Đồ án môn học xử lý khi HCL trong môi trường

Đồ án môn học xử lý khi HCL trong môi trường, đồ án về xử lý khi HCL dành cho các bạn nghiên cứu trong ngành môi trường, cũng như tham khảo trong quá trình học tập, nghiên cứu của mình về lĩnh vực xử lý khí HCL

ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1 CHƯƠNG I : TỔNG QUAN I.1 SƠ LƯC VỀ QUÁ TRÌNH ĐIỆN PHÂN NaOH-Cl 2 : I.1.1 Công Nghệ Sản Xuất Xút: Sản xuất xút(NaOH) 31,5% được sản xuất theo phương pháp điện phân nước muối trong thùng điện phân có màng trao đổi iôn. Quá trình điện phân xảy ra theo phương trình 2NaCl + 2H 2 O > 2NaOH + Cl 2 + H 2 Quy trình sản xuất được hình thành từ 5 công đoạn sản xuất chính là: 1. Công đoạn tinh chế nước muối sơ cấp Muối nguyên liệu từ kho chứa được đưa vào thiết bò hòa tan bằng băng tải. Nước muối đi từ dười lên qua cột muối. Tiếp đó các iôn Ca 2+ , Mg 2+ , SO 4 2- có ảnh hưởng xấu đến quá trình điện phân được kết tủa bằng Na 2 CO 3 , BaCl 2 , NaOH theo phương trình: SO 4 2- + BaCl 2 > BaSO 4 + 2Cl - Ca 2+ + Na 2 CO 3 > CaCO 3 + 2Na + Mg 2+ + NaOH > Mg(OH) 2 + 2Na + 2. Công đoạn điện phân Hệ thống thùng điện phân hoạt động theo công nghệ màng trao đổi iôn. Quá trình điện phân xảy ra theo phương trình: 2NaCl + 2H 2 O > 2NaOH + Cl 2 + H 2 3. Công đoạn xử lý nước muối thứ cấp và nước muối nghèo Trong quá trình điện phân đồng thời xảy ra phản ứng phụ tạo ra sản phẩm không mong muốn như ClO - , ClO 3- . Các iôn này tồn tại trong nước muối nghèo và có hại đối với quá trình tái bão hòa nước muối, do đó cần được xử lý theo các bước sau đây: Dùng axit HCl phân hủy ClO - , ClO 3- thành Cl 2 HCl + HClO > Cl 2 + H 2 O HCl + NaClO 3 > Cl 2 + NaCl + H 2 O Tách khí clo ra khỏi dung dòch nước muối bằng cách giảm áp suất riêng phần trên bề mặt dung dòch trong tháp đệm làm việc ở áp suất chân không 4. Công đoạn điều dụng xút TÀI LIỆU CHỈ MANG TÍNH CHẤT THAM KHẢO MOITRUONGXANH.INFO ĐỒ ÁN MÔN HỌC 2 NaOH sau khi ra khỏi thùng điện phân một phần tuần hoàn về thùng điện phân, phần còn lại được đưa tới hệ thống kho chứa hoặc hệ thống phân phối sử dụng 5. Công đoạn điều dụng khí clo, hydro Khí clo, hidro ra khỏi thùng điện phân sẽ được làm nguội, điều chỉnh áp suất thích hợp bảo đảm cho hệ thống luôn làm việc ở áp suất âm đối với clo và dương đối với hydro. Quạt đẩy vận chuyển khí clo đến vò trí có nhu cầu sử dụng thuộc các dây chuyền sản xuất sản phẩm gốc clo I.1.2 Công Nghệ Sản Xuất HCl: Axit HCl được tổng hợp từ khí clo và hidro đã làm nguội, ở điều kiện áp suất dương . Quá trình tổng hợp là phản ứng giữa khí clo và hydro xảy ra trong tháp hỗn hợp v PHÂN TÍCH CÁC KHÍ Ô NHIỄM TỪ QUÁ TRÌNH ĐIỆN PHÂN : Có một vài nguồn gây ô nhiễm cho trong các quá trình điện phân. Do các điện cực làm việc ở điều kiện chân không thấp, trong trường hợp không giữ được điều kiện làm việc thì có thể gây ra áp suất và dẫn tới khí cho có thể thoát ra ngoài không khí. Ngoài ra còn có một lượng nhỏ clo bò thoát ra do lấy mẫu và khi thay điện cực. Khí clo cũng có thể bò thoát ra ngoài ở chỗ các van, vòng đệm của bơm và trục của