



B GIÁO DC VÀ ÀO TO
TRNG I HC BÁCH KHOA HÀ NI
-----------------

Cao Th Mai Duyên

TI U HOÁ H THNG TÁCH HN HP NHIU
CU T ETANOL - NC VÀ CÁC TP CHT
NHN C BNG PHNG PHÁP LÊN MEN

LUN ÁN TIN S K THUT

Hà Ni – 2010






B GIÁO DC VÀ ÀO TO
TRNG I HC BÁCH KHOA HÀ NI
-----------------

Cao Th Mai Duyên

TI U HOÁ H THNG TÁCH HN HP NHIU
CU T ETANOL - NC VÀ CÁC TP CHT

NHN C BNG PHNG PHÁP LÊN MEN

Chuyên ngành: Quá trình và Thit b Cơng ngh Hố hc
Mã s: 62.52.77.01

LUN ÁN TIN S K THUT

NGI HNG DN KHOA HC
PGS. TS Nguyn Hu Tùng

Hà Ni - 2010






LI CAM OAN
Tơi xin cam oan ây là cơng trình nghiên cu ca riêng tôi. Các s liu, kt
qu c nêu trong lun án là trung thc và cha tng c cá nhân hay t chc
khoa hc nào công b trong bt k cơng trình nào khác trong và ngồi nc.

Cao Th Mai Duyên






LI CM N

Trc tiên, tôi xin chân thành cm n PGS. TS Nguyn Hu Tùng, Thy ã
tn tình hng d n, giúp ! tơi trong sut q trình nghiên cu và hoàn thin lun
án.
Xin chân thành cm n các Thy Cô " Vin ào t#o sau #i hc, các Thy
Cô và các $ng nghip trong B% mơn Q trình – Thit b Cơng ngh Hóa và Thc
ph&m ã óng góp các ý kin chuyên môn, ã t#o mi i'u kin thun li và nhit
tình giúp ! tơi hồn thành các n%i dung nghiên cu.
Tôi c(ng xin cm n Trung tâm giáo d)c và phát tri*n S+c ký – Tr,ng #i
hc Bách Khoa Hà N%i, Công ty c phn c$n ru và các sn ph&m t nhiên, Nhà
máy ru L#c H$ng ã giúp ! tôi rt nhi'u trong vic tin hành các thí nghim và
phân tích s liu.
Cui cùng, tơi xin cm n gia ình và b#n bè ã ln %ng viên, giúp ! tơi
vt qua mi khó kh-n, hồn thành công vic nghiên cu.
Cao Th Mai Duyên.


M CL C
Trang ph bìa
L i cam oan
M cl c
Danh m c các ký hi u, các ch vi t t t
Danh m c các b ng
Danh m c các hình v ,
th
M
u
1
Ch
ng 1 – T NG QUAN
2

1.1. H dung d ch nhi u c u t
2
1.2. K thu t tách dung d ch nhi u c u t
5
1.3. T i u hố q trình tách dung d ch nhi u c u t
7
1.3.1. L a ch n ch tiêu t i u hố
7
1.3.2. Phân tích ch tiêu t i u hoá v n ng l
ng tiêu hao trong quá trình tách 9
h n h p nhi u c u t
Ch
ng 2 – PH
NG PHÁP NGHIÊN C U
18
2.1. Xây d ng mơ hình t ng qt c!a tháp ch ng luy n nhi u c u t
18
2.1.1.Xác
nh cân b"ng pha l#ng - h i c!a h dung d ch nhi u c u t
19
20
2.1.1.1. Xác
nh cân b"ng pha c!a h dung d ch nhi u c u t b"ng ph
ng pháp
th c nghi m
21
2.1.1.2. Xác
nh cân b"ng pha c!a h dung d ch nhi u c u t b"ng ph
ng pháp
l p mơ hình

2.1.1.2.1. L a ch n mơ hình
21
27
!
#
$
%
& '
!
( !
)
*30
+
2.1.2. Các mơ hình g n úng c!a tháp ch ng luy n nhi u c u t và ph
ng pháp 31
gi i mơ hình
2.1.3.Mơ hình t ng qt c!a tháp ch ng luy n
32
2.1.4 . Các ph
ng pháp gi i các ph
ng trình MESH
40
2.1.4.1. Các ph
ng pháp chia nh# bài tốn
41
2.1.4.1.1. Ph
ng pháp tính l n l
t t$ %a sang %a
41
43

2.1.4.1.2. Các ph
ng pháp chia nh# bài toán có s d ng ma tr n ba
ng
chéo
2.1.4.2. Ph
ng pháp tính t$ trong ra ngồi
54
2.2. Ki&m ch'ng s phù h p c!a mơ hình tháp ch ng luy n nhi u c u t b"ng th 56
c
nghi m
2.2.1. Quá trình l y m(u và các ph
ng pháp phân tích
56
2.2.1.1. Xác
nh n ng ) etanol b"ng ph
ng pháp t* tr ng
56
2.2.1.2. Xác
nh n ng ) các t+p ch t trong m(u c n b"ng ph
ng pháp s c 57
ký
khí
59
2.2.2. Xác
nh n ng ) etanol, nhi t ), n ng ) c!a m)t s c u t t+p ch t trên
các %a c!a tháp ch ng luy n th c t .
60 u
2.2.2.1. Các k t qu xác
nh phân b n ng ) c n và nhi t ) d c theo chi
cao c!a tháp

2.2.2.2. So sánh các k t qu phân b n ng ) m)t s t+p ch t trong tháp
62
Ch
ng 3 – K,T QU- NGHIÊN C U
68
3.1. Nghiên c'u phân lo+i các c u t có trong dung d ch etanol - n .c s n xu t b"ng 68
ph
ng pháp lên men
3.1.1. Nghiên c'u hành vi c!a các t+p ch t c!a h b"ng ph
ng pháp th c nghi m
68
3.1.1.1. Xác
nh thành ph n t+p ch t
68
3.1.1.2. Phân b n ng ) c!a các t+p ch t theo chi u cao c!a tháp ch ng luy n 70

