QUÁ TRÌNH hấp THỤ VÀ THIẾT BỊ hấp THỤ

CHƯƠNG QUÁ TRÌNH HẤP THỤ VÀ THIẾT BỊ HẤP THỤ 8.1 Khái niệm: hấp thụ trình nhả hấp thụ Ta phân biệt phương pháp tách hỗn hợp khí Phương pháp hút hiểu tiếp nhận chất vào chất khác qua bề mặt phân chia pha chúng Nếu dùng chất lỏng để hút gọi hấp thụ dùng chất rắn xốp gọi hấp phụ •Phương pháp tách hút •Phương pháp hóa lý •Phương pháp hóa học Như hấp thụ trình hút khí chất lỏng, khí hút gọi chất bị hấp thụ , chất lỏng để hút gọi dung môi, khí không bị hấp thụ gọi khí trơ 8.2 8.2.1 Cân pha hấp thụ: hệ khí - lỏng, định luật Henry Độ hòa tan khí lỏng định luật Henry Nếu nhiệt độ không đổi độ hòa tan phụ thuộc vào áp suất Sự phụ thuộc biểu thị định luật Henry ycb  mx Đối với khí lý tưởng m số dùng để biểu thị cân ycb = f(x) đường thẳng Đối với khí thực m phụ thuộc vào x nên đường cân đường cong số cân tính  m P Khi tính toán hấp thụ ta thường dùng phần mol tương đối Y,X qua hệ giưa phần mol tương đối X , Y phần mol x,y sau:  8.1 Y X y x  Y 1 X 1 Thay x y vào phương trình 8.1 ta có quan hệ: mX Y  (1  m) X 8.2  8.2.2 Phương trình đường làm việc trình hấp thụ Gọi : •Gy lượng hỗn hợp khí vào thiết bị ngưng tụ, kmol/h •Yđ nồng độ đầu hỗn hợp khí , kmol/kmol khí trơ •Yc nồng độ cuối hỗn hợp khí , kmol/kmol khí trơ •Gx lượng dung môi vào thiết bị hấp thụ , kmol/h •Xđ nồng độ đầu dung môi , kmol/kmol dung môi •Xc nồng độ cuối dung môi , kmol/kmol dung môi •Gtr lượng khí trơ kmol/h Lượng khí trơ tính theo công thức : Gtr  G y (1  yd )  G y , kmol / h  Yd 8.1 Phương trình cân vật liệu tháp hấp thụ: Gtr Yd  Yc   Gx  X c  X d   8.2  Lượng dung môi cần thiết là: Y Y Gx  Gtr d c , kmol / h 8.3 Xc  Xd Lượng dung môi tối thiểu dùng cho trình hấp thụ là: Gx  Gtr Yd  Yc , kmol / h X cbd  X d 8.4  * Nếu biểu diễn phương trình cân vật liệu tiết diện tháp ta có: Gtr Y  Yc   Gx  X  X d   8.7  Gx Gx  Y X  Yc  Xd Gtr Gtr  8.8 Hoặc: Y = AX + B Trong : A B số: (8.9) A Gx G , B  Yc  x X d Gtr Gtr (8.9) phương trình đường nồng độ làm việc trình hấp thụ Nếu biểu diễn tọa độ Y , X đường thẳng có hệ số góc tgα = A cắt trục tung B 8.3 Ảnh hưởng lượng dung môi nhiệt độ áp suất lên trình hấp thụ Ảnh hưởng lượng dung môi 8.3 Ảnh hưởng lượng dung môi nhiệt độ áp suất lên trình hấp thụ 8.4 Cấu tạo thiết bị hấp thụ tháp chưng công nghiệp: 8.4.1 Thiết bị hấp thụ loại bề mặt Hình 8.3a Thiết bị hấp thụ bề mặt kiểu vỏ Hình 8.3b Thiết bị hấp thụ bề mặt kiểu ống Loại tiếp xúc có bề mặt tiếp xúc pha bé nên dùng chất khí hòa tan lỏng ( hấp thụ khí HCl nước lạnh ) dạng thiết bị thường lắp nối tiếp với thành dãy 8.4.2 Thiết bị hấp thụ loại ống loại tấm: Hình 8.4a Thiết bị hấp thụ màng