Luận án Tiến sĩ Kĩ thuật hóa học: Nghiên cứu lựa chọn tác nhân tách hiệu quả cho quá trình chưng cất tăng cường để tách hỗn hợp đẳng phí bằng phương pháp mô phỏng

Chia sẻ: Dopamine Grabbi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:210

Thêm vào BST

Báo xấu

26
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài nghiên cứu nhằm lựa chọn và đề xuất quy trình xác định tiêu chí có tính tổng quát và định lượng là “Tổng chi phí năm (Total annual costs - TAC)” để lựa chọn tác nhân tách hiệu quả cho quá trình chưng cất tăng cường để tách các hỗn hợp khó tách và các hỗn hợp đẳng phí phức tạp. Mời các bạn tham khảo nội dung đề tài!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Kĩ thuật hóa học: Nghiên cứu lựa chọn tác nhân tách hiệu quả cho quá trình chưng cất tăng cường để tách hỗn hợp đẳng phí bằng phương pháp mô phỏng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI -------------------------- TIÊN THỊ LƢỢT NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN TÁC NHÂN TÁCH HIỆU QUẢ CHO QUÁ TRÌNH CHƢNG CẤT TĂNG CƢỜNG ĐỂ TÁCH HỖN HỢP ĐẲNG PHÍ BẰNG PHƢƠNG PHÁP MÔ PHỎNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÓA HỌC HÀ NỘI – 2021
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI -------------------------- TIÊN THỊ LƢỢT NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN TÁC NHÂN TÁCH HIỆU QUẢ CHO QUÁ TRÌNH CHƢNG CẤT TĂNG CƢỜNG ĐỂ TÁCH HỖN HỢP ĐẲNG PHÍ BẰNG PHƢƠNG PHÁP MÔ PHỎNG Ngành: Kỹ thuật hóa học Mã số: 9520301 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÓA HỌC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. TS. CAO THỊ MAI DUYÊN 2. GS.TS. NGUYỄN HỮU TÙNG HÀ NỘI - 2021
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn của GS.TS. Nguyễn Hữu Tùng và TS. Cao Thị Mai Duyên. Tôi xin cam đoan các số liệu kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong các công trình nào khác. Tập thể giảng viên hướng dẫn Hà Nội, ngày tháng năm 2021 Nghiên cứu sinh TS.Cao Thị Mai Duyên Tiên Thị Lượt GS.TS.Nguyễn Hữu Tùng i
LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến GS.TS. Nguyễn Hữu Tùng và TS. Cao Thị Mai Duyên là những người thầy, người cô tận tâm và đã luôn nghiêm khắc, tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện bản luận án này. Tôi xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Viện Kỹ thuật hóa học, Bộ môn Quá trình- Thiết bị Công nghệ hóa học & Thực phẩm đã cho phép và giúp đỡ tôi thực hiện luận án trong thời gian học tập, nghiên cứu tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy, cô và sinh viên chuyên ngành kỹ thuật hóa học - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã cộng tác, trao đổi, thảo luận và đóng góp những ý kiến quý báu cho luận án, đồng thời tạo nhiều điều kiện thuận lợi để tôi hoàn thiện luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn lãnh đạo và các đồng nghiệp của Viện Cơ điện Nông nghiệp và Công nghệ sau thu hoạch, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên đã ủng hộ và tạo điều kiện thuận lợi để tôi có thể hoàn thành luận án. Để hoàn thành tốt chương trình học tập bên cạnh sự giúp đỡ của các thầy cô,, đồng nghiệp và bạn bè còn có sự ủng hộ và động viên của gia đình, đây là chỗ dựa vững chắc để tôi yên tâm học tập và hoàn thành bản luận án. Tôi xin được bày tỏ sự trân trọng và lòng biết ơn sâu nặng. Nghiên cứu sinh Tiên Thị Lượt ii
MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... ii MỤC LỤC ................................................................................................................ iii DANH MỤC HÌNH VẼ............................................................................................ v DANH MỤC BẢNG ................................................................................................. v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ............................................ ix MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 Chƣơng 1. TỔNG QUAN......................................................................................... 4 1.1. Tổng quan về lịch sử phát triển và ứng dụng của phương pháp chưng cất tăng cường để tách các hỗn hợp khó tách.................................................................. 4 1.1.1. Đặt vấn đề .................................................................................................. 4 1.1.2. Tổng quan về các phương pháp tách hỗn hợp đẳng phí. ........................... 5 1.1.3. Lựa chọn quá trình tách cho các hỗn hợp đẳng phí, hỗn hợp khó tách. .... 6 1.1.4. Tầm quan trọng của vấn đề lựa chọn tác nhân tách ................................... 8 1.1.5. Tóm tắt lịch sử của quá trình chưng cất tăng cường ................................. 9 1.2. Tổng quan về các quy tắc và các tiêu chí lựa chọn tác nhân tách cho quá trình chưng cất tăng cường ....................................................................................... 10 1.2.1. Các tiêu chí lựa chọn tác nhân tách ......................................................... 10 1.2.2. Các quy tắc lựa chọn tác nhân tách ......................................................... 11 1.2.3. Lượng tác nhân tách tiêu tốn cho quá trình chưng cất tăng cường. ........ 19 1.2.4. Nhận xét về các tiêu chí và các quy tắc lựa chọn tác nhân tách .............. 