bài giảng: Hấp Thụ ppt

Khái niệm hấp thu Hấp thụ là qúa trình hấp khí bằng chất lỏng, khí được hút gọi là chất bị hấp thụ, chất lỏng dùng để hút gọi là dung môi Còn gọi là chất hấp thụ, khí không bị hấp thụ gọ

Chương 2

Hấp Thụ

Ví dụ: như sau khi hóa than ta thu đuợc hỗn hợp khí các chất N2 , H2, H2S, NH3, CO, CO2 …

Muốn tiếp tục gia công, chế biến các hỗn hợp khí ta cần làm sạch chúng khỏi các tạp chất hoặc tách chúng thành các cấu tử riêng biệt

Ví dụ: như sau khi hóa than ta thu đuợc hỗn hợp khí các chất N2 , H2, H2S, NH3, CO, CO2 … muốn dùng hỗn hợp ấy để tổng hợp NH3 để sản xuất phân đạm (Urê) ta phải tách chúng ra

3

Các phương pháp tách hổn hợp khí

Có nhiều phương pháp để tách hổn hợp khí thành cấu tử

– Phương pháp hóa học

– Phương pháp cơ lý (dưa trên tính chất hóa lỏng ở các nhiệt độ khác nhau).

– Phuơng pháp hút: dùng chất lỏng hay chất rắn xốp để hút

Nếu dùng chất lỏng gọi là qúa trình hấp thụ,

Khái niệm hấp thu

Hấp thụ là qúa trình hấp khí bằng chất lỏng, khí được hút gọi là chất bị hấp thụ, chất lỏng dùng để hút gọi là dung môi (Còn gọi là chất hấp thụ), khí không bị hấp thụ gọi là khí trơ

MEA

Dung môi và tính chất của dung môi

Qúa trình hấp thu thực hiện được tốt hay xấu phần lớn là do tính chất dung môi quyết định

Các tính chất cần thiết của dung môi:

1 Có tính chất hòa tan chọn lọc

Nghĩa là chỉ hòa tan với 1

hoặc 1 nhóm cấu tử, còn những

cấu tử khác không có khả năng

hòa tan hoặc hòa tan rất ít

2 Độ nhớt của dung môi bé

Để giảm trở

lực và tăng hệ số

chuyển khối

3 Nhiệt dung riêng bé.

Để tiết kiệm nhiệt năng khi hoàn

nguyên dung môi

4 Có nhiệt độ sôi khác xa với nhiệt độ sôi của

cấu tử hòa tan

Để dễ dàng phân riêng chúng qua chưng luyện

5 Có nhiệt độ đóng rắn thấp

Để tránh hiện tượng đóng rắn làm tắc thiết bị

6 Không tạo thành kết tủa khi hòa tan

Để tránh tắc thiết bị

và dễ thu hồi dung

môi

7 Ít bay hơi

Để tránh tổn thất

8 Không độc và ăn mòn thiết bị

An toàn cho người và bảo vệ

thiết bị

2.1 Cơ sở vật lý của quá trình hấp thu

2.1.1 Độ hòa tan của khí trong lỏng

Độ hòa tan của khí trong chất lỏng là lượng khí hòa tan trong một đơn vị chất lỏng

Độ hòa tan của khí trong chất lỏng phụ thuộc vào:

– Tính chất của khí và chất lỏng

– Nhiệt độ môi trường

Định luật Henry-Đan tông

Biểu thức:

ycb = mxKhi tính toán hấp thụ, người ta thường dùng tỷ

số mol, trong trường hợp này ta có:

1

Y y

Y

=

X x

X

=

+

2.1.2 Cân bằng vật liệu của quá trình hấp thụ

Gọi:

Gd: lượng hỗn hợp khí đi vào thiết bị hấp thụ kmol/h.

Yd: nồng độ đầu của hỗn hợp khí kmol/kmol khí trơ.

