Đồ án xử lý khí thải

Đồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thảiĐồ án xử lý khí thải

SVTH: Phạm Thành Lâm – Nông Quốc Khánh

MỤC LỤC

Chương I: TỔNG QUAN 3

Phần I: GIỚI THIỆU CHUNG 3

1 Tổng quan về SO2 3

2 Các phương pháp xử lí khí hiện nay 7

3 Đă c điểm củ a phương pháp hấp thụ 10

4 Một số thiết bị dùng hấp thụ xử lí khí hiện nay 12

5 Đă c điểm cấ u tao củ a thá p đêm : 17

Phần II: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 19

1 Sơ đồ khối 19

2 Mô tả quy trin h công nghê:̣ 20

Chương II: TÍNH TOÁ N THIẾ T KẾ THIẾ T BI ̣CHÍNH 21

1 Cá c thông số ban đầu 21

2 Cân bằng vât chấ t 21

3 Tính kích thướ c thá p hấ p thụ 24

3.1 Cá c thông số vât 3.2 Cá c thông số vât lí củ a dòng khí 24

lí củ a dòng lỏng 27

4 Đường kính tháp hấp thụ 29

5 Tính chiều cao thá p đêm : 30

5.1 Hê ̣số khếch tan trong pha lỏng 32

5.2 Hê ̣số khuếch tá n trong pha khí 33

5.3 Tính Re x , Re y , Pr x , Pr y 33

5.4 Tính hê ̣số thấ m ướ t 34 5.5 Tính h G , h L 34

5.6 Tính chiều cao môt đơn vi c huyển khối 34

5.7 Xá c điṇ h số đơn vi ṭ ruyền khối 35

5.8 Chiều cao côt

Chương III: TÍNH TOÁ N CƠ KHÍ 39

1 Tính chiều dày thân tháp 39

2 Tính chiều dày đáy và nắp tháp 41

3 Tính ông dẫn lỏng, ống dẫn khí vào tháp 43

3.1 Tính ống dẫn khí vào 43

3.2 Tính ống dẫn khí ra: 43

3.3 Tính ống dẫn lỏng vào 43

3.4 Tính ống dẫn lỏng ra 44

4 Mối ghép bích 44

4.1 Bích nối nắp và đáy với thân thiết bị 44

4.2 Bích cho ống dẫn lỏng vào 45

4.3 Bích nối ống dẫn khí với thân thiết bị 45

4.4 Bích cho cửa nạp đệm và tháo đệm 46

4.5 Cửa nối ống dẫn với thiết bị 46

5 Đĩa phân phối lỏng và lưới đỡ đệm 46

5.1 Đĩa phân phối lỏng 46

5.2 Lưới đỡ đệm 47

6 Vỏ đỡ 49

6.1 Tải trọng trong tháp 49

6.2 Tính tai đỡ và chân đỡ của tháp 54

Chương IV: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ 60

1 Tính công suất bơm 60

2 Tính công suất quạt: 63

TÀI LIỆU THAM KHẢO 68

SO2 dễ hóa lỏng, dễ hòa tan trong nước (ở điều kiện bình thường 1 thể tích nước hàotan 40 thể tích SO2 Khi hào tan trong nước tạo thành dung dịch sunfurơ và tồn tại ở 2dạng: chủ yếu là SO2.nH2O và phần nhỏ là H2SO3.

Phân tử gam 64.054 g/mol

Cộng không thay đổi số oxy hóa:

SO2 + H2O = H2SO3

Thực hiện phản ứng khử:

SO2 + 2CO 500oC 2CO2 + S

SO2 + 2Mg S + 2MgOThực hiện phản ứng oxy hóa:

SO2 + ½ O2 V 2 O 5 SO3

SO2 + Cl2 + H2O = H2SO4 + HClTrong môi trường không khí, SO2 dễ bị oxy hóa và biến thành SO3 SO3 tác dụngvới H2O trong môi trường ẩm và biến thành axit hoặc muối sunfat Chúng sẽ nhanhchóng tách khỏi khí quyển và rơi xuống gây ô nhiễm môi trường đất và môi trườngnước

