CHƯƠNG 4 HẤP THỤ VÀ NHẢ HẤP THỤ

QT & TB TRUYỀN KHỐI MMH: 607050 BỘ MƠN: QT & TB CNHH KHOA: KỸ THUẬT HỐ HỌC TRƯỜNG: ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HCM NGƯỜI SOẠN: PGS.TS Trịnh Văn Dũng 18.11.2012 Truywnf khối A MSMH: 607050 CHƯƠNG HẤP THỤ VÀ NHẢ HẤP THỤ 4.1 Một số khái niệm 4.2 Cân pha hấp thụ 4.3 Cân vật chất 4.4 Cân nhiệt 4.5 Các yếu tố ảnh hưởng 4.6 Thiết bò hấp thụ 4.7 Thiết bò hấp thụ 4.8 Tính toán thiết bò hấp thụ 4.9 Nhả hấp thụ 18.11.2012 Truywnf khối A MSMH: 607050 CHƯƠNG HẤP THỤ VÀ NHẢ HẤP THỤ 4.1 Một số khái niệm Hấp thụ gì? Là trình tách hay vài cấu tử hỗn hợp khí dung môi Là trình hòa tan có chọn lọc khí vào lỏng 18.11.2012 Truywnf khối A MSMH: 607050 CHƯƠNG HẤP THỤ VÀ NHẢ HẤP THỤ 4.1 Một số khái niệm Hấp thụ chia thành: Hấp thụ vật lý: O2  H2O; Hấp thụ hóa học: NH3 + H2O ⇌ NH4OH CO2 + H2O ⇌ H2CO3 18.11.2012 Truywnf khối A MSMH: 607050 CHƯƠNG HẤP THỤ VÀ NHẢ HẤP THỤ 4.1 Một số khái niệm Hấp thụ trình thuận nghòch: Thuận: hòa tan khí vào lỏng: hấp thụ; Nghòch: tách khí hòa tan khỏi lỏng: nhả hấp thụ; Thường hai trình tiến hành đồng thời 18.11.2012 Truywnf khối A MSMH: 607050 CHƯƠNG HẤP THỤ VÀ NHẢ HẤP THỤ 4.1 Một số khái niệm Hấp thụ trình chọn lọc: Chọn lọc tuyệt đối; Chọn lọc tương đối; Thực tế gặp chọn lọc tương đối nhiều 18.11.2012 Truywnf khối A MSMH: 607050 CHƯƠNG HẤP THỤ VÀ NHẢ HẤP THỤ 4.1 Một số khái niệm Lựa chọn dung môi hấp thụ: •- Có tính chọn lọc cao; •- Dễ tái sinh; •- Ít độc hại; •- Rẻ tiền, dễ kiếm, ổn đònh ; 18.11.2012 Truywnf khối A MSMH: 607050 CHƯƠNG HẤP THỤ VÀ NHẢ HẤP THỤ 4.1 Một số khái niệm Quá trình hấp thụ nhả hấp thụ dùng công nghiệp hóa chất, thực phẩm, sinh học: Xử ý khí thải để; Thu hồi cấu tử q; Làm sạch, khô khí, phân tách hỗn hợp khí; Tạo thành sản phẩm ; 18.11.2012 Truywnf khối A MSMH: 607050 CHƯƠNG HẤP THỤ VÀ NHẢ HẤP THỤ 4.2 Cân pha hấp thụ Xâây dựng quan hệ cân bằng: y* = f(x) -Hệ lý tưởng: dùng đònh luật Henry -Hệ thực: dùng thực nghiệm 18.11.2012 Truywnf khối A MSMH: 607050 CHƯƠNG HẤP THỤ VÀ NHẢ HẤP THỤ 4.2 Cân pha hấp thụ * Theo đònh luật Henry: pi = Hi xi Hay: pi x = Hi * i Trong đó: Hi – hệ số tỷ lệ, gọi hệ số Henry; p*i – áp suất riêng phần; xi – nồng độ phần mol lỏng; pi, – áp suất; Hi = g(T) Khi T tăng H tăng 18.11.2012 Truywnf khối A MSMH: 607050 10 CHƯƠNG HẤP THỤ VÀ NHẢ HẤP THỤ 4.3 Cân vật chất YR XV Giả thiết: khí trơ không tan; L dung môi không bay hơi; Đối với trình ngược chiều: GTR = const; L = const; Y X cân vật chất có dạng: G TR  GTR dY   LdX Cho G, v (yv), độ thu hồi e (yr) Tính: L, XR YV 18.11.2012 