Báo cáo chưng cất

Thí nghieäm Quaù trình - Thieát bò Chöng caát
Trang 1
MUÏC LUÏC
1. TRÍCH YEÁU...........................................................................................................2
1.1. Muïc ñích thí nghieäm............................................................................................2
1.2. Phöông phaùp thí nghieäm......................................................................................2
1.3. Keát quaû thoâ..........................................................................................................2
2. LYÙ THUYEÁT THÍ NGHIEÄM ..................................................................................3
2.1. Khaùi nieäm chöng vaø chöng caát............................................................................3
2.2. Chöng caát heä 2 caáu töû..........................................................................................3
2.3. Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán quaù trình chöng caát...................................................4
2.4. Caùc caùch ñaùnh giaù hieäu suaát quaù trình chöng caát................................................7
3. DỤNG CỤ, THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM……………………………………………….9
4. KEÁT QUAÛ THÍ NGHIEÄM.....................................................................................10
5. ÑOÀ THÒ ................................................................................................................11
6. BÀN LUẬN..........................................................................................................17
6.1. AÛnh höôûng cuûa doøng hoaøn löu treân ñoä tinh khieát cuûa saûn phaåm, treân hieäu suaát
maâm vaø hieäu suaát toång quaùt cuûa coät ........................................................................17
6.2. CaÙc hieän töôïng vaø quaù trình dieãn ra trong thaùp khi hoaït ñoäng oån ñònh.............18
6.3.Caùc nguyeân nhaân daãn ñeán sai soá vaø caùch khaéc phuïc. ........................................18
7. PHUÏ LUÏC.............................................................................................................19
8. TAØI LIEÄU THAM KHAÛO .....................................................................................21

Trang 2
1. TRÍCH YEÁU
1.1. Muïc ñích thí nghieäm
Khaûo saùt aûnh höôûng cuûa:
- Löu löôïng doøng hoaøn löu;
- Vò trí maâm nhaäp lieäu;
Ñeán ñoä tinh khieát cuûa saûn phaåm vaø hieäu suaát cuûa thaùp chöng caát.
1.2. Phöông phaùp thí nghieäm
- Giöõ löu löôïng doøng nhaäp lieäu coá ñònh (ôû ñoä ñoïc 30) vaøo maâm coá ñònh (soá
4), thay ñoåi löu löôïng doøng hoaøn löu (ôû ñoä ñoïc 5, 10, 15) ñeå xeùt aÛnh höôûng cuûa doøng
hoaøn löu.
- Giöõ nguyeân löu löôïng doøng nhaäp lieäu ôû ñoä ñoïc 30 vaø doøng hoaøn löu ôû ñoä
ñoïc 10, nhöng laàn löôït thay ñoåi hai vò trí nhaäp lieäu (maâm soá 2 vaø maâm soá 5) ñeå xeùt
aÛnh höôûng cuûa vò trí maâm nhaäp lieäu.
- Ñaùnh giaù keát quaû qua ñoä röôïu cuûa nguyeân lieäu vaø saûn phaåm ñænh (ño baèng
phuø keá), löu löôïng doøng saûn phaåm ñænh, nhieät ñoä nhaäp lieäu, nhieät ñoä saûn phaåm ñænh,
nhieät ñoä doøng hoaøn löu.
1.3. Keát quaû thoâ
Baûng 1
TN
Vò trí
maâm
nhaäp
lieäu
Löu löôïng (ñoä ñoïc) Ñoä röôïu Nhieät ñoä (o
C)
Nhaäp
lieäu (F)
Ñænh
(D)
ml/phút
Hoaøn
löu
(L0)
Nhaäp
lieäu
Ñænh
Nhaäp
lieäu
(tF)
Ñænh
(tD)
Hoaøn
löu
(tL0)
1 4 30 72 5 20 50 55 38 90
2 4 30 50 10 20 60 61 38 82
3 4 30 28 15 20 81 60 38 76
4 2 30 70 10 20 74 57 38 80
5 5 30 40 10 20 56 60 38 82
- Nhaän xeùt keát quaû thoâ:
Keát quaû töông ñoái phuø hôïp vôùi lyù thuyeát:
- Löu löôïng hoaøn löu caøng lôùn, saûn phaåm ñænh caøng tinh khieát
- Vò trí maâm nhaäp lieäu caøng xa ñænh, saûn phaåm ñænh caøng tinh khieát.

