Nói về truyền khối mà chỉ nói về các quá trình như chưng cất, hấp thu, trích ly, sấy...thì vẫn còn thiếu sót một mảng lớn về các thiết bị. Đây là điều mà mỗi kĩ sư hóa học đều phải hướng tới vì phải có máy móc thiết bị mới thực hiện quá trình được.
Nội dung Text: Các thiết bị trong truyền khối-phanquangthoai@yahoo-lachonguniversity
phanquangthoai@yahoo UPLOAD LHU
MÔN QUÁ TRÌNH THI T B TRUY N KH I
CÁC THI T BI TRONG TRUY N KH I
Nói v truy n kh i mà ch nói v các quá trình như chưng c t, h p thu,
trích ly, s y,... thì v n còn thi u sót m t m ng khá l n v các thi t b . ðây
là ñi u mà m i kĩ sư hoá h c ñ u ph i hư ng t i vì ph i có máy móc thi t
b m i th c hi n quá trình ñư c. Bài vi t c a tôi sau ñây ch mang tính
ch t th ng kê l i nh ng ñi u khá căn b n (do chính b n thân rút kinh
nghi m "xương máu" t vi c h c cũng như tham kh o m t s tài li u tham
kh o). S còn nhi u ñi u thi u sót (trong ñó m t ph n ñáng k là bài vi t
này chưa "ñ ng ch m" nhi u vào thi t b th c t ). R t mong m i ngư i
ñóng góp ý ki n và phê bình. Now let's begin!
1. ð nh nghĩa và phân lo i:
- Thi t b truy n kh i là thi t b dùng ñ th c hi n quá trình truy n v t
ch t trong n i b 1 pha, cũng như t pha này sang pha khác khi chúng
ti p xúc nhau.
- Khi th c hi n truy n kh i gi a hai pha, thi t b c n có b m t ti p xúc
pha l n, ho t ñ ng n ñ nh, hi u su t cao, năng su t l n, d ch t o, l p
ñ t, v n hành, s a ch a và thay th .
- Có nhi u cách phân lo i TB truy n kh i:
+ Theo nguyên t c làm vi c: có th chia thi t b truy n kh i thành: thi t b
làm vi c liên t c, gián ño n và bán liên t c.
+ Theo áp su t làm vi c: thi t b làm vi c áp su t thư ng, th p và cao.
+ Theo phương pháp c p nhi t cho quá trình: ñun nóng tr c ti p và gián
ti p
+ Theo chi u chuy n ñ ng c a các dòng pha: thi t b làm vi c xuôi chi u,
ngư c chi u và chéo chi u.
+ Theo d ng b m t ti p xúc pha: ti p xúc pha liên t c, t ng b c.
+ Theo k t c u: tháp màng, tháp ñ m, tháp ñĩa và tháp phun.
Trong th c t có th phân lo i và g i tên thi t b truy n kh itheo phương
pháp h n h p.
2. Tháp màng:
- B m t ti p xúc pha là b m t ch t l ng ch y thành màng theo b m t
v t r n thư ng là th ng ñ ng. B m t v t r n có th là ng, t m song
song ho c ñ m t m.
2.1 Tháp màng d ng ng:
Có c u t o tương t thi t b trao ñ i nhi t d ng ng chùm, g m có ng
t o màng ñư c gi b ng hai vĩ ng hai ñ u, kho ng không gi a ng và
Trang 15
phanquangthoai@yahoo UPLOAD LHU
v thi t b ñ tách khi c n thi t. Ch t l ng ch y thành màng theo thành
ng t trên xu ng, ch t khí (hơi) ñi theo kho ng không gian trong màng
ch t l ng t dư i lên.
2.2 Tháp màng d ng t m ph ng:
Các t m ñ m ñ t d ng th ng ñ ng ñư c làm t nh ng v t li u khác
nhau (kim lo i, nh a, v i căng treo trên khung...) ñ t trong thân hình tr .
ð ñ m b o th m ư t ñ u ch t l ng t c 2 phía t m ñ m ta dùng d ng
c phân ph i ñ c bi t có c u t o răng cưa.
