Đồ án thiết kế hệ thống xử lý NH3 bằng tháp đệm

Hiện nay, do sự phát triển của các ngành công nghiệp tạo ra các sản phẩm phục vụ con 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. Trong các loại ô nhiễm, ô nhiễm không khí ảnh hưởng trực tiếp đến con người, động vật, thực vật và các công trình xây dựng. Sức khỏe và tuổi thọ con người phụ thuộc rất nhiều vào độ trong sạch của môi trường. Vì vậy, trong những năm gần đây ô nhiễm không khí từ các ngành sản xuất công ở nước ta đang là vấn đề quan tâm không chỉ của các nhà chuyên môn mà là của toàn xã hội bởi mức độ nguy hại của nó đã lên đến mức báo động. NH3 là một trong những chất gây ô nhiễm không khí được sản sinh nhiều trong các ngành sản xuất công nghiệp. Việc xử lý NH3 có nhiều phương pháp khác nhau. Với mõi phương pháp điều có ưu nhược điểm riêng của chúng. Vì vậy, đồ án môn học chúng em chọn thiết kế hệ thống hấp thu NH3 bằng tháp đệm và cũng là một trong những phương pháp góp phần vào việc xử lý khí thải ô nhiễm. Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Văn Nhiều, các thầy cô bộ môn Máy và Thiết bị đã tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện cho chúng em hoàn thành đồ án môn học này.CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN1.1.Giới thiệu về khí thảiAmôniăc là một chất khí không màu có mùi rất khó chịu. 1.1.1.Tính chất vật lí Amôniăc là một chất không màu, mùi khai và xốc, nhẹ hơn không khí (Khối lượng riêng D = 0,76gl )Amôniăc hoá lỏng ở 340C và hoá rắn ở 780C. Trong số các khí, amôniăc tan được nhiều nhất trong nước: 1 lít nước ở 200oC hoà tan được 800 lít NH3.1.1.2. Tính chất hóa học a. Sự phân huỷPhản ứng tổng hợp NH3 là thuận nghịch. Điều này có nghĩa, amôniăc có thể phân huỷ sinh ra các đơn chất N2 và H2 .Amôniăc phân huỷ ở nhiệt độ 600 – 7000C và áp suất thường. Phản ứng phân huỷ là phản ứng thu nhiệt và cũng là phản ứng thuận nghịch :2 NH3 3 H2 + N2b. Tác dụng với axit NH3 + HCl → NH4Cl1.1.3. Độc tính của amôniăc : 3 dạng của amoniac Khí amoniac (NH3) Khí amoniac hóa lỏng Dung dịch amonia (NH4OH)a. Đối với động vật thuỷ sinh:NH3 được xem như là một trong những “kẻ giết hại” thế giới thuỷ sinh, sự nhiễm độc NH3 thường xảy ra đối với những hồ nuôi mới hoặc những hồ nuôi cũ nhưng có mật độ nuôi lớnb.Đối với người: Khi hít phải hoặc tiếp xúc trực tiếp với NH3Triệu chứng :Thở khó, ho, hắt hơi khi hít phảiCổ họng bị rát, mắt, môi và mũi bị phỏng, tầm nhìn bị hạn chế.Mạch máu bị giảm áp nhanh chóngDa bị kích ứng mạnh hoặc bị phỏng Trong một số trường hợp nếu hít phải NH3 nồng độ đậm đặc có thể bị ngất, thậm chí bị tử vong.Trường hợp bị nhiễm độc cấp tính:Nồng độ khí NH3 trên 100 mgm3 gây kích ứng đường hô hấp rõ rệt.Trị số giới hạn cho phép làm việc với đủ phương tiện phòng hộ trong một giờ là từ 210350 mgm3 1.1.4. Các vấn đề MT liên quan đến NH3 Trong quá trình nuôi tôm, cá, các quá trình xử lý nước thải: nước thải, khí thải và bùn do phân hữu cơ, xác động vật, xác(vỏ) tôm sau khi tiêu hoá thức ăn thì chúng được thải ra trong điều kiện kỵ khí dưới sự tác dụng của vi khuẩn trong nước sinh ra H2S, NH3, CH4 … các chất này rất độc cho ao nuôi và các động vật thuỷ sinh. Các vụ rò rĩ khí NH3 từ các nhà máy phân bón, SX nước đá, đông lạnh… cũng ảnh hưởng lớn đến sức khoẻ công nhân và cộng đồng xung quanh. 