Đồ án môn học Xử lý khí thải

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUN VÀ MƠI TRƯỜNG TP HỒ CHÍ MINH KHOA MƠI TRƯỜNG NGÀNH KĨ THUẬT MƠI TRƯỜNG Đồ án mơn học Xử lý khí thải GVHD:TS.Trần Tiến Khơi SVTH: Nguyễn Thị Bích Tiền MSSV: 0150020239 Lớp: ĐH01 - KTMT2 Tp Hồ Chí Minh, tháng 09 năm 2015 BỘ TÀI NGUN VÀ MƠI TRƯỜNG CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐH TN MT TPHCM Độc lập - Tự - Hạnh phúc KHOA MƠI TRƯỜNG -o0o - ĐỒ ÁN MƠN HỌC KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI Họ tên sinh viên: Nguyễn Thị Bích Tiền MSSV: 0150020239 Lớp: 01ĐH-KTMT2 Ngành: Kỹ Thuật Mơi Trường Ngày giao đồ án: 1/7/2015 Ngày hồn thành đồ án: 20/9/2015 Đề tài Lựa chọn phương án tính tốn, thiết kế thiết bị xử lý khí thải SO2 Cho biết lưu lượng khí thải 12.000 m3/h, nồng độ SO2 850ppm u cầu -Trình bày tổng quan phương pháp xử lý khí thải -Đề xuất phương án xử lý thuyết minh -Tính tốn, thiết kế 1-2 thiết bị xử lý -Vẽ chi tiết thiết bị tính tốn (trình bày vẽ kỹ thuật giấy A2) TP.HCM, ngày 20 tháng 09 năm 2015 GVHD TS Trần Tiến Khơi Nhận xét GVHD Nhận xét GVPB LỜI CẢM ƠN Đầu tiên em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu nhà trường tồn thể thầy mơn tạo điều kiện cho em thực đồ án Nhờ mà em có thêm kinh nghiệm hiểu kiến thức mơn chun ngành học Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn thầy Trần Tiến Khơi, người hướng dẫn em thực đồ án.Thầy tận tình giúp đỡ em suốt q trình thực đồ án truyền đạt kinh nghiệm kiến thức giúp em hồn thành đồ án Bài đồ án thực nhiều thiếu sót em chưa có kinh nghiệm, kính mong thầy thơng cảm nhận xét tận tình để em có nhiều kinh nghiệm cho đồ án sau Em xin chân thành cảm ơn! LỜI MỞ ĐẦU Sự tiến khoa học kỹ thuật thúc đẩy mạnh mẽ phát triển ngành sản xuất cơng nghiệp, làm cho xã hội lồi người biến đổi rõ rệt.Các nhà máy, xí nghiệp, khu cơng nghiệp, trại chăn ni tập trung hình thành tất phát triển hướng tới tạo sản phẩm mới, đáp ứng nhu cầu người tạo điều kiện sống tốt Nhưng đồng thời thải loại thất thải khác làm cho mơi trường ngày trở nên xấu Các chất thải độc hại có tác động xấu tới người, sinh vật, hệ sinh thái, cơng trình nhân tạo Nếu mơi trường tiếp tục suy thối dẫn hậu nghiêm trọng cho lồi người.Vì việc bảo vệ mơi trường, giảm thiểu tác động có hại chất nhiễm vấn đề tồn cầu Khí thải từ ống khói nhà máy, xí nghiệp, khu cơng nghiệp xem ngun nhân dẫn đến tình trạng nhiễm khơng khí Các chất khí độc hại như: SOx, NOx, VOC, CO, CO2, hydocacbon, bụi dần gia tăng bầu khí Gây nên tượng, hiệu ứng nhà kính, mưa xít, sương mù quang hóa tác động xấu đến người, sinh vật hệ sinh thái, hoạt động lao động sản xuất Để bảo vệ mơi trường bảo vệ cho sống người, sinh vật khí thải từ ống khói nhà máy, từ hoạt động khác cần xử lý trước thải vào mơi trường khơng khí