intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE

Đồ án quá trình và thiết bị: Thiết kế tháp đệm hấp thu NH3 bằng nước

Chia sẻ: Thần Linh | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:61

356
lượt xem
60
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đồ án quá trình và thiết bị "Thiết kế tháp đệm hấp thu NH3 bằng nước" có kết cấu nội dung gồm 5 chương, nội dung trình bày tổng quát về NH3, tổng quát về tháp hấp thu dạng đệm, quy trình công nghệ, tính toán thiết kế thiết bị chính. Mời các bạn cùng tham khảo.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Đồ án quá trình và thiết bị: Thiết kế tháp đệm hấp thu NH3 bằng nước

  1.           BỘ CÔNG THƯƠNG    TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM               KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC              ­­­­­­­­­­­­      ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ     THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU  NH3 BẰNG NƯỚC  GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh Hiền  SVTH:Bùi Mạnh Trình  MSSV :2004110192
  2.  Lớp:02DHHH1     
  3. ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU NH3 BẰNG NƯỚC               GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh  Hiền ĐỒ ÁN MÔN HỌC I. Tên đồ án  Thiết kế tháp đệm hấp thu NH3 bằng nước II. Nhiệm vụ đồ án ( nội dung yêu cầu và số liệu ban đầu ): Nhập liệu: khí hỗn hợp ban đầu 2000kg/h, yd = 7% Nồng độ sau hấp thu đạt 0,02% Nhiệt độ ban đầu: 30 oC III. Nội dung các phần thuyết minh tính toán: ­ Tổng hợp tài liệu tính toán cân bằng vật chất ­ Tính toán cân bằng năng lượng ­ Tính toán thông số tháp ­ Tính toán các thiết bị phụ trợ ­ Chọn các thiết bị phụ trợ IV.Các bản vẽ và đồ thị ( loại và kích thước bản vẽ ): ­ Vẽ bản vẽ tổng quan quy trình ­ Vẽ bản vẽ chi tiết thiết bị V. Ngày giao đồ án: 28/02/2014 VI. Ngày hoàn thành đồ án:  VII. Ngày nộp đồ án: SVTH: Bùi Mạnh Trình 2004110192 Trang: 3
  4. ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU NH3 BẰNG NƯỚC               GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh  Hiền SVTH Xác nhận của GVHD NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... Ngày   Tháng   Năm 2014                                                                                                       Ký tên NHẬN XÉT CỦA THẦY CÔ PHẢN BIỆN ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... SVTH: Bùi Mạnh Trình 2004110192 Trang: 4
  5. ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU NH3 BẰNG NƯỚC               GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh  Hiền ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... Ngày   Tháng   Năm 2014                                                                                                       Ký tên Mục Lục: LỜI NÓI ĐẦU SVTH: Bùi Mạnh Trình 2004110192 Trang: 5