19 1.3. Tổng quan về ứng dụng phương pháp mô phỏng trong nghiên cứu tách hỗn hợp đẳng phí .................................................................................................... 21 Chƣơng 2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...................................................... 25 2.1. Độ tin cậy của các mô hình cân bằng pha để xác định hệ số hoạt độ của các cấu tử trong dung dịch vô cùng loãng (hệ hai pha lỏng – hơi): ....................... 25 2.1.1. Hệ số hoạt độ trong dung dịch vô cùng loãng ......................................... 25 2.1.2. Độ tin cậy của các mô hình nhiệt động học để đánh giá hệ số hoạt độ của các cấu tử trong dung dịch vô cùng loãng ......................................................... 25 2.2. Mô hình cân bằng pha NRTL và ứng dụng để dự đoán hệ số hoạt độ và cân bằng pha trong hệ ba pha lỏng - lỏng – hơi: .................................................... 31 2.2.1. Thuật toán xác định các thông số của mô hình cân bằng pha NRTL ...... 33 iii
2.2.2. So sánh kết quả dự đoán cân bằng pha và điểm đẳng phí theo mô hình cân bằng pha NRTL với số liệu thực nghiệm cho hệ etanol – nước – xyclohexan ...... 35 2.3. Mô hình chưng cân bằng pha liên tục FLASH để xác định các hệ số hoạt độ và độ chọn lọc giới hạn của tác nhân tách S12 ............................................... 41 2.4. Mô hình chưng cân bằng pha liên tục FLASH để xác định lượng tác nhân tách tiêu tốn nhỏ nhất (S/F)min: ........................................................................ 43 2.5. Mô hình tổng quát của tháp chưng cất liên tục hỗn hợp nhiều cấu tử (Hệ phương trình MESH: Material balance – phase Equibrium – mole Summation – energy balance (H)). ..................................................................................... 44 2.6. Tiêu chí tổng chi phí năm (Total annual costs - TAC) và ứng dụng để lựa chọn tác nhân tách cho quá trình chưng cất tăng cường.................................. 47 Chƣơng 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ............................................................. 48 3.1. Nghiên cứu lựa chọn tác nhân tách cho hệ gần với hệ lý tưởng .................... 48 3.1.1. Số liệu cân bằng pha lỏng – hơi của hệ n-butan(1) - cis-2- buten(2) (Mô hình cân bằng pha UNIFAC Dortmund) ........................................................... 48 ∞ 3.1.2. Xác định độ chọn lọc giới hạn S12 của n-butan(1) - cis-2-buten(2) trong một số tác nhân tách. ......................................................................................... 49 3.1.3. Xác định lượng tác nhân tách thích hợp (S/F)opt theo tiêu chí (TAC)min. ..... 50 3.1.4. Xếp hạng tác nhân tách theo độ chọn lọc giới hạn S12 và theo tiêu chí tổng chi phí năm (TAC). .................................................................................... 52 3.2. Nghiên cứu lựa chọn tác nhân tách cho hệ đẳng phí ..................................... 54 3.2.1. Nghiên cứu lựa chọn tác nhân tách cho hệ đẳng phí cực tiểu đồng thể .. 54 3.2.2. Nghiên cứu lựa chọn tác nhân tách cho hệ đẳng phí phức tạp ................ 61 3.3. Nghiên cứu mô phỏng quá trình chưng cất tăng cường sử dụng hỗn hợp tác nhân tách ........................................................................................................ 111 3.3.1. Lựa chọn và xác định các thông số của mô hình cân bằng pha NRTL sử dụng để mô phỏng quá trình chưng cất tăng cường ........................................ 111 3.3.2. Mô phỏng quá trình chưng cất tăng cường để tách hỗn hợp đẳng phí etanol - nước bằng hỗn hợp tác nhân tách (etylen glycol + KAc). .................. 114 KẾT LUẬN ........................................................................................................... 119 ĐỊNH HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO ................................................... 120 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN ............. 121 TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................... 122 PHỤ LỤC………………………………...…..……..………………………..…129 iv
DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1. 1. Sơ đồ thiết kế quá trình tách bằng phương pháp chưng cất tăng cường [12] ............................................................................................................................. 9 Hình 1. 2. Sơ đồ lựa chọn tác nhân tách cho chưng cất trích ly dựa theo độ chọn lọc giới hạn Sij [17] ....................................................................................................... 17 Hình 2. 1. Sơ đồ thuật toán xác định các thông số của mô hình cân bằng pha NRTL ............................................................................................................................... …33 Hình 2. 2. Đồ thị thể hiện cân bằng pha lỏng – lỏng theo các bộ thông số khác nhau của mô hình cân bằng pha NRTL ............................................................................. 35 Hình 2. 3. Đồ thị thể hiện cân bằng pha lỏng – lỏng và các điểm đẳng phí được dự đoán theo mô hình cân bằng pha NRTL sử dụng bộ thông số mặc định của phần mềm tính toán ........................................................................................................... 36 Hình 2. 4. Đồ thị thể hiện cân bằng pha lỏng – lỏng và các điểm đẳng phí theo mô hình NRTL sử dụng bộ thông số của Keil (1992). .................................................... 