,


trong quá trình tinh ch
3.1.1.2.1. Phân b n ng ) c!a các t+p ch t trong quá trình tinh ch c n trong69
các tháp thí nghi m t$ nguyên li u r
ng
3.1.1.2.2. Phân b n ng ) c!a các c u t t+p ch t trong quá trình tinh ch 70
c n t$ nguyên li u tinh b)t
3.1.2. Nghiên c'u hành vi c!a các c u t t+p ch t b"ng ph
ng pháp mơ hình:
73
3.1.2.1. Nghiên c'u các y u t
nh h

ng
n hành vi c!a etyl axetat và al ehyt73
axetic:
3.1.2.2. Nghiên c'u các y u t
nh h
ng
n hành vi c!a axit axetic
76
77
3.1.2.3. Nghiên c'u các y u t
nh h
ng
n hành vi c!a các c u t n-propanol,
iso-propanol, iso-butanol, iso amyl alcohol (h n h p d u fusel) trong tháp ch ng luy n
3.1.2.4. Nghiên c'u các y u t
nh h
ng
n hành vi c!a metanol trong tháp
82
3.2. Nguyên t c chung & tách h n h p nhi u c u t
89
3.3. ng d ng mơ hình t ng qt c!a tháp ch ng luy n
90
3.3.1. Phân tích s
tinh ch c b n g m 3 tháp
90
100
3.3.2. ng d ng mơ hình t ng qt c!a tháp ch ng luy n & t ng h p các s
tinh ch
3.3.2.1. S

tinh ch 4 tháp có k t n i thêm tháp tinh ch l+i COL4 & tách100
metanol
3.3.2.2. S
tinh ch c n 5 tháp có k t n i thêm tháp fusel COL5
102
3.3.3. T ng h p s
tinh ch g m 6 tháp, có dịng tu n hồn
104
3.4. ng d ng mơ hình t ng quát c!a tháp ch ng luy n, t ng h p s
tách có k t 107
n i dòng nhi t gi m n ng l
ng tiêu hao
3.4.1. Nguyên t c t ng h p s
tách có k t n i dịng nhi t
107
3.4.2. Thu t tốn gi i h l.n
108
3.4.3. ng d ng thu t toán gi i h
có k t n i nhi t gi a các tháp
3.4.3.1. Tính tốn ki&m tra s
ph n mía
ng Lam S n

3.4.3.2. T ng h p m)t s

s

l.n

& nghiên c'u t ng h p các s


tinh ch

109
tinh ch

c n có k t n i nhi t t+i Công ty c109

tách v.i hi u su t s

d ng n ng l 122
ng

cao
122
3.4.3.2.2. Nghiên c'u l a ch n áp su t làm vi c cho tháp andehyt COL2
124
3.4.3.2.3. Nghiên c'u l a ch n áp su t làm vi c cho tháp COL3 và COL5
125
3.4.3.2.4. Nghiên c'u l a ch n áp su t làm vi c cho tháp COL4
129
3.4.3.2.5. Nghiên c'u ch n áp su t làm vi c cho tháp thu h i c n COL6
130
3.4.3.2.6. S
tinh ch g m 6 tháp làm vi c các áp su t khác nhau
130
K,T LU/N
135
Các cơng trình ã cơng b
137

Tài li u tham kh o
138
Ph l c

3.4.3.2.1. Nghiên c'u l a ch n áp su t làm vi c cho tháp thô COL1


DANH M C CÁC KÝ HI U, CÁC CH

VI T T T

TCVN
P
V
i
x
y
H
R
L
G
RL
RG
W
E
T
QR
QC
α
r

ϕ
γ
n
N

Tiêu chu0n Vi t Nam
áp su t
th& tích
c ut
n ng ) ph n mol trong pha l#ng
n ng ) ph n mol trong pha h i
entalpy
ch s h i l u
dòng l#ng trong tháp
dòng h i trong tháp
ch s h i l u l#ng
ch s h i l u h i
công
execgy
nhi t )
nhi t un sôi áy tháp
nhi t ng ng t
nh tháp
h s bay h i t
ng
i
hàm nhi t
h s fugat
h s ho+t )
s c u t trong h

s b c lý thuy t c!a tháp ch ng luy n

Trong các s
COL
F
D
B
HS
H2O
MIX
P
DEC
HX
P1ST
P2ST
FUSEL

tinh ch :
tháp ch ng luy n
h nh p
u vào tháp.
dòng
nh tháp
dòng áy tháp
dòng h i
t
dòng n .c
thi t b tr)n dòng
b m
thi t b phân l.p

thi t b gia nhi t
dòng s n ph0m c n sau tháp tinh ch
dòng s n ph0m c n ch t l
ng cao sau tháp tinh ch
dòng s n ph0m d u fusel

l+i


DANH M C CÁC B NG
-. !

/

0

'

!

'

! '

3
'
3

1


) c!a m)t s

t+p ch t trên các

nghi m v.i k t qu

tính tốn t$ mơ hình.

B ng 3-1. N ng
li u tinh b)t và r

) các t+p ch t trên các
ng

5

( ! /
6

)

2

& '

5

!

4 7

4 4
8
'
'
-. !
/
0
'
! '
!
( ! /
)
2
& '
!
!
/ 4 7
:4
/
6
8
!
-. !
/$
0
'
'
! '
1
!

( ! /
)
2
& '
!
!
3
4
5
4
/
/
6
-. !
/;
%
& '
!
( !
)
6
< = / 4
/ <;= 5
/ <>= 5
7
B ng 2-5. So sánh n ng ) c!a etanol trên các %a c!a tháp ch ng luy n theo th c
nghi m v.i k t qu tính tốn t$ mơ hình.
B ng 2-6. N ng


4
1
4

!

%a c!a tháp ch ng luy n theo th c

%a c!a tháp tinh ch

B ng 3-2. Thành ph n c!a h n h p
u
B ng 3-3. Thành ph n c!a d u fusel t+i %a 38,

c n s n xu t t$ nguyên

%a 28 khi l y d .i d+ng l#ng, d+ng h i

B ng 3-4. Thông s
B ng 3-5. Thơng s

c!a các dịng v t li u vào và ra kh#i tháp thơ COL1
c!a các dịng vào và ra kh#i tháp COL2

B ng 3-6. Thông s
B ng 3-7. Thông s

c!a các dòng v t li u vào tháp tinh ch COL3
c!a các dòng v t li u ra kh#i tháp tinh ch COL3


B ng 3-8. Thông s c!a các dòng v t li u vào và ra kh#i thi t b
B ng 3-9. Thành ph n c!a các dòng vào và ra kh#i tháp COL4
B ng 3-10. Thông s
B ng 3-11. Thơng s

c!a các dịng vào và ra kh#i tháp COL5
c!a các dòng vào và ra kh#i tháp COL6

B ng 3-12. Thành ph n các dòng v t li u chính trong s
vi c áp su t th
ng, có k t n i dịng tu n hồn.
B ng 3-13. Mơ hình và các thơng s
B ng 3-14. Thơng s

phân ly tách d u

tinh ch

làm vi c c!a tháp nâng cao n ng

các dòng vào và ra kh#i tháp nâng cao n ng

hình
B ng 3-15. Mơ hình và các thơng s

g m 6 tháp , làm
) T533
) T533 theo mô

làm vi c c!a tháp pha lỗng T552


B ng 3-16. Thơng s c!a các dòng vào và ra kh#i tháp pha lỗng T552 theo mơ hình
B ng 3-17. Mơ hình và các thông s làm vi c c!a tháp tinh ch T557
B ng 3-18. Thơng s c!a các dịng vào và ra kh#i tháp tinh ch
B ng 3-19. Mơ hình và các thông s làm vi c c!a tháp T566
B ng 3-20. Thơng s

