tính toán, thiết kế hệ thống xử lý, thu hồi khí NH3 trong khí phóng không của nhà máy sản xuất NH3

tính toán, thiết kế hệ thống xử lý, thu hồi khí NH3 trong khí phóng không của nhà máy sản xuất NH3

Mục lục Lời nói đầu Phần I.Tổng quan Chương I Ô nhiễm không khí khí thải công nghiệp hoá chất I.Các nguồn gây ô nhiễm khí công nghiệp sản xuất hoá chất 1.Công nghiệp sản xuất axit Sunfuric 2.Công nghiệp sản xuất axit Nitric .8 3.Công nghiệp sản xuất giấy .8 4.Công nghiệp sản đồ nhựa 5.Công nghiệp lọc hoá dầu 6.Công nghiệp sản xuất phân bón .10 7.Công nghiệp sản xuất xi măng 10 8.Công nghiệp sản xuất lưu huỳnh 10 II.Lượng khí độc hại rò rỉ từ thiết bị công nghệ 11 III.Tác hại chất gây ô nhiễm khí .15 1.Khí CO 15 2.Khí Nitơ oxit 16 3.Khí SO2 17 4.Khí H2S 17 5.Khí Clo 18 6.Khí Amoniac 18 IV.Một số phương pháp xử lý khí thải công nghiệp hoá chất 19 Một số phương pháp xử lý khí thải công nghiệp hoá chất .19 Phương pháp hấp thụ xử lý khí thải chứa NH3… 22 a.Nguyên lý trình 22 b.Các yếu tố ảnh hưởng đến trình 23 Chương II.Công nghệ sản xuất NH3… 24 I.Lịch sử phát triển công nghệ tổng hợp NH3 .24 II.Giới thiệu chung trình tổng hợp Amoniac 24 III.Tính chất Amoniac 25 IV.Cơ sở lý luận trình tổng hợp NH3………… 27 V.Dây chuyền sản xuất NH3… 33 VI.Thuyết minh lưu trình công nghệ 36 Chương III.Tính cân vật chất trình phóng không 38 I.Cân vật chất cho tháp tổng hợp NH3… 40 II.Cân vật chất cho thiết bị làm lạnh H2O .43 III.Cân vật chất cho trình phóng không .47 IV.Tính cân vật chất cho trình phóng không theo suất phân xưởng .51 Phần II Quá trình xử lý thu hồi NH3 khí phóng không 53 Chương I Lập luận tính kinh tế trình xử lý thu hồi NH3 khí phóng không 53 Chương II Dây chuyền công nghệ trình hấp thụ NH3 khí phóng không 54 Chương III.Tính toán trình hấp thụ NH3 khí phóng không… 56 I.Tính toán thiết bị 56 II.Tính toán khí 66 III.Tính toán thiết bị phụ 75 IV.Tính cân nhiệt lượng cho trình hấp thụ 88 V.Tính cân vật chất cho trình nhả hấp thụ 90 Kết luận 91 Tài liệu tham khảo 92 LờI NóI ĐầU “Bảo vệ môi trường vấn đề sống đất nước , nhân loại, nhiệm vụ có tính xã hội sâu sắc , gắn liền với đấu tranh xóa đói giảm nghèo nước , với đấu tranh hòa bình tiến xã hội phạm vi toàn giới” Đó lời mở đầu Bản thị số 36-CT/TW ngày 25/6/1998 Bộ Chính trị Ban Chấp hành Trung ương Đảng Cộng Sản Việt Nam khoá Quán triệt tinh thần nội dung thị nêu , từ công tác bảo vệ môi trường, chống suy thoái môi trường lĩnh vực đời sống, công nghiệp…đã ngành cấp , người dân, sở sản xuất công nghiệp quan tâm Mặc dù môi trường nói chung môi trường không khí nói riêng, đặc biệt khu công nghiệp có dấu hiệu ô nhiễm đáng lo ngại Phần lớn nhà máy xí nghiệp chưa trang bị trang bị thiếu đồng hệ thống xử lý khí thải, bụi, nước thải hàng ngày thải vào bầu khí lượng khổng lồ chất độc hại gây ô nhiễm nghiêm trọng vùng rộng lớn quanh nhà máy Do đặc thù công nghiệp hoá chất, khí thải nhà máy hoá chất chứa nhiều khí độc hại nồng độ chúng vượt nhiều lần tiêu chuẩn cho phép Theo tính chất hoá lý người ta phân loại khí thải làm hai nhóm : Nhóm vô bao gồm khí SO2 , SO3 , H2S , CO , CO2 , NOX , NH3 , HCl , H2SO4 , HF…Nhóm hữu bao gồm : Benzen , butan , axeton , axit hữu , dung môi hữu Tuỳ theo thành phần khối lượng khí thải để tiến hành phương pháp xử lý phù hợp, đảm bảo kỹ thuật xử lý tính kinh tế phương pháp Khi lựa chọn thiết bị làm khí thải cần phải tính đến hiệu làm sạch, chi phí đầu tư ban đầu , chi phí trình vận hành , tuổi thọ hệ thống xử lý, đơn giản vận