Tính và thiết kế thiết bị hấp thu dùng để hấp thu hỗn hợp NH3 và không khí

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP TPHCMTTCN HÓABỘ MÔN MÁY VÀ THIẾT BỊĐỒ ÁN MÔN HỌCCHUYÊN ĐỀ HẤP THUHọ và tên sinh viên: Nguyễn T.D. Phước Thiện Nguyễn Mạnh ThiLớp: CDH04LT1.Yêu cầu:Tính và thiết kế thiết bị hấp thu dùng để hấp thu hỗn hợp NH3 và không khí2.Với các số liệu ban đầu như sau:Năng suất tính theo hỗn hợp vào 800 m3h.Nhiệt độ hỗn hợp khí vào là 300C (điều kiện làm việc ở nhiệt độ và áp suất thường)Nồng độ hỗn hợp khí vào chiếm 4% thể tích chất cần hấp thuNồng độ đầu của pha lỏng là 0% mol của cấu tử chất cần hấp thụHệ số dư chất lỏng hấp thu riêng 1.4Hiệu suất hấp thu của tháp là 85%3.Nhiệm vụ và nội dung tính toán:Chọn dung môi.Cân bằng vật chất.Tính thiết bị chính.Chọn bơm quạt.Bản vẽ (khổ A1): 1 bản vẽ so đồ qui trình công nghệ và 1 bản vẽ chi tiếtGiáo viên hướng dẫn. Trương Văn Minh LỜI NÓI ĐẦUCùng với sự phát triển kinh tế thị trường, hiện nay với sự cạnh tranh gay gắt của nhiều thành phần kinh tế thì tình hình sản xuất kinh doanh ngày càng trở nên khó khăn. Vì vậy mỗi công ty, xí nghiệp muốn tồn tại và phát triển đứng vững trong nền kinh tế thị trường có nhiều biến động nhưng cũng có nhiều tiềm năng, đòi hỏi mỗi doanh nghiệp phải có sự đổi mới, tư duy năng động trong sản xuất, kinh doanh.Trong đó việc nghiên cứu và ứng dụng thành tựu khoa học kỹ thuật công nghệ hiện đại đã giúp ngành công nghiệp Việt Nam có những bước nhảy đáng kể, trong đó ngành công nghệ hóa đã đóng góp một phần không nhỏ trong việc phát triển kinh tế và cải thiện môi trường hiện nay, là ngành chủ lực để phát triển và nghiên cứu khi ta muốn tiến sâu vào nghiên cứu những ngành khác.Moät trong nhöõng qui trình ñoùng vai troø quan troïng trong ngaønh coâng nghieäp hoaù chaát ñoù laø qui trình sử lý khí thải bằng phương pháp hấp thu và nó khoâng theå thieáu trong caùc coâng ty saûn xuaát goám söù, saûn xuaát cao su, ngaønh nhuoäm … Tuy nhieân khoâng phaûi moïi qui trình ñieàu söû dung moät coâng ngheä, do ñoù moân ñoà aùn quaù trình vaø thieát bò seõ giuùp cho sinh vieân coù caùi nhìn toång quaùt hôn vaø phaàn naøo thieát keá sô boä ñöôïc moät thaùp haáp thu. Ngaøy nay ñaát nöôùc ta ñang treân ñöôøng hoäi nhaäp, cuøng vôùi quaù trình coâng nghieäp hoùa hieän ñaïi hoùa ñaát nöôùc. Chuùng ta ra söùc hoïc taäp tieáp thu kieán thöùc, naâng cao trình ñoä ñeå goùp phaàn xaây döng vaø phaùt trieån ñaát nöôùc. Trong xu theá ñoù qua quaù trình hoïc taäp taïi tröôøng chuùng em ñaõ ñöôïc quí thaày coâ taän tình chæ daïy, truyeàn ñaït nhöõng nhieàu kieán thöùc heát söùc quí baùo vaø nhöõng kinh nghieäm thöïc teá. Qua ñoù giuùp chuùng em thöïc hieän neân cuoán ñoà aùn naøy. Mong nhaän ñöôïc nhieàu yù kieán ñoùng goùp cuûa quí thaày coâ vaø caùc baïn giuùp cho ñoà aùn hoaøn thieän hôn .

