BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập – Tự do – Hạnh phúc Thành phố Hồ Chí Minh Khoa Môi trường ĐỒ ÁN MÔN HỌC Họ và tên sinh viên : Trịnh Thị Minh Châu MSSV : 90604046 Lớp : MO06KMT1 Ngành : Kỹ thuật môi trường 1) Ngày giao đồ án : 15042010 2) Ngày hoàn thành : 06072010 3) Tên đồ án : Thiết kế HTXL khí thải SO2 từ lò hơi bằng thiết bị tháp hấp thụ (tháp đệm) công suất 12000 m3ngày . 4) Nội dung : Giới thiệu tổng quan về các phương pháp xử lý Đề xuất công nghệ xử lí Tính toán thiết kế dựa trên công nghệ đã chọn Khái toán chi phí đầu tư Kết luận và kiến nghị Thực hiện các bản vẽ mô tả thiết kế Giáo viên hướng dẫn Th.s Phan Xuân Thạnh MỤC LỤC CHƯƠNG I TỔNG QUAN I. KHÁI QUÁT………………………………………………………….5 II. ĐẶC ĐIỂM KHÓI THẢI TỪ LÒ HƠI Đặc điểm khói thải lò hơi đốt bằng than đá……………………….5 Đặc điểm khói thải lò hơi đốt bằng dầu F.O………………………6 III. TÁC HẠI CỦA KHÍ SO2 Đối với sức khỏe con người……………………………………….7 Đối với thực vật…………………………………………………....8 Đối với môi trường………………………………………………...8 IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SO2 Hấp thụ khí SO2 bằng nước………………………………………..9 Hấp thụ khí SO2 bằng dung dịch sữa vôi…………………………10 Xử lý khí khí SO2 bằng ammoniac………………………………11 Xử lý khí SO2 bằng magie oxit…………………………………...12 Xử lý khí SO2 bằng kẽm oxit……………………………………..13 Xử lý SO2 bằng kẽm oxit kết hợp natri sunfit …………………....13 Xử lý khí SO2 bằng các chất hấp thụ hữu cơ……………………..14 Hấp phụ khí SO2 bằng than hoạt tính……………………………..15 Hấp phụ khí SO2 bằng vôi, đá vôi, đolomit………………………15 CHƯƠNG II ĐỀ XUẤT VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ Lựa chọn dung dịch hấp thụ………………………………………17 Sơ đồ công nghệ…………………………………………………..18 Thuyết minh sơ đồ công nghệ…………………………………….19 CHƯƠNG III TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH HẤP THỤ I. CÂN BẰNG VẬT CHẤT…………………………………………..20 II. XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG CÂN BẰNG………………………………...22 III. XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG LÀM VIỆC………………………………….26 CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN THÁP HẤP THỤ I. TÍNH ĐƯỜNG KÍNH THÁP HẤP THỤ…………………………….28 II. TÍNH CHIỀU CAO THÁP HẤP THỤ 1. Chiều cao tháp hấp thụ……………………………………………32 2. Tính trở lực tháp…………………………………………………..36 III. TÍNH CÁC CÔNG TRÌNH PHỤ TRỢ a. Tính bơm…………………………………………………………....37 b. Tính quạt…………………………………………………………....39 IV. TÍNH CƠ KHÍ 1. Thân tháp…………………………………………………………..40 2. Nắp và đáy tháp……………………………………………………42 3. Đường ống dẫn khí………………………………………………...43 4. Đường ống dẫn lỏng……………………………………………….45 5. Tính bích…………………………………………………………...46 6. Lưới đỡ đệm……………………………………………………….48 7. Đĩa phân phối………………………………………………………49 8. Cửa nhập liệu và cửa tháo đệm…………………………………….49 9. Tải trọng toàn tháp…………………………………………………49 10. Chân đỡ……………………………………………………………50 11. Tai treo……………………………………………………………..50 CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN GIÁ THÀNH…………………………51 CHƯƠNG VI: KẾT LUẬN…………………………………………..52 TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………...55 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Ths. PHAN XUÂN THẠNH CHƯƠNG I: TỔNG QUAN I. KHÁI QUÁT Lò hơi là nguồn cung cấp nhiệt khá phổ biến trong nhiều loại hình công nghệ, thường gặp trong các công đoạn sấy, gia nhiệt định hình, gia nhiệt cho các phản ứng hóa học, làm chín thực phẩm, khử trùng…Trong nhiều ngành sản xuất, lò hơi là thiết bị không thể không có. Lò hơi có thể được cấp nhiệt từ nhiều nguồn khác nhau. Ở các lò hơi công suất nhỏ thường cấp nhiệt bằng điện, một số lò hiện đại dùng nhiên liệu là khí đốt hóa lỏng (gasLPG) kèm theo là hệ thống điều chỉnh tự động. Với các lò hơi “sạch” như trên thường không có vấn đề về mặt khói bụi thải. Tuy nhiên, thường gặp trong các cơ sở tiểu thủ công nghiệp tại Thành phố Hồ Chí Minh là các lò hơi dùng nhiên liệu đốt lò chính là gỗ củi, than đá hoặc dầu F.O. Các sản phẩm cháy do việc đốt các nhiên liệu trên thải vào không khí thường là nguyên nhân dẫn đến tình trạng ô nhiễm môi trường. II. ĐẶC ĐIỂM KHÓI THẢI TỪ LÒ HƠI Đặc điểm khói thải của các loại lò hơi khác nhau, tùy theo loại nhiên liệu sử dụng. SO2 chủ yếu sinh ra trong quá trình đốt nhiên liệu bằng than đá hoặc dầu F.O. Đặc điểm khói thải lò hơi đốt bằng than đá Khí thải của lò hơi đốt than chủ yếu mang bụi, CO2, CO, SO2, SO3, NOx…do thành phần hóa chất có trong than kết hợp với ôxy trong quá trình cháy tạo nên. Hàm lượng lưu huỳnh trong than khoảng 0,5% nên trong khí thải có SO2 với nồng độ khoảng 1333mgm3.
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
KHOA MÔI TRƯỜNG
Đồ án môn học:
Đề tài:
GVHD: Th.s PHAN XUÂN THẠNH SVTH: TRỊNH THỊ MINH CHÂU MSSV: 90604046
TP.HCM, THÁNG 07/2010
Trang 2BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
- Tính toán thiết kế dựa trên công nghệ đã chọn
- Khái toán chi phí đầu tư
- Kết luận và kiến nghị
- Thực hiện các bản vẽ mô tả thiết kế
Giáo viên hướng dẫn
Th.s Phan Xuân Thạnh
MỤC LỤC CHƯƠNG I
TỔNG QUAN
Trang 3I KHÁI QUÁT……….5
II ĐẶC ĐIỂM KHÓI THẢI TỪ LÒ HƠI - Đặc điểm khói thải lò hơi đốt bằng than đá……….5
- Đặc điểm khói thải lò hơi đốt bằng dầu F.O………6
III TÁC HẠI CỦA KHÍ SO2 - Đối với sức khỏe con người……….7
- Đối với thực vật……… 8
- Đối với môi trường……… 8
IV CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SO2 - Hấp thụ khí SO2 bằng nước……… 9
- Hấp thụ khí SO2 bằng dung dịch sữa vôi………10
- Xử lý khí khí SO2 bằng ammoniac………11
- Xử lý khí SO2 bằng magie oxit……… 12
- Xử lý khí SO2 bằng kẽm oxit……… 13
- Xử lý SO2 bằng kẽm oxit kết hợp natri sunfit ……… 13
- Xử lý khí SO2 bằng các chất hấp thụ hữu cơ……… 14
- Hấp phụ khí SO2 bằng than hoạt tính……… 15
- Hấp phụ khí SO2 bằng vôi, đá vôi, đolomit………15
CHƯƠNG II ĐỀ XUẤT VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ - Lựa chọn dung dịch hấp thụ………17
- Sơ đồ công nghệ……… 18
- Thuyết minh sơ đồ công nghệ……….19
CHƯƠNG III TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH HẤP THỤ I CÂN BẰNG VẬT CHẤT……… 20
II XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG CÂN BẰNG……… 22
III XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG LÀM VIỆC……….26
CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN THÁP HẤP THỤ I TÍNH ĐƯỜNG KÍNH THÁP HẤP THỤ……….28
II TÍNH CHIỀU CAO THÁP HẤP THỤ 1 Chiều cao tháp hấp thụ………32
Trang 42 Tính trở lực tháp……… 36
III TÍNH CÁC CÔNG TRÌNH PHỤ TRỢ a Tính bơm……… 37
b Tính quạt……… 39
IV TÍNH CƠ KHÍ 1 Thân tháp……… 40
2 Nắp và đáy tháp………42
3 Đường ống dẫn khí……… 43
4 Đường ống dẫn lỏng……….45
5 Tính bích……… 46
6 Lưới đỡ đệm……….48
7 Đĩa phân phối………49
8 Cửa nhập liệu và cửa tháo đệm……….49
9 Tải trọng toàn tháp………49
10 Chân đỡ………50
11 Tai treo……… 50
CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN GIÁ THÀNH………51
CHƯƠNG VI: KẾT LUẬN……… 52
TÀI LIỆU THAM KHẢO……… 55
Trang 5ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Ths PHAN XUÂN THẠNH
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
- Lò hơi là nguồn cung cấp nhiệt khá phổ biến trong nhiều loại hình côngnghệ, thường gặp trong các công đoạn sấy, gia nhiệt định hình, gia nhiệtcho các phản ứng hóa học, làm chín thực phẩm, khử trùng…Trongnhiều ngành sản xuất, lò hơi là thiết bị không thể không có
- Lò hơi có thể được cấp nhiệt từ nhiều nguồn khác nhau Ở các lò hơicông suất nhỏ thường cấp nhiệt bằng điện, một số lò hiện đại dùngnhiên liệu là khí đốt hóa lỏng (gas-LPG) kèm theo là hệ thống điềuchỉnh tự động Với các lò hơi “sạch” như trên thường không có vấn đề
về mặt khói bụi thải Tuy nhiên, thường gặp trong các cơ sở tiểu thủcông nghiệp tại Thành phố Hồ Chí Minh là các lò hơi dùng nhiên liệuđốt lò chính là gỗ củi, than đá hoặc dầu F.O Các sản phẩm cháy do việcđốt các nhiên liệu trên thải vào không khí thường là nguyên nhân dẫnđến tình trạng ô nhiễm môi trường
- Đặc điểm khói thải của các loại lò hơi khác nhau, tùy theo loại nhiênliệu sử dụng
- SO2 chủ yếu sinh ra trong quá trình đốt nhiên liệu bằng than đá hoặc dầuF.O
Đặc điểm khói thải lò hơi đốt bằng than đá
- Khí thải của lò hơi đốt than chủ yếu mang bụi, CO2, CO, SO2, SO3,
NOx…do thành phần hóa chất có trong than kết hợp với ôxy trong quátrình cháy tạo nên
- Hàm lượng lưu huỳnh trong than khoảng 0,5% nên trong khí thải có
SO2 với nồng độ khoảng 1333mg/m3
Trang 6ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Ths PHAN XUÂN THẠNH
Đặc điểm khói thải lò hơi đốt bằng dầu F.O
- Khí thải của lò hơi đốt dầu F.O thường có các chất sau: CO2, CO, SO2,
( Trích Sổ tay hướng dẫn xử lý ô nhiễm môi trường trong sản xuất tiểu thủ
công nghiệp – Xử lý khói lò hơi – Sở Khoa học, Công nghệ và môi trường
Tp.HCM )
( Trích Sổ tay hướng dẫn xử lý ô nhiễm môi trường trong sản xuất tiểu thủ
công nghiệp – Xử lý khói lò hơi – Sở Khoa học, Công nghệ và môi trường
Lò hơi đốt bằng củi Khói + tro bụi + CO + CO2
Lò hơi đốt bằng than đá Khói + tro bụi + CO + CO2 + SO2 + SO3 + NOx
Lò hơi đốt bằng dầu
F.O Khói + tro bụi + CO + CO2 + SO2 + SO3 + NOx
Bảng: Nồng độ các chất trong khí thải lò hơi đốt dầu F.O
Bảng: Các chất ô nhiễm trong khói thải lò hơi
Trang 7SVTH: TRỊNH THỊ MINH CHÂU 6