37 Hình 2. 5. Đồ thị thể hiện cân bằng pha lỏng – lỏng và các điểm đẳng phí được dự đoán theo mô hình cân bằng pha NRTL sử dụng bộ thông số của Karrer (1990) ... 38 Hình 2. 6. Đồ thị thể hiện cân bằng pha lỏng – lỏng và các điểm đẳng phí theo mô hình cân bằng pha NRTL sử dụng bộ thông số đã tối ưu ......................................... 38 Hình 2. 7. Sơ đồ nguyên lý của mô hình FLASH dùng để xác định các hệ số hoạt độ  1, 2 và độ chọn lọc giới hạn S12 . ....................................................................... 41 Hình 2. 8. Sơ đồ nguyên lý của mô hình FLASH sử dụng để xác định (S/F)min ....... 43 Hình 2. 9. Mô hình tháp chưng cất hỗn hợp nhiều cấu tử........................................ 45 Hình 3. 1. Đồ thị cân bằng pha của hệ n-butan – cis-2-buten, P = 3 atm ............... 48 Hình 3. 2. Sơ đồ hệ thống tách hỗn hợp n-butan(1) – cis-2-buten(2) bằng quá trình chưng cất tăng cường sử dụng tác nhân tách axeton(3) .......................................... 50 Hình 3. 3. Đồ thị xác định (S/F)opt theo tiêu chí tổng chi phí năm (TAC)min cho quá trình tách hệ n-butan(1) – cis-2-buten(2) bằng tác nhân tách axeton(3) ………….52 Hình 3. 4. Quan hệ giữa TAC và độ chọn lọc giới hạn S12 của các tác nhân tách sử dụng cho quá trình chưng cất tăng cường để tách hỗn hợp n-butan – cis-2-buten (thành phần hỗn hợp đầu (1)/(2) = 50/50) ............................................................... 53 Hình 3. 5. Đồ thị tam giác của hỗn hợp axeton(1) – n-heptan(2) – benzen(3) ........ 54 v
Hình 3. 6. Ảnh hưởng của tỷ lệ dòng tác nhân tách và dòng hỗn hợp đầu S/F đến độ bay hơi tương đối α12 của hỗn hợp axeton(1) – n-heptan(2) với tác nhân tách benzen(3) .................................................................................................................. 55 Hình 3. 7. Sơ đồ tháp chưng cất hỗn hợp đẳng phí axeton – n-heptan sử dụng tác nhân tách benzen ...................................................................................................... 56 Hình 3. 8. Phân bố nồng độ trong tháp chưng cất (thể hiện trên đồ thị tam giác và đồ thị vuông góc) tại tỷ lệ S/F = 0,01 < ((S/F)min = 0,15) và tỷ số hồi lưu L/F = 66, D = 90,99 kmol/h ..................................................................................................... 57 Hình 3. 9. Ảnh hưởng của tỷ số hồi lưu đến khả năng xuất hiện đa trạng thái ổn định trong tháp chưng cất với số đĩa lý thuyết N =44 đĩa ....................................... 59 Hình 3. 10. Ảnh hưởng của tỷ lệ dòng tác nhân tách trên dòng hỗn hợp đầu (S/F) đến sự tồn tại của đa trạng thái ổn định .................................................................. 60 Hình 3. 11. Ảnh hưởng của tỷ lệ dòng tác nhân tách trên dòng hỗn hợp đầu (S/F) đến hệ số bay hơi tương đối α12 của hỗn hợp etanol – nước với tác nhân tách xyclohexan (S/F)min = 1,25 ...................................................................................... 63 Hình 3. 12. Ảnh hưởng của tỷ lệ dòng tác nhân tách trên dòng hỗn hợp đầu (S/F) đến sự dịch chuyển của điểm đẳng phí của hệ etanol – nước với tác nhân tách xyclohexan ................................................................................................................ 64 Hình 3. 13. Ảnh hưởng của tỷ lệ dòng tác nhân tách trên dòng hỗn hợp đầu (S/F) đến hệ số bay hơi tương đối α12 của hỗn hợp etanol – nước với tác nhân tách benzen (S/F)min = 0,6 ................................................................................................ 65 Hình 3. 14. Ảnh hưởng của tỷ lệ dòng tác nhân tách trên dòng hỗn hợp đầu S/F đến sự dịch chuyển của điểm đẳng phí của hệ etanol – nước với tác nhân tách benzen 65 Hình 3. 15. Ảnh hưởng của tỷ lệ dòng tác nhân tách trên dòng hỗn hợp đầu (S/F) đến hệ số bay hơi tương đối α12 của hỗn hợp etanol – nước với tác nhân tách hexaclo-1,3-butadien với (S/F)min= 0,02 .................................................................. 67 Hình 3. 16. Ảnh hưởng của tỷ lệ dòng tác nhân tách trên dòng hỗn hợp đầu (S/F) đến sự dịch chuyển của điểm đẳng phí của hệ etanol – nước với tác nhân tách hexaclo-1,3-butadien ................................................................................................ 67 Hình 3. 17. Ảnh hưởng của tỷ lệ dòng tác nhân tách trên dòng hỗn hợp đầu (S/F) đến hệ số bay hơi tương đối α12 của hỗn hợp etanol – nước với tác nhân tách 1,5- diamino pentan với (S/F)min = 0,05 .......................................................................... 68 Hình 3. 18. Ảnh hưởng của tỷ lệ dòng tác nhân tách trên dòng hỗn hợp đầu (S/F) đến sự dịch chuyển của điểm đẳng phí của hệ etanol – nước với tác nhân tách 1,5- diamino pentan ......................................................................................................... 69 vi
