MIXER VÀ SPLITER ( trộn và tách)

I. Mixer Mixer kết hợp hai hay nhiều dòng vào một dòng sản phẩm duy nhất. Áp lực ngõ ra có thể được điều khiển theo ý muốn. Áp suất đầu vào được giả định là áp suất nhỏ nhất của dòng nhập liệu. ProII sẽ tự động tính nhiệt độ, áp suất, trạng thái pha cho từng dòng sản phẩm Phương trình cân bằng vật chất cho 1 cấu tử Trong đó: Fi: Lưu lượng dòng nhập liệu thứ i Zi: Thành phần cấu tử trong dòng nhập liệu thứ i Fo: lưu lương dòng sản phẩm Zo: thành phần cấu tử trong dòng sản phẩm Nguyên lý: Khuấy trộn là quá trình cung cấp năng lượng để tạo ra một dòng chảy thích hợp trong thiết bị nhằm làm giảm sự không đồng nhất trong chất lỏng. Đó là sự chênh lệch về nồng độ, độ nhớt, nhiệt độ ở những điểm khác nhau trong lòng chất lỏng. Khuấy trộn trong môi trường lỏng thường được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp hoá chất, thực phẩm để tạo dung dịch huyền phù, nhũ tương, để làm tăng cường quá trình truyền nhiệt, truyền khối phản ứng hoá học.. Người ta có thể khuấy trộn chất lỏng bằng cơ khí, bằng khí nén (sục khí) hoặc tuần hoàn chất lỏng. Thiết bị phản ứng trộn lý tưởng • Có 3 cách vận hành : liên tục (ổn định) , gián đoạn và bán liên tục. • Được đặc trưng bằng quá trình trộn là hoàn toàn, do đó hỗn hợp phản ứng đồng nhất về nhiệt độ và thành phần trong tất cả các phần của thiết bị và giống dòng ra của sản phẩm. Điều này có ý nghĩa là phân tố thể tích ΔV trong các phương trình cân bằng có thể được lấy là thể tích V của toàn thiết bị. • Người ta giả thiết rằng ở đầu vào của thiết bị phản ứng, nồng độ của tác chất giảm một cách đột ngột và đúng bằng nồng độ của mọi điểm trong toàn thể tích của thiết bị và nồng độ của dòng sản phẩm ra. Ta có thể biểu diễn sự thay đổi nồng độ của tác chất từ đầu vào đến đầu ra của thiết bị là một đường gấp khúc như sau : Thiết bị phản ứng trộn hoạt động ổn định : • Xét trường hợp đơn giản chỉ có một dòng nhập liệu và một dòng sản phẩm và tính chất của các dòng này không thay đổi theo thời gian, như vậy : • Hai số hạng đầu trong phương trình cân bằng là không đổi : Lượng tác chất nhập vào thể tích V của thiết bị phản ứng là FAo(1xAo).Δt và lượng tác chất ra khỏi thiết bị phản ứng là FAo(1xAf).Δt ; • Vì hỗn hợp phản ứng trong bình có nhiệt độ và thành phần đồng nhất, nên vận tốc phản ứng là không đổi và được xác định với nhiệt độ và thành phần của dòng sản phẩm và bằng (rA ).V.Δt ; • Vì thiết bị phản ứng hoạt động liên tục và ổn định nên không có sự tích tụ tác chất trong thiết bị, vì vậy số hạng thứ tư bằng 0 ; • Vậy phương trình vật chất viết cho thiết bị phản ứng khuấy trộn hoạt động ổn định trong khoảng thời gian Δt là : FAo(1xAo).Δt − FAo (1xAf).Δt − (rA ).V.Δt = 0 Hay : trong đó : xAo và xAf Độ chuyển hóa của tác chất trước khi vào thiết bị và sau khi ra khỏi thiết bị ; v lưu lượng của dòng nguyên liệu (lh) Nếu dòng nguyên liệu chứa cấu tử A hoàn toàn chưa chuyển hóa, nghĩa là xAo = 0 thì : II. Splitter Splitter được sử dụng để tách một hay hỗn hợp dòng đầu vào thành hai hay nhiều hơn dòng sản phẩm đồng nhất về thành phần và pha. Phương trình cân bằng vật chất cho 1 cấu tử Trong đó: Fi: Lưu lượng dòng nhập liệu thứ i Zi: Thành phần cấu tử trong dòng nhập liệu thứ i Fj: lưu lương dòng sản phẩm thứ j Zj: thành phần cấu tử trong dòng sản phẩm thứ j Áp suất dòng ra có thể thiết lập theo ý muốn, nhiệt độ và pha dòng ra được xác định bằng 1 flash đoạn nhiệt. Với N dòng sản phẩm, splitter đòi hỏi phải khai báo đặc tính của N1 dòng sản phẩm. Mỗi dòng sản phẩm ( ngoại trừ một dòng không cần khai báo) phải được khai báo lưu lượng của dòng đó. Dòng sản phẩm còn lại sẽ được tính dựa vào lượng nhập liệu và lượng của N1dòng sản phẩm khai báo.