kiểu ống Hình 8.4b Thiết bị hấp thụ màng kiểu 8.5 Quá trình nhả hấp thụ: Quá trình nhả sau hấp thụ thực cần thu hồi chất bị hấp tận dụng lại dung môi Nhả hấp thụ trình ngược lại với hấp thụ vân tuân theo định luật chung hấp thụ tức có quan hệ cân giống trình hấp thụ Theo định luật Henry thì: x y P  Nên tiến hành áp suất thấp nhiệt độ cao chất lỏng cần tách Cân vật liệu: F1x1 Nguyên lý làm việc thể hình bên, chất lỏng cần tách từ suống từ lên có G2 y thành phần x1 , x2 y1 , y2 •Phương trình cân vật liệu: F1 + G1 = F2 + G2 •Hoặc cho cấu tử cần tách F1x1 + G1 y1 = F2x2 + G2 y2 •Phương trình đường làm việc tính theo quan hệ Fx1 + G y1 = Fx2 + G y2 Suy F y2  y1  G x1  x2 Có thể coi F = F1 = F2 G = G1 = G2 nhả hấp thụ nồng độ thay đổi it nên coi lượng lỏng lượng tháp không thay đổi G1 y Hơi nước F2x2 8.7.2 Tính chiều cao thiết bị Tính theo phương trình truyền chất G  k y dF ytb G F k y ytb •Đối với tháp đệm chiều cao tính theo thể tích làm việc đệm , thể tích làm việc V m3 bề mặt riêng đệm σ ( m2/m3) bề mặt tiếp xúc F : F = σHf Như chiều cao tháp đệm : G H k y f ytb Nu = C.Rek.Prm.Grn Nu   yl D 6.3.4 Phương trình cấp chất phương trình truyền chất * Phương trình cấp chất dG   x dF  xbg  x  dG   y dF  ybg  y  * Phương kx  ky  G  k y dF ytb  Trong động lực trung bình tính : x1  x2 xtb  x1 ln x2 y  y2 ytb  y1 ln y2 x trình truyền chất G  k x F xtb  1 m. y 1 y x1  xc  xd* Và  x2  xd  xc* y1  yc  yd* y1  yd  yc*  m x Tính theo số bậc thay đổi nồng độ Chiều cao tháp đệm tính theo công thức sau : H  Ntt htd   0,8  1 , m hd chiều cao bậc thay đổi nồng độ ( Chiều cao đệm )  Vd htd  200   d     0,4     Chiều cao tháp đĩa tính theo công thức sau : H  Ntt (htd   )   0,8  1 , m htd khoảng cách đĩa chọn theo đường kính tháp 8.8 Trích ly 8.8.1 Khái niệm A Trích ly chất lỏng A.1 Sơ đồ nguyên tắc chích ly chất lỏng Dung dịch đầu L +M Dung môi thứ G Trích ly L pha Raphinat Pha trích : G + M Dung môi G Hoàn nguyên (Chưng luyện) Yêu cầu : Khối lượng riêng dung môi khác xa với khối lượng riêng dung dịch Cấu tử cần tách A Trích ly chất lỏng A.2 Đồ thị tam giác  Đồ thị tam giác  Đường cân đồ thị tam giác đường liên hợp Đường thẳng nối thành phần cân raphinat dung dịch trích gọi đường liên hợp  ảnh hưởng nhiệt độ tới đường cân A.3 Nguyên tắc Trích ly A.4 Cân vật liệu trình trích ly A.5 Các phương pháp trích ly  Trích ly bậc   Trích ly nhiều bậc chéo dòng Trích ly nhiều bậc ngược chiều A.6 Thiết bị trích ly Tháp phun Tháp đệm tháp đĩa lưới có ống chảy chuyền A.7 Trích ly rắn – lỏng [...]