu đ c nhi u s n ph m và th ng bao nhiêu c u t s có b yư ượ ề ả ẩ ườ ấ ử ẻ ấ
nhiêu s n ph m .Đ i v i tr òng h p h n h p ch ng ch g m hai c u t thì s nả ẩ ố ớ ư ợ ỗ ợ ư ỉ ồ ấ ử ả
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 béẩ ỉ ồ ấ ử ộ ơ ớ ộ ầ ấ ấ ử ộ ơ
còn 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 bayả ẩ ồ ấ ử ộ ơ ộ ầ ấ ấ ử ộ
h i l n.ơ ớ
Trong s n xu t có r t nhi u ph ng pháp ch ng nh ch ng đ n gi n ,ch ngả ấ ấ ề ươ ư ư ư ơ ả 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 nằ ơ ướ ự ế ư ư ệ ộ ề ệ
s n có , tính ch t h n h p , yêu c u v đ tinh khi t s n ph m mà ta ch n ph ngẵ ấ ỗ ợ ầ ề ộ ế ả ẩ ọ ươ
pháp ch ng cho thích h p .ư ợ
- Ch ng đ n gi n dùng đ tách các h n h p g m các c u t có đ bay h i r tư ơ ả ể ỗ ợ ồ ấ ử ộ ơ ấ
khác nhau .Ph ng pháp này th ng dùng đ tách s b và làm s ch c u tươ ườ ể ơ ộ ạ ấ ử
kh i t p ch t.ỏ ạ ấ
- 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 ằ ơ ướ ự ề ỗ ợ ồ ấ
h i và t p ch t không bay h i ,th ng dùng trong tr ng h p ch t đ c táchơ ạ ấ ơ ườ ườ ợ ấ 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 ợ ầ ạ ấ ệ ộ ấ ử
d nh tr ng h p các c u t trong h n h p d b phân h y nhi t đ caoụ ư ườ ợ ấ ử ỗ ợ ễ ị ủ ở ệ ộ
hay tr ng h p các c u t có nhi t đ sôi quá cao.ườ ợ ấ ử ệ ộ
- Ch ng luy n là ph ng pháp ph bi n nh t đ tách hoàn toàn h n h p các c uư ệ ươ ổ ế ấ ể ỗ ợ ấ
t d bay h i có tính ch t hòa tan m t ph n ho c hòa tan hoàn toàn vào nhau.ử ễ ơ ấ ộ ầ ặ
Ch ng luy n áp su t th p dùng cho các h n h p d b phân h y nhi t đư ệ ở ấ ấ ỗ ợ ễ ị ủ ở ệ ộ
cao và h n h p có nhi t đ sôi cao.ỗ ợ ệ ộ
Ch ng luy n áp su t cao dùng cho các h n h p không hóa l ng áp súâtư ệ ở ấ ỗ ợ ỏ ở
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 ệ ở ấ ườ ấ ể ỗ ợ
thu c các tr ng h p trên.ộ ườ ợ
Ng i ta ti n hành ch ng luy n h n h p c n ch ng trong tháp ch ngườ ế ư ệ ỗ ợ ầ 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 phaệ ồ ề ỗ ả ể ố ữ
l ng và pha h i. H i đi t d i lên qua các l c a đĩa ,l ng đi t trên xu ng theoỏ ơ ơ ừ ướ ổ ủ ỏ ừ ố
các ng ch y chuy n, n ng đ các c u t và nhi t đ sôi m i đĩa thay đ i theoố ả ề ồ ộ ấ ử ệ ộ ở ỗ ổ
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 phaề ủ ộ ấ ử ễ ơ ể ừ ỏ
h i và 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 ộ ầ ơ ể ừ ơ ỏ ặ ạ ề ầ ố
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 ụ ư ế ộ ớ ộ ố ươ ứ ố
cùng trên đ nh tháp ta thu đ c c u t d bay h i d ng nguyên ch t và thápở ỉ ượ ấ ử ễ ơ ở ạ ấ ở
ta thu đ c c u t khó bay h i d ng nguyên ch t .ượ ấ ử ơ ở ạ ấ
GV: Lê Th Nh Ýị ư
Page 1
SV: D ng Đăng Th cươ ứ
Quá trình ch ng luy n đ c th c hi n trong thi t b lo i tháp làm vi c liênư ệ ượ ự ệ ế ị ạ ệ
t c ho c gián đo n.ụ ặ ạ
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 ng làƠ ẽ ế ế ệ ố ư ệ ệ ụ ớ ỗ ợ ư
acetone (CH3-CO-CH3) và benzene (C6H6).Khi ch ng luy n liên t c , h n h p đ uư ệ ụ ỗ ợ ầ
đ c đ a vào tháp đĩa ti p li u (n m ph n gi a thân tháp ) m t cách liên t c ,ượ ư ở ế ệ ằ ở ầ ữ ộ ụ
s n ph m đ nh và s n ph m đáy cũng đ c l y ra liên t c.ả ẩ ỉ ả ẩ ượ ấ ụ
II, M t s tính ch t c a acetone-benzeneộ ố ấ ủ .