Hình 3. 19. Ảnh hưởng của tỷ lệ dòng tác nhân tách trên dòng hỗn hợp đầu (S/F) đến hệ số bay hơi tương đối α12 của hỗn hợp etanol – nước với tác nhân tách etylen glycol với (S/F)min = 0,05.......................................................................................... 70 Hình 3. 20. Ảnh hưởng của tỷ lệ dòng tác nhân tách trên dòng hỗn hợp đầu (S/F) đến sự dịch chuyển của điểm đẳng phí của hệ etanol – nước với tác nhân tách etylen glycol .............................................................................................................. 70 Hình 3. 21. Ảnh hưởng của tỷ lệ dòng tác nhân tách trên dòng hỗn hợp đầu (S/F) đến hệ số bay hơi tương đối α12 của hỗn hợp etanol – nước với tác nhân tách dietylen triamin (S/F)min = 0,02 ................................................................................ 71 Hình 3. 22. Ảnh hưởng của tỷ lệ dòng tác nhân tách trên dòng hỗn hợp đầu (S/F) đến sự dịch chuyển của điểm đẳng phí của hệ etanol – nước với tác nhân tách dietylen triamin ......................................................................................................... 72 Hình 3. 23. Ảnh hưởng của tỷ lệ dòng tác nhân tách trên dòng hỗn hợp đầu (S/F) đến hệ số bay hơi tương đối α12 của hỗn hợp etanol – nước với tác nhân tách glyxerol và (S/F)min = 0,05 ....................................................................................... 73 Hình 3. 24. Ảnh hưởng của tỷ lệ dòng tác nhân tách trên dòng hỗn hợp đầu (S/F) đến sự dịch chuyển của điểm đẳng phí của hệ etanol – nước với tác nhân tách glyxerol .................................................................................................................. …73 Hình 3. 25. Giản đồ tam giác của hệ etanol(1) – nước(2)–– tác nhân tách(3) có nhiệt độ sôi cao (mô hình cân bằng pha NRTL, P = 1atm) ..................................... 76 Hình 3. 26. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống tách hỗn hợp đẳng phí etanol(1)– nước(2) – tác nhân tách(3) có nhiệt độ sôi cao ..................................................................... 77 Hình 3. 27. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của TAC vào tỷ lệ S/F cho quá trình chưng cất tăng cường hỗn hợp etanol – nước bằng tác nhân tách etylen glycol..... 81 Hình 3. 28. Phân bố nồng độ các cấu tử trong pha lỏng của tháp T1 và T2 để tách hỗn hợp đẳng phí etanol - nước sử dụng tác nhân tách etylen glycol ..................... 82 Hình 3. 29. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của TAC vào tỷ lệ S/F cho quá trình chưng cất tăng cường hỗn hợp etanol – nước bằng tác nhân tách glyxerol ............ 85 Hình 3. 30. Phân bố nồng độ các cấu tử trong pha lỏng của các tháp T1 và T2 hệ etanol - nước – glyxerol ............................................................................................ 86 Hình 3. 31. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của TAC vào tỷ lệ S/F cho quá trình chưng cất tăng cường hỗn hợp etanol – nước bằng tác nhân tách 1,5-diamino pentan ....................................................................................................................... 89 vii
Hình 3. 32. Phân bố nồng độ các cấu tử trong pha lỏng của các tháp T1 và T2 hệ etanol - nước - 1,5-diamino pentan .......................................................................... 90 Hình 3. 33. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của TAC vào tỷ lệ S/F cho quá trình chưng cất tăng cường hỗn hợp etanol – nước bằng tác nhân tách hexaclo-1,3- butadien .................................................................................................................... 93 Hình 3. 34. Phân bố nồng độ các cấu tử trong pha lỏng của các tháp T1 và T2 hệ etanol – nước – hexanclo-1,3-butadien .................................................................... 94 Hình 3. 35. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của TAC vào tỷ lệ S/F cho quá trình chưng cất tăng cường hỗn hợp etanol – nước bằng tác nhân tách dietylen triamin 97 Hình 3. 36. Phân bố nồng độ các cấu tử trong pha lỏng của các tháp T1 và T2 hệ etanol - nước - dietylen triamin. ............................................................................... 98 Hình 3. 37. Quan hệ giữa TAC và độ chọn lọc giới hạn S của các tác nhân tách có nhiệt độ sôi cao sử dụng cho quá trình chưng cất tăng cường để tách hỗn hợp đẳng phí etanol – nước ...................................................................................................... 99 Hình 3. 38. Giản đồ tam giác của hệ etanol(1) – nước(2) – xyclohexan(3) (P = 2 atm) ......................................................................................................................... 100 Hình 3. 39. Sơ đồ nguyên lý hệ thống chưng cất tăng cường để tách hỗn hợp đẳng phí cực tiểu dị thể ................................................................................................... 101 Hình 3. 40. Các bước tách thể hiện trên giản đồ tam giác của hệ etanol(1) – nước(2) – xyclohexan(3)(Mô hình cân bằng pha NRTL, P = 2 atm) ..................... 102 Hình 3. 41. Sơ đồ nguyên lý của thuật toán phân rã sử dụng để giải hệ phương trình gồm (N1+ N2+1).(2k+3) phương trình , mô tả hệ thống tách hỗn hợp phức tạp bằng phương pháp chưng cất tăng cường [81] ............................................................ …103 Hình 3. 42. Sự phụ thuộc của tổng chi phí năm (TAC) vào tỷ số S/F cho quá trình chưng cất tăng cường để tách hỗn hợp etanol – nước bằng tác nhân tách xyclohexan………………....................................................................................110 Hình 3. 43. Sơ đồ nguyên lý của quá trình chưng cất tăng cường sử dụng hỗn hợp tác nhân tách ……………………………………………………………..……………….115 viii