Vì vậy, để có bầu khơng khí lành, có sống với tinh thần thoải mái, việc xử lý tác nhân gây ngiễm SO2 vấn đề quan trọng Dựa vào thành phần tính chất thải, lựa chọn, tính tốn thiết kế hệ thống xử lý khí thải cơng suất 12000 m3/h, đạt tiêu chuẩn sau xử lý cột B quy chuẩn QCVN 19 : 2009/BTNM Đồ án mơn học Xử lý khí thải-Xử lý khí SO2 GVHD: T.S Trần Tiến Khơi MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN I TỔNG QUAN VỀ KHÍ SO2: II TÍNH CHẤT: 2.1 Tính chất vật lý: 2.2 Tính chất hóa học: III TÁC HẠI: 3.1 Đối với người: 3.2 Đối với thực vật: 3.3 Đối với mơi trường cơng trình kiến trúc: IV ỨNG DỤNG CỦA SO2: V CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SO2: 5.1 Phương pháp hấp thụ: 5.1.1.Buồng phun,tháp phun rỗng: 5.1.2.Thiết bị hấp thụ có vật liệu đệm (tháp đệm): 5.1.3.Tháp sủi bọt:(tháp mâm) 10 VI CÁC DUNG DỊCH HẤP THỤ: 13 6.1 Hấp thụ SO2 nước: 13 6.2 Hấp thụ SO2 dung dịch vơi sữa: 14 6.3 Xử lý SO2 Amoniac: 15 6.4 Xử lý SO2 Magie oxit (MgO): 16 6.5 Xử lý SO2 ZnO: 18 6.6 Xử lý SO2 chất hấp thụ hữu cơ: 18 6.6.1 Q trình sunfidin: 19 6.6.2 Q trình khử SO2 dimetylannilin-q trình ASARCO: 19 6.7 Xử lý SO2 chất hấp phụ thể rắn: 20 6.7.1 Hấp phụ SO2 than hoạt tính: 20 6.7.2 Hấp thụ SO2 than hoạt tính có tưới nước-Q trình LURGI: 20 6.7.3 Xử lý SO2 nhơm oxit kiềm hóa: 21 6.7.4 Xử lý SO2 mangan oxit: 21 6.7.5 Xử lý khí SO2 vơi dolomit trộn vào than nghiền: 21 CHƯƠNG 23 SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CƠNG NGHỆ 23 Nguyễn Thị Bích Tiền_MSSV:0150020239 ĐH01-KTMT2 Page Đồ án mơn học Xử lý khí thải-Xử lý khí SO2 GVHD: T.S Trần Tiến Khơi ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ XỬ LÝ: 23 Hấp thụ khí SO2 sữa vơi 23 Vật liệu chế tạo tháp hấp thu: 23 CHƯƠNG 25 TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ 25 I TÍNH TỐN Q TRÌNH HẤP THỤ: 26 1.1 Tính tốn cân vật chất 27 1.2 Phương trình cân bằng: 28 1.3 Phương trình đường làm việc: 30 II TÍNH TỐN THÁP HẤP THỤ 32 2.1 Tính tốn đường kính hấp thụ: 32 2.1.1 Lưu lượng khí trung bình tháp: 32 2.1.2 Độ nhớt 32 2.1.3 Tính vận tốc đảo pha: 33 2.1.4 Đường kính tháp tính theo lưu lượng khí thải: 34 2.1.5 Xác định hệ số thấm ướt: 34 2.1.6 Chiều cao lớp vật liệu đệm: 35 2.1.7 Chiều cao thân tháp: 38 2.2 Tính trở lực tháp: 39 2.3 Tính đường kính ống dẫn khí: 39 2.4 Tính đường kính ống dẫn lỏng: 40 III TÍNH CƠ KHÍ: 40 3.1 Tính bề dày thân: 40 3.1.1 Chọn vật liệu: 40 3.1.2 Ứng suất cho phép vật liệu theo giới hạn bền: 41 3.1.3 Chiều dày thân: 41 3.1.4 Kiểm tra lại ứng suất thành thiết bị theo áp suất thử tính tốn: 42 3.2 Tính nắp thiết bị đáy: 42 3.2.1 Chọn nắp đáy thiết bị dạng elip tiêu chuẩn, có gờ: 42 3.2.2 Chiều dày nắp đáy: 42 3.2.3 Kiểm tra ứng suất cho phép theo áp suất thử P0: 43 3.3 Tính mặt bích: 43 3.3.1 Tính bích nối đáy tháp