hành , dễ dàng kiểm tra sửa chữa , chi phí điện hợp lý… Trong nội dung thiết kế tốt nghiệp này, em tiến hành tính toán, thiết kế hệ thống xử lý , thu hồi khí NH khí phóng không nhà máy sản xuất NH3 Dù cố gắng tính toán thiết kế nhiều hạn chế , em mong thầy cô hướng dẫn bảo thêm Phần i.Tổng quan Chương I Ô nhiễm không khí khí thải công nghiệp hoá chất I.Các nguồn gây ô nhiễm công nghiệp hoá chất Công nghệ hoá chất bao gồm nhiều loại nhà máy, sản xuất nhiều loại sản phẩm khác nhau, phục vụ cho đời sống, công nghiệp, quốc phòng, khía cạnh ô nhiễm khí có nhiều vấn đề chuyên môn riêng biệt đa dạng Một số nguồn ô nhiễm khí điển hình công nghệ hoá chất sau: 1.Công nghiệp sản xuất Axit sunfuric Axit sunfuric H2SO4 sản xuất từ lưu huỳnh đơn chất ( S thu từ khí đốt thiên nhiên), từ Sunfua Sắt, quặng FeS , phản ứng xảy sau: Từ lưu huỳnh S + O2 → SO2 Từ quặng Pirit FeS2 + 1102 →2 Fe2O3 + 8SO2 Sunfua đioxit thu từ trình nung đốt thường có hàm lượng từ ÷ 44% cho tiếp xúc với chất xúc tác nhiệt độ 450 0C để oxi hoá SO2 SO2 + O2→ SO3 Tiếp theo SO3 hấp thụ H2SO4 loãng để đạt độ đậm đặc theo yêu cầu: SO3 + H2O ⇔ H2SO4 Trong thiết bị oxi hoá xúc tác nhiều lớp (4 ÷ lớp) tỷ lệ SO2 chuyển hoá 96 ÷ 98%, phần lại phát thải vào khí Đối với nhà máy công suất 1500 H2SO4/ ngày, lượng phát thải ( nhờ nâng cao hiệu chuyển đổi ) hạ xuống từ 44 xuống / ngày, từ làm tăng thêm 54 H2SO4/ ngày Nồng độ SO2 thải dây chuyền sản xuất H 2SO4 đại đạt 1,33g/ m3 2.Công nghệ sản xuất axit nitric: HNO3 Phương pháp phổ biến để điều chế axit nitric đốt có xúc tác Amôniac không khí Các phản ứng xảy sau: 4NH3 + O2 → NO + H2O + Q 2NO + O2 → NO2 + Q 3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO + Q Chất ô nhiễm phát thải vào khí chủ yếu NO (nồng độ phát thải ống khói dao động khoảng 1500 ÷ 3000ppm), có NO, NH3 Công nghệ tiên tiến cho phép hạ nồng độ khí NO x phát thải xuống 300 ppm 3.Công nghiệp sản xuất giấy Chất gây ô nhiễm chủ yếu thoát từ công nghiệp sản xuất giấy khí SO2 , H2S, mùi hôi thối , buồn nôn Giấy sản phẩm thu cách ép lớp sợi Xenlulozơ Nguyên liệu làm giấy gỗ Dăm gỗ ngâm nấu áp suất cao xút (NaOH) natri sunfua (NaS) Kết thu dung dịch bột giấy màu đen có chứa lượng nhỏ chất H2S hợp chất Sunfua hữu tạo mùi hôi thối khó chịu Ngoài hoàn nguyên dung dịch nấu bột giấy để tái sử dụng cách cho bốc hơi, cặn bã đốt lò đặc biệt để tạo thành tro natrisunfit Na2SO3 natri cacbonnat Na2CO3 Trong trình thoát nhiều khí H2S chất CH3HS , (CH3)2S , (CH3)2S2 có mùi hôi thối khó chịu đặc trưng cho công nghiệp giấy 4.Công nghiệp sản xuất đồ nhựa: Công nghiệp sản xuất gia công đồ nhựa nguồn ô nhiễm lớn, nhiên lại đa dạng khác dây chuyền sản xuất, nguyên liệu, máy móc thiết bị Tại công đoạn chế biến: Polime hoá nguyên liệu ban đầu (mônôme) tiến hành thùng kín, nguy gây ô nhiễm bị triệt tiêu Khi sửa chữa loại thùng chứa, đồ nhựa polime, dọn dẹp thiết bị phản ứng làm bốc số hơi, khí có mùi gây khó chịu, dị ứng, cho công nhân vận hành giai đoạn Tại công đoạn ép khuôn: Để tạo sản phẩm có chất lượng cao, người ta trộn vào polyme nhiều loại phụ gia có tính độc hại cao khoáng chất có gốc Chì, Cadimi độc hại cho sức khoẻ 5.Công nghệ lọc hoá dầu Công nghệ chế biến dầu mỏ có bước phát triển mạnh mẽ từ nhiều thập kỷ trước Giai đoạn đầu trình lọc dầu trình chưng áp - phân ly dầu thô thành nhiều cấp có tỷ trọng khác - trình Cracking Một số sản phẩm thu sau trình cracking sử dụng ngay, phần lại đòi hỏi phải chế biến tiếp Khí thải nhà máy lọc dầu