Thiết bị chưng cất sử dụng hơi nước

CHÀO MỪNG THẦY VÀ CÁC BẠN ĐẾN
VỚI BÀI THUYẾT TRÌNH CỦA NHÓM
12
Chủ đề: Thiết bị chưng cất sử dụng hơi nước


Khái quát chung
1. Bản chất
Chưng cất là phương pháp tách hỗn hợp chất lỏng thành
các cấu tử riêng biệt dựa vào sự khác nhau về độ bay
hơi của chúng bằng cách lặp đi lặp lại nhiều lần quá
trình bay hơi và ngưng tụ.
I.


2.
-

Phương pháp chưng cất thường gặp
Chưng cất đơn giản
Chưng cất bằng hơi nước
Chưng cất phân đoạn
Chưng cất chân không


3. Mục đích – ứng dụng

Mục đích:
 Để tách, làm sạch tinh khiết sản phẩm.
 Ứng dụng:
 Được áp dụng rộng rãi trong ngành công

nghệ thực phẩm, sinh học và hóa chất để
chế biến rượu, cồn , tinh dầu, dầu thực vật,
điều chế oxy, lọc dầu



4. Ưu nhược điểm
 Ưu điểm:
- Quy trình kỹ thuật tương đối đơn giản.
- Thiết bị gọn.
- Thời gian tương đối nhanh.
- Không đòi hỏi vật liệu phụ như các phương pháp tẩm
trích, hấp thụ…


Khuyết điểm:
- Không có lợi đối với những nguyên liệu có hàm lượng tinh dầu
thấp(vì thời gian chưng cất sẽ kéo dài, tốn rất nhiều hơi và nước
ngưng tụ)
- Chất lượng tinh dầu có thể bị ảnh hưởng nếu trong tinh dầu có
những cấu phần dễ bị phân hủy.
- Không có khả năng tách các thành phần khó bay hơi hoặc
không bay hơi trong thành phần của nguyên liệu ban đầu mà
những thành phần này rất cần thiết vì chúng có tính chất định
hương rất cao như sáp, nhựa thơm...
- Trong nước chưng luôn luôn có một lượng tinh dầu tương đối
lớn.
- Nhưng tinh dầu có nhiệt độ sôi cao thường cho hiệu suất rất
kém.
- Tiêu tốn một lượng nước khá lớn để làm nhưng tụ hỗn hợp hơi.




5. Phương pháp chưng cất sử dụng hơi nước
Khi chưng cất bằng hơi nước trực tiếp người ta phun
hơi nước qua lớp chất lỏng bằng một bộ phận phun.
Hơi nước có thể bão hòa hay quá nhiệt. Trong quá
trình tiếp xúc giữa hơi nước và lớp chất lỏng, các cấu
tử cần chưng sẽ khuếch tán vào trong hơi. Hỗn hợp
hơi nước và cấu tử bay hơi đó được ngưng tụ và tách
ra sản phẩm


Quá trình chưng cất bằng hơi nước nước trực tiếp dùng
để tách các cấu tử không tan trog nước khỏi tạp chất
không bay hơi, trường hợp này sản phẩm ngưng sẽ phân
lớp: cấu tư bay hơi và nước nên có thể lấy sản phẩm ra
dễ dàng.
Ưu điểm của quá trình chưng bằng hơi nước trực tiếp là
giảm được nhiệt độ sôi của hỗn hợp nghĩa là chúng ta có
thể chưng ở nhiệt độ sôi thấp hơn nhiệt độ bình thường.
Điều này rất có lợi đối với các chất dễ bị phân hủy ở
nhiệt độ cao cũng như đối với các chất có nhiệt độ sôi
quá cao mà khi chưng cất gián tiếp đòi hỏi dùng hơi áp
suất cao


Chưng cất bằng hơi nước có thể gián đoạn hay liên tục.trong cả 2 trường
hợp người ta đều phải dùng cách đốt gián tiếp để đun bốc hơi hỗn hợp.
Lượng hơi nước trục tiếp đi vào hỗn hợp chỉ có nhiệm vụ mang cấu tử

dễ bay hơi ra


II. Cấu tạo chung
Cấu tạo chung của thiết bị chưng cất gồm các bộ phận sau:
a, Nắp: có thể là hình chóp (I), chỏm cầu (II) hoặc elip (III)

Nắp phải có cấu tạo sao cho hơi thoát ra được dễ dàng và nhanh
chóng.
Ngoài ra, nắp phải đảm bảo kín khi ghép với thân thiết bị. Giữa
nắp và thân thiết bị có thể vặn chặt bằng bu lông có đệm.


b, Cổ nồi, vòi voi: Cổ nồi và vòi voi có thể là hai bộ phận riêng
biệt hay chung, cổ nồi có hình dáng sao cho hướng hỗn hợp hơi
ra nhanh. Đối với những loại nguyên liệu tạo bọt hoặc bụi trong
khi chưng cất thì cổ nồi phải có bộ phận thay đổi tốc hơi và phải
có thêm lưới chắn bụi. Các loại cổ nồi thường có hình dáng sau:

Chiều dài của vòi voi phải thích hợp, nếu ngắn quá sẽ tạo áp suất
dư trong thiết bị, dài quá sẽ có hiện tượng ngưng tụ giữa chừng,
hơi thoát ra chậm, ảnh hưởng đến tốc độ chưng cất và giảm chất
lượng tinh dầu.


