Bai giang kỹ thuật thực phẩm 2 chương 3 hấp thụ

Chương 3: Quá trình hấp thụ
3.1. Quá trình hấp thụ
3.2. Cân bằng pha
3.3. Cân bằng vật chất
3.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp thụ
3.5. Thiết bị hấp thụ

1


3.1 Quá trình hấp thu
3.1.1 Định nghĩa
Hấp thụ là quá trình hút khí bằng chất lỏng.
Khí được hút: Chất bị hấp thụ
Chất lỏng dùng để hút khí: Chất hấp thu (dung môi –
lỏng trơ)
Khí không bị hấp thụ: Khí trơ

2


3.1 Quá trình hấp thu
3.1.2 Ứng dụng

Sản xuất

Vai trò
dung môi
Hấp thu

Thu hồi cấu tử quý

Xử lý khí thải
3


3.1 Quá trình hấp thu
3.1.3 Vai trò dung môi
Hòa tan chọn lọc
Không độc,
không ăn mòn

Nhiệt dung riêng bé
Nhiệt độ sôi
dung môi khác
chất hòa tan

Vai trò
dung
môi

Độ nhớt thấp

Ít bay hơi
Không tạo tủa

Nhiệt độ đóng rắn thấp
4


3.2 Cân bằng pha quá trình hấp thu

3.2.1 Độ hoà tan của khí trong lỏng
Lượng khí hoà tan tối đa trong một đơn vị chất lỏng,
kg/m3; kg/kg…
3.2.2 Đường cân bằng trong quá trình hấp thu

Khi tính toán quá trình hấp thu, chúng ta sử dụng nồng
độ tỷ số mol.

5


3.2 Cân bằng pha quá trình hấp thu
3.2.2 Đường cân bằng trong quá trình hấp thu

6


3.3 Cân bằng vật chất
3.3.1 Sơ đồ hệ thống quá trình hấp thu
Gc, yc (Yc)

3

Ld, xd (Xd)

6

4
Gd, yd (Yd)
5

7

2
8
1

Lc, xc (Xc)

7


3.3 Cân bằng vật chất
3.3.2 Phương trình cân bằng vật chất
- Gđ: Hỗn hợp khí vào thiết bị hấp thụ, kmol/h.
- Gc: Hỗn hợp khí ra khỏi thiết bị hấp thụ, kmol/h.
- Gtr: lượng khí trơ trong hỗn hợp khí, kmol/h
- Yđ: nồng độ đầu của hỗn hợp khí vào, kmol/kmol khí
trơ.
- Yc: nồng độ cuối của hỗn hợp khí ra, kmol/kmol khí trơ

8


3.3 Cân bằng vật chất
3.3.2 Phương trình cân bằng vật chất
- Lđ: Hỗn hợp lỏng vào thiết bị hấp thụ, kmol/h.
- Lc: Hỗn hợp lỏng ra khỏi thiết bị hấp thụ, kmol/h.
- Ltr: Lượng dung môi trong hỗn hợp lỏng, kmol/h
- Xđ: Nồng độ đầu của hỗn hợp lỏng vào, kmol/kmol

dung môi.
- Xc: Nồng độ cuối của hỗn hợp lỏng ra, kmol/kmol dung
môi.
9


3.3 Cân bằng vật chất
3.3.2 Phương trình cân bằng vật chất
- Giả thiết:
• Dung môi không bay hơi
• Không có phản ứng giữa dung môi và cấu tử bị hấp
thụ
- Phương trình bảo toàn cấu tử bị hấp thụ cho toàn
tháp
Gtr(Yđ – Yc) = Ltr(Xc – Xđ)
10


3.3 Cân bằng vật chất

3.3.2 Phương trình cân bằng vật chất
- Gọi A là độ hấp thu

Khi đó: YC = (1-A)Yđ

11


3.3 Cân bằng vật chất

3.3.2 Phương trình cân bằng vật chất
- Cân bằng vật chất cho một đoạn tháp
Khi đó: Gtr(Yi – YC) = Ltr(Xi – Xđ)

12


3.3 Cân bằng vật chất
3.3.3 Lượng dung môi tối thiểu (Ltrmin)
Trong thực tế tính toán thiết kế cho hệ thống hấp thu,
người ta xác định: Ltr = b*Ltrmin
Ltrmin: Lượng dung môi tối thiểu cần dùng để quá trình
hấp thu đạt cân bằng

13


3.3 Cân bằng vật chất
3.3.3 Lượng dung môi tối thiểu (Ltrmin)
Phương pháp xác định XCmax

14


3.3 Cân bằng vật chất
3.3.3 Lượng dung môi tối thiểu (Ltrmin)
Phương pháp xác định XCmax

15

3.3 Cân bằng vật chất
2.3.4 Xác định số đĩa lý thuyết
Yđ

3

2

1

YC
Xđ

XC


3.4 Các yếu tố ảnh hưởng quá trình
hấp thu
3.4.1 Ảnh hưởng của lượng dung môi sử dụng

Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của lượng dung môi sử dụng đến quá trình hấp thu
17


3.4 Các yếu tố ảnh hưởng quá trình
hấp thu
3.4.2 Ảnh hưởng của nhiệt độ

T1 < T2 < T3

Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của nhiệt độ đến quá trình hấp thu

18


3.4 Các yếu tố ảnh hưởng quá trình
hấp thu
3.2 Ảnh hưởng của áp suất

P1 < P2 < P3

Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của áp suất đến quá trình hấp thu

19


3.5 Các thiết bị hấp thu
- Quá trình hấp thu thường dùng lưu lượng dòng khí
lớn  giảm trở lực pha khí.
- Tăng hiệu suất của quá trình hấp thu  tăng diện tích
tiếp xúc pha.
Bề mặt
Màng

Thiết bị
hấp thu

Đệm
Tet

Đĩa

20


3.5 Các thiết bị hấp thu
3.5.1 Tháp đệm
- Thân hình trụ rỗng, bên trong chứa đệm cùng với lưới
đỡ đệm.
- Tháp cao chia nhiều đoạn nối với nhau (mặt bích/hàn)
 tháp làm việc đều hơn
- Đệm được đổ vào trong tháp có thể xếp trật tự hoặc
ngẫu nhiên.

21


3.5 Các thiết bị hấp thu
3.5.1 Tháp đệm
- Yêu cầu của đệm

Vòng Rasching

Vòng Pall
kim loại

Vòng Pall
nhựa
22

3.5 Các thiết bị hấp thu
3.5.1 Tháp đệm
- Yêu cầu của đệm

Vòng yên
ngựa

23


3.5 Các thiết bị hấp thu
3.5.1 Tháp đệm
- Yêu cầu của đệm

Đệm cầu

Đệm chân vịt
xoắn

Đệm vĩ gỗ
24


3.5.Các thiết bị hấp thu
3.5.1 Tháp đệm

25