1.2. Giới thiệu về quá trình hấp thụ 1.2.1. Khái niệm: Hấp thụ là quá trình xảy ra khi một cấu tử của pha khí khuếch tán vào pha lỏng hoặc rắn do sự tiếp xúc giữa hai pha khí và lỏng (rắn). Khí được hấp thu gọi là chất bị hấp thụ ; chất lỏng( rắn) dùng để hút gọi là chất hất thu, khí không bị hấp thụ gọi là khí trơ. Mục đích: hòa tan một hay nhiều cấu tử của hỗn hợp khí để tạo nên một dung dịch (hỗn hợp) các cấu tử trong chất lỏng(chất rắn) . Các quá trình xảy ra do sự tiếp xúc pha giữa khí và lỏng (rắn). Quá trình này cần sự truyền vật chất từ pha khí vào pha lỏng (rắn). Nếu quá trình xảy ra ngược lại , nghĩa là cần sự truyền vật chất từ pha lỏng (rắn) vào pha hơi, ta có quá trình nhả khí. Nguyên lý của cả hai quá trình là giống nhau . Trong công nghiệp hóa chất và thực phẩm, quá trình hấp thụ dùng để:Thu hồi các cấu tử quý trong pha khí.Làm sạch pha khí.

ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: LÊ VĂN NHIỀU LỜI MỞ ĐẦU Hiện nay, do sự phát triển của các ngành công nghiệp tạo ra các sản phẩm phục vụ con 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. Trong các loại ô nhiễm, ô nhiễm không khí ảnh hưởng trực tiếp đến con người, động vật, thực vật và các công trình xây dựng. Sức khỏe và tuổi thọ con người phụ thuộc rất nhiều vào độ trong sạch của môi trường. Vì vậy, trong những năm gần đây ô nhiễm không khí từ các ngành sản xuất công ở nước ta đang là vấn đề quan tâm không chỉ của các nhà chuyên môn mà là của toàn xã hội bởi mức độ nguy hại của nó đã lên đến mức báo động. NH 3 là một trong những chất gây ô nhiễm không khí được sản sinh nhiều trong các ngành sản xuất công nghiệp. Việc xử lý NH 3 có nhiều phương pháp khác nhau. Với mõi phương pháp điều có ưu nhược điểm riêng của chúng. Vì vậy, đồ án môn học chúng em chọn thiết kế hệ thống hấp thu NH 3 bằng tháp đệm và cũng là một trong những phương pháp góp phần vào việc xử lý khí thải ô nhiễm. Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Văn Nhiều, các thầy cô bộ môn Máy và Thiết bị đã tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện cho chúng em hoàn thành đồ án môn học này. Trang 1 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: LÊ VĂN NHIỀU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Trang 2 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: LÊ VĂN NHIỀU 1.1. Giới thiệu về khí thải Amôniăc là một chất khí không màu có mùi rất khó chịu. 1.1.1. Tính chất vật lí Amôniăc là một chất không màu, mùi khai và xốc, nhẹ hơn không khí (Khối lượng riêng D = 0,76g/l ) Amôniăc hoá lỏng ở -34 0 C và hoá rắn ở -78 0 C. Trong số các khí, amôniăc tan được nhiều nhất trong nước: 1 lít nước ở 200 o C hoà tan được 800 lít NH 3 . 