QUÁ TRÌNH hấp THỤ VÀ THIẾT BỊ hấp THỤ

Đối với khí thực m phụ thuộc vào x nên đường cân bằng là đường cong hằng số cân bằng được tính Khi tính toán hấp thụ ta thường dùng phần mol tương đối Y,X qua hệ giưa phần mol tương đ

CHƯƠNG 8 QUÁ TRÌNH HẤP THỤ VÀ THIẾT BỊ HẤP THỤ

8.1 Khái niệm: hấp thụ và quá trình nhả hấp thụ

Ta có thể phân biệt 3 phương pháp tách hỗn hợp khí

•Phương pháp tách hút

•Phương pháp hóa lý

•Phương pháp hóa học

Phương pháp hút được hiểu là sự

tiếp nhận của chất này vào chất

khác qua bề mặt phân chia pha

8.2 Cân bằng pha trong hấp thụ: hệ khí - lỏng, định luật Henry

8.2.1 Độ hòa tan của khí trong lỏng định luật Henry

Nếu nhiệt độ không đổi thì độ

hòa tan phụ thuộc vào áp suất

Sự phụ thuộc này được biểu thị

bằng định luật Henry

Đối với khí lý tưởng m là hằng số dùng để biểu thị cân bằng ycb = f(x) là đường thẳng

Đối với khí thực m phụ thuộc vào x nên đường cân bằng là đường cong hằng số cân bằng được tính

Khi tính toán hấp thụ ta thường dùng

phần mol tương đối Y,X qua hệ giưa

phần mol tương đối X , Y và phần mol

m X



 

8.2.2 Phương trình đường làm việc của quá trình hấp thụ

Gọi :

•Gy là lượng hỗn hợp khí vào thiết bị ngưng tụ, kmol/h

•Yđ nồng độ đầu của hỗn hợp khí , kmol/kmol khí trơ

•Yc nồng độ cuối của hỗn hợp khí , kmol/kmol khí trơ

•Gx lượng dung môi vào thiết bị hấp thụ , kmol/h

•Xđ nồng độ đầu của dung môi , kmol/kmol dung môi

•Xc nồng độ cuối của dung môi , kmol/kmol dung môi

•Gtr lượng khí trơ kmol/h

Lượng khí trơ được tính theo công thức :

Phương trình cân bằng vật liệu trong tháp hấp thụ:

Lượng dung môi cần thiết là:

Lượng dung môi tối thiểu dùng cho quá trình hấp thụ là:

* Nếu biểu diễn phương trình cân bằng vật liệu ở tiết diện bất kỳ của tháp ta có:

việc của quá trình hấp thụ Nếu biểu diễn

trên tọa độ Y , X là đường thẳng có hệ số

góc tgα = A và cắt trục tung tại B

8.3 Ảnh hưởng của lượng dung môi nhiệt độ và

áp suất lên quá trình hấp thụ

Ảnh hưởng của lượng dung môi

8.3 Ảnh hưởng của lượng dung môi nhiệt độ và

áp suất lên quá trình hấp thụ

8.4 Cấu tạo các thiết bị hấp thụ và tháp chưng trong công nghiệp:

8.4.2 Thiết bị hấp thụ loại ống và loại tấm:

Hình 8.4a Thiết bị hấp thụ màng kiểu ống

Hình 8.4b Thiết bị hấp thụ màng kiểu tấm

8.5 Quá trình nhả hấp thụ:

Quá trình nhả sau hấp thụ được thực hiện khi cần thu hồi chất bị hấp hoặc tận dụng

lại dung môi

Nhả hấp thụ là quá trình ngược lại với hấp thụ vậy nó vân tuân theo các định luật chung của hấp thụ tức là có quan hệ cân bằng giống quá trình hấp thụ

Theo định luật Henry thì:

Nguyên lý làm việc được thể hiện hình bên, chất lỏng

cần tách đi từ trên suống còn hơi đi từ dưới lên có

ở đây Có thể coi F = F1 = F2 và G = G1 = G2 vì khi nhả

hấp thụ nồng độ thay đổi rất it nên coi lượng lỏng và

lượng hơi trong tháp là không thay đổi

2 1

1 2

y y F

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, lượng khí được dùng sẽ bé nhất khi đó đường làm việc sẽ có góc nghiêng lớn nhất tức