c, Đáy nồi: Có cấu tạo giống nắp nồi, đáy nồi phải có cấu tạo
sao cho việc tháo nước ngưng tụ được dễ dàng (nếu chưng cất
gián tiếp). Trong trường hợp chưng cất trực tiếp thì đáy nồi
phải có bộ phận phun hơi

Nếu chưng cất với hơi nước mà không có nồi hơi riêng thì đáy
nồi là bộ phận đốt nóng tạo hơi, do đó đáy nồi phải có cấu tạo
sao cho diện tích truyền nhiệt lớn nhất


d, Ống phân phối hơi:
Ống phân phối hơi thường có nhiều dạng khác nhau, có thể hình
tròn, xoắn ốc hay chữ thập. Các lổ phân phối hơi bố trí so le
thành 2 hàng hướng về phía đáy nồi cất để cho hơi phân phối
đều và lổ khỏi bị tắc do nguyên liệu rơi vào. Tổng tiết diện các
lổ phân phối hơi bằng 2 lần tiết diện ống phân phối hơi, tiết diện
của ống phân phối hơi lấy bằng tiết diện của ống dẫn hơi vào
thiết bị và được xác định theo lượng hơi nước cần thiết dùng để
chưng cất trong 1 giờ


e, Vỉ nồi: Để đỡ khối nguyên liệu, giữ cho nguyên liệu khỏi rơi
xuống đáy nồi làm tắc ống dẫn hơi. Thường thì tiết diện các lổ vỉ
bằng 1/2 diện tích của bề mặt vỉ.
f, Nồi chưng cất được làm từ các vật liệu cách nhiệt và phải
không tác dụng hóa học với tinh dầu nhất là ở các bộ phận tiếp
xúc trực tiếp với tinh dầu như cổ nồi, vòi voi..các bộ phận này
phải được chế tạo bằng thép không rỉ hoặc sắt tráng men, các bộ
phận khác (thân, đáy..) có thể làm bằng thép CT3.


III. Các thiết bị chưng cất
1, Thiết bị chưng cất mâm xuyên lỗ

 Nguyên

lý hoạt động:
- Hỗn hợp nhập liệu sẽ được đưa vào tháp qua ống nhập liệu số
8, trong tháp chưng cất pha lỏng và hơi sẽ tiếp xúc với nhau trên
mâm dẫn đến cấu tử nhẹ bị lôi cuốn lên trên đỉnh, còn cấu tử
nặng thì chảy xuống đáy theo ống chảy chuyền,
- Tại đáy tháp, hỗn hợp lỏng được tháo ra qua ống số 6, một
phần làm sản phẩm đáy, phần còn lại qua nồi đun đáy tháp hóa
hơi và quay lại tháp chưng cất qua ống 5
- Tại đỉnh tháp, hơi ra khỏi đỉnh tháp rồi đi vào thiết bị ngưng tụ
thành lỏng - sôi. Một phần được lấy làm sản phẩm đỉnh, phần
còn lại hoàn lưu lại tháp qua ống hoàn lưu số 2.


 Ưu,

nhược điểm
 Ưu đểm: chế tạo đơn giản, vệ sinh dễ dàng,
trở lực thấp hơn tháp chóp và ít tốn kim loại
hơn tháp chóp.
 Nhược điểm: yêu cầu lắp đặt cao: mâm tháp
phải rất phẳng, đối với những tháp có đường
kính quá lớn (>2,4m) ít dùng mân xuyên lỗ
vì khi đó chất lỏng phân phối không đều trên
mâm


2, Thiết bị chưng cất mâm chóp

 Nguên

lý hoạt động: tương tự như mâm xuyên lỗ, khác ở
chỗ là hơi đi từ dưới lên qua chóp và tiếp xúc với dòng lỏng
làm bóc hơi cấu tử nhẹ
 Ưu - nhược điểm:
 Ưu điểm: hiệu suất chuyển khối cao, ổn định và ít tiêu hao
năng lượng nên số mâm ít hơn
 Nhược điểm: chế tạo phức tạp và trở lực lớn


3, thiết bị chưng cất tháp đệm


 Cấu

tạo: tháp đệm có cấu tạo hình trụ, gồm nhiều bậc nối với
nhau bằng mặt bích hoặc hàn. Vật chêm được cho vào tháp
theo một trong hai phương pháp: xếp ngẫu nhiên hay xếp thứ
tự
 Nguyên lý hoạt động: tương tự, nhưng khác là quá trình
truyền khối xảy ra trên bề mặt vật liệu chêm.
 Ưu nhược điểm:
 Ưu điểm: chế tạo đơn giản, trở lực thấp.
 Nhược điểm: hiệu suất thấp, kém ổn định, sử dụng tháp chêm
không cho phép ta kiểm soát quá trình chưng cất theo không
gian tháp và tháp chêm khó chế tạo được kích thước lớn ở quy
mô công nghiệp.

Tài liệu tham khảo:
1. />-bang-phuong-phap-chung-cat-hoa-ly/
2. Http://www.slideshare.net/trietav/chng-ct-mi-nht-2015
3. />4. Nguyễn Văn May, Thiết bị truyền nhiệt và chuyển khối,
NXB khoa học kỹ thuật.
5. Nguyễn Bin, Các quá trình, thiết bị trong công nghệ hóa
chất và thực phẩm Tập 4, NXB Khoa học kỹ thuật.
6. />7. />