DANH MỤC BẢNG Bảng 1. 1. Chọn tác nhân tách theo các quy tắc của Scheibel [22]. ....................... 15 Bảng 2. 1. Các phương pháp thực nghiệm xác định hệ số hoạt độ trong dung dịch vô cùng loãng của các cấu tử ................................................................................... 25 Bảng 2. 2. Phương trình xác định hệ số hoạt độ trong dung dịch hai cấu tử vô cùng loãng ......................................................................................................................... 26 Bảng 2. 3. Mô hình xác định hệ số hoạt độ trong dung dịch vô cùng loãng sử dụng các số liệu về khả năng hòa tan của các cấu tử. ...................................................... 27 Bảng 2. 4. So sánh các kết quả thực nghiệm với các kết quả dự đoán của hệ số hoạt độ trong dung dịch vô cùng loãng 1 [67]. ............................................................. 29 Bảng 2. 5. So sánh các kết quả dự đoán hệ số hoạt độ trong dung dịch vô cùng loãng theo mô hình UNIFAC – Dordmund cho một số hệ dung dịch nước với các số liệu thực nghiệm [68, 69]. ........................................................................................ 29 Bảng 2. 6. Kết quả xác định các thông số tối ưu của mô hình cân bằng pha NRTL cho hệ etanol(1) – nước(2) – xyclohexane(3) theo số liệu thực nghiệm tham khảo tài liệu [71] .................................................................................................................... 34 Bảng 2. 7. Các thông số của mô hình cân bằng pha NRTL cho hệ etanol(1) – nước(2) – xyclohexane (3) được xác định theo một số tác giả [72,73] ................... 34 Bảng 2. 8. So sánh sai số trong dự đoán cân bằng pha hệ etanol (1) – nước (2) – xyclohexan (3) theo mô hình cân bằng pha NRTL sử dụng các thông số khác nhau với các số liệu thực nghiệm [71] .............................................................................. 35 Bảng 2. 9. Số liệu điểm đẳng phí được dự đoán theo mô hình cân bằng pha NRTL sử dụng bộ thông số mặc định trong phần mềm tính toán ....................................... 36 Bảng 2. 10. Số liệu điểm đẳng phí được dự đoán theo mô hình cân bằng pha NRTL sử dụng bộ thông số của Keil (1992)........................................................................ 37 Bảng 2. 11. Số liệu điểm đẳng phí được dự đoán theo mô hình cân bằng pha NRTL sử dụng bộ thông số của Karrer (1990) ................................................................... 37 Bảng 2. 12. Số liệu điểm đẳng phí được dự đoán theo mô hình cân bằng pha NRTL sử dụng bộ thông số đã tối ưu .................................................................................. 38 Bảng 2. 13. So sánh số liệu cân bằng pha lỏng – lỏng - hơi của hệ etanol(1) - nước(2) - xyclohexan(3) được xác định theo mô hình cân bằng pha NRTL sử dụng bộ thông số đã tối ưu với số liệu thực nghiệm [74]. ................................................ 39 Bảng 2. 14. So sánh số liệu cân bằng pha lỏng - hơi của hệ etanol(1)-nước(2)- xyclohexan(3) được xác định theo mô hình cân bằng pha NRTL sử dụng bộ thông số đã tối ưu với số liệu thực nghiệm [74]. .................................................................... 40 Bảng 2. 15. Bảng thông số làm việc của mô hình thiết bị đun sôi (T1) và buồng phân ly lỏng – hơi (T2) ............................................................................................. 42 Bảng 3. 1. Kết quả xác định hệ số bay hơi tương đối 12 và y1* của hệ n-butan(1) – cis-2-buten(2)…………………………………………… ……………………..…………..48 ix
 Bảng 3. 2. Độ chọn lọc giới hạn S12 của một số tác nhân tách sử dụng cho quá trình chưng cất tăng cường để tách hỗn hợp n-butan(1) - cis-2-buten(2) được xác định theo mô hình cân bằng pha UNIFAC Dortmund ở điều kiện áp suất P=3atm………………….49 Bảng 3. 3. Tổng chi phí năm (TAC) tại các lưu lượng dòng tác nhân tách khác nhau cho quá trình tách hệ n-butan(1) – cis-2-buten(2) – axeton(3) với lưu lượng dòng hỗn hợp đầu 100 kmol/h ........................................................................................... 51 Bảng 3. 4. Quan hệ giữa TAC và độ chọn lọc giới hạn S12 của quá trình chưng cất tăng cường để tách hỗn hợp n-butan(1) – cis-2-buten(2) (tại tỷ lệ (1)/(2) = 50/50) ............................................................................................................................... …53 Bảng 3. 5. Sự phụ thuộc của hệ số bay hơi tương đối α12 vào lưu lượng dòng tác nhân tách benzen. ..................................................................................................... 54 Bảng 3. 6. Độ chọn lọc giới hạn S12∞( hoặc S21∞) của một số tác nhân tách cho quá trình chưng cất tăng cường tách hỗn hợp đẳng phí etanol(1) - nước(2) ................. 62 Bảng 3. 7. Khảo sát sự phụ thuộc của hệ số bay hơi tương đối α12 của hệ etanol(1) – nước(2) trong hỗn hợp với tác nhân tách xyclohexan(3) vào nồng độ etanol trong hỗn hợp đầu tại tỷ lệ S/F= 1,25; x3=0,556 phần mol. ............................................. 63 Bảng 3. 8. Khảo sát sự phụ thuộc của hệ số bay hơi tương đối α12 của hệ etanol(1) – nước(2) trong hỗn hợp với tác nhân tách benzen(3) vào nồng độ etanol trong hỗn hợp đầu tại tỷ lệ S/F= 0,6; x3=0,375 phần mol........................................................ 64 Bảng 3. 9. Khảo sát sự phụ thuộc của hệ số bay hơi tương đối α12 của hệ etanol(1) – nước(2) trong hỗn hợp với tác nhân tách hexaclo-1,3-butadien(3) vào nồng độ etanol trong hỗn hợp đầu tại tỷ lệ S/F= 0,02; x3=0,0196 phần mol ........................ 66 Bảng 3. 