thiết kế tháp hấp phụ hơi methanol bằng than hoạt tính

Tiêu chuẩn khí thải công nghiệp đốivới các chất hữu cơ: 260 mg/m3.I.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA CÁC QUÁ TRÌNH XỬ LÝ HƠI METHANOL Các phương pháp xử lý hơi Methanol hay dùng trong thực tế là:

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ HƠI METHANOLI.1 TỔNG QUAN VỀ HƠI METHANOL

Tên gọi khác: methyl carbinol, carbinol

Trước đây Methanol được điều chế bằng cách chưng cất khô gỗ nhưng hiện nayphương pháp này đã được loại bỏ bằng phương pháp tổng hợp từ CO và H2 Ngoài raMethanol còn là một trong những sản phẩm trong quá trình oxi hoá paraffin trong pha khí

I.1.2 Ứng dụng

Methanol được sử dụng để sản xuất formaldehyde Ngoài ra nó còn được xem nhưsản phẩm trung gian trong điều chế các este quan trọng (metylmetacrylat,dimetyleterphtalat, dimetylsulphat) và là tác nhân metyl hoá (tổng hợp metylamin,dimetylanilin)

Một lượng Methanol được sử dụng làm dung môi cho sơn, vecni, xenlulo Tuy nhiên

vì độc tính cao nên hiện nay nó được thay thế các dung môi khác

Methanol được ứng dụng làm chất phụ gia cho nhiên liệu của các động cơ Làm chấtchống đông lạnh trong bộ tản nhiệt xe hơi

Methanol được dùng trong công nghệ dầu khí, điều này có thể gây ra một số vấn đềkhi người ta muốn truyền gas qua ống xi- phong và tình cờ nuốt phải chất này

Methanol còn được sử dụng để tổng hợp các olefin thấp phân tử

I.1.3 Tiếp xúc

Tiếp xúc với hơi Methanol qua đường hô hấp trong sản xuất là chính Nó có thể hấpthụ qua da nhưng khó xảy ra nếu da được bảo vệ tốt Tiếp xúc qua đường tiêu hóa là nguy

cơ lớn nhất trong thực tế ngoài sản xuất do hàng gian, hàng giả (giả Etanol bằngMethanol) dẫn đến khả năng bị nhiễm độc Nồng độ gây tử vong cho con người chưa đượcxác định Theo báo cáo, một liều khoảng 25 cc Methanol 40 % sẽ dẫn đến việc bị nhiễmđộc Nhưng cũng có những trường hợp một số liều trên không gây ra hậu quả nào Hầu hếtcác nguồn thông tin cho rằng khoảng 100 cc sẽ gây tử vong Đã từng có dịch bệnh gây rabởi Methanol trong rượu whisky

I.1.4 Cơ chế nhiễm độc

Một khi bị hấp thụ, Methanol liên tục đi vào trong cơ thể và hiện tượng tăng huyết ápsẽ xảy ra trong vòng 30 – 90 phút Nếu như hàm lượng Etanol không quá 2 – 5% Methanolthì có thể được bài tiết bởi thận một cách bình thường và một lượng nhỏ sẽ được đào thảiqua phổi Với huyết áp thấp, chu kỳ phân rã của Methanol khoảng 2 – 3 giờ Khi huyết áptăng quá 300 mg/dl, loại enzym có chức năng metan hoá Methanol sẽ bị bão hoà và chu kỳphân rã sẽ tăng lên 27 giờ Khi điều này xảy ra, một lượng lớn hơi Methanol sẽ được hạnchế bởi thận và phổi Trong quá trình điều trị bằng Methanol chu kỳ phân rã có thể lên tới

CH3OH  HCHO  HCOOH  CO2Sự oxi hoá của Methanol chậm hơn sự oxi hoá của Etanol Nếu đồng thời cho cảMethanol và Etanol sẽ triệt tiêu tốc độ oxi hoá của Methanol và do đó làm giảm độc tínhcủa no

Methanol bị oxi hoá chủ yếu ở gan Người ta cho rằng Methanol cũng bị oxi hoá docác tế bào hình que và hình nón ở võng mạc

I.1.5 Nồng độ cho phép

Việt Nam qui định NĐTĐCP của Methanol: 0,05 mg/l

Mỹ , TLV (ACGIH 1998): 200 ppm

Theo TCVN 5940 – 1995: Chất lượng không khí Tiêu chuẩn khí thải công nghiệp đốivới các chất hữu cơ: 260 mg/m3.

