ĐỒ ÁN MÔN HỌC TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ XỬ LÝ KHÍ THẢI LÒ ĐỐT RÁC NHIỆT PHÂN TĨNH 2 CẤP

ĐỒ ÁN MÔN HỌC TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ XỬ LÝ KHÍ THẢI LÒ ĐỐT RÁC NHIỆT PHÂN TĨNH 2 CẤP

Cơ sở lý thuyết của quá trình nhiệt phân

Phản ứng nhiệt phân chất thải rắn được mô tả một cách tổng quát như sau: Chất thải Các chất bay hơi (khí gas) + cặn rắn

Trong đó: khí gas gồm: CHx, H2, COx, NOx, SOx và hơi nước cặn rắn: carbon cố định + tro

Các giai đoạn của quá trình đốt chất thải trong lò nhiệt phân

Quá trình diễn ra bao gồm sấy để bốc hơi nước, sau đó là phân hủy nhiệt tạo ra khí gas và cặn carbon trong điều kiện thiếu oxy Cuối cùng, cặn carbon sẽ được đốt cháy thành tro.

Quá trình đốt cháy hoàn toàn hỗn hợp khí gas trong điều kiện nhiệt độ cao và dư ôxy.

cấu tạo lò đốt rác nhiệt phân tĩnh

 Lò đốt được chia làm 2 buồng:

Buồng đốt chính: Gồm 2 giai đoạn

+ Giai đoạn 1: Chất thải được sấy khô

+ Giai đoạn 2: Cháy và khí hóa

Buồng đốt sau: Gồm 3 giai đoạn

+ Giai đoạn 4: Cháy ở dạng khí

+ Giai đoạn 5: Ôxi hoá hoàn toàn.

RTYT nguy hại cần được lưu trữ trong túi nhựa PP hoặc PE màu vàng, tránh sử dụng túi PVC để ngăn ngừa nguy cơ hình thành Dioxin trong quá trình đốt Theo quy định của Bộ Y tế, mỗi túi có trọng lượng từ 3-5kg.

Nạp RTYT với khối lượng 60 kg mỗi lần và thực hiện quá trình đốt trong 3 giờ Sau khi hoàn thành, có thể mở cửa để nạp liệu và tiếp tục đốt rác một cách liên tục Quá trình này tạo ra áp suất âm trong các buồng đốt, đạt mức 0,1 at Nhiệt trị của rác khô là 1.422 KCal/kg, trong khi tỷ trọng của RTYT nguy hại là 0,13 t/m3.

Sau khi đốt, không còn tro hữu cơ, chỉ có tro vô cơ được loại bỏ theo ca làm việc Nhiệt độ trong các buồng đốt được cài đặt trước và quá trình nạp nhiên liệu tự động dừng khi đạt nhiệt độ cần thiết Thời gian lưu khí trong buồng cấp II là từ 2-3 giây Hệ thống báo động được kích hoạt khi xảy ra sự cố mất điện hoặc nước Nhiệt từ khí lò được tận dụng để hạ nhiệt độ, nâng cao hiệu quả xử lý khí Khí thải sau khi xử lý không màu, không mùi và đạt tiêu chuẩn môi trường, đảm bảo vận hành an toàn, vệ sinh và đơn giản.

PHẦN HAI: XỬ LÝ KHÍ THẢI LÒ ĐỐT RÁC Y TẾ NHIỆT PHÂN TĨNH

I THÀNH PHẦN, LƯU LƯỢNG VÀ NỒNG ĐỘ CÁC CHẤT TRONG KHÓI THẢI

Khói thải là sản phẩm của chất thải đưa vào lò đốt Khói thải lò đốt rác chứa những khí thải đặc trưng:

Lượng CO phát thải phụ thuộc vào việc điều chỉnh và kiểm soát lò đốt Đối với những lò đốt tiên tiến với quy trình cháy được kiểm soát tốt, lượng CO có thể được giảm thiểu gần như hoàn toàn.

Các thành phần tro sinh ra từ quá trình cháy có ảnh hưởng lớn đến nồng độ bụi trong không khí, điều này phụ thuộc vào nhiều yếu tố như nguyên liệu, chế độ cấp gió, cấu trúc và nhiệt độ lò Đối với lò đốt hiệu quả cao, nồng độ bụi thường dao động từ 550 đến 650 mg/m³ Để giảm thiểu lượng bụi thải ra môi trường, việc sử dụng bộ phận lọc là rất cần thiết.

