(TIỂU LUẬN) báo cáo TIỂU LUẬN THIẾT kế THÁP đệm

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KĨ THUẬT HÓA HỌC BỘ MƠN Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ  BÁO CÁO TIỂU LUẬN THIẾT KẾ THÁP ĐỆM GVHD: Tạ Đăng Khoa SVTH: Nguyễn Thị Bích Vy Nguyễn Thị Bích Tuyền Đỗ Phạm Phương Thảo Huỳnh Mai Như Trần Thị Ngọc Ngân Nhóm: Lớp: A01 Năm học: 2019-2020 MỤC LỤC A TỔNG QUAN VỀ SO2: .9 I Thực trạng SO2 khơng khí nay: .9 II Tính chất SO2: 10 III Tác hại SO2: 11 B TỔNG QUAN VỀ NƯỚC: 12 I Tính chất nước: 12 II Nguyên nhân sử dụng nước: 13 C GIỚI THIỆU VỀ CÁC CHUẨN TRONG THIẾT KẾ THIẾT BỊ: .13 I Tiêu chuẩn ASME: 13 II Tiêu chuẩn PD5500: 14 D TÍNH TỐN THIẾT BỊ: 15 I Giới thiệu thiết bị tháp đệm: 15 II Giới thiệu vật liệu: Thép không gỉ 304 19 III Tính tốn thiết bị: 21 Điều kiện ban đầu : ( SO2) 21 Cân lượng: 23 Tính kích thước tháp hấp thu: 24 a) Các thông số vật lý dịng khí: 24 b) Các thơng số vật lí dịng lỏng: 27 c) Tính đường kính tháp đệm: 28 d) Tính bề dày thân tháp: 29 e) Tính bề dày đáy nắp: 30 f) Tính đường kính ống dẫn khí: 30 g) Tính đường kính ống lỏng: 31 h) Tính mặt bích: 31 i) Tính đường kính chân ren: 33 j) Tính mặt bích nối ống dẫn khí, ống dẫn lỏng với thân : 33 k) Tính kích thước lưới đỡ đệm đỡ đệm: 34 l) Tính kích thước giá đỡ tay treo: 35 E TÀI LIỆU THAM KHẢO: 39 MỤC LỤC HÌNH Hình A- 1- Nhà máy điện Yallourn Australia - số nhà máy có lượng phát thải khí SO2 cao vào mơi trường (Ảnh: AAP) Hình A- 2- Hình ảnh thải khí nhiễm mơi trường q trình sản xuất nơng nghiệp 10Y Hình D- 1-Cấu tạo tháp đệm 16 Hình D- 2- Các hình dạng đệm 17 Hình D- 3- Thiết bị tháp đệm thực tế (tháp chêm) 18 Hình D- 4- Cuộn thép không rỉ 304 20 Hình D- 5- Mặt bích có cổ 31 Hình D- 6- Đĩa phân phối lỏng loại 38 MỤC LỤC BẢNG YBảng A 1- Lượng khí thải SO2 từ hoạt động cơng nghiệp giai đoạn 1997-2020 Y Bảng D 1- Bảng so sánh loại thiết bị 19 LỜI CẢM ƠN Qua trình học tập mơn Cơ sở tính tốn thiết kế thiết bị hóa chất, chúng em trang bị kiến thức, nguyên lý việc thiết kế thiết bị hóa chất, tảng vững cho công việc tương lai chúng em Bên cạnh thơng qua tiểu luận chúng em cịn tìm hiểu sâu thiết bị cụ thể để qua củng cố kiến thức nâng cao hiểu biết Để hồn thành tiểu luận nhóm chúng em gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy tận tình hướng dẫn, bảo, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm quý báu tạo tiền đề để hoàn thành tốt tiểu luận Bài tiểu luận kết trình nỗ lực tất thành viên nhóm Tuy nhiên khơng thể tránh khỏi thiếu sót hạn chế Rất mong nhận góp ý thầy để tiểu luận hồn thiện NHÓM THỰC HIỆN BÁO CÁO LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, với phát triển ngành cơng nghiệp hóa chất thiết bị sử dụng rộng rãi tháp đệm Với ưu điểm cấu tạo đơn giản, trở lực thấp,… mà tháp đệm sử dụng rộng rãi hầu hết lĩnh vực chưng cất, hấp thu, trích ly lỏng- lỏng, Đặc biệt ứng dụng hấp thụ khí thải nhiễm khơng khí vấn đề báo động SO2 chất gây nhiễm khơng khí sản sinh nhiều q trình sản xuất cơng nghiệp sinh hoạt việc xử lí khí thải SO cấp thiết Có nhiều phương pháp khác để xử lí khí thải SO tùy thuộc vào hiệu tính kinh kế Một cách thiết kế tháp đệm để hấp thụ khí thải SO với dung mơi nước Nhằm tìm hiểu xem với thiết kế thiết bị có đạt hiệu kinh tế khơng, đưa vào hệ thống xử lí khí thải công nghiệp sinh hoạt không Nội dung báo cáo: thiết kế tháp đệm xử lí khí thải SO với suất 5000m3/h, nồng độ SO2 dòng vào 2%, nồng