gồm có: a Hơi Hidrocacbon rò rỉ từ khe hở , nắp đậy không kín thiết bị, thùng chứa b Khí thải lò nung, bếp đun, vòi đốt sử dụng cho qúa trình chưng cất, có SO2 đốt tạp chất có S c Khí có chứa hợp chất S H 2SO4 thoát từ tầng tháp chưng cất , khí thải hợp chất S từ phần cất d Bụi với thành phần có hạt mịn thoát từ trình hoàn nguyên chất xúc tác Đây chất gây ô nhiễm chủ yếu nhà máy lọc dầu 6.Công nghiệp sản xuất phân bón ( phân đạm, phân Supephotphat) Công nghiệp sản xuất phân bón gốc nitơ gây ô nhiễm không khí khí CO, H2S, SO2 , NH3 Sản xuất phân Supephotphat tiến hành theo phương pháp cho axit Sunfuric tác dụng với Phốt phát thiên nhiên (quặng apatit,phôtphat canxi ) Trong quặng có thành phần flo ( ≈1 %) Các hợp chất chứa flo phản ứng với H2SO4 thải HF SiF4 Lượng phát thải khí độc hại nhiều công đoạn làm đông thổi không khí axit photphoric Không khí thoát từ trình có chứa khoảng 10 g/m flo Sau lọc khí thải nồng độ khí flo giảm xuống 0,2 g/m3 7.Ô nhiễm không khí công nghiệp sản xuất xi măng Chất gây ô nhiễm chủ yếu bụi Bụi thoát môi trường xung quanh từ công đoạn sau đây: Vận chuyển chứa kho loại vật liệu đá vôi, đất sét , phụ gia Nếu thao tác trình với nguyên liệu ẩm bụi toả giảm thiểu đáng kể Sấy nung: Toả nhiều bụi khí SO2 có nguồn gốc từ nhiên liệu Nghiền trữ Klinker gây toả bụi 8.Ô nhiễm không khí công nghiệp sản xuất S Lưu huỳnh (S) sản xuất sở điện phân muối alcalin (kim loại kiềm: liti, natri, kali…) dung dịch nước trạng thái nung chảy Nguy gây ô nhiễm không khí thường Cl 2, HCl bị thải ống khói 10 Bảng1 Các chất khí, bụi độc hại thải từ nhà máy hoá chất TT Nhà máy HNO3 Các chất khí độc hại thải NO, NO2 , NH3 HCl HCl , Cl2 H2SO4 + Sản xuất theo phương pháp N2 SO2, SO2, H2S, SO2, NH3 + Phương pháp tiếp xúc từ S NO, NO2 , NH3, SO2 , Fe2O3 (bụi) NH3 Phân bón tổng hợp HCl , Cl CO, CO2, H2S, SO2, NH3 NO, NO2 , NH3 , HF, H2SO4 , P2O5, Supe Photphat Nước NH3 HNO3 H2SO4 , HF, bụi Supephotphat NH3 Photpho axit Photphoric 10 11 12 13 Metanol Axetylen Cl2 Sợi nhân tạo Cacbamit P2O5, H2SO4 , HF, Ca3F( PO4) (bụi) CH3OH , CO CH2=CH2, mồ hóng HCl, Cl2 H2S, CS2 NH3, CO , (NH3)2CO (bụi) II.Lượng khí thải độc hại rò rỉ từ thiết bị công nghệ Trong công nghiệp hoá chất luôn có hệ thống bình chứa, thiết bị có dung tích, đường ống áp lực cao… Từ thiết bị luôn có lượng khí chất chứa bên thiết bị thoát qua khe hở, bích nối làm ô nhiễm bầu không khí bên phân xưởng thiết bị đặt nhà làm ô nhiễm bầu khí thiết bị, đường ống đặt trời 11 Để bảo vệ môi trường, an toàn lao động thiết bị áp lực cần phải thử nghiệm độ kín cho phép có độ không kín định tiêu chuẩn hoá tuỳ thuộc vào mức độ độc hại nguy hiểm cháy nổ môi chất chứa bên thiết bị Để kiểm soát ô nhiễm nguồn phát thải dạng trên, cần xác định lượng hơi, khí thoát qua khe hở thiết bị cao áp Độ hở thiết bị đường ống xác định sau:   τ P1T2  PT h = 1 −  Với h: Độ hở, h-1 P1, P2: áp suất tuyệt đối ban đầu cuối thời gian thử nghiệm T1, T2 : Nhiệt độ tuyệt đối ban đầu cuối thời gian thử nghiệm τ : Thời gian thử nghiệm , h Nếu nhiệt độ áp suất khí không thay đổi suốt thời gian thử nghiệm ∆P h= τ P ∆ P : Độ sụt áp suất thời gian thử nghiệm h: độ hở ,h-1 h tiêu chuẩn hoá cho thiết bị công nghệ khác Lượng hơi, khí rò rỉ từ thiết bị công nghệ G= G1 − G2  P1V P2V   =  − τ τ  RT1 RT2  Nếu T1 = T2 = T ∆P.V → G = τ RT → Rút trị số ∆P từ ta có G = h 12 P1 V RT Có: M1 = 17 (NH3) ; m1 = 9,25% ; µ NH 82, C = 117 10-7 Ns/m2 M2 = 28 (N2) ; m2 = 19,48% ; µ N 82, C = 2017 10-8 