Chất thải rắn thường có hàm lượng sulphur thấp, và lượng khí SO2 sinh ra chủ yếu phụ thuộc vào loại nhiên liệu được sử dụng trong quá trình đốt Hệ thống xử lý bằng phương pháp phun ướt có hiệu quả cao trong việc loại bỏ khí SO2.

Lượng HCl phụ thuộc lượng chất thải đem đốt, chủ yếu là lượng PVC trong chất thải Hệ thống phun ướt có thể loại HCl.

Lượng NOx được sinh ra trong quá trình cháy phụ thuộc vào nhiệt độ và thời gian lưu cháy của lò đốt Thiết bị loại bỏ NOx thường có chi phí cao và thường chỉ được lắp đặt ở các lò đốt có quy mô lớn.

NOx sinh ra từ rác thải y tế thường rất ít.

-Dioxin: Đây là những hợp chất hữu cơ có tính độc rất cao.Những lò đốt với nhiệt độ trên

Để đốt cháy hiệu quả Dioxin, nhiệt độ cần đạt ít nhất 850 độ C Hiệu quả này còn phụ thuộc vào các yếu tố như thời gian lưu cháy và lượng oxy cung cấp Khi các thông số này được tối ưu hóa, quá trình đốt sẽ đạt hiệu quả cao hơn.

850 0 C – 1100 0 C, thời gian lưu cháy là 1 giây, lượng oxy trong khí cháy 8 – 12% thì lượng Dioxin còn lại trong khí thải rất thấp.

Hàm lượng kim loại nặng trong khói thải của lò đốt rác y tế rất thấp, dưới giới hạn cho phép và không cần qua xử lý.

 Thành phần, lưu lượng và nồng độ khí thải

Bảng 1: Thành phần, lưu lượng và nồng độ các chất trong khói thải cần phải xử lý.

Khối lượng riêng của khí thải ở điều kiện tiêu chuẩn: ρkt = 1,361 kg/n.m 3

So sánh nồng độ ô nhiễm trong khói thải từ lò đốt rác với quy chuẩn QCVN 02:2008/BTNMT cho thấy các thành phần ô nhiễm cần được xử lý trước khi thải ra môi trường qua ống khói.

Bảng 2: So sánh nồng độ chất ô nhiễm với nồng độ quy chuẩn.

Công th ức và ký hi ệu hoá Đơn vị Giới hạn cho phép

2 Axít flohydric HF mg/Nm 3 2

3 Axít clohydric HCl mg/Nm 3 100

4 Cacbon monoxyt CO mg/Nm 3 100

5 Nitơ oxyt NOx mg/Nm 3 250

6 Lưu hu ỳnh dioxyt SO2 mg/Nm 3 300

7 Thuỷ ngân Hg mg/Nm 3 0,55

CHÚ THÍCH : n: Số nguyên tử clo.

TEQ là tổng độ độc t ương đương theo 2,3,7,8 -tetraclo dibenzo -p-dioxin dựa vào hệ số độ độc t ương đương qu ốc tế (TEFs) , 1969.

LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ

Phương pháp xử lý ướt

Khí thải sau khi ra khỏi buồng đốt được dẫn qua thiết bị trao đổi nhiệt để giảm nhiệt độ Tiếp theo, khí thải đi vào vùng bão hòa tháp lọc, nơi dung dịch lỏng được phun trực tiếp vào dòng khí nhằm loại bỏ các chất ô nhiễm như SO2, HCl và kim loại nặng Quá trình này không chỉ giúp làm mát khí thải mà còn đảm bảo rằng khí được xử lý sạch sẽ trước khi được hút bằng quạt gió và dẫn tới ống khói.

Phương pháp ướt có hiệu quả xử lý cao với mức ô nhiễm vào môi trường rất thấp, đạt tiêu chuẩn Tuy nhiên, phương pháp này phức tạp và đòi hỏi chi phí đầu tư cũng như vận hành cao Sau khi xử lý, dung dịch hoá chất trở thành nguồn ô nhiễm dạng lỏng, cần được thu gom vào hệ thống xử lý nước thải.

