quá trình hập thụ chất khí

• Trong đó, phương pháp hút được hiểu là tiếp nhận chất này vào một chất khác qua bề mặt phân pha của chúng.• Nếu chất lỏng dung để hút thì ta gọi là hấp thụ còn nếu dùng chất rắn xốp để

1.Khái niệm hấp thụ.

• Trong công nghiệp có rất nhiều nguyên liệu dạng khí được dùng, cũng như nhiều sản phẩm thu được dưới dạng khí Muốn tiếp tục gia công hỗn hợp khí ta cần tách riêng chúng thành từng cấu tử riêng biệt \

• Có 3 cách phân tách hỗn hợp khí:

+ Phương pháp tách hút

+Phương pháp hóa lý

+Phương pháp hóa học

• Trong đó, phương pháp hút được hiểu là tiếp nhận chất này vào một chất khác qua bề mặt phân pha của chúng.

• Nếu chất lỏng dung để hút thì ta gọi là hấp thụ còn nếu dùng chất rắn xốp để hút thì ta gọi là hấp phụ

Như vậy,hấp phụ là quá trình hút khí bằng chất lỏng

Trong đó: + Khí được hút gọi là chất bị hấp thụ

+Chất lỏng để hút được gọi là dung mô

+ Chất khí không bị hấp thụ gọi là khí trơ

•  

2 Cơ sở vật lý của quá trình hấp thụ

2.1 Độ hòa tan của khí trong lỏng

• Cân bằng pha được xác định bởi áp suất và nhiệt độ Giả sử nhiệt độ không thay đổi thì độ tan phụ thuộc vào áp suất theo định luật Hery

• = mx

• + Với khí lý tưởng m là hằng số

• + Với khí thực m phụ thuộc vào x nên đường cân bằng là đường cong và m được tính như sau:

• m= với là hệ số Henry có thứ nguyên của áp suất

• P là áp suất

•  

Trong quá trình tính toán người ta thường sử dụng phần mol tương đối Mối quan hệ giữa phần mol x,y và phần mol tương đối X,Y:

y= x=

Như vậy phương trình Henry trở thành:

Y=

•  

2.2 Phương trình làm việc của quá trình hấp thụ.

• Phương trình đường hấp phụ được lập trên cơ sở của lý thuyết hai lớp màng Với lớp màng là mặt phẳng phân cách giữa pha lỏng và pha khí

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

Lượng dung môi tối thiểu cần dung cho quá trình hấp thụ

-nồng độ cân bằng ứng với nồng độ đầu của hỗn hợp khí

•  

( )

( ) ( )

d

min

1

1

8.2

Y

+

−

=

−

−

=

−

• Trong quá trình hấp thụ, nồng độ cân bằng luôn lớn hơn nồng độ làm việc, vì thế lượng dung môi thực tế luôn lớn hơn lượng dung môi tối thiểu Nếu tính lượng dung môi theo 1kg khí trơ ta có lượng dung môi tiêu hao riêng là:

l= =

Nếu biểu diễn cân bằng vật liệu ở tiết diện bất kỳ ta có:

Hoặc Y=AX + B với A và B là:

•  

( )

d

,

G Y Y G X X

2.3 Ảnh hưởng của lượng dung môi đến quá trình hấp phụ

2.4 Ảnh hưởng của nhiệt độ áp suất lên quá trình hấp phụ

3 Các thiết bị hấp thụ

•  Trong quá trình sản xuất người ta sử dụng nhiều thiết bị khác nhau để thực hiện quá trình hấp thụ Tuy nhiên chúng có yêu cầu chung là diện tích bề mặt tiếp xúc lớn để tăng hiệu suất của quá trình hấp thụ

Thiết bị hấp thụ

Thiết bị loại bề mặt

Thiết bị loại màng

Thiết bị loại phun

Thiết bị loại đệm

Thiết bị loại đĩa

3.1 Thiết bị loại bề mặt

Trong thiết bị khí và lỏng chuyển động ngược chiều nhau và chỉ tiếp xúc với nhau qua bề mặt thoáng của chất lỏng nên bề mặt tiếp xúc pha bé nên chỉ được dung khi chất khí hòa tan trong chất lỏng

3.2 Thiết bị loại màng

Thiết bị loại màng được phân thành thiết bị loại ống và thiết bị loại tấm + Thiết bị loại ống :Chất lỏng chảy dọc theo thành ống từ trên xuống, chất khí đi từ dưới lên tiếp xúc với màng chất lỏng và quá trình hấp thụ được thực hiện ở màng chất lỏng trên thành ống +Thiết bị loại tấm:Gồm các bản xếp thẳng đứng song song với nhau ở khoảng cách nhất định Chất lỏng đi từ trên xuống chảy thành màng trên bề mặt bản Khí đi từ dưới lên.

3.3 Thiết bị loại phun

Thiết bị gồm thân thiết bị và hệ thống phun Những hạt chất lỏng được phun ra trong thiết bị sẽ được tiếp xúc với dòng khí đi từ dưới lên và quá trình hấp thụ xảy ra Thiết bị này không phù hợp với khí khó hòa tan

4.Hệ thống hấp thụ

4.1:Hệ thống hấp thụ nhiều tháp

1 – tháp, 2 – bình chứa , 3 – bơm, 4 Thiết bị gia nhiệt

4.2 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

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

5.1 Tháp đĩa chóp

1-đĩa 2-chóp 3-ống hơi 4-ống chảy chuyền

5.2 Tháp đĩa

1-vỏ 2-đĩa tiếp liệu (hoặc phân phối dung môi)

3-cửa tháo 4-lưới đỡ đệm 5-đĩa phân phối lại 6-đệm 7-cửa khí vào 8-chất lỏng 

5.2.1 Các loại đệm

• Đệm lưới gỗ

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 rieng lớn tạo khả năng tiếp xúc 

giữa các pha tốt hơn.

5.3 Tháp đĩa lỗ không có ống chảy chuyền

a, cấu tạo đĩa b,cấu tạo toàn táp 1-vỏ 2-đĩa 3-cửa sửa chữa 4-cửa khí vào 5-chân đỡ