Đồ án môn học kỹ thuật xử lý khí thải xử lý khí thải lò hơi đốt dầu fo

Xử lý khí thải lò hơi đốt dầu FO bằng các biện pháp và công nghệ thích hợp nhằm giảm tải các thành phần ô nhiễm ảnh hưởng chất lượng môi trường và xã hội.. Đối với dòng khí thải từ lò hơ

TỔNG QUAN

Nồi hơi

Nồi hơi là thiết bị sử dụng các nhiên liệu như (than, củi, trấu, dầu FO…) để có thể đun sôi nước tạo thành hơi nước mang nhiệt để có thể phục vụ cho nhu cầu về nhiệt trong lĩnh vực công nghiệp như giặt là khô, sấy gỗ, sấy quần áo …

Tùy theo mục đích sử dụng mà tạo ra nguồn hơi có nhiệt độ và áp suất phù hợp đủ để đáp ứng nhu cầu Để vận chuyển nguồn năng lượng có nhiệt độ và áp suất cao này người ta sử dụng các ống chịu được nhiệt và chịu được áp suất cao chuyên dùng cho nồi hơi

Nồi hơi công nghiệp để làm nguồn cung cấp nhiệt và cung cấp hơi, dẫn nguồn nhiệt, nguồn hơi đến với các hệ thống máy móc cần sử dụng

Nồi hơi được sử dụng nhiều trong hầu hết các ngành công nghiệp, mỗi ngành đều có nhu cầu sử dụng nhiệt ở mức độ và công suất khác nhau.

Dầu FO

Dầu FO còn được gọi là dầu nhiên liệu hay dầu Mazut, là phân đoạn nặng thu được khi chưng cất dầu thô parafin và asphalt ở áp suất khí quyển và trong chân không.Các dầu FO có điểm sôi cao Trong kĩ thuật đôi khi người ta còn chia thành dầu FO nhẹ và FO nặng.Vì thế,các đặc trưng hoá học của dầu mazut có những thay đổi đáng kể nhưng không phải tất cả các đặc trưng này ảnh hưởng tới việc sử dụng chúng làm nhiên liệu và các kỹ thuật sử dụng để đạt hiệu quả cao

Dầu FO được sử dụng làm nhiên liệu đốt lò trong công nghiệp nồi hơi, lò nung, lò đốt dạng bay hơi, dạng ống khói hoặc cho các loại động cơ đốt trong của tàu biển,

Dầu FO được sử dụng làm nhiên liệu đốt lò trong công nghiệp nồi hơi, lò nung, lò đốt dạng bay hơi, dạng ống khói hoặc cho các loại động cơ đốt trong của tàu biển

Chất ô nhiễm khí thải SO2

Lưu huỳnh là thành phần không thể thiếu trong dầu FO, khi nảy sinh ra SO2 và gây ra 99% tình trạng ăn mòn thiết bị và kim loại.Là chất khí vô cơ không màu, có mùi hắc, do có mùi hắc nên có tác hại rất lớn tới hệ hô hấp nếu như tiếp xúc quá lâu trong môi trường SO2.SO2 nặng hơn không khí(MSO2d>Mkk)).Điểm nóng chảy của nó là -72,4 o C và điểm sôi là -10 o C.Tính chất hóa học đặc trưng nhất của SO2: là khả năng làm đục nước vôi trong(Ca(OH)2) và dung dịch nước Brom(Br2)

Nguồn phát thải SO2 là từ các hoạt động đốt nguyên liệu hằng ngày( than đá, khí, gỗ và các chất hữu cơ như phân khô, rơm, rác…), đặc biệt là hoạt động của các nhà máy công nghiệp, phát thải ra lượng SO2 rất lớn

1.3.2 Các nguồn phát thải SO2

Khí SO2 sinh ra do đốt cháy các nguyên tử lưu huỳnh hay hợp chất của lưu huỳnh

Ví dụ: các hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh trong than, dầu mỏ, quặng Pirit (FS2) , hơi đốt chứa nhiều khí H2S , các quặng sunfua