- 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
thành SO3 trong khí quyển
-Khí SO2 là loại khí độc hại không chỉ đối với s
ức khỏe con người, động
thực vật mà còn ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường
Đối với sức khỏe con người
- SO2 là chất có tính kích thích, ở nồng độ nhất định có thể gây co giật ở
cơ trơn của khí quản Ở nồng độ lớn hơn sẽ gây tăng tiết dịch niêm mạc
đường khí quản Khi tiếp xúc với mắt, chúng có thể tạo thành axit
- SO2 có thể xâm nhập vào cơ thể con người qua các cơ quan hô hấp hoặc
các cơ quan tiêu hóa sau khi được hòa tan trong nước bọt Cuối cùng,
chúng có thể xâm nhập vào hệ tuần hoàn
- Khi tiếp xúc với bụi, SO2 có thể tạo ra các hạt axit nhỏ có khả năng xâm
nhập vào các huyết mạch nếu kích thước của chúng nhỏ hơn 2-3 μm
- SO2 có thể xâm nhập vào cơ thể qua da và gây ra các chuyển đổi hóa
học Kết quả là hàm lượng kiềm trong máu giảm, ammoniac bị thoát
qua đường tiểu và có ảnh hưởng đến tuyến nước bọt
- Trong máu, SO2 tham gia nhiều phản ứng hóa học, gây rối loạn chuyển
3
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)
Bảng: Liều lượng gây độc
Trang 8hóa đường và protein, gây thiếu vitamin B và C, ức chế enzyme
oxydaza, tạo ra methemoglobine để chuyển Fe2+ (hòa tan) thành Fe3+
SVTH: TRỊNH THỊ MINH CHÂU 7
ĐỒ ÁN MÔN HỌCGVHD: Ths PHAN XUÂN THẠNH(kết tủa) gây tắc nghẽn mạch máu cũng như làm giảm khả năng vận
chuyển oxy của hồng cầu, gây co hẹp dây thanh quản, khó thở
Đối với thực vật
- Các loài thực vật nhạy cảm với khí SO2 là rêu và địa y
- SO2 bị oxy hóa ngoài không khí và phản ứng với nước mưa tạo thành
axit sulfuric hay các muối sulfate gây hiện tượng mưa axit, ảnh hưởng
xấu đến môi trường
Quá trình hình thành mưa axit của SO 2
- Phản ứng hoá hợp giữa lưu huỳnh điôxít và các hợp chất gốc hiđrôxyl:
SO2 + OH· → HOSO2·
- Phản ứng giữa hợp chất gốc HOSO2· và O2 sẽ cho ra hợp chất gốc HO2·
và SO3 :
HOSO2· + O2 → HO2· + SO3
- Lưu huỳnh triôxít SO3 sẽ phản ứng với nước và tạo ra H2SO4 Đây
chính là thành phần chủ yếu của mưa axít
SO3(k) + H2O(l) → H2SO4(l)
Các tác hại của mưa axit
- Nước hồ bị axit hóa: mưa axit rơi trên mặt đất sẽ rửa trôi các chất dinh
dưỡng trên mặt đất và mang các kim loại độc hại xuống ao hồ, gây ô
0,03 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 xúcBảng: Nồng độ gây độc
Đối với môi trường
Trang 9nhiễm nguồn nước trong hồ, phá hỏng các loại thức ăn, uy hiếp sự sinh
tồn của các loài cá và các sinh vật khác trong nước
SVTH: TRỊNH THỊ MINH CHÂU
8
ĐỒ ÁN MÔN HỌCGVHD: Ths PHAN XUÂN THẠNH
thương 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
khí quyển 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 này sẽ tích
tụ trong cơ thể và gây nguy hiểm đối với sức khỏe con người
- Gây ăn mòn vật liệu và phá hủy các công trình kiến trúc
Hấp thụ khí SO 2 bằng nước
- Là phương pháp đơn giản được áp dụng sớm nhất để loại bỏ khí SO2
trong khí thải, nhất là trong khói từ các lò công nghiệp
- Ưu điểm: rẻ tiền, dễ tìm, hoàn nguyên được.