I.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA CÁC QUÁ TRÌNH XỬ LÝ HƠI METHANOL

Các phương pháp xử lý hơi Methanol hay dùng trong thực tế là:

Phương pháp hấp thuPhương pháp hấp phụPhương pháp nhiệt Phương pháp phát tán khíPhương pháp xúc tác

I.2.1 Phương pháp hấp thu

Quá trình hấp thu là quá trình trong đó một hỗn hợp khí được cho tiếp xúc với chấtlỏng nhằm mục đích hoà tan chọn lựa một hay nhiều cấu tử của hỗn hợp khí để tạo nênmột dung dịch các cấu tử trong chất lỏng

Dung dịch hấp thu là dung môi, nhưng ở đây cấu tử cần hấp thu lại là dung môi, nêndung dịch hấp thu thường phải có độ hoà tan tốt dung môi, chất hay dùng là nước

Cơ chế của quá trình hấp thu, chia làm 3 giai đoạn:

 Khuếch tán của chất ô nhiễm ở thể khí đến bề mặt phân pha giữa 2 pha khí– lỏng

 Thâm nhập và hòa tan chất khí qua bề mặt của chất hấp thu

 Khuếch tán chất khí đã hoà tan trên bề mặt phân cách vào sâu trong lòngchất hấp thu

I.2.2 Phương pháp hấp phụ

Quá trình hấp phụ là quá trình hút chọn lựa các cấu tử trong pha khí lên bề mặt chấtrắn Người ta áp dụng phương pháp hấp phụ để làm sạch khí có hàm lượng tạp chất khí vàhơi nhỏ

Quá trình hấp phụ được thực hiện bằng cách cho tiếp xúc giữa pha rắn và pha khí Ởđiều kiện bình thường thì pha khí trong hỗn hợp với không khí thì không khí sẽ không bịhấp phụ

Vật liệu dùng để làm chất hấp phụ là các vật liệu xốp với bề mặt bên trong lớn, đượctạo thành do nhân tạo hoặc tự nhiên Trong công nghiệp hay dùng các chất hấp phụ như:than hoạt tính, silicagel, keo nhôm, zeolit và ionit chất trao đổi ion

I.2.3 Phương pháp nhiệt

Bản chất là quá trình oxi hoá các cấu tử độc hại và các tạp chất có mùi hôi bằng oxy

ở nhiệt độ cao (450oC – 1200oC)

Phương pháp này dùng để loại bỏ bất kì loại khí và hơi nào mà sản phẩm cháy ít độchại hơn Methanol là dung môi dễ cháy, sản phẩm cháy là CO2 và H2O

Ưu điểm là thiết bị xử lý đơn giản và có khả năng ứng dụng rộng rãi vì thành phầnkhí thải ít ảnh hưởng đến thiết bị đốt

Nhược điểm là tốn nhiều năng lượng và thành phần khí thải sau đốt có CO2 cao, làchất gây ô nhiễm không khí và hiệu ứng nhà kính

I.2.4 Phương pháp phát tán khí

Bản chất là phát tán khí thải vào khí quyển Trong một số trường hợp không thể xử lý

do chi phí cao, người ta phải dùng phương pháp phát tán khí để giảm nồng độ chất ô nhiễmtrong khu vực thải khí và dòng khí

Thông thường người ta dùng ống khói để phát tán khí thải, ống khói thường cao 300 –

500 m Khi đó nó sẽ làm giảm nồng độ chất ô nhiễm trong môi trường xung quanh nơi phátsinh xuống đạt tiêu chuẩn cho phép nhưng lại làm tăng nồng độ khí thải nơi khác Tuynhiên phát tán khí thải không phải là phương pháp hợp lý để xử lý khí thải vì hậu quả củaphương pháp này gây ra một số hiện tượng như khói quang hoá, mưa acid …

