đồ án môn học quá trình và thiết bị

Đây là đồ án tính toán chi tiết thiết kế tháp đệm dùng để hấp thu SO2 bằng nước...đã bảo vệ thành công...Sự bùng nổ của khoa học kĩ thuật và sự phát triển mạnh mẽ của công nghiệp đã tạo ra các sản phẩm phục vụ nhu cầu ngày càng cao của on người, đồng thời cũng tạo ra một lượng khí thải vô cùng lớn làm phá vỡ cân bằng sinh thái, gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Ô nhiễm không khí ảnh hưởng trực tiếp đến con người, động vật, thực vật, cảnh quan môi trường và các công trình xây dựng. Sức khỏe và tuổi thọ của con người phụ thuộc rất nhiều vào môi trường sinh thái. Vì vậy ô nhiễm không khí do khí thải từ các nhà máy, khu sản xuất công nghiệp ở nước ta đang là vấn đề nóng được sự quan tâm của nhà nước và xã hội bởi mức độ nguy hại của nó đã lên mức báo động.

 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Sự bùng nổ của khoa học kĩ thuật và sự phát triển mạnh mẽ của công nghiệp đã tạo ra các sản phẩm phục vụ nhu cầu ngày càng cao của on người, đồng thời cũng tạo ra một lượng khí thải vô cùng lớn làm phá vỡ cân bằng sinh thái, gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Ô nhiễm không khí ảnh hưởng trực tiếp đến con người, động vật, thực vật, cảnh quan môi trường và các công trình xây dựng. Sức khỏe và tuổi thọ của con người phụ thuộc rất nhiều vào môi trường sinh thái. Vì vậy ô nhiễm không khí do khí thải từ các nhà máy, khu sản xuất công nghiệp ở nước ta đang là vấn đề nóng được sự quan tâm của nhà nước và xã hội bởi mức độ nguy hại của nó đã lên mức báo động. SO 2 là một trong những khí gây ô nhiễm không khí được sản sinh ra từ các nghành sản xuất công nghiệp và sinh hoạt. Việc xử lý khí SO 2 có rất nhiều phương pháp khác nhau và việc lựa chọn phương pháp nào sao cho hiệu quả và có tính kinh tế nhất. Với nhiệm vụ đồ án môn học, nhóm chúng em quyết định chọn đề tài: “ Thiết kế tháp đệm dùng để hấp thu SO 2 bằng nước” Với đồ án này nhóm chúng em đã nghiên cứu, tính toán các thông số cũng như tính chi tiết kích thước thiết bị hấp thu để rồi vẽ chi tiết cơ khí của thiết bị. Với việc thực hiện đồ án này giúp chúng em cũng cố kiến thức về thiết bị, là cơ sở để phục vụ công tác nghiên cứu về ngành hóa sau này. Em xin chân thành cảm ơn cô Vy Thị Hồng Giang đã tận tình giúp đỡ, tạo mọi điều kiện thuận lợi để nhóm chúng em hoàn thành đồ án môn học này.    