Khí SO2 là loại chất gây ô nhiễm phổ biến nhất trong sản xuất công nghiệp và sinh hoạt Nguồn thải SO2 chủ yếu từ:Các nhà máy nhiệt điện; các lò nung , nồi hơi đốt bằng nhiên liệu than đá, khí đốt, dầu hoả và khí đốt có chứa lưu huỳnh; SO2 sinh ra từ các ngành sản xuất công nghiệp, nhà máy luyện kim, lò nung , nhà máy sản xuất H2SO4 ; khí thải giao thông

1.3.3 Tác hại của khí thải SO2

Khí SO2, SO3 gọi chung là SOx, là những khí thuộc loại độc hại không chỉ đối với sức khoẻ con người, động thực vật, mà còn tác động lên các vật liệu xây dựng, các công trình kiến trúc, là một trong những chất gây ô nhiễm môi trường

Khi gặp H2O, SO3 kết hợp với nước tạo thành H2SO4 Đây chính là nguyên nhân tạo ra các cơn mưa acid mưa axit ăn mòn các công trình, làm cho thực vật, động vật bị chết hoặc chậm phát triển, biến đất đai thành vùng hoang mạc

Khí SO2 gây ra các bệnh viêm phổi, mắt, da Nếu H2SO4 có trong nước mưa với nồng độ cao làm bỏng da người hay làm mục nát quần áo

CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ

Quá trình xử lý SO 2 bằng nước diễn ra theo phản ứng sau:

Sơ đồ hệ thống hấp thụ khí SO 2 bao gồm 2 giai đoạn sau:

 Hấp thụ khí SO 2 bằng cách phun nước vào dòng khí hoặc cho khí SO 2 đi qua lớp vật liệu đệm có tưới nước

 Giải thoát khí SO 2 ra khỏi chất hấp thụ để thu hồi SO 2 và nước sạch

Hình 2.1: Hấp thu SO 2 bằng nước

Quá trình gồm 2 giai đoạn:

Giai đoạn 1: Khí SO2 kết hợp với oxy nhờ sự có mặt của chất xúc tác Vanadi để biến thành anhiđrit sunfuric Giai đoạn này, phản ứng oxy hóa khí SO2 có tỏa nhiệt và phản ứng xảy ra càng mạnh ở nhiệt độ càng thấp, do đó cần thực hiện quá trình này qua nhiều tầng xúc tác, sau mỗi tầng đều được làm nguội

Giai đoạn 2: Dùng nước tưới trong lớp vật liệu đệm để anhiđrit sunfuric kết hợp với nước tạo thành H 2 SO 4 Ưu điểm: Rẻ tiền, dễ tìm, hoàn nguyên được

Nhược điểm: Mức độ hòa tan của khí SO2 trong nước giảm khi nhiệt độ nước tăng cao và ngược lại để giải thoát khí SO2 ra khỏi nước thì nhiệt độ của nước phải cao Vì vậy, phải tốn chi phí nhiệt cho toàn bộ quá trình loại bỏ SO2 ra khỏi dung dịch bằng cách gia nhiệt lên 100°C

Ngoài ra, để dụng lại nước cho quá trình hấp thụ phải làm nguội nước xuống gần 10°C, cần đến nguồn cấp lạnh

Hấp thu SO 2 bằng dung dịch 𝐂𝐚(𝐎𝐇) 𝟐

Xử lý SO2 bằng vôi là phương pháp được áp dụng rất rộng rãi trong công nghiệp vì hiệu quả xử lý cao, rẻ tiền và có sẵn

Sữa vôi tác dụng với SO2 theo phương trình sau:

Hình 2.2: Hấp thu SO2 bằng dung dịch Ca(OH) 2

Hấp thu SO 2 bằng dung dịch 𝐂𝐚𝐂𝐎 𝟑

Quá trình xử lý SO2 bằng nước diễn ra theo phản ứng sau:

Hình 2.3: Hấp thu SO2 bằng dung dịch CaCO 3

Khói thải sau khi được lọc sạch tro bụi đi vào thiết bị 1, xảy ra quá trình hấp thụ khí SO 2 bằng dung dịch sữa vôi tưới lên lớp đệm bằng vật liệu rỗng Nước chứa axit chảy ra từ thiết bị 1 có chứa nhiều sunfit và canxisunfat dưới dạng tinh thể CaSO 3 0,5H 2 O, CaSO 4 2H 2 O và một ít tro bụi còn sót lại sau bộ lọc tro bụi, do đó cần tách các tinh thể nói trên bằng bộ phận tách tinh thể 2

Thiết bị 2 là một bình rỗng cho phép dung dịch lưu lại một thời gian đủ để hình thành các tinh thể sunfit và sunfat canxi Sau bộ phận tách tinh thể 2, dung dịch một phần đi vào tưới cho thiết bị 1, phần còn lại đi qua bình lọc chân không 3 Ở bình lọc chân không 3, các tinh thể được giữ lại dưới dạng cặn bùn và được thải ra ngoài Đá vôi được đập vụn và nghiền thành bột rồi cho vào thùng 6 để pha trộn với dung dịch loãng chảy ra từ bộ lọc chân không số 3 cùng với lượng nước bổ sung để hình thành dung dịch sữa vôi mới

Cặn bùn từ hệ thống xử lý thải ra có thể sử dụng làm chất kết dính trong xây dựng khi chuyển sunfit thành sunfat trong lò nung

Phan Trung Hiếu 1711306 8 Ưu điểm: Công nghệ đơn giản, chi phí đầu tư ban đầu không lớn, chi phí vận hành thấp, chất hấp phụ rẻ, dễ tìm, làm sạch khí mà không cần phải làm lạnh và tách bụi sơ bộ, có thể chế tạo thiết bị bằng vật liệu thông thường, không cần đến vật liệu chống axit và không chiếm nhiều diện tích xây dựng

Nhược điểm: Đóng cặn ở thiết bị do tạo thành CaSO 4 và CaSO 3 , gây tắc nghẽn các đường ống và ăn mòn thiết bị

ĐỀ XUẤT VÀ THUYẾT MINH QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ

 Nguồn khói thải từ lò hơi có các thông số sau

Lưu lượng khí: 12000 m3/h Nồng độ SO2: 1500 mg/m3 Nhiệt độ khói thải: 2200C

Nồng độ bụi: 300 mg/m3 Áp suất: 1atm

 Theo QCVN 19: 2009/BTNMT, nồng độ tối đa cho phép của bụi và SO2 được tính theo công thức sau: Cmax = C K.Kv

Cmax là nồng độ tối đa cho phép của bụi và SO2 ( mg/Nm3)

C là nồng độ của SO2 quy định tại mục 2.2 (mg/Nm3)

Kp là hệ số lưu lượng nguồn thải quy định tại mục 2.3

Kv là hệ số vùng, khu vực quy định tại mục 2.4

 Theo mục 2.2 QCVN 19: 2009/BTNMT – cột B, ta có: Cbụi = 200 mg/Nm3

CSO2 = 500 mg/Nm3 Theo mục 2.3 QCVN 19: 2009/BTNMT, ta có lưu lượng nguồn thải là

/h nên hệ số Kp = 1 Theo mục 2.4 QCVN 19: 2009/BTNMT, ta chọn hệ số Kv = 1,0

Nồng độ tối đa cho phép của bụi và SO 2 :

Vì thế, áp dụng QCVN 19:2009/BTNMT cho đầu ra của hệ thống xử lý

 Hiệu suất của quá trình xử lý bằng hấp thụ:

 Lựa chọn dung dịch hấp thụ:

Các dung dịch thường dùng để hấp thụ khí SO2 có thể là nước, dung dịch soda Na 2 CO 3 , dung dịch NaOH, Ca(OH) 2 …

Nồng độ SO2 trong khói thải lò hơi theo yêu cầu là 1500 mg/m3

Chuyển sang nồng độ ppm:

Nồng độ SO2 tương đối nhỏ nên có thể áp dụng phương pháp hấp thụ SO 2 bằng nước, hoặc NaOH, Na 2 CO 3 , Ca(OH) 2 ,…

Tuy nhiên, khí SO 2 có độ hòa tan trong nước khá thấp nên thường phải dùng một lượng nước rất lớn và thiết bị hấp thụ phải có thể tích rất lớn Mặt khác, để tách SO 2 khỏi dung dịch phải nung nóng lên đến 1000C nên tốn rất nhiều năng lượng, chi phí nhiệt lớn

Chọn dung dịch hấp thụ Ca(OH) 2

Nhà máy lò hơi dầu FO Cyclone thu bụi

Khí thải lò hơi vào

Khí thải lò hơi vào

Nước vào thiết bị giải nhiệt

Nước ra thiết bị giải nhiệt

Khí thải sau khi giả nhiệt

Dung dịch hấp thụ Ca(OH)2 + Nước

Xử lý nước sau bể lắng

Khí ra Ống khói Khí sạch

Hình 3.1: Sơ đồ qui trình công nghệ

 Thuyết minh qui trình công nghệ:

Vì nồng độ bụi tương đối cao hơn so với nồng độ cho phép (300 mg/m3 > 200 mg/m3) nên ta phải xử lý bụi Cho dòng khí thải có chứa bụi đi qua Cyclone để thu hồi bụi

Do nhiệt độ dòng khí thải cao (2200C) nên sau khi qua Cyclone, dòng khí được dẫn qua thiết bị trao đổi nhiệt để giảm nhiệt độ xuống thích hợp cho quá trình hấp thụ xảy ra hiệu quả

Khí thải từ lò hơi được thu gom bằng chụp hút, sau đó được đưa qua thiết bị giải nhiệt để hạ nhiệt độ xuống Dùng quạt gió thổi dòng khí thải vào tháp hấp thụ từ dưới lên Dung dịch hấp thu được hệ thống ống dẫn bơm lên phần trên than trụ và phân phối đều trên mâm Dòng khí đi từ dưới lên, dòng lỏng đi từ trên xuống tiếp xúc nhau và xảy ra quá trình hấp thụ Dung dịch SO2 lắng xuống đáy tháp và được đưa đến bể xử lý Dung dịch xử lý khí thải được sử dụng tuần hoàn, khi tiếp xúc với khí thải các phản ứng hóa học xảy ra giữa dòng khí có tính acid và dung dịch kiềm, đó là phản ứng trung hòa Dung dịch cũng lôi

Phan Trung Hiếu 1711306 12 cuốn theo tro bụi trong khí thải Theo thời gian dung dịch sẽ giảm dần pH và chứa nhiều cặn Khi bổ sung dung dịch mới, một lượng dung dịch cũ được thải bỏ.Khí ra ở đỉnh tháp được đưa ra môi trường ngoài thông qua ống khói cao để phát tán

Phản ứng xảy ra trong tháp:

Sữa vôi tác dụng với SO2 theo phương trình sau:

Khí sạch đi vào ống khói và thải ra môi trường có nồng độ SO2 đạt tiêu chuẩn cho phép Cmax (Theo QCVN 19:2009/BTNMT)

Dung dịch sau khi hấp thụ có chứa nhiều khói bụi Một phần dung dịch được bơm trở lại thùng chứa qua van điều chỉnh lưu lượng và tiếp tục được bơm lên tháp nếu lượng dung dịch Ca(OH)2 còn dư nhiều Phần dung dịch còn lại được đưa đến bể lắng để lắng các cặn bẩn Cặn sau lắng được đem theo chôn lấp còn nước sau lắng được đưa đi xử lý rồi mới thải ra môi trường

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ

Dòng khí

Hỗn hợp khí đầu vào: PoV=nRT với

3 h kmol h mol molK K atmL m atm L h m RT n  PV   

Nồng độ phần khối lượng của cấu tử trong hỗn hợp khí đầu vào: kk đ SO đ

Khối lượng mol của hỗn hợp khí đầu vào:

Khối lượng riêng của hỗn hợp khí đầu vào:

Lưu lượng của hỗn hợp khí đầu vào:

Lưu lượng SO2 đầu vào:

Lưu lượng khí trơ đầu vào:

Tỉ lệ SO2 trong dòng khí đầu vào:

Nồng độ mol SO2 đầu ra( tiêu chuẩn 500mg/m3)

Nồng độ hỗn hợp khí đầu ra:

Nồng độ SO2 khí đầu ra:

Tỉ số mol SO2 trong hỗn hợp khí đầu ra:

Nồng độ phần khối lượng của cấu tử trong hỗn hợp khí đầu ra:

Khối lượng mol của hỗn hợp khí đầu ra:

Khối lượng riêng của hỗn hợp khí đầu ra:

Tỉ số khối lượng SO2 đầu ra:

Lưu lượng SO2 đầu ra:

Lưu lượng hỗn hợp khí đầu ra:

Khối lượng riêng trung bình của pha khí:

Lưu lượng hỗn hợp khí trung bình:

Hiệu suất quá trình xử lý:

Dung môi hấp thụ

Dung dịch nước vôi trong pha với nước theo tỉ lệ 1 : 19

Khối lượng phân tử dung dịch lỏng: 18 71 ( )

Khối lượng riêng của huyền phù:

Phần trăm thể tích huyền phù:

 Độ nhớt của chất lỏng àl ở 25 o C

 Độ nhớt của huyền phù:

Khối lượng cấu tử phân tán SO2 được hấp thụ bởi dung dịch:

Dựa vào phương trình đường cân bằng cho hấp thụ SO2 bằng dung dịch nước vôi (Kĩ thuật xử lý khí thải – Phạm Văn Bôn, trang 28)

P SO ∗ 2 : áp suất riêng phần của SO2 ở trạng thái cân bằng (Pa)

[SO 2 ]: nồng độ SO 2 ở trạng thái cân bằng (mol/l)

T: nhiệt độ làm việc của tháp (K) (273+25)8)

X = [SO 2 ] × M X ρ X , Mx.71(kg/kmol),  x19.1(kg/m 3 ), Ptm1325(Pa)

Y(kmolSO 2 /kmol khí trơ) P*(Pa) [SO 2 ](mol/l) X(kmolSO 2 /kmol

Bảng 4.1: Số liệu lập đường cân bằng

Từ độ thị đường cân bằng, tính được:

Lượng dung môi tối thiểu cần dùng:

Hình 4.1: Đường cân bằng và đường làm việc

Vậy phương trình đường làm việc đi qua 2 điểm:

=> Phương trình đường làm việc Y=0.333X+0,0002

Lưu lượng dung môi đầu ra:

Lưu lượng dung môi trung bình:

Xác định đường kính hấp thụ: Đường kính hấp thụ được xác định từ phương trình lưu lượng pha liên tục: Đường kính tháp hấp thu được xác định từ phương trìnhh lưu lượng theo pha liên tục:

Gtb: lưu lượng trung bình của pha khí (kg/s) , Gtb = 4679.68 kg/s

𝜌 𝑘 : khối lượng riêng trung bình của pha khí (kg/m 3 ), 1 17 ( / ) m 3 tb  kg

𝜔 𝑘 : vận tốc khí qua tiết diện tháp (m/s),

Với 𝜔 𝑔 là vận tốc giới hạn tương ứng với điểm nghịch đảo

Xác định 𝜔 𝑔 theo công thức IX.115, trang 187, Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập 2:

- 𝜀: thể tích tự do của tầng vật chêm (m 3 / m 3 )

- 𝜌 𝑦𝑡𝑏 : khối lượng riêng trung bình của pha khí, 𝜌 𝑡𝑏 = 1,17kg/m 3

- 𝜌 𝑥𝑡𝑏 : khối lượng riêng trung bình của pha lỏng, 𝜌 𝑥𝑡𝑏 = 𝜌 𝑥 19.1 (kg/ m 3 )

