Mô phỏng chưng chân không tách tinh dầu thông

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Tổng quan về tinh dầu thông

1.2. Tinh dầu thông (Turpentine oil

1.3. Thành phần tinh dầu thông

1.4. Tính chất cơ bản của các thành phần có trong tinh dầu thông

1.5. Tình hình nghiên cứu phân tách tinh dầu thông trên thế giới

1.6. Mô hình của tháp chưng luyện gián đoạn

1.7. Mô phỏng quá trình chưng luyện gián đoạn

1.8. Tháp chưng chân không loại đệm dùng để phân tách tinh dầu

1.9. Tình hình nghiên cứu phân tách tinh dầu thông ở Việt Nam

1.10. Tình hình nghiên cứu phân tách α-pinene

1.11. Mô hình và mô phỏng tháp chưng luyện gián đoạn

1.12. Kết luận chương I

2. CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Phương pháp mô hình hóa và mô phỏng

2.2. Phương pháp xác định mô hình cân bằng pha

2.3. Mô phỏng quá trình chưng luyện gián đoạn

2.4. Phương pháp thực nghiệm

2.5. Hệ thống thiết bị phân tách tinh dầu thông quy mô bán công nghiệp

2.6. Cách tiến hành thí nghiệm

2.7. Phương pháp đánh giá chất lượng sản phẩm

2.7.1. Đánh giá chất lượng sản phẩm tinh dầu dựa vào các chỉ số hóa lý

2.7.2. Xác định hàm lượng nước bằng phương pháp Karl Fischer

2.7.3. Đánh giá chất lượng sản phẩm tinh dầu bằng sắc kí khí

2.7.4. Đánh giá chất lượng sản phẩm tinh dầu bằng sắc kí khí khối phổ (GS-MS)

3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Đặc trưng nguyên liệu

3.2. Nghiên cứu và lựa chọn mô hình cân bằng pha cho hệ tinh dầu thông

3.3. Phân chia nhóm cấu trúc cho các cấu tử trong hệ tinh dầu thông

3.4. Dự đoán cân bằng lỏng hơi của hệ ba cấu tử

3.5. Thí nghiệm kiểm chứng mô hình cân bằng pha

3.6. Xây dựng hệ ba cấu tử tinh dầu thông

3.7. Mô phỏng và tối ưu giai đoạn khởi động

3.8. Đệm cấu trúc được chọn

3.9. Xác định HETP của đệm cấu trúc

3.10. Khảo sát sự thay đổi nồng độ của các cấu tử theo chiều cao tháp chưng

3.11. Mô phỏng giai đoạn khởi động và kiểm chứng mô hình

3.12. Tối ưu thời gian của giai đoạn khởi động

3.13. Nghiên cứu thủy động lực học và năng lượng cấp cho hệ thống chưng tinh dầu

3.13.1. Mô phỏng ảnh hưởng gia nhiệt đáy

3.13.2. Trở lực của đệm tại điểm sặc

3.13.3. Trở lực của lớp đệm khi tháp làm việc

3.13.4. Tối ưu hóa khoảng làm việc của tháp chưng chân không loại đệm

3.13.5. Thí nghiệm kiểm chứng năng lượng cấp cho đáy tháp

3.14. Tổng hợp số liệu cơ bản dùng để mô phỏng quá trình chưng

3.15. Nghiên cứu và xác định chỉ số hồi lưu cho quá trình chưng

3.16. Mô phỏng ảnh hưởng chỉ số hồi lưu đến nồng độ các cấu tử trong tháp chưng cất chân không gián đoạn loại đệm cho hỗn hợp tinh dầu thông

3.17. Thực nghiệm thay đổi chỉ số hồi lưu với tháp chưng cất tinh dầu thông

3.18. Nghiên cứu và tối ưu hóa chế độ tách cho từng phân đoạn tinh dầu thông

3.19. Đề xuất phương án vận hành tháp

3.20. Vận hành tháp bán công nghiệp

3.21. Các giai đoạn trong quá trình chưng phân đoạn tinh dầu thông đạt giá trị thương phẩm

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

NHỮNG ĐIỂM MỚI CỦA LUẬN ÁN

TUYỂN TẬP CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về tinh dầu thông

Tinh dầu thông, hay còn gọi là tinh dầu thông (Turpentine oil), là một loại nguyên liệu quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp như dược phẩm, hóa mỹ phẩm và thực phẩm. Thành phần chính của tinh dầu thông là α-pinene, một hợp chất có giá trị cao. Tuy nhiên, hiện nay, Việt Nam chủ yếu nhập khẩu tinh dầu thông tinh khiết từ nước ngoài, trong khi nguồn nguyên liệu thô trong nước rất dồi dào. Việc nâng cao chất lượng và tinh chế tinh dầu thông là cần thiết để đáp ứng nhu cầu thị trường và tăng cường khả năng cạnh tranh. Theo nghiên cứu, tinh dầu thông có nhiều ứng dụng trong sản xuất hương liệu và mỹ phẩm, do đó, việc phát triển công nghệ chưng cất chân không để tách tinh dầu thông là một hướng đi tiềm năng.