Chương I TỔNG QUAN VỀ KHÍ SO 2 1.1 Tính chất hóa lí của SO 2 ! " #$%&'('$)*+'(&(,* #/* 0&&12 3456)'789&:&;&(20&<=&;&( ! " >?0&&12 &,1&$-)-@)A)1B$&&,4"-,CD)#$ ! " ? " !B$EF/#$ " ! G ? ! " 7&5HI4JK 1 LB$7&5H@4= 1 L? )M&N &1EO&N ! " PEQ#Q&1&R-1#5HB$&,&1S &)3T<>M ! " &;&EIU&Q16)';)') − LH'&5V@WS − R7EIU'N − R7EIUS 1&:''(* ! "  8SB$8D&$ ! G &1'(X);? ! G &-YB2 " !&1&:ZB$8D&$-1P)W@)A&?L[@\ &'/'(X);B$S)WO.&:5%&B$&: 2? 1.2 Tác hại của khí SO 2  "  ! " #$#1,'(5H,']5WB2@U'/Q1:*5HB^&$0I 4M&5D&:?  Đối với sức khỏe con người: _$%&&('(&(*45H%&5&;O1^&4&C'( X)I?`5H#2@\O&a&D&-4M,5:'(X)I?&DES[B2 &[&;&,1&$S-? ! " &;SO^EB$1&;1:X)X)%E1PX) &M)@)'5b0&&128&?L)W+*[SO^EB$17&)F 1$? &DES[B28Y ! " &;&,1,&S&/'IaSO^EB$1 )D&,D)'(&2C[/"Gµ? ! " &;SO^EB$1&;X)-B$O);5V?D&X)I#$ $#b'6&1)I*18&1&5:&;)B$I45D &)D28&? 1)* ! " &6)EIU*OW#1,);5:B$ E1&Q*O&D)B&cB$L*UDQdQ1S-d*&,1Q&11#18Q5;); eQ "T 30&>&$eQ GT 3'D&&C>O&\,)f#$I'Ia B^);1SCF)*O1gE-O&X)I*'&4?  Đối với thực vật L#1$&RB^&,IB2 ! " #$M)B$5 cI?5HO5H 5H3EE> , =?=G h45D@&4C)X)I =?Ki=?G O5H'M " L%&#O@)B$:&DES[  Đối với môi trường: ! " 81S1$''(B$EIUB22&,1&$S&@)#A) )W@)#A&O7&bS&*I4S%)5D&9SO-RB$ &:?  Quá trình hình thành mưa axit: 1'(&I7EB$'(&IC5H5W&&13&*SQ> U'( ! " *!*! " *jL'($&-YB21S! " B$2&1''(: S[&C1S&'#1,3&1'*8Y$>1P1d1*&,1S&@)A) " ! < B$S&&! G *&Q1E&9EIU@)  G  kS& " ! < B$! G &B$12&,1S&?15S& " ! < #$&$ EFCD)CS&?  Tác hại của mưa axit: 7S&#$).(4H&@W&M&D2? S&I4S%)&2&)lBR31*>?L-0I-1S&5VB$1 *1@\#$5HEC*1I5*@B^&&1*1@)D)1P D&1$&1$? S&I4S%)&25%&-12FS)W5%&#$&a5H)C 5%&*1$&)M&W&15%&F&D&1OS3L>*M3>*???#$@) &15%&*OW'mE&&;? S&I45D7&RB^&&M&5%&*#$1'IaX)bEC OI*1a@)%&&%E? S&0E)lB^&#7)#$8n'#1,@&*5*'\*???#$I &)V&&9SO-R? S&EC&b5$#$&o5Z&,*5B*5ED?$EF (C#1,5$#$LL! G *X)&9EC&;7X)EIU  1.3 Các nguồn tạo ra khí SO 2 − ( ! " &,1#$-1@R5W&bE%&U#))p)M&N#) )p?3(-YbE%&q)U#))p&1&*-F)/* X)PE&3eQ " >*5W&U6)'( " *X)P@)A)#j − ( ! " #$#1,%&O.EV8D%&&1@IS)%&7EB$ @1,&?)&I ! " CD)&o + L$7&57? + L#0)*5W&8nM#7)&5*'(5W&*-F)/B$'( 5W&U#))p? + ! " @&o$@IS)%&7E$#-F)*$ #)7'*#05[*$@IS)%& " ! < j + (&I1&? 1.4 Các phương pháp xử lý SO 2 1.4.1 Phương pháp hấp thụ  <  %E&Y ! " @N-Y-)-1P)6E+C)W'#1,'6B$'#1, '6&V? ?<??%E&Y8n2  51, %E&Y'( ! " 8nE)2B$1-0'(&I1P1'(&I5X)#2E B^&#7)57r2? s)&9%E&Y ! " 8n2-.