Phương pháp xử lý khô

Sử dụng hoá chất dạng bột, như vôi bột, để trung hoà các chất ô nhiễm và kết hợp với túi lọc để loại bỏ muối và bụi là phương pháp hiệu quả Trước khi xử lý, khói thải được làm mát đến 170 – 250 °C qua thiết bị trao đổi nhiệt, giúp thu hồi nhiệt để sử dụng Sau đó, bột được phun trực tiếp vào dòng khí thải, nơi vôi phản ứng với các khí tạo muối trơ Các muối, tro và bụi sẽ bị giữ lại ở bộ lọc và được xử lý bằng cách chôn lấp Phương pháp xử lý khô này không chỉ đơn giản và kinh tế mà còn mang lại hiệu quả cao trong việc xử lý ô nhiễm.

Tuy nhiên phương pháp này ít sử dụng do chi phí cho hoá chất khá lớn, chi phí cho thiết bị giải nhiệt và các thiết bị phụ.

SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ THẢI:

Khói từ lò đốt chứa các chất khí gây ô nhiễm và được dẫn qua hệ thống ống đến hệ thống xử lý Luồng khí thải có nhiệt độ cao, khoảng 1000 độ C, cần được xử lý để giảm thiểu tác động xấu đến môi trường.

Khí thải với nhiệt độ 1050°C được làm mát qua thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống chùm trước khi vào thiết bị xử lý Sau khi ra khỏi thiết bị này với nhiệt độ dưới 150°C, khí thải tiếp tục được xử lý tại tháp phun rỗng, nơi bụi và một phần khí độc hại được loại bỏ bằng nước Tiếp theo, khí được dẫn vào tháp hấp phụ để hấp phụ khí CO, giúp giảm đáng kể lượng khí độc và mùi Cuối cùng, khí đã được xử lý sẽ được thải ra ngoài môi trường qua ống khói.

• Cấu tạo của tháp phun rỗng:

Thiết bi trao đổi nhiệt dạng ống chùm

Tháp hấp phụ Ống khói

Sơ đồ cấu tạo của thùng rửa khí rỗng cho thấy nước được phun từ trên xuống, trong khi dòng khí được đưa từ dưới lên Vòi phun cũng có thể được bố trí từ bốn phía xung quanh theo phương ngang của dòng khí Để đảm bảo dòng khí phân bố đều trên toàn bộ tiết diện ngang của thiết bị, bộ phận phân phối khí được lắp đặt tại tiết diện vào của dòng khí.

• Cấu tạo của tháp giải nhiệt:

Ống chùm bao gồm nhiều ống nhỏ được sắp xếp song song, tạo thành một chùm trong tháp Trong hệ thống này, chất tỏa nhiệt di chuyển qua các ống nhỏ, trong khi chất tải nhiệt lưu thông bên ngoài.

• Cấu tạo của tháp hấp phụ:

Tháp hình trụ chứa vật liệu hấp phụ với diện tích bề mặt lớn và nhiều lỗ rỗng, giúp giữ lại chất bẩn hiệu quả Khi khí được thổi vào tháp, các chất bẩn sẽ bị giữ lại trong các lỗ rỗng của vật liệu hấp phụ, trong khi khí sạch tiếp tục thoát ra ngoài.

TÍNH TOÁN

Các phản ứng đốt cháy:

Bảng 3: Thành phần của rác thải y tế: lò đốt rác chất thải y tế.

Thành phần CP HP OP SP NP AP WP

Lượng không khí lí thuyết cần cho quá trình cháy:

= + − − Lượng không ẩm khí lí thuyết cần cho quá trình cháy:

V a = + O = + Lượng không ẩm thực tế: V t =α V a

Với α =1 , 2−1 , 6 hệ số thừa không khí, chọn α =1 , 4

Lượng khí SO2 trong sản phẩm cháy:

Lượng khí CO trong sản phẩm cháy:

Với η = 0,01−0,05 hệ số cháy không hoàn toàn về hóa học và cơ học chọn η = 0 , 02

Lượng khí CO2 trong sản phẩm cháy:

Lượng hơi nước trong sản phẩm cháy:

= + + Lượng khí N2 trong sản phẩm cháy:

V = − N + V = − + = m chuân kgNL Lượ ng khí O2 trong không khí thừa:

=1 α hệ số thừa không khí

V O = α − a = − Lượng sản phẩm cháy tổng cộng:

Lưu lượng khói ở điều kiện chuẩn:

Chọn B = 7: tải lượng các chất ô nhiễm trong khói ứng với lượng nhiên liệu tiêu thụ. Lưu lượng khói thải ra ở 1000 o C:

= = Tải lượng SO2: ρ SO 2 =2 , 926 ( kg / m 3 chuân )

SO = = − Tải lượng CO: ρ CO =1 , 25 kg / m 3 chuân

CO = CO = Tải lượng bụi:

Với α=0 , 1−0 , 85hệ số tro bay theo khói (chọn α = 0 , 1 )

X = = − Đơn vị nhiên liệu rắn:

Bảng 4: Thành phần cháy của dầu DO

Thành phần Cp Hp Op Np Sp Wp Ap

Lượng không khí khô lí thuyết cần cho quá trình cháy:

= + − − Lượng không khí ẩm lí thuyết cần cho quá trình cháy:

V = + d V = + = m chuân kgNL Lư ợng không khí ẩm thực tế:

Với α =1,2→1,6 : hệ số thừa không khí Chọn α =1,4

Lượng khí SO2 trong sản phẩm cháy:

Lượng khí CO trong sản phẩm cháy: η=0 , 01−0 , 05 hệ số cháy không hoàn toàn về cơ học và hóa học Chọn η =0 , 02

→ = = Lượng khí CO2 trong sản phẩm cháy:

Lượng khí hơi nước trong sản phẩm cháy:

= + + Lượng khí N trong sản phẩm cháy:

Lượng khí O2 trong không khí thừa:

Lượng sản phẩm cháy tổng cộng:

Tổng lưu lượng khói thải ra ở 1000 o C:

Tổng lưu lượng khói ở điều kiện chuẩn:

M CO = + − Tải lượng NOx (tổng):

Nồng độ Nồng đô SO2:

SO Nồng độ Quy chuẩn

Lượng khói ở điều kiện chuẩn:

Chọn B =0 , 2 tải lượng các chất ô nhiễm trong khói ứng với lượng tiêu thụ

Lượng khói ở điều kiện thực tế: t khoi = 1000 o C

Lượng khí SO2 ứng với 2,926( / 3 )

Tải lượng CO với ρ co =1 , 25 ( kg / m 3 chuân )

Với α = 0 , 1 − 0 , 85 hệ số tro bay theo khói (chọn α = 0 , 1).

T bui bui = = − − THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT

Lưu lượng khí đầu vào Q4,846(m 3 /h)

 Khối lượng riêng của hỗn hợp khí

22, 4 22, 4 22, 4 . so so tr tr hh so tr so tr so tr

T 0:là nhiệt độ pha khí ở điều kiện chuẩn, T 0'3 o K

T: nhiệt độ pha khí đang xét , T = (T+273) o K

MSO2, Mtr : phân tử gram của so2 và khồng khí.

Po : Áp suất hỗn hợp khí ở đktc Pov0(mmHg) so 2 p : Áp suất riêng phần của SO2 trong 1m 3 hỗn hợp khí p tr : Áp suất riêng phần của khí trơ.

3 4 3 ác â 3,109.10 5,551.10 3,6641.10 ( ) so so n = ∑ n r + ∑ nsod uDO = − + − = − Kmol

→ = = Ta có: p tr = p o −p so 2 v0 62,32 697,68(− = mmHg)

 Dòng khí đi vào hệ thống làm mát:

Nhiệt độ đầu vào tvào00 o C

Khối lượng riêng của SPC ở 1000 0 C ρ =0,00142( Kg m / 3 )

Nhiệt dung riêng của SPC ở 1000 o C

Tra bảng thông số vật lý của khí thải ở 282 0 C

Từ bảng tra (thông số vật lý của nước trên đường bão hòa ở 59 0 C).

Xét trong khoảng thời gian T=1h

 Nhiệt lượng khi truyền cho nước.

 Phương trình trao đổi nhiệt:

 Đường kính của thiết bị trao đổi nhiệt

Trong đó: d: đường kính trong của ống dẫn nhiệt.

Chọn đường kính trong của ống dẫn nhiệt là 73(mm), δ bề dày của ống dẫn nhiệt vật liệu cách nhiệt là 6(mm)

Chọn vật liệu là thép tốt không rỉ, có hệ số dẫn nhiệt λ 9(kcal m h c/ 2 0 )

Chọn cách sắp xếp ống theo hình tròn.