I.2.5 Phương pháp xúc tác

Bản chất của quá trình xúc tác để làm sạch khí thải là thực hiện các tương tác hóahọc nhằm chuyển các chất độc hại thành các sản phẩm không độc hoặc ít độc hơn của cácchất trên bề mặt chất xúc tác rắn

Các chất xúc tác không làm thay đổi mức năng lượng của các phân tử chất tương tácvà không làm dịch chuyển cân bằng phản ứng đơn giản Vai trò của chúng là làm tăng vậntốc tương tác hoá học Các chất xúc tác trong xử lý khí thải công nghiệp là các chất tiếpxúc trên cơ sở các kim loại quý: Pt, Pd, Ag … , các oxit Mangan, Đồng, Cobalt …

Hiệu quả xử lý của phương pháp này chủ yếu phụ thuộc vào hoạt tính của chất xúctác

Nhược điểm của phương pháp này là tốn kém và hiệu suất không ổn định

CHƯƠNG II: YÊU CẦU THIẾT KẾ II.1 SỐ LIỆU BAN ĐẦU:

Năng suất 5000 m3/h

Hiệu suất xử lý 90%

Nồng độ đầu ra đạt tiêu chuẩn khí thải Theo TCVN 5940 – 1995: Chất lượng khôngkhí Tiêu chuẩn khí thải công nghiệp đối với các chất hữu cơ Nồng độ cho phép của hơiMethanol là: 260 mg/m3

II.2 SỐ LIỆU TỰ CHỌN:

Nhiệt độ làm việc tlv = 30oC

Aùp suất làm việc Plv = 1 at

Nhiệt độ khí thải tkhí thải = 30oC

Đường kính trung bình của than dg = 4 mm

CHƯƠNG III: ĐỀ XUẤT VÀ THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ

III.1 LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ

III.1.1 Chọn phương pháp

Thu hồi hơi dung môi vừa có ý nghĩa kinh tế vừa có ý nghĩa sinh thái Mỗi năm nóthất thoát cùng với khí thải là 600 – 800 ngàn tấn Hơi dung môi thoát ra khi bảo quảnchúng và khi sử dụng trong các quá trình công nghệ Phương pháp phổ biến để thu hồichúng là phương pháp hấp phụ

Trong quá trình hấp phụ, người ta dùng chất rắn xốp để hút các chất khí độc cótrong khí thải trên bề mặt Phương pháp này được dùng phổ biến nhất trong việc thu hồicác cấu tử quý để sử dụng lại trong công nghệ hoá chất Trong kỹ thuật xử lý ô nhiễmkhông khí, phương pháp hấp phụ được dùng để thu hồi và sử dụng lại hơi của các chất hữu

cơ, khử mùi thải ra của các nhà máy sản xuất thực phẩm, thuộc da, nhuộm, chế biến khí tựnhiên, công nghệ tổng hợp hữu cơ

Phương pháp hấp phụ có các ưu điểm:

Làm sạch và thu hồi được khá nhiều chất ô nhiễm thể hơi khí nếu các chấtnày có giá trị kinh tế cao thì sau khi hoàn nguyên chất hấp phụ sẽ được tái sửdụng trong công nghệ sản xuất mà vẫn tận giảm được tác hại gây ô nhiễm

Quá trình hấp phụ có thể tiến hành được khi nồng độ chất ô nhiễm trong khíthải rất nhỏ mà các quá trình khử khí khác không thể áp dụng được và do đó việctách thực hiện triệt để hơn

Chất khí ô nhiễm không cháy được hoặc khó đốt cháy

Chất hấp phụ cũng khá dễ kiếm và rẻ tiền

Trong quá trình hấp phụ, pha khí đi vào pha rắn cho đến khi nào nồng độ của dungchất trong pha khí và pha rắn đạt cân bằng Dựa vào sự tương tác giữa hai pha người tachia ra:

Hấp phụ vật lý: là hấp phụ đa phân tử (hấp phụ nhiều lớp), lực liên kết là lựchút giữa các phân tử (Vanderwaals), không tạo thành hợp chất bề mặt Ưu điểmlà quá trình thuận nghịch, bằng cách hạ thấp áp suất riêng của chất bị hấp phụhay nhiệt độ, chất bị hấp phụ nhanh chóng được nhả ra mà không bản chất hóahọc của nó không hề thay đổi Hấp phụ vật lý có tốc độ hấp phụ diễn ra rấtnhanh

Hấp phụ hóa học: là hấp phụ đơn phân tử (hấp phụ một lớp), lực liên kết làlực liên kết hóa học, tạo thành hợp chất bề mặt Lực liên kết trong hấp phụ hóa

học manh hơn nhiều so với hấp phụ vật lý Do đó lượng nhiệt tỏa ra lớn khoảng

20 – 400 kJ/g.mol Tốc độ của quá trình hấp phụ hóa học phụ thuộc vào nhiệt độ

 Các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ:

Aûnh hưởng của môi trường: Giữa môi trường và chất tan thường có sự cạnh tranh sựhấp phụ lên bề mặt vật rắn Về mặt nhiệt động học, cấu tử nào có sức căng bề mặt bé hơnsẽ bị hấp phụ mạnh hơn lên bề mặt vật rắn Tuy nhiên, trong thực tế còn có sự tác độngcủa các yếu tố khác

Aûnh hưởng của bản chất chất hấp phụ: Bản chất và độ xốp của vật hấp phụ ảnhhưởng lớn đến sự hấp phụ Vật hấp phụ không phân cực thì hấp phụ chất không phân cựctốt, vật hấp phụ phân cực hấp phụ tốt với chất phân cực

Tính chất của chất bị hấp phụ: Quá trình hấp phụ diễn ra theo hướng làm san bằng sựphân cực giữa các pha Độ chênh lệch của sự phân cực càng lớn thì sự hấp phụ diễn racàng mạnh Quy tắc này cho phép xác định cấu trúc lớp bề mặt và chỉ ra điều kiện chọnchất hấp phụ thích hợp nhất trong từng trường hợp cụ thể

Quy tắc phân tử lượng đối với sự hấp phụ chất tan từ dung dịch: Chất hấp phụ cóphân tử lượng càng lớn thì sự hấp phụ càng tăng nhanh

Aûnh hưởng của thời gian, nhiệt độ, áp suất, độ ẩm:

Sự hấp phụ trong dung dịch xảy ra chậm hơn trong pha khí vì sự thay đổi nồngđộ trên bề mặt phân chia pha được thực hiện bởi quá trình khuếch tán Tốc độkhuếch tán trong pha khí diễn ra nhanh hơn trong pha lỏng

Khi nhiệt độ tăng lên, khả năng khuếch tán vật chất vào dung dịch giảmxuống dẫn đến giảm sự hấp phụ

Aùp suất: áp suất càng cao, khả năng hấp phụ càng tốt

Độ ẩm: độ ẩm càng thấp, khả năng hấp phụ càng tốt

III.1.2 Chọn thiết bị

Ta chọn thiết bị hấp phụ tầng cố định

Đây là loại thiết bị trong đó pha khí được cho chuyển động qua tầng hạt chất hấp phụcố định, được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như thu hồi hơi dung môi có giá trị từ các chấtkhí, khử nước trong pha khí hoặc lỏng, khử màu các loại dầu khoáng và dầu thực vật …Các hạt chất hấp phụ được đặt trong tầng có chiều cao từ 0,3 – 1,2 m trên tấm đỡ cóđục lỗ Dòng khí nhập liệu được thổi từ trên xuống

Loại thiết bị này có ba phương thức làm việc:

Phương thức bốn giai đoạn: hấp phụ, nhả hấp, sấy, làm lạnh

Phương thức ba giai đoạn: hấp phụ, nhả hấp, làm lạnh

Phương thức hai giai đoạn: hấp phụ, nhả hấp

Khi chọn phương thức làm việc cho thiết bị, cần căn cứ vào đặc trưng của chất bị hấpphụ cần thu hồi và nồng độ đầu của nó trong hỗn hợp khí:

Khi nồng độ đầu khá cao thì dùng phương thức bốn giai đoạn

Khi nồng độ đầu trung bình và nhỏ (2 –3 g/m3) thì dùng phương thức ba giaiđoạn

Khi nhiệt độ của hỗn hợp khí trong thiết bị tương đối đồng nhất và thấp(<35oC) và chất bị hấp phụ không tan trong nước thì dùng phương thức hai giaiđoạn

Thiết bị tầng cố định có loại thẳng đứng, loại nằm ngang, loại hình vành khăn

III.1.3 Chọn chất hấp phụ

Chất hấp phụ thường là các loại vật liệu dạng hạt có đường kính từ 6 – 10 mm đến

200 m, có độ rỗng lớn được hình thành do những mạch mao quản li ti nằm bên trong khốivật liệu Đường kính của mao quản chỉ cần lớn hơn đường kính phân tử của chất bị hấp phụthì chất hấp phụ mới có hiệu quả Do chứa nhiều mao quản nên bề mặt tiếp xúc của chấthấp phụ rất lớn Một số chất hấp phụ thường gặp:

 Alumogel

Là oxit nhôm Al2O3.nH2O, thu được bằng cách nung các hydroxyt nhôm Diện tích bềmặt có nhiều lỗ xốp Alumogel chịu được nhiệt, chịu sự ăn mòn, không bị biến dạng,không phân hủy khi ở trong nước Alumogel rất bền với chất lỏng giọt

Alumogel được sử dụng làm chất sấy khô khí, chất mang xúc tác, xử lý phân đoạndầu mỏ, khử mùi, dùng để hấp phụ các hợp chất hữu cơ phân cực, hấp phụ một số chất đặcthù như florua, asen…

 Zeolit

Là loại silicat nhôm có chứa thêm các oxyt kim loại kiềm và kiềm thổ, có cấu trúc lỗrỗng đều đặn có kích cỡ gần bằng kích thước phân tử nên nhiều khi người ta gọi nó là râyphân tử

Zeolit có nguồn gốc tự nhiên hay tổng hợp

 Silicagel

Là oxyt silic ngậm nước vô định hình SiO2.nH2O, có khả năng phản ứng thay đổithành phần theo cơ chế đa tụ Phản ứng đa tụ này dẫn đến sự tạo thành mạng cấu trúc củanhững hạt keo dạng hình cầu và tạo nên bộ khung oxytsilic rắn Khe hở giữa những hạt

keo tạo nên cấu trúc rỗng của silicagel Silicagel có thể hấp phụ 40% khối lượng của nó.Để tái sử dụng, đơn giản là đun nóng trên 150oC tới khi nước bốc hơi hết.

 Than bùn

Than bùn là sản phẩm phân hủy thực vật, có màu đen hoặc nâu sáng Than bùn làloại vật liệu hỗn hợp của nhiều loại hợp chất hữu cơ, chứa nhiều nhóm chức phân cực nêncó khả năng hấp phụ các chất hữu cơ phân cực và các kim loại chuyển tiếp

 Chất hấp phụ polyme

Cùng với sự đòi hỏi về nhu cầu đa dạng của các chất hấp phụ trong kỹ thuật, đã chếtạo các chất hấp phụ trên cơ sở vật liệu polyme tổng hợp Chất hấp phụ polyme được sửdụng rất có hiệu quả trong xử lý các chất hữu cơ đặc thù: phenol, chất hoạt động bề mặt;hấp phụ màu từ nước thải, thu hồi protein

 Than hoạt tính

Than hoạt tính được chế tạo theo phương pháp loại trừ với nguyên liệu ban đầu cóchứa các thành phần carbon: than, xenlulose, gỗ, sọ dừa, bã mía, tre, nứa, mùn cưa Trongnguyên liệu ngoài thành phần carbon còn tồn tại một số thành phần hợp chất vô cơ, tạpchất gây ra thành phần tro khi đốt cháy, trong đó Ca, Mg, K, Na gây tính kiềm, vì vậy sảnphẩm cuối cùng nếu không rửa sạch sẽ có tính kiềm

