Tài liệu Phúc trình thí nghiệm quá trình và thiết bị "Chưng cất gián đoạn" doc

CBHD: Huỳnh Thu Hạnh Phúc trình thí nghiệm quá trình và thiết bị
MỤC LỤC
1. MỤC ĐÍCH...................................................................................................................2
2. PHÚC TRÌNH...............................................................................................................2
4. TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................17
Nhom 2C
1
CBHD: Huỳnh Thu Hạnh Phúc trình thí nghiệm quá trình và thiết bị
CHƯNG CẤT GIÁN ĐOẠN
1. MỤC ĐÍCH
Khảo sát quá trình phân riêng hỗn hợp hai cấu tử bằng phương pháp chưng cất. Sự ảnh
hưởng của tỉ số hoàn lưu dến hiệu suất chưng cất.
2. PHÚC TRÌNH
1.1. Kết quả đo được
Bảng 2.1.1: Kết quả
Nhập liệu Sản phẩm đáy Sản phẩm đỉnh
R = 1
Nhiệt độ 29ºC Nhiệt độ 33ºC Nhiệt độ 31.5ºC
Độ rượu 43 Độ rượu 42 Độ rượu 95
Bảng 2.1.2: Thiết bị ngưng tụ
Nhiệt độ nước vào: 29.5ºC
Nhiệt độ nước ra: 30.4ºC
Lưu lượng nước: 100 L/h
1.2. Tính toán
Bảng 2.2.1: Chuyển đổi độ rượu về 15ºC
Nhập liệu Sản phẩm đáy Sản phẩm đỉnh
Độ rượu trên phù kế 43.0 42.0 95.0
Độ rượu về 15ºC 37.1 34.4 88.4
Phần trăm thể tích (%V) 37.1 34.4 88.4
1.2.1. Lượng sản phẩm đỉnh và đáy thu được
Chọn căn bản tính là 1h

Gọi: F là lượng nhập liệu ban đầu (mol)
D là lượng sản phẩm đỉnh (mol)
W là lượng sản phẩm đáy (mol)
Cân bằng vật chất cho toàn hệ thống:
F = D + W (1)
Cân bằng vật chất cho cấu tử dễ bay hơi:
Nhom 2C
2
CBHD: Huỳnh Thu Hạnh Phúc trình thí nghiệm quá trình và thiết bị
F.x
F
= D.x
D
+ W.x
W
(2)
Ta có độ rượu a ra phần mol x:






−
+
=
a
a1
M
M

ρ
ρ
1
1
x
N
R
R
N
Ở 15ºC ρ
N
= 999.68 kg/m
3
; ρ
R
= 793.25 kg/m
3
Suy ra:
0.155
0.371
0.3711
18
46
793.25
999.68
1
1
x
F
=







−
×+
=
0.703
0.884
0.8841
18
46
793.25
999.68
1
1
x
D
=






−
×+
=

0.14
0.344
0.3441
18
46
793.25
999.68
1
1
x
W
=






−
×+
=
Phân tử lượng trung bình hỗn hợp:
M
hh
= (1 - 0.155)×18 + 0.703×46 = 47.55 đv.C
Phần khối lượng:
0.067
0.155)(1
18
46

0.155
0.155
)x(1
M
M
x
x
x
R
N
R
R
R
R
=
−+
=
−+
=
Khối lượng riêng của hỗn hợp:
)x(1ρρx
ρρ
ρ
RRNR
NR
hh
−+
×
=
3

hh
kg/m 982.55
0.067)793.25(1999.680.067
793.25999.68
ρ
=
−+×
×
=⇔
Suy ra khối lượng hỗn hợp:
m
hh
= ρ
hh
.V
hh
= 982.55×0.005 = 4.913 kg
Với V
hh
= 5 L
Số mol của hỗn hợp:
Nhom 2C
3
CBHD: Huỳnh Thu Hạnh Phúc trình thí nghiệm quá trình và thiết bị
mol 103.321000
47.55
4.913
M
m
n

hh
hh
hh
=×==
Từ (1) & (2) ta có hệ phương trình:



=
=
⇒



×=+
=+
mol 100.567W
mol 2.753D
0.155103.320.14W0.703D
103.32WD
Vậy số mol sản phẩm đỉnh thu được là 2.753 mol và số mol sản phẩm đáy thu được là
100.567 mol.
1.2.2. Tính tỉ số hoàn lưu cục bộ rồi suy ra tỉ số hoàn lưu toàn phần
Tỉ số hoàn lưu cục bộ được tính theo công thức:
NDRD
i
i
).D.rx(1.D.rx
Q
R

−+
=
(*)
Trong đó:
Q
i
= Q
R
- Q
C
Q
R
= 483 W (nhiệt cung cấp cho nồi đun)
Q
C
= F.C.∆t
F = 100 L/h (lượng nước qua thiết bị ngưng tụ)
Dựa vào bảng thông số vật lý của nước trên đường bão hòa, Bảng tra cứu cơ sở nhiệt
công nghiệp nội suy ta có: C = 4.174 (kJ/kg.độ)
Khối lượng riêng của nước ở
C29.95
2
30.429.5
t
o
=
+
=
là ρ
N

= 995.61 kg/m
3
Ta có:
( )
W103.89C0.9
Ckg.
J
4174
m
kg
995.61
s
m
3600
10100
Q
o
o3
33
C
=×








×







×








×
=
Khi đó Q
i
= Q
R
- Q
C
= 483 - 103.89 = 379.11 W = 1364.78 kJ/h
Tra bảng nhiệt hóa hơi của một số chất thông dụng, sách tra cứu - Phan Văn Thơm.
Ở nhiệt độ TI 1 = 84.8ºC ta có:
r
R
= 903.208 kJ/kg
r

N
= 2295.50 kJ/kg
Tính D (kg):
Ta có:
Nhom 2C
4
CBHD: Huỳnh Thu Hạnh Phúc trình thí nghiệm quá trình và thiết bị
m
D
= n.M
hh
= 2.753[0.703×46 + (1 - 0.703)×18] = 103.74 g/h = 0.10374 kg/h
(Chọn căn bản tính là 1h)
Từ (*) ta được tỉ số hoàn lưu cục bộ:
9.99
2295.50.103740.703)(1903.2080.103740.703
1364.78
R
i
=
××−+××
=
Suy ra tỉ số hoàn lưu tổng:
R
T
= R + R
i
= 0.5 + 9.99 = 10.49
1.2.3. Vẽ sơ đồ xác định số mâm lý thuyết
Vẽ đồ thị x,y

Từ số liệu cân bằng pha của rượu etylic - nước vẽ đường cân bằng
x 0 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
y 0 33.2 44.2 53.1 57.6 61.4 65.4 69.9 75.3 81.8 89.8 100
Phương trình đường làm việc của đoạn luyện (đoạn cất)
D
TT
T
x
1R
1
x
1R
R
y
+
+
+
=
Tỉ số hoàn lưu tổng R
T
= 10.49
0.0610.913x0.703
110.49
1
x
110.49
10.49
y
+=×
+

+
+
=⇒
Đồ thị đường làm việc của đoạn cất đi qua điểm:
x = 0 => y = 0.061
x = x
D
=> y = x = x
D
= 0.703
Vẽ số mâm lí thuyết bắt đầu từ điểm x = y = 0.703
Nhom 2C
5