1.2 Nguồn gốc:

Khí SO2 tạo ra do sự đốt cháy các hợp chất lưu huỳnh hay nguyên tử lưu huỳnh

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

Khí SO2 là loại chất ô nhiễm phổ biến nhất trong sản xuất công nghiệp và sinhhoạt

1.3 Nguồn phát thải:

Các nhà máy nhiệt điện

Các lò nung, nồi hơi đốt bằng nhiên liệu than đá, khí đốt, dầu hỏavà khí đốt có chứa lưu huỳnh

SO2 sinh ra từ các ngành sản xuất công nghiệp: nhà máy lọc dầu, nhà máy luyện kim, lò đúc, nhà máy sản xuất H2SO4

Khí thải giao thông

1.4 Tác hại:

Khí SO2 là loại khí không màu, không cháy có vị hăng cay Do quá trình quang hóa hay do sự xúc tác, khí SO2 dễ dàng bị oxy hóa và biến thành SO3 trong khí quyển.Khí SO2 là loại khí độc hại không chỉ đối với sức khỏe con người, động vật mà còn ảnh hưởng nghiêm trọng tới môi trường

1.4.1 Đối với con người:

SO2 là chất có tính kích thích, ở nồng độ nhất định có thể gây co giật ở cơ trơncủa khí quản Ở nồng độ lớn hơn sẽ gây tăng tiết dịch niêm mạc đường khí quản Khitiếp xúc với mắt, chúng có thể tạo thành axit

Bảng: Liều lượng gây độc

20-30 Giới hạn gây độc tính

50 Kích thích đường hô hấp, ho

130-260 Liều nguy hiểm sau khi hít thở (30-60 phút)

1000-1300 Liều gây chết nhanh (30-60 phút)

SO2 có thể xâm nhập vào cơ thể con người qua các cơ quan hô hấp hoặc các cơquan tiêu hóa sau khi được hòa tan trong nước bọt Cuối cùng, chúng có thể xâm nhậpvào hệ tuần hoàn

Khi tiếp xúc với bụi, SO2 có thể tạo ra các hạt axit nhỏ có khả năng xâm nhậpvào các huyết mạch nếu kích thước của chúng nhỏ hơn 2-3 μm.m

SO2 có thể xâm nhập vào cơ thể qua da và gây ra các chuyển đổi hóa học Kếtquả là hàm lượng kiềm trong máu giảm, ammoniac bị thoát qua đường tiểu và có ảnhhưởng đến tuyến nước bọt

Trong máu, SO2 tham gia nhiều phản ứng hóa học, gây rối loạn chuyển hóađường và protein, gây thiếu vitamin B và C, ức chế enzyme oxydaza, tạo ramethomoglobine để chuyển thành Fe2+ (hòa tan) thành Fe3+ (kết tủa) gây tắc nghẽnmạch máu cũng như làm giảm khả năng vận chuyển oxy của hồng cầu, gây co hẹp dâythanh quản, khó thở

1.4.2 Đối với thực vật:

Các loài thực vật nhạy cảm với khí SO2 là rêu và địa y

Bảng: Nồng độ gây độc

Nồng độ (ppm) Tác hại

0.003 Ảnh hưởng đến sinh trưởng của rau quả

0.15-0.3 Gây độc kinh niên

1-2 Chấn thương lá cây sau vài giờ tiếp xúc

1.4.3 Đối với môi trường:

SO2 bị oxy hóa ngoài không khí và phản ứng với nước mưa tạo thành axit sunfuric hay các muối sulfate gây hiện tượng mưa axit, ảnh hưởng xấu đến môi

trường

 Quá trình hình thành mưa axit của SO2:

Phản ứng hóa hợp giữa lưu huỳnh dioxit và các hợp chất gốc hydroxyl:

Nước hồ bị axit hóa: mưa axit rơi trên mặt đất sẽ rửa trôi các chất dinhdưỡng trên mặt đất và mang các kim loại độc hại xuống ao hồ, gây ô nhiễm nguồnnước trong hồ, phá hỏng các loại thức ăn, uy hiếp sự sinh tồn của các loài cá và cácsinh vật khác trong nước