1.1.2. Tính chất hóa học a. Sự phân huỷ Phản ứng tổng hợp NH 3 là thuận nghịch. Điều này có nghĩa, amôniăc có thể phân huỷ sinh ra các đơn chất N 2 và H 2 . Amôniăc phân huỷ ở nhiệt độ 600 – 700 0 C và áp suất thường. Phản ứng phân huỷ là phản ứng thu nhiệt và cũng là phản ứng thuận nghịch : 2 NH 3 3 H 2 + N 2 b. Tác dụng với axit NH 3 + HCl → NH 4 Cl 1.1.3. Độc tính của amôniăc : 3 dạng của amoniac - Khí amoniac (NH 3 ) - Khí amoniac hóa lỏng - Dung dịch amonia (NH 4 OH) a. Đối với động vật thuỷ sinh: NH 3 được xem như là một trong những “kẻ giết hại” thế giới thuỷ sinh, sự nhiễm độc NH 3 thường xảy ra đối với những hồ nuôi mới hoặc những hồ nuôi cũ nhưng có mật độ nuôi lớn b.Đối với người: Khi hít phải hoặc tiếp xúc trực tiếp với NH 3 Triệu chứng :  Thở khó, ho, hắt hơi khi hít phải Trang 3 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: LÊ VĂN NHIỀU  Cổ họng bị rát, mắt, môi và mũi bị phỏng, tầm nhìn bị hạn chế.  Mạch máu bị giảm áp nhanh chóng  Da bị kích ứng mạnh hoặc bị phỏng  Trong một số trường hợp nếu hít phải NH 3 nồng độ đậm đặc có thể bị ngất, thậm chí bị tử vong. Trường hợp bị nhiễm độc cấp tính: - Nồng độ khí NH 3 trên 100 mg/m 3 gây kích ứng đường hô hấp rõ rệt. - Trị số giới hạn cho phép làm việc với đủ phương tiện phòng hộ trong một giờ là từ 210-350 mg/m 3 1.1.4. Các vấn đề MT liên quan đến NH 3 - Trong quá trình nuôi tôm, cá, các quá trình xử lý nước thải: nước thải, khí thải và bùn do phân hữu cơ, xác động vật, xác(vỏ) tôm sau khi tiêu hoá thức ăn thì chúng được thải ra trong điều kiện kỵ khí dưới sự tác dụng của vi khuẩn trong nước sinh ra H 2 S, NH 3 , CH 4 … các chất này rất độc cho ao nuôi và các động vật thuỷ sinh. - Các vụ rò rĩ khí NH 3 từ các nhà máy phân bón, SX nước đá, đông lạnh… cũng ảnh hưởng lớn đến sức khoẻ công nhân và cộng đồng xung quanh. 1.2. Giới thiệu về quá trình hấp thụ 1.2.1. Khái niệm: Hấp thụ là quá trình xảy ra khi một cấu tử của pha khí khuếch tán vào pha lỏng hoặc rắn do sự tiếp xúc giữa hai pha khí và lỏng (rắn). - Khí được hấp thu gọi là chất bị hấp thụ ; chất lỏng( rắn) dùng để hút gọi là chất hất thu, khí không bị hấp thụ gọi là khí trơ. - Mục đích: hòa tan một hay nhiều cấu tử của hỗn hợp khí để tạo nên một dung dịch (hỗn hợp) các cấu tử trong chất lỏng(chất rắn) . Các quá trình xảy ra do sự tiếp xúc pha giữa khí và lỏng (rắn). Quá trình này cần sự truyền vật chất từ pha khí vào pha lỏng (rắn). Nếu quá trình xảy ra ngược lại , nghĩa là cần sự truyền vật chất từ pha lỏng (rắn) vào pha hơi, ta có quá trình nhả khí. Nguyên lý của cả hai quá trình là giống nhau . - Trong công nghiệp hóa chất và thực phẩm, quá trình hấp thụ dùng để: + Thu hồi các cấu tử quý trong pha khí. + Làm sạch pha khí. + Tách hỗn hợp tạo thành các cấu tử riêng biệt. + Tạo thành một dung dịch(hỗn hợp) sản phẩm. Trang 4 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: LÊ VĂN NHIỀU  Hấp thụ vật lý: về thực chất chỉ là sự hòa tan các chất bị hấp thụ vào trong dung môi hấp thụ, chất khí hòa tan không tạo ra hợp chất hóa học với dung môi, nó chỉ thay đổi trạng thái vật lý từ thể khí biến thành dung dịch lỏng (quá trình hòa tan đơn thuần của chất khí trong chất lỏng).  