&Q1E&9  51," I&1&'( ! " '/%&%E&Y5;&) ! " 3D)F>B$2@,? U0&C'( ! " &12I'7&5H2&a1*-157&5H 2%EB$17&W%E&Y'( ! " EI5C&%E?L05;I&1&'( ! " '/2&9 7&5HC2EI1?LY&;#$7&5H== 1 L&9'( ! " &1&H&1$&1$ B$&1'(&1&#t2?cnEEE&Y:&&;&) 5b'( ! " B25H5^5Pu==v5;-+B$1Y5(@IS)%&S&@)A)? H0&C ! " &12&%EMF#)#b#2B$&D&8%E&Y&; &(#2? ! " &1&'/-)-'7&5H1?  w)5; • L%)&,15I • L&;&) ! " -+1Y5('3@IS)%&S& " ! < >  b5; • LF#)#b2#2*&D&8%E&Y&;&(#2? • _1, ! " '/-)-&R78n5)5D== 1 L* FE(7&#2? ?<??"%E&Y8n-)-@qB _$EEEE-Y%&Hx&17EB97)X)ISN#(1*)M #7)y&6B$@z4? LEIUSI&1X)&9SN#(@) 7)@)%&%E&Y !"8n@qB5,&{|v? UI'(5HC7&W' Bb&X)"=H&2? )M#7)B5b@N-YH&1$&1$*Y&;#$P8+&o7&WSN#} '(&I&;5b@N-Y#$%&'D&-(&1SO-R@)');@)~& &$@)A&&1#0)?  w)5;CEEE • s)&975IE(1,&5H&%E*%&%E&Y &9B$y?  K  • L'IaSN#}$'F#$)HB$SN#}@8H?  b5; D&85P-1&,1&$L ! < B$L ! G ?<??G•N#}'( ! " 8nQ1S&3!> LEIUSI@)  w)5;L&;#$@,'($'F#$@,@8H*&)5b S&@)#A)#$@IEZC@R&)*7)X)ISN#}1*! 'D B$y?  b5;s)&97EU&,E*B^$'*E(1*&V1 !'6)? ?<??<?•N#} ! " 8n'\@)#A&'D&bEB2&@)#~&?  w)5;50/SN#}@8H'&I*7)X)ISN#}1?  b5;7&WSN#}'EU&,EB$&M)16))W& ?<??K•N#} ! " 8n1? €EE$%E&Y'( ! " 8n-)-1&,1)W1@)#~&B$ 18@)#~&&Q1EIU@)  w)5;7)X)I%&1*%&%E&Y 'DB$&)5b)W1@)#~& B$18@)#~&#$@IEZF&D&?  b5;%&&W'm*E(5F)&B$B^$%&1? ?<??••N#} ! " 8n%&%E&Yq)? •N#}'( ! " &1'(&I8n%&%E&Yq)5bE-Y6)&1 7E#)7'$)?L%&%E&Y'( ! " 5b@N-YEV8D#$& #*&1#)5*S#5B$5Q&##? €&9EIU   •  ) ! " B$EY-)-%E&Y&D$&1&E4== 1 L? 1.4.2 Phương pháp hấp phụ: Hấp phụ khí SO 2 bằng than hoạt tính €EE$&;E-Y%&&W&5;SN#}'&I&o$7&57* $#)7'B$@IS)%&S&@)#A)B27)X)I'&D5';?  w)5; 57&W5IB$B,a*&;E-Y5b1 X)&97&I'( ! " H&#M&Y51,*1EmE #$5bB2'(&I7&5H1&M== 1 L?  b5;+&)HB$1X)&91$)M&;#$&M)16)B^& #7)%EEY1P@IEZ&)1A5b#t6)S&@)#A)B$&^ -Y''a*EISN#}&DE2@N-Y5b? 1.5 Tháp đệm _$#1,&E9&Y6)51,WB2)8nP&8($?1 &E:&5V5F57*&E575bU-YHx&1'‚75; %E&Y*%&B$#$#,? ƒM)F))C#1,57#$ − c6P&M#2σ3 " „ G > − ;&(&R-1#2 &- 3 " „ G > − W#bM8m − c6 w)5;C&E57 − 7)@)%&1B986P&&DES[#2 − L%)&,15I − 4#R&1&E'#2# − 2,#$B7&5WH?  J  Chương II: TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ  Phương pháp hấp thụ SO 2 Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống hấp thụ CO 2  | K G < "  1 c;U-) 2 c%&#/ 3 E%E&Y 4 m'( 5 &1$  Thuyết minh dây chuyền: • Hỗn hợp khí có chứa SO 2 và không khí được máy nén khí đưa vào từ dưới đáy tháp. Nước từ bể chứa được bơm li tâm, trên đường ống có van điều hỉnh lưu lượng và đồng hồ đo lưu lượng. Nước được bơm vào tháp với lưu lượng thích hợp, tưới từ trên xuống theo chiều cao tháp hấp thụ. • Hỗn hợp khí sau khi đi qua lớp đệm xảy ra qua trình hấp thụ sẽ đi lên đỉnh tháp và theo đường ống khí thoát ra