T557

c!a các dịng v t li u vào và ra kh#i tháp metanol T566


B ng 3-21. Thơng s

c!a dịng gi m tr .c khi vào tinh ch

ph0m sau s
tinh ch
B ng 3-22. M)t s thông s

nhi t c!a các tháp tinh ch

và thông s
trong s

c!a dịng s n
c!a Cơng ty c

ph n mía
ng Lam S n Thanh Hoá

B ng 3-23. Thay i áp su t làm vi c trong tháp COL1
B ng 3-24. Thành ph n c!a dòng
tháp COL1

nh D1 khi thay

i áp su t và l

ng h i

t trong

B ng 3-25. Thành ph n c!a dòng 2B2 khi thay i áp su t trong tháp COL2
B ng 3-26. K t qu c!a tháp COL5 khi thay i áp su t làm vi c
B ng 3-27. K t qu
B ng 3-28. K t qu

dòng fusel 9 khi thay
dòng fusel 9 khi thay

i áp su t làm vi c c!a tháp COL2
i áp su t làm vi c c!a tháp COL3

B ng 3-29. -nh h
ng c!a áp su t làm vi c c!a tháp tinh ch
n ng l
ng trong tháp COL4

l+i COL4


n tiêu hao

B ng 3-30. K t qu các dòng s n ph0m trong s
hình 3-65
B ng 3-31. T ng k t các thơng s làm vi c c!a các tháp trong s

hình 3-65 theo các

áp su t làm vi c ã ch n trong ph
ng án 1
B ng 3-32. T ng k t các thông s làm vi c c!a các tháp trong s

hình 3-66 theo các

áp su t làm vi c ã ch n trong ph
ng án 2
B ng 3-33. Ch t l
ng các dòng s n ph0m trong s

3-66


DANH M C CÁC HÌNH V ,
Hình 1-1. H

etanol - n .c - iso amyl alcohol

Hình 1-2. H
Hình 1-3. H


etanol - n .c - iso propanol
etanol - n .c - metanol

TH

Hình 1-4. H etanol - n .c - etyl axetat
Hình 1-5. S l) trình tách c!a h n h p 3 c u t
Hình 1-6. -nh h
ng tr+ng thái nhi t )ng h n h p F ut.iql
ng nhi t t i thi&u c n
c p cho quá trình ch ng luy n h n h p hai c u t lý t
ng.
Hình 1-7. Gi m execgy trong ch ng luy n
Hình 1-8 A, B, C. L
ng nhi t tiêu hao t i thi&u là hàm s
trong ch ng luy n h n h p ba c u t
(c).
Hình 1-9. So sánh n ng l
ba c u t .

2,2

c!a n ng

)h nh p

u

imetyl butan (a) / 2 metyl pentan (b) / hexan


ng tiêu hao t i thi&uRmin
Q /F.r cho ba l) trình tách h n h p

Hình 2-1. Cân b"ng pha l#ng – h i c!a h nhi u c u t
Hình 2-2. S
thi t b xác
nh cân b"ng l#ng – h i
@
/$
0) &A 9
B
'
2
& '
@
/;
CA
1
'
'
! '
1
! '
1
!
3
4
Hình 2-5. S
nguyên lý c!a m)t b c cân b"ng pha
Hình 2-6. Mơ hình tháp ch ng luy n liên t c


!
!
6

5

( ! /
8
'

( ! 5
)
2
&
'
+

Hình 2-7. S
tháp ch ng luy n quy mơ pilot
Hình 2-8. Phân b n ng ) etanol theo chi u cao tháp
Hình 2-9. Phân b nhi t ) theo chi u cao tháp
Hình 2-10. 1 th bi&u di2n phân b n ng ) c!a metanol theo chi u cao c!a tháp
ch ng luy n
Hình 2-11. 1 th

c xác
nh b"ng th c nghi m và
c xác
nh d a vào mơ hình

bi&u di2n phân b n ng ) c!a iso propanol theo chi u cao c!a tháp

ch ng luy n
Hình 2-12. 1 th

c xác
nh b"ng th c nghi m và
c xác
nh d a vào mơ hình
bi&u di2n phân b n ng ) c!a etyl axetat theo chi u cao c!a tháp

ch ng luy n
c xác
nh b"ng th c nghi m và
c xác
nh d a vào mơ hình
Hình 3-1. K t qu phân tích etanol s n xu t t$ nguyên li u tinh b)t
Hình 3-2. K t qu phân tích etanol s n xu t t$ nguyên li u r
ng
Hình 3-3. Các
th bi&u di2n hành vi c!a các c u t theo chi u cao c!a tháp
Hình 3-4. 1 th
tháp thí nghi m

bi&u di2n phân b n ng
ng kính 200mm.

) metanol khi tinh ch

c n t$ tinh b)t trên


Hình 3-5. Mơ hình tháp ch ng luy n nghiên c'u hành vi c!a các c u t
d ch etanol - n .c s n xu t b"ng ph
ng pháp lên men

trong dung


Hình 3-6. -nh h

ng c!a n ng

D/F=0,02 , R=10
Hình 3-7. -nh h

ng c!a n ng

axetic D/F=0,02, R=10
Hình 3-8. -nh h
ng ch
Hình 3-9. -nh h
0,2
Hình 3-10. -nh h
xFetanol = 0,2
Hình 3-11. -nh h
xFetanol = 0,2

ng ch

h il u


s

h il u
s

s

n hành vi c!a etyl axetat

) etanol trong dòng vào

s

ng ch
ng ch

) etanol trong dòng vào

h il u
h il u

n phân b

n hành vi c!a al ehyt

etyl axetat, D/F=0,02,
Fetanolx= 0,2
al ehyt axetic, D/F=0,02,
Fetanol x=


n phân b
n n ng

) t+p trong dòng

n phân n ng

) t+p trong dịng

Hình 3-12. -nh h
ng v
xFetanol = 0,2 ; R=3,5

trí ti p li u

n n ng

) t+p trong dịng

Hình 3-13. -nh h
ng v
xFetanol = 0,2; R=3,5

trí ti p li u

n n ng

) t+p trong dịng


Hình 3-14. -nh h
ng n ng ) etyl axetat trong dòng vào t.i phân b
ch , D/F=0,02 ; R=3,5; xFetanol = 0,2
Hình 3-15. -nh h
ng c!a n ng
D/F =0,025 ; R =3,5
Hình 3-16. -nh h
Hình 3-17. -nh h

) etanol trong h n h p

nh, D/F=0,02,
áy, D/F=0,02 ,
nh, D/F=0,02;
áy, D/F=0,02 ,

trong tháp tinh

u t.i phân b

axit axetic

ng ch s h i l u t.i n ng ) axit axetic trong các dòng s n ph0m
ng c!a n ng ) etanol trong h n h p
u t.i phân b n ng ) các

t+p, t+i i u ki n: R=4.
Hình 3-18. S
ch ng luy n có l y d u Fusel
Hình 3-19. -nh h

