Bài tập kĩ thuật thực phẩm 3 phần CHƯNG CẤT

CHƯNG CẤT
Bài 11. Tiến hành chưng cất hỗn hợp Nước-Acid acetic bằng thiết bị tháp đệm. Thiết bị làm việc với năng
suất 800 kg sản phẩm đáy / giờ. Dòng nhập liệu có thành phần 30% khối lượng acid, yêu cầu sản phẩm
đỉnh có thành phần 98,5% khối lượng nước, sản phẩm đáy có thành phần 80% khối lượng acid.
a) Tính suất lượng khối lượng của các dòng nhập liệu và sản phẩm đỉnh
b) Tính suất lượng mol của các dòng: nhập liệu, sản phẩm đỉnh, sản phẩm đáy
c) Tính Rmin , Rlv
d) Tính suất lượng khối lượng và suất lượng mol của dòng hoàn lưu
e) Viết phương trình đường làm việc của phần chưng và phần cất
Cho biết bảng số liệu cân bằng lỏng hơi của hệ Nước-Acid acetic:
xF

0

0,05

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

yF*

0

0,092

0,167

0,303

0,425

0,53

0,626

0,716

0,795

xF

0,8

0,9

1,0

yF*

0,864

0,93

1.0

Giải:
0, 7
18
 0,88607 (pmol)
 xF  0,3 khối lượng acid  xF  0,7 khối lượng nước. Suy ra xF 
0, 7 0,3

18 60
0,985 /18
 0,99545 (pmol)
 xD  0,985  xD 
0,985 1  0,985

18
60
0, 2 /18
 0, 45455 (pmol)
 xW  0,8 khối lượng acid  xw  0, 2 khối lượng nước  xw 
0, 2 1  0, 2

18
60
a) GF  ?, GD  ?

GF  GD  GW

GF  GD  GW
G  GD  800

 F
GF  0, 7  GD  0,985  800  0, 2
GF .xF  GD .xD  GW .xW
GF .xF  GD .xD  GW .xW

Ta có: 

G  2203kg / h
 F
GD  1402kg / h


b) Suất lượng mol: F  ? , D  ? , W  ?
Ta có: F 

GF .xF GF .(1  xF )

 96, 687kmol / h
MA
MB

D

GD .xD GD .(1  xD )

 77,126kmol / h
MA

MB

W

GW .xW GW .(1  xW )

 19,556kmol / h
MA
MB

c) Rmin  ? , Rlv  ?
Nội suy tại xF  0, 7 ta có yF*  0,795
 Rmin

xD  yF* 0,99545  0, 795
 *

 2,11
yF  xF
0, 795  0, 7

R  Rlv  1,3Rmin  0,3  1,3  2,11  0,3  3,043

d) GL  ? , L  ?
 Suất lượng khối lượng dòng hoàn lưu:
GL  R.GD  3,043 1403  4269,329kg / h

 Suất lượng mol dòng hoàn lưu:
L  R.D  3,043  77,126  234,094kmol / h

e) Phương trình đường làm việc của phần chưng và phần cất
x
R
.x  D  y  0, 75266.x  0, 24622
R 1
R 1
 Phần chưng: y  1,0627.x  0,02850

 Phần cất: y 

Bài 10. Người ta tiến hành chưng cất hỗn hợp ethanol-nước bằng thiết bị tháp chưng cất mâm chóp. Thiết
bị làm việc với năng suất 200 kmol sản phẩm đỉnh / giờ. Dòng nhập liệu có thành phần 25% khối lượng
ethanol. Yêu cầu sản phẩm đỉnh có thành phần 98% khối lượng ethanol, sản phẩm đáy có thành phần 97%
khối lượng nước.
a) Tính suất lượng mol của dòng nhập liệu và dòng sản phẩm đáy
b) Tính suất lượng khối lượng của các dòng nhập liệu, sản phẩm đỉnh, sản phẩm đáy
c) Tính Rmin , Rlv
d) Tính suất lượng khối lượng và suất lượng mol của dòng hoàn lưu
e) Tính Gh


f) Viết phương trình đường làm việc của phần chưng và phần cất
Cho biết bảng số liệu cân bằng lỏng hơi của hệ Ethanol-Nước:
xF

0

0,05

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

yF*

0

0,332

0,442

0,531

0,576

0,614

0,654

0,699

0,753

xF

0,8

0,9

1,0

yF*

0,864

0,93

1.0

Giải:
a) F  ? , W  ?
Ta có: xF 





0, 25 / 46
 0,11538 p.mol
0, 25 1  0, 25


46
18

0,98 / 46
 0,95043 p.mol
0,98 1  0,98

46
18
0, 03 / 46
xw 
 0, 011957 p.mol
0, 03 1  0, 03

46
18
xD 

 F  W  200
 F  1814,82

( kmol / h )

 F .0,11538  W .0, 011957  200  0,95043 W  1614,82

b) GF  ? , GD  ? , GW  ?
Ta có: GF  F.xF .M E tan ol  F .(1  xF ).M H 0  1814,82  0,11538  46  1814  (1  0,11538) 18  38529,790 kg / h
2

