QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ CHUYỂN KHỐI - Chương 2

Đây là Slide môn học "Quá trình và thiết bị Công nghệ hóa học 3 - Chương 2: Quá trình hấp thụ" dành cho sinh viên ngành hóa học và sinh học thực phẩm trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. Mời các bạn cũng tham khảo
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ CHUYỂN KHỐI - Chương 2 Quá trình & Thiết bị Công nghệ Hoá học III QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ CHUYỂN KHỐI Chương 2: Quá trình hấp thụ Giảng viên: Nguyễn Minh Tân Bộ môn QT-TB CN Hóa học & Thực phẩm Trường Đại học Bách khoa Hà Nội nguyen.minhtan@gmail.com Chương 2: Quá trình hấp thụ1. Các khái niệm chung Hấp thụ là quá trình hút khí bằng chất lỏng. Khí được hút gọi là chất bị hấp thụ, chất lỏng dùng để hút gọi là dung môi (hay chất hấp thụ), khí không bị hấp thụ gọi là khí trơ. Quá trình hấp thụ được dùng để : - Thu hồi các cấu tử quí, - Làm sạch khí, -  Tách hỗn hợp khí thành từng cấu tử riêng biệt. 1 Chương 2: Quá trình hấp thụ1. Các khái niệm chung Ứng dụng điển hìnha) Tách Butadien từ hỗn hợp khí tổng hợp trong hoá dầu (hấp tụ vật lý)b) Tách CO2 bằng Dung dịch Carbonat (K2CO3)c) Tách SO2 từ khí thải bằng dung dịch Ca(OH)2d) Tách CO2 từ khí thải bằng nước rửa có áp suất caoe) Tách NH3 từ hỗn hợp với không khí bằng nước 3 Chương 2: Quá trình hấp thụ1. Các khái niệm chungYêu cầu đối với dung môi:•  Có tính chất hoà tan chọn lọc, nghĩa là chỉ hoà tan với một số cấu tử, còn những cấu tử khác không có khả năng hoà tan hoặc hoà tan rất ít,•  Độ nhớt của dung môi phải bé, để giảm trở lực và tăng hệ số chuyển khối,•  Nhiệt dung riêng bé, để tiết kiệm nhiệt năng khi hoàn nguyên dung môi,•  Có nhiệt độ sôi khác xa với nhiệt độ sôi của cấu tử hoà tan, để dễ dàng phân riêng chúng qua chưng luyện,•  Có nhiệt độ đóng rắn thấp, để tránh hiện tượng đón rắn làm tắc thiết bị,•  Không tạo thành kết tủa khi hoà tan, để tránh tắc thiết bị và dễ thu hồi,•  ít bay hơi, để tránh tổn thất,•  Không đôc và ăn mòn thiết bị 4 2 Chương 2: Quá trình hấp thụ2. Cơ sở vật lý của quá tình hấp thụ Độ hoà tan của khí trong lỏngKhí hoà tan trong lỏng sẽ tạo thành hỗn hợp hai cấu tử, có hai thànhphần và hai pha. Hệ thống như vậy theo định luật pha (φ=2, K=2,C=2-2+2=2) được coi như hỗn hợp lỏng có hai thành phần. Cân bằngpha được xác định bởi áp suất, nhiệt độ và nồng độ. Nếu nhiệt độkhông đổi, thì độ hoà tan phụ thuộc vào áp suất.Định luật Henry:y* = mxĐối với khí lý tưởng, m là hằng số, dùng để biểu diễn quan hệ y* =f(x)là đường thẳngĐối với khí thực, m phụ thuộc vào x, nên đường cân bằng là đườngcong. Hằng số cân bằng được tính : m=Ψ/PVới Ψ- Hệ số Henry, P – Ap suất, at 5 Chương 2: Quá trình hấp thụ2. Cơ sở vật lý của quá tình hấp thụ Phương trình đường làm việc của quá trình hấp thụ Phương trình đường làm việc của quá trình hấp thụ được lập trên cơ sở của lý thuyết hai lớp màng. Đó là lớp màn ngăn cách giữa pha lỏng và khí. Qua lớp màn khí, khí trong hỗn hợp sẽ khuyếch tán vào pha lỏng. Khi tính cân bằng vật liệu, thường người ta cho trước lượng hỗn hợp khí, nồng độ đầu và cuối của khí bị hấp thụ trong hỗn hợp khí và trong dung môi. 6 3 Chương 2: Quá trình hấp thụ2. Cơ sở vật lý của quá tình hấp thụ Phương trình đường làm việc của quá trình hấp thụ Gy - Lượng hỗn hợp khí vào thiết bị hấp thụ, Kmol/h, Yc Gtr - Lượng khí trơ, Kmol/h. Gx Yd −Yc YđLượng khí trơ: l = = Gtr Xc − X d Phương trình cân bằng vật liệu trong tháp hấp thụ: Xđ Gtr(Yđ- Yc) = Gx (Xc-Xđ) Xc Yd −Yc Lượng dung môi cần thiết: Gx = Gtr Xc − Xd Lượng dung môi tối thiểu: Yd −Yc Gx min = Gtr Xcb.d − X dXcb.đ- Nồng độ cân bằng ứng với nồng độ đầu củahỗn hợp khí 7 Chương 2: Quá trình hấp thụ2. Cơ sở vật lý của quá tình hấp thụ Phương trình đường làm việc của quá trình hấp thụ Trong quá trình hấp thụ, lượng dung môi thực tế Yc luôn lớn hơn lượng dung môi tối thiểu, thường lớn Yđ hơn 20%. Nếu tính lượng dung môi theo 1 kg khí trơ, có lượng dung môi tiêu hao riêng: Gx Yd −Yc ...