Chưng cất GVHD: Thầy Nguyễn Só Xuân Ân
I. TRÍCH YẾU
1. Mục đích:
- Tìm hiểu về hệ thống chưng cất được điều khiển tự động.
- Khảo sát ảnh hưởng của nhiệt độ tại đỉnh tháp đến nồng độ vàlưu lượng của sản phẩm
đỉnh.
2. Phương pháp:
- Tiến hành thí nghiệm ở 6 chế độ khác nhau của quá trình chưng cất bằng cách thay đổi
thông số nhiệt độ tại đỉnh tháp, khi nhập liệu vào mâm số 4 không đổi để khảo sát ảnh
hưởng của chúng đến nồng độ sản phẩm đỉnh và lưu lượng sản phẩm đỉnh thu được.
- Đo độ rượu của dòng nhập liệu.
- Đo độ rượu của dòng sản phẩm đỉnh tại mỗi chế độ.
- Đo lưu lượng dòng sản phẩm đỉnh tại mỗi chế độ.
3. Kết quả đo được:
Stt t
D
mâm nhập
liệu
x
F

% thể tích
x
D
%thể tích
D
ml/phút
1 82
4 40
83 116
2 84 73.5 68

==
0
E
Với nồi đun được xem là tương đương 1 mâm lý thuyết.
b) Hiệu suất mâm Murphree (E
M
): liên quan đến một mâm.

1
1
+
∗
+
−
−
=
nn
nn
M
yy
yy
E
Trong đó:
y
n
: nồng độ thực của pha hơi rời mâm thứ n.
y
n+1
: nồng độ thực của pha hơi vào mâm thứ n (từ dưới lên).
y*

y’
n+1
: nồng độ pha hơi vào mâm thứ n tại cùg vò trí.
y’
en
: nồng độ pha hơi cân bằng với pha lỏng tại cùng vò trí.
Với một mâm có đường kính lớn, pha lỏng rời mâm có nồng độ không bằng nhau và
không bằng nồng độ trung bình pha lỏng trên mâm, nên có khái niệm hiệu suất cục bộ.
3. Mối liên hệ giữa hiệu suất mâm Murphree và hiệu suất tổng quát:
- Hiệu suất tổng quát của tháp không bằng với hiệu suất trung bình của từng mâm.
Mối liên hệ giữa hai hiệu suất này tùy thuộc vào độ dốc tương đối của đường cân bằng và
đường làm việc.
TN Chuyên ngành Quá trình & Thiết bò 2
Chưng cất GVHD: Thầy Nguyễn Só Xuân Ân
- Nếu giả sử được đường vận hành và đường cân bằng là những đường thẳng, ta có thể
liên hệ E
0
với E
M
theo phương trình sau:
E
0
=
)log(
)]1(1log[
L
mV
L
mV
E

0
/D - tỷ số hoàn lưu (L
0
: dòng hoàn lưu; D: lượng sản phẩm đỉnh).
• x
D
: nồng độ sản phẩm đỉnh.
b) Phương trình đường chưng:
'
'
w
L x Wx
y
G
−
=
Với:
• x
w
: nồng độ sản phẩm đáy.
• W : dòng sản phẩm đáy.
• L’, G’ : dòng lỏng, hơi đi trong phần chưng.
c) Phương trình đường nhập liệu:
1 1
F
xq
y x
q q
= −
− −

Chưng cất GVHD: Thầy Nguyễn Só Xuân Ân
• h
G
: nhiệt hàm của pha hơi đi trong tháp.
• h
L
: nhiệt hàm của pha lỏng đi trong tháp.
5. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chưng cất
Các phương trình đường làm việc đoạn chưng và cất cũng như nồng độ sản phẩm
đỉnh, bò ảnh hưởng bởi các yếu tố sau:
 Trạng thái nhiệt động của nguyên liệu: có 5 trạng thái nhập liệu.
• Nhập liệu ở trạng thái chưa sôi.
• Nhập liệu ở trạng thái sôi.
• Nhập liệu ở trạng thái lỏng sôi.
• Nhập liệu ở trạng thái hơi.
• Nhập liệu ở trạng thái quá nhiệt.
 Chỉ số hồi lưu
• Lượng hồi lưu về càng lớn thì nhiệt độ đỉnh càng thấp, nồng độ đỉnh càng
cao.
• Lượng hồi lưu về nhỏ thì nhiệt độ đỉnh thấp, nồng độ đỉnh nhỏ.
 Độ bay hơi tương đối
6. Sơ đồ thiết bò thí nghiệm
TN Chuyên ngành Quá trình & Thiết bò 4
Chưng cất GVHD: Thầy Nguyễn Só Xuân Ân
III. DỤNG CỤ – THIẾT BỊ, NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ
NGHIỆM
1. Dụng cụ – Thiết bò:
- Hệ thống tháp chư ng cất gồm 5 mâm thực, loại mâm xuyên lỗ, có ống chảy
chuyền.
- Các đồng hồ đo nhiệt độ của dòng nhập liệu, hoàn lưu, sản phẩm đỉnh, nồi đun và