Tương tự ta có: GD  8922, 408 kg / h , GW  29607,395 kg / h
c) Rmin  ? , Rlv  ?
Nội suy số liệu từ bảng với xF  0,11538 ta có: yF*  0,51731
Rmin

xD  yF* 0,95043  0,51731
 *

 1, 0776
yF  xF 0,51731  0,11538


R  Rlv  1,3.Rmin  0,3  1,3 1,0776  0,3  1,70088

d) GL  ? , L  ?
Ta có: R 

L GL
 L  R.D  1,70088  200  340,176 kmol / h

D GD

 GL  R.GD  1,70088  8922, 408  15175,95 kg / h

e) Gh  ?
GH  GL  GD  15175,95  8922, 408  24098,36 kg / h

f) Phương trình làm việc của phần chưng và phần cất
 Phần cất:
y

x
R
1, 70088
0,95043
x D 
x
R 1
R  1 1, 70088  1 1, 70088  1

 y  0,62975.x  0,35189

 Phần chưng:
Phương trình phần chưng tổng quát: y  ax  b
 xF  0,11538
 x  xF

 y  0, 62975 x  0,35189
 yF  0, 42455

Điểm F là giao điểm của 2 đường thẳng: 

Thay điểm F vào pt tổng quát ta được: 0,11538a  b  0, 42455 (1)
Ta lại có xw  yw  0,11957 . Thay vào pt tổng quát ta có: 0,011957a  b  0,011957 (2)
0,11538a  b  0, 42455
a  3,9894

0, 011957  b  0, 011957
b  0, 0357

Từ (1) và (2) ta có: 

 y  3,9894 x  0,0357

Bài 9. Người ta tiến hành chưng cất hỗn hợp methanol-nước bằng thiết bị tháp chưng cất, thiết bị làm
việc với năng suất 1200 kg hỗn hợp nhập liệu / giờ. Dòng nhập liệu có thành phần 30% khối lượng
methanol. Yêu cầu dòng sản phẩm đỉnh có thành phần 98% khối lượng methanol, dòng sản phẩm đáy có
thành phần 3,5% khối lượng methanol.
a) Xác định suất lượng khối lượng của dòng sản phẩm đỉnh và dòng sản phẩm đáy
b) Tính suất lượng mol của các dòng: nhập liệu, sản phẩm đỉnh, sản phẩm đáy
c) Tính Rmin , Rlv


d) Tính suất lượng khối lượng và suất lượng mol của dòng hoàn lưu
e) Tính suất lượng khối lượng của hỗn hợp hơi ra khỏi đỉnh thiết bị
f) Viết phương trình đường làm việc của phần chưng và phần cất
Cho biết bảng số liệu cân bằng lỏng hơi của hệ Methanol-Nước:
xF

0

0,05

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

yF*

0

0,268

0,418

0,579

0,665

…

…

…

…

Giải:
0, 035 / 32
 0, 019994

0, 035 1  0, 035

32
18
0,98 / 32
 0,96498
 xD 
0,98 1  0,98

32
18
0,3 / 32
 0,19424
 xF 
0,3 1  0,3

32
18
a) GD  ? , GW  ?



xW 

GD  GW  1200
GD  336,507

( kg / h )
GD .0,98  GW .0, 035  1200  0,3 GW  863, 492

Ta có: 

b) F  ? , D  ? , W  ?
F

GF .xF
G .(1  xF ) 1200  0,3 1200  (1  0,3)
 F


 57,9167 kmol / h
M methanol
M H2 0
32
18

Tương tự ta có: D  10,6794 kmol / h , W  47, 2372 kmol / h
c) Rmin  ? , Rlv  ?
Nội suy số liệu từ bảng với xF  0,19424 ta có yF*  0, 42727 .
Rmin 

xD  yF* 0,96498  0, 42727

 2,3075
yF*  xF 0, 42727  0,19424

R  Rlv  1,3Rmin  0,3  1,3  2,3075  0,3  3, 2998

d) GL  ? , L  ?

R

L GL
 L  R.D  3, 2998 10,6794  35, 2399 kmol / h

D GD

 GL  R.GD  3, 2998  336,507  1110, 41 kg / h

e) GH  ?
GH  GL  GD  1110, 4  336,507  1446,91

f) Phương trình đường làm việc của phần chưng và phần cất
 Phần cất: y 

x
R
x D
R 1
R 1

Thay số ta được y  0,76743x  0, 22442
 Phần chưng: y  ax  b
Ta có: W ( xW ; yW )  W (0,019994;0,01994) . Thay vào pt tổng quát ta được:
0,019994a  b  0,019994 (1)
 x  xF  0,19424
 F (0,19424;0,37349)
 y  0, 76743x  0, 22442

Giao điểm F là nghiệm của hệ: 

Thay vào pt tổng quát ta được: 0,19424a  b  0,37349 (2)
0, 019994a  b  0, 019994
a  2, 02872

0,19424a  b  0,37349
b  0, 020568

Từ (1) & (2) ta có: 

Vậy y  2,02872 x 0,020568
(THAM KHẢO THÔI NHA, CÓ GÌ SAI NHỜ CÁC BẠN SỬA DÙM NHA ^^)
HUỲNH TẤN ĐẠT