Bảng: Các ảnh hưởng của pH đến hệ thủy sinh vật

pH<6.0 Các sinh vật bậc thấp của chuỗi thức ăn bị chết (phù du,…), đây là nguồn

thức ăn quan trọng của cá

pH<5.5 Cá không thể sinh sản được Cá con khó sống sót Cá lớn bị dị dạng do

thiếu dinh dưỡng Cá bị chết do ngạt

pH<5.0 Quần thể cá bị chết

pH<4.0 Xuất hiện các vi sinh vật mới khác với các sinh vật ban đầu

Rừng bị hủy diệt và sản lượng nông nghiệp bị giảm: mưa axit làm tổnthương lá cây, gây trở ngại quá trình quang hợp, làm cho lá cây bị vàng và rơi rụng,làm giảm độ màu mỡ của đất và cản trở sự sinh trưởng của cây cối

Làm tổn hại sức khỏe con người: các hạt sulfate, nitrate tạo thành trong khíquyển làm hạn chế tầm nhìn Hơn nữa , do hiện tượng tích tụ sinh học, khi con người

ăn các loại cá có chứa độc tố, các độc tố sẽ tích tụ trong cơ thể và gây nguy hiểm đốivới sức khỏe con người

Gây ăn mòn vật liệu và phá hủy các công trình kiến trúc

2 Các phương pháp xử lí khí hiện nay :

2.1 Phương pháp hấp thụ :

Quá trình hấp thụ là quá trình trong đó một hỗn hợp khí cho tiếp xúc với chấtlỏng nhằm mục đích hoà tan chọn lọc một hay nhiều cấu tử của hỗn hợp khí để tạo nênmột dung dịch các cấu tử trong chất lỏng

Hấp thụ hoá học: là quá trình hấp thụ luôn đi kèm với một hay nhiều phản ứnghoá học Sau quá trình khuếch tán là quá trình xảy ra các phản ứng hoá học.

Trong xử lý khí thải nói chung, hấp thụ hoá học được ứng dụng rộng rãi hơn sovới hấp thụ vật lí

Việc lựa chọn dung môi thích hợp để xử lí rất khó khăn khi chất khí không cókhả năng hoà tan trong nước

Phải tiến hành tái sinh dung môi khi dung môi đắt tiền để giảm giá thành xử lý

mà công việc này là rất khó khăn

2.2 Phương pháp hấp phụ :

Quá trình hấp phụ là quá trình chọn lựa các cấu tử trong pha khí lên bề mặt chấtrắn Người ta áp dụng phương pháp hấp thụ để làm sạch khí có hàm lượng tạp chất khí

và hơi nhỏ

Quá tình hấp thụ được thực hiện bằng cách cho tiếp xúc giữa pha rắn và pha khí

Ở điều kiện bình thường thì pha khí trong hỗn hợp với không khí sẽ không bị hấp thụ.Vật liệu dùng để làm chất hấp thụ là các vật liệu xốp với bề mặt bên trong lớn,được tạo thành do nhân tạo hoặc tự nhiên Trong công nghiệp hay dùng các chất hấpphụ như: than hoạt tính, silicagel, keo nhôm, zeolit và ionit trao đổi ion

Bản chất là phát tán khí thải vào khí quyển Trong một số trường hợp không thể

xử lí do chi phí cao, người ta phải dùng phương pháp phát tán khí để giảm nồng độchất ô nhiễm trong khu vực thải khí và dòng khí

Thông thường người ta dùng ống khói để phát tán khí thải, ống khói thường cao

300 – 500 m Khi đó nó sẽ làm giảm nồng độ chất ô nhiễm trong môi trường xungquanh nơi phát sinh xuống đạt tiêu chuẩn cho phép nhưng lại làm tăng nồng độ khíthải nơi khác Tuy nhiên phát tán khí thải không phải là phương pháp hợp lý để xử líkhí thải vì hậu quả của phương pháp này gây ra một số hiện tượng như khói quanghoá, mưa acid