Hấp thụ hóa học: trong quá trình này chất bị hấp thụ sẽ tham gia vào một số phản ứng hóa học với dung môi hấp thụ. Chất khí độc hại sẽ biến đổi về bản chất hóa học và trở thành chất khác. Cơ cấu của quá trình này có thể chia thành ba bước:  Khuếch tán các phân tử chất ô nhiễm thể khí trong khối khí thải đến bề mặt của chất lỏng hấp thụ  Thâm nhập và hòa 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 khối chất lỏng hấp thụ 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 ta phải dựa vào độ hòa tan chọn lọc của chất khí trong dung môi để chọn lọc dung môi cho thích hợp hoặc chọn dung dịch thích hợp (trong trường hợp hấp thụ hóa học). Quá trình hấp thụ được thực hiện tốt hay xấu phần lớn là do tính chất dung môi quyết định. Việc lựa chọn dung môi phụ thuộc và các yếu tố sau : - Độ hòa tan tốt: có tính chọn lọc có nghĩa là chỉ hòa tan cấu tử cần tách và không hòa tan không đáng kể các cấu tử còn lại . Đây là điều kiện quan trọng nhất. - Độ nhớt của dung môi càng bé thì trở lực thuỷ học càng nhỏ và và có lợi cho quá trình chuyển khối. - Nhiệt dung riêng bé sẽ tốn ít nhiệt khi hoàn nguyên dung môi. - Nhiệt độ sôi khác xa với nhiệt dộ sôi của chất hoà tan để dể tách các cấu tử ra khỏi dung môi . - Nhiệt độ đóng rắn thấp để tránh tắc thiết bị và thu hồi các cấu tử hòa tan dễ dàng hơn. - Ít bay hơi, rẻ tiền , dễ kiếm và không độc hại với người và không ăn mòn kim loại. 1.2.2. Cơ sở thiết bị a) Cơ sở vật lý của quá trình hấp thu : 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 , nghĩa là phân chia hai pha .Phụ thuộc vào sự tương tác giữa chất hấp thu và chất bị hấp thu trong pha khí. b) Phương trình cân bằng vật chất của quá trình hấp thu : Trang 5 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: LÊ VĂN NHIỀU Phương trình cân bằng vật liệu có dạng: G Y Y Đ + G X X Đ = G X X C + G Y Y C Trong đó : G X :luợng khí trơ không đổi khi vận hành ( kmol/ h) G Y : lượng dung môi không đổi khi vận hành(kmol/ h) Y Đ , Y C : nồng độ đầu và cuối của pha khí (kmol/kmolkhí trơ) X Đ , X C : nồng độ cuối và đầu của pha lỏng (kmol/kmolkhí trơ) 1.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả hấp thu a. Ảnh hưởng của nhiệt độ: Khi các điều kiện khác không đổi mà nhiệt độ tháp tăng thì hệ số Henri sẽ tăng . Kết quả là ảnh hưởng đường cân bằng dịch chuyển về phía trục tung . Nếu các đừơng làm việc AB không đổi thì động lực trung bình sẽ giảm , số đĩa lý thuyêt sẽ tăng và chiều cao của thiết bị 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. b. Ảnh hưởng của áp 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 