Truywnf khối A MSMH: 607050 XR 15 CHƯƠNG HẤP THỤ VÀ NHẢ HẤP THỤ 4.3 Cân vật chất YR Cho G, v (yv), độ thu hồi e (yr) Tính: L, XR L   GTR  GTR XV L Y YV  YR X R  XV X GTR YV  YR X R  XV   YV 18.11.2012 Truywnf khối A MSMH: 607050 XR 16 CHƯƠNG HẤP THỤ VÀ NHẢ HẤP THỤ 4.3 Cân vật chất Lượng dung môi tối thiểu: S  L  YV  YR   *     GTR min X  XV S2 S3 Đơn giản dùng công thức kinh nghiệm:    Với  > – hệ số dư dung môi 18.11.2012 Truywnf khối A S S1   th MSMH: 607050  17 CHƯƠNG HẤP THỤ VÀ NHẢ HẤP THỤ 4.3 Cân vật chất GTRYC  LXD L GTRYD  LXC L Y X  X GTR GTR GTR GTR Y YV B0 B B*  YR A XV 18.11.2012 Truywnf khối A MSMH: 607050 XR X* X 18 CHƯƠNG HẤP THỤ VÀ NHẢ HẤP THỤ 4.4 Cân nhiệt Bỏ qua đun nóng khí, Nhiệt hấp thụ đun nóng lỏng Cân nhiệt: Q  qL X  X V   LC t  tV  q t  tV   X  X V  C 18.11.2012 Truywnf khối A MSMH: 607050 19 CHƯƠNG HẤP THỤ VÀ NHẢ HẤP THU Ït t 4.4 Cân nhiệt Y C q t  tV   X  X V  C X t Xv X1 tV t1 i+1 ti t3 t2 X2 … XR t2 … tR t1 tV 18.11.2012 Truywnf khối A XV 607050 Xi MSMH: XR X 20 CHƯƠNG HẤP THỤ VÀ NHẢ HẤP THỤ 4.5 Các yếu tố ảnh hưởng 4.5.1 Nhiệt độ 4.5.2 Áp suất 4.5.3 Chiều dòng pha 18.11.2012 Truywnf khối A MSMH: 607050 21 CHƯƠNG HẤP THỤ VÀ NHẢ HẤP THỤ 4.5 Các yếu tố ảnh hưởng pi * 4.5.1 Nhiệt độ xi = Hi 18.11.2012 Truywnf khối A MSMH: 607050 22 CHƯƠNG HẤP THỤ VÀ NHẢ HẤP THỤ 4.5 Các yếu tố ảnh hưởng 4.5.2 Áp suất * p Hi * i yi   xi  m i xi P P 18.11.2012 Truywnf khối A MSMH: 607050 23 CHƯƠNG HẤP THỤ VÀ NHẢ HẤP THỤ 4.5 Các yếu tố ảnh hưởng 4.5.3 Chiều dòng pha Y Y*=f (X) YD YC B D (2) A C XC XD 18.11.2012 Truywnf khối A (1) MSMH: 607050 X 24 CHƯƠNG HẤP THỤ VÀ NHẢ HẤP THỤ 4.6 Thiết bò hấp thụ Về nguyên tắc dùng thiết bò sau làm thiết bò hấp thụ: 1) Tháp màng 2) Tháp đệm 3) Tháp đóa 4) Tháp phun 18.11.2012 Truywnf khối A MSMH: 607050 25 CHƯƠNG HẤP THỤ VÀ NHẢ HẤP THỤ 4.6 Thiết bò hấp thụ Khi lựa chọn thiết bò hấp thụ cần vào: Năng suất, tính chất hóa lý hỗn hợp khí, yêu cầu làm Cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ưu nhược điểm loại thiết bò Điều kiện chỗ về: kỹ thuật, tài chính, trình độ nhân công 18.11.2012 Truywnf khối A MSMH: 607050 26 CHƯƠNG HẤP THỤ VÀ NHẢ HẤP THỤ 4.8 Tính toán thiết bò hấp thụ •4.8.1 Đường kính tháp: 18.11.2012 G  0,785w Truywnf khối A MSMH: 607050 27 CHƯƠNG HẤP THỤ VÀ NHẢ HẤP THỤ 4.8 Tính toán thiết bò hấp thụ •4.8.2 Chiều cao: •a) Tính chiều cao tháp theo phương trình truyền khối; •b) Tính chiều cao tháp theo số đơn vò truyền khối; •c) Tính chiều cao tháp theo số đóa lý thuyết; •d) Tính chiều cao tháp theo hiệu suất tháp (số đóa thực); 