bài giảng: Hấp Thụ ppt

1
1
Chương 2
Chương 2
Hấp Thụ
2
2
Giới thiệu
Giới thiệu
Trong công nghiệp hóa chất có rất nhiều
nguyên liệu và sản phẩm ở dạng khí hỗn hợp.
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 N
2
, H
2
, H
2
S, NH
3
, CO, CO
2
…
muốn dùng hỗn hợp ấy để tổng hợp NH
3
để sản
xuất phân đạm (Urê) ta phải tách chúng ra.
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 N
2
, H
2
, H
2
S, NH
3
, CO, CO
2
…
muốn dùng hỗn hợp ấy để tổng hợp NH
3
để sản
xuất phân đạm (Urê) ta phải tách chúng ra.
3
3
4
4
Các phương pháp tách hổn hợp khí
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,
nếu dùng chất rắn thì qúa trình gọi là hấp phụ
5
5
Khái niệm hấp thu
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
6
6
Ứng dụng
Ứng dụng
Qúa trình hấp thụ đóng một vai trò quan trọng
trong sản xuất hóa học, nó được ứng dụng để:
–
Thu hồi các cấu tử qúy
–
Làm sạch khí
–
Tách hỗn hợp thành cấu tử riêng
–
Tạo thành sản phẩm cuối cùng
7

7
Dung môi và tính chất của dung môi
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:
8
8
1. Có tính chất hòa tan chọn lọc.
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.
9
9
2. Độ nhớt của dung môi bé.
2. Độ nhớt của dung môi bé.
Để giảm trở
lực và tăng hệ số
chuyển khối
10
10
3. Nhiệt dung riêng bé.
3. Nhiệt dung riêng bé.
Để tiết kiệm nhiệt
năng khi hoàn
nguyên dung môi
11
11

4. Có nhiệt độ sôi khác xa với nhiệt độ sôi của
4. Có nhiệt độ sôi khác xa với nhiệt độ sôi của
cấu tử hòa tan.
cấu tử hòa tan.
Để dễ dàng phân
riêng chúng qua
chưng luyện
12
12
5. Có nhiệt độ đóng rắn thấp
5. Có nhiệt độ đóng rắn thấp
Để tránh hiện
tượng đóng rắn
làm tắc thiết bị
13
13
6. Không tạo thành kết tủa khi hòa tan
6. Không tạo thành kết tủa khi hòa tan
Để tránh tắc thiết bị
và dễ thu hồi dung
môi
14
14
7. Ít bay hơi
7. Ít bay hơi
Để tránh tổn thất
15
15
8. Không độc và ăn mòn thiết bị
8. Không độc và ăn mòn thiết bị

An toàn cho
người và bảo vệ
thiết bị
16
16
2.1. Cơ sở vật lý của quá trình hấp thu
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
–
Áp suất riêng phần của khí trong hỗn hợp.
17
17
Định luật Henry-Đan tông
Định luật Henry-Đan tông
Biểu thức:
y
cb
= mx
Khi tính toán hấp thụ, người ta thường dùng tỷ
số mol, trong trường hợp này ta có:
1
Y

y
Y
=
+
1
X
x
X
=
+
18
18


2.1.2. Cân bằng vật liệu của quá trình hấp thụ
2.1.2. Cân bằng vật liệu của quá trình hấp thụ
Gọi:
G
d
: lượng hỗn hợp khí đi vào thiết bị hấp thụ kmol/h.
Y
d
: nồng độ đầu của hỗn hợp khí kmol/kmol khí trơ.
Y
c
: nồng độ cuối của hỗn hợp khí kmol/kmol khí trơ.
L
tr
: lượng dung môi đi vào thiết bị kmol/h
X

d
: nồng độ đầu của dung môi kmol/kmoldung môi
X
c
: nồng độ cuối của dung môi kmol/kmol dungmôi
G
tr
: lượng khí trơ vào thiết bị kmol/h
Y
c
: nồng độ cuối của hỗn hợp khí kmol/kmol
khí trơ.
L
tr
: lượng dung môi đi vào thiết bị kmol/h
X
d
: nồng độ đầu của dung môi kmol/kmoldung
môi
X
c
: nồng độ cuối của dung môi kmol/kmol
dungmôi
G
tr
: lượng khí trơ vào thiết bị kmol/h
19
19
20
20

Xác định lượng khí trơ
Xác định lượng khí trơ
tr y y d
1
G = G =G (1 - y )
1
d
Y
+
21
21
Phương trình cân bằng vật liệu (toàn tháp)
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.
G
tr
(Y
d
- Y
c
) = L
tr
( X
c
- X
d
)
Xác định lượng dung môi cần thiết:

tr tr
L =G
d c
c d
Y Y
X X
−
−
22
22
Xác định lượng dung môi tối thiểu
Xác định lượng dung môi tối thiểu
Lượng dung môi tối thiểu khi nồng độ chất tan
trong dung môi đạt cực đại:
trmin tr
max
L =G
d c
c d
Y Y
X X
−
−
23
23
X
cmax
-nồng độ cân bằng ứng với nồng độ đầu
của hỗn hợp khí.
Xác định X

cmax
Dựa vào đường cân bằng lỏng hơi.
24
24
Lượng dung môi tiêu hao riêng
Lượng dung môi tiêu hao riêng
tr
tr
L
l =
G
d c
c d
Y Y
X X
−
=
−
25
25
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.
G
tr
( Y - Y
c
) = L
tr
( X - X

d
)
Suy ra:
c d
Y = X + Y - X
tr tr
tr tr
L L
G G