bải giảng về chưng cất

CHƯƠNG 3: CHƯNG CẤT
CHƯƠNG 3: CHƯNG CẤT
QUÁ TRÌNH CHƯNG.
QUÁ TRÌNH CHƯNG.

Chưng là phương pháp dùng để tách
các hỗn hợp chất lỏng (hỗn hợp khí
lỏng) thành các cấu tử riêng biệt dựa
vào độ bay hơi khác nhau của các cấu
tử trong hỗn hợp.

Với hỗn hợp 2 cấu tử:

Sản phẩm đỉnh.

Sản phẩm đáy.
CÁC PHƯƠNG PHÁP CHƯNG
CÁC PHƯƠNG PHÁP CHƯNG

Chưng đơn giản: tách các hỗn hợp
gồm các cấu tử có độ bay hơi rất khác
nhau. Dùng tách sơ bộ và làm sạch
cấu tử khỏi tạp chất.

Chưng bằng hơi nước trực tiếp: tách
các hỗn hợp gồm các chất khó bay
hơi, thường được ứng dụng trong
trường hợp chất được tách không tan
trong nước.
CÁC PHƯƠNG PHÁP CHƯNG
CÁC PHƯƠNG PHÁP CHƯNG


Chưng chân không: dùng trong trường
hợp cần hạ thấp nhiệt độ sôi của cấu tử.

Chưng cất: phương pháp phổ biến để tách
hoàn toàn hỗn hợp cấu tử dễ bay hơi có
tính chất hòa tan một phần hoặc hoàn
toàn với nhau:

Chưng cất ở áp suất chân không, áp suất
thường hoặc áp suất cao

Hệ 2 cấu tử, hoặc nhiều cấu tử

Làm việc gián đoạn hay liên tục
HỖN HỢP HAI CẤU TỬ
HỖN HỢP HAI CẤU TỬ
1. Dung dịch lý tưởng
2. Dung dịc thực
DUNG DỊC THỰC
DUNG DỊC THỰC

Hỗn hợp 2 cấu tử hoàn toàn tan lẫn

Sai lệch âm

Sai lệch dương

Hỗn hợp có điểm đẳng phí
•

Áp suất cực đại
•
Áp suất cực tiểu
Hỗn hợp đẳng phí là hỗn hợp dung dịch hai cấu tử sôi ở nhiệt độ xác định. Tại
điểm đẳng phí, pha lỏng và pha hơi có cùng một thành phần các cấu tử, do đó nếu
đun sôi hỗn hợp đẳng phí thì pha hơi sau khi ngưng tụ sẽ có thành phần giống như
pha lỏng ban đầu

Hỗn hợp 2 cấu tử không hòa tan vào nhau:
+ Áp suất riêng phần của cấu tử này, không phụ
thuộc vào sự có mặt của cấu tử khác trong hỗn
hợp.
+ Nhiệt độ sôi của hỗn hợp thấp hơn nhiệt độ sôi
của từng cấu tử
p
A
= p
bhA
; p
B
= p
bhB
P
t
= p
A
+ p
B
= p
bhA

+ p
bhB
+ Tính lượng chất cấu tử A so với cấu tử B
G
A
/G
B
= (p
bhA
.M
A
)/(p
bhB
.M
B
)
PHÂN LOẠI HỖN HỢP HAI CẤU TỬ
PHÂN LOẠI HỖN HỢP HAI CẤU TỬ

Hỗn hợp 2 cấu tử hòa tan một phần:
+ Phần 2 cấu tử hòa tan với nhau.
+ Phần 2 cấu tử không hòa tan vào nhau.
ĐỒ THỊ X-P
ĐỒ THỊ X-P
Dung dịch lý tưởng
Dung dịch lý tưởng
0
1
ĐỒ THỊ X-P
ĐỒ THỊ X-P

Giản đồ t-x,y
Giản đồ t-x,y
Giản đồ t-x,y
ĐỒ THỊ X-Y
ĐỒ THỊ X-Y
ĐỒ THỊ X-Y
ĐỒ THỊ X-Y
CHƯNG ĐƠN GIẢN
CHƯNG ĐƠN GIẢN

Chưng gián đoạn

Hơi trong quá trình chưng được lấy ra
ngay và cho ngưng tụ.

Chưng gián đoạn thành phần chất lỏng
ngưng luôn thay đổi.

Quá trình chưng liên tục, thành phần chất
lỏng ngưng không đổi.
CHƯNG ĐƠN GIẢN
CHƯNG ĐƠN GIẢN
CHƯNG ĐƠN GIẢN
CHƯNG ĐƠN GIẢN

Chưng gián đoạn.

Ưu điểm

Đơn giản, vốn đầu tư thấp


Linh động

Nhược điểm

Nồng độ không cao.

Năng suất thấp
CHƯNG ĐƠN GIẢN
CHƯNG ĐƠN GIẢN

Chưng gián đoạn
Cân bằng vật chất cho toàn bộ quá trình.
DxWxFx
DWF
DWF
+=
+=
.
CHƯNG ĐƠN GIẢN
CHƯNG ĐƠN GIẢN

Chưng gián đoạn
Cân bằng nhiệt cho toàn tháp.
Nhiệt vào = nhiệt ra

Nhiệt vào:
Q
F
: dòng nhập liệu, W

Q
F
= FC
PF
.t
F
Q
K
: nhiệt lượng cung cấp cho nồi đun, W.
Q
v
= Q
F
+ Q
K
CHƯNG ĐƠN GIẢN
CHƯNG ĐƠN GIẢN

Chưng gián đoạn

Nhiệt ra:
Q
D
: sản phẩm đỉnh, W
Q
D
= DC
PD
.t
D

Q
W
: sản phẩm đáy, W
Q
W
= wC
PW
.t
W
Q
ng
: ngưng tụ hơi thành lỏng.
Q
ng
= D.r
D
CHƯNG ĐƠN GIẢN
CHƯNG ĐƠN GIẢN

Chưng gián đoạn

Nhiệt ra:
Q
m
: nhiệt lượng mất mát ra môi trường
xung quanh, W.
Q
r
= Q
D

+ Q
w
+ Q
ng
+ Q
m
Q
v
= Q
r
nên
↔ Q
F
+ Q
K
= Q
D
+ Q
w
+ Q
ng
+ Q
m
→ Q
K
= Q
D
+ Q
w
+ Q

ng
+ Q
m
- Q
F
CHƯNG ĐƠN GIẢN
CHƯNG ĐƠN GIẢN

Chưng gián đoạn

Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị
ngưng tụ

Ngưng tụ (không làm lạnh)
Q
ng
= D.r
D
= GC(t
nr
– t
nv
) + Q
m

Ngưng tụ (có làm lạnh)
Q
ng
=D.r
D

+ DC
PD
(t
sD
- t
D
)
= GC(t
nr
– t
nv
) + Q
m