ngoài. Khí đi ra khỏi tháp có nồng độ SO 2 giảm và tùy thuộc vào hiệu suất của quá trình hấp thụ, nhưng sẽ giảm một lượng đáng kể khí SO 2 gây ô nhiễm môi trường. • Nước sau khi hấp thụ SO 2 đi xuống đáy tháp và ra ngoài theo đường ống thoát chất lỏng. Nước sau khi hấp thụ nếu nồng độ SO 2 cao sẽ được xử lí và thu SO 2 phục vụ vào mục đích sản xuất axit sulphuric.  Tính toán thiết kế Tháp đệm dùng để hấp thu SO 2 bằng nước, làm việc ở áp suất 2 atm và quá trình hấp thu là đẳng nhiệt ở 30 0 C. Các thông số ban đầu: Hỗn hợp cần tách: SO 2 trong không khí. Dung môi: nước tinh khiết Lưu lượng khí vào tháp: 10000 m 3 /h. Nồng độ SO 2 vào tháp (% thể tích): 3,5%., Hiệu suất quá trình hấp thụ: 80%. Gọi: − G y : lượng hỗn hợp khí vào tháp hấp thụ (kmol/h) − L tr : lượng nước(dung môi) vào tháp hấp thụ (kmol/h). − G tr : lượng khí trơ vào thiết bị tháp (kmol/h). − Y đ : nồng độ đầu của hỗn hợp khí (hay nồng độ phần mol của SO 2 trong khí đi vào tháp) (kmol SO 2 /kmol không khí). − Y c : nồng độ cuối của hỗn hợp khí (hay nồng độ phần mol của SO 2 trong khí đi ra tháp) (kmol SO 2 /kmol không khí). − X đ : nồng độ đầu của dung môi (hay nồng độ phần mol của SO 2 trong nước đi vào tháp) (kmol SO 2 /kmol dung môi). − X c : nồng độ cuối của dung môi (hay nồng độ phần mol của SO 2 trong nước đi ra tháp) (kmol SO 2 /kmol dung môi). − X c max : nồng độ cân bằng ứng với nồng độ đầu của hỗn hợp khí.  {  Tính toán các dữ kiện ban đầu: Theo các dự liệu đã cho, ta có: =3,5% thể tích => ( kmol SO 2 /kmol không khí). Và hiệu suất hấp thụ là 80%, nên tháp đã hấp thụ được 80% lượng khí SO 2 đi vào tháp. Nồng độ phần mol của SO 2 trong khí đi ra tháp: Y c = Y đ (1-0,8)=0,0363(1-0,8)=7,26.10 -3 (kmol SO 2 /kmol không khí). (kmol/kmol). Dung môi ban đầu là nước tinh khiết nên: X đ = 0. Theo phương trình trạng thái: pV=GRT Trong đó: p : áp suất của khí, p=2atm V: thể tích hỗn hợp khí, V=10000 m 3 /h. R: hằng số khí bằng 0,082 m 3 atm/kmol.K. T: nhiệt độ của khí, T=273+30=303 0 C. G: lưu lượng hỗn hợp khí, kmol/h. Ta có, lượng hỗn hợp khí vào tháp hấp thụ : (kmol/h) Lượng khí trơ vào thiết bị tháp: G tr = G y (1-Y đ ) = 804,96(1-0,0363)=775,74(kmol/h) 2.1 Xây dựng phương trình đường cân bằng và đường làm việc 2.1.1Thiết lập phương trình đường cân bằng: (m là hằng số cân bằng). Theo định luật Henry: Y cb =(H/P).x=m.x (H là hệ số Henry (mmHg)).  = [...]... Kỹ thuật xử lý khí thải -Quá trình hấp thụ, CBGD Dư Mỹ Lệ,NXB Đại học Bách khoa Tp Hồ Chí Minh [3] Tính toán, thiết kế các chi tiết thiết bị hóa chất và dầu khí,Hồ Liên Viên, NXB Khoa học và Kĩ thuật, Hà Nội, năm 2006 [4] Sổ tay qua trình và thiết bị công nghệ hóa chất-tập 1,NXB Khoa học và Kĩ thuật, Hà Nội [5] Sổ tay qua trình và thiết bị công nghệ hóa chất-tập 2,NXB Khoa học và Kĩ thuật, Hà Nội Nhóm:... Dương Minh Khắc Trang 23 Đồ án môn học GVHD: Vy Thị Hồng Giang ( Công thức 10-45 trang 27, Quá trình và Thiết bị trong công nghệ hóa học, NXB Đại học và trung học chuyên nghiệp) • Động lực đầu của quá trình: Yđ = Yđ – Yđcb = 0,0363 – 0,0299 = 6,4.10-3 (Trong đó Yđcb được tính theo phương trình cân bằng, với X = Xc = 1,2133.10-3 thế vào Ycb = = 0,0299 • Động lực cuối của quá trình: Yc = Yc – Yccb =... Vậy chiều dày của thân thiết bị bằng 8 mm là phù hợp − − − 3.3 Tính chiều dày đáy và nắp thiết bị Nắp và đáy cũng là những bộ phận quan trọng của thiết bị, được chế tạo cùng loại vật liệu với thân thiết bị là thép X18H10T Chọn đáy có lỗ không tăng cứng Chọn đáy và nắp elip có gờ, chiều cao gờ h = 40 mm, h b = 700 mm theo tiêu chuẩn chọn chiều dày = 8mm bằng chiều dày thân thiết bị Hình 3.1 Elip Vì đáy... với thân thiết bị Ống nhựa PVC450 có d = 450mm và chiều dài l =295mm Bích nối ống dẫn với thiết bị: ta dùng kiểu bích tự do bằng kim loại đen để nối ống dẫn với thiết bị Tra bảng XIII-26( sổ tay 2, trang 410) ta được: Dy D n D Db Mm Nhóm: Dương Minh Khắc Trang 30 DI h Bu lông db Z Cái Đồ án môn học 400 GVHD: Vy Thị Hồng Giang 426 535 495 465 22 M20 16 3.4.2 Bích nối ống dẫn lỏng với thân thiết bị Ống... riêng nhỏ và bền hóa học 4) Vật liệu chế tạo tháp hấp thụ - Do phải làm việc trong môi trường ăn mòn nên vật liệu chế tạo tháp được sử dụng là thép không gỉ hay các loại thép hợp kim đặc biệt do chúng có tính chống ăn mòn cao Nhóm: Dương Minh Khắc Trang 35 Đồ án môn học GVHD: Vy Thị Hồng Giang TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Các quá trình và thiết bị truyền khối,Trung tâm máy và thiết bị, Trường ĐHCN Tp Hồ... số khuếch tán của SO2 vào nước ở 300C :Hệ số khuếch tán của SO2 vào nước ở 200C: (áp dụng công thức VIII.15 sổ tay tập 2/134) (m/s) Trong đó: A,B: là hệ số liên hợp với chất khí tan trong nước A=1, với dung môi là nước B=4 : độ nhớt của nước ở 200C; , : thể tích mol của SO2 và nước 3 (cm /mol) (Tra bảng sổ tay quá trình thiết bị 2, trang 127: 3 cm /mol) (Tra bảng sổ tay quá trình thiết bị 1, trang.. .