máy nén. Tại khu vực cho clo vào bình hoặc thùng chứa clo cũng có thể có clo thoát ra với lượng nhỏ khi cấp clo hoặc lấy ra Khí HCl được hình thành trong tháp tổng hợp HCl từ H 2 và Cl 2 , khí này được đưa sang tháp hấp thụ tại đây axit HCl đặc được tạo ra do quá trình hấp thụ hơi HCl bằng axit loãng. Dòng khí ra khỏi tháp hấp thụ được tiếp tục đi qua thiết bò phun để thu hồi phần hơi axit còn lại. Sau tháp tổng hợp HCl, khí thải ra còn chứa hơi HCl chưa hấp thụ hết, một lượng khí Cl 2 còn lại cùng với khí hidro và hơi nước. Tuy nhiên hàm lượng khí Cl 2 tương đối nhỏ nên không đáng kể nên khí thải chính là HCl với hàm lượng 08,0= d y (phần khối lượng). Ta sẽ lựa chọn phương pháp hợp lý thiết kế tháp có năng suất 5000m 3 /h để xử lý lượng khí thải HCl trên trước khi thải ra ngoài môi trường I.2 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KHÍ THẢI Cl 2 - HCl: I.2.1 Nguồn Gốc: Trong khí quyển, khí Clo và HCl có nhiều ở vùng nhà máy hóa chất , các nhà máy sản xuất bột giặt , chất tẩy rửa Khi đốt than , giấy , chất dẻo và nhiên liệu rắn cũng tạo ra khí clo và HCl Khí thải từ các nhà máy gia công bề mặt kim loại điển hình là nhà máy mạ kẽm bằng phương pháp nhúng nóng với công suất hàng trăm nghìn tấn I.2.2 Đặc Điểm TÀI LIỆU CHỈ MANG TÍNH CHẤT THAM KHẢO MOITRUONGXANH.INFO ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3 Dung dòch HCl được tạo thành từ khí hydroclorua hoà tan trong nước Khi mở nút chai đựng HCl thường bốc ra khói trắng Khí HCl gặp hơi nước trong không khí thường ngưng tụ thành các giọt nhỏ rất kích ứng I.2.3 Tác Hại : Gây kích ứng , làm hư hại , tổn thương (bỏng) các bộ phận cơ thể tiếp xúc , va chạm gây dính như : đường hô hấp, đường tiêu hóa , mắt , da, răng … Theo kết quả nghiên cứu của Tổ chức Y tế thế giới(WHO), HCl có thể gây ảnh hưởng hệ thống vò giác, mắt, da, mũi, mồm - Bắt đầu ở nồng độ 0,1-3,23 mg/m 3 đã thấy có mùi; từ 2,83-12,8 mg/m 3 thấy mùi rõ và từ 8,3-32,9 mg/m 3 : thấy mùi nặng - Công nhân làm việc nồng độ 15 mg/m 3 ở thời gian dài có thể bò hỏng răng và để bảo vệ sức khỏe công nhân nên duy trì nồng độ ở mức 2,9 mg/m 3 - Không gây ung thư Khi hít phải các hơi axit trong không khí hoặc các sản phẩm của hơi axit luôn luôn bốc ra khí HCl gây kích ứng đường hô hấp khi tác dụng với kim loại và đun nóng càng bốc ra nhiều khí HCl , có thể gây viêm phổi hóa học HCl làm cho cây cối chậm phát triển , với nồng độ cao thì cây chết HCl có tác dụng làm giảm độ mỡ bóng của lá cây , làm cho các tế bào biểu bì của lá bò co lại I.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CHUNG : Đối với khí thải công nghiệp , các cơ sở cần xử lý tại nguồn , các phương pháp căn bản có thể áp dụng là: - Pha loãng khí bằng ống khói có chiều cao phù hợp - Thay đổi nhiên liệu , nguyên vật liệu thiết bò nhằm giảm ô nhiễm - Lắp đặt các hệ thống xử lý ô nhiễm (lắng , lọc , hấp thụ hấp phụ , phân hủy sinh học…) I.3.1 Cơ Sở Lý Thuyết Của Quá Trình Xử Lý Khí Độc Hại : Gồm 3 phương pháp chính : - Hấp thụ các chất khí độc hại bằng chất lỏng (nước , dung dòch …) - Hấp phụ các chất ô nhiễm trên bề mặt vật liệu rắn ( than hoạt tính , than bùn than nâu , đất xốp, phân rác….) - Biến đổi hóa học các chất ô nhiễm bằng quá trình thiêu đốt ( đốt cháy sau ) hoặc xử lý bằng chất xúc tác đối với khí thải I.3.2 Hấp Thụ Khí Bằng Chất Lỏng : Hấp thu là quá trình xảy ra khi một cấu tử của pha khí khuếch tán vào pha lỏng do sự tiếp xúc giữa hai pha khí và lỏng. Nếu quá trình xảy ra ngược lại, nghóa là cần sự TÀI LIỆU CHỈ MANG TÍNH CHẤT THAM KHẢO MOITRUONGXANH.INFO ĐỒ ÁN MÔN HỌC 4 truyền vật chất từ pha lỏng vào pha khí, ta có quá trình nhả khí. Nguyên lý của cả hai quá trình là giống nhau. Quá trình hấp thu tách bỏ một hay nhiều chất ô nhiễm ra khỏi dòng khí thải (pha khí) bằng cách xử lý với chất lỏng (pha lỏng). Khi này hỗn hợp khí được cho tiếp xúc với chất lỏng nhằm mục đích hòa tan chọn lựa một hay nhiều cấu tử của hỗn hợp khí để tạo nên một dung dòch các cấu tử trong chất lỏng. - Khí được hấp thụ gọi là chất bò hấp thụ - Chất lỏng dùng để hấp thu gọi là dung môi (chất hấp thụ) - Khí không bò hấp thụ gọi là khí trơ. Nguyên tắc: cho khí thải tiếp xúc với chất lỏng , các khí này hoặc được hòa tan vào chất lỏng hoặc được biến đổi thành phần Hiệu quả của hấp thụ phụ thuộc vào : ü Sự tiếp xúc giữa pha khí và pha lỏng ü Thời gian tiếp xúc ü Nồng độ môi trường hấp thụ ü Tốc độ phản ứng giữa chất hấp thụ và khí thải Phương pháp này được sử dụng nhiều trong khử SO x trong khí thải do đốt than, dầu và từ lò nấu kimloại , khử hơi H 2 SO 4 từ công nghệ sản xuất hóa chất; khử H 2 S từ công nghệ xử lý khí thiên nhiên và lọc dầu ; khử khí Cl 2 từ sản xuất hóa chất;khử NH 3 từ quá trình mạ kim loại và khử các halogen,CO 2 , NO 2 và bụi từ các quá trình công nghệ khác … I.3.3 Hấp Phụ Khí Bằng Vật Liệu Rắn : Quá trình hấp phụ phù hợp cho những trường hợp sau : 1. Chất khí ô nhiễm không cháy được hoặc khó cháy 2. Chất khí cần khử là có giá trò và cần thu hồi 3. Chất khí ô nhiễm có nồng độ thấp trong khí thải mà các khí khử khác không thể áp dụng Hấp phụ bao gồm 2 loại I.3.3.1 Hấp Phụ Vật Lý : Ưu điểm : - Hấp phụ vật lý là quá trình thuận nghòch vì vậy để thu hồi chất bò hấp phụ có giá trò hoặc hoàn nguyên chất hấp phụ đã bão hòa để tái sử dụng - Tồc độ hấp phụ diễn ra rất nhanh Khuyết điểm : - Lượng khí bò hấp phụ vật lý giảm đi rất nhanh khi nhiệt độ tăng và có trò số rất bé khi cao hơn nhiệt độ cao hơn nhiệt độ tới hạn của chất bò hấp phụ I.3.3.2 Hấp Phụ Hóa Học : Ưu điểm : TÀI LIỆU CHỈ MANG TÍNH CHẤT THAM KHẢO MOITRUONGXANH.INFO ĐỒ ÁN MÔN HỌC 5 - Lượng nhiệt tỏa ra lớn hơn nhiều so với lượng nhiệt được giải phóng vì thế năng lượng cần cho phản ứng các chất ấy trong pha khí - Tính không thuận nghòch vì vậy bản chất hóa học của chất khí thay đổi khi giải hấp Phạm vi ứng dụng : tái sinh hơi cồn từ kho chứa rượu , lọc sạch khí thải lò đốt , khử ẩm trong không khí , khử khí độc hại và mùi trong khí thải , thu hồi các loại khí có giá trò lẫn trong không khí thải I.3.4 Xử Lý Ô Nhiễm Bằng Quá Trình Thiêu Đốt-Đốt Cháy Sau : Lượng khí thải lớn nồng độ cháy được lại rất bé , đặc