với thân, chọn bích liền thép để nối thiết bị: 43 3.3.2 Tính mặt bích nối ống dẫn thiết bị: 44 3.4 Đĩa phân phối lỏng: 45 3.5 Lưới đỡ đệm: 45 Nguyễn Thị Bích Tiền_MSSV:0150020239 ĐH01-KTMT2 Page Đồ án mơn học Xử lý khí thải-Xử lý khí SO2 GVHD: T.S Trần Tiến Khơi 3.6 Tính chân đỡ: 45 3.7 Tai treo: 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 Nguyễn Thị Bích Tiền_MSSV:0150020239 ĐH01-KTMT2 Page Đồ án mơn học Xử lý khí thải-Xử lý khí SO2 GVHD: T.S Trần Tiến Khơi Chương 1: Tổng quan I Tổng quan khí SO2: Lưu huỳnh dioxit hợp chất hóa học có cơng thức SO2 Chất khí sản phẩm hoạt động sản xuất cơng nghiệp số hoạt động sống người, mối lo mơi trường đáng kể Nguồn phát thải chủ yếu từ trung tâm nhiệt điện, từ lò nung, lò khí đốt nhiên liệu than, dầu khí đốt có chứa lưu huỳnh hợp chất có chứa lưu huỳnh Ngồi sản phẩm q trình hoạt động núi lửa số ngành cơng nghiệp khác Trên giới hàng năm tiêu thụ đến tỷ than đá loại gần tỷ dầu mỏ.Khi thành phần lưu huỳnh nhiên liệu chiếm 1% lượng SO2 thải vào khí 60 triệu tấn/năm.Đó chưa kể đến lượng thải ngành cơng nghiệp khác II Tính chất: 2.1 Tính chất vật lý:  Lưu huỳnh đioxit (SO2) (khí sunfurơ) chất khí khơng màu mùi hắc  Nặng khơng khí (D=64/29)  Nhiệt độ nóng chảy -750C, nhiệt độ sơi -100C  Lưu huỳnh đioxít khí độc, hít thở phải khơng khí có khí gây viêm đường hơ hấp 2.2 Tính chất hóa học:  SO2 oxi hóa chậm khơng khí sạch, q trình quang hóa hay xúc tác khí SO2 dễ bị oxi hóa thành SO3 khí hòa tan nước tạo thành axit H2SO4  SO2 chất khử Nó có khả làm màu dung dịch Brom: SO2 + Br2 + 2H2O  2HBr + H2SO4 SO2 khử Br2 có màu thành HBr khơng màu  Lưu huỳnh đoxit chất oxi hóa : Khi dẫn khí SO2 vào dung dịch axit H2S dung dịch bị vẩn đục màu vàng: Nguyễn Thị Bích Tiền_MSSV:0150020239 ĐH01-KTMT2 Page Đồ án mơn học Xử lý khí thải-Xử lý khí SO2 GVHD: T.S Trần Tiến Khơi Tra đồ thị I-35-tr.117-Sổ tay ta có: 𝜇𝑆𝑂2 = 0,018.10-3 𝜇𝑘𝑘 = 0,024.10-3 𝜇𝑦 = 𝑦𝑡𝑏×𝑀𝑆𝑂2 𝜇𝑆𝑂2 𝑀𝑦 29,018 (1−𝑦𝑡𝑏)×𝑀𝑘𝑘 + 𝜇𝑘𝑘 = 5,208.10−4×64 + 0,018×10−3 (1−5,208.10−4 )×29 0,024.10−3 = 2,399 10−5 (𝑁 𝑠 ) 𝑚2 2.1.3 Tính vận tốc đảo pha: Áp dụng cơng thức: 𝑌 = 1,2 × 𝑒 −4𝑋 Với 𝑌 = 𝜔𝑠2 ×𝜌𝑑 ×𝜌𝑦𝑡𝑏 𝑔×𝑉𝑑3 ×𝜌𝑥𝑡𝑏 𝑋=( ×( 𝜇𝑥 𝜇𝐻2𝑂 ) 0,16 𝜌𝑦𝑡𝑏 𝐺𝑥 )4 × ( )8 𝐺𝑦 𝜌𝑥𝑡𝑏 n = 1,005.10-3 (Ns/m2) 𝜔𝑥 :vận tốc đảo pha(m/s) 𝜌𝑥𝑡𝑏 : lượng lỏng trung bình, = 1022,305 (kg/m3) 𝜌𝑦𝑡𝑏 : lượng khí trung bình, = 1,167 (kg/m3) 𝑉đ :thể tích tự đệm.(m3/m3) = 0,79(m3/m3) 𝜎𝑑 : bề mặt riêng đệm(m2/m3) = 95(m2/m3) G: gia tốc trọng trường, = 9,81(m/s2) Gx, Gy: lượng lỏng, lượng trung bình(kg/s) 𝐺𝑆𝑂2𝑏𝑖ℎ𝑎𝑝𝑡ℎ𝑢 𝐺𝑥đ + 𝐺𝑥𝑐 𝐺𝑡𝑟 × 𝑌đ × 𝐸% 𝐺𝑥 = = 𝐺𝑥đ + = 𝐺𝑥đ + 2 −4 296,587 × 8,502 10 × 0,7753 = 252,155 + = 252,253 Gx = 252,247 x 74 = 18666,278 (kg/h) = 5,185 (kg/s) 𝐺𝑦đ + 𝐺𝑦𝑐 𝐺𝑦𝑑 + 𝐺𝑦𝑑 − 𝐺𝑆𝑂2𝑏𝑖ℎ𝑎𝑝𝑡ℎ𝑢 = 2 296,839 + 296,839 − 296,587 × 8,502.10−4 × 0,7753 = = 296,741 Gy = 296,741 