2.3 Tháp màng d ng ng khi l ng và khí ñi cùng chi u:
Cũng có c u t o t các ng c ñ nh trên 2 v , khí ñi qua thân g m các ng
phân ph i tương ng ñ t ñ ng tr c v i ng t o màng. Ch t l ng ñi vào
ng t o màng qua khe gi a 2 ng. Khi t c ñ khí l n s kéo theo ch t l ng
t dư i lên chuy n ñ ng dư i d ng màng theo thành ng t o màng. Khi
c n tách nhi t có th cho tác nhân l nh ñi vào kho ng không gian gi a v
và ng. ð nâng cao hi u su t ngư i ta dùng thi t b nhi u b c gi ng
nhau.
Trang 15
phanquangthoai@yahoo UPLOAD LHU
- Th y ñ ng l c trong thi t b d ng màng:
+ Khi Re < 300 – ch y màng , b m t pha nh n trơn
+ Khi 300 < Re < 1600 – ch y màng b t ñ u có g n sóng
+ Khi Re > 1600 – ch y r i
Khi có dòng khí chuy n ñ ng ngư c chi u s nh hư ng l n ñ n ch ñ
ch y c a màng. Khi ñó, do l c ma sát gi a khí và l ng s có c n tr m nh
c a dòng khí làm b dày màng tăng lên, tr l c dòng khí tăng. Ti p t c
tăng v n t c dòng khí s d n ñ n cân b ng gi a tr ng l c c a màng l ng
và l c ma sát và d n ñ n ch ñ s c (nhi u khi pha khí ch 3-6m/s ñã x y
ra s c). Khi t c ñ vư t qua t c ñ s c s làm kéo ch t
l ng theo pha khí ra ngoài.
- Ưu và như c ñi m c a tháp màng:
+ Ưu:
- tr l c theo pha khí nh .
- có th bi t ñư c b m t ti p xúc pha (trong trư ng h p ch t l ng ch y
thành màng)
- có th th c hi n trao ñ i nhi t.
+ Như c:
- năng su t theo pha l ng nh .
- c u t o ph c t p, khi v n hành d b s c.
* ng d ng:
- trong phòng thí nghi m
- trong trư ng h p có năng su t th p
- trong nh ng h th ng c n tr l c th p (h th ng hút chân không,...)
* Ví d :
H th ng chưng d u v h t ñi u, tái sinh d u nh n, chưng c t tinh d u, cô
ñ c nư c trái cây,...
3. Tháp ñ m:
a) Sơ ñ c u t o:
C u t o g m: thân tháp r ng bên trong ñ ñ y ñ m làm t v t li u khác
nhau (g , nh a, kim lo i, g m,...) v i nh ng hình d ng khác nhau (tr ,
c u, t m, yên ng a, lò xo,...); lư i ñ ñ m, ng d n khí và l ng vào ra.
Trang 15
phanquangthoai@yahoo UPLOAD LHU
Trang 15
phanquangthoai@yahoo UPLOAD LHU
ð phân ph i ñ u l ng lên kh i ñ m ch a trong tháp, ngư i ta dùng b
ph n phân ph i d ng: lư i phân ph i (l ng ñi trong ng – khí ngoài ng;
l ng và khí ñi trong cùng ng); màng phân ph i, vòi phun hoa sen (d ng
tr , bán c u, khe); bánh xe quay ( ng có l , phun quay, ñ );...
Trang 15
phanquangthoai@yahoo UPLOAD LHU
- Các ph n t ñ m ñư c ñ c trưng b ng: ñư ng kính d, chi u cao h, b
dày δ. ð i v i ñ m tr , h = d ch a ñư c nhi u ph n t nh t trong 1 ñơn
v th tích.