- 𝜇 𝑥 : độ nhớt của pha lỏng ở nhiệt độ làm việc, 𝜇 𝑥 = 9.774*10 -4 Ns/m 2

- 𝜇 𝑛 : độ nhớt của nước ở 20 0 C, 𝜇 𝑙 =1,005.10 -3 Ns/m 2

- 𝐿 𝑡𝑏 : suất lượng mol trung bình của dòng lỏng, 𝐿 𝑡𝑏 = 999.21kg/h

- 𝐺 𝑡𝑏 : suất lượng mol trung bình của dòng khí, 𝐺 𝑡𝑏 = 4679.68kg/h

Ta chọn đường kính tháp tiêu chuẩn: D=0.58(m)

Vận tốc làm việc chính xác tương ứng với D=0.58(m)

Vậy đường kính tháp hấp thụ là D=0.6m

Vận tốc làm việc là w k =4.23(m/s)

Xác định đường kính của mâm

 : hệ số kinh nghiệm, ft 0.25 min 0.5 /lb 0.25

Q: lưu lượng thể tích pha khí, ft 3 /min

: khối lượng riêng pha khí, lbm/ft 3

Bảng 4.2: Thông số khoảng cách giữa các mâm, hệ số kinh nghiệm 

Khoảng cách giữa các mâm chọn là 0.4m

Khối lượng riêng pha khí: 1.17kg/m 3 Đối với mâm xuyên lỗ, ta tra được:  =0.014 ft 0.25 min 0.5 /lb 0.25

Hình 4.2: Mối quan hệ của khoảng cách giữa các mâm và hệ số hiệu chỉnh đường kính mâm Áp dụng:

Xác định được giá trị hiệu chỉnh đường kính d tray = 1.27

Vì vậy đường kính mâm tối thiểu (đường kính tháp tối thiểu cho phép) là: d = 1.27 * 0.92 = 1.17m

Xác định số đơn vị truyền khối N OG

Số đơn vị truyền khối được tính theo công thức

Tích phân này được tính bằng phương pháp đồ thị, là diện tích giới hạn bởi đường cong

Y−Y cb theo Y và hai trục Yc, Yđ=const

H ệ số h iệ u c h ỉn h đ ư ờ n g kí n h mâm, d tr ay

Khoảng cách giữa các mâm, m d Tray

P1325,23Pa mà P * SO2 tính từ phương trình đường cân bằng thực nghiệm logP ∗ SO

T Để tính P*SO2 ta tính nồng độ [SO2] = X.⍴x

Bảng 4.3: Số liệu phương trình làm việc

Vậy chọn số đơn vị truyền khối NOG = 2

Giả thiết hiệu suất hấp thụ tổng quát qua hệ là 40%, số mâm thực tế là :

Z = N p * (Khoảng cách giữa các mâm) + (khoảng cách giới hạn phần nổi)

Tính toán thiết kế chi tiết tháp mâm xuyên lỗ

Hình 4.3: Thiết bị sủi bọt hạ tầng

Số tầng của thiết bị sủi bọt phụ thuộc vào 2 yếu tố: độ làm sạch khí và nồng độ bụi ban đầu của khí Do nồng độ bụi ban đầu là 300 mg/m 3 nên chọn thiết kế tháp 2 tầng

Tốc độ khí qua bề mặt tự do của thiết bị thường từ 0.7-3.5m/s Chọn tốc độ khí là 2.6m/s, để tránh các trường hợp như vận tốc quá nhỏ sẽ không tạo được bọt hoặc vận tốc quá lớn sẽ gây hiện tượng ngập lụt

Hình 4.4: Những số liệu cơ bản của để chọn thiết bị sủi bọt hai tầng

Diện tích mặt cắt ngang:

: Tốc độ khí đi qua mặt cắt tự do của thiết bị, m/s

 Đường kính thiết bị có tiết diện tròn:

D = √ 4∗𝐹  = 0.737 m Đường kính lỗ (từ khoảng 2-8mm): m = d 1 * F 1

0.95∗0.427 = 1.346 mm Trong đó: d 1 : đường kính lỗ tưới, m

F 1 : tổng diện tích của các lỗ, m 2

F: diện tích mặt cắt ngang của thiết bị

Z: tỉ số diện tích lưới và diện tích mặt cắt ngang của thiết bị, Z = 0.95

: Tốc độ khí đi qua mặt cắt tự do của thiết bị, m/s

 𝑡 : Tốc độ khí qua lỗ, m/s (Chọn tốc độ khí ở điều kiện ổn định là 2m/s)

𝑇 1 : Nhiệt độ khi dưới tưới, 𝑇 1 = 25 + 273 = 298ᴼK

𝑇 𝑘 : Nhiệt độ khi vào thiết bị, 𝑇 𝑘 = 30+273 = 303ᴼK

F: diện tích mặt cắt ngang của thiết bị, m 2

Thiết kế số lỗ trên mâm

Chọn đường kính lỗ dưới d1 = 5*10 −3 (m)

Tổng diện tích tự do của lỗ bằng 20% diện tích của tháp

Diện tích tự do lấy 0,2 (m 2 /m 2 ), với đường kính tháp Dt=0.6m ΣFlỗ = 0.2 *

Tổng số lỗ trên đĩa n = ΣF lỗ f lỗ 00002 2800 0

Trở lực trong tháp đĩa lỗ không có ống chảy chuyền được tính theo công thức ΔPđ = ΔPk + ΔPt

 ΔPk : trở lực đĩa khô (N/m 2 ) ΔPk = ξ × ω 0

• ωo (m/s) tốc độ khí qua lỗ

• ρy (kg/m 3 ) khối lượng riêng của khí

• ξ hệ số trở lực ( đối với đĩa lỗ ξ = 2,1, đối với đĩa lưới ξ = 1,4 ÷ 1,5, đối với đĩa lưới ống làm bằng các đoạn lưới ống trên đĩa ξ = 0,9 ÷ 1) Chọn ξ = 2,1

Vận tốc khí qua lỗ được tính ωo 0,96 4,8( / )

 ΔPt trở lực thuỷ tĩnh của lớp chất lỏng trên đĩa ΔPt = ρb×g×hb

• hb chiều cao lớp bọt trên đĩa: hb = 4×dtđ×( ω 0

• ρb khối lượng riêng của lớp bọt trên đĩa (kg/m 3 ) x y x x y y x b G

Gx : Lưu lượng của pha lỏng, Gx= 999.21*18.71695.22 (kg/h)

Gy : Lưu lượng của pha khí, Gy= 4679.68*29.007= 135743.48(kg/h)

 x : Khối lượng riêng của pha lỏng,  x = 1019.1 (kg/m 3 )

Phan Trung Hiếu 1711306 30 ρy : Khối lượng riêng của pha khí, ρy = 1.17 (kg/m 3 ) àx : Độ nhớt động học của pha lỏng, àx = 0,9774ì10 -3 (N.s)/m 2 Độ nhớt của SO2 ở nhiệt độ làm việc (30 0 C)

273) 3/2 Trong đó: 𝜇 𝑆𝑂 2𝑜 = 116 10 −7 𝑁 𝑠/𝑚 2 là độ nhớt động lực của khí SO2 ở 0 0 C,

T = 25+273 = 298K : nhiệt độ làm việc của khí

C = 306 : hằng số Sutherland của SO2

( tra bảng I.113, trang , sách Sổ tay Quá trình và thiết bị công nghệ hóa học tập 1)

 Độ nhớt của không khí ở nhiệt độ làm việc:

𝜇 𝑘𝑘 𝑜 = 182,7 10 −7 𝑁 𝑠/𝑚 2 là độ nhớt động lực của không khí ở 0 0 C,

T= 298K : nhiệt độ làm việc của khí

C = 120 : hằng số Sutherland của không khí (tra bảng I.113, trang , sách Sổ tay Quá trình và thiết bị công nghệ hóa học tập 1)

Trở lực của toàn tháp ΔPtháp = Ntt× ΔPđ = 5×89.75 = 448.75 (N/m 2 )

