bài giảng nguyên lý chưng cất
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.34 MB, 81 trang )
NGUYÊN LÝ CHƯNG
CẤT
I. C S LÝ THUY T C A QUÁ TRÌNH CH NG C TƠ Ở Ế Ủ Ư Ấ
Nhiệt độ sôi của Butan
Áp suất, atm Nhiệt độ,
o
C
1 0
3.41 36
4.80 50
I.1. SỰ SÔI CỦA DUNG DỊCH:
Sự sôi của chất nguyên chất: Một chất lỏng sẽ sôi ở nhiệt độ mà tại đó áp suất hơi bão
hoà của nó bằng áp suất môi trường đè lên mặt thoáng.
Sự phụ thuộc nhiệt độ sôi theo áp suất:
I.1. S SÔI C A DUNG D CH:Ự Ủ Ị
Thành phần pha hơi sinh ra khi đun sôi một dung dịch:
Định luật Konovalov: Khi sôi một dung dịch lỏng cho ra một pha hơi giàu chất dễ sôi hơn
so với dung dịch lỏng.
I.2. NGUYÊN LÝ C A QUÁ TRÌNH CH NG C TỦ Ư Ấ
Phần nhẹ (distillat);
Phần nặng (redue).
Chưng cất là quá trình tách một dung dịch bằng cách đun sôi nó, rồi
ngưng tụ hơi bay ra để được 2 phần:
II. Cơ sở lý thuyết chưng cất dầu mỏ
Chưng cất đơn giản
Chưng cất bay hơi dần dần; Chưng cất bay hơi một bậc; Chưng cất bay hơi đa bậc.
Chưng cất phức tạp:
Chưng cất có hồi lưu; Chưng cất có tinh luyện; Chưng cất chân không; Chưng cất hơi
nước.
II. Cơ sở lý thuyết chưng cất dầu mỏ
Chưng cất đơn giản được ứng dụng khi:
•
Khi nhiệt độ sôi của 2 chất 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.
Nhược điểm:
•
Không đạt được độ phân chia cao khi cần phân chia rõ ràng các cấu tử thành phần của hỗn
hợp chất lỏng.
Ch ng c t đ n gi nư ấ ơ ả
Chưng cất bay hơi dần dần
Hơi tạo thành thoát ra khỏi thiết bị
chưng cất ngay lập tức, ngưng tụ
trong thiết bị làm lạnh – ngưng tụ và
được thu hồi dưới dạng distilat.
Ch ng c t đ n gi nư ấ ơ ả
Chưng cất bay hơi một bậc:
Hơi tạo thành thoát ra khỏi thiết bị chưng cất
ngay lập tức, ngưng tụ trong thiết bị làm lạnh –
ngưng tụ và được thu hồi dưới dạng distilat
•
Ưu điểm: áp dụng trong điều kiện thực tế
chưng cất dầu;
•
Nhược điểm: nhiệt độ chưng bị giới hạn
Ch ng c t đ n gi nư ấ ơ ả
Chưng cất bay hơi nhiều lần: gồm nhiều quá trình bay hơi một lần nối tiếp nhau ở nhiệt độ tăng cao
dần đối với phần cặn.
Chưng cất hồi lưu:
Chưng cất phức tạp
Chưng cất tinh luyện
Dựa vào quá trình trao đổi
chất nhiều lần giữa pha lỏng
và hơi nhờ vào các đĩa hay
đệm
Chưng cất phức tạp
Chưng cất chân không và chưng cất với hơi nước:
Tránh sự phân hủy các phân đoạn có nhiệt độ sôi cao bằng cách sử dụng chân không
hoặc hơi nước để hạn chế nhiệt độ chưng cất.
Tăng nồng độ thành phần sôi cao trong cặn chưng cất dầu.
Ảnh hưởng của hơi nước: khuấy trộn mạnh chất lỏng, tạo khả năng
bay hơi các thành phần sôi thấp; tạo bề mặt bay hơi lớn hơn khi tạo
các bong bóng hơi nước trong bay hơi hydrocacbon.
I.3. các loại tháp chưng cất và lựa chọn mâm chưng cất
Phân loại thiết bị chưng cất:
Theo phương pháp hoạt động của tháp
Tháp hoạt động theo chu kỳ;
Tháp hoạt động liên tục.
Theo kết cấu tiếp xúc
Tháp đĩa;
Tháp chưng cất mâm chóp;
Tháp đệm (tháp chưng cất dùng vật chêm).