- Kh i ñ m ñư c ñ c trưng b ng các kích thư c: b m t riêng a (m2/m3);
th tích t do ε (m3/m3); ñư ng kính tương ñương d(tñ) = 4r(th y l c) =
4.S/n = 4 ε/a; ti t di n t do S (m2/m3)
- Khi ch n ñ m c n lưu ý: th m ư t t t ch t l ng; tr l c nh , th tích t
do và và ti t di n ngang l n; có th làm vi c v i t i tr ng l n c a l ng và
khí khi ε và S l n; kh i lư ng riêng nh ; phân ph i ñ u l ng; có tính ch u
ăn mòn cao, r ti n, d ki m... ð làm vi c v i ch t l ng b n nên ch n
ñ m c u có kh i lư ng riêng nh .
b) Nguyên lý ho t ñ ng:
- Ch t l ng ch y trong tháp theo ñ m dư i d ng màng nên b m t ti p
Trang 15
phanquangthoai@yahoo UPLOAD LHU
xúc pha là b m t th m ư t c a ñ m.
- Tháp ñ m làm vi c ngư c chi u có các ch ñ th y ñ ng l c sau:
+ Ch ñ màng OA: khi m t ñ tư i không l n, t c ñ khí nh , ch t l ng
ch y thành màng theo b m t ñ m, khí ñi khe gi a các màng.
+ Ch ñ hãm AB: t A tăng t c ñ khí s làm tăng ma sát c a dòngkhí
v i b m t l ng và kìm hãm s ch y c a màng l ng, lư ng l ng gi l i
trong ñ m tăng.
Khi tăng t c ñ khí làm tăng xoáy ñ o màng l ng trên ñ m nên tăng
cư ng quá trình truy n kh i.
+ Ch ñ nhũ tương BC: Khí-l ng t o thành h nhũ tương không b n 2
pha liên t c-gián ño n c a khí-l ng ñ i vai trò cho nhau liên t c, làm tăng
b m t ti p xúc pha và cư ng ñ truy n kh i lên c c ñ i, ñ ng th i tr l c
th y l c cũng tăng nhanh; ch ñ này duy trì r t khó m c dù cư ng ñ
truy n kh i l n.
+ Ch ñ cu n theo: quá gi i h n s c, n u tăng t c ñ khí, toàn b ch t
l ng s b gi l i trong tháp và cu n ngư c tr ra theo dòng khí.
- Hi u ng thành thi t b (channeling effect)
Trang 15
phanquangthoai@yahoo UPLOAD LHU
Ch t l ng có xu hư ng ch y t tâm ra thành thi t b , gây gi m hi u su t
do ti p xúc pha kém. Kh c ph c b ng cách:
+ N u chi u cao ñ m l n hơn 5 l n ñư ng kính ñ m thì chia ñ m thành
t ng ño n; gi a các ño n ñ m ñ t b ph n phân ph i l i ch t l ng.
+ Ch n d/Φ = ñư ng kính ñ m/ñư ng kính tháp = 1/15 – 1/8.
+ X p ñ m: n u d < 50mm: ñ l n x n
d > 50mm: x p th t
+ Tư i l ng và phun khí ngay t ñ u.
c) Ưu – như c ñi m - ng d ng:
* Ưu: c u t o ñơn gi n; tr l c theo pha khí (ho t ñ ng ch ñ
màng/quá ñ ) nh .
* Như c: ho t ñ ng kém n ñ nh, hi u su t th p; d b s c; khó tách
nhi t, khó th m ư t.
* ng d ng:
+ dùng trong các trư ng h p năng su t th p: tháp h p th khí, tháp
chưng c t,...
+ dùng trong các h th ng tr l c nh (như h th ng hút chân không,...)
4. Tháp ñĩa:
a) Sơ ñ c u t o:
- Tháp ñĩa thư ng c u t o g m thân hình tr th ng ñ ng, bên trong có
ñ t các t m ngăn (ñĩa) cách nhau m t kho ng nh t ñ nh. Trên m i ñĩa hai
pha chuy n ñ ng ngư c ho c chéo chi u:l ng t trên xu ng (ho c ñi
ngang), khí ñi t dư i lên ho c xuyên qua ch t l ng ch y ngang; ñây
ti p xúc pha x y ra theo t ng b c là ñĩa.Tùy thu c c u t o c a ñĩa ch t
l ng trên ñĩa có th là khu y lý tư ng hay là dòng ch y qua.