  6. ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU NH3 BẰNG NƯỚC               GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh  Hiền Amoniac là một hóa chất dùng phổ  biến trong nhiều ngành công nghiệp khác   nhau. Sự  phát xạ  của không khí có chứa amoniac vào khí quyển mà không có biện  pháp xử lý, gây ảnh hưởng không tốt đến sức khỏe con người và môi trường.  Một phương pháp có hiệu quả cao để xử lý amoniac từ khí thải là yêu cầu cấp  thiết. Những nguồn thải ra khí amoniac bao gồm: quá trình sản xuất phân bón, quá  trình điều chế than cốc sử dụng phương pháp khôi phục sản phẩm phụ, sự đốt cháy   nguyên liệu hóa thạch, quá trình chăn nuôi và những hệ  thống làm lạnh sử  dụng  amoniac như  một môi chất lạnh….Người ta có thể kiểm soát được lượng amoniac  ở  những quá trình này bằng nhiều cách như: sử  dụng tháp lọc khí  ẩm, sử  dụng   phương pháp nước ngưng để  loại bỏ  khí, khôi phục và tái chế  những dòng thải,  những hệ thống thu nạp.... Trong đồ án này, em xin trình bày phương pháp sử dụng   tháp đệm để hấp thu NH3. Trong quá trình thực hiện đồ  án, em đã được sự  giúp đỡ  tận tình của thầy  Huỳnh Lê Huy Cường để giúp em hoàn thành đồ án này. Tuy đã cố gắng hoàn thành  tốt đồ  án của mình nhưng em vẫn còn nhiều thiếu sót trong quá trình thực hiện.   Mong thầy chỉ bảo thêm cho em. Em xin chân thành cảm ơn! CHƯƠNG I: TỔNG QUÁT VỀ NH3 1.1 Giới thiệu về NH3 –  Amoniac là một hợp chất của nitơ và hydro với công thức NH3, có tên quốc tế  (theo   IUPAC)   là   “Azane”,   “Amoniac”,   “Hydrogen   nitride”   và   một   số   tên   khác.  Amoniac không màu, dạng khí có mùi cay nồng đặc trưng. Nó nhẹ  hơn không khí,  mật độ của nó là 0,589 lần so với  không khí. Nó có thể dễ dàng hóa lỏng do sự liên   kết mạnh mẽ  giữa các phân tử  hydro, nó có nhiệt độ  sôi là  –33,34°C và nhiệt độ  nóng   chảy   là  –77,7°C.   Là   phân   tử   có   cực,  amoniac   là   một   chất   khí   khá   nhẹ  (d=0,596g/cm3), tan nhiều trong nước, 1 lít nước ở 0°C hòa tan được 1200 l khí NH3,  SVTH: Bùi Mạnh Trình 2004110192 Trang: 6
  7. ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU NH3 BẰNG NƯỚC               GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh  Hiền ở 20°C là 700l khí NH3. Hiện tượng tan nhiều của NH3 ở trong nước được giải thích  bằng sự liên kết hydro giữa phân tử NH3 và phân tử H2O.  – Amoniac đóng góp đáng kể vào dinh dưỡng nhu cầu của các sinh vật trên mặt  đất bằng cách phục vụ như là một tiền thân của  thực phẩm và phân bón. Amoniac  trực tiếp hay gián tiếp cũng là một khối xây dựng để tổng hợp nhiều dược phẩm. – Amoniac được sử  dụng trong thương mại thường được gọi là khan amoniac.  Thuật ngữ  này nhấn mạnh đến sự  vắng mặt của nước trong vật liệu. Bởi vì NH3  sôi  ở  –33,34°C (–28,012°F), chất lỏng phải được lưu trữ  dưới áp lực cao hoặc  ở  nhiệt độ thấp. 1.2 Phân loại Amoniac có hai loại, loại 1 dùng cho các máy lạnh và loại 2 dùng làm nguyên  liệu trong công nghiệp hóa chất. Chúng có yêu cầu về chất lượng khác nhau: Hàm lượng các chất Đơn vị Loại 1 Loại 2 Amoniac % 99,9 99,6 Lượng tạp chất tối đa Hơi ẩm % 0,1 0,4 Dầu mg/l 10 35 Sắt – 2 Không quy định SVTH: Bùi Mạnh Trình 2004110192 Trang: 7
  8. ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU NH3 BẰNG NƯỚC               GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh  Hiền 1.3 Tính chất vật lý của amoniac – NH3 tan trong nước phát nhiều nhiệt và cho dung dịch có d 