Nếu tăng lượng khí, thành 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

min

F tg

G

 

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

Giả sử ở đỉnh tháp đạt trạng thái cân bằng tức là x1 = y2max ở trạng thái này thì

Hệ 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

8.6.1 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 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 Để tăng độ phân tách người ta chọn loại đệm có kích thước bé, tức đệm có bề mặt riêng lớn tạo khả năng tiếp xúc giữa các pha tốt hơn

8.6 Cấu tạo một số tháp chưng và hấp thụ trong công nghiệp

8.6.3 Tháp đĩa lỗ không có ống chảy chuyền

Trong loại này khí và lỏng cùng chảy qua một lỗ

trên đĩa vì vậy khong có hiện tượng giảm chiều

cao chất lỏng trên đĩa như trong các loại tháp

khác và tất cả bề mặt đĩa đều làm việc nên hiệu

quả cao hơn

8.6.3 Tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền và tháp đĩa sóng chữ S

Tháp đĩa lưới hình trụ, bên trong có nhiều đĩa có lỗ

tròn hoặc rãnh chất lỏng chảy từ trên suống qua các

ống chảy chuyền khi đi từ dưới lên qua các lỗ hoặc

rãnh đĩa chiếm 8 – 15% tiết diện tháp đường kính lỗ

3 – 8 mm đĩa được lắp cân bằng

Tùy thuộc vào vận tốc dòng khí trong tháp đĩa lưới có

các chế độ chuyển động sau đây:

Ở vận tốc bé ,khí đi qua lỏng ở từng dạng bong

bóng riêng lẻ nên tháp làm việc ở chế độ sủi bọt

bong bóng Lúc này chất lỏng vừa đi qua ống chảy

chuyền vừa cùng bọt đi qua lỗ đĩa

Nếu tăng vận tốc lên thi khí đi qua lỏng thành tia liên

tục khi đó tháp làm việc ở chế độ dòng chất lỏng

không theo bọt qua lỗ đươc

Nếu tăng vận tốc khí cao hơn nữa tháp chuyển sang chế độ

bọt tức là khí hòa với lỏng thành bọt lúc này lớp chất lỏng trên

đĩa không còn nữa mà chỉ có bọt linh động và xoáy mạnh vì

vậy ở chế độ này đĩa làm việc tốt nhất

Tháp đĩa sóng chữ S

Đối với tháp đĩa chữ S ở vận tốc khí nhỏ chất 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



V là lưu lượng pha lỏng hay khí , m3/s

ω 0 vận tốc của pha đi qua toàn bộ tiết diện của thiết bị

8.7.2 Tính chiều cao thiết bị

1 Tính theo phương trình truyền chất

•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

 



6.3.4 Phương trình cấp chất và phương trình truyền chất

* Phương trình cấp chất

 

 

.

1 2

y

y y

* 2

* 1

* 1

2 Tính theo số bậc thay đổi nồng độ

Chiều cao của tháp đệm có thể tính theo công thức sau :

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

Hoàn nguyên (Chưng luyện)

Cấu tử cần tách

Dung môi G

Yêu cầu : Khối lượng riêng của dung môi khác xa với khối

lượng riêng của dung dịch

A Trích ly chất lỏng

A.2 Đồ thị tam giác

 Đồ thị tam giác

 Đường cân bằng trong đồ thị tam giác và đường liên hợp

Đường thẳng nối thành phần cân bằng trong raphinat và trong dung dịch trích gọi là đường liên hợp

 ảnh hưởng của nhiệt độ tới đường cân bằng

A.3 Nguyên tắc Trích ly

A.4 Cân bằng vật liệu của quá trình trích ly

A.5 Các phương pháp trích ly

 Trích ly một bậc

 Trích ly nhiều bậc chéo dòng

 Trích ly nhiều bậc ngược chiều

A.6 Thiết bị trích ly Tháp phun

Tháp đệm và tháp đĩa lưới có ống chảy chuyền

A.7 Trích ly rắn – lỏng