Ns/m2 82, C M3 = 40 (Ar) ; m3 = 1,82% ; µ Ar = 253 10-7 Ns/m2 M4 = (H2) ; m4 = 58,45% ; µ H M5=16(CH4) ; 82 , C m 5=11%; µ CH = 990 10-8 Ns/m2 82 , C 127.10-7 Ns/m2 10,68 9,25%.17 19,48%.28 1,82%.40 58,45%.2 11%.16 = + + + + µ hh 117.10 −7 2017.10 −8 253.10 −7 990.10 −8 127.10 −7 ⇒ µyhh = 1,547.10-5 Ns/m2 *Khối lượng riêng hỗn hợp khí: ρhhk=ρNH yNH + ρN yN + ρAr.yAr + ρH yH + ρCH yCH Khối lượng riêng khí 82,7 0C xác định theo ρ = ρ0 T0 P T P0 Với T- Nhiệt độ tuyệt đối khí, 0K T0=2730K P, P0: áp suất khí điều kiện làm việc điều kiện tiêu chuẩn (atm) TP 273.8,16 Vậy ρ = ρ T P = ρ (273 + 82,7).1 = 6,3ρ 0 Kết tính toán tổng hợp bảng sau Khí NH3 N2 Ar H2 CH4 ∑ yi(Phần mol) 0,0925 0,1948 0,0182 0,5845 0,11 Vậy ρhhk=3,065.10-3 kg/l ρhhk=3,065 kg/m3 80 ρ0.103(kg/l) 0,7708 1,2517 2,134 00898 0,7167 ρ.103(kg/l) 4,86 7,88 13,44 0,57 4,52 ρ.103.yi 0,45 1,54 0,245 0,333 0,497 3,065 *Hệ số dẫn nhiệt hỗn hợp khí λhhk=λ1y1+λ2y2+λ3y3+λ4y4+λ5y5 với λ1, λ2, λ3, λ4, λ5: hệ số dẫn nhiệt khí thành phần y1, y2, y3, y4, y5: Nồng độ phần mol cấu tử có hỗn hợp Mặt khác 1, 273 + C  T  λ = λ0   ,W/m.độ T + C  273  Với λ0:Hệ số dẫn nhiệt khí O0C T=273+82,7=355,70K Với NH3 λ0=0,0172;C=626;λ=2,34.10-2 Với H2 λ0=0,1370;C=94;λ=0,166 Với N2 λ0=0,0209;C=102;λ=2,55.10-2 Với Ar Với CH4 λ=3,88.10-2 λ=7,02.10-2 Kết tổng hợp bảng sau Khí NH3 N2 Ar H2 CH4 yi(phần mol) 0,0925 0,1948 0,0182 0,5845 0,11 λhhk=0,11256 W/m.độ 81 λ0(W/m.độ) 0,0172 0,0209 0,1370 λ(W/m.độ) 2,34.10-2 2,55.10-2 3,88.10-2 0,166 7,02.10-2 λ.yi(W/m.độ) 0,216.10-2 0,497.10-2 0,071.10-2 0,097 0,772.10-2 0,11256 *Tính nhiệt dung riêng hỗn hợp khí T=82,70C STT NH3 N2 Ar H2 CH4 yi(%) 9,25 19,48 1,82 58,45 11 100 ∑ Ci(kcal/kg độ) 0,583 0,2507 0,489 3,452 0,567 yi.Ci 0,054 0,049 0,0088 2,02 0,062 2,194 Nhiệt dung riêng hỗn hợp khí Chhk=2,194 kcal/kg Chhk=9,17 kJ/kg độ Vậy : Re = ω max t.ρ 2,24.0,004.3,065 = = 17750 µ 1,547.10 −5 b Chuẩn số Pr Pr = C p µ λ Trong : µ: độ nhớt hỗn khí Ns/m3 λ : Hệ số dẫn nhiệt khí W/m độ Vậy : Pr = C P µ 9,17.10 3.1,547.10 −5 = = 1,26 λ 0,11256 0,03 0,01 − , 54 − ,14 0, 72 0, Suy : Nu = 0,116( 0,004 ) ( 0,004 ) (17750) 1,14 Nu = 43 Mặt khác : Nu = => α k = α k l α k t = λ λ Nu.λ 43.0,11256 = = 1210 W/m.độ t 0,004 λbk = 978 W/m.độ c Hệ số cấp nhiệt nước Nu = 0,021.ε Re 0,8 Pr 0, 43 ( Ta có : H = 2m d = 0,03m 82 Pr 0, 25 ) Pr t H = > 50 => ε = dn 0,03 Giả sử : Re H O = 10 ( nước chế độ xoáy ) PrH 2O (82,7 C ) = Thay công thức Nu = 0,021.1.104.0,8 20,43.10,25 = 44,839 Nu.λ suy : λ H O = λ2 = d tr λ H 2O = 44,839.0,6761 = 1165,98 W/m.độ 26.10 −3 Trong : λ H O (82,7 C ) = 0,618 W/m.độ d Xác định bề mặt truyền nhiệt + Fng = Fcanh + Fkhông cánh Fng = (l − n.σ g )π d ng + n.σ g π D g + n.2 π2 ( D g − d ng2 ) Fng = ( − 499.1.10 −3 ).3,14.30.10 −3 + 499.1.10 −3.3,14.50.10 −3 + 499.2 π2 (0,05 − 0,03 ) = 1,4765(m ) Ftrong = π d l = 3,14.26.10 −3.2 = 0,1633 Vậy : Hệ số truyền nhiệt K= λbk + K= 1 Fng λ H 2O Ftrong (w/m độ) = 114 1 1,4765 (w/m độ) + 978 1165,98 0,1633 Bề mặt truyền nhiệt F= Q 825093 = = 144(m ) k ∆t tb 114.50,2 f Xác định số ống số ngăn a Số ống : n= F 144 = = 98 ống Fng 1,4765 b Số ống tạo thành hàng 83 n' = n 98 = = ( ống) 14 14 c Số ngăn - Vận tốc thực tế ωH = Gn 4.0,0096 = = 0,1846(m / s) π d t 98.3,14.0,026 n Vận tốc giả sử (Re = 104) ω gs = Re µ d ρ µ H 2O (32,5 C ) = 0,7601.10 −3 ( Ns / m ) δ H 2O (32,5 ) = 995(kg / m ) => ω gs = 10 4.0,7601.10 = 0,294(m / s ) 0,026.995 : số ngăn m = ω gs ω tt = 0,294 = 1,59 = (ngăn) 