Tính cơ khí

Thiết bị làm việc ở môi trường ăn mòn , nhiệt độ làm việc ở 40 0 C , áp suất làm việc P 1atm

Chọn vật liệu là thép không gỉ ta có các số liệu sau:

Chiều dày tấm thép: b = 4-20mm Độ dãn tương đối:  = 25%

Hệ số an toàn bền kéo: k = 2,6

Hệ số an toàn bền chảy: c = 1,5

4.5.1 Chiều dày thân tháp Áp suất làm việc của tháp:

P1: Áp suất thủy tĩnh cột chất lỏng

Pmt: Áp suất pha khí trong thiết bị

Khi chế tạo loại này cần chú ý:

 Đảm bảo đường hàn càng rắn càng tốt, Chỉ hàn giáp nối

 Bố trí các đường hàn dọc ở các đoạn thân trụ riêng biệt lân cận cách nhau ít nhất 100mm

 Bố trí các mối hàn ở các vị trí dễ quan sát

 Không khoan lỗ qua mối hàn

 Chiều dày thân hình trụ được xác định theo công thức: s = D t ×P

Dt: đường kính trong thiết bị (m), D=0.6m

 P = 0.14*10 6 áp suất làm việc trong tháp

 : Hệ số bền mối hàn: thân hình trụ hàn dọc, hàn tay bằng hồ quang điện, hàn giáp mối 2 bên, (đường kính D≥700mm)  hệ số bền mối hàn h = 0,95

 C: Hệ số bổ sung do bào mòn

C1 là số bổ sung do ăn mòn xuất phát từ điều kiện ăn mòn vật liệu của môi trường và thời gian làm việc của thiết bị, chọn C1 = 1mm trong thời hạn sử dụng thiết bị là 20 năm với tốc độ ăn mòn 0,1mm/năm C1=0.1*20=2mm/năm

C2 là đại lượng bổ sung do bào mòn, chọn C2 = 0

C3 là hệ số do dung sai của chiều dày chọn C3= 1 mm

Ta lấy giới hạn bé hơn trong 2 ứng suất cho phép ở trên làm ứng suất cho phép tiêu chuẩn: [] = 146,15 x10 6 (N/m 2 ) = 146,15 (N/mm 2 )

Kiểm tra ứng suất của thành theo áp suất thử (dùng nước), áp suất thử được tính toán như sau (P0)

Pth áp suất thử thuỷ lực N/m 2

P1 Áp suất thuỷ tĩnh của nước, N/m 2

Kiểm tra ứng suất của thân thiết bị theo áp suất thử tính toán theo công thức

1.2 (Thoả điều kiện chọn Stháp = 4 mm)

Nắp và đáy cũng là những bộ phận quan trọng của thiết bị và thường được chế tạo cùng loại vật liệu với thân thiết bị Đáy, nắp có thể nối với nhau bằng cách hàn, ghép bích hoặc hàn liền với thân Đáy, nắp có nhiều dạng : elip, bán cầu, nón, phẳng … Chọn hình dáng đáy tùy vào hình dạng của thân thiết bị và áp suất trong thiết bị đồng thời phải chú ý đến các yêu cầu công nghệ Tính toán đáy và nắp hoàn toàn như nhau Ta chọn đáy, nắp dạng elip

2×ℎ 𝑏+ 𝐶 Trong đó: hb: Chiều cao phần lồi của đáy, hb= 0.25*Dt=0.25*0.6=0.15 m

𝜑 ℎ = 0,95: hệ số bền của mối hàn hướng tâm

𝑘: hệ số không thứ nguyên, k=1

𝑚 2 : ứng suất cho phép đối với giới hạn kéo

𝑚 2 ) ∶ áp suất trong thiết bị

C 1 = 0mm/năm: bổ sung do ăn mòn, chọn thời gian là 20 năm

𝐶 2 = 0 ∶ bổ sung do hao mòn

𝐶 3 = 1𝑚𝑚 = 1.10 −3 𝑚: dung sai theo chiều dày

Vì S-C=0.32mm