1, Acetone
-Aceton là ch t l ng không màu, nh h n n c ,có t tr ng d20 = 0,792 , tan nhi uấ ỏ ẹ ơ ướ ỷ ọ ề
trong n c do phân t phân c c, có nhi t đ sôi ts =56,1 oC, đông đ c nhi t đướ ử ự ệ ộ ặ ở ệ ộ
-95,5 oC.
-Aceton có công th c phân t CH3COCH3 , Mứ ử A=58.
-Ph ng pháp quan tr ng đ đi u ch Axeton là: oxy hóa r u iso propanolươ ọ ể ề ế ượ
CH3CH(OH)CH3 CH3COCH3 + H2O
-V m t hóa h c : có c u t o t ng t anđêhít , aceton tham gia ph n ng c ng H2ề ặ ọ ấ ạ ươ ự ả ứ ộ
và natrihyđro sun fit (NaHSO3) nh ng không tham gia tráng g ng v i AgNO3 vàư ươ ớ
Cu(OH)2 ,tuy nhiên có th b oxy hóa và c t sát nhóm CO đ t o thành 2 axít khi nóể ị ắ ể ạ
ph n ng vói ch t oxay hóa m nh .ả ứ ấ ạ
- ng d ng : Aceton hòa tan t t trong axetat, nitro xenlulo, nh a fenol focmanđehit,Ư ụ ố ự
ch t béo , dung môi pha s n , m c ng đ ng . Nó là nguyên li u đ t ng h p th yấ ơ ự ố ồ ệ ể ổ ợ ủ
tinh h u c , t Aceton có th đi u ch xêten sunphuanat (thu c ngũ) và cácữ ơ ừ ể ề ế ố
halophom .
2, Benzene
-Benzene: là m t h p ch t m ch vòng, d ng l ng không màu và có mùi th mộ ợ ấ ạ ở ạ ỏ ơ
nh .Công th c ph n t là Cẹ ứ ậ ử 6H6.( MB=78)
-Benzen không phân c c,vì v y tan t t trong các dung môi h u c không phân c c vàự ậ ố ữ ơ ự
tan r t ít trong n c. Tr c đây ng i ta th ng s d ng benzen làm dung môi. Tuyấ ướ ướ ườ ườ ử ụ
GV: Lê Th Nh Ýị ư
Page 2
SV: D ng Đăng Th cươ ứ
nhiên sau đó ng i ta phát hi n ra r ng n ng đ benzen trong không khí ch c n th pườ ệ ằ ồ ộ ỉ ầ ấ
kho ng 1ppm cũng có kh năng gây ra b nh b ch c u, nên ngày nay benzen đ c sả ả ệ ạ ầ ượ ử
d ng h n ch h nụ ạ ế ơ
Các tính ch t v t lí c a benzenấ ậ ủ :
oKh i l ng phân t : 78ố ượ ử
oT tr ng(20ỉ ọ 0C): 0,879
oNhi t đ sôi: 80ệ ộ oC
oNhi t đ nóng ch y: 5,5ệ ộ ả 0C
3, h n h p l ng acetone-benzene.ỗ ợ ỏ
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 – acetonả ầ ỏ ơ ệ ộ ủ ỗ ợ
760 mmHg (áp su t khí quy n).ở ấ ể
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.ấ ử ẹ ễ ơ
Benzene: c u t n ng khó bay h iấ ử ặ ơ
III, cân b ng v t ch tằ ậ ấ
N u g i : ế ọ
F - L ng h n h p nguyên li u đi vào tháp, kg/h thì ta có F= 4000 (kg/h).ượ ỗ ợ ệ
P - L ng s n ph m đ nh, kg/h ượ ả ẩ ỉ
W - L ng s n ph m đáy, kg/h ượ ả ẩ
aF, aP, aW: n ng đ % kh i l ng c a c u t d bay h i (acetone) trong h n h pồ ộ ố ượ ủ ấ ử ễ ơ ỗ ợ
nguyên li u, ệ
trong s n ph m đ nh và trong s n ph m đáy:ả ẩ ỉ ả ẩ
+ 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 ằ ậ ấ
N u đ i v i c u t d bay h i : F.aF= P.aP+ W.aWế ố ớ ấ ử ễ ơ
Ta tính đ c P :ượ
GV: Lê Th Nh Ýị ư
Page 3
SV: D ng Đăng Th cươ ứ