Trang 15
phanquangthoai@yahoo UPLOAD LHU
- Tháp ñĩa có ng ch y chuy n: bao g m tháp ñĩa, chóp, l , xupap,
lư i,...Trên ñĩa có c u t o ñ c bi t ñ l ng ñi t ñĩa trên xu ng ñĩa dư i
theo ñư ng riêng g i là ng ch y chuy n, ñĩa cu i cùng ng ch y chuy n
ng p sâu trong kh i ch t l ng ñáy tháp t o thành van th y l c ngăn
không cho khí (hơi hay l ng) ñi theo ng lên ñĩa trên.
Trang 15
phanquangthoai@yahoo UPLOAD LHU
Pha khí (hơi hay l ng) xuyên qua các l , khe chóp, khe lư i,hay khe xupap
s c vào pha l ng trên ñĩa. ð phân ph i ñ u ch t l ng ngư i ta dùng t m
ngăn ñi u ch nh chi u cao m c ch t l ng trên ñĩa.
Trang 15
phanquangthoai@yahoo UPLOAD LHU
Trang 15
phanquangthoai@yahoo UPLOAD LHU
- Tháp ñĩa không có ng ch y chuy n: khi ñó khí (hơi hay l ng) và l ng ñi
qua cùng m t l trên ñĩa.
b) Ưu – như c ñi m và ng d ng:
- Tháp ñĩa l : ưu ñi m là k t c u khá ñơn gi n, tr l c tương ñ i th p,
hi u su t khá cao. Tuy nhiên không làm vi c ñư c v i ch t l ng b n,
kho ng làm vi c h p hơn tháp chop (v lưu lư ng khí).
- Tháp chóp: có th làm vi c v i t tr ng c a khí, l ng thay ñ i m nh, khá
n ñ nh. Song có tr l c l n, tiêu t n nhi u v t tư kim lo i ch t o, k t c u
ph c t p. Nói chung tháp chop có hi u su t cao hơn tháp ñĩa l .
- Tháp xupap: dùng trong chưng c t d u m .
5. Tháp phun:
5.1 Tháp phun khí – l ng:
Trang 15
phanquangthoai@yahoo UPLOAD LHU
5.2 Tháp phun l ng – l ng:
Trang 15
phanquangthoai@yahoo UPLOAD LHU
- Dùng trong trích ly l ng – l ng, ñơn gi n, g n, chi m ít di n tích. V
nguyên t c có th phân tán pha n ng (gi t) vào pha nh (liên t c) hay
phân tán pha nh (gi t) vào pha n ng.
- Thi t b g m 3 vùng: vùng phân tán pha phân tán thành gi t, ch y u là
vòi phun; vùng gi t chuy n ñ ng ñ u; vùng k t dính các gi t ñ phân pha.
- Nó có th làm vi c v i ch t l ng b n, th m chí v i bùn. Nhưng do t c ñ
các pha th p nên cư ng ñ truy n kh i không cao, chi u cao c a ñơn v
truy n kh i l n, ñ n 5–6 m.
References:
1. Tr nh Văn Dũng, “Bài gi ng Các quá trình và thi t b truy n kh i”
2. ð Văn ðài và các tác gi , “S tay quá trình và thi t b công ngh hóa
ch t” – T p 2. NXB KH – KT. 2006.
3. Võ Văn Bang & Vũ Bá Minh, “Quá trình và thi t b công ngh hóa h c &
Trang 15
phanquangthoai@yahoo UPLOAD LHU
th c ph m, t p 1,2,3: Truy n kh i”, NXB Khoa hoc k thu t Hà n i
4. Robert Treybal, “Mass Transfer Operations”. Mc Graw-Hill Book
Company, 1981
5. Warren L. McCabe & Julian C. Smith, “Unit Operations of Chemical
Engineering, 5th edition”, Mc Graw-Hill, 1993.
6. James R. Couper & Stanley M. Walas, “Chemical Process Equipment,
Selection and Design, 2nd edition”, Gulf Professional Publishing, 2005
7. Robert H. Perry, “Perry’s Chemical Engineers Handbook, 7th edition”, Mc
Graw-Hill, 1997.
Trang 15
ERROR:index documents,documents2: query error: no field 'yahoolachonguniversity' found in schema ERROR:index documents,documents2: query error: no field 'yahoolachonguniversity' found in schema
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
.jpg){kind=small}