10. Khảo sát sự phụ thuộc của hệ số bay hơi tương đối α12 của hệ etanol(1) – nước(2) trong hỗn hợp với tác nhân tách 1,5-diamino pentan(3) vào nồng độ etanol trong hỗn hợp đầu tại tỷ lệ S/F= 0,05; x3=0,0476 phần mol ........................ 68 Bảng 3. 11. Khảo sát sự phụ thuộc của hệ số bay hơi tương đối α12 của hệ etanol(1) – nước(2) trong hỗn hợp với tác nhân tách etylen glycol(3) vào nồng độ etanol trong hỗn hợp đầu tại tỷ lệ S/F = 0,05; x3 = 0,0476 phần mol ............................... 69 Bảng 3. 12. Khảo sát sự phụ thuộc của hệ số bay hơi tương đối α12 của hệ etanol(1) – nước(2) trong hỗn hợp với tác nhân tách dietylen triamin(3) vào nồng độ etanol trong hỗn hợp đầu tại tỷ lệ S/F= 0,02; x3=0,0196 phần mol .................................. 71 Bảng 3. 13. Khảo sát sự phụ thuộc của hệ số bay hơi tương đối α12 của hệ etanol(1) – nước(2) trong hỗn hợp với tác nhân tách glyxerol vào nồng độ etanol trong hỗn hợp đầu tại tỷ số S/F= 0,05; x3=0,0476 phần mol .................................................. 72 Bảng 3. 14. Kết quả xác định độ bay hơi tương đối α12, lượng tác nhân tách tiêu tốn nhỏ nhất (S/F)min và xếp thứ hạng cho một số tác nhân tách theo 12 (hoặc 21) và S12 (hoặc S21) cho quá trình chưng cất tăng cường để tách hỗn hợp etanol(1) – nước(2). .................................................................................................................... 74 Bảng 3. 15. Các thông số làm việc của hệ thống tách hỗn hợp đẳng phí etanol – nước sử dụng tác nhân tách etylen glycol tại các tỷ lệ S/F khác nhau .................... 78 x
Bảng 3. 16. Kết quả mô phỏng của tháp T1, T2 tại các tỷ lệ S/F khác nhau với tác nhân tách etylen glycol ............................................................................................. 79 Bảng 3. 17. Kết quả tính toán các chi phí cho sơ đồ tách hỗn hợp đẳng phí etanol – nước sử dụng tác nhân tách etylen glycol tại các tỷ lệ S/F khác nhau .................... 80 Bảng 3. 18. Các thông số làm việc của hệ thống tách hỗn hợp đẳng phí etanol – nước sử dụng tác nhân tách glyxerol tại các tỷ lệ S/F khác nhau............................ 82 Bảng 3. 19. Kết quả mô phỏng của tháp T1, T2 tại các tỷ lệ S/F khác nhau với tác nhân tách glyxerol .................................................................................................... 83 Bảng 3. 20. Kết quả tính toán các chi phí cho sơ đồ tách hỗn hợp đẳng phí etanol – nước sử dụng tác nhân tách glyxerol tại các tỷ lệ S/F khác nhau............................ 84 Bảng 3. 21. Các thông số làm việc của hệ thống tách hỗn hợp đẳng phí etanol – nước sử dụng tác nhân tách 1,5- diamino pentan tại các tỷ lệ S/F khác nhau ........ 86 Bảng 3. 22. Kết quả mô phỏng của tháp T1, T2 tại các tỷ lệ S/F khác nhau với tác nhân tách 1,5-Diamino pentan ................................................................................. 87 Bảng 3. 23. Kết quả tính toán các chi phí cho sơ đồ tách hỗn hợp đẳng phí etanol – nước sử dụng tác nhân tách 1,5-diamino pentan tại các tỷ lệ S/F khác nhau ......... 88 Bảng 3. 24. Các thông số làm việc của hệ thống tách hỗn hợp đẳng phí etanol – nước sử dụng tác nhân tách hexaclo-1,3-butadien tại các tỷ lệ S/F khác nhau. ..... 90 Bảng 3. 25. Kết quả mô phỏng của tháp T1, T2 tại các tỷ lệ S/F khác nhau với tác nhân tách hexaclo-1,3-butadien ............................................................................... 91 Bảng 3. 26. Kết quả tính toán các chi phí cho sơ đồ tách hỗn hợp đẳng phí etanol – nước sử dụng tác nhân tách hexaclo-1,3-butadien tại các tỷ lệ S/F khác nhau ...... 92 Bảng 3. 27. Các thông số làm việc của hệ thống tách hỗn hợp đẳng phí etanol – nước sử dụng tác nhân tách dietylen triamin tại các tỷ số S/F khác nhau............... 94 Bảng 3. 28. Kết quả mô phỏng của tháp T1, T2 tại các tỷ lệ S/F khác nhau với tác nhân tách dietylen triamin ........................................................................................ 95 Bảng 3. 29. Kết quả tính toán các chi phí cho sơ đồ tách hỗn hợp đẳng phí etanol – nước sử dụng tác nhân tách dietylen triamin tại các tỷ lệ S/F khác nhau ............... 96 Bảng 3. 30. Tổng hợp kết quả xếp thứ hạng của một số tác nhân tách có nhiệt độ sôi cao cho quá trình tách hỗn hợp đẳng phí etanol – nước theo TAC và theo độ chọn lọc giới hạn S . ........................................................................................................ 98 Bảng 3. 31. Thông số của tháp T1 chưng cất tăng cường tách etanol ................... 104 Bảng 3. 32. Thông số của thiết bị trao đổi nhiệt trên đỉnh tháp T1 ....................... 104 Bảng 3. 33. Thông số hoạt động của hiết bị phân ly lỏng-lỏng ............................. 104 Bảng 3. 34. Thông số của tháp hoàn nguyên tác nhân tách T2 ............................. 104 Bảng 3. 35. Kết quả tính nồng độ bằng phương pháp lặp cho dòng hữu cơ l0 (hồi lưu) và dòng tuần hoàn D2, tại tỷ số L/F = 1,979 .................................................. 105 xi