Trang 3
2. LYÙ THUYEÁT THÍ NGHIEÄM
2.1. Khaùi nieäm chöng vaø chöng caát
Chöng laø quaù trình taùch hoãn hôïp loûng thaønh caùc caáu töû rieâng bieät baèng caùch
ñun soâi hoãn hôïp, taùch hôi taïo thaønh ñeå ngöng tuï laïi.
Cô sôû cuûa quaù trình chöng laø döïa vaøo ñoä bay hôi khaùc nhau cuûa caùc caáu töû
trong hoãn hôïp: ôû cuøng moät nhieät ñoä thì caáu töû naøo coù aùp suaát hôi lôùn hôn seõ deã bay hôi
hôn, ôû cuøng moät aùp suaát thì caáu töû naøo coù nhieät ñoä soâi thaáp hôn seõ deã bay hôi hôn.
Chöng caát (chöng luyeän) laø chöng moät hoãn hôïp nhieàu laàn baèng caùch tieán
haønh laëp laïi quaù trình ñun soâi vaø ngöng tuï hoãn hôïp. Ñaây laø caùch phaân taùch trieät ñeå
nhaát vaø ñöôïc duøng phoå bieán nhaát trong coâng nghieäp hoùa hoïc.
2.2. Chöng caát heä 2 caáu töû
2.2.1. Caân baèng pha trong chöng caát 2 caáu töû A vaø B
Baäc töï do cuûa heä:
f= k -  + n = 2 – 2 + 2 = 2
Goïi pA , pB : laàn löôït laø aùp suaát rieâng phaàn cuûa caáu töû A vaø B trong pha khí
Po
A, Po
B : laàn löôït laø aùp suaát hôi baõo hoøa cuûa A vaø B nguyeân chaát ôû cuøng
nhieät ñoä
xA, yA, xB, yB : laàn löôït töông öùng laø phaàn mol cuûa A vaø B trong pha loøng vaø
pha khí
Ñoái vôùi heä lyù töôûng, theo ñònh luaät Raoult, ta coù:
pA = Po
A xA ; pB = Po
B xB = Po
B(1 - xA)
aùp suaát chung: P = pA + pB = Po
A xA + Po
B(1 - xA) (1)
suy ra:
A
A
B
o
AAA
o
AA
o
A
A
o
A
A
1)x(α1
αx
)Px(1xP
xP
x
P
P
P
p
y



 (2)
vôùi
B
o
A
o
P
P
 goïi laø ñoä bay hôi töông ñoái cuûa A ñoái vôùi B.
Nhöng ñoái vôùi heä ethanol – nöôùc, do heä naøy laø heä coù sai leäch döông neân coù
aùp suaát toång lôùn hôn aùp suaát tính theo ñònh luaät Rauolt ( phöông trình 1). Vì vaäy khoâng
theå aùp duïng phöông trình 2 ñeå veõ ñoà thò caân baèng pha. Heä ethanol – nöôùc coù ñieåm
ñaúng phí, taïi ñoù nhieät ñoä soâi cuûa heä ñaït cöïc tieåu.
Soá lieäu caân baèng pha cuûa heä ethanol - nöôùc ôû aùp suaát thöôøng laáy theo thöïc
nghieäm nhö sau (x, y laø phaàn traêm mol cuûa caáu töû ethanol trong pha loûng vaø pha khí):
Baûng 2
x 0 5.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 70.0 80.0 90.0 100
y 0 33.2 44.3 53.1 57.6 61.4 65.4 69.9 75.3 81.8 89.8 100
t, o
C 100 90.5 86.5 83.2 81.7 80.8 80.0 79.4 79.0 78.6 78.4 78.4
Ñieåm ñaúng phí x = y = 89.4 , t = 78.15o
C

Trang 4
Töø ñoù ta thaáy ñöôïc, neáu aùp duïng chöng caát ñeå phaân rieâng hoãn hôïp naøy, noàng
ñoä röôïu cao nhaát chæ coù theå ñaït tôùi 89.4 % mol, töùc laø ñoä röôïu = 96.46 ñoä. Muoán thu
coàn tuyeät ñoái ta phaûi duøng kyõ thuaät khaùc.
2.2.2. Caùc phöông trình ñöôøng laøm vieäc trong thaùp chöng caát
- Phöông trình ñöôøng caát:
1R
x
x
1R
R
y D



 (3)
Vôùi:
 R: tyû soá hoaøn löu ;
D
L
R 0
 (L0: doøng hoaøn löu; D: löôïng saûn phaåm ñænh)
 xD : noàng ñoä saûn phaåm ñænh
- Phöông trình ñöôøng chöng:
Wx
1R
f1
x
1R
fR
y





 (4)
Vôùi:
 xW : noàng ñoä saûn phaåm ñaùy
 f: heä soá tieáp lieäu
D
F
f  ( F: doøng nhaäp lieäu, D: doøng saûn phaåm ñænh)
 R : tyû soá hoaøn löu
- Phöông trình ñöôøng nhaäp lieäu:
1q
x
x
1q
q
y F



 (5)
Vôùi:
 xF : noàng ñoä nhaäp lieäu
 q : tyû soá giöõa nhieät caàn thieát ñeå bieán moät mol nhaäp lieäu töø traïng thaùi
ñaàu thaønh hôi baõo hoøa vôùi aån nhieät hoùa hôi (hG - hL),
q ñöôïc tính theo coâng thöùc:
LG
FG
hh
hh
q


 (6)
Trong ñoù:
hG, hL,hF : laø traïng thaùi nhieät cuûa doøng hôi, doøng loûng, doøng nhaäp lieäu
qua maâm nhaäp lieäu.
2.3. Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán quaù trình chöng caát
2.3.1. Traïng thaùi nhieät ñoäng cuûa nguyeân lieäu

