d) Bộ phận dẫn động của máy nén khí
4.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Làm khô khí bằng trietylenglycol (TEG) thực chất là dùng TEG để hấp thụ hơi nước từ khí.Về nguyên tắc,quá trình hấp thụ dựa vào sự khác nhau về thế hóa học của cấu tử bị hấp phụ trong hai pha lỏng và khí nằm tiếp xúc với nhau.Ở đây chất bị hấp phụ là hơi nước ở trong hỗn hợp khí,còn pha pha lỏng chính là dung dịch TEG tái sinh,trong đó còn chứa một lượng nước (ví dụ dung dịch TEG tái sinh có nồng độ 99% có nghĩa là còn 1% nước).
Nếu gọi ϻh2o (k) và ϻh2o (l) là thể hóa học của nước trong pha khí và pha lỏng tiếp xúc với nhau,ở nhiệt độ không đổi ta có :
ϻh2o (k) = ϻ0 h2o (k) + RTln Ph2o
(4) ϻh2o (l) = ϻ0 h2o (l) + RTln Xh2o
Trong đó : Ph2o –áp suất riêng phần của hơi nước trong khí ẩm . Xh2o –phần mol của nước trong pha lỏng .
Mặt khác theo định luật Raoult ta có:
Ph2O = Ph2O . Xi (4.2)
Sự hấp thụ hơi nước từ khí vào dung dịch TEG chỉ xẩy ra khi thế hóa học của nước trong pha khí lớn hơn thế hóa học trong lỏng ( dung dịch TEG tái sinh) tức là khi ϻ0 h2o (k) > ϻ0 h2o (l).Điều này có nghĩa là khi áp suất riêng phần của nước ,Ph2O trong hỗn hợp khí lớn hơn áp suất riêng phần của hơi nước nằm cân bằng với dung dịch có phần mol của nước là Xh2O ở cùng nhiệt độ.Lúc đó hơi nước từ pha khí
chuyển vào pha lỏng ,nói cách khác nước bị hấp thụ .Quá trình hấp thụ tiếp tục xẩy ra cho đến lúc thế hóa học của hơi nước trong hai pha cân bằng nhau ,tức khi ϻ0 h2o (k) = ϻ0 h2o (l).
Tháp hấp thường là một lăng trụ thẳng đứng ( hình 4.1 ) ,trong đó có kết cấu ngăn thành nhiều tầng từ 1 đến n (mỗi tầng làm việc gọi là một mâm hoặc đĩa).
Khí ẩm được đưa vào phần dưới của tháp chuyển động từ dưới lên trên ngược chiều với dòng TEG chảy từ trên xuống.Trên các mâm xẩy ra sự tiếp xúc giữa dòng lỏng và khí và hơi nước bị hấp thụ vào dung dịch TEG chảy từ trên xuống.Trên các mâm xẩy ra sự tiếp xúc giữa dòng lỏng và dòng khí và hơi nước bị hấp thụ vào dung dịch TEG,do đó nồng độ của TEG giảm dần từ mâm số 1 đến mâm số n (nói cách khác lượng nước bị hấp thụ vào lỏng ngày càng nhiều kể từ trên xuống). Trái lại hàm lượng hơi nước có trong hỗn hợp khí cũng giảm dần từ mâm thứ n đến mâm số 1 ,tức là dòng khí đi từ dưới đáy tháp lên đỉnh tháp càng ngày càng được làm khô nhiều hơn,vì vậy khí đi ra khỏi đỉnh tháp gọi là “khí khô”.
Mặc dù quá trình hấp thụ tỏa nhiệt ,nghĩa là dòng TEG đi từ trên xuống thì nhiệt độ tăng dần từ mâm thứ nhất đến mâm thứ hai…đến mâm thứ n;nhưng khi tính toán người ta thường xem nhiệt độ làm việc của tháp là nhiệt độ trung bình xem như không đổi,tháp làm việc theo chế độ đó gọi là tháp đẳng nhiệt (bằng T trung bình trong tháp) thì Kremser chứng minh được phương trình biểu diễn ,mối quan hệ giữa hệ số tách φ,số mâm lý thuyết n và các yếu tố như sau:
φ = - (4.3) Trong đó : φ - hệ số tách ẩm
A - yếu tố hấp thụ ( là một hàm nhiều biến, sẽ xét kĩ ở phần sau). X0- phần mol của nước trong dung dịch TEG tái sinh bơm vào phần trên của tháp .
Nếu nồng độ TEG cao thì X0 (phần mol của nươc trong dung dịch TEG) khá nhỏ, nếu X0 << 1 ,thì phương trình (4.3) có thể bỏ qua số hạng thứ hai,chỉ còn số hạng thứ nhất :
φ = (4.4).
Chính trên cơ sở phương trình này , người ta có thể xác định số mâm lý thuyết của tháp hấp thụ nếu tính được A và φ hoặc tính φ khi biết A và n.