dịch chuyển về phía trục hoành. Trang 6 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: LÊ VĂN NHIỀU Khi đường làm việc AB không đổi thì động lực trung bình sẽ tăng quátrình chuyển khối sẽ tốt hơn và số đĩa lý thuyết sẽ giảm làm chiều cao của tháp sẽ 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 vân hành của tháp hấp thụ c. Các yếu tố khác: Tính chất của dung môi , loại thiết bị và cấu tạo thiết bị độ chính xác của dụng cụ đo, chế độ vận hành tháp… đều có ảnh hưởng nhiều đến hiệu suất hấp thu. 1.2.4. Ưu, nhược điểm của quá trình hấp thu  Ưu điểm: Rẻ tiền, nhất là khi sử dụng H 2 O làm dung môi hấp thụ,các khí độc hại như SO 2 , H 2 S, NH 3 , HF, có thể được xử lí rất tốt với phương pháp này với dung môi nước và các dung môi thích hợp. Có thể sử dụng kết hợp khi cần rửa khí làm sạch bụi, khi trong khí thải có chứa cả bụi lẫn các khí độc hại mà các chất khí có khả năng hòa 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 thải có nhiệt độ cao, quá trình hấp thụ là quá trình tỏa nhiệt nên khi thiết kế, xây dựng và vận hành hệ thống thiết bị hấp thụ xử lí khí thải nhiều trường hợp ta phải lắp đặt thêm thiết bị trao đổi nhiệt trong tháp hấp thụ để làm nguội thiết bị, tăng hiệu quả của quá trình xử lí. Như vậy, thiết bị sẽ trở nên cồng kềnh, vận hành phức tạp. Khi làm việc, hiện tượng “sặc” rất dễ xảy ra khi ta khống chế, điều chỉnh mật độ tưới của pha lỏng không tốt, đặc biệt khi dòng khí thải có hàm lượng bụi lớn. Việc lựa chọn dung môi thích hợp sẽ rất khó khăn, khi chất khí cần xử lí không có khả năng hòa tan trong nước. Lựa chọn dung môi hữu cơ sẽ nảy sinh vấn đề: các dung môi này có độc hại cho người sử dụng và môi trường hay không? Việc lựa chọn dung môi thích hợp là bài toán hóc búa mang tính kinh tế và kĩ thuật, giá thành dung môi quyết định lớn đến giá thành xử lý và hiệu quả xử lý. Phải tái sinh dung môi (dòng chất thải thứ cấp ) khi xử dụng dung môi đắt tiền. Chất thải gây ô nhiễm nguồn nước hệ thống càng trở nên cồng kềnh phức tạp. 1.3. Thiết bị hấp thu Thiết bị được sử dụng để tiến hành quá trình hấp thu được gọi là thiết bị hấp thu hoặc cột hấp thu. Thiết bị hấp thu có thể làm việc gián đoạn hoặc liên tục và được chia thành 4 nhóm sau: Trang 7 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: LÊ VĂN NHIỀU • Thiết bị hấp thu bề mặt : được dùng khi hấp thu một lượng nhỏ có tính hòa tan tốt. • Thiết bị hấp thu loại đệm : được sử dụng phổ biến nhất khi chất lỏng và chất khí tinh khiết và có mât độ phun lớn. • Thiết bị hấp thu loại sủi bọt : được dùng khi tháp có năng suất cao và cần thoát ra một luợng nhệt lớn . • Thiết bị hấp thu loại phun: thành tia và thiết bị hấp thu cơ khí . Các loại tháp thường gặp : 1.3.1. Tháp màng - Bề mặt tiếp xúc pha là bề mặt chất lỏng chảy thành màng theo bề mặt vật rắn thường là thẳng đứng . bề mặt vật rắn có thể là ống , tấm song song hoặc đệm tấm . a. Tháp màng dạng ống : -Có cấu tạo tương tự thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm gồm có ống tạo màng được giữ bằng hai vĩ ống ở hai đầu khoảng không giữa ống và vỏ thiết bị tách khi cần thiết . chất lỏng chảy thành màng theo thành ống từ trên xuống , chất khí ( hơi ) đi theo khoảng không gian trong màng chất lỏng từ dưới lên . b. Tháp màng dạng tấm phẳng : - các tấm đệm đặt ở dạng thẳng đứng được làm từ những vật liệu khác nhau ( kim loại , nhựa , vải căng treo trên khung …) đặt trong thân hình trụ . để đảm bảo thấm ướt đều chất lỏng từ cả 2 phía tấm đệm ta dùng dụng cụ phân phối đặc biệt có cấu tạo răng cưa. c. Tháp màng dạng ống khi lỏng và khí đi cùng chiều : - Cũng có cấu tạo từ các ống cố định trên 2 vỉ , khí đi qua thân gồm các ống phân phối tương ứng đặt đồng trục với ống tạo màng . chất lỏng đi vào ống tạo màng qua khe giữa 2 ống . khi đó tốc độ khí lớn kéo theo chất lỏng từ dưới lên chuyển động dưới dạng Trang 8 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: LÊ VĂN NHIỀU màng theo thành ống . khi cần tách nhiệt có thể cho tác nhân lạnh đi vào khoảng không gian giữa vỏ và ống . để nâng cao hiệu suất người ta dùng thiết bị nhiều bậc khác nhau. - Thủy động lực trong thiết bị dạng màng : khi có dòng khí chuyển động ngược chiều sẽ ảnh hưởng đến chế độ chảy của màng . khi đó , do lực ma sát giữa khí và lỏng sẽ có cản trở mạnh của dòng khí làm bề dày màng tăng lên , trở lực dòng khí tăng . tiếp tục tăng vận tốc dòng khí sẽ dẫn đến cân bằng giữa trọng lực của màng lọc và lực ma sát và dẫn đến chế độ sặc. * Ưu và nhược điểm của tháp màng: + Ưu: - Trở lực theo pha khí nhỏ. - Có thể biết được bề mặt tiếp xúc pha (trong trường hợp chất lỏng chảy thành màng) - Có thể thực hiện trao đổi nhiệt. + Nhược: - Năng suất theo pha lỏng nhỏ. - Cấu tạo phức tạp, khi vận hành dễ bị sặc. * Ứng dụng: - Trong phòng thí nghiệm - Trong trường hợp có năng suất thấp - Trong những hệ thống cần trở lực thấp (hệ thống hút chân không, ) * Ví dụ: Hệ thống chưng dầu vỏ hạt điều, tái sinh dầu nhờn, chưng cất tinh dầu, cô đặc nước trái cây, 1.3.2. Tháp đệm - Cấu tạo gồm: thân tháp rỗng bên trong đổ đầy đệm làm từ vật liệu khác nhau ( gỗ nhựa, kim loại, gôm, …) với những hình dạng khá nhau ( trụ, cầu, tấm, yên ngựa, lò xo …) , lưới đỡ đệm, ống dẫn khí và lỏng ra vào. Trang 9 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: LÊ VĂN NHIỀU - 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 ngoài ống ; lỏng và khí trong cùng ống ); màng phân phối , vòi phun hoa sen (dạng trụ , bán cầu , khe …); bánh xe quay ( ống có lỗ, phun quay , ổ đỡ …) - Các phần tử đệm được đặc trưng bằng dường kính d, chiều cao h , bề dày δ . khối đệm được đặc trưng bằng các kích thước : bề mặt riêng a , thể tích tự do, đường kính tương đương , tiết diện tự do S . - Khi chọn đệm cần lưu ý : thấm ướt tốt chất lỏng ; trở lực nhỏ , thể tích tự do và tiết diện ngang lớn ; có thể làm việc với tải trọng lớn của lỏng và khí , khối lượng