2.5 Phương pháp xúc tác:

Bản chất của quá trình xúc tác để làm sạch khí thải là thực hiện các tương tác hoá họcnhằm chuyển các chất độc hại thành các sản phẩm không độc hoặc ít độc hơn của cácchất bề mặt chất tiếp xúc rắn

Các chất xúc tác không làm thay đổi mức năng lượng của các phân tử chất tươngtác và không làm dịch chuyển cân bằng phản ứng đơn giản Vai trò của chùng là làm

tăng vận tốc tương tác hoá học Các chất xúc tác trong xử lí khí thải công nghiệp là cácchất tiếp xúc trên cơ sở kim loại quý: Pt, Pd, Ag… Các oxi Mangan, Đồng, Cobalt…

Hiệu quả xử lí của phương pháp này chủ yếu phụ thuộc vào hoạt tính của chất xúctác Nhược điểm của phương pháp này là tốn kém và hiệu suất không ổn định.

3 Đăc điểm củ a phương pháp hấp thụ:

Hấp thụ là một quá trình trong đó một chất gây ô nhiễm khí được hòa tan trongmột chất lỏng, quan trọng để xử lí khí và được ứng dụng trong nhiều quá trình khác.Hấp thụ trên cơ sở của quá trình truyền khối, được mô tả và tính toán dựa vào phânchia 2 pha (cân bằng pha và khuếch tán)

Quá trình hấp thụ mạnh hay yếu là tùy thuộc vào bản chất hóa học của dung môi

và các chất ô nhiễm trong khí thải Như vậy để hấp thụ được một số chất nào đó taphải dựa vào độ hòa tan chọn lọc của chất khí trong dung môi để chọn lọc dung môicho thích hợp hoặc chọn dung dịch thích hợp (trong trường hợp hấp thụ hóa học) Quátrình hấp thụ được thực hiện tốt hay xấu phần lớn là do tính chất dung môi quyết định

3.1.Cơ chế của quá trình có thể chia thành 3 bước:

Khuếch tán các phân tử có chất ô nhiễm thể khí trong khối khí thải bề mặt củanồng độ chất lỏng hấp thụ Nồng độ phân tử ở phía chất khí phụ thuộc vào cả 2 hiệntượng khếch tán:

Khuếch tán rối: có tác dụng làm nồng độ phân tử được đều đặn trong khối khí.Khếch tán phân tử: làm cho các phân tử khí chuyển động về phía lớp biên.Thâm nhập và hoà tan chất khí vào bề mặt của chất hấp thụ

Khuếch tán chất khí đã hoà tan trên bề mặt ngăn cách vào sâu trong lòng chấtlỏng hấp thụ

Khi dòng khí đi qua chất lỏng, chất lỏng hấp thụ khí, trong giống như cách đườngđược hấp thu trong một ly nước khi khuấy.Hấp thụ thường được gọi là lọc khí, và cónhiều loại khác nhau của thiết bị hấp thụ

Các loại chính của thiết bị hấp thụ khí bao gồm tháp phun, cột đóng gói, buồngphun, và máy lọc nhanh

Nói chung, hấp thụ có thể đạt được hiệu quả loại bỏ > 95% Một vấn đề tiềmnăng với sự hấp thụ là chất lượng của nước thải, trong đó chuyển đổi một vấn đề ônhiễm không khí thành một vấn đề ô nhiễm nguồn nước.

Khi một chất khí hoặc hơi nước được đưa vào tiếp xúc với một chất rắn, mộtphần của nó được đưa lên bởi rắn Các phân tử biến mất khỏi khí hoặc nhập vào bêntrong của rắn, hoặc vẫn còn ở bên ngoài gắn liền với bề mặt Hiện tượng này trước đâyđược gọi là hấp thụ (hoặc giải thể) và sự hấp thụ sau

3.2.Vai trò của phương pháp hấp thụ khí:

Làm sạch khí

Thu hồi các cấu tử quý

Tách hỗn hợp thành cấu tử riêng

Tạo thành sản phẩm cuối cùng

3.3.Trong thực tế có 2 hiện tượng hấp thụ:

Hấp thụ đẳng nhiệt: được tiến hành với sự giải nhiệt pha lỏng bằng thiết bị truyềnnhiệt bố trí trong tháp hấp thụ Nếu nồng độ ban đầu không lớn hoặc khi lưu lượngchất lỏng lớn thì sự thay đổi nhiệt độ của chất lỏng không đáng kể

Hấp thụ đẳng áp: diễn ra khi không có sự trao đổi với môi trường bên ngoài, khinày có cấu thiết bị được đơn giản hoá nhưng điều kiện cân bằng không tốt

3.4.Điều kiện lựa chọn dung dịch hấp thụ:

Độ hoà tan tốt: có tính chọn lọc có nghĩa là chỉ hoà tan cấu tử cần tách và hoà tankhông đáng kể các cấu tử còn lại Đây là điều kiện quan trọng nhất

Độ nhớt của dung môi: càng bé thì trở lực quá trình càng nhỏ, tăng tốc độ hấp thu

và có lợi cho quá trình chuyền khối

Nhiệt dung riêng: bé sẽ tốn ít nhiệt khi hoàn nguyên dung môi

Nhiệt độ sôi: khác xa với nhiệt độ sôi của chất hoà tan sẽ dễ tách các cấu tử rakhỏi dung môi

Nhiệt độ đóng rắn: thấp để tránh tắc thiết bị, khong tạo kết tủa, không độc và thu hồi các cấu tử hoà tàn dễ dàng hơn.

Ít bay hơi, rẻ tiền, dễ kiếm và không độc hại với con người và không ăn mòn thiếtbị

3.5 Chất hấp thụ phổ biến:

Nước ( H2O)

Dung dịch bazơ : KOH, NaOH, Na2CO3, CaCO3…

3.6 Việc lưa chọn chất hấp thụ phụ thuộc vào các yếu tố:

Là loại thiết bị hấp thụ đơn giản Trong tháp phun, chất lỏng được phun thành bụi

mù (sương) từ phía trên xuống, khí thường đi từ dưới lên nhằm làm tăng diện tích tiếpxúc và để nồng độ thực tế của chất cần hấp thụ trong pha khí giảm dần theo chiều từdưới đi lên và nồng độ chất bị hấp thụ trong pha lỏng được tăng dần theo chiều từ trên

đi xuống Quá trình này rất có lợi cho việc tăng hiệu quả xử lý

Phân loại tháp phun:

 Nhược điểm:

Thiết bị dễ bị ăn mòn, đòi hỏi phải có lớp phủ bảo vệ, làm tăng giá thành chế tạo thiết bị

Cần phải có hệ thống tự động điều chỉnh lưu lượng dung dịchhấp thụ phun vàothiết bị Dung dịch phải được phun đều khắp tiết diện tháp.

Tháp có dạng hình trụ đặt thẳng đứng, được sử dụng trên nguyên tắc tạo ra sựtiếp xúc giữa chất ô nhiễm và dòng nước phun Dung dịch hấp thụ được phun thànhgiọt nhỏ xuyên qua dòng khí bốc lên trong thể tích rỗng của thiết bị

4.2 Tháp đệm:

Được dùng phổ biến nhất Trong tháp, người ta thường nhồi các vật thể lồngcồng như ốc, sành sứ, lò so kim loại vụn than cốc để làm tăng diện tích tiếp xúc haipha Khi vận hành, khí thải được đi từ dưới lên trên còn chất lỏng thì đi từ trên xuốngdưới Lưu lượng của hai pha luôn được tính toán trước để thiết bị đạt hiệu quả cao

nhất

 Ưu điểm:

Hiệu quả xử lí cao.

Vận hành đơn giản.