Đồ Án Môn Học QTTB Lớp: CDHO4LT TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP TPHCM TTCN HÓA BỘ MÔN MÁY VÀ THIẾT BỊ ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHUYÊN ĐỀ HẤP THU Họ và tên sinh viên: Nguyễn T.D. Phước Thiện & Nguyễn Mạnh Thi Lớp: CDH04LT 1. Yêu cầu: Tính và thiết kế thiết bị hấp thu dùng để hấp thu hỗn hợp NH 3 và không khí 2. Với các số liệu ban đầu như sau: −Năng suất tính theo hỗn hợp vào 800 m 3 /h. −Nhiệt độ hỗn hợp khí vào là 30 0 C (điều kiện làm việc ở nhiệt độ và áp suất thường) −Nồng độ hỗn hợp khí vào chiếm 4% thể tích chất cần hấp thu −Nồng độ đầu của pha lỏng là 0% mol của cấu tử chất cần hấp thụ −Hệ số dư chất lỏng hấp thu riêng 1.4 −Hiệu suất hấp thu của tháp là 85% 3. Nhiệm vụ và nội dung tính toán: −Chọn dung môi. −Cân bằng vật chất. −Tính thiết bị chính. −Chọn bơm quạt. −Bản vẽ (khổ A1): 1 bản vẽ so đồ qui trình công nghệ và 1 bản vẽ chi tiết Giáo viên hướng dẫn. Trương Văn Minh GVHD: Trương Văn Minh Trang Đồ Án Mơn Học QTTB Lớp: CDHO4LT LỜI NĨI ĐẦU − Cùng với sự phát triển kinh tế thị trường, hiện nay với sự cạnh tranh gay gắt của nhiều thành phần kinh tế thì tình hình sản xuất kinh doanh ngày càng trở nên khó khăn. Vì vậy mỗi cơng ty, xí nghiệp muốn tồn tại và phát triển đứng vững trong nền kinh tế thị trường có nhiều biến động nhưng cũng có nhiều tiềm năng, đòi hỏi mỗi doanh nghiệp phải có sự đổi mới, tư duy năng động trong sản xuất, kinh doanh. − Trong đó việc nghiên cứu và ứng dụng thành tựu khoa học kỹ thuật cơng nghệ hiện đại đã giúp ngành cơng nghiệp Việt Nam có những bước nhảy đáng kể, trong đó ngành cơng nghệ hóa đã đóng góp một phần khơng nhỏ trong việc phát triển kinh tế và cải thiện mơi trường hiện nay, là ngành chủ lực để phát triển và nghiên cứu khi ta muốn tiến sâu vào nghiên cứu những ngành khác. − Một trong những qui trình đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp hoá chất đó là qui trình sử lý khí thải bằng phương pháp hấp thu và nó không thể thiếu trong các công ty sản xuất gốm sứ, sản xuất cao su, ngành nhuộm … − Tuy nhiên không phải mọi qui trình điều sử dung một công nghệ, do đó môn đồ án quá trình và thiết bò sẽ giúp cho sinh viên có cái nhìn tổng quát hơn và phần nào thiết kế sơ bộ được một tháp hấp thu. Ngày nay đất nước ta đang trên đường hội nhập, cùng với quá trình công nghiệp hóa- hiện đại hóa đất nước. Chúng ta ra sức học tập tiếp thu kiến thức, nâng cao trình độ để góp phần xây dưng và phát triển đất nước. Trong xu thế đó qua quá trình học tập tại trường chúng em đã được q thầy cô tận tình chỉ dạy, truyền đạt những nhiều kiến thức hết sức q báo và những kinh nghiệm thực tế. Qua đó giúp chúng em thực hiện nên cuốn đồ án này. Mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp của q thầy cô và các bạn giúp cho đồ án hoàn thiện hơn . GVHD: Trương Văn Minh Trang Đồ Án Môn Học QTTB Lớp: CDHO4LT CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN QUÁ TRÌNH HẤP THU I. Định nghĩa: − Hấp thu là quá trình mà trong đó một hỗn hợp khí được cho tiếp xúc với chất lỏng nhằm mục đích hòa tan, chọn lựa một hay nhiều cấu tử của hổn hợp khí tạo nên một dung dịch các cấu tử trong chất lỏng. II. Mục đích: − Tạo sản phẩm − Làm sạch môi trường Ví dụ: Khi khí hòa tan ta thu được một hổn hợp khí, khí này với nước để hòa tan amoniac, sau đó cho tiếp xúc với dung môi hữu cơ để hòa tan benzen, toluen. Các quá trình như vậy cần sự truyền chất từ pha khí vào pha lỏng, ta có quá trình nhả khí. − Một hổn hợp dung môi gồm: benzen và toluen, ở trên được cho tiếp xúc với hơi nước quá