lí thuyết chưng cất

Chưng cất là qua trình phân tách hỗn hợp lỏng (hoặc khí lỏng) thành các cấu tử riêngbiệt dựa vào sự khác nhau về độ bay hơi của chúng ( hay nhiệt độ sôi khác nhau ở cùngáp suất), bằng cách lặp đi lặp lại nhiều lần quá trình bay hơi - ngưng tụ, trong đó vật chấtđi từ pha lỏng vào pha hơi hoặc ngược lại.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
lí thuyết chưng cất CHƯNG Khái niệm I. Chưng cất là qua trình phân tách hỗn hợp lỏng (ho ặc khí l ỏng) thành các c ấu t ử riêng biệt dựa vào sự khác nhau về độ bay hơi của chúng ( hay nhi ệt đ ộ sôi khác nhau ở cùng áp suất), bằng cách lặp đi lặp lại nhiều lần quá trình bay hơi - ngưng tụ, trong đó vật chất đi từ pha lỏng vào pha hơi hoặc ngược lại. Khác với cô đặc, chưng cất là quá trình trong đó cả dung môi và ch ất tan đ ều bay h ơi, còn cô đặc là quá trình trong đó chỉ có dung môi bay hơi.Ứng dụng để tách các hỗn hợp: • Dầu mỏ • Không khí hóa lỏng được chưng cất ở nhiệt độ -190oC để sản xuất Oxi và Nitơ • Tạo sản phẩm ở dạng hỗn hợp chất lỏng • Thu được hỗn hợp nhiều sản phẩm( Khi chưng c ất ta thu đ ược nhi ều c ấu t ử và thường thì bao nhiêu cấu tử sẽ thu được bấy nhiêu sản phẩm) • Sản phẩm đỉnh gồm nhiều cấu tử dễ bay hơi và một phần cấu tử khó bay hơi • Sản phẩm đáy gồm chủ yếu cấu tử khó bay hơi và một phần cấu tử dễ bay hơi Để đạt được chất lượng sản phẩm đỉnh tinh khiết cần phải ti ến hành chưng c ất nhi ều lần. Khi tiến hành chưng cất cần chú ý: • Áp sất làm việc: chân không, áp suất cao ho ặc áp suất thường. Nguyên tắc c ủa phương pháp này là dựa vào nhiệt độ sôi của các cấu tử, nếu nhi ệt độ sôi của các cấu tử quá cao thì ta giảm áp suất làm việc để giảm nhiệt độ sôi của các cấu tử. • Số cấu tử trong hỗn hợp: hệ hai cấu tử, hệ có ba ho ặc số c ấu t ử ít h ơn m ười và hệ nhiều cấu tử. • Phương thức làm việc: liên tục hay gián đoạn( chưng cất đơn giản).Phương pháp chưng cất đơn giản( gián đoạn) được sử dụng trong các trường hợp sau: • Khi nhiệt độ sôi của các cấu tử khác xa nhau. • Không đòi hỏi sản phẩm có độ tinh khiết cao. • Tách hỗn hợp lỏng ra khỏi tạp chất không bay hơi. • Tách sơ bộ hỗn hợp nhiều cấu tử.Chưng cất hỗn hợp hai cấu tử ( dùng thiết bị hoạt động liên tục) là quá trình đ ược th ực hi ệnliên tục, nghịch dòng, nhiều đoạn.Phương pháp cất nhiệt ở đáy tháp: Cấp nhiệt trực ti ếp bằng h ơi n ước, th ường đ ược áp d ụngtrường hợp chất được tách không tan trong nước( Chưng bằng hơi nước trực tiếp)Ngoài ra còn có một số phương pháp chưng cất khác như: • Chưng trích ly • Chưng đẳng phí Hỗn hợp lỏng hai cấu tử II. 1. Khái niệm Hỗn hợp hai cấu tử A, B được biểu thị qua các đại lượng sau:  Khối lượng: m, kg hoặc lưu lượng khối lượng: Kg/h  Thể tích: V, m3 hoặc lưu lượng thể tích m3/h  Số mol: n, kmol hoặc lưu lượng mol: Kmol/h Một số biểu thức liên hệ:  Đối với pha khí hoặc pha hơi: ρ= n= =const( với khí lí tưởng) n= (ở điều kiện tiêu chuẩn) Thể tích ở điều kiện nhiêt độ áp suất bất kì được tính: V= n.22,4 , m3 Chỉ số “o” chỉ các đại lượng ở điều kiện tiêu chuẩn( 00C và 760mmHg)  Đối với chất lỏng: PA= aAPbh.XA và PB= aB.Pbh.XB α= ≥1 α biểu thị cho khả năng bay hơi của các cấu tử trong hỗn hợp. α càng lớn thì A càng dễ tách ra khỏi B. Khi α =1 không th ể tách A và B b ằng phương pháp thông thường( cấu tử A, B ở cùng áp suất cùng một nhiệt độ). Hỗn hợp hai cấu tử , ví dụ benzen-toluen, etanol- nước thì cấu tử đứng trước luôn có nhiệt độ sôi bé hơn và thành phần của nó được dùng dể biểu thị va tính toán, cấu tử còn lại( khó bay hơi hơn) được biểu thị qua (1-x) hoặc (1-y). 2. Cân bằng hơi lỏng của hỗn hợp hai cấu tử Phân loại hỗn hợp hai cấu tử 2.1. Hỗn hợp lỏng hai cấu tử được phân loại dựa trên độ hòa tan, nhiệt hòa tan và các tính chất nhiệt động của nó, cụ thể được phân thành. a. Hỗn hợp lý tưởng Hỗn hợp lí tưởng là hỗn hợp mà lực liên kết gi ữa cá phân tử cùng lo ại và lực liên kết giữa các phân tử khác loại bằng nhau và chúng hòa tan hoàn toàn vào nhau theo bất kì tỉ lệ nào. b. Hỗn hợp thực Là hỗn hợp bao gồm các cấu tử: • Chúng hòa toàn tan lẫn vào nhau, nhưng có sự sai lệch dương với định luật raoult: P= a.x.pbh , với a>1 Trong trường hợp này lực liên kết giữa các phân tử khác loại bé hơn lực liên kết giữa các phân tử cùng loại • Chúng hoàn toàn tan lẫn vào nhau, nhưng có sai lệch âm với đinh luật raoult: P= a.x.pbh , với a II.2 Đồ thị x-p Quan hệ áp suất với thành phần các ...