Giá thành thiết bị chấp nhận được

 Nhược điểm:

Khó khăn trong khâu rửa vật liệu đệm

Dễ gây tắc nghẽn vật liệu đệm do tích tụ cặn, làm tăng trở lực quá trình hấp thụ.Phân phối dung dịch hấp thụ phải đều khắp tiết diện tháp

4.3 Tháp mâm:

Tháp mâm thường cấu tạo gồm thân hình trụ thẳng đứng, bên trong có đặt cáctấm ngăn (mâm) cách nhau một khoảng nhất định Trên mỗi mâm hai pha chuyển độngngược hoặc chéo chiều:lỏng từ trên xuống (hoặc đi ngang), khí đi từ dưới lên hoặcxuyên qua chất lỏng chảy ngang; ở đây tiếp xúc pha xảy ra theo từng bậc là mâm.Tùy

thuộc cấu tạo của mâm chất lỏng trên mâm có thể là khuấy lý tưởng hay là dòng chảyqua.

Tháp mâm có ống chảy chuyền: bao gồm tháp mâm, chóp, lỗ, xupap, lưới, Trênmâm có cấu tạo đặc biệt để lỏng đi từ mâm trên xuống mâm dưới theo đường riêng gọi

là ống chảy chuyền, mâm cuối cùng ống chảy chuyền ngập sâu trong khối chất lỏngđáy tháp tạo thành van thủy lực ngăn không cho khí (hơi hay lỏng) đi theo ống lênmâm trên

Pha khí (hơi hay lỏng) xuyên qua các lỗ, khe chóp, khe lưới,hay khe xupap sụcvào pha lỏng trên mâm Để phân phối đều chất lỏng người ta dùng tấm ngăn điềuchỉnh chiều cao mức chất lỏng trên mâm

Tháp mâm không có ống chảy chuyền: khi đó khí (hơi hay lỏng) và lỏng đi quacùng một lỗ trên mâm

Phân loại tháp mâm:

Tháp mâm xuyên lỗ

Tháp mâm chóp

Tháp mâm van

 Ưu điểm:

Có thể sử dụng cho cả quá trình chưng cất lẫn hấp thụ

Hiệu suất không thay đổi nhiều theo lưu lượng hơi

 Nhược điểm:

Khi vận tốc khí lớn có thể gây ra sự lôi cuốn cơ học các giọt lỏng trong dònghơi từ mâm dưới lên mâm trên làm giảm sự biến đổi nồng độ tạo nên bởi quá trìnhtruyền khối, làm giảm hiệu suất

Ngoài ra còn tạo độ giảm áp lớn cho pha khí làm tăng công suất máy nén khícho tháp

4.4 Tháp màng:

Màng chất lỏng trong thiết bị hình tháp được tạo thành khi cho chất lỏng chảythành màng theo các ống, tấm tĩnh hay đĩa quay bố trí hợp lý trong tháp Chất lỏngtheo màng có thể chuyển động từ trên xuống dưới và khí đi từ dưới lên trên; rất ít khi

sử dụng chế độ chuyển động cùng chiều từ dưới lên trên chế độ làm việc này chỉ sửdụng khi tốc

độ của dòng khí thải cao - trên 15 - 20 m/s) Với thiết bị màng ống và màng tấm, người

ta thường áp dụng cho khí thải có tốc độ trung bình từ 4 đến 5 m/s

Thiết bị hấp thụ kiểu màng chất lỏng có ưu điểm là tạo được diện tích tiếp xúcpha khá lớn và có khả năng tách, thoát nhiệt tốt đồng thời với quá trình hấp thụ Ngàynay người ta ít dùng các thiết bị hấp thụ kiểu màng ống và màng tấm Duy còn phổbiến hơn cả là trong trường hợp hấp thụ một số khí hoà tan tốt, có nồng độ cao từ hỗnhợp khí đậm đặc đồng thời có sự toả nhiệt mạnh như HCl, NH3…

Năng suất theo pha lỏng nhỏ

Cấu tạo phức tạp, khi vận hành dễ bị sặc

5 Đă

c điểm cấ u tao củ a thá p đêm:

Tháp đệm là một tháp hình trụ gồm nhiều đoạn nối với nhau bằng mặt bích hayhàn Trong tháp người ta đổ đầy đệm theo hai phương pháp: xếp ngẫu nhiên hay xếpthứ tự Tháp đệm được ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật hoá học để hấp thu, chung cất,làm lạnh Người ta dùng nhiều loại đệm khác nhau, phổ biến nhất là các loại đệm sauđây:

Thân tháp rỗng bên trong đổ đầy vật đệm làm từ vật liệu khác nhau (như gỗ, nhựa,

kim loại, gốm, sành sứ ) với những hình dạng khác nhau (như hình trụ, hình cầu, dạngtấm, dạng yên ngựa hay lò xo, ), có thêm lưới đỡ vật liệu đệm.Ống dẫn dòng khí vàchất lỏng vào ra tháp.