  9. ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU NH3 BẰNG NƯỚC               GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh  Hiền Amoniac bền ở nhiệt độ thường. Khi đun nóng có xúc tác amoniac tự phân hủy  theo chiều ngược lại của phương trình tổng hợp. Phản  ứng  ở  trạng thái cân bằng  xác định. Amoniac bị phân hủy khi chiếu xạ bằng tia tử ngoại. Trong oxi nguyên chất, amoniac cháy với ngọn lửa vàng nhạt tạo thành N 2  và  H2O. Dưới áp suất lớn, hỗn hợp amoniac và oxi có thể nổ: Nếu có chất xúc tác là platin hay hợp kim platin – rodi  ở  800 – 900 oC thì khí  amoniac bị O2 không khí oxi hóa thành nito oxit: Các chất oxi hóa khác như  nước oxy già, axit cromic, kalipemanganat oxi hóa  amoniac một cách dễ dàng. Khí amoniac và dung dịch cháy trong clo, brom tạo thành N2. Amoniac cộng hợp được với rất nhiều chất: nước, axit, muối. Quan trọng nhất là phản ứng cộng với nước. Khi tan trong nước NH 3 tác dụng  với nước theo sơ đồ sau: NH3  +  HOH  →  NH4+  +  OH­ Sự  xuất hiện ion OH­ tạo nên môi trường bazơ  của dung dịch (nhưng là bazơ  yếu vì có hằng số  điện li K = 1,8.10­5). Trong dung dịch amoniac luôn có một cân  bằng kép: NH3  +  HOH  →  NH4OH  →  NH4+  +  OH­ SVTH: Bùi Mạnh Trình 2004110192 Trang: 9
  10. ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU NH3 BẰNG NƯỚC               GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh  Hiền Vì vậy trong dung dịch nước luôn có mùi NH3 và có thể xem không có NH4OH.  Ngay  ở  trạng thái khí, cũng cho phản  ứng cộng với khí HCl tạo thành muối   amoni clorua:  NH3 + HCl = NH4Cl Ngoài những loại phản  ứng cộng như trên đã nói, NH3 còn cho một loại phản  ứng kết hợp đặc biệt với các muối tạo thành những hợp chất có thành phần giống  như  các hydrat gọi là các amoniacat, ví dụ: AgNO3.2NH3, CuSO4.4NH3…hoặc tạo  thành các hợp chất phức với nhiều muối. Trong khi đó bản thân NH3 khan lại là một axit rất yếu, có thể mất 1 proton H+  tạo thành anion amid NH2−. Ví dụ cho liti nitrua vào NH3 lỏng người ta nhận được  anion amid (NH2­): Li3N(s) + 2 NH3 (l) → 3 Li+(am) + 3 NH2−(am) Hydro trong NH3 có thể bị các kim loại mạnh đẩy ra và thế chỗ để  tạo ra các  nitrua như  magie có thể cháy trong NH3 để tạo magie nitrua Mg3N2. Natri hoặc kali  kim loại nóng có thể tạo ra các nitrua (NaNH2, KNH2) khi tác dụng với NH3. NH3  bền  ở  nhiệt độ  thường nhưng khi đun nóng lên 300°C nó bắt đầu phân  hủy và ở 600°C nó phân hủy gần như hoàn toàn: H2 tạo thành làm cho NH3 nóng có tính khử mạnh. N3­ có thể bị oxy hóa lên các trạng thái oxy hóa cao hơn của nitơ, đặc biệt là dễ  bị oxy hóa lên N0 (N2) và N2+ (NO). Các chất oxy hóa như CuO, nước javen oxy hóa được NH3 thành N2: SVTH: Bùi Mạnh Trình 2004110192 Trang: 10
