tính tháp hấp thụ (1g)

8/3/2019 tính tháp hấp thụ (1g)

http://slidepdf.com/reader/full/tinh-thap-hap-thu-1g 1/8

TÍNH TOÁN THÁP HẤP THỤ (1g)

1, Tính đường kính tháp hấp thụ

Ta có đường kính tháp được tính theo công thức:

,m

Vận tốc thích hợp của khí trong tháp đệm xác định từ chuẩn số renol

Re được xác định theo công thức:

0,25

G

L

[4- 9]

Với Ar [4-9]

Trong đó:

G- lượng khí đi vào tháp, kg/h

L- lượng lỏng đi vào tháp, kg/h

w- vận tốc khí vào tháp, m/s

ρ D- khối lượng riêng của khí, kg/m3

ρl - khối lượng riêng của chất lỏng, kg/m3

µ D - độ nhớt của khí, kg/ms ;

µ D= 0,0115cP= 0,0115.10-3

kg/ms tra theo khí benzen ở 760

C theo hìnhPL1 [3- 370]

µl - độ nhớt của chất lỏng, kg/ms

d tđ – đường kính tương đương của tháp được tính theo [4-9]



dtđ ,m

Chọn loại đệm vòng gốm sứ, tra bảng PL10 [3-344] có các thông số như sau:

Kích thước đệm: 8x8x1,5 mm

Vtr - thể tích tự do của lớp đệm: có Vtr =0,64 m3/m3

σ- bề mặt riêng của lớp đệm, σ= 570 m2/m3

Thay số vào được dtđ

- Chất lỏng ở đây là dung dịch kiềm Ca(OH)2 ~ 20%. Lấy 20g Ca(OH)2 trong100g dung dịch thì có 80g nước.Nên:

ρl 1250 kg/m3

- Khí lấy chủ yếu là DDT ( C14H9Cl5), khối lượng phân tử là 354,5g.

Ở điều kiện tiêu chuẩn 354,5g DDT chiếm thể tích 22,4lít tức tỷ trọng của DDT là

15,826g/l. Vậy 1g DDT chiếm thể tích 0,063 lít.

Ở nhiệt độ 760C thì 1g DDT chiếm 0,0805 lít, tương ứng với tỷ trọng là 12,422g/l.

Dùng khí nén làm ejector để tạo chân không trong tháp hấp thụ, dùng khí nén đođược lưu lượng khí trước khi vào ejector và sau khi ra ejector, từ đó biết hỗn hợpkhí là bao nhiêu, trừ đi Nitơ sẽ tìm được lượng khí bốc DDT

Ở ĐKTC, 1mol khí nitơ tương ứng với 28g, chiếm 22,4 lít tức tỷ trọng của Nitơ là

1,25g/l.

Lấy lượng khí Nitơ khoảng 80% thể tích hỗn hợp khí vào tháp.Suy ra thể tích nitơ

sử dụng là 0,252 lít tương ứng với khối lượng là 0,315g.



Ở điều kiện 760C thì 0,315g Nitơ chiếm V= = 0,3222 lít, tức tỷ

trọng là 0,978 g/l.

Vậy khối lượng riêng của hỗn hợp khí là :

ρ D kg/m3

Suy ra:

Ar = 2,73.107

- Lưu lượng khí vào tháp là:

G = 1 + 0,315= 1,315g/s= 4,734 kg/h

Khối lượng phân tử DDT= 354,5g trong đó Clo = 177,5g. Suy ra, 1g DDT cókhoảng 0,5g Clo. Giả sử lượng Clo được hấp thụ hết với kiềm. Thay 1 nguyên tửClo bằng 1 nhóm OH tức 35,5g Clo được thế bằng 17g OH. Vậy0,5g Clo được thế

bằng 0,23944g OH. Gọi x là lượng Ca(OH)2 cần thiết để hấp thụ 0,5g Clo, ta có:

Ca(OH)2/OH . Suy ra, x= 0,5211g Ca(OH)2

- Gọi L là lưu lượng chất lỏng đi vào tháp, dung dịch chứa 20% Ca(OH)2 tứclà:

Suy ra L= 2,6055 g/s = 9,78 kg/h

Thay số vào ta tính được chuẩn số Renol như sau:

Re = 400,12

- Vận tốc khí vào tháp là:



w = = 0,314 m/s [4-9]

Vậy ta có đường kính tháplà:

D 0,0404 m

2, Tính chiều cao tháp

Chiều cao tháp tính theo số đơn vị chuyển khối là:

H= hy.my ,m [1-170]

Trong đó: hy là chiều cao của một đơn vị chuyển khốimy là số đơn vị chuyển khối

a, Chiều cao của một đơn vị chuyển khối theo pha khí

Dy: hệ số khuếch tán phân tử khí hấp thụ trong pha khí, m2/s

tra bảng PL.30 [3- 364] theo hidroclorua ta có D0=13.10-6 (m2/s) . Suy ra:

3 32 2

6 6 20

0

0

760 273 76. 13.10 . . 18,8.10 ( / )760 273

k

y

k

P T

D D m s P T − − +

= = = [4- 17]

Chuẩn số Prandl truyền khối được tính theo công thức:

Pr .

y

dy

y y D

µ

ρ =

3

6

0,0115.100,187

3,267.18,8.10

−

−= =

[4- 10]

Chuẩn số Nu’ được tính như sau:

Nu’= 0,035. Re0,8

.Pr 0,35

= 0,035.(400,12)0,8

.(0,187)0,35

= 2,35 [4- 10]

Kyr

= Nu’.Dy

/ d

2tđ

= (2,35.18,8.10

-6

.3600)/(4,49.10

-3

)

2

= 7889 (1/h)

Vậy chiều cao một đơn vị truyền khối theo pha khí:



3600.w0,1433( )

yr yh m

K = =

b, Số đơn vị chuyển khối

Khi tính toán quá trình hấp thụ, ta thường dùng phần mol tương đối X, Y.