+lưu lượng dòng nhập liệu.
+Nhiệt độ đỉnh.
-Nhấn nút “Đồ thị đáp ứng” để xem
- Xong thí nghiệm nhấn nút “Dừng” và tắt nguồn hệ thống.
IV. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
1. Bảng kết quả xử lý
Bảng 1: Xử lý kết quả thí nghiệm
Stt t
D
x
D
%thể tích
D
ml/phút
ρ
rượu
Kg/m
3
ρ
nước
Kg/m
3
x
D
%mol
1 82 83 116 735 972 0.590945
2 84 73.5 68 732 970 0.450254
3 86 75.5 67.2 729 968 0.475927
4 88 78.5 104 725 966 0.517439
5 90 75 78 720 965 0.466915

C.
Theo lý thuyết, khi cài đặt nhiệt độ đỉnh cao, tức lưu lượng hoàn lưu về tháp phải
nhỏ, thì nồng độ sản phẩm đỉnh phải nhỏ. Tại 2 điểm trên, nồng độ biến đổi
ngược lại. Điều này có thể giải thích là do, lúc lấy số liệu thí nghiệm, tháp hoạt
động chưa ổn đònh.
2. nh hưởng của nhiệt độ tại đỉnh tháp đến lưu lượng sản phẩm đỉnh:
- Theo đồ thò 4, khi nhiệt độ biến đổi lưu lượng dòng sản phẩm đỉnh cũng biến đổi theo.
Theo lý thuyết khi lượng hoàn lưu về càng ít, thì lượng sản phẩm đỉnh thu được phải
càng nhiều, điều đó có nghóa là, khi nhiệt độ cải đặt tại đỉnh tăng thì lượng sản phẩm
đỉnh cũng tăng theo. Nhưng theo số liệu thí nhiệm, ta thấy, không biến đổi đúng quy
luật như vậy, nó tăng rồi giảm.
- Để xác đònh được mối quan hệ giữa nhiệt độ và lưu lượng cần làm nhiều thí nghiệm
đáng tin cậy hơn.
3. Quan hệ giữa lưu lượng sản phẩm đỉnh và nồng độ sản phẩm đỉnh
Lưu lượng sản phẩm đỉnh tăng, lượng hoàn lưu về ít, làm cho nồng độ sản phẩm giảm.
4. Những hạn chế của bài thí nghiệm:
- Nồng độ nhập liệu của bài thí nghiệm chỉ có 40% mol, trong khi đó nhiệt độ
được cài đặt là 80
o
C, theo giản đồ t – x,y ta dễ dàng nhận thấy được hỗn hợp
nhập liệu ở trạng thái chưa sôi. Nhưng hệ thống ta được xây dựng để hoạt động
liên tục với hỗn hợp nhập liệu ở trạng thái sôi.
- Van tuyến tính xả đáy, bò hỏng, chưa có điều kiện để thay, lượng sản phẩm đáy
thoát ra không được, ảnh hưởng đến chế độ vận hành lúc khởi động ban đầu.
- Khi tiến hành lấy số liệu thí nghiệm, hệ thống hoạt động thực sự chưa ổn đònh.
Lưu lượng dòng hoàn lưu không thể xác đònh được bằng đồng hồ hiển thò trên
hệ thống, do nhiệt độ dòng sản phẩm đỉnh biến đổi liên tục.
- Lưu lượng hoàn lưu có giá trò nhiễu cao, thời gian bù nhiễu là khá lâu. Đây là thông số
quan trọng để tính được hiệu suất hoạt động tổng quát của hệ thống, nhưng lại rất khó
xác đònh được giá trò : ta phải tính được lượng dung dòch hoàn lưu trong tổng số thời

khối”, NXB ĐHQG TP.HCM, TP.HCM, 2006, 68 trang.
TN Chuyên ngành Quá trình & Thiết bò 11