6 Lựa chọn dung môi

ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU NH3 BẰNG NƯỚC



GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh Hiền



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 (< 3000Pa), kết cấu đơn

giản và vận hành thuận tiện, khối lượng nhỏ, ít bị tắc nghẽn bởi cặn sinh ra trong quá

trình hấp thụ.



2.7.1 Thiết bị loại đĩa (tháp mâm):

Bên cạnh tháp đệm, tháp đệm cũng được ứng dụng rất nhiều trong công nghệ hoá

học. Trong tháp đĩa khí phân tán qua các lớp chất lỏng chuyển động chậm từ trên

xuống dưới, sự tiếp xúc pha riêng biệt trên các đĩa. So với tháp đệm thì tháp đĩa phức

tạp hơn do khó chế tạo hơn và tốn kém chi phí nhiều hơn

Chia tháp đĩa (mâm) ra làm hai loại có ống chảy chuyền, khí và lỏng chuyển

động riêng biệt từ đĩa nọ sang đĩa kia và không có ống chảy chuyền, khí và lỏng

chuyển động từ đĩa nọ sang đĩa kia theo cùng một lò hay rãnh.

Trong tháp đĩa có thể phân ra: tháp chóp, tháp đĩa lưới.…



2.7.2 Thiết bị loại bề mặt

Đây là loại thiết bị đơn giản nhất. Trong thiết bị khí và chất lỏng chuyển động

ngược chiều nhau và tiếp xúc với nhau trên bề mặt của chất lỏng. Loại này có tiếp xúc

pha bé thường dùng trong trường hợp khí hoà tan trong lỏng.



SVTH: Bùi Mạnh Trình 2004110192



Trang: 20



ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU NH3 BẰNG NƯỚC



GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh Hiền



2.7.3 Thiết bị loại màng

Thiết bị loại ống:

Cấu tạo của thiết bị này giống thiết bị trao đổi nhiệt. Chất lỏng chảy phía trong

ống dạng màng, khí đi từ dưới lên, đường kính ống từ 25 – 50mm.

Thiết bị màng tấm:

Trong thiết bị có các bản xếp thẳng đứng song song với nhau, chất lỏng đi từ trên

xuống, chất lỏng chảy trên bề mặt khí đi từ dưới lên, ngược chiều.

 Thiết bị hấp thụ dạng màng có những ưu điểm sau:



Trở lực nhỏ nhất so với các thiết bị hấp thụ khác, vận tốc chất lỏng lớn có khi đạt

đến 5m/s. Bên cạnh đó, thiết bị này cũng có những hạn chế nên người ta ít sử dụng, đó

là hiệu suất hấp thụ thấp khi chiều cao lớn, khó phân bố đều trong ống khi chất lỏng

chuyển động từ trên xuống, vì vậy nên lưu lượng vào tháp hấp thu không thể lớn như

các thiết bị khác và hiệu quả kinh tế không cao.



2.7.4 Tháp đệm

2.7.4.1 Khái niệm

Tháp đệm là một tháp hình trụ gồm nhiều đoạn nối với nhau bằng mặt bích hay

hàn. Trong tháp người ta đổ đầy đệm theo hai phương pháp: xếp ngẫu nhiên hay xếp

thứ tự. Tháp đệm được ứng dụng rộng rãi trong kỹ nghệ hóa học để hấp thu, chưng cất,

làm lạnh. Người ta dùng nhiều loại đệm khác nhau, phổ biến nhất là loại đệm sau đây:

+



Đệm vòng (kích thước từ 10 – 100mm).



+



Đệm hạt (kích thước từ 20 – 100mm).



+



Đệm xoắn – đường kính vòng xoắn từ 3 – 8mm. Chiều dài dây nhỏ hơn 25m.



+



Đệm lưới bằng gỗ.



SVTH: Bùi Mạnh Trình 2004110192



Trang: 21



ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU NH3 BẰNG NƯỚC



GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh Hiền



Tháp đệm thường được sử dụng khi năng suất nhỏ, môi trường ăn mòn, tỉ lệ lỏng:

khí lớn, khí không chứa bụi và quá trình hấp thụ không tạo ra cặn lắng.



Hình 5: Tháp đệm



SVTH: Bùi Mạnh Trình 2004110192



Trang: 22



ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU NH3 BẰNG NƯỚC



GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh Hiền



3.7.4.2 Vật chêm



Hình 6: Vật chêm ngẫu nhiên



Hình 7: Vật chêm thứ tự



SVTH: Bùi Mạnh Trình 2004110192



Trang: 23



ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU NH3 BẰNG NƯỚC



GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh Hiền



Hình 8: Lưới đỡ đệm

Vật chêm sử dụng gồm có nhiều loại khác nhau, phổ biến nhất là một số loại

chêm sau:

+



Vòng raschig: hình trụ rỗng bằng sứ hoặc kim loại, nhựa có đường kính bằng



chiều cao (kích thước từ 10 – 100mm).

+



Vật chêm hình yên ngựa có kích thước từ 10 – 75mm.



+



Vật chêm vòng xoắn: đường kính dây từ 0,3 – 1mm, đường kính xoắn khoảng 3 –



8mm và chiều dài nhỏ hơn 25mm.

* Yêu cầu chung của các loại vật chêm:

+



Bề mặt riêng lớn, bề mặt trong một đơn vị thể tích bằng m2/m3. Kí hiệu là



+



Thể tích tự do lớn, kí hiệu là Vtd. Tính bằng m2/m3.



SVTH: Bùi Mạnh Trình 2004110192



Trang: 24



σ



.



ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU NH3 BẰNG NƯỚC



+



Khối lượng riêng bé.



+



Bền hóa học.



GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh Hiền



Trong thực tế không có loại đệm nào có thể đạt tất cả các loại yêu cầu trên. Vì thế

tùy theo điều kiện cụ thể mà ta chọn đệm cho thích hợp.

Bảng 2: Bảng số liệu cho một số loại vật chêm



Dạng vật

chêm



Vòng sứ

raschig xếp

ngẫu nhiên



Vòng thép

raschig xếp

ngẫu nhiên



Vòng yên

ngựa bằng

sứ

Vòng intalox

bằng sứ



Kích thước

mm



Bề mặt riêng

m2/m3



Độ rỗng

m3/m3



Khối lượng

xốp kg/m3



5x5x1



1000



0.62



900



8 x 8 x 1.5



550



0.65



850



10 x 10 x 1.8



440



0.69



750



15 x 15 x 2.0



310



0.71



700



25 x 25 x 3.0



195



0.75



600



50 x 50 x 1.0



95



0.79



500



8 x 8 x 0.3



630



0.90



750



10 x 10 x 0.5



500



0.88



950



15 x 15 x 0.5



350



0.92



660



25 x 25 x 0.8



220



0.92



640



5. x 50 x 1.0



100



0.94



430



12.5



467



0.62



873



25



250



0.68



727



37.5



150



0.71



646



12.5



625



0.71



743



25



257



0.73



679



SVTH: Bùi Mạnh Trình 2004110192



Trang: 25



ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU NH3 BẰNG NƯỚC



Vòng pall

thép



Vòng pall

polypropyle

n



GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh Hiền



37.5



194



0.76



630



50



118



0.76



614



75



92



0.79



582



25



207



0.94



485



37.5



128



0.95



388



50



102



0.96



356



25



207



0.90



89



37.5



128



0.91



78



Đệm lưới bằng gỗ thường được dùng trong các tháp làm lạnh hay dùng trong hấp

thụ khí không cần tách triệt để lắm.

Nói chung khi cần độ phân tách cao thì người ta chọn các loại đệm có kích thước

bé vì rằng kích thước đệm càng bé thì bề mặt riêng của đệm càng lớn, sự tiếp xúc giữa

các pha càng tốt.