Nồng độ đầu vào của khí HCCL

- Nồng độ phần mol của khí

yđ = 0,2 ( kmol khí HCCL/ kmol hỗn hợp khí)

- Nồng độ mol tương đối của khí

Yđ = =0, 2

1 0, 2−

= 0,25 ( kmol khí HCCL/k mol khí trơ) [1-8]

Nồng độ đầu ra của HCCL

Chọn hiệu quả xử lý của tháp hấp thụ là: η= 90%

Với hiệu quả xử lý η = 0,9 thì nồng độ mol tương đối của HCCl ra khỏi tháp là:

η = Yc = Y® – η.Y® = 0,25 – 0,9.0,25 = 0,025 ( kmol HCCl/kmol khí trơ)

Phương trình đường cân bằng

Đường cân bằng dựng được dựa vào phương trình Henry:

ycb = m.x = .x [1-152]

thay bằng :

Trong đó:

ᴪ là hằng số Henry phụ thuộc vào nhiệt độ của khí

P là áp suất của khí, P= 760 mmHg

.

1 (1 )

m X Y

m X =

+ −



Hằng số Henry của khí HCCL ở nhiệt độ t = 76 oC

H = 0,00224.106 mmHg = 2240 mmHg tra bảng 3.1 [1-153].

Nồng độ tối đa HCCL trong chất lỏng có thể xác định từ phương trình trên:

Yđ = 0,25 =

*

*

2240.

7602240

1 (1 ).760

X

X + −

Suy ra:

*

X = 0,0728 kmolHCCl/ kmol dung dịch Phương trình đường làm việc:

Dạng đường làm việc đi qua 2 điểm:

A(Xđ,Yc) = A(0;0,025)

B(Xc,Yđ) , Yđ = 0.25 (kmolHCCl/kmol khí trơ), điểm B là điểm của đường cân bằng và đường làm việc. Vì vậy ta dựng đường làm việc của quá trình hấp thụ

tương đương với lưu lượng chất hấp thụ tối thiểu (mmin).Dựa vào đường cân bằng xác định được *

X = 0,0728 kmolHCCl/ kmol dung dịch

mmin = tgαmin = *

0.25 0,0253,1

0,0728 0

Yđ Yc

X Xđ

− −= =

−−

Lượng nước thực tế được lấy từ 10 - 30% lớn hơn lưu lượng nước tối thiểu:

min(1,1 1,3)m m= −

1, 2.3,1 3, 72m = =

Phương trình đường làm việc có dạng:

Y = 3,72X + 0,025

Dựa vào phương trình đường làm việc suy ra Xc = 0,06



Tính số bâc truyên khối:

Số đơn vị chuyển khối của quá trình hấp thụ được tính theo công thức:

my = [4-15]

Động lực trung bình được tính bằng công thức:

Ytb = [4-15]

Với và là hiệu số nồng độ có giá trị lớn và bé:

Ta có phương trình cân bằng là đường thăng Y*

=3,434.XSuy ra:

Yl = Yđ – Y*đ = Yđ – 3,434 Xc

= 0,25 – 3,434 . 0,06

= 0,044 (kmol HCCl/ kmol khí trơ)

Y b = Yc – Y*c = 0,025 - 0 = 0,025 (kmol HCCl/ kmol khí trơ)

=0,044

0,025= 1,76 < 2

= 0,035 [4- 15]

Nên:

my = = 0,25 0,0250,035

−

= 6,4 (bâc)

Vậy chiều cao tháp hấp thụ là:

H= = 0,1433 . 6,4 = 0,917 m



TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. GS. TSKH. Nguyễn Bin. Các quá trình, thiết bị trong công nghệ hóachất và thực phẩm, tập IV . NXB Khoa học và kỹ thuật, 2005

2. GS. TSKH. Nguyễn Bin. Tính toán quá trình, thiết bị trong công nghệhóa chất và thực phẩm, tập I . NXB Khoa học và kỹ thuật, 1999

3. GS. TSKH. Nguyễn Bin. Tính toán quá trình, thiết bị trong công nghệhóa chất và thực phẩm, tập II . NXB Khoa học và kỹ thuật, 2000

4. GS. TSKH. Nguyễn Bin. Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất,tập I. NXB Khoa học và kỹ thuật, 2006

5. GS. TSKH. Nguyễn Bin. Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất,

tập II. NXB Khoa học và kỹ thuật, 2006

Documents

tính tháp hấp thụ (1g)