Chạy hệ thống gia nhiệt bằng hơi nước, và gia nhiệt đáy tháp bằng nguồn điện.. Khi nhiệt độ đỉnh tháp khoảng 800C, mở van hồi lưu sản phẩm đỉnh.. Khi các thông số ổn định ta ghi lại
Trang 1BÁO CÁO THÍ NGHIỆM Bài 3: Chưng luyện
Ca: Sáng thứ 5
Nhóm 3: DƯƠNG THỊ LONG MSV: 1152010119
I Hóa chất, dụng cụ, cách tiến hành thí nghiệm
1 Hóa chất
Hỗn hợp ethanol – nước
2 Dụng cụ
Nhiệt kế, rượu kế, ống đong,
3.Cách tiến hành
Đo nồng độ nhập liệu bằng cồn kế
Nguyên liệu được đưa vào nồi đun Đo mực chất lỏng nhập liệu Để tính thể tích nhập liệu
Bật công tắc nguồn Chạy hệ thống gia nhiệt bằng hơi nước, và gia nhiệt đáy tháp bằng nguồn điện
Khi nhiệt độ đỉnh tháp khoảng 800C, mở van hồi lưu sản phẩm đỉnh Bắt đầu tính thời gian chưng cất Duy trì nhiệt độ ở đỉnh là 800C Bằng cách tắt gia nhiệt bằng nguồn điện Và điều chỉnh bằng nhiệt từ hơi nước
Khi các thông số ổn định ta ghi lại nhiệt độ tại đỉnh, đáy, nồi đun, hồi lưu, vào tháp
Sau 30 phút chưng luyện, tắt hệ thống điện
Đo mực chất lỏng còn lại
Đo thể tích sản phẩm đỉnh thu được
Đo nồng độ sản phảm đáy, sản phẩm đỉnh Đo 3 lần lấy trung bình
II Kết quả thí nghiệm
Chiều
cao cột
NL đầu
H1(mm)
Nồng
độ NL
đầu xF
(%V)
Lượng sản phẩm đỉnh P (ml)
Nồng
độ sản phẩm đỉnh xP (%V)
Nồng
độ sản phẩm đáy xW (% V)
Thời gian chưng cất ( phút)
Chiều cao cột sản phẩm đáy H2
Nhiệt
độ đáy tháp tW (0C)
Nhiệt
độ đỉnh tháp tP (0C)
Trang 2153 10 1110 70 7.13 30 139 96.33 82.67
III Tính toán
Gọi:
F là lượng nhập liệu ban đầu (mol)
W là lượng sản phẩm đáy (mol)
P là lượng sản phẩm đỉnh (mol)
Ta có: cân bằng vật chất cho toàn hệ:
F = W+P (1)
Cân bằng vật chất cho cấu tử dễ bay hơi:
F∗x F=W∗x W+P∗x P(2)
Tong đó xF, xW, xP là nồng độ phần mol của cấu tử dễ bay hơi trong hỗn hợp đầu, đáy và đỉnh tháp
Thể tích nguyên liệu đầu:
V hh=S∗H= π D
2
4 ∗H =
3.14∗0.32
4 ∗0.153=0.01081 m
3
=10.81(l)
Bảng kết quả 3.1 Nhập liệu( F) Sản phẩm đáy(W) Sản phẩm đỉnh(P)
Tra bảng khối lượng riêng, trang 9, sổ tay quá trình thiết bị tập 1 ta có:
Bảng 3.2 Bảng khối lượng riêng của nước, rượu ethylic
Ta có: khối lượng riêng của nước ở 360C:
Trang 3ρ N= Y2∗(X− X1)+Y1∗(X2−X)
X2−¿X
1=992∗(36−20 )+988∗(40−36)
993.2
Tương tự ta có khối lượng riêng của rượu ở 360C:
ρ R=772∗(36−20)+789∗(40−36)
Ta có:
1+
ρ N
ρ R∗M R
M N (
1−a
a )
Nồng độ nhập liệu ban đầu:
1+
993.2
75.4 ∗46
1−0.1 0.1 )
=0.0328
→ ´x F= x F
x F+M R
M N(1−x F)
0.0328+46
18∗(1−0.0328)
=0.0404
Nồng độ sản phẩm đáy:
1+
993.2
775.4∗46
18 ∗(1−0.07130.0713 )
=0.0229
→ ´x W= x W