(Tra bảng VII, trang 48 sổ tay quá trình và thiết bị hóa chất tập 2, NXB khoa học và kỹ thuật Hà Nội 1999).

- Số ống trên đường xuyên tâm 5

- Số ống ở đường tròn ngoài cùng 12.

Số ống trên đường xuyên tâm b= 5

1: α là hệ số cấp t 0 từ không khí đến thành ống (kcal/m 2/ h độ)

2: α hệ số cấp nhiệt từ thành ống đến nước (kcal/m 2/ h độ)

- Hệ số cấp nhiết từ không khí đến thành ống α1:

Chọn đường kính ống dẫn nhiệt d= 60(mm)= 0,6(m)

Tổng số trong thiết bị n=7 Đường kính thiết bị: D=0.53(m) Đối với tấm chắn hình viên phân C = 1,72 Đường kính tương đương:

→ = Hệ số cấp nhiệt từ thành ống đến nước α2.0,33

 Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt:

= ⇒ = = Chọn chiều cao phần trên và đường ống là 0.2(m) thì chiều cao của thiết bị là

Vậy thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm có:

 Diện tích tiết diện tháp:

Vận tốc khí đi vào tháp vk = 0,6÷1,2m/s ta chọn vk=1,2m/s

- Lưu lượng nước toàn phần để phun tưới:

Chọn lưu lượng riêng phần của nước m = 10 (l/m 3 ) khí.

- Chọn tỉ lệ giọt nước trong dòng khí α = 0,01

= = = - Đường kính của lỗ dẫn nước vào:

= = = − - Đường kính giọt nước đi vào thiết bị:

Vậy hiệu suất thiết bị là 89,2%

- Nồng độ bụi sau khi xử lý:

Cbụi ra = 482,6.(1-0,892)= 52,1(mg/m 3 ) Đạt tiêu chuẩn đầu ra.

- Đường kính ống dẫn nước vào

Ta có: h1 = 0,25D =0,25.0,25 = 0,.625(m) = 6,25(cm) h = 25 nhưng không nhỏ hơn 25mm chọn h = 30(mm) = 3(cm)

Để thiết kế hệ thống, chọn trở lực tháp rỗng không lớn hơn 10-50mmH2O với trở lực hệ thống là 30mm H2O Áp suất toàn phần được tính toán nhằm khắc phục tất cả các sức cản trong hệ thống.

Khối lượng riêng của không khí ở 140 0 C

Khi trị số Re nhỏ, lớp chảy trên bề mặt sẽ bao phủ phần nhô ra, khiến ống dẫn hoạt động như ống nhăn Việc tăng trị số Re không ảnh hưởng đến sự thay đổi của hệ số ma sát λ, mà thực tế có thể chấp nhận λ = 0,02 để khắc phục áp suất trở lực ma sát.

∆ = = Áp suất cần thiết để khác phục trở lực cục bộ:

∆ = = Áp suất cần thiết để khắc phục áp suất thủy tĩnh.

∆ = = Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực trong tháp.

∆ = Áp suất bổ sung ở cuối ống dẫn trong những trường hợp cần thiết. p k o

∆ = + + + + - Tính công suất quạt ly tâm

= = = − Chọn công suất bơm NB= 0,6w

Thiết lập đường hấp phụ đẳng nhiệt của CO

Dựa trên đường hấp phụ đẳng nhiệt của Benzen, chúng ta có thể xây dựng đường hấp phụ đẳng nhiệt của CO bằng cách áp dụng các công thức phù hợp.

Trong đó: a1 *, a2 *: Nồng độ của Benzen và CO bị hấp phụ (kg chất bị hấp phuù/kg than)

Thể tích mol của Benzen và CO ở dạng lỏng được đo bằng m³/kmol, trong khi áp suất riêng phần của hơi Benzen và CO được biểu thị bằng mmHg Áp suất hơi bão hòa của Benzen ở nhiệt độ 20°C và CO ở 30°C cũng được ghi nhận bằng mmHg.