Trang 5
Hình1 : Kí hieäu caùc doøng loûng, doøng hôi, doøng nhaäp lieäu taïi maâm nhaäp lieäu
Ñaïi löôïng q cho bieát löu löôïng loûng thay ñoåi theá naøo khi ñi töø ñoïan caát tôùi
ñoaïn chöng. Do ñöôøng nhaäp lieäu chöùa quyõ tích caùc ñieåm nhaäp lieäu(giao ñieåm ñöôøng
chöng vaø ñöôøng caát) neân q thay ñoåi seõ laøm thay ñoåi heä soá goùc cuûa phöông trình ñöôøng
nhaäp lieäu daãn ñeán thay ñoåi vò trí nhaäp lieäu.
Söï aûnh höôûng ñoù ñöôïc theå hieän trong baûng 3 vaø ñoà thò hình 2
Baûng 3
Traïng thaùi
nhieät cuûa
nguyeân lieäu
q Pha loûng Pha hôi
Heä soá goùc
ñöôøng nhaäp
lieäu
1q
q

(1) Hoãn hôïp
t < tS
q>1 L’ > L+F G < G’ >1
(2) Hoãn hôïp
loûng soâi
t = tS
q = 1 L’ = L+F G = G’ 
(3) Hoãn hôïp
loûng hôi
tS<t<tN
1>q>0 L<L’<L+F G’<G<G’+F <0
(4) Hoãn hôïp
hôi baõo hoøa
t = tN
q = 0 L’ = L G =G’+F 0
(5) Hoãn hôïp
hôi quaù nhieät
t > tN
q < 0 L’ < L G > G’+F
1>
1q
q

>0

Trang 6
Hình 2: Ñoà thò mieâu taû aûnh höôûng cuûa traïng thaùi nhieät ñoäng doøng nhaäp lieäu
(moãi ñöôøng öùng vôùi töøng tröôøng hôïp nhaäp lieäu nhö treân baûng 3)
Nhaäp lieäu ôû traïng thaùi (2) laø toát nhaát vì khi ñoù thaùp laøm vieäc oån ñònh, suaát
löôïng mol pha hôi trong ñoaïn chöng vaø ñoaïn caát khoâng ñoåi, deã nhaäp lieäu vaø tính toaùn
ñôn giaûn.
2.3.2. Tyû soá hoaøn löu
Tyû soá hoaøn löu R aûnh höôûng ñeán vò trí hai ñöôøng noàng ñoä laøm vieäc daãn ñeán
aûnh höôûng soá ñóa lyù thuyeát vaø naêng suaát thaùp chöng caát.
Khi R , phöông trình ñöôøng chöng vaø ñöôøng caát tieán daàn ñeán truøng vôùi
ñöôøng y = x. Luùc ñoù, soá ñóa lyù thuyeát seõ giaûm veà giaù trò thaáp nhaát. Roõ raøng, khi soá ñóa
lyù thuyeát giaûm, soá ñóa thöïc seõ giaûm theo daãn ñeán chieàu cao thaùp giaûm, ta seõ tieát kieäm
ñöôïc vaät liệu nhưng hiệu suaát thaùp chöng caát giaûm.
Khi R Rmin, ñöôøng chöng vaø ñöôøng caát aùp saùt ñöôøng caân baèng, soá ñóa lyù
thuyeát taêng daãn ñeán soá ñóa thöïc cuõng phaûi taêng ñeå ñaûm baûo noàng ñoä saûn phaåm nhö yù
muoán. Do ñoù chieàu cao thaùp taêng, chi phí cheá taïo seõ taêng theo. Ñaëc bieät, khi R =
Rmin, ñoäng löïc quaù trình baèng 0 töùc khoâng coù söï truyeàn khoái xaûy ra.
Ñuùng ñaén nhaát neân löïa choïn R sao cho thuaän lôïi nhaát veà kinh teá – kyõ thuaät.
Theo kinh nghieäm R = 1.3 Rmin + 0.3
F*F
*FD
min
xy
y-x
R

 (7)
trong ñoù: yF* laø tung ñoä giao ñieåm ñöôøng nhaäp lieäu vôùi ñöôøng caân baèng
2.3.3. Ñoä bay hôi töông ñoái
B
o
A
o
P
P


Trang 7
 caøng lôùn, ñöôøng caân baèng caøng naèm xa ñöôøng y = x  ñoäng löïc quaù trình
caøng lôùn. Do PoA vaø PoB phuï thuoäc nhieät ñoä neân taïi moãi nhieät ñoä ta coù giaù trò  khaùc
nhau. Do ñoù, ñöôøng caân baèng trong chöng caát 2 caáu töû laø ñöôøng cong.
Trong tính toaùn, ta ít khi duøng  vì tính toaùn phöùc taïp vaø heä khaûo saùt khoâng
phaûi lyù töôûng, ñeå coù ñoà thò ñöôøng caân baèng ta laøm thöïc nghieäm ño noàng ñoä caáu töû deã
bay hôi trong hai pha taïi nhöõng nhieät ñoä khaùc nhau. Töø ñoù laäp ñöôïc ñoà thò t – x,y vaø
ñoà thò y – x.
2.4. Caùc caùch ñaùnh giaù hieäu suaát quaù trình chöng caát.
Moâ hình soá maâm lyù thuyeát laø moät moâ hình toaùn ñôn giaûn nhaát ñeå ñaùnh giaù
hieäu suaát thaùp chöng caát, noù döïa treân caùc cô sôû sau:
(a) - Caân baèng giöõa hai pha.
(b) - Phuø hôïp vôùi caùc ñieàu kieän vaø ñoäng löïc hoïc löu chaát lyù töôûng treân maâm
sao cho ta coù ñöôïc moät maâm lyù thuyeát giöõa hai pha (hôi, loûng) vaø nhö vaäy noù phaûi
thoûa maõn caùc ñieàu kieän sau:
- Pha loûng phaûi ñöôïc hoøa troän hoaøn toaøn treân maâm
- Pha hôi khoâng loâi cuoán caùc gioït loûng töø maâm döôùi leân maâm treân vaø ñoàng thôøi
coù noàng ñoä ñoàng ñeàu ôû moïi vò trí treân moät tieát dieän.
- Treân töøng maâm luoân luoân coù söï caân baèng giöõa hai pha
Ñeå thieát laäp moâ hình, ta coù ñònh nghóa veà ñoä trao ñoåi ()
Ñoä trao ñoåi là ñaïi löôïng toång quaùt ñaùnh giaù söï trao ñoåi giöõa caùc pha, noù ñaùnh
giaù söï khaùc nhau giöõa moät maâm thöïc vaø moät maâm lyù töôûng.
v
vr
y*y
yy
η