0,1846 Vậy thiết bị chia thành hai ngăn Bơm vận chuyển chất lỏng Để vận chuyển chất lỏng lên tháp với lưu lượng yêu cầu ta dùng bơm pit tông 84 Sơ đồ bơm Pit tông để vận chuyển chất lỏng Thùng chứa ; 2- Rọ chắn rác; 3- Bơm pittong; 4- Van tiết lưu; 5-Tháp hấp thụ áp suất toàn phần bơm tạo H= P2 − P1 + H + hm ρg (m) H : áp suất toàn phần bơm tạo P1: áp suất bề mặt chất lỏng không gian hút P1 = Pkq =1at P2 : áp suất vào P2 = Plv = 8,16 at ρ : KLR dung môi ρ = 994,06 kg/m3) g = 9,81 (m/s2) H0: Chiều cao đẩy bơm (m) hm : Chiều cao (áp suất ) tiêu tốn để thắng toàn trở lực ống đẩy (m) a) Chọn chiều cao hình học mặt thoáng bể chứa dung môi đến cửa vào chất lỏng tháp H0 = 5(m) b) áp suất tiêu tốn để thắng trở lực đường ống hm = ∆p (m) ρg ∆p : áp suất toàn phần để khắc phục tất sức cản thuỷ lực hệ thống ∆p = ∆p w + ∆p m + ∆p h + ∆p c Trong : ∆p w : áp suất tiêu tốn để tạo vận tốc dòng ∆p m : áp suất tạo để thắng trở lực ma sát dòng chảy chuyển động ống ∆p h : áp suất cần thiết để khắc phục áp suất thuỷ tĩnh ∆p c : áp suất cần thiết để thắng trở lực cục ω ρ (N / m2 ) Trong : ω vận tốc lưu thể ống chọn ω = 3m/s + ∆Pw = ρ= 994,06 (kg/m3) Vậy : ∆Pm = 85 32.994,06 = 4473,27( N / m ) + ∆Pm = λ L ρ ω λ.L = ∆Pw d d Trong : L : Chiều dài đường ống dẫn ( chọn L = 15 m) d : Đường kính tương đương ống d = 80 mm ωdρ 3.0,08.994,06 Ta có : Re = µ = 0,7225.10 −3 = 330,206.10 > 10 µ : Độ nhớt H2O 250C : µ = 0,7225.10-3 (Ns/m2) => Hệ số ma sát λ tính theo công thức sau :  6,81 0,9 ∆  = −2 lg ( ) + 3,7  λ  Re Trong : ∆ độ nhám tương đối, xác định ε 0,1.10 −3 ∆= = = 1,25.10 −3 d td 0,08 ε : Độ nhám tuyệt đối ε = 0,1 (mm) ( ống tráng kẽm) Suy :  6,81 1,25.10 −3  0,9 = −2 lg ( ) +  3,7  λ  330,206.10 λ = 0,021 λL Vậy : ∆Pm = d ∆Pw = 0,021.15 4473,27 = 17613,5 N / m 0,08 ω ρ = ξ ∆Pw ( N / m ) + ∆Pc = ξ + ∆Pc = ξ ω ρ = ξ ∆Pw ( N / m ) ξ : Hệ số trở lực cục Trên đường ống ta thiết kế hai đoạn ống cong 90 0, van tiêu chuẩn (bố trí trước sau bơm ) đột mở cửa chất lỏng Hệ số trở lực đoạn ống cong gây δ = A.B.C Φ = 90 ⇒ A = R/đtd = ⇒ B = 0,15 Chọn tỉ số a/b = ⇒ C = => ξ1 = 1.0,15.1 = 0,15 Hệ số trở lực đột mở gây ξ = 0,25 ( tỷ số f2/f1 = 0,5) 86 Hệ số trở lực van gây ξ = 4,9 ∆Pc = ξ ∆Pw = (2ξ1 + ξ + ξ ).∆Pw ∆Pc =(2.0,15+0,25+4,9).4473,27 = 24379,32 (N/m2) ∆Ph = ρgH = 994,06.9,81.5 = 48758,64( N / m ) ∆P = ∆Pm + ∆Ph + ∆PC = 17613,5 + 48758,64 + 24379,22 = 90751,36( N / m ) ∆P 90751,36 => hm = ρg = 9,81.994,06 = 9,3(m) áp suất toàn phần bơm tạo H= P1 − P2 8,16.0,98.10 − 0,98.10 + H + hm = + + 9,3 = 86(m) ρg 994,06.9,81 - Công suất trục bơm N tr = QρgH (kW ) 1000η Trong : Q : Năng suất bơm 12,502.18 −3 Q = 3600.994,06 = 0,6.10 (m3/s) ρ : Khối lượng riêng chất lỏng (kg/m3) η : Hiệu suất bơm η = η η lt η ck Trong η : Hiệu suất thể tích tính đến hao hụt chất lỏng từ vùng áp suất cao đến vùng áp suất thấp chất lỏng rò chỗ hở bơm η = 0,9 η tl :Hiệu suất thuỷ lực, tính đến ma sát tạo dòng xoáy đoạn bơm η tl = 0,8 η ck : Hiệu suất khí tính đến ma sát tạo dòng xoáy bơm η ck = 0,94 87 η = 0,9.0,8.0,94 = 0,6768 QρgH 0,610 −3.994,06.9,81.86 = = 0,75 kW Vậy : N tr = 1000η 1000.0,6768 N tr = 0,75 Kw - Công suất động hữu ích - N hi = N tr η ck = 0,75.0,94 = 0,705( kW ) Công suất động điện N dc = N hi 0,705 = = 1,04(kW ) η 0,6768 Để làm việc an toàn người ta thường chế tạo động có công suất tính toán N tt = β N dc Trong : β = 1,1 88 ⇒ N tt = 1,1.1,04 = 1,15(kW ) Phần IV.Tính cân nhiệt lượng cho trình hấp thụ Lượng nhiệt Q (Kcal/h) cấp