riêng nhỏ ; phân phối đều chất lỏng ; có tính chịu ăn mòn cao; rẻ tiền; dễ kiếm… - Nguyên lý hoạt động: Chất lỏng chảy trong tháp theo đệm dưới dạng máng nên bề mặt tiếp xúc pha là bề mặt thấm ướt của đệm . - Ưu – nhược điểm - ứng dụng: * Ưu: cấu tạo đơn giản; trở lực theo pha khí (hoạt động ở chế độ màng/quá độ) nhỏ. * Nhược: hoạt động kém ổn định, hiệu suất thấp; dễ bị sặc; khó tách nhiệt, khó thấm ướt. * Ứng dụng: + Dùng trong các trường hợp năng suất thấp: tháp hấp thụ khí, tháp chưng cất, + Dùng trong các hệ thống trở lực nhỏ (như hệ thống hút chân không, ) 1.3.3. Tháp đĩa + Sơ đồ cấu tạo : - Tháp đĩa thường cấu tạo gồm thân hình trụ thẳng đứng, bên trong có đặt các tấm ngăn(đĩa) cách nhau 1 khoảng nhất định. Trên mỗi đĩa 2 pha chuyển động ngược hoặc Trang 10 [...]... dung dịch đi ra khỏi tháp bằng dung dịch vào và cũng bằng dung dịch khí ra khỏi tháp( T=300C) Trang 23 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: LÊ VĂN NHIỀU Trang 24 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: LÊ VĂN NHIỀU CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH 5.1 Tính kích thước tháp hấp thu: 5.1.1 Các thông số vật lý của dòng khí : - Lưu lượng khí trung bình đi trong tháp hấp thu : Vd, Vc – lưu lượng khí vào và ra khỏi tháp, m3/h Vc = Vtr... tháp đĩa lỗ - Tháp xupap: dùng trong chưng cất dầu mỏ Trang 11 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: LÊ VĂN NHIỀU CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ Thuyết minh quy trinh công nghệ: Khí cần được xử lý được lấy từ các nhà máy sản xuất phân bón, sản xuất phân Ure, sẽ được thu lại rồi sau đó dùng quạt thổi khí vào tháp hấp thụ ( tháp đệm) Dung dịch dùng hấp thụ là nước Trang 12 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: LÊ VĂN NHIỀU Tháp hấp thụ làm... nghiệp thì xử lý sao cho nước thải đạt tiêu chuẩn loại B ( 1mg/l) hoặc nếu đặt trong khu sinh hoạt thì phải xử lý cho đến khi đạt tiêu chuẩn loại A (0,1mg/l) Trang 13 ĐỒ ÁN MÔN HỌC 12345- GVHD: LÊ VĂN NHIỀU Bồn chứa nhiên liệu Bơm Bồn cao vị Lưu lượng kế lỏng Tháp hấp thu 6- Van 7- Bồn chứa 8- Lưu lượng kế khí 9- Ống khói 10- Quạt Trang 14 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: LÊ VĂN NHIỀU CHƯƠNG 3: CÂN BẰNG VẬT CHẤT... (kmol NH3/ kmol hh) Nồng độ đầu của pha khí theo tỷ số mol : Yđ = = 7.312 ×10-4 (kmol NH3/ kmol khí trơ) (kmol NH3/ kmol hh) Nồng độ cuối của pha khí theo tỷ số mol : Yc = (kmol NH3/ kmol khí trơ) Trang 16 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: LÊ VĂN NHIỀU Hấp thu NH3 bằng nước, chọn dung môi sạch khi vào tháp nên : X đ = 0 Với Xđ : nồng độ đầu của pha lỏng, kmol NH3/ kmol H2O Xc : nồng độ đầu ra của pha lỏng, kmol NH3/ kmol... 3.1 Các thông số ban đầu o o o Lưu lượng khí thải: 15000 m3/h Nồng độ NH3 ban đầu: 0.5 g/m3 Nồng độ NH3 sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn: 0.045 g/m 3 [7] Trang 15 ĐỒ ÁN MÔN HỌC o o GVHD: LÊ VĂN NHIỀU Chọn nhiệt độ làm