Đồ án môn học GVHD: Vy Thị Hồng Giang  Tra bảng sổ tay thiết bị tập 2 trang 139, ta được, ở 30 0C của khí SO2 có hệ số Henry H=0,0364.106 mmHg Áp suất làm việc của tháp là P= 2atm = 1520 mmHg = 2,0652at  Vậy, hằng số cân bằng : Phương trình đường cân bằng: 2.1. 2Thiết lập phương trình đường làm việc: Y= + Yc - Nồng độ pha lỏng( nước tinh khiết) đi vào tháp là : Xđ = 0, nên phương trình trở... khí thải có chứa cả bụi và các khí độc hại mà các chất khí này có khả năng tan tốt trong nước rửa  Nhược điểm - Hiệu suất làm sạch không cao, hệ số làm sạch giảm khi nhiệt độ dòng khí cao nên không thể dùng xử lí các dòng khí có nhiệt độ cao Nhóm: Dương Minh Khắc Trang 34 Đồ án môn học GVHD: Vy Thị Hồng Giang - Quá trình hấp thụ là quá trình tỏa nhiệt nên khi thiết kế, xây dựng và vận hành hệ thống,... =44,8 cm3/mol, =18,9 =1,005.10-3 N.s/m2=1,005 cP) Đồ án môn học GVHD: Vy Thị Hồng Giang (m2/s)  ( công thức VIII.16, sổ tay tập 2/135) Trong đó: : độ nhớt của nước ở 200C, : khối lượng riêng của nước ở 200C (Tra bảng sổ tay quá trình thiết bị 1, trang 11: =998,23 kg/m3) Hệ số góc m của đường cân bằng: dựa vào phương trình đường cân bằng đã vẽ trên biểu đồ, ta xác định được m=24,791  ⇒ Vậy: chiều cao... Nhóm: Dương Minh Khắc Trang 28 Đồ án môn học GVHD: Vy Thị Hồng Giang Trong đó: d là đường kính lớn nhất của lỗ không tăng cứng Kiểm tra ứng suất thành của nắp thiết bị theo áp suất thủy lực bằng công thức XIII.49 N/mm2 Xét tỉ số: = = 183,33 N/mm2 > σ (thỏa) Vậy bề dày của đáy nắp thiết bị là 8 mm 3.3 Tính đường kính ống dẫn khí và lỏng 3.3.1 Đường kính ống dẫn khí vào và ra Áp dụng công thức: V: lưu . bằng nước” Với đồ án này nhóm chúng em đã nghiên cứu, tính toán các thông số cũng như tính chi tiết kích thước thiết bị hấp thu để rồi vẽ chi tiết cơ khí của thiết bị. Với việc thực hiện đồ án này. nhiều phương pháp khác nhau và việc lựa chọn phương pháp nào sao cho hiệu quả và có tính kinh tế nhất. Với nhiệm vụ đồ án môn học, nhóm chúng em quyết định chọn đề tài: “ Thiết kế tháp đệm dùng để. qua trình hấp thụ sẽ đi lên đỉnh tháp và theo đường ống khí thoát ra ngoài. Khí đi ra khỏi tháp có nồng độ SO 2 giảm và tùy thuộc vào hiệu suất của quá trình hấp thụ, nhưng sẽ giảm một lượng đáng kể