  11. ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU NH3 BẰNG NƯỚC               GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh  Hiền Phản  ứng này được dùng để khử  sạch lớp oxit kim loại trên bề  mặt kim loại  khi hàn. Các nguyên tử  hydro của amoniac có thể  được thay thế  bằng các nguyên tử  kim loại. Phản  ứng giữa amoniac và kim loại hình thành các hợp chất amidua (),  imidua () và nitrua () trong số  các amidua, phổ  biến nhất là amidua của kim loại  kiềm và kiềm thổ. Ví dụ: Ở 3500C, natri tác dụng với NH3 cho amiđua natri NaNH2: 2Na + 2H3N = 2NaNH2 + H2 NH3 tự bốc cháy ở 651°C và có thể tạo hỗn hợp nổ với không khí khi nồng độ  nằm trong vùng 16 – 25%.  NH3 có tính ăn mòn các kim loại và hợp kim chứa đồng (Cu), kẽm (Zn), nhôm  (Al), vàng (Au), bạc (Ag), thủy ngân (Hg).... Vì vậy trong thực tế người ta khuyến  cáo không nên để  hơi hoặc dung dịch amoniac tiếp xúc với các vật dụng có chứa  các kim loại hoặc hợp kim này. Khi  NH3 tiếp xúc lâu dài với một số kim loại (Au,   Ag, Hg, Ge, Te, Sb…) thì có thể tạo ra các hợp chất kiểu fuminat dễ gây nổ  nguy  hiểm. Amoniac lỏng phá hủy các chất dẻo, cao su,   gây phản  ứng trùng hợp nổ  của  etylen oxit.  1.5 Ứng dụng –  Phân bón: Khoảng 73% (tính đến 2004) amoniac được sử  dụng làm phân bón  trên toàn thế giới nhằm cung cấp đạm cho cây. Vì vậy ngành công nghiệp sản xuất   phân bón dựa vào amoniac là một thành phần quan trọng của ngân sách thế giới. –  Tiền thân để tổng hợp các hợp chất nitơ:  Amoniac trực tiếp hoặc gián tiếp là  tiền thân của các hợp chất chứa nitơ nhất. Hầu như tất cả các hợp chất nitơ  tổng   SVTH: Bùi Mạnh Trình 2004110192 Trang: 11
  12. ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU NH3 BẰNG NƯỚC               GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh  Hiền hợp có nguồn gốc từ  amoniac. Một dẫn xuất quan trọng là  acid nitric,  acid nitric  được tạo ra thông qua  quá trình Ostwald  bởi  quá trình oxy hóa  của amoniac với  không khí trên một đĩa bạch kim có xúc tác  ở  700 – 850°C, ~ 9 atm. Nitric oxide là  một trung gian trong việc chuyển đổi này: NH3  + 2O2  →  HNO3  + H2O .Axit nitric  được   sử   dụng   để   sản   xuất  phân   bón,  vật   liệu   nổ  và   các   hợp   chất   nhiều  organonitrogen.  – Dung dịch amoniac đặc 25% được dùng nhiều trong các phòng thí nghiệm. –  Cleaner: NH3 trong nước (amoni hydroxit) được sử dụng như là một mục đích  chung cho các bề mặt sạch hơn, như  nó được sử  dụng để  làm sạch kính, sứ, thép  không gỉ và nó cũng thường được sử  dụng để  làm sạch lò  vì amoniac có khả  năng  hòa tan kim loại oxit. – Lên men: Amoniac là giải pháp (ở  16 – 25%) được sử  dụng trong ngành công  nghiệp lên men như  là một nguồn cung cấp nitơ cho vi sinh vật cũng như  để điều  chỉnh pH trong quá trình lên men này. – Chất làm  lạnh R717:  Do tính chất bay hơi thuận lợi của nó, amoniac là  chất  làm lạnh. Amoniac khan được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng điện lạnh công  nghiệp. – Điều chế hidrazin N2H4 (chất đốt cho tên lửa). CHƯƠNG II: TỔNG QUÁT VỀ THÁP HẤP THU DẠNG ĐỆM 2.1 Định nghĩa hấp thu Trong quá trình sản xuất hóa học thường chúng ta thu được hỗn hợp khí nhiều   cấu tử, muốn tiếp tục gia công chế biến chúng ta phải tách chúng ta thành từng cấu   tử.  SVTH: Bùi Mạnh Trình 2004110192 Trang: 12