SO2 + H2O H+ + HSO
3-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 sinh vật mới khác với các sinh vật ban đầu.
Bảng: Các ảnh hưởng của pH đến hệ thủy sinh vật
- Rừng bị hủy diệt và sản lượng nông nghiệp bị giảm: mưa axit làm tổn
Trang 10- Nhược điểm: do độ hòa tan của khí SO2 trng nước quá thấp nên thườngphải dùng một lượng nước rất lớn và thiết bị hấp thụ phải có thể tích rất
lớn, cồng kềnh Để tách SO2 khỏi dung dịch phải nung nóng lên đến
1000C nên tốn rất nhiều năng lượng, chi phí nhiệt lớn
( Trang 93 – Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 3 – Trần Ngọc Chấn )
Hấp thụ khí SO 2 bằng dung dịch sữa vôi
- Là phương pháp được áp dụng rất rộng rãi trong công nghiệp vì hiệuquả xử lý cao, nguyên liệu rẻ tiền và sẵn có ở mọi nơi
Trang 11tích xây dựng.
- Nhược điểm: đóng cặn ở thiết bị do tạo thành CaSO4 và CaSO3, gây tắcnghẽn các đường ống và ăn mòn thiết bị
( Trang 95 – Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 3 – Trần Ngọc Chấn )
- Ưu điểm: hiệu quả rất cao, chất hấp thụ dễ kiếm và thu được muối
amoni sunfit và amoni bisunfit là các sản phẩm cần thiết
- Nhược điểm: rất tốn kém, chi phí đầu tư và vận hành rất cao.
Trang 12(Trang 100 – Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 3 – Trần Ngọc Chấn)
Mg(HSO3)2 + MgO 2MgSO3 + H2O
- Ưu điểm: có thể làm sạch khí nóng mà không cần làm lạnh sơ bộ, thu
được axit sunfuric như là sản phẩm của sự thu hồi, hiệu quả xử lý cao,MgO dễ kiếm và rẻ
- Nhược điểm: quy trình công nghệ phức tạp, vận hành khó, chi phí cao,
tổn hao MgO khá nhiều
(Trang 105 – Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 3 – Trần Ngọc Chấn)
(Trang 106 – Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 3 – Trần Ngọc Chấn)
Trang 13- Ưu điểm: có thể làm sạch khí ở nhiệt độ khá cao (200 - 2500C).
- Nhược điểm: có thể hình thành ZnSO4 làm cho việc tái sinh ZnO bất lợi
về kinh tế nên phải thường xuyên tách chúng ra và bổ sung lượng ZnOtương đương
Xử lý SO 2 bằng kẽm oxit kết hợp natri sunfit
- Phương pháp này dựa theo các phản ứng sau:
Na2CO3 + SO2 Na2SO3 + CO2
Na2SO3 + SO2+H2O 2NaHSO3
2NaHSO3 + ZnO ZnSO3 + Na2SO3 + H2O
- Ưu điểm: không đòi hỏi làm nguội sơ bộ khói thải, hiệu quả xử lý cao.
- Nhược điểm: hệ thống xử lý khá phức tạp và tiêu hao nhiều muối natri.