việc của tháp T= 300C Áp suất làm việc 1atm 3.2 Tính cân bằng vật chất: Phương trình cân bằng của dung dịch hấp thu NH 3 bằng H2O được biểu diễn theo định luật Henry: Ở 30oC Ψ.10-6 = 0.00241... trung bình µx = µxtb = 0.8007×10-3 (kg/m.s) Trang 30 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: LÊ VĂN NHIỀU + µn: độ nhớt của nước ở 200C µn = 1.005×10-3 (kg/m.s) A: hệ số, A = 0.022 Chọn đệm vòng Raschig bằng sứ, kích thước đệm 80×80×8 mm Các thông số của đệm: σd: bề mặt riêng của đệm σd = 60 m2/m3 Vd: thể tích tự do của đệm Vd = 0.78 m3/m3 : khối lượng riêng xốp của đệm d = 535 kg/m3 Thay số vào ta được: lg Suy ra: ωs’... Trang 25 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: LÊ VĂN NHIỀU Khối lượng riêng trung bình của pha khí : [2]-IX.102, trang 183 Trong đó: + M1, M2: Khối lượng mol của NH3 và không khí + T: nhiệt độ làm việc trung bình của tháp hấp thu T = 300C + ytb1: nồng độ phần mol của NH3 lấy theo giá trị trung bình Với yd1, yc1: nồng độ phần mol của vào và ra khỏi tháp (kmol NH3/ kmol hh) Suy ra: (kmol NH3/ kmol hh) + M1 = MNH3 = 17... lượng phát sinh do hấp thụ khí, kj/h Trang 20 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: LÊ VĂN NHIỀU Phương trình cân bằng nhiệt lượng có dạng: GđIđ + LđCđTđ + Qs = GcIc + LcCcTc + Q0 Để đơn giản hóa vấn đề tính tóan, ta có thể giả thiết như sau : - Nhiệt độ mất mát ra môi trường xung quanh không đáng kể, Q0 = 0 - Nhiệt độ của hổn hợp khí ra khỏi tháp bằng nhiệt độ dung dịch vào tháp: t c = tđ = 300C - Tỷ nhiệt của dung dịch... ngang của tháp, kg/m2.s (m2) Tiết diện ngang của tháp: (kg/m2.s) (kg/m2.s) + µy =µhh= 1.8646*10-5 kg/m.s, là độ nhớt pha khí + y = ytb = 1.158 kg/m3 là khối lượng riêng pha khí + Dx , Dy: là hệ số khuếch tán trong pha khí và trong pha lỏng, m 2/s 5.1.4.1 Hệ số khuếch tán trong pha lỏng: , m2/s Trong đĩ: MB là khối lượng mol của dung môi, MB = Trang 33 [2]-VIII.19, trang 126 (kg/kmol) ĐỒ ÁN MÔN HỌC... GVHD: LÊ VĂN NHIỀU φ là hệ số kết hợp cho dung môi, φ = 2.6 cho dung môi là nước T = 273 + 30 = 3030K , nhiệt độ khuếch tán VA (NH3) = 25.8 cm3/mol , là thể tích mol của dung chất µ’: là độ nhớt của dung dịch µ’ = (Cp) (m2/s) Suy ra: 5.1.4.2 Hệ số khuếch tán trong pha khí: [2]-VIII.5, trang 127 Trong đó: T = 273 +30 = 3030K P = 1 at, áp suất khuếch tán MA, MB: là khối lượng mol khí NH3 và không khí MA . Việc xử lý NH 3 có nhiều phương pháp khác nhau. Với mõi phương pháp điều có ưu nhược điểm riêng của chúng. Vì vậy, đồ án môn học chúng em chọn thiết kế hệ thống hấp thu NH 3 bằng tháp đệm và. trường hợp năng suất thấp: tháp hấp thụ khí, tháp chưng cất, + Dùng trong các hệ thống trở lực nhỏ (như hệ thống hút chân không, ) 1.3.3. Tháp đĩa + Sơ đồ cấu tạo : - Tháp đĩa thường cấu tạo. Trong những hệ thống cần trở lực thấp (hệ thống hút chân không, ) * Ví dụ: Hệ thống chưng dầu vỏ hạt điều, tái sinh dầu nhờn, chưng cất tinh dầu, cô đặc nước trái cây, 1.3.2. Tháp đệm - Cấu tạo