  13. ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU NH3 BẰNG NƯỚC               GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh  Hiền Ví dụ: như sau khi hóa than ta thu được hỗn hợp khí các chất N2, H2, H2S, NH3,  CO, CO2…muốn dùng hỗn hợp ấy để tổng hợp NH3 để sản xuất phân đạm (Ure) ta  phải tách chúng ra. Có nhiều phương pháp để tách hỗn hợp khí thành cấu tử. + Phương pháp hóa học. + Phương pháp cơ lý (dựa trên chính chất hóa lỏng ở các nhiệt độ khác nhau). + Phương pháp hút: dùng chất lỏng hay chất rắn xốp để  hút. Nếu dùng chất   lỏng gọi là quá trình hấp thu, nếu dùng chất rắn gọi là quá trình hấp phụ. Như vậy hấp thu là quá trình hút khí bằng chất lỏng, khí được hút gọi là chất  bị  hấp thu, chất lỏng dùng để  hút gọi là dung môi (còn gọi là chất hấp thu), khí   không bị hấp thu gọi là khí trơ. Quá trình như vậy cần sự truyền vật chất từ pha khí   vào pha lỏng. Nếu quá trình xảy tra theo chiều ngược lại, nghĩa là từ  pha lỏng vào   pha khí ta có quá trình nhả.  Ví dụ: hỗn hợp lỏng gồm dung môi và benzen, toluen sẽ  đi vào pha khí và  được mang đi, dung môi ban đầu được dùng lại. Nguyên lý của hai quá trình hấp thu   và nhả khí về cơ bản là giống nhau. 2.2  Phân loại Phụ thuộc vào bản chất của sự tương tác giữa chất hấp thụ và chất bị hấp thu   trong pha khí, phương pháp hấp thu được chia làm 2 loại:  + Hấp thu vật lý: dựa trên sự hòa tan của cấu tử pha khí trong pha lỏng. + Hấp thu hóa học: giữa chất bị  hấp thu và chất hấp thu hoặc cấu tử  trong pha  lỏng xảy ra phản ứng hóa học. SVTH: Bùi Mạnh Trình 2004110192 Trang: 13
  14. ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU NH3 BẰNG NƯỚC               GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh  Hiền 2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp thu Sự hấp thu phụ thuộc vào bản chất của các cấu tử (chất hấp thu và dung môi).  Những chất có tính chất tương đồng thì càng dễ  hoà tan vào nhau. Điều này đã  được trình bày  ở  phần trên. Ngoài ra nhiệt độ  và áp suất là những yếu tố   ảnh   hưởng quan trọng lên quá trình hấp thụ. Cụ  thể  là chúng có  ảnh hưởng lên trạng   thái cân bằng và động lực quá trình. Nếu tăng nhiệt độ  thì giá trị  hệ  số của định luật Henry tăng, đường cân bằng  sẽ dịch chuyển về trục tung (hình 4). Giả sử đường làm việc là P, Q không đổi nếu  nhiệt độ  tăng lên thì động lực truyền khối sẽ giảm. Nếu nhiệt độ  tăng quá cao thì  không những động lực truyền khối giảm mà ngay cả  quá trình sẽ  không thực hiện  được theo đường làm việc P, G cho trước. Mặc dù vậy, nhiệt độ  cao cũng  ảnh   hưởng   tốt   vì   độ   nhớt   của   dung   môi   giảm,   có   lợi   đối   với   trường   hợp   trở   lực  khuyếch tán chủ yếu nằm trong pha lỏng.      Hình 4: Ảnh hưởng của nhiệt độ, áp suất lên quá trình hấp thu. Nếu tăng P của hỗn hợp khí thì giá trị hệ số cân bằng sẽ giảm và do đó đường   cân bằng sẽ  gần về  trục hoành (hình 4). Như  vậy nếu tăng P thì quá tình truyền   khối sẽ  tốt hơn vì động học quá trình lớn hơn. Nhưng quá trình tăng áp dẫn đến  SVTH: Bùi Mạnh Trình 2004110192 Trang: 14