Bộ phận phân phối: Để phân phối đều chất lỏng lên khối đệm chứa trong tháp,người ta dùng bộ phận phân phối dạng lưới phân phối (lỏng đi trong ống – khí ngoàiống; lỏng và khí đi trong cùng ống); màng phân phối, vòi phun hoa sen (dạng trụ, báncầu, khe); bánh xe quay (ống có lỗ, phun quay, ổ đỡ);

Lớp đệm tách hạt lỏng: để chỉ cho dòng khí sạch sau xử lý thoát ra ngoài

5.2.Nguyên lý hoạt động :

Khí thải đi vào tháp thông qua cửa dẫn khí vào, đi qua các lớp vật liệu lọc đãđược bố trí sẵn trong tháp Trên bề mặt các vật liệu lọc đã được làm ướt bằng dung môithích hợp từ dàn vòi tưới Quá trình hấp thụ hơi khí độc vào dung môi xảy ra chủ yếukhi dòng khí len lõi đi qua các lớp vật liệu lọc và tiếp xúc trực tiếp với dung môi trên

bề mặt ấy tạo ra các phản ứng hóa học và các hơi khí độc hoặc có thể lẫn bụi đều đượcgiữ lại trong dung môi Dung môi hấp thụ chảy xuống đáy tháp và được thu lại để hoànnguyên dung môi, còn khí có lẫn chất lỏng tiếp tục đi lên qua lớp tách hạt lỏng để giữlại hạt lỏng, cuối cùng khí sạch thoát ra phía trên cùng của tháp Như vậy dòng chấtlỏng đi từ trên xuống còn dòng khí cần hấp thụ đi từ dưới lên

5.3.Mô

hin h tháp đêm :

5.4 Vật liệu chế tạo đệm:

Ceramic: Porcelain Stoneware - Unglazed/Glazed

AluminaHigh Polymers: Polypropylene

PVC PVDFFerrous - Non Ferrous: Carbon Steel

Stainless Steel Aluminium, etc.,Carbon

Glass

Standards: IS - 7087 – 1979

Phần II: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

1 Sơ đồ khối:

2 Mô tả quy

trin h công nghê:

Khí thải được thải ra từ buồng đốt có nồng đô ̣bui tương đối cao nên ta phải xử lybuị Cho dòng khí có chứa bụi qua Cyclone thu hồi bụi bằng phương pháp

Sau đó đươc

bị chính

đưa qua thiết bi ̣giải nhiêṭ để làm ha ̣nhiêṭ đô ̣xuống trước khi đi vào thiết

Khí thải môt phần đã đươc làm sac̣ h, dùng quaṭ thổi khí vào tháp

đêm

từ dưới lên

Dung dic ̣ h hấp thu Ca(OH)2

đươc hê ̣thống ống dân bơm lên phần trên thân tru ̣và đươcđĩa phân phối tưới đều lên lớp vâṭ liêu đê

m , cả hai tiếp xúc nhau và xảy ra quá trình hấpthu

Dung dic ̣ h CO2 lắng xuống đáy tháp và đươc đưa đến bể lắng Nước thải sau khilắng sẽ được xử lý và thải ra môi trường Cặn trong bể lắng được đưa đến các nhà máy

để xử lý Khí ra ở đỉnh tháp đươc

cao để phát tán quaṭ hút đưa ra môi trường ngoài thông qua ống khói

GVHD: Trần Anh Khoa

Đồ án xử lý khí thải

Chương II: TÍNH TOÁ N THIẾ T KẾ THIẾ T BI ̣CHÍNH

1 Cá c thông số ban đầu:

Lưu

lươn g khí thải: 1300 m3/h

Nồng đô ̣SO2 ban đầu: 0.5% thể tích

Á p suất khí thải: 1atm

Dùng Ca(OH)2 để hấp thu ̣ở nhiêṭ đô: 30oC

2 Cân bằng vât chấ t:

G d , G c: suất lượng hỗn hợp khí vào – ra (kmol/h)