Hình 3-20. -nh h

ng c!a ch
ng c!a ch

s
s

h i l u t.i n ng
h i l u t.i n ng

) n-propanol trong d u fusel
) c!a iso-butanol trong d u fusel

Hình 3-21. -nh h
Hình 3-22. -nh h

ng c!a ch
ng c!a ch

s
s

h i l u t.i n ng
h i l u t.i n ng

) iso-propanol trong d u fusel
) iso amyl alcohol trong d u fusel

Hình 3-23. -nh h

Hình 3-24. -nh h

ng c!a v trí l y d u fusel t.i n ng ) các t+p ch t trong d u fusel
ng c!a l u l
ng d u fusel t.i n ng ) c!a t+p trong d u fusel

Hình 3-25. -nh h
ng c!a l u l
ph0m etanol tinh ch

ng dòng fusel t.i n ng

) c!a n-propanol trong s n

Hình 3-26. -nh h
ng c!a l u l
ph0m etanol tinh ch

ng d u fusel t.i n ng

) c!a iso-butanol trong s n

= 7.10 -5 và t+i các n ng
Hình 3-27a. Phân b n ng ) metanol t+i R = 3,5; F(metanol)
X
etanol trong h n h p
u khác nhau
Hình 3-27b. Phân b

n ng


) c!a t+p metanol trong tháp tinh ch .

)


Hình 3-28. Quan h

gi a n ng

) metanol

nh tháp và n ng

) etanol trong h n

-5

=7.10
h p
u. T+i t* l D/F=5%;F(metanol)
X
Hình 3-29. N ng ) metanol trong s n ph0m

nh t+i

i u ki n D/F=5%,
X=
F(metanol)


-5

7.10
Hình 3-30. N ng

) metanol trong s n ph0m

i u ki n D/F=5%,
X =
F(metanol)

áy t+i

-5

7.10
Hình 3-31. -nh h

ng c!a các t+p ch t khác

n phân b

n ng

Hình 3-32. -nh h
ng c!a n ng ) metanol trong h n h p
c!a nó X F(Etanol)=0,05 ph n mol; R=4; T* l : D/F=5%.

) metanol trong tháp
u t.i phân b


n ng

)

Hình 3-33. S
h th ng ch ng luy n 3 tháp, làm vi c áp su t th
ng
Hình 3-34. Phân b n ng ) c!a etanol và n .c trong tháp ch ng luy n thơ COL1
Hình 3-35. Phân b
Hình 3-36. Phân b

n ng
n ng

) c!a các t+p ch t trong tháp ch ng luy n thô COL1
) c!a etanol và n .c trong tháp COL2

Hình 3-37. Phân b
Hình 3-38. Phân b

n ng
n ng

) c!a các t+p ch t trong tháp COL2
) c!a t+p ch t iso propanol trong tháp COL2

Hình 3-39. Phân b n ng ) etanol và n .c trong tháp tinh ch COL3
Hình 3-40. Phân b n ng ) c!a các t+p ch t chính trong d u fusel trong tháp tinh ch
COL3

Hình 3-41. Phân b
Hình 3-42. S
Hình 3-43. S
Hình 3-44. S
th
ng

n ng
tinh ch
tinh ch
tinh ch

) c!a t+p metanol trong tháp tinh ch

COL3

g m 4 tháp,làm vi c áp su t th
ng
c n g m 5 tháp, làm vi c áp su t th

ng

c n 6 tháp, có dịng thu h i h i l u, làm vi c

Hình 3-45. S
kh i thu t tốn gi i h l.n
Hình 3-46. Mơ hình s
tinh ch 5 tháp theo s
Lam S n Thanh Hố
Hình 3-47. S

làm vi c th c t

áp su t

c!a Công ty c ph n mía

c!a tháp thơ T507

Hình 3-48. S
làm vi c th c t c!a tháp nâng cao n ng ) T533
Hình 3-49. Phân b n ng ) etanol, n .c trong tháp nâng cao n ng ) T533 theo mơ
hình
Hình 3-50. Phân b

n ng

) n-butanol, iso butanol, iso amyl alcohol, n propanol trong

tháp nâng cao n ng ) T533 theo mơ hình
Hình 3-51. S
làm vi c c!a tháp pha lỗng T552
Hình 3-52. Phân b n ng ) etanol, n .c trong tháp T552 theo mơ hình
Hình 3-53. Phân b n ng ) al ehyt axetic, etyl axetat trong tháp pha loãng T552 theo
mơ hình
Hình 3-54. S

làm vi c c!a tháp tinh ch

T557


ng


Hình 3-55. Phân b
Hình 3-56. Phân b
hình

n ng
n ng

) c!a etanol và n .c trong tháp tinh ch

T557 theo mô hình

) c!a iso amyl alcohol trong tháp tinh ch

Hình 3-57. Phân b
Hình 3-58. Phân b

n ng
n ng

Hình 3-59. Phân b
Hình 3-60. Phân b

etanol và n .c trong tháp metanol T566 theo mơ hình
metanol trong tháp metanol T566 theo mơ hình

T557 theo mô


) c!a n-propanol trong tháp tinh ch T557 theo mơ hình
) c!a metanol trong tháp tinh ch T557 theo mơ hình

Hình 3-61. S
Hình 3-62. S

ngun lý c!a tháp thơ COL1
nguyên lý c!a tháp andehyt COL2

Hình 3-63. S
Hình 3-64. S

nguyên lý k t n i các tháp COL1, COL2, COL3, DEC và COL5
k t n i tháp COL1, COL2, COL3, COL4, COL5

Hình 3-65. S
Hình 3-66. S

tinh ch g m 6 tháp làm vi c các áp su t khác nhau
6 tháp làm vi c các áp su t khác nhau và k t n i nhi t gi a các

tháp theo ph

ng án k t n i nhi t 2.


1

M
Trong th c t

nh

h

s n xu t th

thu

các c u t

trong h . Thông th

t

l n,

trong h

c s n ph m có

ng, các c u t

c u t , ba c u t
các h

ng g p các h

d u m , các s n ph m lên men, các ch

l ng…


t

U

nh h

dung d ch nhi u c u t

ph m sinh h c, các h n h p khí hố

tinh khi t cao c n thi t ph i phân tách riêng

ng các h

nhi u c u t

ng l n nhau gi a các c u t

trong h
và có th

cịn có kh

khá ph c t p, s

xu t hi n các vùng d
các c u t ,

th


l

ng c u

không tuân theo các quy lu t lý

n ng t o v i nhau các h n h p

này b ng ph !ng pháp ch ng luy n th
+ Khó tách tri t

ph c t p

ng phí hai

hai pha l ng. Do v y, phân tách

ng g p nhi u khó kh n:

i v i các h n h p

ng phí ph i dùng k t

h p nhi u ph !ng pháp.
+H

th ng thi t b

ph c t p, cho h


ch ng luy n và 2(n-1) thi t b
+S
c ut
th

s

l
l

trao

"i nhi t.

trình tách l n, v i h

4c ut

trình tách s# là 119 l

nc ut
s

trình, nên vi c

l

ph i c n ít nh t (n-1) tháp


trình tách là 22, cho h n h p 5
a ra

cl

trình tách h p lý

ng g p nhi u khó kh n.
+ Tiêu hao n ng l

ng cho quá trình phân tách l n.