Yc: nồng độ cuối của hỗn hợp khí kmol/kmol khí trơ.

Ltr: lượng dung môi đi vào thiết bị kmol/h

Xd: nồng độ đầu của dung môi kmol/kmoldung môi

X : nồng độ cuối của dung môi kmol/kmol dungmôi

Yc: nồng độ cuối của hỗn hợp khí kmol/kmol khí trơ.

Ltr: lượng dung môi đi vào thiết bị kmol/h

Xd: nồng độ đầu của dung môi kmol/kmoldung môi

Xc: nồng độ cuối của dung môi kmol/kmol dungmôi

Gtr: lượng khí trơ vào thiết bị kmol/h

19

Phương trình cân bằng vật liệu (toàn tháp)

Theo nguyên tắc: lượng khí pha lỏng thu được bằng lượng khí mất đi trong pha hơi

Gtr (Yd - Yc) = Ltr( Xc - Xd) Xác định lượng dung môi cần thiết:

Xác định lượng dung môi tối thiểu

Lượng dung môi tối thiểu khi nồng độ chất tan trong dung môi đạt cực đại:

Lượng dung môi tiêu hao riêng

tr tr

Phương trình cân bằng vật liệu đối với khoảng thể tích thiết bị kể từ một tiết diện bất kì nào đó với phần trên của thiết bị

Gtr( Y - Yc ) = Ltr ( X - Xd ) Suy ra:

2.2 Các thiết bị hấp thụ và tính toán

Thiết bị hấp thụ loại bề mặt Thiết bị hấp thụ loại ống Thiết bị hấp thụ loại tấm Thiết bị hấp thụ loại phun Thiết bị hấp thụ loại đệm

THIẾT BỊ HẤP THỤ LOẠI BỀ MẶT

Thiết bị hấp thụ loại bề mặt kiểu vỏ

THIẾT BỊ HẤP THỤ LOẠI BỀ MẶT

THIẾT BỊ HẤP THỤ LOẠI BỀ MẶT

Cấu tạo đơn giản nhất, bề mặt tiếp xúc nhỏ.

Dùng cho khí có độ hòa tan lớn

THIẾT BỊ HẤP THỤ LOẠI MÀNG

31

THIẾT BỊ HẤP THỤ LOẠI MÀNG

Trở lực nhỏ nhất.

Vận tốc chất lỏng đến 5m/s.

Hiệu suất thấp khi chiều cao lớn

 Khó phân phối đều chất lỏng

 Ứng dụng nhiều, đặc biệt là chưng và hấp thụ ở áp suất chân không.

THÁP ĐỆM

Tháp đệm và các loại đệm

THÁP ĐỆM

→ Tăng tốc độ truyền khối.

→ Tăng tổn thất áp suất.

bề mặt đệm, khí đi từ dưới lên tiếp xúc với pha lỏng trên màng nước trên bề mặt đệm.

Theo vận tốc khí có chế độ dòng, quá độ và xoáy.

Hiện tượng đảo pha (ngập lụt – khí sủi bọt trong lỏng):

tốc độ truyền khối lớn, nhưng không ổn định.

→ Làm việc thực tế ở chế độ màng.

THÁP ĐỆM

Bề mặt riêng lớn (bề mặt trong một đơn vị thể tích

đệm).

Thể tích tự do lớn.

Khối lượng riêng bé, bền hóa học.

Ưu điểm:

Hiệu suất cao vì bề mặt tiếp xúc lớn.

Cấu tạo đơn giản, trở lực trong tháp không lớn lắm.

THÁP ĐĨA (MÂM)

Tháp mâm chóp

THÁP ĐĨA (MÂM)

THÁP ĐĨA (MÂM)

Sự tiếp xúc pha diễn ra trên các mâm.

Chất khí xuyên qua lỗ (chóp), sủi bọt trong chất lỏng

SƠ ĐỒ HỆ THỐNG HẤP THỤ