L d , L c: suất lượng chất lỏng vào – ra (kmol/h)

Y d, Y c: nồng độ đầu và cuối của SO2 trong pha khí (kmol SO2/kmol khí trơ)

X d , X c: nồng độ đầu và cuối của SO2 trong pha lỏng (kmol SO2/kmol dung môi)Phương trình cân bằng của dung dịch hấp thụ SO2 bằng Ca(OH)2 được biểu diễn theo định luật Henry:

y*: nồng độ cân bằng của pha khí, phần mol.

x: nồng độ khí hòa tan trong pha lỏng, phần mol.

P: áp suất riêng phần của cấu tử khí hòa tan khi cân bằng.

P t: áp suất tổng của hệ hấp thu

SO2: H = 0.0364×106 (mmHg) (Bảng IX.1, trang 139, [2])

m: hệ số phân bố

H 0.0364106

1 (1

m)  X

47.895

phương trình đường cân bằng :

Y *



47.895



X

Trong đó :

cơ bản không khí ở

điều kiên

cân bằng (kmol

SO2/kmol

y

d

=

0,5

%

=

0,005

Nồn

g độ đầu vào của

SO2

theo

tỷ lệ

số mol :

Y

 0.005

 5.025103 (kmol SO /kmol khi trơ)

2

1 y d 1 0.005Đầu ra: SO2 đầu ra yêu cầu đaṭ tiêu chuẩn loaị B (0.5 g/m3)

Nồng đô

̣mol của

SO2

đầu ra:

[SO2

]  0.5  7.8125103

(mol/m3)64Nồng đô ̣khí ban đầu:

C k



R T

u

ra:

 4

10(phần mol)

Tỷ số mol của SO2 trong hỗn hơp khí đầu ra :

G  d PV

RT 22.4 11300

 (273  30)

273

 52.2896 (kmol/h)

Suất lượng dòng khí trơ trong hỗn hợp:

X* : nồng độ pha lỏng cực đại khi lượng dung môi sử dụng tối thiểu

(kmol/kmol dung môi)

 2416.735 (kmol/h)

L tr    L

min  1.3 Lmin  1.3 2416.735 

Với: L tr là lươn g dung môi không đổi khi

Phương trình đường cân bằng vật chất:

G tr  (Yd  Yc )  L tr  ( X c  X d )Suy ra :

Vậy phương trình làm việc là: Y  60.4 X 1.9415104

3 Tính kích thướ c thá p hấ p thụ:

3.1 Cá c thông số vât lí củ a dòng khí:

Lưu

lươn g thể tích khí trung bình đi trong tháp hấp thu ̣:

Tron

g

đó :

c

M: khối lươn g mol của khí (kg/kmol)

T 0 = 273oK: nhiêṭ đô ̣của chất khí ở điều kiên chuẩn (oK)

P,P o: áp suất riêng phần của khí taị điều kiên làm

viêc

và điều kiên chuẩn

Khối lượng riêng trung bình của pha khí theo (Bảng IX.104, trang 183, [2])

M 1 , M 2: là khối lượng mol của SO2 và không khí kg/kmol

y tb: nồng độ phần mol của SO2 lấy theo giá trị trung bình :

y d = 0.005

y c = 1.9411×10-4



2

3.2 Cá c thông số vât lí củ a dòng lỏng:

V : lưu lương dòng lỏng trung bình (m3/h)

(m3/h)

Ca(OH)2 5% có nghĩa là trong 100ml dung dịch Ca(OH)2 5% có chứa 5g Ca(OH)2

=> Số mol Ca(OH)2 trong 100ml dung dịch Ca(OH)2 5%:

n Ca (OH ) 

74

=> Thể tích của 5g Ca(OH)2 là :

 0.0675 (mol)