tiểu luận tìm hiểu công thức toán học sử dụng trong quá trình trích ly

Trường đại học Nông Lâm Thái Nguyên
khoa CNSH & CNTP
…….…….
Bài tiểu luận
Tìm hiểu công thức toán học
sử dụng trong quá trình trích ly
Giảng viên : Trần Văn Hùng
Bộ môn: Hóa Công
Khoa: CNSH&CNTP
Nhóm: 8
Thái Nguyên, tháng 3 năm 2012

Cấu trúc bài
•
I.Đặt vấn đề
•
II. Nội dung
•
III.Kết luận
•
IV.Tài liệu tham khảo

I. Đặt vấn đề
Trích ly được sử dụng rộng rãi với mục đích tách
các cấu tử quý, thu dung dịch có nồng độ đậm
đặc. Để đạt mục đích mức tối đa việc tính toán
trong quá trình quan trọng. Vì vậy tìm hiểu công
thức toán học sử dụng trong quá trình trích ly là
cần thiết

II. Nội dung
•
1. Đặc điểm của đồ thị
tam giác
a. Thành phần cấu tử
tham gia trong quá trình
trích ly
•
dung môi đầu L (đỉnh A)
•
cấu tử cần tách M (đỉnh B)
•
dung môi thứ G (đỉnh C)
C
,

%

k
h
ä
úi

l
æ
å
ün
g
A, % khäúi læåüng
B

,

%

k
h
ä
úi

l
æ
å
ün
g
0
1
0
2
0
3
0
4
0
5
0
6
0
7
0
8

0
9
0
1
0
0
100
90
80
70
60
50
40
30 20
10
0
0
1
0
2
0
3
0
4
0
5
0
6
0
7

0
8
0
9
0
1
0
0
hình 1

-
Mỗi đỉnh của tam giác
tương ứng với một cấu
tử nguyên chất.
-
Mỗi cạnh là hỗn hợp của
2 cấu tử.
-
Điểm trong tam giác thể
hiện hỗn hợp 3 cấu tử.
-
Ví dụ, điểm N cho thành
phần các hỗn hợp gồm
50% G, 20% L, 30%M
hình 2
b. Đặc điểm đồ thị tam giác

2. Quy tắc đòn bẩy
m
(x )

b
b
m
(x )
a
a
c
c
(x )
b
m
c
a
B
C
A
-Khi trộn lẫn 2 hỗn hợp
có thành phần a, b
trong tam giác sẽ cho
một hỗn hợp mới ở
điểm c nằm trên
đường thẳng ab.
- Khoảng cách ac và
bc tỉ lệ nghịch với
lượng của hỗn hợp
đầu.
hình 3
a.Quy tắc đòn bẩy

•

Từ hình 3 ta thấy:
•
ma + mb = mc
•
nhưng xa + xb ≠ xc
m
(x )
b
b
m
(x )
a
a
c
c
(x )
b
m
c
a
B
C
A
và
Ta có
với ma, mb, mc - khối lượng của hỗn hợp a,b,c, kg
xa , xb , xc - thành phần của cấu tử A,B,C trong hỗn
hợp (a,b,c), %.
ac
m

bc
m
bcmacm
ba
ba
=⇒=
**
abmacm
bc
**
=
bc
m
ac
m
ab
m
acmbcm
abc
ac
==⇒=
**

.
.
.
E
N
●
●

●
●
B
A
C
●
R
•
Điểm hỗn hợp N trong đồ thị
tam giác – khi phân thành
pha trích E và raphinat R
•
Theo quy tắc đòn bẩy:
•
Các đường N, R, E cùng
nằm trên một đường thẳng
•
Điểm N chia R và E theo tỉ
Lượng pha R
Lượng pha E
=
NR
NE
Lượng pha R
Lượng hỗn hợp N
=
NE
RN
+
EN

=
RE
NE
Lượng pha E
Lượng hỗn hợp N
=
RE
RN
Hình 4


b.Đường cân bằng trong đồ thị tam giác
c
b
d
a
a
d
c
b
B
C
A
B
A
C
a
b
c
d

k
d
c
b
a
Trong hình 5, abcdKd’c’b’a’ là đường cân bằng.
vùng trên là vùng đồng pha và dưới là vùng hai
pha, là vùng tách được.
hình 5 hình 6

•
K điểm tới hạn.
•
Phía trái K pha raphinat và phía phải pha
trích.
•
bb’,cc’, dd’: đường liên hợp.
•
Trong hình 6, đường abcde là đường cân
bằng. phía trái abcde có hỗn hợp dị thể,
vùng phía phải là dung dịch tách được.
c
b
d
a
a
d
c
b
B

