4.1. Chưng luyện nhiều cấu tử :
Trong thực tế ta thường gặp hỗn hợp nhiều cấu tử hơn là hỗn hợp hai cấu tử. Tuy nhiên việc nghiên cứu về chưng nhiều cấu tử còn ít.
Nguyên nhân là số bậc tự do của hệ nhiều cấu tử rất lớn.
Ví dụ như đối với chưng luyện hai cấu tử khi đã thiết lập áp suất và nồng độ của một cấu tử trong sản phẩm đỉnh thì chế độ làm việc hoàn toàn được xác định. Đối với hệ n cấu tử thì có n bậc tự do, bởi vậy khi áp suất và nồng độ một cấu tử được xác định thì chúng ta cũng không thể xác định được nhiệt độ sôi, thành phần các cấu tử khác vì còn có n-2 bậc tự do.Ta có thể tự do chọn thành phần của n-2 cấu tử.
Khác với chưng luyện hai cấu tử, sơ đồ chưng luyện nhiều cấu tử có thể biểu thị bằng nhiều cách. Ví dụ như có hỗn hợp ba cấu tử A, B và C, trong đó độ bay hơi tương đối của chúng là άA > άB > άC ta có thể có hai cách lắp sơ đồ chưng (hình 1-16)
Từ đây ta thấy rằng muốn tách một hỗn hợp gồm n cấu tử thì phải có n-1 tháp chưng luyện. Trong thực tế có khi người ta cấu tạo một tháp gồm có nhiều tháp chồng lên nhau, như vậy trong một tháp ta cũng thu được nhiều loại sản phẩm.
32 hoặc rất gần nhau hay gồm những cấu tử tạo thành dung dịch đẳng
phí ta không thể dùng phương pháp chưng luyện thông thường như trên để tách chúng ra dạng nguyên chất được dù cho có dùng những tháp vô cùng cao với lượng hồi lưu rất lớn. Để tách các hỗn hợp ấy chúng ta phải dùng phương pháp chưng luyện đặc biệt, thông thường người ta hay dùng phương pháp luyện trích ly và chưng luyện đẳng phí .
a. Chưng luyện trích ly :
Phương pháp này dựa trên cơ sở thêm một cấu tử mới vào hỗn hợp ở đĩa trên cùng của tháp, cấu tử đó gọi là cấu tử phân ly có độ bay hơi bé, nó có tác dụng làm thay đổi độ bay hơi của các cấu tử khác trong hỗn hợp. Tất nhiên ta phải chọn cấu tử phân ly làm sao để khi thêm vào hỗn hợp cần chưng thì nó làm tăng độ bay hơi của cấu tử trong hỗn hợp.
Nếu hỗn hợp tạo thành dung dịch đẳng phí, điểm đẳng phí đó sẽ mất khi thêm cấu tử phân ly vào.
Ví dụ ta có hỗn hợp gồm hai cấu tử là A và B có nhiệt độ sôi gần nhau, cấu tử phân ly là R - Trong trường hợp A và B tạo thành dung dịch đẳng phí thì đẳng phí đó cũng mất đi trong hỗn hợp ABR và cho ta khả năng tách A (cấu tử dễ bay hơi) ở dạng nguyên chất. Sản phẩm đáy tháp là B+R (hình 1-17)
R và B có độ bay hơi khác xa nhau nên ta dễ dàng tách chúng theo phương pháp chưng cất thông thường. Quá trình gần giống như trích ly: cấu tử phân ly R kéo cấu tử B đi và giải phóng cấu tử A. Vì thế nên ta gọi quá trình này là quá trình chưng luyện trích ly.
b. Chưng luyện đẳng phí :
Phương pháp này cũng dựa trên nguyên tắc thêm vào hỗn hợp một cấu tử phân ly, khác với chưng luyện trích ly là ở đây cấu tử phân ly phải có độ bay hơi lớn hơn độ bay hơi của các cấu tử trong hỗn hợp. Tác dụng của nó cũng như trong trường hợp chưng luyện trích ly, nghĩa là làm thay đổi độ bay hơi tương đối của các cấu tử trong hỗn hợp. Thêm vào đó nó tạo thành với cấu tử dễ bay hơi(hay cả hai cấu tử) dung dịch đẳng phí có độ bay hơi lớn. Như thế trong kết quả chưng luyện sản phẩm đỉnh tháp sẽ là hỗn hợp đẳng phí và sản phẩm đáy là cấu tử ở dạng nguyên chất .
Phương pháp này tiện lợi và tiết kiệm trong trường hợp cấu tử phân ly không tan vào cấu tử dễ bay hơi. Ví dụ ta xem sơ đồ chưng luyện đẳng phí hỗn hợp hai cấu tử A và B với cấu tử phân ly S, trong đó cấu tử A là cấu tử có độ bay hơi lớn (hình 1-18 )
34 Chưng phân tử ở độ chân không cao (từ 0,01 - 0,0001
mmHg). Ở áp suất đó các phân tử thắng lực hút giữa chúng, số va chạm giữa các phân tử giảm đi và khoảng chạy tự do của các phân tử tăng lên nhiều. Dựa trên những điều đó nếu ta làm khoảng cách giữa bề mặt bốc hơi và ngưng tụ nhỏ hơn khoảng chạy tự do của các phân tử thì các phân tử của cấu tử dễ bay hơi rời khỏi bề mặt bốc hơi và va vào bề mặt ngưng tụ rồi ngưng tụ ở đấy khoảng cách giữa bề mặt bốc hơi và bề mặt ngưng tụ khoảng 20-30 mm. Hiệu số nhiệt độ giữ chúng khoảng 1000C . Sơ đồ chưng phân tử đơn giản nhất thể hiện ở hình 1-19
4.3. Chưng phân tử :