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: (Mể ừ ồ ộ ồ ộ ầ A=58,MB=78)
+ n ng đ ph n mol c a acetone trong h n h p nguyên li u là: ồ ộ ầ ủ ỗ ợ ệ
+ n ng đ ph n mol c a acetone trong s n ph m đ nh là:ồ ộ ầ ủ ả ẩ ỉ
+ n ng đ ph n mol c a acetone trong s n ph m đáy là:ồ ộ ầ ủ ả ẩ
Tính toán kh i l ng mol trung bình:ố ượ
+ h n h p nguyên li u:ỗ ợ ệ
MF = xF MA + (1- xF )MB = 0.4466. 58 + (1- 0,4466). 78 =69.07 (kg/kmol)
+ s n ph m đ nh:ả ẩ ỉ
MP = xP MA + (1- xP )MB = 0,9276. 58 + (1- 0,9276). 78 = 59.45 (kg/kmol)
+ s n ph m đáy:ả ẩ
MW = xW MA + (1- xW )MB = 0,0596. 58 + (1- 0,0596). 78 = 76.81 (kg/kmol)
Ta có b ng cân b ng v t ch t toàn tháp:ả ằ ậ ấ
H n h pỗ ợ N ng đ % ồ ộ
kh i l ngố ượ N ng đ ph n ồ ộ ầ
mol
L u l ng ư ượ
kh i l ng,kg/hố ượ L u l ng ư ượ
mol, kg/h
Nguyên li uệ37,5 44,66 4000 69,07
S n ph m đ nhả ẩ ỉ 90,5 92,76 1534,88 59,45
S n ph m đáyả ẩ 4,5 5,96 2465,12 76,81
IV, Xác đ nh ch s h i l u rị ỉ ố ồ ư f và s đĩa lý thuy t t i thi u Nố ế ố ể min.
Ch s h i l u rỉ ố ồ 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.ỉ ố ữ ọ ượ ỏ ồ ư ượ ả ẩ ỉ
x 0 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
GV: Lê Th Nh Ýị ư
Page 4
SV: D ng Đăng Th cươ ứ
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- Xác đ nh rf minị
rFmin=
V i yớF*- n ng đ ph n mol cân b ng ng v i xồ ộ ầ ằ ứ ớ F
Mà theo trên ta tính đ c xượ F =44,66 (%) € (40,50) do đó dùng công th c n i suy:ứ ộ
yF*= yA+ (xF- xA ). , thay s vào ta có:ố
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: rừ ỉ ố ư ố ể F =1,6648
2- Xác đ nh các giá tr rf= b. rị ị Fmin v i b = 1,2 ÷2,5 ớ
3- Xác đ nh các giá tr ị ị
4- Trên đ ng cân b ng l ng h i x-y c a h hai c u t →V đ ng làm vi c c a:ườ ằ ỏ ơ ủ ệ ấ ử ẽ ườ ệ ủ
- Đo n luy n: b ng cách n i đi m (xP, yP) v i đi m (0, B)ạ ệ ằ ố ể ớ ể
- Đo n ch ng: b ng cách n i đi m (xW, yW) v i giao đi m c a đ ng làm ạ ư ằ ố ể ớ ể ủ 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)ệ ủ ạ ệ ớ ườ ế ỗ ợ ệ ở ể
5- Xác đ nh s b c thay đ i n ng đ Nị ố ậ ổ ồ ộ LT b ng cách v các đ ng th ng song song ằ ẽ ườ ẳ
v i tr c hoành và tr c tung b t đ u t đi m xPcho đ n khi quá đi m xW. Nớ ụ ụ ắ ầ ừ ể ế ể LT thông
th ng không ph i là s nguyên. ườ ả ố
6- Giá tr thích h p c a ch s h i l u rf và s đĩa lý thuy t t i thi u Nmin t ng ngị ợ ủ ỉ ố ồ ư ố ế ố ể ươ ứ
Đ u tiên ta có đ c b ng sau:ầ ượ ả
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
Bây gi ta th c hi n các b c còn l i, và đ c k t qu nh các trang sau.ờ ự ệ ướ ạ ượ ế ả ư
GV: Lê Th Nh Ýị ư
Page 5
SV: D ng Đăng Th cươ ứ