Than hoạt tính có 2 dạng: dạng hạt GAC (Granular Activated Carbon) và dạng bộtPAC (Powder Activated Carbon) Hay là loại tảy màu và hấp phụ khí:

Than tảy màu có thể sử dụng vào các mục đích: tảy màu, làm trong, khử mùi,tinh chế cho thực thẩm, đồ uống, dầu mỡ, nước… thường là dạng bột Nó có đặcđiểm là hấp phụ trong pha lỏng, diện tích bề mặt không lớn, độ xốp cao tạo điềukiện cho quá trình khuếch tán

Than hấp phụ khí, khử mùi thường là dạng hạt, độ bền cơ học cao, diện tíchbề mặt và dung lượng hấp phụ lớn

Than hoạt tính có các ưu điểm như:

Diện tích các lỗ rỗng lớn (500 – 1500 m2/g)

Bề mặt hiệu quả lên đến 105 – 106 m2/kg

Có khả năng phục hồi

Than hoạt tính có thể hấp phụ các chất sau:

Hơi axit, rượu, benzol, toluol etylaxetat với mức độ hấp phụ bằng 50% trọnglượng bản thân

Axeton, acrolein, Cl, H2S với mức độ hấp phụ bằng 10 - 25% trọng lượng bảnthân

CO2, etylen với mức độ thấp

Với các đặc điểm trên của than hoạt tính, ta chọn nó làm chất hấp phụ

III.2 ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

III.3 THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

Khí thải từ các dung môi hữu cơ, có chứa hơi Methanol được thu gom Cho khí chứahơi Methanol này qua thiết bị giải nhiệt, để giảm bớt nhiệt độ của khí thải trước khi vàothiết bị xử lý Sau đó hỗn hợp hơi Methanol đưa qua tháp hấp phụ Trong tháp, lượng thanhoạt tính sẽ hấp phụ hơi Methanol Hỗn hợp khí thu được sau khi qua tháp hấp phụ là khísạch Hiệu suất xử lý của thiết bị này đối với hơi Methanol đạt 90%

Trong quá trình hoạt động, lượng khí vào nhiều làm áp suất trong tháp tăng Để giảmáp trong tháp, ta cho bớt khí qua thiết bị chưng cất để xử lý

Trong quá trình xử lý, 1 lượng nước ngưng được thu gom và thải ra ngoài tháp Trướckhi thải ra môi trường, lượng nước này cần qua hệ thống xử lý nước thải

Thiết bịgiải nhiệt

Hơi nướcquá nhiệt

Thiết bị chưng cất Bể chứa nước ngưng

Nước ngưngKhí thải

Khí sạch Hệ thống xử lý

nước thải

Như vậy, sau khi qua hệ thống xử lý khí thải đảm bảo đạt tiêu chuẩn thải ra ngoàimôi trường do Việt Nam ban hành.

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ IV.1 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ HẤP PHỤ

IV.1.1 Thiết lập đường hấp phụ đẳng nhiệt của Methanol

Dựa vào đường hấp phụ đẳng nhiệt của Benzen (Hình X.1 trang 245 Sổ tay Quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất – Tập 2), ta xây dựng đường hấp phụ đẳng nhiệt của

Methanol theo các công thức:

2

1

* 1

* 2

V

V a

a  (4.1)

1

1 , 2

1 2 ,

lg

p

p T

T p

Trong đó:

a1*, a2*: Nồng độ của Benzen và Methanol bị hấp phụ (kg chất bị hấp phụ/kgthan)

V1, V2: Thể tích mol Benzen và Methanol ở dạng lỏng (m3/kmol)

p1, p2: Aùp suất riêng phần của hơi Benzen và Methanol (mmHg)

ps,1, ps,2: Aùp suất hơi bão hoà của hơi Benzen ở 20oC và Methanol ở 30oC(mmHg)