 hoaëc
v
vr
x*x
xx
η


 (8)
x, y: noàng ñoä caáu töû caàn xeùt trong pha loûng vaø pha hôi
r,v: kí hieäu ñaàu vaøo, ñaàu ra
* : noàng ñoä ñaàu ra cuûa pha naøy caân baèng vôùi noàng ñoä ñaàu vaøo pha kia (hai
doøng pha ñi ngöôïc chieàu nhau)
- Trong tröôøng hôïp ñoä trao ñoåi ñaùnh giaù moät maâm, ngöôøi ta coøn goïi laø hieäu
suaát theo Murphee:
DB = EM =
yn - yn+1
y*n - yn+1
(9)
Vôùi:
 yn : noàng ñoä thöïc cuûa pha hôi rôøi maâm n
 y*n : noàng ñoä pha hôi caân baèng pha loûng rôøi oáng chaûy chuyeàn maâm
n
 yn+1: noàng ñoä thöïc cuûa pha hôi vaøo maâm n
- Khi ñaùnh giaù cho toaøn boä thaùp, ngöôøi ta goïi laø hieäu suaát thaùp vaø ñöôïc ñònh
nghóa (khi xaùc ñònh soá maâm lyù thuyeát keå caû maâm ñaùy):

Trang 8
T
LT
0DT
n
n
Eη  (10)
Vôùi:
 nLT : soá maâm lyù thuyeát
 nT : soá maâm thöïc
- Khi chæ khaûo saùt moät phaàn, moät vuøng treân maâm thì noù coù teân laø ñoä trao ñoåi
cuïc boä hay hieäu suaát maâm cuïc boä:
1n
*
n
1nn
cLD
y'y'
y'y'
Eη




 (11)
Vôùi:
 y’n : noàng ñoä thöïc cuûa pha hôi rôøi vò trí cuï theå treân maâm n
 y’*n : noàng ñoä pha hôi caân baèng pha loûng cuøng vò trí treân maâm n
 y’n+1: noàng ñoä thöïc cuûa pha hôi vaøo maâm n taïi cuøng vò trí
Hieäu suaát maâm cuïc boä chæ coù khi ñöôøng kính maâm lôùn, doøng chaûy treân maâm
xuaát hieän vuøng xoaùy, vaø aûnh höôûng bôûi tieát dieän oáng chaûy chuyeàn. luùc ñoù, treân cuøng
moät maâm, noàng ñoä pha hôi vaø pha loûng taïi caùc vò trí khaùc nhau laø khaùc nhau.
Soá maâm thöïc laø soá maâm coù treân thieát bò sao cho caùc saûn phaåm ñænh vaø ñaùy
ñeàu ñaït noàng ñoä nhö mong muoán, töùc laø xD, xW lyù thuyeát vaø thöïc phaûi gioáng nhau.
Caùc caùch xaùc ñònh soá maâm lyù thuyeát:
- Duøng giaûn ñoà H – xy: coù theå aùp duïng trong moïi tröôøng hôïp nhöng
caàn bieát soá lieäu veà traïng thaùi nhieät vaø thöïc hieän khaù phöùc taïp neân ít
duøng
- Duøng giaûn ñoà xy : Deã thöïc hieän.
o Döïng giaûn ñoà xy
o Xaùc ñònh vò trí caùc ñieåm F(xF;yF), D(xD;yD), W(xW;yW)
o Veõ ñöôøng nhaäp lieäu, ñöôøng chöng, ñöôøng caát theo caùc
phöông trình ñöôøng laøm vieäc
o Xaùc ñònh soá baäc thang truyeàn khoái giöõa ñöôøng caân baèng vaø
ñöôøng laøm vieäc baét ñaàu töø W ñeán D
o nLT = soá baäc thang -1
- Tính daàn töøng ñóa : tính toaùn nhieàu neân caàn söï trôï giuùp cuûa maùy tính
o Döïa vaøo taát caû caùc thoâng soá coù ñöôïc, noäi suy caùc phöông
trình ñöôøng caân baèng, ñöôøng laøm vieäc
o Tính laàn löôït noàng ñoä ñaàu vaøo, ñaàu ra cuûa pha hôi vaø pha
loûng cuûa ñoaïn chöng vaø ñoaïn caát rieâng bieät ñeán khi naøo giaù
trò xD, xF ñaït ñöôïc giaù trò mong muoán
o Moãi laàn tính laëp laø moät maâm lyù thuyeát
Ñeå tính hieäu suaát töøng maâm caàn phaûi ño taát caû caùc thoâng soá treân töøng maâm
vaø taïi töøng vò trí cuûa maâm. Ñaây laø coâng vieäc khaù khoù khaên vì vaäy caàn söû duïng caùc
thieát bò ño mang tính töï ñoäng vaø kyõ thuaät cao.