x W+M R
M N∗(1−xW)
0.0229+46
28∗(1−0.0229)
=0.4
Nồng độ sản phẩm đỉnh:
1+
993.2
775.4∗46
18 ∗(1−0.70.7 )
=0.4162
Trang 4→ ´x P= x P
x P+M R
M N∗(1−xP)
0.4162+46
18∗(1−0.4162)
=0.67
Khối lượng riêng hỗn hợp ( kg/m3):
ρ hh= ρ R∗ρ N
´
x F∗ρ N+ρ R∗(1− ´xF)=
775.4∗993.2 0.404∗993.2+ 775.4∗(1−0.404)=891.98
Khối lượng của hỗn hợp:
m hh=ρ hh∗V hh=891.98∗10.81=9642.3 kg
Ta có hệ phương trình cân bằng vật chất:
{ W + ´P= ´F´
´
W∗´x W+ ´P∗´x P= ´F∗´x F →{ W + ´P=9642.3´
0.4∗ ´W + 0.67∗ ´P=9642.3∗0.404
→{W =9499.45 kg´
´
P=142.85 kg
Lượng sản phẩm đáy W= 9499.45 kg
Bảng 3.3 Bảng số liệu cân bằng pha lỏng hơi của hệ rượu ethylic – nước
4
90 100
2 44.2 53.1 57.6 61.4 65.4 69.9 75.3 81.8 89.4 89.8 100
Trang 50 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
0
33.2
44.2
53.1 57.6 61.4 65.4 69.9 75.3 81.8 89.4
100
Chart Title
Đồ thị chưng luyện hệ 2 cấu tử rượu ethylic – nước.
Theo hình vẽ ta đếm số đĩa lý thuyết bằng cách đếm số tam giác
Số đĩa lý thuyết N lt = 5
Hiệu suất: ɳ= N¿
N tt
=5
5∗100=100 %
Tính chỉ số hồi lưu:
Từ đồ thị, kéo dài đương thẳng nối từ A đến B ta có:
x P
R +1=13→ xP=13 (R+1)→ R=x P−13
41.62−13
Phương trình đường làm việc đoạn luyện:
y= R
R+1∗x +
x P R+1=
2.2 2.2+1x +
0.4162 2.2+1
→ y=11
6 x +0.13
Trang 6Phương trình đường làm việc đoạn chưng:
y= R+L
R+1 x−
L−1
R +1 x W → y= 2.2+ L
2.2+1x−
L−1
2.2+1∗0.0229
Ta có: L= x P−x W
x F−x W=
0.4162−0.0229 0.0328−0.0229=39.72
→ y=2.2+39.72
2.2+1 x−
39.72−1 2.2+1 ∗0.0229=13.1 x−0.277
Sản phẩm đáy tính theo H 2 :
V W=π D2
4 ∗H2=
3.14∗0.32
1000 =0.00982m
3
=9.82l
Ta có:
ρ W=´x W∗ρ R+(1−´x W)∗ρ N=0.4∗775.4+(1−0.4)∗993.2=906.08
m W=ρ W∗V W=906.08∗9.82=8897.7056 kg
So sánh kết quả theo 2 cách:
Cách 1 theo cân bằng vật chất lượng sản phẩm đáy tính được 9499.45kg, cách 2 tính theo chiều cao cột chất lỏng còn lại, tính được lượng sản phẩm đáy là 8897.7056kg
IV Trả lời câu hỏi
1 Nhiệt đổ ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Nhiệt độ làm việc phải ở 800C Nếu nhiệt độ cao quá thì cấu tử nhẹ sẽ bay hơi nhiều đồng thời hơi nước cuốn theo nhiều Vì ở nhiệt độ cao nước sẽ hóa hơi, lẫn vào sản phẩm đỉnh, làm cho chất lượng sản phẩm đỉnh k cao Nếu quá thấp, cấu tử nhẹ là rượu sẽ bay hơi không hoàn toàn
2 Phần chưng và phần luyện được xác đình bằng đĩa nạp liệu Dưới đĩa nạp liệu là phần chưng, trên đĩa nạp liệu là phần luyện
3 Áp suất làm việc của hệ thường lớn hơn áp suất khí quyển Nằm trong khoảng
1,2 ÷1,5 Để trừ hao Trong quá trình làm việc có thể mất mát