  15. ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU NH3 BẰNG NƯỚC               GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh  Hiền tăng nhiệt độ, và việc tăng áp suất cũng gây khó khăn cho việc chế tạo thiết bị, cho  nên ta chỉ thực hiện quá trình hấp thu ở áp suất cao đối với chất khí khó hoà tan.  Ví dụ: hấp thụ CO2 với dung môi là nước ở 17 at, còn với CO ở 120 at. 2.4 Cân bằng vật chất cho quá trình hấp thu Một số ký hiệu thông dụng: Cách biểu diễn thành phần pha: Pha lỏng Pha hơi 1. Phần khối lượng 2. Phần mol 3. Tỉ số khối lượng 4. Tỉ số mol 5. Các liên hệ SVTH: Bùi Mạnh Trình 2004110192 Trang: 15
  16. ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU NH3 BẰNG NƯỚC               GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh  Hiền Khi tính toán hấp thụ người ta thường cho biết trước lượng hỗn hợp khí, nồng  độ đầu và nồng độ cuối của khí bị hấp thụ trong hỗn hợp khí và trong dung môi. Với: Gy: Lượng hỗn hợp khí đi vào thiết bị hấp thu, Kmol/h. Yd: Nồng độ đầu của hỗn hợp khí Kmol/Kmol khí trơ. Yc: Nồng độ cuối của hỗn hợp khí Kmol/Kmol khí trơ. Ltr: Lượng dung môi đi vào thiết bị hấp thụ Kmol/h. Xd: 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 đi vào thiết bị hấp thu. Phương trình đường cân bằng: Đối với khí lý tưởng hay khí thực có nồng độ bé và độ hòa tan nhỏ thì nồng độ  đường cân bằng là đường thẳng có dạng:     hay      Ở đây: : gọi là hằng số cân bằng. : là hệ số Hăng­Ri cho trong các số tay chuyên môn. SVTH: Bùi Mạnh Trình 2004110192 Trang: 16
  17. ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU NH3 BẰNG NƯỚC               GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh  Hiền P: là áp suất chung (áp suất làm việc), mmHg. Nếu là khí thực thì đường cân bằng là đường cong có dạng: Phương trình đường làm việc: Đường nồng độ làm việc trong quá trình hấp thụ là đường thẳng có dạng: Trong đó:       Tính lượng khí trơ: Tính theo hỗn hợp khí:  Yd: nồng độ phần mol ban đầu của cấu tử bị hấp thụ trong pha khí. Ta cũng có thể tính theo công thức:     Kg/h Trong đó: ptr: áp suất riêng phần của khí trơ, N/m2.  P: áp suất chung của hỗn hợp khí (áp suất làm việc của thiết bị), N/m2. Vtr: lượng khí trơ vào tháp, m3/h. : hằng số khí trơ, N.m/Kmol.độ. SVTH: Bùi Mạnh Trình 2004110192 Trang: 17
  18. ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU NH3 BẰNG NƯỚC               GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh  Hiền R: hằng số khí, đối với không khí thì R = 8,314N.m/Kmol.độ. M: khối lượng phân tử khí trơ, với không khí M= 29Kg/Kmol. Ttr: nhiệt độ khí trơ, 0K. Xác định lượng dung môi cần thiết: Phương trình cân bằng vật liệu là: Lượng dung môi cần thiết X: Lượng dung môi tối thiểu để  hấp thụ  được xác định khi nồng độ  cuối của   dung môi đạt đến nồng độ cân bằng, như vậy ta có: Xc max: là nồng độ cân bằng ứng với nồng độ đầu của hỗn hợp khí. Nồng độ cân bằng luôn luôn lớn hơn nồng độ  thực tế, vì thế lượng dung môi  thực tế luôn lớn hơn lượng dung môi tối thiểu, thường ta lấy lượng dung môi thực  tế lớn hơn lượng dung môi tối thiểu khoảng 20%. Lượng dung môi tiêu hao riêng là: Lượng cấu tử bị hấp thụ có thể tính theo công thức: g: lượng cấu tử bị hấp thụ vào trong pha lỏng. SVTH: Bùi Mạnh Trình 2004110192 Trang: 18