độ SO đầu đạt tiêu chuẩn lại A(1000m 3/h) thải môi trường Bài báo cáo hoàn thành với cố gắng tất thành viên nhóm, nhiên khơng tránh khỏi thiếu sót Chúng em mong nhận lời đóng góp quý báu thầy bạn để báo cáo hồn thiện NHĨM THỰC HIỆN BÁO CÁO A TỔNG QUAN VỀ SO2: I.Thực trạng SO2 khơng khí nay: Hình A- - Nhà máy điện Yallourn Australia - số nhà máy có lượng phát thải khí SO2 cao vào mơi trường (Ảnh: AAP) - Trên giới vấn đề ô nhiễm mơi trường khí thải SO gây vơ nghiêm trọng Bởi lẽ gây biến đổi khí hậu, nóng lên tồn cầu, suy giảm tầng ozon mưa axit - Ngày 19/8, Tổ chức Hịa Bình Xanh (Greenpeace) cơng bố bao cao cho thấy Australia nước phát thải khí lưu huỳnh (SO2) lớn thứ 12 giới có nhiều khu vực năm Top 100 điểm nóng nhiễm SO2 tồn cầu - Ở Việt Nam, nhiễm khơng khí vấn đề gây xúc môi trường thị, cơng nghiệp làng nghề Ơ nhiễm khơng khí gây tác động xấu đến sức khỏe người, ảnh hưởng đến hệ sinh thái biến đổi khí hậu - Hàm lượng SO2 thải từ hoạt động công nghiệp Hà Nội: Năm 1997 2010 2020 bảng A -Lượng khí thải SO2 từ hoạt động cơng nghiệp giai đoạn 1997- Hình A- - Hình ảnh thải khí nhiễm mơi trường q trình sản xuất nơng nghiệp AI - Tính chất SO2: Khí SO2 hay cịn gọi khí sunfurơ chất khí khơng màu, nặng khơng khí dễ hóa lỏng - SO2 có mùi hắc, khí độc, tan nước tạo thành dung dịch axit yếu H2SO3 SO2 + H2O → H2SO3 - Khối lượng riêng 2,63 kg/m.3 - Nhiệt độ nóng chảy -72,4oC nhiệt độ sôi -10oC Suy ra: V x =11472,3.18 995 =207,5( m tb h ) Khối lượng riêng trung bình pha lỏng: - ρtb1= ρtb1.V tb1+(1-V tb1)ρtb2 [2,IX.104,183] Với ρ ;ρ tb2: khối lượng riêng trung bình SO2, H2O pha lỏng V tb1,V tb2: thể tích trung bình SO2, H2O pha lỏng tb1 Do lưu lượng SO2 hòa tan dung dịch nhỏ nên: V tb1 ≈  - ρ ≈ρ ≈ρ =995 (kg/m3) Độ nhớt trung bình pha lỏng: xtb tb2 H 2O μ xtb ≈ μH O = 0,8007 x 10-3 (kg/m.s) Lưu lượng khối lượng trung bình pha lỏng: - G = G +G xd x xc tb Gxd ;Gxc : lưu lượng khối lượng dòng lỏng vào khỏi tháp =M ∗L G trtr xd G x =M tr Ltr+ XC Ltr MS O = 11472,3.18+11472,3.3,5 10−4 3600s =57,42 (kg ) c2 Suy ra: G=G x x tb d +Gx c c) Tính đường kính tháp đệm: Tốc độ bắt đầu tạo nhũ tương, gọi tốc độ đảo pha ω's (m/s) xác - định theo công thức: '2 lg [ ωs g V d3 ρxtb Với: Gx, Gy: lưu lượng dịng lỏng khí trung bình, kg/s 57,35+ 57,42 =57,39 (kg/s) Gx = Gx = tb σ ρ d ytb Gy = Gy = tb ρ ,ρ xtb 1,677 +1,61 =1,6435 (kg/s) : khối lượng riêng trung bình pha lỏng pha khí ytb ρ xtb =995(kg /m ) ρ ytb=1,166( kg/m ) μx: độ nhớt trung bình pha lỏng theo nhiệt độ trung bình: μ x=μxtb =0,8007 10 −3 ( m kg s ) o μn: độ nhớt nước 25 C μn=1,005.10−3 ( m kg s ) Hệ số A = 0,022 - Chọn đệm vịng Raschig sứ, kích thước đệm 50x50x5 mm Các thông số đệm: Số đệm m3: 58,102 σ : đ Bề mặt riêng đệm σ đ =95 m /m V đ : thể tích tự đệm vđ =0,79 m3 /m3 ρđ : khối lượng riêng xốp đệm ρđ =500 kg/m3 Thay số vào ta được: lg [ ω's2 95 1,193 9,81 0,793 995 Suy ω's=0,823 (m/s) - Chọn tốc độ làm việc: ωtb=ω's 0,9=0,823.0,9=0,741 (m/s) - Đường kính tháp xác định theo công thức: V ytb D¿ √ π 3600 ωtb Chọn D = 1,6 m  d) Tính bề dày thân tháp: - Ứng suất cho phép tiêu chuẩn:σ* = 129,72 N/mm2 - Hệ số hiệu chỉnh: η = 1,0 - Ứng suất cho phép: σcp = η.σ* = 129,72 N/mm2 - Chọn áp suất tháp: Pdư = at Áp suất tính tốn: Ptt = 1at = 0,098 N/mm2 Chọn hệ số bền mối hàn: φh = 0,9 Ca =0,1.30=3 mm : hệ s - Chọn  C=4,0 mm S=0,67+4=4,67 mm →chọ nb ề d y c ủ at hânt há p : 4,70 mm S−C a Dt = 4,7−3 =1,06.10−3