(Trang 110 – Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 3 – Trần Ngọc Chấn)
Trang 15ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Ths PHAN XUÂN THẠNH
Hấp phụ khí SO 2 bằng than hoạt tính
- Phương pháp này có thể áp dụng rất tốt để xử lý khói thải từ các nhàmáy nhiệt điện, nhà máy luyện kim và sản xuất axit sunfuric với hiệuquả kinh tế đáng kể
- Ưu điểm: sơ đồ hệ thống đơn giản và vạn năng, có thể áp dụng được
cho mọi quá trình công nghệ có thải khí SO2 một cách liên tục hay giánđoạn, cho phép làm việc được với khí thải có nhiệt độ cao (trên 1000C)
- Nhược điểm: tùy thuộc vào quá trình hoàn nguyên có thể là tiêu hao
nhiều vật liệu hấp phụ hoặc sản phẩm thu hồi được có lẫn nhiều axitsunfuric và tận dụng khó khăn, phải xử lý tiếp mới sử dụng được
(Trang 116 – Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 3 – Trần Ngọc Chấn)
Hấp phụ khí SO 2 bằng vôi, đá vôi, đolomit
- Ưu điểm: hiệu suất hấp phụ cao.
- Nhược điểm: cần chi phí đầu tư lớn do vật liệu chế tạo thiết bị đắt (thiết
bị làm việc trong môi trường ăn mòn mạnh và nhiệt độ cao)
Trang 16ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Ths PHAN XUÂN THẠNH
CHƯƠNG II: ĐỀ XUẤT VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH
- Theo QCVN 19: 2009/BTNMT, nồng độ tối đa cho phép của bụi và SO2
được tính theo công thức sau:
Cmax = C Kp Kv
Trong đó:
- 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
Trang 17- Vì thế, ta áp dụng QCVN 19: 2009/BTNMT cho đầu ra của HTXL.
Hiệu suất của quá trình xử lý bằng hấp thụ
E = 8000 − 500
8000 100% = 93,75%
Lựa chọn dung dịch hấp thụ
- Các dung dịch thường dùng để hấp thụ khí SO2 có thể là nước, huyền
phù sữa vôi (FGD), dung dịch soda Na2CO3, dung dịch NaOH…
- Nồng độ SO2 trong khói thải lò hơi theo đề bài là 8000 mg/m3
Chuyển sang nồng độ C ppm
Cppm = 8000 . 22 , 4 .( 273 +
55) = 3364( ppm)
64 273
- Ta thấy, nồng độ SO2 ban đầu là rất lớn (3364 ppm > 2000 ppm) nên
không áp dụng phương pháp hấp thụ SO2 bằng huyền phù sữa vôi được
- Đối với nồng độ cao, ta có thể áp dụng phương pháp hấp thụ SO2 bằng
nước hoặc bằng các dung dịch hấp thụ có chứa Natri như NaOH và
Na2CO3
- Tuy nhiên, khí SO2 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,
cồng kềnh Mặt khác, để tách SO2 khỏi dung dịch phải nung nóng lên
đến 1000C nên tốn rất nhiều năng lượng, chi phí nhiệt lớn
- NaOH và Na2CO3 là các chất hấp thụ có hoạt độ hấp thụ mạnh, có thể
xử lý SO2 ở bất kỳ nồng độ nào Do đó, dung dịch hấp thụ lựa chọn cho
quy trình công nghệ là dung dịch NaOH (pha loãng với nước)
Trang 18Ống khói
Ống khói
Trao đổi nhiệt
Khí ra
Van
chặn
Tháp hấp thụ
Thuyết minh sơ đồ 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
Trang 19qua Cyclone để thu hồi bụi.