Trang 9
3. DỤNG CỤ, THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM
- Heä thoáng thaùp chöng caát goàm 5 maâm thöïc, loaïi maâm xuyeân loã;
- Caùc ñoàng hoà ño nhieät ñoä caùc doøng nhaäp lieäu, hoaøn löu, saûn phaåm ñænh, noài
ñun vaø taïi caùc maâm.
- Hai löu löôïng keá ño doøng nhaäp lieäu vaø hoaøn löu.
- 1 phuø keá ño ñoä röôïu.
- 2 oáng khaéc vaïch (oáng ñong nhoû vaø lôùn), oáng lôùn ñeå chöùa vaø oáng nhoû ñeå ño
löu löôïng saûn phaåm ñænh.
GHI CHUÙ
1. Maâm xuyeân loã 10. Bôm saûn phaåm ñaùy
2. Boä phaän ngöng hôi 11. Ñieän trôû noài ñun (2,5kW)
3. Nöôùc nguoäi 12. Noài ñun
4. Van giaûm aùp 13. Löu löôïng keá ño doøng nhaäp lieäu
5. Bình chöùa saûn phaåm ñænh 14. Löu löôïng keá ño doøng hoaøn löu
6. Bình chöùa nguyeân lieäu 15. Ñieän trôû ñun noùng doøng nhaäp lieäu
7. OÁng ñong 16. Ñieän trôû ñun noùng doøng hoaøn löu
8. Bôm hoaøn löu , nhaäp lieâu 17. Cöûa nhaäp lieäu noài ñun.
10
W3
1
17
L2
8W2 W1
9
F3
11
12 13 F5 14
6
F2
F1
7
D1 L1D2
1615
F4
5
4
N1
3
2

Trang 10
4. KEÁT QUAÛ THÍ NGHIEÄM
Baûng 4 : Soá lieäu thoâ
TN
Vò trí
maâm
nhaäp
lieäu
Löu löôïng (ñoä ñoïc) Ñoä röôïu Nhieät ñoä (o
C)
Nhaäp
lieäu (F)
Ñænh
(D)
ml/phut
Hoaøn
löu
(L0)
Nhaäp
lieäu
Ñænh
Nhaäp
lieäu
(tF)
Ñænh
(tD)
Hoaøn
löu
(tL0)
1 4 30 72 5 20 50 55 38 90
2 4 30 50 10 20 60 61 38 82
3 4 30 28 15 20 81 60 38 76
4 2 30 70 10 20 74 57 38 80
5 5 30 40 10 20 56 60 38 82
tF trung bình = 58.60
C
Baûng 5 : Xöû lyù soá lieäu thoâ
TN
Vò trí
maâm
nhaäp
lieäu
Löu löôïng (ml/phuùt) Phaân mol doøng
Nhaäp
lieäu
(F)
Ñænh
(D)
Hoaøn
löu
(L0)
Nhaäp
lieäu
(xF)
Ñænh
(xD)
Ñaùy (xW)
(*) (**)tw=100
1 4 169.2 72 28.2 0.0707 0.2334 -0.0498 0
2 4 169.2 50 56.4 0.0707 0.3136 -0.0312 0
3 4 169.2 28 84.6 0.0707 0.5649 -0.0273 0
4 2 169.2 70 56.4 0.0707 0.4643 -0.2070 0
5 5 169.2 40 56.4 0.0707 0.2793 -0.0061 0
(*) : Tính baèng phöông trình caân baèng vaät chaát F.xF = W.xW + D.xD
(**) : Xaùc ñònh theo nhieäït ñoä noài ñun vaø tra theo ñoà thò t – xy
Baûng 6 : Keát quaû tính toaùn caùc thoâng soá
TN
Vò trí
maâm
nhaäp
lieäu
Tæ soá
hoaøn
löu
(R)
tF
(o
C)
HF
(J/kg)
HGF
(J/kg)
HLF
(J/kg)
q q/(q-1)
1 4 0.3917 55 240530.3625 2819974.59 359974.6215 1.048554577 21.595
2 4 1.1280 61 240530.3625 2819974.59 359974.6215 1.048554577 21.595
3 4 3.0214 60 240530.3625 2819974.59 359974.6215 1.048554577 21.595
4 2 0.8057 57 240530.3625 2819974.59 359974.6215 1.048554577 21.595
5 5 1.4100 60 240530.3625 2819974.59 359974.6215 1.048554577 21.595