x 29,018 = 8610,830(kg/h) = 2,392(kg/s) X = 0,520Y = 0,15 Từ phương trình Y suy ra: 𝜔𝑠 =1,988 Thơng thường: 𝜔𝑡𝑏 = (0,8 ÷ 0,9)𝜔𝑠 𝐺𝑦 = Nguyễn Thị Bích Tiền_MSSV:0150020239 ĐH01-KTMT2 Page 33 Đồ án mơn học Xử lý khí thải-Xử lý khí SO2 GVHD: T.S Trần Tiến Khơi Chọn 𝜔𝑡𝑏 =0,8𝜔𝑠 =>𝜔𝑡𝑏 =1,5904(m/s) Đường kính tháp tính theo lưu lượng khí thải: 2.1.4 D=√  𝐷=√ 4×7377,699 𝜋×3600×1,5904 4×𝑉𝑇𝐵 𝜋×𝜔𝑦 ×3600 = 1,2 (m)  𝜔𝑦 = 1,812 (m/s) 2.1.5 Xác định hệ số thấm ướt:𝝍  Mật độ tưới thực tế: 𝐿 174,7944 ×74 𝑉 𝜌𝑥𝑡𝑏 1022,305 𝑈𝑡𝑡 = = 𝐷 = 1,2 = 11,187(m /m h) 𝐹𝑡 𝜋 × ( ) 𝜋×( ) 2  Mật độ tưới thích hợp: 𝑼𝒕𝒉 = 𝑩 × 𝝈đ B = 0,158(ta bảng IX.6 trang 177- sổ tay QTTB tập 2) Uth = 0,158 x 95 = 15,01(m3/m2.h) 𝜓 = 𝑈𝑡𝑡 𝑈𝑡ℎ = 0,745 < Do hệ số thấm ướt khơng đạt u cầu nên ta phải chọn lại với 𝜓 = 0,75 Ta tính lại với 𝜓 = 0,75 Utt = 0,75.Uth = 11,257(m3/m2.h)  L = 175,883 (kmol/h)  Xc = 0,00111(KmolSO2/Kmolhp) Khi đó, đường làm việc qua hai điểm : A (Xđ ; Yc) A (0 ; 0,0001921) B (Xc ; Yđ) B ( 0,00111; 0,0008502) Nguyễn Thị Bích Tiền_MSSV:0150020239 ĐH01-KTMT2 Page 34 Đồ án mơn học Xử lý khí thải-Xử lý khí SO2 GVHD: T.S Trần Tiến Khơi 0,0009 y = 0.592x + 0.0002 R² = 0,0008 0,0007 0,0006 0,0005 DCB 0,0004 DLV 0,0003 0,0002 0,0001 0 0,0005 0,001 0,0015 0,002 0,0025 2.1.6 Chiều cao lớp vật liệu đệm: Chiều cao lớp vật liệu đệm xác định theo số đơn vị chuyển khối: H = hdv x my(m) Trong đó: H: chiều cao lớp vật liệu đệm(m) hdv: chiều cao đơn vị chuyển khối(m) my: số đơn vị chuyển khối  Xác định chiều cao đơn vị truyền khối: 𝑚′ × 𝐺𝑦 ℎ𝑑𝑣 = ℎ1 + × ℎ2 𝐺𝑥 Trong đó: ℎ1 : chiều cao đơn vị truyền khối ứng với pha khí(m) ℎ2 : chiều cao đơn vị truyền khối ứng với pha lỏng(m) 𝑚′: hệ số góc đường cân Tính h1: 𝑉𝑑 2/3 ℎ1 = × 𝑅𝑒𝑦0,25 × 𝑃𝑟𝑦 𝑎 × 𝜓 × 𝜎đ Với a: hệ số phụ thuộc dạng đệm, với đệm vòng a = 0,123 0,4 × 𝜌𝑦𝑡𝑏 × 𝜔𝑠 0,4 × 1,167 × 1,988 𝑅𝑒𝑦 = = = 539,989 𝜎đ × 𝜇𝑦𝑡𝑏 95 × 1,809 × 10−5 𝑃𝑟𝑦 : 𝑐ℎ𝑢ẩ𝑛𝑠ố𝑃𝑟𝑎𝑛 = Nguyễn Thị Bích Tiền_MSSV:0150020239 ĐH01-KTMT2 𝜇𝑦 𝜌𝑦 × 𝐷𝑦 Page 35 Đồ án mơn học Xử lý khí thải-Xử lý khí SO2 GVHD: T.S Trần Tiến Khơi Dy: hệ số khuếch tán SO2 điều kiện làm việc 𝐷𝑦 = 0,0043 10−4 × 𝑇1,5 𝑃× 1/3 (𝜗𝑆𝑂2 + 1/3 𝜗𝐾𝐾 )2 ×√ 1 + (𝑚/𝑠 ) 𝑀𝑆𝑂2 𝑀𝐾𝐾 Trong đó: T: nhiệt độ làm việc tuyệt đối( 2730K) P: áp suất làm việc( = atm) 𝜗𝑆𝑂2 : thể tích mol khí SO2, = 44,8cm3/mol 𝜗𝑘𝑘 : thể tích mol khơng khí, = 29,9cm3/mol ( trang 127-Sổ tay QTTB tập 2) =>𝐷𝑦 = 0,0043.10−4 ×3031,5 1 1×(44,83 +29,93 )2 =>𝑃𝑟𝑦 = =>ℎ1 = 1,809.10−5 1,167×1,146.10−5 0,79 0,123×0,75×95 ×√ 64 + 29 = 1,146.10−5 (m2/s) = 1,352 × 539,9890,25 × 1,3522/3 = 0,531 (m2) Tính h2: 𝜇𝑥 2/3 ) × 𝑅𝑒𝑥0,25 × 𝑃𝑟𝑥0,5 𝜌𝑥 Trong đó: 𝜇𝑥 : độ nhớt pha lỏng, 𝜇𝑥 =0,838.10-3 𝜌𝑥 : khối lượng riêng trung bình pha lỏng, 𝜌𝑥 = 1022,305 (kg/m3) 𝑅𝑒𝑥 : hệ số Raynon pha lỏng ℎ2 = 256 × ( 𝑅𝑒𝑥 = 0,04×𝐺𝑥 𝐹𝑡 ×𝜎đ ×𝜇𝑥 0,04×5,185 = 𝜋×1,22 𝑃𝑟𝑥 = ×95×0,838.10−3 = 2,303 𝜇𝑥 𝜌𝑥𝑡𝑏 × 𝐷𝑥 Trong đó: Dx: hệ số khuếch tán pha lỏng ( × MH2O ) × T m2 ( ) s x × ϑ0,6 M: khối lượng phân tử dung mơi H2O, M = 18 ϑ: thể tích phân tử SO2, ϑ = 44,8 cm3/mol : hệ số độ liên hợp dung mơi, nước Dx = 7.4 × 10−12 × Nguyễn Thị Bích Tiền_MSSV:0150020239 ĐH01-KTMT2 Page 36 Đồ án mơn học Xử lý khí thải-Xử lý khí SO2 GVHD: T.S Trần Tiến Khơi  = 2,6 (tr.137-sổ tay QTTB tập 2) 𝐷𝑥 = 7,4 × 10 −12 × (2,6×18)2 ×303 0,838×10−3 ×44,80,6 = 1,869 × 10−6 (m2/s) 𝑃𝑟𝑥 = 0,838×10−3 1022,305×1,869×10−6 = 0,438 ℎ2 = 256 × ( 0,838×10−3 1022,305 ) × 2,3030,25 × 0,4380,5 = 0,018(𝑚) Tính hệ số phân phối m: Hệ số phân phối hệ số góc tiếp tuyến đường cân Do đường cân đường cong, hệ số góc thay đổi nên ta phải xác định hệ số góc trung bình 𝑚′ = 𝑚1 +𝑚2 +⋯+𝑚𝑛 𝑛 với n số khoảng chia, n = 10 Dựa vào đồ thị đường cân t xác định được: m1 = 0,385 ; m2 = 0,434 ; m3 = 0,478 ; m4 = 0,517 ; m5 = 0,553 ; m6 = 0,587 ; m7= 0,618 ; m8 = 0,648 ; m9 = 0,676 ; m10 = 0,703  m’ = 0,5599  chiều cao đơn vị truyền khối: ℎ𝑑𝑣 = 0,531 + 0,5599×2,392 5,185 × 0,018 = 0,535(𝑚) Nguyễn Thị Bích Tiền_MSSV:0150020239 ĐH01-KTMT2 Page 37 Đồ án mơn học Xử lý khí thải-Xử lý khí SO2 GVHD: T.S Trần Tiến Khơi Số đơn vị chuyển khối: X Y Y* 0,0002 1/Y-Y* 5000 a+b/2 H S 2500,0001 0,000066304 0,000112 0,000266034 0,00005936 2416,112705 2416,112705 0,000066304 0,160019 0,000224 0,000332608 0,00001187 2337,672219 2337,672219 0,000066304 0,154997 0,000336 0,000398912 0,00017808 2264,164813 2264,164813 0,000066304 0,150123 0,000448 0,000465216 0,00023744 2195,139317 2195,139317 0,000066304 0,145546 0,00056 0,0002968 2130,197948 2130,197948 0,000066304 0,141240 0,000672 0,000597824 0,00035616 2068,988646 2068,988646 0,000066304 0,137182 0,000784 0,000664128 0,00041552 2011,198684 2011,198684 0,000066304 0,133350 0,000896 0,000730432 0,00047488 1956,549326 1956,549326 0,000066304 0,129727 0,001008 0,000796736 0,00053424 1904,791329 1904,791329 0,000066304 0,126295 0,00112 0,0005936 1855,701144 1855,701144 0,000066304 0,123040 0,00053152 0,00086304 1,401701 m = 1,402 + = 2,412 Hđ = 0,535 x 2,412 =1,29 (m) 2.1.7 Chiều cao thân tháp: Chiều cao phần tách lỏng (Hc) đáy (Hđ) phụ thuộc vào D D Hc (m) 1,0-1,8 0,8 2,0-2,6 2,8-4 1,2 Kỹ thuật xử lý khí thải-CBGD Dư Mỹ Lệ, q trình hấp thụ Nguyễn Thị Bích Tiền_MSSV:0150020239 ĐH01-KTMT2 Hđ (m) 2,5 Page 38 Đồ án mơn học Xử lý khí thải-Xử lý khí SO2 GVHD: T.S Trần Tiến Khơi D = 1,2 m chọn Hc = 0,8 m Hđ = 2m Vậy H tháp = 1,29+2+0,8 = 4,09 (m) Chọn H tháp = 4,1 m 2.2 Tính trở lực tháp: ∆𝐏 = 𝐌𝐚𝐱(∆𝐏𝐤 ; ∆𝐏ư ) Trong đó: ∆𝐏𝐤 : tổn thất áp suất đệm khơ Vì Rey = 539,989> 400 nên ∆𝐏𝐤 tính theo cơng thức: (tr.189-sổ tay QTTB tập 2) 0,8 1,2 0,2 1,56 × Hđ × ω1,8 y × ρy × σd × μy ∆𝐏𝐤 = Vd3 1,56 × 1,29 × 1,8121,8 × 1,1670,8 × 951,2 × (1,809 10−5 )0,2 = 0,793 = 358,039(N/m2) ∆𝐏ư : tổn thất áp suất đệm ướt Được tính theo cơng thức: 𝑚 𝑐 𝜌𝑦 𝑛 𝐺𝑥 𝜇𝑥 𝑁 ∆𝑃ư = ∆𝑃𝑘 × [1 + 𝐴 × ( ) × ( ) × ( ) ] ( ) 𝐺𝑦 𝜌𝑥 𝜇𝑦 𝑚 𝐺 1,8 Xét:( 𝑥 ) 𝐺𝑦 𝜌𝑦 𝜇 𝜌𝑥 𝜇𝑦 0,2 x ( ) x ( 𝑥) =( 5,185 1,8 2,392 ) x 1,167 1022,305 x( 0,838.10−3 1,809.10 0,2 ) −5 = 9,895.10−3 < 0,5 A = 8,4; m = 0,405; n = 0,225; c = 0,015( tr.189-sổ tay QTTB tập 2) ∆𝑃ư = 1234,576 (N/m2) Vậy trở lực tháp đệm: ∆𝐏 = 1234,576 (N/m2) 2.3 Tính đường kính ống dẫn khí: Vận tốc dẫn khí vào tháp nằm khoảng 4-15 (m/s)( tra bảng II.2, trang 370-Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hố chất-Tập 1) Chọn vận tốc khí vào vận tốc khí 15 m/s Nguyễn Thị Bích Tiền_MSSV:0150020239 ĐH01-KTMT2 Page 39 Đồ án mơn học Xử lý khí thải-Xử lý khí SO2 GVHD: T.S Trần Tiến Khơi  Ống dẫn khí vào tháp: 𝑄 d1=√ 𝜋.𝑣 4×7375,253 =√ 𝜋×15×3600 = 0,41(𝑚) chọn d1 = 400mm  Ống dẫn khí khỏi tháp: 𝑄𝑟 d2=√ 𝜋.𝑣 4×7370,403 =√ 𝜋×15×3600 đó: 𝑄𝑟 = 𝑄 × 1+𝑌𝑐 1+𝑌đ = 0,41(𝑚) chọn d2 = 400mm = 7375,253 × 1+1,921×10−4 1+8,502×10−4 = 7370,403 2.4 Tính đường kính ống dẫn lỏng: Vận tốc dòng chất lỏng nằm khoảng 1,5-2,5 (m/s) (Tra bảng II.2-trang 370-Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ, tập 1)  Ống dẫn lỏng vào tháp: chọn v = 2,5 m/s 4.𝐿đ d3=√ 𝜋.𝑣.𝜌𝑥𝑡𝑏 =√ 4×3,593 𝜋×2,5×1022,305 = 0,04(𝑚) d3 = 40mm 174,7944 × (40 + 17 × 2) 𝑘𝑔 = 3,593 ( ) 3600 𝑠 Ống dẫn lỏng khỏi tháp: chọn v = 1,5 m/s 𝐿đ =  4.𝐿𝑐 d4=√ 𝜋.𝑣.𝜌𝑥𝑡𝑏 =√ 4×3,788 𝜋×1,5×1022,305 = 0,05(𝑚) d4 = 50mm 𝐿𝑐 = 𝐿đ + 𝑀 = 3,593 + 0,195 = 3,788 (kg/s) Lưu lượng dòng lỏng trung bình: 𝐿𝑡𝑏 = 𝐿đ + 𝐿𝑐 3,593 + 3,788 𝑘𝑔 = = 3,6905( ) 2 𝑠 III Tính khí: 3.1 Tính bề dày thân: 3.1.1 Chọn vật liệu: Thiết bị làm việc mơi trường ăn mòn Nhiệt độ làm việc 30℃ Áp suất làm viêc: 1at = 101325(N/m2) Chọn vật liệu thép khơng gỉ để chế tạo thiết bị Ký hiệu thép:X18H10T (C 𝜎 thoả Vậy S = 3mm hợp lí 3.2 Tính nắp thiết bị đáy: 3.2.1 Chọn nắp đáy thiết bị dạng elip tiêu chuẩn, có gờ: Tra bảng XIII-10-tr.382;383;384-sổ tay 2, ta có: - Chiều cao gờ h = 25 mm - Bề mặt F = 1,66 m2 Quan hệ kích thước đáy elip: hb = 0,25.Dt= 0,25.1,2 = 0,3 (m) Thể tích V.10-3 (m3): 255 Đường kính phơi D (mm): 1458 Khối lượng (kg): 64,2 Chiều dày nắp đáy: 𝐷𝑡 × 𝑃 𝐷𝑡 𝑆= × +𝐶 3,8 × [𝜎𝑘 ] × 𝑘 × 𝜑ℎ × ℎ𝑏 1,2 × 142443,129 1,2 = × + 𝐶 = 6,456 10−4 + 𝐶 3,8 × 146,667 10 × × 0,95 × 0,3 Vì S - C = 6,456.10-4 < 10 mm nên đại lượng bổ sung C =3,8 3.2.2 Nguyễn Thị Bích Tiền_MSSV:0150020239 ĐH01-KTMT2 Page 42 Đồ án mơn học Xử lý khí thải-Xử lý khí SO2 GVHD: T.S Trần Tiến Khơi S = 6,456 10−4 + 3,8= 3,8006456(mm) Chọn S = mm Kiểm tra ứng suất cho phép theo áp suất thử P0: 3.2.3 [𝐷𝑡 + × ℎ𝑏 × (𝑆 − 𝐶 )] × 𝑃0 𝜎= 7,6 × 𝑘 × 𝜑ℎ × ℎ𝑏 × (𝑆 − 𝐶 ) [1,2 + × 0,3 × (4 − 3,8) × 10−3 ] × 213664,693 = 7,6 × × 0,95 × 0,3 × (4 − 3,8) × 10−3 = 591928142,6(𝑁⁄𝑚2 ) Xét 𝜎 > 𝜎𝑐 1,2 = 220×106 1,2 = 183333333,3 (N/m2) khơng thỏa mãn Chọn lại S = mm Kiểm tra lại: [𝐷𝑡 + × ℎ𝑏 × (𝑆 − 𝐶 )] × 𝑃0 𝜎= 7,6 × 𝑘 × 𝜑ℎ × ℎ𝑏 × (𝑆 − 𝐶 ) [1,2 + × 0,3 × (5 − 3,8) × 10−3 ] × 213664,693 = 7,6 × × 0,95 × 0,3 × (5 − 3,8) × 10−3 = 9870505,086(𝑁⁄𝑚2 ) 𝜎< 𝜎𝑐 1,2 = 220×106 1,2 = 183333333,3 (N/m2) thỏa mãn Vậy S = mm 3.3 Tính mặt bích: 3.3.1 Tính bích nối đáy tháp với thân, chọn bích liền thép để nối thiết bị: Đường kính trong: Dt = 1200 mm Đường kính ngồi: D0 = 1200 + x = 1208 mm Đường kính ngồi bích: D = 1340 mm Đường kính tâm bulong: Db = 1290 mm Đường kính mép vát: DI = 1260 mm Đường kính bulong: db = M20 Số bulong: z = 22 Chiều cao bích: h = 28 mm Khối lượng bích: 𝜋 𝜋 𝑚1 = × (𝐷 − 𝐷02 ) × ℎ × 𝜌𝑡ℎé𝑝 = × (1,342 − 1,2082 ) × 0,028 × 7900 4 = 58,432(𝑘𝑔) Nguyễn Thị Bích Tiền_MSSV:0150020239 ĐH01-KTMT2 Page 43 Đồ án mơn học Xử lý khí thải-Xử lý khí SO2 GVHD: T.S Trần Tiến Khơi 3.3.2 Tính mặt bích nối ống dẫn thiết bị:  Ống dẫn lỏng vào: d = 40 mm Chọn loại bích liền kim loại đen để nối Đường kính ngồi: D0 = 45 mm Đường kính ngồi bích: D = 130 mm Đường kính tâm bulong: Db = 100 mm Đường kính mép vát: DI = 78 mm Đường kính bulong: db = M12 Số bulong: z = Chiều cao bích: h = 12 mm Khối lượng bích: 𝜋 𝜋 𝑚2 = × (𝐷 − 𝐷02 ) × ℎ × 𝜌𝑡ℎé𝑝 = × (0,132 − 0,0452 ) × 0,012 × 7900 4 = 1,107(𝑘𝑔)  Ống dẫn lỏng ra: d = 50 mm Chọn loại bích liền kim loại đen để nối Đường kính ngồi: D0 = 57 mm Đường kính ngồi bích: D = 140 mm Đường kính tâm bulong: Db = 110 mm Đường kính mép vát: DI = 90 mm Đường kính bulong: db = M12 Số bulong: z = Chiều cao bích: h = 12 mm 𝜋 𝜋 𝑚3 = × (𝐷 − 𝐷02 ) × ℎ × 𝜌𝑡ℎé𝑝 = × (0,142 − 0,0572 ) × 0,012 × 7900 4 = 1,217(𝑘𝑔)  Ống dẫn khí vào ra: d = 400 mm Chọn loại bích liền kim loại đen để nối Đường kính ngồi: D0 = 426 mm Đường kính ngồi bích: D = 535 mm Đường kính tâm bulong: Db = 495 mm Đường kính mép vát: DI = 465 mm Đường kính bulong: db = M20 Số bulong: z = 16cái Chiều cao bích: h = 22 mm Khối lượng bích: Nguyễn Thị Bích Tiền_MSSV:0150020239 ĐH01-KTMT2 Page 44 Đồ án mơn học Xử lý khí thải-Xử lý khí SO2 GVHD: T.S Trần Tiến Khơi 𝜋 𝜋 × (𝐷 − 𝐷02 ) × ℎ × 𝜌𝑡ℎé𝑝 = × (0,5352 − 0,4262 ) × 0,022 × 7900 4 = 14,298(𝑘𝑔)  Tổng khối lượng bích: mb = 4.m1 + 2.m2 + 2.m3 + 4.m4 = 4.58,432 + 2.1,107 + 2.1,217 + 4.14,298 = 307,568(kg) 3.4 Đĩa phân phối lỏng: Đường kính tháp Dt = 1200 mm Tra bảng IX.22-tr.230-sổ tay 2, ta có:  Đường kính đĩa Dđ = 750 mm  Ống dẫn chất lỏng d x S = 44,5 x 2,5  Bước t = 70 mm  Số lượng = 70  Chọn vật liệu làm đĩa thép X18H10T 3.5 Lưới đỡ đệm: ( tra bảng IX.22-tr.230-sổ tay 2) Đường kính tháp Dt = 1200 mm Đường kính lưới DL = 1165 mm Chiều rộng bước đệm (50 x 50 mm) 41,5 mm Diện tích bề mặt lưới đỡ đệm: 𝜋 × 𝐷𝐿2 𝜋 × 1,1652 𝑆= = = 1,066(𝑚2 ) 4 3.6 Tính chân đỡ: Chọn vật liệu làm chân đỡ thép