Vì v y, vi c nghiên c u t i
nâng cao hi u qu

phân tách, gi m s

u hố q trình phân tách h
l

ng thi t b , l a ch n m t l

lý, gi m tiêu hao nguyên v t li u và n ng l
hi n nay.

nhi u c u t

ng là v n

nh m


trình tách h p

thi t th c và c p bách


2

CH

NG 1 - T NG QUAN

1.1- H$ DUNG D%CH NHI&U C'U T(
Trong th c t

s n xu t, h u h t các h n h p th c thông th

h n h p nhi u c u t

nh

h nh pd um ,h nh pr

có th

dùng các ph !ng

h p ph*, h p th*, trích ly, ch ng luy n,... ho c k t h p các ph !ng pháp

ó tu+ thu c vào tính ch t c,a h

c
th

u là các

u c)n, các h n h p sau lên

men, các h n h p hoá ch t... Tách các h n h p nhi u c u t
pháp nh

ng

c n tách. [2]

i m chung c,a các h

ng có s

l

ng c u t

dung d ch nhi u c u t

l n, các c u t

là r t ph c t p do chúng

tan l n hoàn toàn vào nhau ho c khơng


tan m t ph n hay hồn tồn t o thành hai pha l ng và c-ng có th

g p các

i m

ng phí trong h n h p này.
M t h n h p nhi u c u t
etanol - n

th

ng g p trong th c t

s n xu t là dung d ch

c và các t p ch t s n xu t b ng ph !ng pháp lên men.

th c nhi u c u t

r t

i n hình. Các c u t

trong h

có

nh h


ph c t p gây nhi u khó kh n cho vi c phân tách các c u t
s n ph m c)n th c ph m ch t l

ng cao,

quá trình này

ng l n nhau h t s c

t p ch t, nh m thu

m b o s c kho. c,a ng

Trong công nghi p, vi c s n xu t etanol th c ph m
trình lên men các nguyên li u ch a

ây là dung d ch

is

c

d*ng.

c ti n hành nh

ng ho c tinh b t, và dung d ch thu

quá
c sau


c g i là gi m. Tác nhân xúc tác cho quá trình lên men này là các

ch,ng n m men.
Tùy thu c vào nguyên li u s n xu t ban

u (tinh b t g o, s/n, … ho c r0

ng…), ch,ng n m men và quá trình lên men mà s
c,a chúng trong h

dung d ch etanol - n

khác nhau. Nh ng nhìn chung,

ây là h

l

ng c u t

c và các c u t

c-ng nh

n)ng

t p ch t sau lên men là

dung d ch có r t nhi u t p ch t và r t ph c


t p.
Ngoài hai c u t
kho ng h!n 50 c u t

chính là n

c và etanol, s

[3], g)m ch, y u là các c u t

c ut
sau:

có trong h

có th

lên

n


3

- Các an ehyt: an ehyt axetic, an ehyt propylic, an ehyt butyric, akrolein,
metyl axetat, etyl axetat, an ehyt n maslianic,

iaxetin, trietyl amin, an ehyt


crotonic, trimetyl amin ,…
- Các este: este c,a axit axetic, este c,a axit propylic,

ietyl este, etyl muravic

este, etyl iso maslianat (este), este c,a axit iso valeric, etyl propyonat (este), este
c,a axit axetic - iso amylic, este iso valerat amylic,...
- Các axit: axit axetic, axit butyric,...
- Các r

u b c cao: iso amyl ancohol, iso butanol, n butanol, n propanol, iso

propanol, fufurol, glyxerol,…
Trong gi m, thành ph n etanol chi m 6 - 7% th
n

c (89 - 90% th
Trong h

nhau m t
nhi t

tích) và các t p ch t (< 5% th
ng phí

sơi c,a các c u t

n)ng

t o thành các vùng d


th

+H
th

c

etanol - n

+H
i m

g)m etanol - n

và có kh

n ng

c v i m t vài c u t

t p

i m ph c t p này c,a h . Ví d*:

i m

ng phí c c ti u gi a etanol - n

ng biên gi i ch ng c t n i hai


etanol - n

này d2 t o

c - iso amyl ancohol: hình 1-1 cho th y xu t hi n vùng d

hai pha l ng và hai

ancohol và m t

ng phí ba c u t

n a,

hai pha l ng.

dung d ch ba c u t

ã cho th y rõ

ct ov i

tích [8]. H!n th

n m trong m t kho ng khá h1p nên trong h

ng phí hai c u t , h n h p

Kh o sát các h


chính là etanol và n

c,a etanol là 96% th

thành các h n h p

ch t

tích). [5]

dung d ch r t ph c t p này, hai c u t
i m

tích, ph n cịn l i ch, y u là

i m

c - iso propanol: hình 1-2 cho th y h

ng phí c c ti u gi a etanol - n

c và n

c và n

c - iso amyl

ng phí.
ba c u t


này có hai

c - iso propanol và m t

ng biên

gi i ch ng c t.
+H

etanol - n

ti u gi a etanol - n
+H
c ut

c và

etanol - n

l ng - l ng, ba
v i ba

c - metanol: hình 1-3 cho th y h

i m

có m t

ng biên gi i ch ng c t n i


i m

ng phí c c

0nh metanol v i

i m này.

c - etyl axetat: trên hình 1-4 xu t hi n m t vùng hai pha
ng phí c c ti u hai c u t

ng biên gi i ch ng c t.

và m t

i m

ng phí c c ti u ba


4

o

etanol (78,31 Ternary
C) Map (Mole Basis)

T e rnoC)
a ry M a p (M o le B a s i s)

etanol (78,31

ETHAN-01 (78.31 C)

0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2

n
c
WATER
(100.02
(100,02C)o C)

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

Hình 1-1. H

etanol - n

0.1

3-MET-01
iso
amyl
(130.91 C )
ancohol

(130,91o C)

0.8

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

0.9

ETHAN-01 (78.31 C )

n WATER
c
o C)
(100.02
(100,02
C)

c - iso amyl ancohol

0.4

0.5

0.6

0.7

etanol - n

0.8


0.9

propanol 2
(82,35o C)