nhiệt để benzen và toluen sẽ đi vào pha khí và được mang đi, dung môi ban đầu được dùng lại. Nguyên lý của hai quá trình hấp thu và nhả khí về cơ bản là giống nhau nên ta có thể tìm hiểu hai quá trình này cùng một lúc. III. ỨNG DỤNG − Trong công nghiệp hóa chất thực phẩm, quá trình hấp thu được dùng để: + Thu hồi các cấu tử có giá trị trong pha khí + Làm sạch pha khí + Tách hổn hợp thành các cấu tử riêng biệt + Tạo thành một dung dịch sản phẩm − Trong trường hợp thứ 1 và thứ 3 bắt buộc phải tiến hành quá trình nhả khí sau khi hấp thu, để thu hồi cấu tử và dung môi. − Trường hợp thứ 2 quá trình nhả khí không cần thiết nếu dung môi rẻ tiền, dễ kiếm vì khí hòa tan thường là bỏ đi chỉ khi nào cần thiết thu hồi dung môi ta mới thực hiện quá trình nhả khí. − Nếu mục đích chính của quá trình hấp thu là để tạo nên một sản phẩm nhất định GVHD: Trương Văn Minh Trang Đồ Án Môn Học QTTB Lớp: CDHO4LT Ví dụ: sản xuất dung dịch acid clohydric thì dung môi đã được xác định bởi bản chất của sản phẩm. − Nếu mục đích quá trình hấp thu là tách các cấu tử hỗn hợp khí thì khi đó ta có thể lựa chọn một dung môi tốt thích hợp với quá trình cần thực hiện. IV. TÍNH CHẤT CỦA DUNG MÔI. − Độ hòa tan chọn lọc: đây là tính chất chủ yếu của dung môi, là tính chất chỉ hòa tan tốt cấu tử cần tách ra khỏi hỗn hợp khí mà không hòa tan cấu tử còn lại hoặc hòa tan không đáng kể. Tổng quát dung môi và dung chất tạo nên phản ứng hóa học khi làm tăng độ hòa tan lên rất nhiều. nhưng nếu dung môi thu hồi để dùng lại thì phản ứng có tính hòan nguyên. − Độ bay hơi tương đối: dung môi có tính ăn mòn thấp để vật liệu chế tạo thiết bị dễ tìm và rẽ tiền. − Chi phí: dung môi dễ tìm và rẽ tiền để sự thất thóat không tốn kém nhiều. − Độ nhớt: dung môi có độ nhớt thấp sẽ tăng tốc độ hấp thu, cải thiện điều kiện ngập lục trong tháp hấp thu, độ giảm áp thấp và truyền nhiệt tốt. − Các tính chất khác: dung môi nên có nhiệt dung riêng thấp để ít tốn nhiệt khi hòan nguyên dung môi. Nhiệt độ đóng rắn thấp để tránh hiện tựợng đóng rắn làm tắt nghẽn thiết bị, không tạo kết tủa, không độc. Trong thực tế không có dung môi nào đáp ứng được tất cả các tính chất trên. Do đó, khi chọn dung môi phải dựa vào tính chất và những điều kiện cụ thể khi thực hiện quá trình hấp thu. Dù sao thì tính chất thứ 1 của dung môi cũng là quan trọng nhất. V. PHÂN LOẠI: − Trong sản xuất có thể dùng nhiều loại thiết bị khác nhau để thực hiện quá trình hấp thu. Tuy nhiên, yêu cầu cơ bản của thiết bị vẫn là bề mặt tiếp xúc pha phải lớn để tăng hiệu suất của quá trình. Sau đây, ta xét hai loại tháp hấp thu là: là tháp chêm và tháp mâm. 1.THÁP MÂM: − Để xác định số mâm lý thuyết cần thiết cho quá trình hấp thu, đường làm việc và đường cân bằng thừơng được vẽ theo tọa độ X, Y.Số mâm lý thuyết được xác định dựa vào 2 đường này. GVHD: Trương Văn Minh Trang Đồ Án Môn Học QTTB Lớp: CDHO4LT + Hỗn hợp vào có nồng độ thấp: trong trường hợp đường làm việc và đường cân bằng là đường thẳng, số mâm lý thuyết được xác định bằng giải tích mà không cần dùng đến đồ thị .Nếu lượng dung chất hấp thu nhỏ, suất lượng pha lỏng vào và ra khỏi tháp xem như không đổi L o = L n = L ,và tương tự suất lượng pha khí không