biệt là những chất ô nhiễm có mùi khó chòu Nguyên lý : đốt cháy trực tiếp các hơi khí độc cần xử lý để tạo nên sản phẩm cháy là các loại khí khác Ưu điểm : - Phân hủy được hoàn toàn các chất ô nhiễm cháy được khi thiết bò thiêu đốt được thiết kế và vận hành đúng quy cách - Thích ứng với thay đổi nồng độ lưu lượng khí - Hiệu quả xử lý cao - Không cần hoàn nguyên - Tận dụng được nhiệt thải Khuyết điểm : - Chi phí đầu tư và vận hành lớn - Phức tạp thêm vần đề ô nhiễm không khí do có chứa thêm những hợp chất của clorin, nitơ và lưu huỳnh… ngoài các nguyên tố C , H , O - Cung cấp thêm nhiên liệu , chất xúc tác gây cản trở hoạt động thiết bò I.4 LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ Trong 3 phương pháp trên , để xử lý lượng khí HCl do nhà máy điện phân NaOH-CL 2 thải ra phương pháp thường được sử dụng hơn cả là hấp thụ và hấp phụ Hấp thụ hidro clorua bằng nước được thực hiện trong các thiết bò khác nhau . Hiệu quả xử lý phụ thuộc lượng nước tưới . Trong tháp đệm hiệu quả có thể đạt 88%, tháp đóa 90-99%, tháp dóa chóp 97,8% Để hấp thụ hidro clorua người ta thường sử dụng nước,dung dòch kiềm NaOH, Ca(OH) 2 hoặc Na 2 CO 3 để hấp thụ HCl cho phép tăng hiệu quả xử lý và đồng thời trung hòa nườc thải. Phương pháp cho phép tận dụng hidro clorua để sản xuất các clorua kim loại: CaCl 2 ,FeCl 3 ,ZnCl 2 ,BaCl 2 ,NaCl Để hấp phụ hydro clorua người ta có thể dùng oxit clorua sắt và clorua oxit đồng trong hỗn hợp với oxit magiê,sunfat và photphat đồng ,chì ,cadmi tạo thành các phức với 2 phân tử HCl và vài vật liệu polime hữu cơ,zeolit…Các hợp chất hấp phụ này cho phép xử lý khí với nồng độ HCl thấp đến 1% thể tích trong khoảng nhiệt độ TÀI LIỆU CHỈ MANG TÍNH CHẤT THAM KHẢO MOITRUONGXANH.INFO ĐỒ ÁN MÔN HỌC 6 rộng.Phương pháp này ít được sử dụng là do chi phí phục hồi chất hấp phụ lớn,chất hấp phụ thường đắt và hiếm Từ việc phân tích ưu và nhược điểm của từng phương pháp trên và theo yêu cầu của đồ án : năng suất cuả tháp là 5000 m 3 /h ,khí đạt tiêu chuẩn loại B: nồng độ đầu ra 200 mg/l (TCVN 5939-1995), hiệu suất xử lý của thiết bò chính đạt được 90% , ta sẽ chọn thiết bò xử lý dùng trong trường hợp này là HẤP THỤ TÀI LIỆU CHỈ MANG TÍNH CHẤT THAM KHẢO MOITRUONGXANH.INFO ĐỒ ÁN MÔN HỌC 7 CHƯƠNG i i : HẤP THỤ VÀ CÁC LỰA CHỌN CHI TIẾT II.1 TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH HẤP THỤ II.1.1 Cơ Chế Quá Trình: Hấp thu là quá trình quan trọng để xử lý khí và được ứng dụng trong rất nhiều quá trình khác.Hấp thu trên cơ sở của quá trình truyền khối ,được mô tả và tính toán dựa vào phân chia 2 pha (cân bằng pha, khuếch tán). Cơ chế quá trình có thể chia thành 3 bước: + Khuếch tán các phân tử chất ô nhiễm thể khí trong khối khí thải đến bề mặt của chất lỏng hấp thụ. Nồng độ phân tử ở phía chất khí phụ thuộc vào cả 2 hiện tượng khuếch tán: Khuếch tán rối: có tác dụng làm nồng độ phân tử được đều đặn trong khối khí. Khuếch tán phân tử: làm cho các phân tử khí chuyển động về phía lớp biên Trong pha lỏng cũng xảy ra hiện tượng tương tự như thế: Khuếch tán rối: được hình