3.7.4.3 Ưu – nhược điểm của tháp đệm

Tháp đệm có những ưu điểm sau:

+



Hiệu suất cao vì bề mặt tiếp xúc khá lớn.



+



Cấu tạo đơn giản.



+



Trở lực trong tháp không lớn lắm.



+



Giới hạn làm việc tương đối rộng.

Nhưng tháp đệm có nhược điểm quan trọng là khó làm ướt nhiều đệm. Nếu tháp



cao quá thì phân phối chất lỏng không đều. Để khắc phục nhược điểm đó, nếu tháp cao

SVTH: Bùi Mạnh Trình 2004110192



Trang: 26



ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU NH3 BẰNG NƯỚC



GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh Hiền



quá thì người ta chia đệm ra nhiều tầng và có đặt thêm bộ phận phân phối chất lỏng

đối với mỗi tầng đệm.



CHƯƠNG III: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

3.1 Quy trình công nghệ



9



2



4

3



1

7



5



6



8



SVTH: Bùi Mạnh Trình 2004110192



Trang: 27



ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU NH3 BẰNG NƯỚC



GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh Hiền



Sơ đồ quy trình công nghệ

Chú thích:

1 - Bơm chất lỏng.



2 – Lưu lượng kế lỏng.



3 – Thiết bị hấp thu.



4 – Áp kế chữ U.



5 – Lưu lượng kế khí.



6 – Quạt thổi khí.



7 – Bồn chứa dung môi trước hấp thu. 8 – Bồn chứa dung môi sau hấp thu.

9 – Bồn cao vị



3.2 Thuyết minh sơ đồ công nghệ:

Quy trình công nghệ hấp thụ tháp đệm được tính toán cụ thể dựa trên lý thuyết để

đảm bảo hoạt động theo yêu cầu.

Tháp đệm ngày nay rất phổ biến trong công nghệ hoá chất. Ngoài ra nó còn áp

dụng trong công nghệ lọc dầu.

Trong quy trình trên, bộ phận chủ yếu đóng vai trò quan trọng đó là tháp đệm, vật

liệu đệm, chiều cao kích thước đệm. Các thiết bị khác đóng vai trò là thiết bị phụ trợ

như bơm, quạt, lưu lượng kế, áp kế chữ U, hệ thống bồn chứa và các thiết bị van.

Tóm tắt quy trình hấp thụ tháp đệm như sau:

Dòng khí hấp thụ đi vào từ phía dưới đáy tháp đệm, di chuyển theo chiều đi lên

xuyên qua lớp đệm nhờ hệ thống quạt (6). Để điều chỉnh lưu lượng dòng khí người ta

dùng các van. Dòng khí trước khi vào tháp đệm nó được điều chỉnh lưu lượng bằng

lưu lượng kế khí (5). Lưu lượng khí hiển thị trên lưu lượng kế. Dòng khí vào trong

tháp đúng với lượng đã tính toán từ trước. Dòng khí này đi ngược lên trên tiếp xúc với

pha lỏng từ trên chảy xuống.

SVTH: Bùi Mạnh Trình 2004110192



Trang: 28



ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU NH3 BẰNG NƯỚC



GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh Hiền



Áp kế chữ U (4) được dùng để đo áp suất.

Trong khi đó chất lỏng được bơm (1), bơm từ bồn chứa (7) để đưa vào phía trên

của bồn cao vị (9), dòng lỏng từ bồn cao vị sẽ chảy qua van nhằm điều chỉnh lưu

lượng, rồi được đưa vào tháp, trước đó được qua thiết bị điều chỉnh lưu lượng lỏng (2).

Quá trình tiếp xúc pha xảy ra trong tháp giữa hai pha ngược chiều, quá trình hấp

thụ diễn ra.

Sản phẩm sau khi hấp thụ là khí đã hấp thụ xong, đem đi thực hiện các mục đích

khác, dung môi được cho vào bể (8) (có thể đem tái sinh để có thể thực hiện một quy

trình mới).



SVTH: Bùi Mạnh Trình 2004110192



Trang: 29