ISO PR-0
(82.35 C

c – propanol 2

0.9

0.9

0.8

0. 8

0.7

0.7

0.6

0.6

0.5

0.5


0.4

0.4

0.3

0.3

0. 2

0.3

0.4

0.5

0. 6

0.7

etanol - n

0.8

0.9

kh n do có th
tách tri t


n WATER
c
o C)
(100.02
(100,02
C)

c – metanol

Tính ch t ph c t p c,a h
ó có th

0.1

etanol
(78,31o C)

ETHAN-0 1
(78.3 1 C )

0.2

0.2
0.1
0.1

Hình 1-3. H

th


0.3

etyl axetat Ternary Map (Mole Basis)
o
(77,2
ETHYL-01C)
(77.20 C)

metanol (64,53 C)
METHA-01 (64.53 C)

Qua

0.2

Hình 1-2. H

o Map (Mole Basis)
Ternary

n WATER
c
o
(100.02
(100,02
C)C )

0.1

i m


etanol - n

c

ã

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

etanol - n

0.8

h n h p n u ch0 s

etanol
(78,31 C)

ETHAN-01
(78.31 C) o

c - etyl axetat


c th y rõ trong các ví d* trên.

trong h n h p này s# g p nhi u khó
ó khó có

d*ng ph !ng pháp ch ng luy n thông th
th ng thi t b

tinh ch

ng

ph c t p, tiêu hao

ng cho quá trình tách s# l n làm t ng chi phí cho q trình do

giá thành s n ph m.

0.9

ng phí ho c các vùng hai pha l ng. Khi

mà s# ph i k t h p nhi u ph !ng pháp, h
n ng l

0.2

Hình 1-4. H


th y q trình tách các c u t
g p các

0.1

ó làm t ng


5

1.2- PHÂN TÁCH DUNG D%CH NHI&U C'U T(

V i các h n h p nhi u c u t
chính,

c

d ng dung d ch, ph !ng pháp phân tách

ng d*ng r ng rãi nh t là ph !ng pháp ch ng luy n.

Q trình ch ng

c

-

D um

-


Khơng khí hố l ng

ng d*ng r ng rãi trong s n xu t
c ch ng c t

tách các h n h p:

o

và
C-190 s n xu t2 O

nhi t

N2.
-

Các s n ph m c,a quá trình t"ng h p h u c! th

ng

d ng h p ch t l ng.

Ví d* s n xu t metanol, etylen, propylen, buta ien…
-

Các s n ph m c,a cơng ngh
etanol - n
V ih


c t3 q trình lên men.
nhi t

s# hoàn toàn xác

, áp su t xác

nh. Nh ng h

áp su t cho m t c u t

nh cho s n ph m

nc ut

thì v n ch a th

có n b c t
xác

khác do v n còn (n-2) b c t
trong h

0nh thì ch

do nên khi xác

nh


làm vi c
nh nhi t

c thành ph n, nhi t

do. Tách h n h p nhi u c u t

h!n r t nhi u so v i h n h p hai c u t
c,a các c u t

ng là h n h p ch t l ng nh

hai c u t , quá trình phân tách s# ch0 c n ti n hành trong m t tháp.

V i các thông s

các c u t

sinh h c, th

c bi t là v i các h

khơng tn theo các quan h

lý t

sơi c,a

khó kh n


th c khi

ng, h

,

có nhi u

nh h

ng

i m

ng phí, có vùng hai pha l ng ...
Phân tách h
s

dung d ch nhi u c u t

d*ng m t tháp ch ng luy n mà ph i s

luy n ph i s
V

d*ng trong s!

m t lý thuy t,

ch ng luy n và t !ng

t*

b ng ph !ng pháp ch ng luy n không th

0nh tháp. Khi

khác nhau.

) phân tách tu+ thu c vào s
tách các h

ó, ngồi s

l

l

ng thi t b

un sơi
ph i s

l

ng c u t

dung d ch g)m n c u t

ng là (n-1) thi t b


tiêu t n trong các thi t b
nhi u c u t

d*ng nhi u tháp. S

ng tháp ch ng
trong h .

s# ph i có (n-1) tháp

áy tháp và (n-1) thi t b

ng ng

d*ng là r t l n thì n ng l

gia nhi t c-ng s# vô cùng l n. H!n n a, tách h n h p

b ng ch ng luy n có th

th c hi n theo nhi u l

trình (trình t ) tách

ng


6

Theo các quan ni m tr


[2(n − 1) ]!

tách s# là:
S

c

ây [9], v i h n h p g)m n c u t

l

c ut

trong h

S

tháp ch ng luy n

S

l

3

2

2


4

3

5

5

4

14

n các c u t
Theo

có nhi t

ó, m t h

nh t là 2 tháp và l

l

ng l

trình tách

trình tách t ng lên

áng k


dung d ch g)m 3 c u t

ABC thì s# ph i có s!

trình tách s# có 3 ph !ng án nh

) tách g)m ít

sau:

+ Ph !ng án b: ABC – A/BC – A/B/C
+ Ph !ng án c: ABC – AB/BC – A/B/C v i B là c u t
Các s!

) tách c* th

nh

trung gian.

sau:
A

A
A

AB
AB


ABC

B
ABC

ABC

B

B

B

BC
BC

C

C
C

A

B

Hình 1-5. S

do

sơi trung gian trong h n h p.


+ Ph !ng án a: ABC – AB/C – A/B/C

Khi

trình

n!( n −1)!

Theo quan ni m m i hi n nay [23], s
tính

thì s

l

ó cho h n h p 4 c u t

C

trình tách c a h n h p 3 c u t
ABCD, s

l

trình tách s# là:


7


Th

t

tách

C ut

l

trình tách

Khơng có

3

AB/CD

Khơng có

1

ABC/D

Khơng có

3

ABCD


B

3

ABCD

C

3

ABCD

BC

9

Nh
l

S

A/BCD

T"ng s

s

trung gian

l


trình tách

22

v y cho h n h p b n c u t

trình tách lên

n 119 l

trình tách s# r t l n, nh

s

l

trình tách là 22, cho h n h p 5 c u t ,

trình [23]. Khi h

có nhi u c u t , s

v y q trình tính tốn và t i

u hoá h

l

ng các l


th ng tách s# r t

ph c t p.
1.3- T4I 5U HỐ Q TRÌNH PHÂN TÁCH H$ NHI&U C'U T(
1.3.1. L a ch n ch

tiêu t i

iv im ih
ch t l

u hoá trong t ng h p h

th ng:

nhi u c u t , ph* thu c vào tính ch t hố lý c,a h , yêu c u

ng s n ph m, n ng su t c,a h

th ng, mà c n thi t ph i phân tích

ra l

trình tách c* th .
Nhi m v* t i

u hoá

nh t là m t bài toán khơng

s

d*ng trong s!

khơng gây

ch0 ra l

trình c* th

!n gi n, v i m*c

) và các ph !ng án c,a l

nh h

ng

n ch t l

có th

tách t3ng phân

hố lý c,a h .
c ut

i u

trong h , t3


l

ng các thi t b

tách riêng t3ng c u t

là quá khó và t n

ng h p không nh t thi t ph i tách riêng t3ng c u t
v

yêu c u ch t l

òi h i ph i có các nghiên c u c* th

ó có th

cao

ng c,a s n ph m.

o n d a trên c! s
ó

ích là ph i gi m s

kinh t

trình tách, gi m chi phí s n xu t mà


Do v y, khi tách h n h p nhi u c u t
kém và trong r t nhi u tr

mang l i hi u qu

phân nhóm các c u t

có

c

mà

ng s n ph m, tính ch t
v

hành vi c,a t3ng

i m chung v

bay h!i


8

t !ng
h

i


tách theo t3ng nhóm c u t , l a ch n

cl

iv i

dung d ch kh o sát.
Trong nhi u tr

g nv it i
T3 l

ng h p s!