thành để giữ cho nồng độ được đều đặn trong toàn bộ khối chất lỏng Khuếch tán phân tử: làm dòch chuyển các phân tử đến lớp biên hoặc từ lớp biên đi vào pha khí + Thâm nhập và hòa tan chất khí vào bề mặt của chất hấp thụ + Khuếch tán chất khí đã hòa tan trên bề mặt nhăn cách vào sâu trong lòng chất lỏng hấp thụ. Quá trình hấp thụ phụ thuộc vào sự tương tác giữa chất hấp thụ và chất bò hấp thụ trong pha khí. II.1.2 Quá Trình Trao Đổi Chất: Khi chất ô nhiễm từ khí thải vào chất lỏng hấp thụ các phân tử được trao đổi qua vùng ranh giới gọi là lớp biên (màng, phim). Các phân tử đi qua lớp biên từ cả 2 phía, một số từ phía chất khí, một số từ phía chất lỏng. Cường độ trao đổi phụ thuộc vào các yếu tố tác động lên hệ thống như áp suất, nhiệt độ, nồng độ và độ hòa tan của phân tử. Cường độ trao đổi sẽ tăng nếu giữa pha lỏng và pha khí có diễn ra phản ứng hóa học hay các phân tử khí không hể quay trở về khối khí khi có tác động của các quá trình vật lý. Quá trình hấp thụ kèm theo sự tỏa nhiệt và làm tăng nhiệt độ của hệ thống. Khi pha khí phân tán vào pha lỏng xảy ra hiện tượng dẫn nhiệt làm năng lượng của cấu tử pha khí bò giảm. Hiện tượng này xảy ra là do sự chuyển động hỗn loạn của các phân tử khí, làm cho các phân tử này bò xáo trộn từ đó dẫn tới sự cân bằng năng lượng TÀI LIỆU CHỈ MANG TÍNH CHẤT THAM KHẢO MOITRUONGXANH.INFO ĐỒ ÁN MÔN HỌC 8 giữa hai pha. Nhờ có chuyển động này mà sự khác biệt cục bộ về nồng độ chất khí trong hỗn hợp sẽ được giảm dần ngay cả khi không có sự can thiệp của ngoại lực như quấy, lắc. Mặt khác tổng thể tích của hệ thống trong quá trình hấp thụ cũng bò giảm do thể tích pha khí giảm. Theo Nguyên lý Le Chartelier: độ hòa tan của khí trong chất lỏng tăng nếu tăng áp suất và giảm nhiệt độ của quá trình. Trong thực tế có 2 hiện tượng hấp thụ: Hấp thụ đẳng nhiệt: được tiến hành với sự giải nhiệt pha lỏng bằng thiết bò truyền nhiệt bố trí trong tháp hấp thụ. Nếu nồng độ ban đầu không lớn hoặc khi lưu lượng chất 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, khi này cơ cấu thiết bò được đơn giản hóa nhưng điều kiện cân bằng không tốt Có 2 phương pháp hấp thụ : Hấp thụ vật lý: được dựa trên sự hòa tan của cấu tử pha khí trong pha lỏng Hấp thụ hóa học: có phản ứng hóa học giữa chất bò hấp thụ và chất hấp thụ. Khi này hiệu nồng độ ở bề mặt phân chia pha tăng, vận tốc hấp thụ hóa học tăng hơn khi hấp thụ vật lý. Vận tốc phản ứng hóa học càng tăng, vận tốc hấp thụ hóa học càng tăng. II.2 CÁC LOẠI THÁP HẤP THỤ Thiết bò hấp thụ có chức năng tạo ra bề mặt tiếp xúc giữa hai pha khí và lỏng càng lớn càng tốt. Có nhiều dạng tháp hấp thu: 1. Tháp phun: Là tháp có cơ cấu phun chất lỏng bằng cơ học hay bằng áp suất trong đó chất lỏng được phun thành những giọt nhỏ trong thể tích rỗng của thiết bò và cho dòng khí đi qua. Tháp phun đươc sử dụng khi yêu cầu trở lực bé và khí có chứa hạt rắn. 2. Tháp sủi bọt: Khí được cho qua tấm đục lỗ bên trên có chứa lớp nước mỏng . 