Trang 11
Baûng 7 : Phöông trình ñöôøng laøm vieäc vaø ñöôøng nhaäp lieäu
TN Phöông trình ñöôøng nhaäp lieäu Phöông trình ñöôøng caát
1 y = 21.595x – 1.456 y = 0.2815x + 0.1677
2 y = 21.595x – 1.456 y = 0.5301x + 0.1474
3 y = 21.595x – 1.456 y = 0.7513x + 0.1405
4 y = 21.595x – 1.456 y = 0.4462x + 0.2571
5 y = 21.595x – 1.456 y = 0.5851x + 0.1159
Baûng 8 : Keát quaû thí nghieäm
TN
Vò trí maâm
nhaäp lieäu
Tæ soá
hoaøn löu
(R)
Soá maâm lyù
thuyeát
xD
Hieäu suaát maâm
toång quaùt
E0
1 4 0.3917 2 0.2334 0.4
2 4 1.1280 2 0.3136 0.4
3 4 3.0214 4 0.5649 0.8
4 2 0.8057 4 0.4643 0.8
5 5 1.4100 2 0.2793 0.4
5. ÑOÀ THÒ
Giaûn ñoà tính toaùn soá maâm lyù thuyeát
Moãi ñoà thò töông öùng vôùi moät thí nghieäm

Trang 12
Ñoà thò xaùc ñònh soá maâm lyù thuyeát vôùi Lo=5
Thí nghiệm 1
Phöông trình ñöôøng nhaäp lieäu Phöông trình ñöôøng caát
y = 21.595x – 1.456 y = 0.2815x + 0.1677
Soá maâm lyù thuyeát : nLT = 2

Trang 13
Thí nghiệm 2
y = 21.595x – 1.456 y = 0.5301x + 0.1474

Trang 14
Thí nghiệm 3
y = 21.595x – 1.456 y = 0.7513x + 0.1405

Trang 15
Ñoà thò xaùc ñònh soá maâm lyù thuyeát vôùi maâm nhaäp lieäu soá 2
Thí nghiệm 4
y = 21.595x – 1.456 y = 0.4462x + 0.2571

Trang 16
Ñoà thò xaùc ñònh soá maâm lyù thuyeát vôùi maâm nhaäp lieäu soá 5
Thí nghiệm 5
y = 21.595x – 1.456 y = 0.5851x + 0.1159

Trang 17
6. BÀN LUẬN
6.1. AÛnh höôûng cuûa doøng hoaøn löu leân ñoä tinh khieát cuûa saûn phaåm, leân hieäu
suaát maâm vaø hieäu suaát toång quaùt
6.1.1. AÛnh höôûng cuûa doøng hoaøn löu leân ñoä tinh khieát cuûa saûn phaåm
Thí nghieäm 1, 2, 3 cho thaáy raèng khi löu löông doøng hoaøn löu taêng leân thì ñoä
tinh khieát cuûa saûn phaåm cuõng taêng.
Ñieàu naøy coù theå ñöôïc giaûi thích döïa treân cô sôû nhieät. Vôùi moät löôïng nhieät
cung caáp khoâng ñoåi, suaát löôïng mol doøng hôi G0 khoâng ñoåi.
Ta coù G0 = L0 + D. Khi löu löôïng doøng hoaøn löu taêng cuõng coù nghóa laø giaûm
löu löôïng saûn phaåm ñænh. Xeùt cho toaøn boä thaùp, löôïng nhieät caáp vaøo ôû noài ñun coù chöùc
naêng laøm taùch pha hoãn hôïp. Ñoä phaân rieâng seõ tæ leä thuaän vôùi löôïng nhieät cung caáp
rieâng - tính treân 1mol saûn phaåm ñænh.
Vì vaäy, khi D giaûm, töùc nhieät cung caáp rieâng taêng seõ laøm taêng ñoä phaân rieâng,
töùc laøm taêng ñoä tinh khieát cuûa saûn phaåm (keå caû saûn phaåm ñænh vaø saûn phaåm ñaùy).
6.1.2.AÛnh höôûng cuûa doøng hoaøn löu leân hieäu suaát
Qua thí nghieäm, ta thaáy khi taêng löu löông doøng hoaøn löu, hieäu suaát quaù trình
cuõng taêng. Hieäu suaát taêng töùc laø heä thoáng laøm vieäc caøng gaàn vôùi lyù thuyeát.
Tuy nhieân, phaûi nhìn nhaän moät ñieàu laø hieäu suaát maâm toång quaùt khoâng cho
pheùp ñaùnh giaù ñöôïc möùc ñoä kinh teá cuûa thieát bò. Muïc ñích cuûa chuùng ta laø saûn xuaát ra
saûn phaåm coù ñoä tinh khieát mong muoán. Khi taêng doøng hoaøn löu, hieäu suaát maâm taêng,
töùc laø soá maâm thöïc caàn thieát seõ giaûm, do ñoù giaûm ñöôïc chi phí ban ñaàu ñeå cheá taïo
thieát bò. Tuy nhieân, Khi taêng doøng hoaøn löu, nhö ñaõ noùi ôû treân, cung caáp rieâng taêng.
Muoán thu ñöôïc löôïng saûn phaåm mong muoán phaûi toán theâm chi phí nhieät. Chi phí naøy
ñoâi khi chieám tæ leä raát lôùn trong toång chi phí cuûa quaù trình.
Trong thöïc teá saûn xuaát, ngöôøi ta phaûi tính toaùn doøng hoaøn löu thích hôïp, sao
cho toång chi phí ñeå taïo ra saûn phaåm mong muoán laø thaáp nhaát.
6.1.3 AÛnh höôûng cuûa vò trí maâm nhaäp lieäu leân ñoä tinh khieát cuûa saûn phaåm vaø
hieäu suaát maâm
Trong quaù trình chöng caát, doøng loûng cuõng nhö doøng hôi seõ thay ñoåi noàng ñoä
khi ñi qua moãi maâm (baäc thay ñoåi noàng ñoä). Tuy nhieân, söï thay ñoåi naøy khoâng gioáng
nhau ôû moïi maâm maø coøn phuï thuoäc vaøo khaû naêng trao đổi trong maâm ñoù. Roõ raøng laø
khi cho nhaäp lieäu ôû caùc maâm gaàn ñaùy thì soá baäc trao ñoåi taêng , laøm cho ñoä tinh khieát
cuûa saûn phaåm ñænh taêng theo, khi cho nhaäp lieäu ôû caùc maâm gaàn ñænh thì keát quaû seõ
ngöôïc laïi. Tuy nhieân, khi cho vò trí maâm nhaäp lieäu khoâng gioáng vôùi vò trí tính ñöôïc
theo lyù thuyeát thì khaû naêng trao ñoái cuûa caùc maâm seõ giaûm (duø soá maâm lyù thuyeát khi
ñoù coù taêng), cho neân vieäc ñaït ñöôïc ñoä tinh khieát cao hôn laø khoâng chaéc chaén.
Qua thí nghieäm, ta thaáy vò trí maâm nhaäp lieäu aûnh höôûng khoâng nhieàu ñeán
hieäu suaát maâm. Vieäc aûnh höôûng cuûa vò trí maâm nhaäp lieäu leân hieäu suaát maâm khoâng
theå keát luaän ñöôïc döïa treân vò trí cao hay thaáp cuûa noù maø phaûi döïa vaøo söï sai leäch cuûa
noù so vôùi vò trí lyù thuyeát: caøng gaàn vò trí naøy thì hieäu suaát cuûa maâm caøng cao.