)h

th ng tách theo nhóm là s!

u theo ch0 tiêu tiêu hao n ng l

trình tách

Ch0 tiêu t i

ã ch n, ti n hành tính tốn t i

u ho c

u cho q trình phân tách.


u t t nh t cho m t quá trình s n xu t là giá thành s n ph m. Tuy nhiên,

kh u hao thi t b ,
ng tiêu hao...,
Trong

)t i

ng.

tính tốn giá thành s n ph m c n thi t ph i tính
l

trình tách h p lý

ut

nhà x

c giá thành ch

t o thi t b ,

ng, giá nguyên v t li u, nhân công lao

ng, n ng

ây là m t bài toán r t ph c t p.


i u ki n giá n ng l

tiêu hao trên m t

!n v

ng

s n ph m

ang leo thang nh

hi n nay thì n ng l

ang là m t m*c tiêu t i

ng

u hóa có ý ngh6a r t

l n trong s n xu t.
Vì v y, các nghiên c u trong báo cáo này s# t p trung gi i quy t v n
hoá v

n ng l

ki m n ng l
nh n

ng tiêu t n cho quá trình phân tách h

ng trong quá trình tinh ch

c sau khi lên men

h

thu

t i

nhi u c u t , c* th

dung d ch etanol - n

u

là ti t

c và các t p ch t

c c)n th c ph m có ch t l

ng cao,

t các

yêu c u ch0 tiêu cho phép theo TCVN (TCVN 1051 – 71).
Kh o sát th c tr ng s n xu t c)n th c ph m t i m t s
hi n nay cho th y k t qu
Công ty c" ph n c)n - r


tiêu hao n ng l
u Hà N i trên h

ng tính trên m t

nhà máy
!n v

t 10at/1kg c)n s n ph m, cịn trên m t s

hi n

c ngồi h

dây chuy n

th ng ch ng c t g)m 6 tháp nh

c)n Lam S!n - Thanh Hoá là 4,5 kg h!i 10at/1kg c)n ch t l
V i giá thành c,a 1 kg h!i

c)n s n ph m

th ng ch ng c t g)m 3 tháp trên th c t

vào kho ng 8 - 9 kg h!i
i m i nh p t3 n

Vi t Nam


t i Nhà máy

ng cao.

t là kho ng 0,7 USD [18] thì vi c ti t ki m

1 kg h!i/ 1kg c)n s n ph m mang l i ý ngh6a

áng k

c

cho vi c gi m giá thành c,a

s n ph m.
Vi c phân tích tiêu hao n ng l
luy n nhi u c u t

có ý ngh6a r t l n

ng t i các công

o n trong h

ti n hành t"ng h p h

th ng ch ng

th ng và l a ch n l



9

trình tách t i
ch t l

u, có l i v

m t n ng l

ng nh t

)ng th i c-ng không làm gi m

ng s n ph m.

1.3.2. Phân tích ch

tiêu t i

u hoá v

n ng l

ng tiêu hao trong quá trình tách

h n h p nhi u c u t :
N ng l
có th


ng riêng c n thi t W

tách m t h n h p thành các c u t

tinh khi t

tính theo cơng th c c,a King:
W = - RT

xFi ln(γi x Fi)

(1.1)

Ph !ng trình trên khơng ph* thu c vào ph !ng pháp tách h n h p và h u
nh

mơ t

q trình ng

N ng l
n ng chuy n

c l i v i quá trình tr n các c u t

ng c p cho quá trình ch ng luy n ch, y u
"i nhi t n ng sang công

c


thành h n h p.
d ng nhi t l

c tr ng b ng

il

ng execgy E:

E = Q (T 1 – T0)/T1
7

ây:

Công W

Q-l

c,a ngu)n nhi t

T 0 - nhi t

c,a mơi tr

c t o thành có th

ng

tính d a vào s


v y, n ng l

1
T2

−

1
T1

u

(1.3)

)

ng riêng c n thi t W ph* thu c không nh ng vào l

nhi t Q mà còn ph* thu c vào m c nhi t

1

Trong tháp ch ng luy n dòng nhi t RQ
tháp t i nhi t

khác nhau gi a nhi t

u ra
,a ngu)n nhi t.

2 cT
W = QT0 (

Nh

(1.2)

ng nhi t

T 1 - nhi t

vào T1 và nhi t

ng. Kh

và
RT

dòng nhi t QC l y

ng

vàT T2 .
c c p cho thi t b

i t i thi t b

un bay h!i

ng ng t* trên


áy

0nh tháp t i

.
CT

nhi t

Cho tháp ch ng luy n có th

vi t ph !ng trình g n

QR + QC ≈ 0
Hi u s
mát execgy th
trình th

nhi t

- TC )
R (T

th

v i TR >TC

(1.4)
n o20

C nên m t

ng n m trong kho ng t3 5

ng là nh . Tuy nhiên trong ch ng luy n l

ng do dòng nhi t có nhi t

úng sau:

1

>TTR và l

ng nhi t c p cho quá

ng nhi t l y

i trong thi t b


10

ng ng t* do dòng n

c làm ngu i th

ng có nhi t

l n h!n so v i nhu c u c n thi t execgy


ãb

m t

là m t trong nh ng nguyên nhân chính làm t ng l
ch ng luy n. Do v y, ti t ki m nhi t l
l

< TTC cho nên m t l

i trong quá trình tách.

ng
ây chính

ng nhi t tiêu hao cho q trình

ng

Các m*c tiêu c,a ti t ki m n ng l

2

ây th c ch t là ti t ki m execgy.