3. Tháp sục khí: Khí được phân tán dưới dạng các bong bóng đi qua lớp chất lỏng. Quá trình phân tán khí có thể thực hiện bằng cách cho khí đi qua tấm xốp, tấm đục lỗ hoặc bằng cách khuấy cơ học. 4. Tháp đệm: Chất lỏng được tưới trên lớp đệm rỗng và chảy xuống dưới tạo ra bề mặt ướt của lớp đệm để dòng khí tiếp xúc khi đi từ dưới lên. Tháp đệm thường được sử dụng khi năng suất nhỏ, môi trường ăn mòn, tỉ lệ lỏng : khí lớn, khí không chứa bụi và hấp thụ không tạo ra cặn lắng. 5. Tháp đóa: TÀI LIỆU CHỈ MANG TÍNH CHẤT THAM KHẢO MOITRUONGXANH.INFO ĐỒ ÁN MÔN HỌC 9 Cho phép vận tốc khí lớn nên đường kính tháp tương đối nhỏ, kinh tế hơn những tháp khác. Được sử dụng khi năng suất lớn, lưu lượng lỏng nhỏ và môi trường không ăn mòn. Tháp hấp thụ phải thoả mãn những yêu cầu sau: hiệu quả và có khả năng cho khí đi qua, trở lực thấp (<3000Pa), kết cấu đơn giản và vận hành thuận tiện, khối lượng nhỏ, không bò tắc nghẽn bởi cặn sinh ra trong quá trình hấp thụ. Khi đồng thời hấp thụ nhiều khí, vận tốc hấp thụ của mỗi khí bò giảm xuống. Khí hấp thụ hoá học trong tháp xuất hiện đối lưu bề mặt, nghóa là trên bề mặt phân chia pha xuất hiện dòng đối lưu cưỡng bức thúc đẩy quá trình truyền khối. II.3 DUNG MÔI HẤP THỤ : Chất hấp thụ có thể là H 2 O , dung dòch NaOH , KOH , Ca(OH) 2 , Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 … II.4 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HIỆU QUẢ HẤP THU: II.4.1 nh Hưởng Của Nhiệt Độ: Khi các điều kiện khác không đổi mà nhiệt độ tháp tăng thì hệ số Henry sẽ tăng. Kết quả là ảnh hưởng đường cân bằng dòch chuyển về phía trục tung. Nếu đường làm việc AB không đổi thì động lực trung bình sẽ giảm, số đóa lý thuyêt sẽ tăng và chiều cao của thiết bò sẽ tăng. Thậm chí có khi tháp không làm việc được vì nhiệt độ tăng quá so với yêu cầu kỹ thuật. Nhưng nhiệt độ tăng cũng có lợi là làm cho độ nhớt cả hai pha khí và lỏng tăng. II.4.2 nh Hưởng Của p Suất : Nếu các điều kiện khác giữ nguyên mà chỉ tăng áp suất trong tháp thì hệ số cân bằng sẽ tăng và cân bằng sẽ dòch chuyển về phía trục hoành. Khi đường làm việc AB không đổi dẫn đến động lực trung bình tăng quá trình truyền khối sẽ tốt hơn vì thế số đóa lý thuyết sẽ giảm làm chiều cao của tháp thấp hơn. Tuy nhiên, việc tăng áp suất thường kèm theo sự tăng nhiệt độ. Mặt khác, sự tăng áp suất cũng gây khó khăn trong việc chế tạo và vậân hành của tháp hấp thụ. II.4.3 Các Yếu Tố Khác: Tính chất của dung môi, loại thiết bò, cấu tạo thiết bò, độ chính xác của dụng cụ đo, chế độ vận hành tháp… đều có ảnh hưởng nhiều đến hiệu suất hấp thu. II.5 CÁC PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ KHÍ CL 2 VÀ HCl BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ II.5.1 Hấp Thụ Bằng Huyền Phù CaCO 3 , Sữa Vôi : Ca(OH) 2 + 2Cl 2 = Ca(OCl) 2 + CaCl 2 + 2H 2 O Phản ứng trên xảy ra trong môi trường kiềm (đầy đủ vôi ) và cho ra các chất canxi hypoclorit , canxi clorua và nước TÀI LIỆU CHỈ MANG TÍNH CHẤT THAM KHẢO MOITRUONGXANH.INFO ĐỒ ÁN MÔN HỌC 10 Ca(OCl) 2 + 4HCl = CaCl 2 + 4HClO Ca(OH) 2 + 2HCl = CaCl 2 + 2H 2 O Ưu điểm : a. Rẻ nhất , tác chất dễ kiếm b. Không cần chống ăn mòn thiềt bò kó lưỡng vì môi trường