cho hấp thụ tính theo phương trình cân nhiệt G.i’G+ L.i’L+ qa=G.i”G + L.i’’L + Q Rút Q = G.i’G + L.i’L + qa- G.i”G - L.i’’L Trong :i’, i’’ :hàm nhiệt khí lỏng vào tháp , kcal/kg G, L :Lượng khí lỏng tháp , kg/h CG, CL:Nhiệt dung tương ứng , kcal/kg độ t’G, t’L:Nhiệt độ khí lỏng vào tháp ,oC t’’G , t’’L:Nhiệt độ khí lỏng tháp ,oC w: Lượng chất hấp thụ ,kg/h qa: Nhiệt hoà tan kcal/kg Ta có G=697 kg/h L= Gx.M H O=12,502.18=225 kg/h t’G =35 oC t’L=35oC t’’G=70oC t’’L=700C w =107,1kg/h qa=496 kcal/kg Nước vào tháp 350C : i’L= 35 kcal/kg Nước tháp 700C : i’’L= 70 kcal/kg C H 0=0,99859 Kcal/kg 89 Hỗn hợp khí vào tháp: STT NH3 N2 Ar H2 CH4 Vi(%) ai(%) 9,25 14,72 19,48 51,05 1,82 6,81 58,45 10,94 11 16,47 100 100 ∑ ’ Vậy iG =449,0855 kJ/kg iG’=107,26 kcal/kg Hỗn hợp khí tháp i’i(kJ/kg) 1374,0 199,4 163,0 455 511 aii’i 202,2558 101,7937 11,1063 49,777 84,1617 449,0855 Vi(%) ai(%) ii’’(kJ/kg) 1,68 1456,0 21,25 58,87 226 1,98 7,84 180 63,76 12,62 480 12 18,99 610 100 100 ∑ Hỗn hợp khí tháp có: i’’G=348,034 kJ/kg i’’G=83,1225 cal/kg Tính nhiệt dung riêng hỗn hợp khí tháp aii’’i 24,4608 133,0462 14,112 60,576 115,839 348,039 STT NH3 N2 Ar H2 CH4 STT NH3 N2 Ar H2 CH4 xi(%) CiG(kcal/kg độ xi.CiG 9,25 0,517 0,0478 19,48 0,2491 0,0485 1,82 0,452 0,008 58,45 3,41 1,993 11 0,522 0,057 100 2,1543 ∑ Nhiệt dung riêng hỗn hợp khí tháp CG=2,1543 kcal/kg Như Q = 697.107,26+225.35+496-697.83,1225-225.70=9444,84 kcal/h 90 Phần V: Cân vật chất cho trình nhả hấp thụ Các số liệu ban đầu : Năng suất thiết bị tính theo hỗn hợp đầu: F = 225kg/h Nồng độ cấu tử dễ bay Hỗn hợp đầu : xF = 14,42% (mol) Sản phẩm đỉnh : xP = 98%(mol) Sản phấm đáy : xW = 2%(mol) Chuyển đổi phần mol sang phần khối lượng xF=14,42% (mol) aF=13,73 %(khối lượng) xP=98%(mol) aP=97,88 %(khối lượng) xW=2%(mol) aW=1,89 %(khối lượng) Phương trình cân vật liệu chung cho toàn hệ thống F=P+W Đối với cấu tử dễ bay : F.aF=P.aP+W.aW Từ : a F − aW 13,73 − 1,89 Lượng sản phấm đỉnh : P=F a − a = 225 97,88 − 1,89 =27,75 kg/h P W Lượng sản phẩm đáy : W= F- P = 225-27,75= 197,2 kg/h 91 Kết luận Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp , qua trình tìm hiểu nghiên cứu nghiêm túc với giúp đỡ tận tình thầy cô giáo , em hoàn thành nội dung thiết kế tốt nghiệp “ Tính toán thiết kế hệ thống xử lý , thu hồi NH3 khí phóng không nhà máy sản xuất Amoniac” Vấn đề xử lý khí thải công nghiệp nói chung công nghiệp hoá chất nói riêng quan tâm giai đoạn hiên Khí thải công nghiệp nguyên nhân lớn làm cho môi trường bị ô nhiễm nghiêm trọng , ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống người Vấn đề thay đổi công nghệ mới, sử dụng lượng “sạch” nhằm giảm lượng phát thải chất khí gây ô nhiễm , chất khí gây hiệu ứng nhà kính, gây mưa axit cần thực trước môi trường bị suy thoái nghiêm trọng Với nội dung thiết kế tốt nghiệp , em tiến hành tính toán lượng phát thải khí NH3 khí phóng không trình tổng hợp NH Đồng thời tính toán thiết kế hệ thống xử lý , nhằm thu hồi lại lượng NH Phương pháp xử lý NH3 khí phóng không sử dụng phương pháp hấp thụ nước; phương pháp đơn giản đạt hiệu kinh tế cao Trong thực tế trình xử lý áp dụng có hiệu Công ty Phân đạm hoá chất Hà Bắc , góp phần làm giảm thiểu ô nhiễm môi trường khu vực nhà máy khu dân cư phụ cận Với khả thời gian có hạn , kinh nghiệm thực tế ỏi , dù cố gắng thiết kế nhiều thiếu sót, em mong thầy cô giáo môn , hội đồng bảo vệ thiết kế tốt nghiệp hướng dẫn, bảo để thiết kế hoàn thiện 92 Tài liệu tham khảo I Lê Thị