18.11.2012 Truywnf khối A MSMH: 607050 28 CHƯƠNG HẤP THỤ VÀ NHẢ HẤP THỤ 4.9 Nhả hấp thụ Nhả hấp thụ gì: Đó trình tách khí dã hòa tan khỏi lỏng, trình ngược trình hấp thụ •Có thể tiến hành nhà cách: •1 Tăng nhiệt độ; •2 Giảm áp suất; •Thực tế thực cách: •1 Đun nóng; •2 Giảm áp suất riêng phần hay áp suất tổng; •3 Sục dòng khí trơ nóng để vừa đun nóng • giảm áp suất riêng phần; 18.11.2012 Truywnf khối A MSMH: 607050 29 [...]... 23 CHƯƠNG 4 HẤP THỤ VÀ NHẢ HẤP THỤ 4. 5 Các yếu tố ảnh hưởng 4. 5.3 Chiều dòng pha Y Y*=f (X) YD YC B D (2) A C XC XD 18.11.2012 Truywnf khối A (1) MSMH: 607050 X 24 CHƯƠNG 4 HẤP THỤ VÀ NHẢ HẤP THỤ 4. 6 Thiết bò hấp thụ Về nguyên tắc có thể dùng các thiết bò sau làm thiết bò hấp thụ: 1) Tháp màng 2) Tháp đệm 3) Tháp đóa 4) Tháp phun 18.11.2012 Truywnf khối A MSMH: 607050 25 CHƯƠNG 4 HẤP THỤ VÀ NHẢ HẤP THỤ... khối A XV 607050 Xi MSMH: XR X 20 CHƯƠNG 4 HẤP THỤ VÀ NHẢ HẤP THỤ 4. 5 Các yếu tố ảnh hưởng 4. 5.1 Nhiệt độ 4. 5.2 Áp suất 4. 5.3 Chiều dòng pha 18.11.2012 Truywnf khối A MSMH: 607050 21 CHƯƠNG 4 HẤP THỤ VÀ NHẢ HẤP THỤ 4. 5 Các yếu tố ảnh hưởng pi * 4. 5.1 Nhiệt độ xi = Hi 18.11.2012 Truywnf khối A MSMH: 607050 22 CHƯƠNG 4 HẤP THỤ VÀ NHẢ HẤP THỤ 4. 5 Các yếu tố ảnh hưởng 4. 5.2 Áp suất * p Hi * i yi   xi... 607050 27 CHƯƠNG 4 HẤP THỤ VÀ NHẢ HẤP THỤ 4. 8 Tính toán thiết bò hấp thụ 4. 8.2 Chiều cao: •a) Tính chiều cao tháp theo phương trình truyền khối; •b) Tính chiều cao tháp theo số đơn vò truyền khối; •c) Tính chiều cao tháp theo số đóa lý thuyết; •d) Tính chiều cao tháp theo hiệu suất tháp (số đóa thực); 18.11.2012 Truywnf khối A MSMH: 607050 28 CHƯƠNG 4 HẤP THỤ VÀ NHẢ HẤP THỤ 4. 9 Nhả hấp thụ Nhả hấp thụ là...CHƯƠNG 4 HẤP THỤ VÀ NHẢ HẤP THỤ 4. 2 Cân bằng pha trong hấp thụ Theo đònh luật Dalton: Nên: P = pi y * p Hi * i yi   xi  m i xi P P T3 T2 T1 Hi Trong đó: mi = P x 18.11.2012 Truywnf khối A MSMH: 607050 11 CHƯƠNG 4 HẤP THỤ VÀ NHẢ HẤP THỤ 4. 2 Cân bằng pha trong hấp thụ1 .2 0.96 0.72 0 .48 0. 24 0 Y* X m 1 Y * 1 X 18.11.2012 0 mX  Y*  1  1  m X Truywnf khối A 1 MSMH: 607050 2 3 4 5 12 CHƯƠNG... YV B0 B B*  YR A XV 18.11.2012 Truywnf khối A MSMH: 607050 XR X* X 18 CHƯƠNG 4 HẤP THỤ VÀ NHẢ HẤP THỤ 4. 4 Cân bằng nhiệt Bỏ qua sự đun nóng khí, Nhiệt hấp thụ đun nóng lỏng Cân bằng nhiệt: Q  qL X  X V   LC t  tV  q t  tV   X  X V  C 18.11.2012 Truywnf khối A MSMH: 607050 19 CHƯƠNG 4 HẤP THỤ VÀ NHẢ HẤP THU Ït t 4. 4 Cân bằng nhiệt Y C q t  tV   X  X V  C X t Xv X1 tV t1 i+1 ti t3... m 1 Y * 1 X 18.11.2012 0 mX  Y*  1  1  m X Truywnf khối A 1 MSMH: 607050 2 3 4 5 12 CHƯƠNG 4 HẤP THỤ VÀ NHẢ HẤP THỤ 4. 