kiềm Nhược điểm a. Hiệu quả xử lý không cao , dễ bò đóng cặn gây tách nghẽn đường ống b. Dùng dung dòch NaOH và Na 2 CO 3 hiệu quả tăng đến 98% II.5.2 Hấp Thụ Bằng Phương Pháp Axit Phương pháp này được sử dụng nhiều khi trong khí thải ngoài clo và hidro clorua còn chứa nhiều khí suafua dioxit Ưu điểm : a. Phương pháp axit cho khả năng hấp thụ đồng thời clo và sunfua dioxit Nhược điểm : b. Vận hành tốn kém do kèm theo xử lý thêm hidro sunfua II.5.3 Hấp Thụ Khí HCl Bằng Nước : Ưu điểm : a. HCl tan nhiều trong nước(1 thể tích nước có thể hòa tan 500 thể tích khí HCl) b. Nước là dung môi rẻ tiền, dễ sử dụng,dễ kiếm và không gây độc hại Nhược điểm: Tạo sương mù các giọt axit lỏng mà việc thu hồi lại đạt hiệu quả không cao II.6 LỰA CHỌN THIẾT BỊ Từ những điều phân tích ở trên,ta sẽ lựa chọn tháp hấp thụ là tháp đệm vì năng suất tháp khoảng 5000m 3 /ngày tương đối nhỏ hơn nữa HCl là một môi trường ăn mòn cao , quá trình điện phân cũng không phát sinh nhiều bụi Dùng dung môi hấp thụ là nước do những ưu điểm đã được phân tích ở trên CHƯƠNG I I I : ĐỀ XUẤT VÀ THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ TÀI LIỆU CHỈ MANG TÍNH CHẤT THAM KHẢO MOITRUONGXANH.INFO [...]... được thiết kế dùng để xử lý khí HCl từ nhà máy điện phân xút-clo.Tháp hấp thụ xử lý được một lượng khí HCl rất lớn khí thải đầu ra thấp hơn nhiều so với tiêu chuẩn cho phép, điều này rất cần thiết đặc biệt là trong hoàn cảnh hiện nay khi ngành công nghiệp hóa chất ngày càng phát triển.Tuy nhiên chi phí chế tạo tháp cũng còn hơi cao và phải xử lý thêm một lượng nước thải là dung dòch HCl với nồng độ khá... (Kg/s) Khối lượng HCl còn lại trong hỗn hợp khí đầu ra: GAc = G – M = 0,1463 – 0,1316 = 0,0146(Kg/s) Tổng lượng khí đầu ra: GBc = GBđ + GAc = 1,6819 + 0,0146 = 1,6965(Kg/s) Nồng độ phần khối lượng HCl ở đầu vào: G 0,1463 Yd = Ad = = 0,0870( KgHCl / Kgkk ) GBd 1,6819 13 TÀI LIỆU CHỈ MANG TÍNH CHẤT THAM KHẢO ĐỒ ÁN MÔN HỌC Nồng độ phần khối lượng HCl ở đầu ra: 0,0146 G Yc = Ac = = 0,0087( KgHCl / Kgkk ) GBd... Trong đó: · Dy: hệ số khuếch tán phân tử khí HCl trong pha khí,m2/s Hệ số khuếch tán của HCl ở điều kiện chuẩn D0=13.10-6m2/s (Bảng5-5[3]) P ỉT D y = D0 0 ç k Pk ç T0 è Prdy = ư ÷ ÷ ø 3 2 760 ỉ 273 + 30 ư = 13.10 ç ÷ 760 è 273 ø 3 -6 0,0174.10-3 = 0,876 1,3066.15, 2.10 - 6 Chiều cao một đơn vò truyền khối theo pha khí: 22 2 = 15,2.10 -6 (m 2 / s ) TÀI LIỆU CHỈ MANG TÍNH CHẤT THAM KHẢO ĐỒ ÁN MÔN HỌC... phí vật liệu : 155.695.600 đồng Chi phí phụ khác : 10% chi phí vật liệu =15.569.560 đồng Tổng chi phí vật liệu 155.695.600 + 15.569.560 = 171.265.160 đồng Chi phí chế tạo và chi phí lắp đặt bằng với tổng chi phí vật liệu :171.265.160 đồng Chi phí nhân công : 30% chi phí lắp đặt : 51.379.548 đồng Tổng chi phí : 393.909.868 đồng 35 TÀI LIỆU CHỈ MANG TÍNH CHẤT THAM KHẢO ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT LUẬN Tháp hấp thụ... CHẤT THAM KHẢO ĐỒ ÁN MÔN HỌC III.1 YỀU CẦU THIẾT KẾ: III.1.1 Đầu đề các số liệu cho Các số liệu ban đầu cho thiết kế như sau: - Năng suất 5000 m3/h - Đạt tiêu chuẩn khí