Bảng 3. 36. Thông số các dòng trong sơ đồ hệ thống tách etanol – nước bằng tác nhân tách xyclohexan ............................................................................................. 106 Bảng 3. 37. Kết quả mô phỏng tại tỷ số S/F = 1,973 ............................................. 107 Bảng 3. 38. Kết quả mô phỏng tại tỷ số S/F = 1,315 ............................................. 107 Bảng 3. 39. Kết quả về lưu lượng và thành phần của các dòng sau các bước tính lặp ................................................................................................................................ 108 Bảng 3. 40. Thông số của các dòng nhận được khi quá trình mô phỏng hệ thống tách hội tụ ............................................................................................................... 109 Bảng 3. 41. Bộ thông số đã tối ưu hóa của mô hình NRTL cho hệ etanol(1) - nước(2) - etylen glycol(3) - KAc(4) ........................................................................ 112 Bảng 4. 42. Các số liệu cân bằng pha lỏng – hơi của etanol – nước trong hệ etanol(1) - nước(2) - etylen glycol(3) - KAc(4) (tại x4 = 0,05)......................... …112 Bảng 4. 43. Các số liệu cân bằng pha lỏng – hơi của etanol – nước trong hệ etanol(1) - nước(2) - etylen glycol(3) - KAc(4) (tại x4 = 0,022) ....................... …112 Bảng 3. 44. Các kết quả mô phỏng cho tháp chưng cất tăng cường T1 để tách hỗn hợp etanol – nước bằng hỗn hợp tác nhân tách ………………………………….…..112 Bảng 3. 45. So sánh các kết quả mô phỏng tháp T1 với các số liệu thực nghiệm...112 Bảng 3. 46. Kết quả mô phỏng tháp hoàn nguyên hỗn hợp tác nhân tách T2..…..112 Bảng 3. 47. So sánh các kết quả mô phỏng tháp hoàn nguyên hỗn hợp tác nhân tách T2 với các số liệu thực nghiệm ………………………………………………….....…..112 xii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Chữ viết tắt Diễn giải và ký hiệu Chữ viết tắt ACID Activity Coefficients at infinite dilution ASOG Analytical Solutions of Groups Material balance – phase Equilibrium – mole Summation - energy MESH balance (H) MOSCED Modified Separation of Cohesive Energy Model and UNIFAC LLE Liquid – Liquid Equilibrium NRTL Non-random two Liquid PDD Pierotti – Deal – Derr TAC Total annual costs UNIFAC UNIQUAC Funcional – Group Activity Coefficients UNIQUAC Universal Quasi - Chemical Ký hiệu ai(1) Hoạt độ của cấu tử i trong pha lỏng 1 A12 Thông số tương tác giữa cấu tử 1 và 2 a12 Hệ số bay hơi tương đối của hai cấu tử 1 và 2. B1 Dòng đáy tháp T1 B2 Dòng đáy tháp T2 D1 Dòng đỉnh tháp T1 D2 Dòng đỉnh tháp T2 DC Thiết bị phân ly lỏng – lỏng F Dòng hỗn hợp đầu g12 Thông số tương tác giữa cấu tử 1 và 2 γ1 , γ2 Hệ số hoạt độ của cấu tử 1 và 2 ở trong dung dịch KAc Kali axetat xiii
L/F Tỷ số giữa lưu lượng dòng hồi lưu trên dòng hỗn hợp đầu lo Dòng pha hữu cơ lA Dòng pha nước N Đĩa lý thuyết N1 Số đĩa lý thuyết của tháp chưng cất tăng cường T1 N2 Số đĩa lý thuyết của tháp hoàn nguyên tác nhân tách T2 NS Vị trí dòng tác nhân tách vào tháp chưng cất tăng cường NF1 Vị trí dòng hỗn hợp đầu F vào tháp chưng cất tăng cường NF2 Vị trí dòng liệu vào tháp hoàn nguyên tác nhân tách T2. NT1, NT2 Thiết bị ngưng tụ trên đỉnh tháp T1, T2 P1o, P2o Áp suất hơi bão hòa của cấu tử 1, 2 tinh khiết q1, q2 Diện tích bề mặt van der Waals tương đối của cấu tử 1 và cấu tử 2 QR Năng lượng tiêu tốn đáy tháp QT Nhiệt lượng làm mát cần thiết r1, r2 Thể tích van der Waals tương đối của cấu tử 1 và cấu tử 2 R1 Tỷ số hồi lưu trên đỉnh tháp T1 R2 Tỷ số hồi lưu trên đỉnh tháp T2 Rb1, Rb2 Thiết bị đun sôi dưới đáy tháp T1, T2 S12 Độ chọn lọc giới hạn của tác nhân tách Sij¥ Độ chọn lọc của tác nhân tách S Dòng tác nhân tách Tỷ số lưu lượng dòng tác nhân tách trên lưu lượng dòng hỗn hợp (S/F)min đầu nhỏ nhất tđ Nhiệt độ đỉnh tháp chưng cất tđáy Nhiệt độ đáy tháp chưng cất T1 Tháp chưng cất tăng cường T2 Tháp hoàn nguyên tác nhân tách u12 Thông số tương tác giữa cấu tử 1 và cấu tử 2 V1 Thể tích mol của cấu tử 1 lỏng tinh khiết x1F Nồng độ cấu tử 1 trong hỗn hợp đầu F của hai cấu tử 1 và 2. xiv
xD Nồng độ trong pha lỏng của dòng đỉnh tháp chưng cất Nồng độ của tác nhân tách (cấu tử 3) trong dòng trộn chứa 3 cấu tử x3 1, 2 và tác nhân tách. y Nồng độ cấu tử trong pha hơi xv
MỞ ĐẦU Tính cấp thiết của luận án: Trong thực tế sản xuất thường xuyên cần phải tiến hành tách hệ nhiều cấu tử phức tạp với số lượng cấu tử trong hệ lớn và có hành vi của các cấu tử không tuân theo các quy luật lý tưởng: các cấu tử trong hệ có khả năng tạo với nhau các hỗn hợp đẳng phí hai, ba cấu tử và trong hệ có thể xuất hiện các vùng dị thể hai pha lỏng. Ví dụ: hệ dung dịch etanol – nước sản xuất bằng phương pháp lên men là một hệ dung dịch thực, phức tạp điển hình có nhiều ứng dụng trong đời sống. Sản xuất etanol đạt nồng độ cao ( 99% thể tích ) vượt qua điểm đẳng phí hiện nay đang được ứng dụng nhiều trên thế giới với mục đích làm phụ gia cho xăng sinh học, dùng làm dung môi trong sản xuất sơn, để chiết xuất và làm chất mang trong y học và công nghiệp dược phẩm. Vì vậy, cho đến nay việc nghiên cứu để tách các hệ dung dịch đẳng phí phức tạp vẫn đang là những vấn đề rất được quan tâm. Bằng phương pháp chưng cất thông thường không thể tách hiệu quả các hệ này do: + Hệ thống thiết bị tách phức tạp, + Chi phí thực hiện cho quá trình tách quá lớn. Để tách các hệ trên cần phải sử dụng phương pháp chưng cất trích ly hoặc phương pháp chưng cất đẳng phí. Theo quan điểm hiện nay, chưng cất trích ly chỉ được coi là trường hợp riêng của chưng cất đẳng phí. Trong sổ tay của Perry đã gộp hai phương pháp trên với tên gọi chung là ―chưng cất tăng cường‖. Hiệu quả của các quá trình chưng cất tăng cường như vậy sẽ do việc lựa chọn tác nhân tách quyết định. Lựa chọn