Trang 18
6.2. CaÙc hieän töôïng vaø quaù trình dieãn ra trong thaùp khi hoaït ñoäng oån ñònh
Heä thoáng hoaït ñoäng oån ñònh töùc laø :
 Caùc ñieän trôû gia nhieät caùc doøng hoaït ñoäng ñuùng coâng suaát nhaèm ñaûm
baûo vieäc cung caáp nhieät cho caùc doøng
 Caùc löu löôïng keá ño caùc doøng phaûi oån ñònh
Nhieät keá treân caùc maâm chæ giaù trò khaùc nhau, caøng leân cao nhieät ñoä caøng giaûm.
Nhieät ñoä cuûa caùc maâm caøng leân cao caøng thaáp do nhieät ñoä ñöôïc cung caáp töø noài
ñun phía döôùi.
Doøng loûng chaûy ñeàu treân maâm vaø chaûy xuoáng maâm döôùi qua oáng chaûy chuyeàn,
doøng hôi ñi töø döôùi suïc vaøo pha loûng vaø tieáp xuùc pha vôùi loûng trao doåi nhieät vaø
trao ñoåi chaát vôùi nhau.
Treân moät maâm, doøng hôi coù nhieät ñoä cao hôn seõ truyeàn nhieät cho doøng loûng
laøm doøng loûng noùng leân vaø bay hôi moät phaàn (chủ yeáu laø caáu töû deã bay hôi), doøng
hôi seõ nguoäi ñi và ngöng tuï moät phaàn (chuû yeáu laø caáu töû khoù bay hôi).
Nhö vaäy, caøng leân cao thaønh phaàn caáu töû deã bay hôi trong pha hôi caøng cao.
Hôi bay leân ñöôïc ngöng tuï trong thieát bò ngöng tuï, moät phaàn loûng ngöng tuï ñöôïc
cho quay trôû laïi thaùp trong doøng hoài löu, phaàn coøn laïi lấy ra laøm saûn phaåm ñænh.
6.3.Caùc nguyeân nhaân daãn ñeán sai soá vaø caùch khaéc phuïc.
6.3.1 Nguyeân nhaân sai soá.
- Sai soá do thieát bò vaø duïng cuï ño
 Heä thoàng thieát bò chöng caát coù ñoäï chính xaùc khoâng cao.
 Löu löôïng keá hoaït ñoäng khoâng oån ñònh, vieân bi luoân troài suït neân
phaûi chænh löu löôïng nhieàu laàn.
 Sai soá duïng cuï ño nhieät ñoä, löu löôïng, thôøi gian, ñoä röôïu
Nhöõng sai soá treân thöïc teá khoâng khaéc phuïc ñöôïc.
- Sai soá do thao taùc thí nghieäm.
 Xaû saûn phaåm ñænh trieät ñeå laøm khoâng khí loït vaøo heä thoáng gay noùng
cuïc boâ.
 Khi chuyeån vò trí nhaäp lieäu xuoáng maâm soá 2, doøng loûng khoâng traûi
ñeàu treân caùc maâm, coù maâm bị khoâ laøm giaûm hieäu suaát truyeàn khoái.
 Heä thoáng chöa oån ñònh ñaõ tieán haønh thí nghieäm. Saûn phaåm ñænh
khoâng ñaûm baûo ôû cuøng moät cheá ñoä khaûo saùt.
 Ñoïc caùc giaù trò cuûa phuø keá, nhieät keá vaø oáng ñong khoâng chính xaùc.
- Sai soá trong quaù trình tính toaùn
 Sai soá do tra baûng, laøm troøn soá lieäu, chuyeån ñoåi ñôn vò…
 Veõ ñoà thò khoâng chính xaùc.
6.3.2. Caùch khaéc phuïc
- Chuaån bò baøi thaät kyõ tröôùc khi laøm thí nghieäm