thải loại B - Hiệu suất xử lý của thiết bò chính 90% Các số liệu tự chọn: - Nhiệt độ pha khí HCl: 300C - Nhiệt độ của nước : 300C - p suất khí quyển : 1at O F N III.1.2 Yêu cầu thiết kế: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải HCl từ nhà máy... 46 = = 0,63 Do đó theo đồ thò (IX.16[1]): y=0,65 U tu 26,07 21 TÀI LIỆU CHỈ MANG TÍNH CHẤT THAM KHẢO ĐỒ ÁN MÔN HỌC · Rey : Chuẩn số Reinolds đối với pha khí của tháp đệm: 4.wk r y Re y = m y s d · my: Độ nhớt động học của pha khí tính như độ nhớt hỗn hợp của hai cấu tử hơi: M k y A .M A y B M B = + mk mA mB yA : Nồng độ mol của HCl trong pha khí 0,087 36,5 yA = = 0,0704 ( kmolHCl / Kmolkk ) 0,087 1... LIỆU CHỈ MANG TÍNH CHẤT THAM KHẢO ĐỒ ÁN MÔN HỌC H4 = Ta nhận thấy: 220.0,0146.1.1,08.1,76 = 14, 4(m) 0,011.(1,31.15,06)1 / 3 H 4 - H3 = 1,04% < 5% H4 Ta có thể kết thúc vòng lặp với chiều cao ống khói H=14,4 m Chọn chiều cao ống khói 15m O F N I H O U M X G N R IT O 34 N A TÀI LIỆU CHỈ MANG TÍNH CHẤT THAM KHẢO ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHƯƠNG 5 : TÍNH KINH TẾ Đơn vò tính : nghìn đồng VẬT LIỆU SỐ LƯNG 1558 Kg 159,6... thụ: L.c.(tc-tđ ) Trong đó: L: lưu lượng chất lỏng(kg/s) c: nhiệt dung riêng của nước c=4,19KJ/Kg.K tđ, tc : nhiệt độ đầu và cuối của nước ư ỉ · Lượng khí hòa tan trong lỏng: L.q ç X c - X d ÷ ÷ ç è ø q: hiệu ứng nhiệt hấp thụ của HCl trong nước(KJ/Kg) q=f(t0x) : tra bảng thay đổi theo nhiệt độ · Phương trình cân bằng nhiệt lượng: M 14 TÀI LIỆU CHỈ MANG TÍNH CHẤT THAM KHẢO ĐỒ ÁN MÔN HỌC ( ) L.c.(tc-tđ... clohidric.Dẫn dung dòch qua bể trung hòa cho hoàn lưu trở lại tháp hấp thụ, phần còn lại cho qua hệ thống xử lý nước thải của nhà máy O F N I H O U M X G N R IT O 12 N A TÀI LIỆU CHỈ MANG TÍNH CHẤT THAM KHẢO ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHƯƠNG IV : TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ PHỤ TR Các thông số chọn: - Nhiệt độ pha khí HCl: 300C - Nhiệt độ của nước : 300C - p suất khí quyển : 1at IV.1 TÍNH CÁC THÔNG SỐ ĐẦU VÀO, ĐẦU... hòa HCl Bể chứa Công trình XLNT III.3 THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ : Khí thải HCl từ quá trình điện phân đi vào Scubơ để lọc bỏ bụi Sau đó được đưa qua tháp hấp thụ Nước từ bể chứa được bơm lên bồn cao vò để chảy vào tháp hấp 11 TÀI LIỆU CHỈ MANG TÍNH CHẤT THAM KHẢO ĐỒ ÁN MÔN HỌC thụ.Nước được đưa vào tháp hấp thụ qua bộ phận phân phối lỏng phải thấm ướt toàn bộ vật chêm tiếp xúc với khí thải HCl . muối, do đó cần được xử lý theo các bước sau đây: Dùng axit HCl phân hủy ClO - , ClO 3- thành Cl 2 HCl + HClO > Cl 2 + H 2 O HCl + NaClO 3 > Cl 2 + NaCl + H 2 O Tách khí clo ra. hoặc lấy ra Khí HCl được hình thành trong tháp tổng hợp HCl từ H 2 và Cl 2 , khí này được đưa sang tháp hấp thụ tại đây axit HCl đặc được tạo ra do quá trình hấp thụ hơi HCl bằng axit loãng KHẢO MOITRUONGXANH.INFO ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3 Dung dòch HCl được tạo thành từ khí hydroclorua hoà tan trong nước Khi mở nút chai đựng HCl thường bốc ra khói trắng Khí HCl gặp hơi nước trong không khí thường