Tài liệu Bài giảng quá trình phân riêng

Số tín chỉ : 2 LT Số tiết: - Lý thuyết: 21 - Bài tập: 9 Tài liệu học tập: a/ Học liệu bắt buộc: - Bài giảng Các quá trình phân riêng, Bộ môn Công nghệ Hóa học, Đại học Nông Lâm TP.HCM - Truyền khối, Vũ Bá Minh, 2009, Nhà xuất bản ĐHQG TP.HCM. b/ Học liệu tham khảo ghi theo thứ tự ưu tiên: - Separation Process Principles, 3rd edition, J.D. Seader, E.J. Henley, D. K. Roper, 2011, Wiley- VCH. - Chemical Process Equipment – Selection & Design, Stanley M.Walas, 1990, ButterworthHeinemann 1.1. Định nghĩa 1.2. Phân loại 1.2.1. Phân tách bằng phương pháp biến đổi pha MSA (mass separating agent) : bổ sung các chất hỗ trợ quá trình phân tách pha - Phải chọn lựa được tác chất phù hợp với quy trình sản xuất - Phục hồi tác chất bổ sung ??? - Tinh sạch MSA khỏi sản phẩm ??? -Thiết kế thiết bị phức tạp (khó mô hình hóa) ESA (energy separating agent): dùng nặng lượng để phân tách pha - Thiết kế đơn giản - Hao tốn năng lượng - Sản phẩm ít tạp chất - Phổ biến trong công nghiệp Bảng phân loại các quá trình phân riêng theo PP biến đổi pha (File PDF) 1.2.2. Phân tách bằng trở lực 1.2.3. Phân tách bằng cách sử dụng các tác chất rắn 1.2.4. Phân tách bằng cách sử dụng các trường lực Lực ly tâm (centrifugation) Khuếch tán nhiệt (thermal diffusion) Điện ly (electrolysis) Điện di (electrophoresis) 1.3.Lựa chọn các giải pháp công nghệ 1.3.1. Các yếu tố ảnh hưởng Ví dụ: 1.Tách oxy và nitơ khỏi hỗn hợp không khí bằng phương pháp chưng cất 2. Tách m-xylene khỏi p-xylene 3. Tách benzen và cyclohexane 4. Tách isopropyl alcohol từ hỗn hợp với nước 5. Tách peniciline từ nước trong hỗn hợp sản phẩm lên men 1.3.2. Ứng dụng 1.4. Sự khuếch tán 1.4.1. Định luật Fick D: hệ số khuếch tán (m2/s) q: dòng khuếch tán (mol/m2.s) C: nồng độ (mol/m3) xA: nồng độ phần mol (%) 1.4.2. Xác định hệ số khuếch tán D * Trong hỗn hợp khí D: cm2/s T: độ K P: atm Σv tổng độ khuếch tán của các nguyên tử * Trong hỗn hợp không điện ly (Nonelectrolyte Liquid Mixture) Phương trình Stoke-Einstein (chỉ áp dụng cho dung dịch có nồng độ chất tan thấp) rA: bán kính hạt phân tán μ: độ nhớt pha liên tục (cP) kB: hằng số Boltzmann = R/NA = 1.38x10^-23 J/K Phương trình Wilke-Chang (áp dụng cho dung dịch có nồng độ chất tan cao) vA: thể tích riêng chất tan A (cm3/mol) ɸ : nước (2.6); methanol (1.9); ethanol (1.5); dung môi không phân cực (1.0) * Trong hỗn hợp điện ly (Electrolyte Liquid Mixture) Phương trình Nerst-Haskell R: 8.314 J/mol.K n: hóa trị các ion F: hằng số Faraday = 96500 J/g-equiv λ: độ dẫn điện (A/cm2)(V/cm)(g-equiv) Tại nhiệt độ khác 25°C, các giá trị trong bảng 3.7 phải nhân cho T/(334μB) * Sự khuếch tán của vật liệu sinh học trong môi trường lỏng: Phương trình Geankoplis: 1.4.3. Sự khuếch tán ổn định A. Khuếch tán qua tấm phẳng c A1  c A2 N A  D. A. z2  z1 (Mol/s) B. Khuếch tán qua cylinder c A1  c A2 N A  D.2 .L ln( r2  r1 ) (Mol/s) B. Khuếch tán qua vật hình cầu c A1  c A2 N A  4. .r1.r2 .D. r2  r1 (Mol/s)