tác nhân tách hiệu quả cho quá trình chưng cất tăng cường thường tốn nhiều thời gian và kinh phí. Từ những năm 1948 các tiêu chí hoặc các quy tắc để lựa chọn tác nhân tách tiềm năng đã được đề xuất và công bố trong các tài liệu. Tuy nhiên, những tiêu chí và các quy tắc lại được thể hiện hoặc ở dạng nặng về định tính, hoặc ở dạng các quy trình thuật toán còn chưa hoàn chỉnh. Trong nhiều trường hợp, các quy tắc và các thuật toán nêu trên lại mâu thuẫn và loại bỏ nhau. Vì vậy, việc nghiên cứu để có thể đưa ra được tiêu chí tổng quát và định lượng theo hiệu quả kinh tế và áp dụng để lựa chọn tác nhân tách hiệu quả cho quá trình chưng cất tăng cường để tách các hệ dung dịch phức tạp sẽ có ý nghĩa quan trọng trong thực tế sản xuất. Mục đích và đối tượng nghiên cứu của luận án:  Mục đích: Lựa chọn và đề xuất quy trình xác định tiêu chí có tính tổng quát và định lượng là “Tổng chi phí năm (Total annual costs - TAC)” để lựa chọn tác nhân tách hiệu quả cho quá trình chưng cất tăng cường để tách các hỗn hợp khó tách và các hỗn hợp đẳng phí phức tạp.  Đối tượng nghiên cứu: Các nghiên cứu sẽ được tiến hành trên các ví dụ tiêu biểu cho các hỗn hợp gần với hệ lý tưởng, các hỗn hợp đẳng phí đồng thể, dị thể điển hình đã và đang có các ứng dụng quan trọng trong công nghiệp: - Hệ gần với hệ lý tưởng: chọn hệ n-butan – cis-2-buten (hệ khó tách) 1
- Hệ đẳng phí phức tạp: + Hệ đẳng phí đồng thể: chọn hệ * Axeton – n-heptan – tác nhân tách benzen * Etanol – nước – các tác nhân tách có nhiệt độ sôi cao. + Hệ đẳng phí dị thể tiêu biểu: Etanol – nước – tác nhân tách xyclohexan Phạm vi và các nội dung nghiên cứu chính của luận án:  Phạm vi: Nghiên cứu lựa chọn và đề xuất quy trình xác định tiêu chí tổng chi phí năm (Total annual costs – TAC) áp dụng để lựa chọn tác nhân tách hiệu quả cho quá trình chưng cất tăng cường để tách các hỗn hợp phức tạp.  Các nội dung nghiên cứu chính của luận án: 1) Nghiên cứu áp dụng phương pháp mô phỏng để xác định độ chọn lọc giới hạn S12 (hoặc S21) của các tác nhân tách (được xác định tại nồng độ vô cùng loãng của các cấu tử trong tác nhân tách) nhằm mục đích lập danh sách các tác nhân tách tiềm năng cho các quá trình tách các hỗn hợp phức tạp bằng phương pháp chưng cất tăng cường. Xếp thứ hạng tác nhân tách cho quá trình chưng cất tăng cường theo tiêu chí độ chọn lọc giới hạn S12 (hoặc S21). 2) Nghiên cứu đề xuất quy trình xác định tiêu chí tổng chi phí năm (TAC) cho các quá trình chưng cất tăng cường: 2.1) Tách hỗn hợp gần với hệ lý tưởng: Cần xác định lượng tác nhân tách tiêu tốn thích hợp (S/F)opt theo tiêu chí (TAC)min. 2.2) Tách hỗn hợp đẳng phí phức tạp: + Xác định lượng tác nhân tách tiêu tốn nhỏ nhất (S/F)min. + Nghiên cứu quy trình và đề xuất thuật toán xác định lượng tác nhân tách tiêu tốn thích hợp (S/F)opt cho các quá trình chưng cất tăng cường để tách các hỗn hợp đẳng phí phức tạp theo tiêu chí (TAC)min. Quy trình xác định (S/F)opt tạo điều kiện để hệ thống tách hoạt động ổn định, tránh được khả năng xuất hiện đa trạng thái ổn định trong tháp và đảm bảo chất lượng sản phẩm. 3) Xác định phạm vi ứng dụng của các tiêu chí sàng lọc tác nhân tách hiệu quả theo độ chọn lọc giới hạn của tác nhân tách S12 (hoặc S21) và theo tiêu chí tổng chi phí năm (TAC) cho các quá trình chưng cất tăng cường: + Cho dung dịch gần với hệ lý tưởng: chọn theo tiêu chí độ chọn lọc giới hạn của tác nhân tách S12 (hoặc S21) (thay cho tiêu chí TAC). + Cho hệ dung dịch thực (bao gồm dung dịch đẳng phí và phức tạp): chọn tiêu chí định lượng theo hiệu quả kinh tế là tổng chi phí năm (TAC). 4) Nghiên cứu mô phỏng quá trình chưng cất tăng cường sử dụng hỗn hợp tác nhân tách (hỗn hợp tác nhân tách lỏng + muối tan). 2
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận án: Đã lựa chọn và đề xuất được quy trình và thuật toán để xác định tiêu chí có tính định lượng là ―Tổng chi phí năm (TAC)‖ để lựa chọn tác nhân tách hiệu quả cho quá trình chưng cất tăng cường. - Tiêu chí đưa ra có tính tổng quát, áp dụng được cho các quá trình chưng cất tăng cường (bao gồm cả quá trình chưng cất đẳng phí và chưng cất trích ly). - Tiêu chí đánh giá lựa chọn tác nhân tách cho quá trình chưng cất tăng cường có tính định lượng theo hiệu quả kinh tế. - Các nghiên cứu được thực hiện trên các quá trình tách các hệ dung dịch điển hình, mang tính khái quát và có các ứng dụng quan trọng trong công nghiệp ở Việt Nam và trên Thế giới. Các kết quả và phương pháp nghiên cứu đã được sử dụng có thể áp dụng được cho các quá trình tách các hệ phức tạp khác. Những đóng góp mới của luận án: 1) Đã đề xuất được phương pháp xác định tỷ số giữa dòng tác nhân tách và dòng hỗn hợp đầu nhỏ nhất (S/F)min bằng phương pháp mô phỏng. Phương pháp này cho phép tiết kiệm thời gian, nhanh chóng thiết lập được danh sách các tác nhân tách tiềm năng. Tại giá trị (S/F)min điểm đẳng phí sẽ dịch chuyển ra khỏi vùng chưng cất. Sự dịch chuyển này tạo các điều kiện thuận lợi cho quá trình tách hỗn hợp. 2) Đã nghiên cứu lựa chọn được tiêu chí tổng chi phí năm (Total annual costs – TAC) và đề xuất được quy trình và thuật toán phân rã bài toán để xác định tỷ số giữa dòng tác nhân tách và dòng hỗn hợp đầu thích hợp (S/F)opt, để từ đó xác định được tiêu chí tổng chi phí năm (TAC). Đây là tiêu chí có tính chất tổng quát và định lượng về hiệu quả kinh tế của quá trình chưng cất tăng cường. 3