C
A
B
A
C
a
b
c
d
k
d
c
b
a

•
Cạnh BC biểu thị thành phần của “ dòng bên trên”, là
dung dịch của cấu tử phân bố trong dung môi.
•
đường abcde biểu thị“dòng bên dưới”,
là hỗn hợp dị thể gồm pha rắn không hoà tan, cấu tử
phân bố và dung môi chứa trong các mao quản của
chất rắn.
Kéo dài bb’, cc’, dd’ chúng cắt nhau ở đỉnh A.
c
b
d
a
a
d

c
b
B
C
A
B
A
C
a
b
c
d
k
d
c
b
a

3. Hệ số phân bố của cấu tử cần tách giữa pha
trích và pha raphinat được biểu thị:
d
e
d
c
b
a
B
A
b
c

C
Hình 7. hệ rắn - lỏng ( t
=const)
b
b
x
y
K=
K <,=,> 1
•
với y
b
– thành phần cấu tử phân bố B
trong pha trích, % khối lượng.
•
x
b
– thành phần cấu tử phân bố B
trong pha raphinat,%khối lượng.
•
Hệ số phân tán phụ thuộc vào nồng
độ, nên trong tính toán chỉ tính gần
đúng.

Cân bằng trong pha lỏng – lỏng
•
Xác định bằng thế hóa của chất hòa tan trong
hai pha
•
y

*,
x là nồng độ cân bằng của cấu tử phân bố
trong dung dịch

trích và trong raphinat
•
Biểu thức toán của định luật phân bố là
m =
y
*
x
m: hệ số phân bố
Dung dịch thực m phụ thuộc vào nồng độ
y
*
=f(x) là đường cong , m xác định bằng thực nghiệm
m = const ,m chỉ phụ thuộc vào nồng độ

4
4
.
. Nếu không tính đến sự hoà tan lẫn nhau giữa
dung môi đầu và dung môi, thì có thể sử dụng đồ
thi tam giác theo toạ độ:
b
b
x
x
b
x

−
=
100
Kg cấu tử phân bố
Kg dung môi đầu
Trong pha
raphinat
b
b
y
y
b
y
−
=
100
Kg cấu tử phân bố
Kg dung môi đầu
Trong pha trích ly

. Đồ thị tam giác vẫn được sử dụng có hiệu quả,
khi không thể hiện chính xác vì các đường quá
dày. Khi đó thường biểu thị qua toạ độ (hình8)
a
b
c
d
d
c
b

0
1
X , Y
z , z
0
1
1
a
a
c
c
d
d
b)
a
b
b
Y
X X
Y
b
b
a
a)
k
d
d
c
c
a

a
1
1
0
z , z
X , Y
1
0
b
c
d
k
d
c
b
a
Hình 8.1
Hình 8.2

( )








+−
=

+
=
BAkg
kgB
Y
Y
YY
Y
Y
C
C
BA
B
100
( )








+−
=
+
=
BAkg
kgB
X

X
XX
X
X
C
C
BA
B
100
( )








+−
=
+
=
BAkg
kgC
Y
Y
YY
Y
z
C

C
BA
C
100
( )








+−
=
+
=
BAkg
kgC
X
X
XX
X
z
C
C
BA
C
100
Hình 8: Hệ lỏng - lỏng với một cặp (a) và hoặc cặp (b) của các

cấu tử tan từng phần vào nhau ( t=const)
a)Dùng hệ toạ độ z, Z – X,Y và Y-X (đồ thị hỗ trợ để xác định
đường cân bằng) cho hệ lỏng- lỏng
Trong pha raphinat
Trong pha trích
Trong pha trích
Trong pha raphinat

Dùng hệ toạ độ sau cho hệ rắn - lỏng (hình 8.2)
( )








+−
=
+
=
CBkg
kgB
X
X
XX
X
X
A

B
CB
B
100
( )








+−
=
+
=
CBkg
kgB
Y
Y
YY
Y
Y
A
C
CB
B
100
( )









+−
=
+
=
CBkg
kgA
X
X
XX
X
z
A
A
CB
C
100
( )









+−
=
+
=
CBkg
kgA
Y
Y
YY
Y
z
A
A
CB
A
100
•
Trong đó XA, XB ,XC – thành phần cấu tử A, B, C trong
pha raphinat (ở dòng dưới), % khối lượng.
•
YA, YB, YC – thành phần cả cấu tử A, B, C (trong pha trích
ở trạng thái cân bằng), % khối lượng.
Trong pha trích
Trong pha trích
Trong pha raphinat
Trong pha raphinat

III.Kết luận
•
Trích ly làm hạn chế mức tối thiểu sự hao
hụt nguyên liệu trong quá trình sản xuất
•
Công thức toán học giúp tính toán chính
xác và đạt hiệu quả mức tối ưu có thể

IV. Tài liệu tham khảo
•
Giáo trình các quá trình thiết bị - Nguyễn Bin, NXB
KH & KT
Đồ án chuyên môn
ĐỀ TÀI: “ PHƯƠNG PHÁP TRÍCH LY MỘT SỐ SẢN
PHẨM”
Sinh viên thực hiện : NGUYỄN THỊ THUÝ
GVHD : ĐỖ CHÍ THỊNH
LỚP : O5C1