T1, T2: Nhiệt độ của Benzen và CO khi hấp phụ ( o K) β: Hệ số ái lực (hệ số aphin)

Tra hình XXIII, XXIV trang 466 (Sách Quá trình và thiết bị công nghệ hóa học – Tập 10 – Ví dụ và Bài tập): ps,1 = 75 (mmHg) ps,2 = 140 (mmHg)

Tra bảng 4 trang 397 (Sách Quá trình và thiết bị công nghệ hóa học –

Tập 10 – Ví dụ và Bài tập): ρ1 = 879 (kg/m 3 ) ρ 2 = 783 (kg/m 3 )

Thể tích mol của Benzen và CO:

Chúng tôi đã xác định một số điểm trên đường đẳng nhiệt hấp phụ của Benzen và sử dụng công thức (1,2) để tính toán tọa độ của các điểm tương ứng trên đường đẳng nhiệt hấp phụ của CO Điểm đầu tiên đã được xác định.

2 7 mmHg p Bằng cách tính toán như trên, ta xác định được hoành độ và tung độ của đường hấp phụ đẳng nhiệt của CO Ta được bảng số liệu:

Bảng 5: Tính toán đường hấp phụ đẳng nhiệt của CO dựa trên đường hấp phụ đẳng nhiệt của Benzen Đường hấp phụ đẳng nhiệt của

Benzen Đường hấp phụ đẳng nhiệt của

CO a1 *, kg/kg p1, mmHg a2 *, kg/kg p2, mmHg

Dựa vào các điểm tìm được, ta vẽ đường hấp phụ đẳng nhiệt của CO:

Hình : Đường hấp phụ đẳng nhiệt của CO

Theo TCVN 5940 – 1995: Chất lượng không khí Tiêu chuẩn khí thải công nghiệp đối với các chất hữu cơ, nồng độ cho phép của CO: C c &0(mg/m 3 ) Chọn η = 90%

Theo QCVN 02:2008 / BTNMT, tiêu chuẩn chất lượng không khí quy định nồng độ cho phép của khí thải công nghiệp đối với các chất hữu cơ Cụ thể, nồng độ CO cho phép trong hỗn hợp là Cc0 (mg/m³) với η = 90% so với nồng độ khối lượng ban đầu của CO.

Trong hỗn hợp khí đầu vào thiết bị:

Phần mol hơi CO trong hỗn hợp khí đầu vào:

MM: khối lượng phân tử của CO

P: áp suất không khí, Pt

Phần khối lượng hơi có trong hỗn hợp khí đầu vào:

MK: khối lượng của không khí.

Khối lượng riêng của hỗn hợp khí đầu vào:

Lưu lượng khối lượng của hỗn hợp khí đầu vào:

Lưu lượng khối lượng của hơi CO trong hỗn hợp khí đầu vào:

Lưu lượng khối lượng của không khí trong hỗn hợp khí đầu vào:

 Trong hỗn hợp khí đầu ra thiết bị

Phần mol hơi CO trong hỗn hợp khí đầu ra:

Phần khối lượng hơi CO trong hỗn hợp khí đầu ra:

Khối lượng riêng của hỗn hợp khí đầu ra:

= + − Khối lượng hơi CO bị hấp thụ bởi than hoạt tính:

Lưu lượng khối lượng của hơi CO trong hỗn hợp khí đầu ra:

Lưu lượng khối lượng của hỗn hợp khí đầu ra:

- Tính đường kính tháp hấp phụ:

= = Để dễ gia công ta chọn Dt= 0,5(m)

- Vận tốc dòng khí qua tháp:

 Tính hệ số truyền khối:

Với điều kiện quá trình hấp phụ đẳng nhiệt được biểu diễn bằng phương trình Langmuir: Sh=1,6.Re0,54 (1)

Đường kính trung bình của hạt hấp phụ được xác định là dg = 0,004 m Hệ số khuếch tán của chất bị hấp phụ tại nhiệt độ của quá trình là D (m²/s) Vận tốc của dòng khói khí được tính theo tiết diện ngang tự do của thiết bị là vhh (m/s) Độ nhớt động học của hỗn hợp khí được ký hiệu là γ (m²/s), trong khi số truyền khối được biểu thị bằng ky (m/s).

- Đường kính trung bình của hạt than dg=0,004 (m/s)

- Độ nhớt động học của hỗn hợp khí hh hh γ à

Tra hình I.35 trang 117 (Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất – tập 2)

= = Hệ số khuếch tán của hơi CO ở 140 0 C:

Hệ số khuếch tán của hơi CO trong không khí ở điều kiện tiêu chuẩn được trình bày trong bảng 42 trang 428 của sách "Quá trình và thiết bị công nghệ hóa học, tập 2".