  19. ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU NH3 BẰNG NƯỚC               GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh  Hiền 2.5 Ứng dụng của quá trình hấp thu Quá trình hấp thu đóng một vai trò quan trọng trong sản xuất hóa học, nó được  dùng để: + Thu hồi các cấu tử quý. + Làm sạch khí. + Tách hỗn hợp thành cấu tử riêng. + Tạo thành sản phẩm cuối cùng. Trong trường hợp thứ  nhất và thứ  ba bắt buộc chúng ta phải tiến hành quá  trình nhả  sau khi hấp thụ  để  thu các cấu tử  và dung môi riêng. Trong trường hợp  thứ  hai thì quá trình nhả  không cần thiết nếu tìm dung môi dễ  kiếm (ví dụ  như  nước lạnh) vì khí thường là bỏ  đi, trường hợp này chỉ  khi cần lấy lại dung môi ta   mới thực hiện quá trình nhả. Còn trường hợp thứ  tư  thì quá trình nhả  không có ý   nghĩa. 2.6 Lựa chọn dung môi Nếu mục đích chính của quá trình hấp thu là để  tạo nên một dung dịch sản  phẩm xác định (ví dụ  như sản xuất dung dịch axit clohydric) thì dung môi đã được   xác định bởi bản chất của sản phẩm. Nếu mục đích của quá trình hấp thu là tách   các cấu tử của hỗn hợp khí thì khi đó ta có thể lựa chọn một dung môi tốt dựa trên   những tính chất sau: + Độ  hòa tan chọn lọc: Đây là tính chất chủ  yếu của dung môi, là tính chất chỉ  hòa tan tốt cấu tử cần tách ra khỏi hỗn hợp khí mà không hòa tan các cấu tử còn lại  hoặc hòa tan không đáng kể. Đây là tính chất chủ  yếu của dung môi. Tổng quát,  dung môi và dung chất tạo nên phản  ứng hóa học thì làm tăng độ  hòa tan lên rất  SVTH: Bùi Mạnh Trình 2004110192 Trang: 19
  20. ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU NH3 BẰNG NƯỚC               GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh  Hiền nhiều, nhưng nếu dung môi được thu hồi để  dùng lại thì phản  ứng phải có tính  hoàn nguyên. + Độ  bay hơi tương đối: Dung môi nên có áp suất hơi thấp vì pha khí sau quá   trình hấp thu sẽ bão hòa hơi dung môi do đó dung môi bị mất. + Tính ăn mòn của dung môi: Dung môi nên có tính ăn mòn thấp để vật liệu chế  tạo thiết bị dễ tìm và rẻ tiền. + Chi phí: Dung môi dễ tìm và rẻ để sự thất thoát không tốn kém nhiều. + Độ  nhớt: Dung môi có độ  nhớt thấp sẽ  tăng tốc độ  hấp thu, cải thiện điều  kiện ngập lụt trong tháp hấp thu, độ giảm áp thấp và truyền nhiệt tốt. + Các tính chất khác: Dung môi nên có nhiệt dung riêng thấp để ít tốn nhiệt khi   hoàn nguyên dung môi, nhiệt độ  đóng rắn thấp để  tránh hiện tượng đóng rắn làm  tắc thiết bị, không tạo kết tủa, không độc. Trong thực tế  không có một dung môi nào cùng lúc đáp  ứng được tất cả  các   tính chất trên, do đó khi chọn phải dựa vào những điều kiện cụ  thể khi thực hiện   quá trình hấp thu. Dù sao tính chất thứ  nhất của dung môi cũng không thể  thiếu   được trong bất cứ trường hợp nào. 2.7 Tháp hấp thu Trong sản xuất thường dùng nhiều loại thiết bị  khác nhau để  thực hiện quá  trình hấp thu. Nếu pha khí phân tán vào pha lỏng ta có các loại tháp mâm, nếu pha   lỏng phân tán vào pha khí ta có tháp chêm, tháp phun. Tháp hấp thu phải thỏa mãn các yêu cầu sau: diện tích bề  mặt tiếp xúc pha  phải lớn, hiệu quả và có khả  năng cho khí xuyên qua, trở lực thấp (
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
3=>0