... thống hấp thụ •Hệ thống hấp thụ nhiều tháp 1 – tháp, 2 – bình chứa , 3 – bơm, 4 Thiết bị gia nhiệt •Hệ thống hấp thụ có tuần hoàn và nhả 1- tháp hấp thụ, 2- Bể chứa, 3 – Bơm, 4- làm lạnh, 5 – Đun nóng, 6- Tháp nhả 8.6 Cấu tạo một số tháp chưng và hấp thụ trong công nghiệp 8.6.1 Tháp đĩa chóp 8.6 Cấu tạo một số tháp chưng và hấp thụ trong công nghiệp 8.6.2Tháp đệm 8.6 Cấu tạo một số tháp chưng và hấp thụ. .. phần khí ra tháp sẽ giảm từ y2max đến yopt nhưng lượng khí cần tách vẫn không đổi Hiệu số giũa y2max và yopt là động lực quá trình ở đỉnh tháp theo pha khi tương ứng với điền kiện làm việc của tháp Lượng khí được dùng trong quá trình nhả hấp thụ Trong quá trình nhả cấu tử được hấp thụ từ hỗn hợp lỏng được tính Gnh  F1x1  F2 x2  G2 y2  G1 y1 Lượng dung môi không thay đổi được tính L  F1 1  x1...Lượng khí được dùng trong quá trình nhả hấp thụ Để thực hiện quá trình nhả, tách lượng khí được hấp thụ ra khỏi hỗn hợp lỏng người ta dùng hơi nước , trong thực tế thành phần lỏng x1 và thành phần hơi y1 cho trước, vậy lượng G1 được xác định phụ thuộc vào nồng độ x2 Giả sử tháp vô cùng cao thì quá trình đạt tới trạng thái cân bằng động lực tại đỉnh tháp bằng 0,... chưng và hấp thụ trong công nghiệp 8.6.2 Tháp đệm Tháp đệm được dùng rất phổ biến cho quá trình hấp thụ , hấp phụ và chưng luyện và các quá trình khác Tháp đệm hình trụ bên trong có đổ đầy đệm, đệm có nhiều loại nhưng phổ biến nhất là các loại sau đây: Đệm lưới gỗ thường được dùng trong các tháp làm lạnh hay hấp thụ khí sơ bộ vì đệm lưới gỗ thường có kích thước lớn nên bề mặt riêng của đệm riêng bé... lỏng chảy qua rãnh, tháp làm việc kém ổn định Tuy nhiên nếu tăng vận tốc khí quá lớn thì chất lỏng bị chấn động nên tháp làm việc cũng kém bền vững Vì vậy tháp đĩa chữ S làm việc ổn đinh ở giới hạn rất hẹp của vận tốc khí Tháp hấp thụ H2S bằng Tananh 8.7 Phương pháp tính đường kính và chiều cao của tháp chưng luyện và hấp thụ 8.7.1 Tính đường kính thiết bị V D 0, 785.0 V là lưu lượng pha lỏng hay... theo phương trình truyền chất G  k y dF ytb G F k y ytb •Đối với tháp đệm thì chiều cao được tính theo thể tích làm việc của đệm , nếu thể tích làm việc là V m3 và bề mặt riêng của đệm là σ ( m2/m3) thì bề mặt tiếp xúc F là : F = σHf Như vậy chiều cao của tháp đệm là : G H k y f ytb Nu = C.Rek.Prm.Grn Nu   yl D 6.3.4 Phương trình cấp chất và phương trình truyền chất * Phương trình cấp chất... trình cấp chất dG   x dF  xbg  x  dG   y dF  ybg  y  * Phương kx  ky  G  k y dF ytb  Trong đó động lực trung bình được tính : x1  x2 xtb  x1 ln x2 y  y2 ytb  1 y1 ln y2 1 x trình truyền chất G  k x F xtb  1 1 m. y 1 1 y x1  xc  xd* Và  x2  xd  xc* y1  yc  yd* y1  yd  yc*  m x 2 Tính theo số bậc thay đổi nồng độ Chiều cao của tháp đệm có thể tính theo