Trang 19
- Quan saùt, tìm hieåu kyõ heä thoáng tröôùc khi laøm thí nghieäm
- Thao taùc caån thaän chính xaùc, choã naøo thaéc maéc hoûi giaùo vieân höôùng daãn
tröôùc khi laøm
- Chuù yù quan saùt vaø ñieàu chænh löu löôïng keá ñuùng ñoä ñoïc caàn khaûo saùt.
- Phaûi ñaûm baûo saûn phaåm ñænh thuoäc cuøng moät cheá ñoä khaûo saùt
- Phaân chia coâng vieäc roõ raøng giöõa caùc thaønh vieân trong nhoùm, ñaûm baûo söï
keát hôïp aên yù giöõa caùc thaønh vieân.
7. PHUÏ LUÏC
Vieäc tính toaùn cho soá lieäu cuûa caû 5 thí nghieäm laø töông töï nhö nhau.
Caùc soá lieäu tra baûng:
Röôïu ethanol:
 Khoái löôïng rieâng: r = 0.772 g/ml
 Khoái löôïng phaân töû : Mr = 46 g/mol
Nhieät dung rieâng (tại tF trung bình = 58.60
C ) : Cr = 3034.85 J/kgo
C
 Aån nhieät hoùa hôi ôû 87.7o
C rr = 833.5025 kJ/kg
Nöôùc:
 Khoái löôïng rieâng (trong khoaûng 40 – 80 o
C) : n = 0.992 g/ml
 Khoái löôïng phaân töû : Mn = 18 g/mol
 Nhieät dung rieâng (tại tF trung bình = 58.60
C) : Cn = 4186 J/kgo
C
 Aån nhieät hoùa hôi ôû 87.7o
C rn = 2288.388kJ/kg
Các thông số cần tính toán:
 Ñoåi töø ñoä chæ phuø keá thaønh phaân mol xD , xF
n
n
M
ruou)do-(100
M
ruoudo
M
ruoudo
x
r
r
r
r






 (12)
 Ñoåi löu löôïng sang mol/phuùt
)
M
ruou)do-(100
M
ruoudo
(
100
)/(
)/(
r
r
n
nphutmlQ
phutmolQ
 


 (13)
 Noàng ñoä saûn phaåm ñaùy.
DF
DxFx
x DF
W



..
C (kJ/kg.ñoä), r (kJ/kg),  (kg/m3
) ñöôïc tra töø Soå tay Quaù trình cô hoïc truyeàn
nhieät – truyeàn khoái.
( rR, rN : aån nhieät hoaù hôi cuûa röôïu nguyeân chaát, nöôùc ôû nhieät ñoä t ñang xeùt )
 Tính CF, CLF, CGF , HF, HLF, HGF
)1( FnFrLFF xCxCCC  (14)

Trang 20
)1( FnFrGF yCyCC  (15)
FFF tCH  (16)
sFFLF tCH  (17)
tsF : nhieât ñoä soâi hoãn hôïp
)1( FnFrsFFGF xryrtCH  (18)
 Tính tyû soá hoaøn löu R, q
 Tìm ra heä soá goùc ñöôøng caát baèng R /(R +1) , vaø thöøa soá töï do trong phöông
trình cuûa noù baèng xD / (R +1)
 Tìm ra ñöôïc heä soá goùc ñöôøng nhaäp lieäu baèng q/(q-1), vaø thöøa soá töï do
baèng xF/(q-1)
 Veõ ñoà thò ñeå tính soá maâm lyù thuyeát, töø ñoù suy ra hieäu suaát toång quaùt cuûa
thaùp:
thöïcmaâmsoá
thangbaäcsoá
thöïcmaâmsoá
thueátlyùmaâmsoá
E
1
0


CAÂN BAÈNG LOÛNG HÔI

Trang 21
8. TAØI LIEÄU THAM KHAÛO
[1]. Voõ Vaên Bang ,Vuõ Baù Minh - Quaù trình vaø Thieát bò – Taäp 3 – Truyeàn khoái,
ÑHQG TP HCM, 2004.
[2]. Trònh Vaên Duõng - Toùm taét baøi giaûng Caùc quaù trình vaø thieát bò truyeàn khoái,
ÑH Baùn coâng Toân Ñöùc Thaéng, 2003.
[3]. Soå tay quaù trình vaø thieát bò, ÑH QG TP HCM, 2004.
[4]. Baûng tra cöùu Quaù trình cô hoïc truyeàn nhieät-truyeàn khoái, ÑH Baùch khoa
TP.HCM, 2004.
[5]. Vuõ Baù Minh, Truyeàn khoái, Ñaïi hoïc Baùch khoa Tp.HCM.

Báo cáo chưng cất

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Báo cáo chưng cất

Similar to Báo cáo chưng cất (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (20)

Báo cáo chưng cất