2 Cân bằng pha trong hấp thụ 0,035 0,03 0,025 0,02 0,015 0,01 0,005 0 0 18.11.2012 0,005 0,01 Truywnf khối A 0,015 MSMH: 607050 0,02 0,025 13 CHƯƠNG 4 HẤP THỤ VÀ NHẢ HẤP THỤ 4. 3 Cân bằng vật chất YR XV Giả thiết: khí trơ không tan; L dung môi không bay hơi; Đối với quá trình... Truywnf khối A MSMH: 607050 XR 14 CHƯƠNG 4 HẤP THỤ VÀ NHẢ HẤP THỤ 4. 3 Cân bằng vật chất YR XV Giả thiết: khí trơ không tan; L dung môi không bay hơi; Đối với quá trình ngược chiều: GTR = const; L = const; Y X cân bằng vật chất có dạng: G TR  GTR dY   LdX Cho G, v (yv), độ thu hồi e (yr) Tính: L, XR YV 18.11.2012 Truywnf khối A MSMH: 607050 XR 15 CHƯƠNG 4 HẤP THỤ VÀ NHẢ HẤP THỤ 4. 3 Cân bằng vật chất YR... THỤ VÀ NHẢ HẤP THỤ 4. 6 Thiết bò hấp thụ Khi lựa chọn thiết bò hấp thụ cần căn cứ vào: Năng suất, tính chất hóa lý của hỗn hợp khí, yêu cầu làm sạch Cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ưu nhược điểm của mỗi loại thiết bò Điều kiện tại chỗ về: kỹ thuật, tài chính, trình độ nhân công 18.11.2012 Truywnf khối A MSMH: 607050 26 CHƯƠNG 4 HẤP THỤ VÀ NHẢ HẤP THỤ 4. 8 Tính toán thiết bò hấp thụ 4. 8.1 Đường kính tháp:... YV 18.11.2012 Truywnf khối A MSMH: 607050 XR 16 CHƯƠNG 4 HẤP THỤ VÀ NHẢ HẤP THỤ 4. 3 Cân bằng vật chất Lượng dung môi tối thiểu: S  L  YV  YR   *  min    GTR min X  XV S2 S3 Đơn giản dùng công thức kinh nghiệm:    min Với  > 1 – hệ số dư dung môi 18.11.2012 Truywnf khối A S S1  min  th MSMH: 607050  17 CHƯƠNG 4 HẤP THỤ VÀ NHẢ HẤP THỤ 4. 3 Cân bằng vật chất GTRYC  LXD L GTRYD  LXC... 18.11.2012 Truywnf khối A MSMH: 607050 28 CHƯƠNG 4 HẤP THỤ VÀ NHẢ HẤP THỤ 4. 9 Nhả hấp thụ Nhả hấp thụ là gì: Đó là quá trình tách khí dã hòa tan ra khỏi lỏng, chính là quá trình ngược của quá trình hấp thụ •Có thể tiến hành nhà bằng cách: •1 Tăng nhiệt độ; •2 Giảm áp suất; •Thực tế thực hiện bằng cách: •1 Đun nóng; •2 Giảm áp suất riêng phần hay áp suất tổng; •3 Sục dòng khí trơ nóng để vừa đun nóng ...CHƯƠNG HẤP THỤ VÀ NHẢ HẤP THỤ 4.1 Một số khái niệm 4.2 Cân pha hấp thụ 4.3 Cân vật chất 4.4 Cân nhiệt 4.5 Các yếu tố ảnh hưởng 4.6 Thiết bò hấp thụ 4.7 Thiết bò hấp thụ 4.8 Tính toán... MSMH: 607050 26 CHƯƠNG HẤP THỤ VÀ NHẢ HẤP THỤ 4.8 Tính toán thiết bò hấp thụ 4.8 .1 Đường kính tháp: 18.11.2012 G  0,785w Truywnf khối A MSMH: 607050 27 CHƯƠNG HẤP THỤ VÀ NHẢ HẤP THỤ 4.8 Tính toán... 11 CHƯƠNG HẤP THỤ VÀ NHẢ HẤP THỤ 4.2 Cân pha hấp thụ1 .2 0.96 0.72 0.48 0.24 Y* X m 1 Y * 1 X 18.11.2012 mX  Y*   1  m X Truywnf khối A MSMH: 607050 12 CHƯƠNG HẤP THỤ VÀ NHẢ HẤP THỤ 4.2