Tháp hoạt động theo chu kỳ
Ứng dụng: cụm thiết bị công suất nhỏ, cần thu được nhiều phân đoạn và độ phân tách
cao.
Nhược điểm:
Chi phí nhiệt cao;
Công suất làm việc thấp;
Hiệu suất sử dụng thiết bị thấp.
Tháp hoạt động liên tục
tháp đĩa, tháp mâm chóp và tháp đ mệ
Tháp chưng cất Ưu điểm Nhược điểm
Tháp đĩa (tháp mâm xuyên lỗ) chế tạo đơn giản, vệ sinh dễ
dàng, trở lực thấp hơn tháp chóp,
ít tốn kim loại hơn tháp chóp
yêu cầu lắp đặt cao: mâm lắp phải
rất phẳng, đối với những tháp có
đường kính quá lớn (>2.4m) ít
dùng mâm xuyên lỗ vì khi đó chất
lỏng phân phối không đều trên
mâm
tháp đĩa, tháp mâm chóp và tháp đ mệ
Tháp chưng cất Ưu điểm Nhược điểm
Tháp chóp
hiệu suất truyền khối cao , ổn
định , ít tiêu hao năng lượng
hơn nên có số mâm ít hơn
chế tạo phức tạp , trở lực lớn
tháp đĩa, tháp mâm chóp và tháp đ mệ
Tháp chưng cất Ưu điểm Nhược điểm
Tháp đệm
chế tạo đơn giản , trở lực thấp hiệu suất thấp, kém ổn định
do sự phân bố các pha theo
tiết diện tháp không đều, sử
dụng tháp chêm không cho
phép ta kiểm soát quá trình
chưng cất theo không gian
tháp, tháp chêm khó chế tạo
được kích thước lớn ở qui mô
công nghiệp.
Tháp chưng cất dạng đĩa
Đĩa chưng cất
Đĩa:
Hoạt động của đĩa dựa trên nguyên tắc thực hiện tiếp xúc giữa dòng hơi đi lên phía đỉnh
tháp với dòng lỏng nằm trên bề mặt đĩa.
Tuỳ theo sự lưu thông của các pha, người ta phân làm ba nhóm:
-Đĩa loại chảy ngược dòng;
-Đĩa vách ngăn hay đĩa loại chảy màng;
-Đĩa loại chảy chéo dòng có vách chảy chuyền: được sử dụng rộng rãi nhất.
Đĩa chưng cất
Loại đĩa Nguyên lý hoạt động Ứng dụng
1. Đĩa loại chảy ngược dòng
không có ống chảy truyền
Lỏng và hơi lần lượt xen kẽ
đi qua các lỗ đục trên đĩa
tiếp xúc ngược chiều nhau.
Có hiệu suất cao, độ linh
động kém, tháp có đường
kính tương đối nhỏ (≤ 1,8m)
do sự phân bố lỏng trên bề
mặt đĩa kém.
Đĩa chưng cất
Loại đĩa Nguyên lý hoạt động Ứng dụng
2. Đĩa vách ngăn hay đĩa loại chảy
màng
Quá trình tiếp xúc pha xảy ra nhờ
sự đi lên của pha hơi qua một
màng chất lỏng chảy xuống từ
vách ngăn.
Hiệu suất của loại đĩa này rất kém
(10-15%) nhưng độ linh động lại
lớn nhất.
Đĩa vách ngăn có cấu tạo rất đơn
giản, thường dùng cho các trường
hợp nguyên liệu bẩn, dễ đóng cặn
và cho phép làm việc với lưu
lượng lớn
Đĩa chưng cất
Loại đĩa Nguyên lý hoạt động Ứng dụng
3. Đĩa loại chảy chéo có ống chảy
chuyền:
Sự tiếp xúc được thực hiện chéo
dòng giữa pha lỏng chuyển động
ngang qua bề mặt khu vực hoạt
động và pha hơi đi từ dưới lên
xuyên qua các lỗ đĩa. Lỏng sau khi
tiếp xúc với hơi sẽ chảy xuống ống
chảy chuyền
Có hiệu suất cao, độ linh động
cao, sử dụng phổ biên.
Đĩa chưng cất
Đĩa nhiều lỗ (Sieve Trays) ;
Đĩa chụp (Bubble–Cap Trays) ;
Đĩa ống khói (Chimmey Trays);
Đĩa van (Valve Trays).
Đĩa lỗ