1.1 Thành phần và tính chất của tinh dầu thông

Thành phần của tinh dầu thông bao gồm nhiều cấu tử khác nhau, trong đó α-pinene và β-pinene là hai thành phần chính. Các nghiên cứu cho thấy rằng tinh dầu thông có tính chất bay hơi cao, dễ dàng hòa tan trong các dung môi hữu cơ và có khả năng tạo ra nhiều sản phẩm phụ có giá trị. Việc phân tích và đánh giá các thành phần trong tinh dầu thông là rất quan trọng để xác định chất lượng và ứng dụng của nó trong công nghiệp. Các phương pháp phân tích như sắc ký khí (GC) và sắc ký khí khối phổ (GC-MS) thường được sử dụng để xác định thành phần và hàm lượng của các cấu tử trong tinh dầu thông.

II. Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu trong luận án này bao gồm việc mô hình hóa và mô phỏng quá trình chưng cất chân không để tách tinh dầu thông. Mô hình cân bằng pha được xác định để dự đoán hành vi của hệ thống trong quá trình chưng cất. Việc sử dụng tháp chưng cất loại đệm giúp tối ưu hóa quá trình tách và nâng cao hiệu suất thu hồi tinh dầu thông. Các thí nghiệm thực nghiệm cũng được thực hiện để kiểm chứng mô hình và đánh giá chất lượng sản phẩm. Kết quả từ mô phỏng và thực nghiệm sẽ cung cấp thông tin quan trọng cho việc tối ưu hóa quy trình sản xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm cuối cùng.

2.1 Hệ thống thiết bị phân tách tinh dầu thông

Hệ thống thiết bị phân tách tinh dầu thông quy mô bán công nghiệp được thiết kế để thực hiện quá trình chưng cất chân không. Thiết bị này bao gồm tháp chưng cất, bể chứa và các thiết bị hỗ trợ khác. Việc lựa chọn thiết bị phù hợp là rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất và chất lượng sản phẩm. Các thông số như áp suất, nhiệt độ và chỉ số hồi lưu được điều chỉnh để tối ưu hóa quá trình tách. Kết quả từ các thí nghiệm cho thấy rằng việc điều chỉnh các thông số này có ảnh hưởng lớn đến hàm lượng α-pinene trong sản phẩm cuối cùng.

III. Kết quả và thảo luận

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng mô hình chưng cất chân không có thể nâng cao đáng kể hàm lượng α-pinene trong tinh dầu thông. Các thí nghiệm thực nghiệm đã xác nhận tính chính xác của mô hình và cho thấy rằng việc tối ưu hóa các thông số vận hành có thể dẫn đến hiệu suất tách cao hơn. Việc phân tích các dữ liệu thu được từ mô phỏng và thực nghiệm cho thấy rằng có thể đạt được sản phẩm có độ tinh khiết cao, đáp ứng yêu cầu của thị trường. Điều này không chỉ giúp nâng cao giá trị của tinh dầu thông mà còn mở ra cơ hội xuất khẩu cho sản phẩm này.

3.1 Đánh giá chất lượng sản phẩm

Chất lượng sản phẩm tinh dầu thông được đánh giá dựa trên các chỉ số hóa lý như hàm lượng α-pinene, β-pinene và các cấu tử khác. Các phương pháp phân tích như sắc ký khí và sắc ký khí khối phổ đã được sử dụng để xác định thành phần và hàm lượng của các cấu tử trong sản phẩm. Kết quả cho thấy rằng sản phẩm thu được từ quá trình chưng cất chân không có hàm lượng α-pinene đạt yêu cầu ≥99%, cho thấy tính khả thi của phương pháp này trong việc nâng cao chất lượng tinh dầu thông.

Luận án về mô phỏng quá trình chưng chân không để tách phân đoạn tinh dầu thông