đổi G. Do đó, đường làm việc trên tọa độ phần mol với hệ số góc L/G sẽ là đường thẳng. + Thừa số hấp thu A : thừa số hấp thu A = L/mG là tỉ số hệ số góc đường làm việc với hệ số góc đường cân bằng. Với giá trị A nhỏ hơn 1 cho thấy mức độ hấp thu bị giới hạn. Với A >1 ta có thể đạt được mức độ hấp thu nhất định nếu tháp có đủ mâm .Với một mức độ hấp thu xác định từ lượng khí cố định, khi A tăng lượng lỏng sử dụng nhiều hơn do đó làm dung dịch ra khỏi tháp có nồng độ lõang. Cùng lúc đó số mâm giảm, chi phí cho thiết bị giảm. Từ những giá trị nghịch biến, ta thấy trong tất cả các trường hợp sẽ có 1 giá trị của A, hay L/G cho quá trình hấp thu kinh tế nhất . + Quá trình không đẳng nhiệt: nhiều tháp hấp thu và nhả khí họat động với điều kiện nồng độ của dung chất trong 2 pha là thấp, điều này phù hợp với giả sử là quá trình đẳng nhiệt.Nhưng trong thực tế quá trình hấp thu là phát nhiệt, và khi 1 số lượng dung chất khí bị hấp thụ vào pha lỏng tạo nên 1 dung dịch đậm đặc, khi đó không thể bỏ qua hiệu ứng nhiệt. Nếu quá trình hấp thu làm tăng nhiệt độ pha lỏng đáng kể, độ hòa tan cân bằng pha lỏng sẽ bị giảm và năng suất tháp hấp thu sẽ bị giảm. Nếu nhiệt phát ra qúa nhiều phải tiến hành làm nguội trong tháp trước hoặc đưa pha lỏng ra ngoài để làm nguội rồi đưa trở vào tháp. Trường hợp nhả khí qúa trình thu nhiệt làm giảm nhiệt độ pha lỏng L 0 H L0 + G N+1 H GN+1 = L n H LN + G 1 H G1 + Q t (6.1) − Với H là enthalpy (kJ/mol) của mỗi dòng ở nồng độ và nhiệt độ xác định so với cùng một nhiệt độ chuẩn. H L = C L (t L – t 0 ) M tb + ∆H S (6.2) − Công thức trên biểu diễn enthalpy của dung dịch lỏng có nồng độ x phần mol với nhiệt độ so với nhiệt độ chuẩn t o ∆H S : nhiệt hòa tan của dung dịch ứng với nồng độ và nhiệt độ của dung dịch ∆H S < phát nhiệt GVHD: Trương Văn Minh Trang Đồ Án Môn Học QTTB Lớp: CDHO4LT − Nếu dung chất là chất khí ở t o , 1atm thì enthalpy của pha khí chỉ có giới hạn C G . t với dung dịch lý tưởng ∆H S = 0 và enthalpy của dung dịch là tổng enthalpy là tổng hợp của các cấu tử riêng biệt. Nếu dung dịch lỏng lý tưởng được tạo nên từ dung dịch khí thì nhiệt phát ra bằng lượng riêng ngưng tụ của dung chất hấp thu. − Nếu quá trình là đọan nhiệt Q t = 0 nhiệt độ dòng lỏng ra sẽ cao hơn nhiệt độ vào do nhiệt dung dịch. Thiết kế tháp hấp thu trong trường hợp này phải được tính từng mâm từ đáy tới đỉnh. Cân bằng vật chất tổng cộng và dung chất từ đáy cho tới mâm thêm là L N + G N+1 = L N + G N+1 (6.3 ) L N X N + G N+1 + Y N+1 = L N X N + G N+1 + Y N+1 (6.4) Từ đó tính được L N và X N . − Cân bằng enthalpy: L N H L,n + G N+1 H G,n+1 = L N H L,n + G N+1 H G,n+1 (6.5) − Từ đó tính nhiệt độ của dòng L n . Dòng G n có cùng nhiệt độ với L n và thành phần của dòng L n và G n là cân bằng vì các mâm là lý tưởng nên xác định được CY n . Áp dụng phương trình (6.3) và (6.5) cho mâm thứ n – 1. Lúc bắt đầu tính vì chỉ biết nhiệt độ và các dòng vào L 0 và G n+1 nên cần phải giả sử nhiệt độ t 1 là của G 1 (nhiệt độ này bằng nhiệt độ mâm số 1). Để tính nhiệt độ dòng lỏng ra khỏi tháp dùng cong thức (6.1). Nhiệt độ t 1 sẽ được kiểm tra khi phép tính từng mâm lên tới mâm đỉnh, và nếu sai số lớn thì tòan bộ phép tính sẽ được lặp lại. − Hiệu suất mâm và số mâm thực: − Để chuyển số mâm lý thuyết thành số mâm thực ta cần phải biết hiệu suất mâm − Hiệu suất tổng quát, liên quan đến toàn tháp − Hiệu suất mâm Murphree liên quan đến mâm − Hiệu suất cục bộ, liên quan đến vị trí cụ thể trên một mâm. Hiệu suất tổng quát E 0 đơn giản khi sử dụng, nhưng kém chính xác, E 0 được định nghĩa là tỷ số giữa số mâm lý tưởng và số mâm thực cho toàn tháp. E = somamthuc ngsomâmlýtuo − Hiệu suất mâm Murphree GVHD: Trương Văn Minh Trang Đồ Án Môn Học QTTB Lớp: CDHO4LT E m = 1* 1 +− +− YnnY YnYn Y n : nồng độ thực pha hơi rời mâm thứ n Y n+1 : nồng độ thực pha hơi rời mâm thứ n +1 Y * : nồng độ pha hơi cân bằng với pha lỏng rời khỏi ống chảy chuyền mâm thứ n Tóm lại: hiệu suất mâm là hàm số theo nhiệt độ và thành phần của dòng lưu chất mà chúng biến đổi từ đáy đến đỉnh. Khi hiệu suất mâm Murphree không đổi cho tất cả các mâm và trong điều kiện đường làm việc và đường cân bằng là đường thẳng thì hiệu suất tổng quát tính theo công thức. E 0 = somamthuc ngsomamlytuo = A A E MG 1 log 1 1 1log             −+ (6.7) 2.THÁP CHÊM: a. Cấu tạo: tháp chêm là một tháp hình trụ gồm nhiều bậc nối với nhau bằng mặt bích hay hàn. Vật chêm được đổ đầy trong tháp theo một trong hai phương pháp là xếp ngẩu nhiên hay theo thứ tự. Vật chêm được sử dụng gồm nhiều loại khác nhau phổ biến nhất là một số lọai sau: − Vòng Raching hình trụ rỗng bằng sứ hoặc kim loại hoặc nhựa, có đường kính bằng chiều cao. − Vòng chêm hình yên ngựa có kích thước 10÷75 mm − Vật chêm vòng xoắn, đường kính dày 0.3÷1 mm. Đường kính vòng xoắn từ 3- 8mm và chiều dài nhỏ hơn 25mm. − Yêu cầu chung của các loại vật chêm là phải có diện tích bề mặt riêng lớn (tầng chêm), ngoài ra độ rộng (hay thể tích tự do m 2 /m 3 tầng chêm) lớn để giảm trở lực cho pha khí. Vật liệu chế tạo vật chêm phải có khối lượng riêng nhỏ và bền hóa học. Trong thực tế không có loại vật chêm nào có thể đạt được tất cả các yêu cầu trên, vì thế tùy theo trường hợp cụ thể mà chọn vật chêm cho thích hợp. Chất lỏng được phân phối ở đỉnh tháp qua bộ phận phân phối lỏng, sao cho lỏng phải thấm ướt được toàn bộ vật chêm. b. Sự chuyển động của lưu chất qua tháp . − Trong hầu hết các tháp chêm ngẩu nhiên, độ giảm của pha khí chịu ảnh hưởng bởi suất lượng của pha lỏng. GVHD: Trương Văn Minh Trang Đồ Án Môn Học QTTB Lớp: CDHO4LT − Vận tốc khí cố định, độ giảm áp pha khí tăng theo suất lượng pha lỏng do pha lỏng đã chiếm các khoảng trống trong tháp chêm. − Khi tốc độ khí tăng tại một suất lượng pha lỏng không đổi một trong những hiện tượng sau có thể xảy ra. + Pha khí sủi bọt qua lớp chất lỏng tại bề mặt lớp vật chêm. + Pha lỏng chứa đầy tháp bắt đầutừ dưới lên và tạo nên sự đảo pha khí tiếp tục, pha lỏng (phân tán)thành pha khí (phân tán), pha lỏng liên tục. + Dòng bọt khí nổi nhanh qua tháp chêm, cùng lúc đó hiện tượng pha khí lôi cuốn chất lỏng tăng mạnh và tháp ở trạng thái ngập lụt. Độ giảm áp của pha khí tăng rất nhanh. Điểm bắt đầu vùng ngập lụt thường xác định bằng sự thay đổi hệ số gốc của đường biểu biển. Trong thực tế tháp được điều hành trong vùng gia trọng. Vùng gia trọng là vùng mà lượng chất được giữ lại trong tháp tăng nhanh theo tốc độ khí, các chổ trong tháp nhỏ dần và độ giảm áp pha khí tăng nhanh. c. Độ giảm áp pha khí qua tháp chêm khô. − Độ giảm áp pha khí qua tháp chêm khô không có pha lỏng chảy qua có thể được xác định theo phương trình Ergum như sau: z P K ∆ . ε ε −1 3 . 