ng trong ch ng luy n chính là làm gi m

ng nhi t c p cho quá trìnhRQvà gi m


n m c có th

)
nhi t 1 - T2(T

hi u s

c,a dịng nhi t vào và dòng nhi t ra.
i v i tháp
ch ng luy n Q
R là s
nóng (có nhi t

d*ng các thi t b

h)i l u t i

u th

ó, ch0 s

l

gi m nhi t l

"i nhi t hi u qu

u có nhi t

ng c n c p cho


gi a các s n ph m

th p và s

h)i l u làm vi cL R
ch n

m c nh

d*ng l p cách nhi t
nh t có th . Ch0

ng n m trong kho ng
R(1,05 ÷ 1,1)Rmin.
L=

Tr ng thái nhi t c,a h n h p
nh h

trao

cao) v i h n h p

cho tháp. Thêm vào
s

!n, ph !ng pháp t t nh t

ng r t l n


u(

c

có q
c tr ng b ng y u t F ) calo

n tiêu hao nhi t c,a tháp. Giá tr

lý thuy t nh

ng c n thi t cho quá trình ch ng luy Rmin
n Q/F.r cho h n h p lý t

nh t c,a n ng

ng hai c u t

xem trên hình 1-6.
1
QC
)
= −( x Fa +
Fr
α −1

1
QC
)

= −(1 +
Fr
α −1

xDa = 1

1
QC
)
= − ( y Fa +
Fr
α −1

xDa = 1

QC

x Da = 1

QC

F x Fa

F y Fa

q F= 1

qF = 0

1

QC
)
= − (1 +
Fr
α −1
xDa = 1

QC
F yFa

F
x Fa
QR2

QR

A

QR

B

xBa = 0

1
QR
= x Fa +
α −1
Fr


Hình 1-6.

xBa = 0

1
QR
=
Fr α − 1

nh h

ng tr ng thái nhi t

QR1

QR

C

D
x Ba = 0

1
QR
= y Fa +
−1
α −1
Fr

ng h n h p F t ui lq


c n c p cho quá trình ch ng luy n h n h p hai c u t

xBa = 0

1
QR
= 1+
α −1
Fr

ng nhi t t i thi u
lý t

ng.


11

V i: A - h n h p

u

B-h nh p

u

d ng h i bão hòa
0);
F =(q


C-h nh p

u

d ng h i bão hòa ng ng t

D-h nh p
t

d ng l ng sôi
1);
F = (q

ng

u

c cho bay h i tr

trong thi t b

c khi vào tháp. Trong
α - hó s

u vào tháp

quá trình l n h!n m t l

d ng l ng sôi

1), l
F =(q

ng b ng Fa
x so v i tr

bay h i

ng ng t* ch0

cs

h!i c,a h n h p

d*ng trong

u dùng

un nóng dung d ch

ng h p này, tháp có th

nhi t trong tháp n u n)ng
c,a h n h p

ng

Fayth

cs


d ng h!i, thì

p và h

c khi

áy tháp sau

n nhi t ng ng t* s#

o n luy n c,a tháp và vì v y, l

gi m th p h!n. Trong tr
làm vi c này th

u vào tháp

u vào tháp

o n luy n. Chính vì v y, tr

i vào tháp (hình 1-6C). B ng cách này,

o n ch ng và

ng nhi t tiêu hao cho

ng h p h n h p


tr ng thái h!i (qF = 0). Tuy nhiên khi h n h p

s

n nhi t
i vào tháp,

ó h!i ng ng t*
c dùng cho c

ng nhi t c n c p choR tháp
s# Q
làm vi c mà không c n có ngu)n

bay h!i α t !ng

i cao. Ph !ng án

d*ng trong các quá trình nhi t

th p nh ng áp su t

u ph i cao h!n so v i áp su t làm vi c c,a tháp. Vì v y, h n h p

tr ng thái h!i h p lý h!n so v i h n h p
th c hi n vi c hóa h!i h n h p l ng
l

áy tháp;


ic ac ut .

Khi h n h p

m i

un bay h i

u

u tr

d ng l ng. Tuy nhiên không nên

c khi

ng tiêu hao t"ng c ng s# cao h!n so v i tr

u

a vào tháp (hình 1-6D) vì n ng

ng h p h n h p

u vào tháp

d ng

l ng.
Trong tr


ng h p tháp có nhi u

nhau thì vi c ch n các v

trí

c,a tháp là r t quan tr ng và có
gi m m t mát kh
th

ng

t các thi t b

gi i pháp này không gi m
m t ph n l

ng nhi t này

h!n và vì v y s# làm gi m

u vào v i n)ng

u vào t i
nh h

u và

ng l n


n ng chuy n

i u khi n s
nl

ho t

u vào khác
ng chính xác

ng nhi t tiêu hao trong tháp.

"i nhi t sang execgy, trong các tháp

un bay h!i và thi t b
cl

c,a các

ng ng t* trung gian.

!ng nhiên

ng nhi t c n cung c p cho quá trình, nh ng do

cc p

nhi t


i ph n m t mát execgy.

th p và

cl y

i t i nhi t

cao


12

Ph !ng pháp này ch0 có l i th
ho c có nhi u

it

ng s

d*ng nhi t khác nhau, ho c có s

M t mát execgy c-ng có th
0nh tháp
D

khi có các ngu)n nhi t có áp su t khác nhau,
c gi m b ng cách s

d*ng liên k t nhi t.

d*ng nhi t th i

trên

t o dịng h!i có áp su t th p (hình 1-7A).
D

H!i áp su t th p

D

PC
F

F

van h áp

F

Pd

A

B

H! i áp su cao

B


B

C

H! i áp su cao

B

Hình 1-7. Gi m execgy trong ch ng luy n.
A - t o dòng h i áp su t th p t n
c ng ng. B - nén h i có áp su t th p và
cho quay v m ng l
i h i. C - dùng b m nhi t.
Nh

v y s# khơng có l

ch0 có h!i áp su t cao

ng h!i nào

c “tiêu th*” trong ch ng luy n mà

c chuy n sang h!i có áp su t th p. Nh

ây không ph i là tiêu hao nhi t l

v y, tiêu hao

ng mà là tiêu hao execgy. N u nh


m ng h!i có áp su t th p thì dịng h!i sau khi

c nén có th

s#

c

khơng có
a quay l i

m ng h!i áp su t cao (hình 1-7B).
Tách h n h p nhi u c u t
t

khác nhau (l

b ng ch ng luy n có th

trình tách). Kinh phí

q trình tách ph* thu c vào l

ut

cho h

ut


vì n u l
iv ih

h p lý t
có th

ng h!i tiêu hao càng l n thì

ba c u t , l

ng ba c u t

th ng tách và chi phí v n hành

trình tách. Chi phí tiêu hao cho q trình tách trong

ch ng luy n ph* thu c ch, y u vào giá n ng l
phí

th c hi n theo nhi u th

ng nhi t nh

a - b- c thành các c u t

c khái quát hóa b ng các cơng th c và

ng.

i u này c-ng


úng cho kinh

ng kính tháp s# càng l n.
nh
n cho quá trình tách h n
min ct Q
tinh khi t theo l

trình a- , c- và a-c

c minh h a trên hình 1-8.