- Do nhiệt độ dòng khí thải cao (2500C) nên sau khi qua Cyclone, dòngkhí được dẫn qua thiết bị trao đổi nhiệt để giảm nhiệt độ xuống thíchhợp cho quá trình hấp thụ xảy ra hiệu quả
- Dùng quạt thổi khí vào tháp đệm từ dưới lên Dung dịch hấp thụ NaOHđược bơm từ thùng chứa lên tháp và tưới trên lớp vật liệu đệm theochiều ngược với chiều của dòng khí đi trong tháp
CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH HẤP THỤ
- Lưu lượng khí: 12000 m3/h
Trang 20- Nồng độ SO2 đầu vào: 8000 mg/m3
- Nhiệt độ khí vào tháp: 550C
- Nồng độ bụi: 300 mg/m3
- Áp suất: Pt = 1atm = 760 mmHg = 1,0133.105 Pa
- Nồng độ đầu ra: CSO2c = 500 mg/m3
- Nhiệt độ của dung dịch NaOH: 250C
- Chọn điều kiện làm việc của tháp là nhiệt độ trung bình của dòng khívào và dòng lỏng vào, t0 = 400C Hỗn hợp khí xử lý xem như gồm SO2
- Suất lượng mole của SO2:
- Khối lượng riêng của pha khí ở 00C và 1atm:
Trang 21- Khối lượng riêng của pha khí ở 550C và 1atm:
- Khối lượng riêng của pha khí ở 400Cvà 1atm (ta xem như nhiệt độ dòng
khí ra bằng với nhiệt độ làm việc là 400C):
0,211.10−3 1 − 0,211.10−3
P T0 = 1,293 .
Trang 224,0 176 264 376 518 6984,5 199 300 428 588 7935,0 223 338 482 661
pha lỏng-khí
(Trích Tài liệu học tập Kỹ thuật xử lý khí thải - CBGD Dư Mỹ Lệ - Quá
Trang 23SVTH: TRỊNH THỊ MINH CHÂU 22
ĐỒ ÁN MÔN HỌCGVHD: Ths PHAN XUÂN THẠNH
Trang 25= 0, 5 64
Trang 260.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0
Nồng độ phần mol SO2 trong pha lỏng
- Đường cân bằng của quá trình hấp thụ SO2 tuân theo định luật Henry,
nên phương trình đường cân bằng có dạng :
Trang 27x: nồng độ phần mol của SO2 trong pha lỏng tại trang thái cân bằng pha
Ta có:
yđA = 0,003362 (mol SO2/mol hh khí)
ycA = 0.000211 (mol SO2/ mol hh khí)
- Do nồng độ phần mol của SO2 trong pha khí thay đổi trong khoảng rất
nhỏ so với nồng độ được biểu diễn trên đồ thị nên ta chọn hệ số Henry
Trang 28- Từ bảng số liệu, ta thấy giá trị của cặp y-x xấp xỉ giá trị Y-X nên xemnhư phương trình đường cân bằng biểu diễn theo Y-X có dạng như sau:
Y = 56,39X
Vẽ đường cân bằng (X-Y)
Số mol SO2 trong pha lỏng (10-3)
Trang 290,0000598 − 0 = 52,876(kmol dd / kmol khi tro)
- Suất lượng mole tối thiểu:
(Ltr)min = 52,876.Gtr = 52,876.444,663 = 23512 (kmol/h)
- Suất lượng mole thực tế:
= 0,0000399(mol SO2 / mol dd )
- Đường làm việc đi qua 2 điểm (Xc, Yđ) và (Xđ, Yc)
Vẽ đường cân bằng và đường làm việc trên cùng đồ thị
ĐƯỜNG CÂN BẰNG-ĐƯỜNG LÀM VIỆC
4
:)min= đ
SốmolSO 2trongph akhí(10-3)
.L
=
Trang 303 2.5
2 1.5
1 0.5
0
Số mol SO2 trong pha lỏng (10-3)
CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN THÁP HẤP THỤ
- Hấp thụ SO2 bằng dung dịch NaOH 10% khối lượng
- Nhiệt độ làm việc của tháp hấp thụ là 400C
khối-Nhà xuất bản ĐH Quốc gia Tp.HCM - 2008)
khối-Nhà xuất bản ĐH Quốc gia Tp.HCM - 2008)
(Trích Bảng 4 trang 11 - Bảng tra cứu Quá trình cơ học truyền nhiệt-Truyền
Bảng: Độ nhớt động lực của dung dịch NaOH 10% (Cp) theo nhiệt độ
(Trích Bảng 9 trang 16 - Bảng tra cứu Quá trình cơ học truyền nhiệt-Truyền
.