2' G Gd td ρ = ( ) e R ε −1150 + 1.75 ∆P k :độ giảm áp pha khí qua tháp chêm khô N/m 2 Z: chiều cao phần chức vật chêm (m) d td : đường kính tương đương của vật chêm (m) d td = 6 ( ) ρ ε −1 ε : thể tích tự do của vật chêm m 3 /m 3 tầng chêm δ :diện tích bề mặt riêng vật chêm m 2 /m 3 tầng chêm ρ : khối lượng riêng của pha khí G: suất lượng của pha khí qua 1 đơn vị tiết diện tháp kg/m 2 .s Re = d td µ G d. Độ giảm áp qua tháp chêm ướt: − Khi có pha lỏng chảy xuống độ giảm áp pha khí sẽ tăng lên theo hệ số ∆P ư = A L . ∆P K GVHD: Trương Văn Minh Trang Đồ Án Môn Học QTTB Lớp: CDHO4LT A L : được biểu diễn theo phương trình của Leva và A L = 10 − Giá trị được sử dụng trong sổ tay tương ứng với số loại vật chêm và chất lỏng sử dụng là nước và L ’ là suất lượng nước cho 1 đơn vị tiết diện tháp kg/m 2 h e. Hiện tượng ngập lụt trong tháp chêm. − Khi suất lượng trong pha lỏng hoặc pha khí vượt quá giới hạn cho trước chất lỏng không chảy xuống được tạo nên một cột chất lỏng trong tháp. Độ giảm áp pha khí khi đó sẽ dao động mạnh. Điều này cần tránh khi vận hành tháp. − Hiện tượng ngập lụt là do 2 nhóm số vô thứ nguyên có liên hệ với nhau. 1 π = 3 ε ρ f . g V 2 0 . L G P P ( 21 / µµ ) 0.2 1 π = ' ' G L ( L G P P ) 0.5 V 0 : vận tốc dài biểu kiến của pha khí 21 , µµ : độ nhớt chất lỏng khác nước và độ nhớt của nước C p . 3.ƯU NHƯỢC ĐIỂM TỪNG LOẠI THÁP: a. THÁP ĐĨA LỖ − Hiệu suất hấp thu cao, cấu tạo đơn giản, gọn nhẹ − Khó khống chế vận tốc khí và thiết bị thích hợp do lổ ăn mòn b. THÁP ĐỆM − Hiệu suất hấp thu cao, trở lực thủy lực nhỏ và cấu tạo đơn giản. − Dung môi không được tưới đều lên tòan bộ bề mặt của tháp đệm. c. THÁP ĐĨA CHÓP. − Năng suất và hiệu suất tháp cao, trở lực thủy lực nhỏ − Cấu tạo phức tạp − Nguyên lý làm việc: dung môi được bơm đưa vào đĩa trên cùng của tháp chảy tràng qua miệng ống chảy xuống các đĩa phía dưới còn hỗn hợp khí được đưa vào đáy tháp, hỗn hợp khí sẽ đi qua các khe chóp, sục vào lớp chất lỏng trên bề mặt của đĩa tạo thành một lớp màng linh động, những cấu tử khi bị hút vào bể lỏng tạo thành dung dịch có nồng độ tăng dần từ đỉnh tháp xuống đáy tháp và ra ngoài gọi là sản phẩm, còn pha khí có nồng độ giảm dần từ đáy tháp đến đỉnh tháp và ra ngoài gọi là khí trơ. GVHD: Trương Văn Minh Trang Đồ Án Môn Học QTTB Lớp: CDHO4LT VI. LÀM SẠCH KHÍ THẢI KHỎI CÁC KHÍ ĐỘC HẠI. ♦Khái niệm chung: − Khí thải các nhà máy, các xí nghiệp công nghiệp còn chứa nhiều các khí độc hại và nồng độ của chúng vượt hơn rất nhiều lần so với tiêu chuẩn cho phép. Các khí độc hại thải vào môi trường xung quanh rất đa dạng. Theo tính chất hóa lý người ta phân khí thải ra thành nhiều nhóm. Nhóm vô cơ gồm các khí: SO 2 , SO 3 , CO, H 2 S, CO 2 , NO X , NH 3 , HCl, HF, ….Nhóm hữu cơ gồm: benzen, aceton, axetylen, các acid hữu cơ và các dung môi hữu cơ…. − Tùy theo thành phần và khối lượng khí thải mà người ta lựa chọn phương pháp xử lý thích hợp, đảm bảo kỹ thuật