Tuyết Công nghệ sản xuất hợp chất Nitơ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 2000 II Tập thể tác giả Sổ tay trình thiết bị công nghệ hoá chất Tập Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội 1992 III Tập thể tác giả Sổ tay trình thiết bị công nghệ hoá chất Tập Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội 2005 IV GS.TS Nguyễn Bin Tính toán trình thiết bị công nghệ hoá chất thực phẩm Tập Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội 1999 V GS.TS Nguyễn Bin Tính toán trình thiết bị công nghệ hoá chất thực phẩm Tập Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội.2000 VI .GS.TS Nguyễn Bin Các trình thiết bị công nghệ hoá chất thực phẩm Tập Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội 2004 VII .GS.TS Nguyễn Bin Các trình thiết bị công nghệ hoá chất thực phẩm Tập Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội 2005 VIII PGS.TS Phạm Xuân Toản Các trình thiết bị công nghệ hoá chất thực phẩm Tập Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội 2003 IX Nguyễn Thị Minh Hiền Chế biến khí tự nhiên khí đồng hành Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội 2000 X Bùi Hữu Cường , Trịnh Văn Công Công nghệ tổng hợp Amoniac Công ty Phân Đạm hoá chất Hà Bắc Trung tâm ứng dụng công nghệ hoá học Tập I Hà Bắc 1994 XI Bùi Hữu Cường ,Trịnh Văn Công Công nghệ tổng hợp Amoniac Công ty Phân Đạm hoá chất Hà Bắc Trung tâm ứng dụng công nghệ hoá học Tập II Hà Bắc 1994 93 XII Bùi Hữu Cường ,Trịnh Văn Công Công nghệ tổng hợp Amoniac Công ty Phân Đạm hoá chất Hà Bắc Trung tâm ứng dụng công nghệ hoá học Tập III Hà Bắc 1994 XIII.PTS Nguyễn Duy Động Thông gió kỹ thuật xử lý khí thải Nhà xuất Giáo Dục 1999 XIV GS.TS Trần Ngọc Chấn Ô nhiễm không khí xử lý khí thải Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Tập 2000 XV GS.TS Trần Ngọc Chấn Ô nhiễm không khí xử lý khí thải Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Tập ,Tập 2003 XVI.Hoàng Kim Cơ Kỹ thuật lọc bụi làm khí Nhà xuất Giáo Dục Hà Nội 1999 XVII Tăng Văn Đoàn, Trần Đức Hạ Giáo trình kĩ thuật môi trường Nhà xuất Giáo Dục Hà Nội 1997 94 [...]... chung có chứa một lượng khí trơ ( CH4 , Ar) khoảng 0,5-1,5 % Trong hệ thống tuần hoàn một phần khí trơ này hoà tan trong NH3 lỏng, một phần tích luỹ lại trong hệ thống ngày càng nhiều theo với chu trình tuần hoàn Lượng khí trơ tích luỹ quá nhiều trong hệ thống tuần hoần thì bất lợi cho quá trình tổng hợp Vì vậy ta phải định kỳ giảm hàm lượng khí trơ trong hệ thống Quá trình thải khí trơ này lợi cho qúa... II công nghệ sản xuất NH3 I Lịch sử phát triển của công nghệ tổng hợp NH3 Amôniac là sản phẩm chủ yếu của công nghiệp hoá học nói chung và công nghệ sản xuất các hợp chất của Nitơ nói riêng Nó là sản phẩm đầu để từ đó tiến hành sản xuất các hợp chất khác của Nitơ như các loại phân đạm chứa Nitơ, HNO3 Đến đầu thế kỷ 20, phương pháp tổng hợp Amôniác mới được phát triển theo quy trình công nghệ cụ thể... phương pháp xử lý khí thải trong công nghiệp hoá chất 18 1.Một số phương pháp xử lý khí thải trong công nghiệp hoá chất Khí thải của các nhà máy, xí nghiệp công nghiệp còn chứa rất nhiều chất độc hại vượt nhiều lần tiêu chuẩn cho phép Tùy theo thành phần và khối lượng khí thải mà ta chọn phương pháp xử lý phù hợp đảm bảo kỹ thu t xử lý và tính kinh tế của phương pháp Khi lựa chọn thiết bị làm sạch khí thải... khí làm việc của nó Tiêu chuẩn Việt Nam 3959 - 1995 Chất lượng khí - Tiêu chuẩn khí thải công nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ 1 Phạm vi áp dụng a Tiêu chuẩn này quy định giá trị nồng độ của các chất vô cơ và bụi trong khí thải công nghiệp (tính bằng mg/m 3 khí thải) vào không khí xung quanh Khí thải công nghiệp nói trong tiêu chuẩn này là khí và khí có chứa bụi do các quá trình sản xuất, kinh doanh,... suất của quá trình tổng hợp phải là áp suất thực của hỗn hợp N 2 + H2 Giá trị của áp suất hiệu quả khi có khí trơ được tính theo Php = P ( 1-i)2 i: Nồng độ khí trơ trong hỗn hợp khí (phần thể tích) Sự phụ thu c của nồng độ khí trơ đến nồng độ NH 3 ra tháp theo tỷ lệ nghịch Do đó phải tìm cách giảm lượng khí trơ đến < 1% 2.ảnh hưởng của tốc độ không gian: Tăng tốc độ không gian sẽ làm tăng năng suất của. .. đường ra, đường vào của dòng không khí Khả năng lưu thông của dòng khí qua bộ lọc 7000 ÷ 10 000 m2/ h cho 1m2 bề mặt phin lọc, sức kháng khí động của dòng khí 200 ÷ 300 Pa Mức độ làm sạch không khí của loại thiết bị này rất cao 97 ÷ 99% Vật liệu sợi trao đổi ion cho phép hoàn nguyên và sử dụng nhiều lần Vật liệu này có thể cho phép lấy ra một số khí độc hại có trong dòng khí thải trong cùng một thời... Năm 1913 , một nhà máy tổng hợp Amôniac đầu tiên ra đời tại Đức Sau Đại chiến thế giới lần thứ nhất kỹ thu t tổng hợp Amôniắc được phổ biến đến một loạt các quốc gia khác, những cải tiến quan trọng trong quá trình tổng hợp đã được áp dụng, đặc biệt, kỹ thu t sản xuất Amôniac đã tiến tới bước tự động hoá một phần Quy mô sản xuất được mở rộng, những nhà máy sản xuất NH3 và các chế phẩm NH3 lần lượt ra... được C NH ở nhiệt độ bất kỳ 3 Độ hoàn tan của NH3 ở trong nước là tổng số NH3 ở các dạng Độ hoà tan = [NH3l] + [NH4OH] + [NH4+] Kết luận: Độ hoà tan của NH3 phụ thu c vào nhiệt độ và áp suất riêng phần của NH3 trong pha khí b Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp thụ - Dung dịch NH3 không ổn định, khi tăng nhiệt độ thì phản ứng xảy ra theo chiều ngược lại của phản ứng (2) vì vậy nếu ở áp suất nhất định... với khí thải của một số hoạt động sản xuất, kinh doanh dịch vụ đặc thù, khí thải vào khí quyển theo các quy định riêng III.Tác hại của các chất gây ô nhiễm khí Lượng không khí mà cơ thể cần cho sự hô hấp hàng ngày của một con người vào khoảng 10 m3, do đó nếu trong không khí có lẫn nhiều chất độc hại đó sẽ tạo điều kiện cho chúng xâm nhập sâu vào cơ thể, gây ra những hậu quả rất nghiêm trọng cho tính. .. tháp 3 kết hợp , cùng đi vào bên trong ống trao đổi nhiệt của bộ làm lạnh 37 Hỗn hợp khí này được làm lạnh bằng khí đi lên từ bộ phân ly NH 3 ở phần dưới tháp 3 kết hợp, rồi đi vào trong ống trao đổi nhiệt của bộ phận bốc hơi NH3 Tại thiết bị bốc hơi , NH3 lỏng đi ngoài ống, nhận nhiệt, bốc hơi, còn hỗn hợp khí tiếp tục đi xuống, được làm lạnh xuống -2 0C, NH3 ngưng tụ và NH3 lỏng được tách ra ở thiết ... 4 5,1 7 4,0 6 1 8,8 1 5,0 6 7,1 45 5,5 1 9,9 07 7,1 5 3 5,5 7 7,2 8 Ra %V m3 kg %V m3 kg 5 8,4 5 0,7 0 0,0 62 5 8,4 5 4 4,4 7 3,9 9 1 9,4 9 0,2 3 0,2 9 Cộng %V kg 5 8,4 4 4,0 6 1 9,4 8 1 4,8 3 1 8,5 5 1 9,4 8 1 8,8 4 9,2 5 0,1 1 0,0 85... NH3 i Cộng m3 kg %V m3 kg %V m3 kg %V kg 4 5,2 9 1 5,1 0 1 5,9 1 11 8 7,3 4,1 07 1 8,8 9 1 2,2 6 7,8 84 4 3,1 4 5 1,8 8 1 7,3 0 1 8,2 2 1 2,6 0 100 4 5,1 7 1 5,0 6 7,1 45 9,9 07 7 7,2 82 4,0 6 1 8,8 4 5,5 1 7,1 3 5,5 1 5 8,4 5 1 9,4 9... tốt nghiệp này, em tiến hành tính toán, thiết kế hệ thống xử lý , thu hồi khí NH khí phóng không nhà máy sản xuất NH3 Dù cố gắng tính toán thiết kế nhiều hạn chế , em mong thầy cô hướng dẫn bảo