= = −  Tính thời gian hấp phụ 1 chu kỳ

Thời gian hấp phụ của quá trình được tính theo công thức:

C d = − kg m b=0,54 (hệ số xác định theo bảng 8.3 trang 337, sách quá trình và thiết bị công nghệ hóa học_tập 10).

H=1,2 (m) → τ 1995( ) 8,888( )s = h τ càng lớn thì chất bị hấp phụ càng bị hấp phụ nhiều Ta chọn τ =8,888(h).

Vậy chiều cao lớp than H=1,2 (m).

Thời gian hấp phụ mẻ τ =7 (h)

→ Khối lượng than ban đầu:

Nồng độ CO sau xử lý: Cbui ra= 477,6.(1-0,9)= 47,76(mg/m 3 ) đạt tiêu chuẩn.

 Tái sinh than hoạt tính:

Hấp phụ có đặc tính quan trọng là hiệu quả hấp phụ giảm khi nhiệt độ dòng khí tăng, dẫn đến khả năng hấp phụ bão hòa khi hoạt động của chất hấp phụ đạt cực đại Tại thời điểm này, giữa pha khí và pha rắn tồn tại một cân bằng động Trong xử lý ô nhiễm không khí, giai đoạn bão hòa này gây bất lợi cho quá trình, buộc người ta phải loại bỏ chất hấp phụ bão hòa Để sử dụng lại chất hấp phụ, cần tiến hành quá trình hấp phụ để phục hồi hoạt tính của nó.

- Tái sinh than hoạt tính có thể bằng hơi nước bão hòa quá nhiệt bằng khí trơ nóng Nhiệt độ hơi quá nhiệt 200 o -300 o , còn khí trơ 120 o -140 o C.

Trong trường hợp chất thải không được đánh giá, quá trình phục hồi phân hủy có thể được thực hiện bằng các tác chất hóa học như clo, ozon hoặc nhiệt Phương pháp tái sinh bằng nhiệt được thực hiện trong lò ở nhiệt độ từ 700 đến 800 độ C trong môi trường không có oxy.

Chiều cao lớp than hấp phụ H=1,2 (m) Vậy ta chọn chiều cao thân tháp Ht=1,5(m).

Tháp hấp phụ có: đường kính Dt=0,5(m)

 Chiều dày thân, đáy, nắp:

Ta chọn CT3 là vật liệu thân tháp.

- Áp suất trong thân thiết bị: P=Ptro=1(at) = 0,1(N/mm 2 ) Theo bảng XIII.8 trang 362 (Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất – tập 2).

- Xác định hệ số bền mối hàn: tháp có thân trụ hàn giáp mối 2 bên Dt>300(mm), ϕh=0,95.

- Chiều dày nhỏ nhất của thân tháp:

Theo bảng 5.1 trang 128 (Sách thiết kế tính toán các chi tiết tiết bị hóa chất_ Hồ Lê

Với DtP0mm, chọn bề dày thân nhỏ nhất Smin=4(mm).

Bề dày thân thiết bị: St=Smin+C

St=Smin+(Ca+Cb+Cc+Co)Trong đó:

Ca: hệ số bổ sung ăn mòn Ca=1(mm) (Bảng XII.1 trang 305, sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất – tập 2).

Cb: hệ số bào mòn do cơ học Cb=0

Hệ số bổ sung sai lệch kích thước do chế tạo Cc cho thép dày 4mm được xác định là -5mm, theo bảng XIII.9 trang 364 trong sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất – tập 2.

Co: hệ số làm tròn Co=0,5mm.

- Kiểm tra bề dày và áp suất làm việc của thân thiết bị:

Vậy thân tháp có chiều dày St= 5(mm)

Ta chọn CT3 là vật liệu làm đáy, nắp tháp và đáy, nắp hình elip tiêu chuẩn.

Với k: hệ số không thứ nguyên Đối với đáy và nắp có lỗ được tăng cứng k=1.

P ϕ δ → bỏ qua đại lượng P ở mẫu số. ht: chiều cao phần lồi đáy Tra bảng XIII, trang 382 (Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất – tập 2).

Với: DtP0(mm), ht 0(mm)

C: hệ số bổ sung C được tính như trên nhưng có tăng thêm 2mm Khi S-C