xử lý và tính kinh tế của phương pháp đó. Khi lựa chọn thiết bị làm sạch khí thải cần phải tính đến hiệu quả làm sạch, những chi phí đầu tư ban đầu, những chi phí trong vận hành, tuổi thọ của hệ thống xử lý, đơn giản trong vận hành, dễ kiểm tra và sửa chữa, diện tích chiếm chỗ và chi phí điện năng . − Xử lý các chất độc hại có trong khí thải bằng phương pháp hấp thụ được sử dụng nhiều khi lưu lượng dòng khí thải lớn so với nồng độ các khí độc hại khá cao. Ngoài ra khi áp dụng các phương pháp này đạt hiệu quả kinh tế cao và có thể thu hồi các chất để sử dụng tuần hoàn hoặc chuyển sang công đọan sản xuất sản phẩm khác. Trong số các phương pháp làm sạch khí thải phương pháp hấp thụ có ý nghĩa quan trọng, nó cho phép lôi cuốn các tạp chất khí độc hại ra khỏi dòng khí thải. − Trong trường hợp không yêu cầu hoặc không có khả năng thu hồi khí sinh ra thì có thể dùng phương pháp thiêu hủy đối với các khí không sinh ra các khí độc hại thứ cấp. − Xử lý giảm khí độc hại có trong khí thải bằng trao đổi ion cũng đang được áp dụng trong một số lĩnh vực chuyên ngành khác nhau. − Xử lý các chất độc hại bằng phương pháp sinh học có ý nghĩa trong việc bảo vệ môi trường sống xung quanh chúng ta. − Người ta phân làm 2 loại hấp thụ: hấp thụ vật lý và hấp thụ hóa học. − Khi xảy ra hấp thụ vật lý: những phần tử hấp thụ không đi vào phần tử hấp thụ nghĩa là quá trình hấp thụ thành phần riêng bằng chất hấp thụ không kéo theo phản ứng hóa học. Khi áp suất riêng phần của khí thành phần có trong hỗn hợp khí cao hơn áp suất cân bằng trên bề mặt thì quá trình hấp thụ liên tục. GVHD: Trương Văn Minh Trang 10 [...]... suất tính theo hỗn hợp vào 800 (m3/h) − Nhiệt độ hỗn hợp khi vào là 30 0C (điều kiện làm việc ở nhiệt độ và áp suất thường) − Nồng độ hỗn hợp khí vào chiếm 4% thể tích chất cần hấp thu − Nồng độ của pha lỏng la 0% mol của cấu tử cần hấp thụ − Hệ số dư chất lỏng hấp thu riêng 1.4 − Hiệu suất hấp thu của tháp là 85% − Nhiệm vụ và nội dung tính toán − Chọn dung môi − Cân bằng vật chất − Tính thiết bị chính... phía trên, đồng thời bồn cao vị có ống chảy tràng để ổn định mực chất lỏng Hỗn hợp khí NH3 và không khí được quạt hút (8), hút đưa qua hệ thống lưu lượng kế và dẫn vào tháp đi từ dưới lên Nước từ trên chảy xuống, hỗn hợp khí từ dưới lên tiếp xúc với nhau xảy ra quá trình hấp thu trong lòng chất lỏng, lượng khí trơ thóat ra ngòai ở đỉnh tháp và dung dịch NH3 được xả bỏ ra môi trường ở đáy tháp GVHD: Trương... Ν thuc = 2 × Ν lt = 2 x 0.327 = 0.654 ( W ) GVHD: Trương Văn Minh Trang 35 Đồ Án Môn Học QTTB Lớp: CDHO4LT KẾT LUẬN - Sau thời gian nghiên cứu chúng em đã tìm hiểu và học tập các vấn đề: - Thiết kế được hệ thống hấp thu hỗn hợp khí NH3 và không khí tương đối hoàn chỉnh khi biết trước năng su ất, nồng độ nhập liệu - Tính toán tương đối quá trình làm việc của thiết bị, khả năng chịu bền của thiết bị. .. − Khi hấp thụ hóa học thì những phần tử bị hấp thụ sẽ tác động tương hổ hóa học với các phân tử hoạt tính của chất hấp thụ và tạo thành hỗn hợp hóa học mới Khi này áp suất cân bằng của khí thành phần trên bề mặt dung dịch ít hơn một chút so với sự hấp thụ vật lý và nó có khả năng tách ra hòan toàn khỏi dòng khí thải − Sự phối hợp hấp thụ và khử hấp thụ cho phép sử dụng thời gian dài mà không bị tiêu... phần trong hỗn hợp khí được thực hiện bằng con đường hấp phụ vật lý hay bằng con đường hóa học với phản ứng thu n nghịch trong pha dịch − Khi hấp thụ vật lí thường ngừơi ta sử dụng chất hấp phụ phổ biến nhất là nước , đồng thời cả những dung dịch hữu cơ không điện phân, không phản ứng với khí thành phần và dung dịch của chúng Sử dụng nước hợp lí để làm sạch thể tích lớn khí thải áp suất thấp (khí thải... biên của thiết bị hấp thụ và khử hấp thụ (hoàn nguyên) Ngoài ra sự giảm độ nhớt sẽ dẫn tới sự giảm sự hao phí năng lượng khi vận chuyển dịch hấp thu − Cần chú ý rằng không có chất hấp thụ tổng hợp nào thỏa mãn tất cả các yêu cầu trên Vì vậy trong mỗi trường hợp cụ thể nên chọn chất hấp thụ thỏa mãn được nhiều những yêu cầu cơ bản Những chất hấp thụ hay dùng hơn cả là những chất làm cho quá trình hấp thụ... haodịch hấp thụ trong 1 vòng kín hấp thụ - khử hấp thụ - hấp thụ và nhận được thành phần bị hấp thụ ở dạng sạch − Chất hấp thụ về nguyên tắc có thể sử dụng bất kỳ loại nào miễn sao nó có thể hòa tan được thành phần tách ra từ dầu khí Tuy nhiên những chất hấp thụ công nghiệp áp dụng trong quá trình làm sạch liên tục dòng khí thải cần phải thỏa mãn một số yêu cầu sau: + Có đủ khả năng hấp thu + Có tính. .. hỗn hợp khí Khi thưhc hiện quá trình hấp thụ áp suất riêng phần, hơi chất hấp thu không cần lớn để tránh tiêu hao các chất này, yêu cầu thứ 3 cũng nhằm mục đích như vậy − Hoàn thành yêu cầu thứ 4 sẽ làm giảm chiều cao thiết bị Yêu cầu thứ 5, khi điều kiện dễ dàng hoàn nguyên chất hấp thụ sẽ làm giảm thời gian hoàn nguyên và giảm lưu chất mang nhiệt Khi này chất hấp thụ cần có nhiệt độ sôi khá cao để. .. Minh Trang 20 Đồ Án Môn Học QTTB Lớp: CDHO4LT CHƯƠNG 4 TÍNH THIẾT BỊ CHÍNH CỦA QUÁ TRÌNH HẤP THU I Các thông số dòng khí Lượng khí trung bình di qua tháp hấp thu V d + Vc 2 Vtb = (IX.101, STT2/183) Vd = 800 m3/h Vc = Vtr (1 + yc) Vd : năng suất hỗn hợp đầu (m3/h) Vtr : lưu lượng khí trơ (m6/h) yc : nống độ cấu tử trong phân bố trong khí thải (m3/m3 khí trơ) với: Vtr = Vd (1 – yd) = 800(1 – 0.04) = 768... electron đó tạo nên liên kết cho- nhận (liên kết phối trí) với các nguyên tử khác và liên kết có độ phân cực lớn ( µ NH3 = 1.47D) − Cặp electron hóa trị tự do và tính phân cực của liên kết N-H tạo nên liên kết hyđrô giữa các phân tử NH3, vì vậy NH3 dễ bị nén, có nhiệt bay hơi cao và tan nhiều trong nước − Ở nhiệt độ thường chỉ cần áp suất 6÷7 atm là có thể hóa lỏng nó (nhờ khả năng này và có nhiệt bay hơi . VÀ THIẾT BỊ ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHUYÊN ĐỀ HẤP THU Họ và tên sinh viên: Nguyễn T.D. Phước Thiện & Nguyễn Mạnh Thi Lớp: CDH04LT 1. Yêu cầu: Tính và thiết kế thiết bị hấp thu dùng để hấp thu hỗn hợp. Năng suất tính theo hỗn hợp vào 800 (m 3 /h) − Nhiệt độ hỗn hợp khi vào là 30 0 C (điều kiện làm việc ở nhiệt độ và áp suất thường) −Nồng độ hỗn hợp khí vào chiếm 4% thể tích chất cần hấp thu −Nồng. và không khí 2. Với các số liệu ban đầu như sau: −Năng suất tính theo hỗn hợp vào 800 m 3 /h. −Nhiệt độ hỗn hợp khí vào là 30 0 C (điều kiện làm việc ở nhiệt độ và áp suất thường) −Nồng độ hỗn