T1, T2: Nhiệt độ của Benzen và Methanol khi hấp phụ (oK)

: Hệ số ái lực (hệ số aphin)

Ta có:

T1 = 293 (oK)

T2 = 303 (oK)

Tra hình XXIII, XXIV trang 466 (Sách Quá trình và thiết bị công nghệ hóa học – Tập

10 – Ví dụ và Bài tập):

) / ( 103 , 0

*

1 kmol kg

a 

)/(0916,032.0409,0

0887,0.78

103,02

1

* 1

*

V

V a

)(

105,0

p 

8736 , 0 105 , 0

75 lg 303

293 4611 , 0 140 lg lg

lg lg

1

1 , 2

1 2

,

p

p T

T p

)(

4755,7

Dựa vào các điểm tìm được, ta vẽ đường hấp phụ đẳng nhiệt của Methanol:

Hình IV.1: Đường hấp phụ đẳng nhiệt của Methanol

Theo TCVN 5940 – 1995: Chất lượng không khí Tiêu chuẩn khí thải công nghiệp đốivới các chất hữu cơ, nồng độ cho phép của Methanol: C c  260 (mg/m3 )

Vì hiệu suất  = 90%, nồng độ khối lượng ban đầu của Methanol trong hỗn hợp:

) / ( 10 6 , 2 9

, 0 1

/ 10 26 , 0 1

3 3

3 3

m kg m

kg C

5352 , 1 760 303 32 273

4 , 22 10 6 , 2

IV.1.2 Tính cân bằng vật chất

 Trong hỗn hợp khí đầu vào thiết bị:

Phần mol hơi Methanol trong hỗn hợp khí đầu vào:

0020 , 0 1

32

303 273

4 , 22 10 6 , 2

T R C y

M

d

Phần khối lượng hơi Methanol trong hỗn hợp khí đầu vào:

0022,029)

002,01(32.002,0

32.002,0)

1(

d

M d

M y

Khối lượng riêng của hỗn hợp khí đầu vào:

 

o

o d

K d M d

P T

P T y

M y M

4,22

1

1 273

002 , 0 1 29 002 , 0



Lưu lượng khối lượng của hỗn hợp khí đầu vào:

) / ( 6204 , 1 ) / ( 5 , 5833 1667

, 1 5000

0022 0 1 (

5 , 5833 )

1

G

 Trong hỗn hợp khí đầu ra thiết bị:

Phần mol hơi Methanol trong hỗn hợp khí đầu ra:

1  0 , 002 1 0 , 9 0 , 0002

.

.

T R C

Phần khối lượng hơi Methanol trong hỗn hợp khí đầu ra:

00022,029)

0002,01(32.0002,0

32.0002,0)

1(

c

M c

M y

K c M c

P T

P T y

M y M

4,22

1

1 273

0002 , 0 1 29 0002 , 0



Khối lượng hơi Methanol bị hấp phụ bởi than hoạt tính:

) / ( 0032 , 0 9 , 0 0036 , 0

G Mc  Md   Md    

Lưu lượng khối lượng của hỗn hợp khí đầu ra:

) / ( 6173 , 1 0004 , 0 6169 ,

G G

G c  Kd  Mc   

IV.1.3 Tính đường kính tháp

Đường kính tháp hấp phu :

hh hh

tb

G D



785,0



2

6173,16204,1

G G

3

m kg

c d



v hh  0 , 5 (m/s)

)(88,11666,1.5,0.785,0

6189,1

.785,

G D

hh hh

tb



Để dễ gia công, ta chọn Dt = 2 m

Vận tốc dòng khí qua tháp:

s m D

G v

t hh

tb

2.1666,1.785,0

6189,1

.785,





IV.1.4 Tính hệ số truyền khối

Với điều kiện quá trình hấp phụ đẳng nhiệt được biểu diễn bằng phương trìnhLangmuir:

54 , 0

Re 6 , 1

54 , 0

.6,1

g

hh y

d

v D k