CT3, có khối lượng riêng 𝜌 = 7850 kg/m3  Khối lượng thân tháp: 𝜋 𝜋 𝑚𝑡 = × (𝐷𝑛2 − 𝐷𝑡2 ) × 𝐻 × 𝜌 = × (1,2082 − 1,22 ) × 4.1 × 7900 = 490,057(𝑘𝑔) 4  Khối lượng đáy nắp: mdn = 64,2 x = 128,4 (kg) 𝑚4 =  Khối lượng đệm: 𝜋 × 𝐷2 𝜋 × 1,22 𝑚đ = × 𝐻đ × 𝜌đ = × 1,29 × 600 = 875,373(𝑘𝑔) 4  Khối lượng dung dịch tháp: 𝜋 𝐷 𝜋 × 1,22 𝑚𝑑𝑑 = 𝐻𝑑 𝜌𝑥 𝑉đ = × 1,29 × 1022,305 × 0,75 = 1118,623(𝑘𝑔) 4  Khối lượng lớp tách ẩm: Nguyễn Thị Bích Tiền_MSSV:0150020239 ĐH01-KTMT2 Page 45 Đồ án mơn học Xử lý khí thải-Xử lý khí SO2 GVHD: T.S Trần Tiến Khơi 𝜋 𝐷 𝜋 × 1,22 𝑚𝑡𝑎 = × ℎ𝑏 × 𝜌𝑑 = × 0,3 × 600 = 203,575(𝑘𝑔) 4 Khối lượng đóa phân phối khí, lưới đỡ đệm, cửa nhập tháo đệm, bulong có khối lượng nhỏ so với khối lượng dung dòch tháp nên bỏ qua Suy khối lượng tồn tháp: ∑ 𝑚 = 𝑚𝑏 + 𝑚𝑡 + 𝑚đ + 𝑚𝑑𝑑 + 𝑚𝑡𝑎 + 𝑚đ𝑛 = 3123,596(𝑘𝑔) Tải trọng tồn tháp: 𝑃 = ∑ 𝑚 × 𝑔 = 3123,596 × 9,81 = 30642,476(𝑁) Chọn kiểu chân đỡ có chân Tải trọng cho phép chân là: 𝑃 30642,476 𝐺= = = 10214,159(𝑁) 3 Chọn tải trọng cho phép chân 2,5.104 N/m2 Tra bảng XIII.35-tr.437-Sổ tay 2, ta được: Bề mặt đỡ F.104 (m2): 444 Tải trọng cho phép bề mặt đỡ q.106 (N/m2): 0,56 L(mm) 250 B(mm) B1(mm) B2(mm) H(mm) 180 215 290 350 h(mm) s(mm) l(mm) d(mm) 185 16 90 27 3.7 Tai treo: Chọn tháp có tai treo Tải tai là: 7660,619 (N) Chọn tải trọng cho phép tai là: 1.104 N Tra bảng XIII.36-tr.438-Sổ tay 2, ta được: Bề mặt đỡ F.104(m2): 1,12 Tải trọng cho phép lên bề mặt đỡ q.106(N/m2): 1,25 L(mm) 110 B(mm) B1(mm) H(mm) S(mm) l(mm) a(mm) d(mm) 85 90 170 45 15 23 Khối lượng tai treo(kg): Nguyễn Thị Bích Tiền_MSSV:0150020239 ĐH01-KTMT2 Page 46 Đồ án mơn học Xử lý khí thải-Xử lý khí SO2 GVHD: T.S Trần Tiến Khơi TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Ngọc Chấn (2001), Ơ nhiễm khơng khí xử lý khí thải – Tập 3, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Nguyễn Đinh Tuấn, Kiểm sốt nhiễm khơng khí, Nhà xuất Đại học Quốc gia TP.HCM Sổ tay Q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất - Tập 1, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Sổ tay Q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất - Tập 2, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Đinh Xn Thắng, Kỹ thuật xử lý nhiễm khơng khí, Nhà xuất Đại học Quốc gia TP.HCM Nguyễn Thị Bích Tiền_MSSV:0150020239 ĐH01-KTMT2 Page 47 [...]... Hình 9: Sơ đồ hệ thống xử lý SO2 bằng MgO kết tinh theo chu trình Nguyễn Thị Bích Tiền_MSSV:0150020239 ĐH01-KTMT2 Page 17 Đồ án môn học Xử lý khí thải -Xử lý khí SO2 GVHD: T.S Trần Tiến Khôi ( Trang105- Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 3-Trần Ngọc Chấn) Hình 10: Sơ đồ hệ thống xử lý SO2 bằng MgO không kết tinh ( Trang106- Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 3-Trần Ngọc Chấn) 6.5 Xử lý SO2 bằng... 12 Đồ án môn học Xử lý khí thải -Xử lý khí SO2 GVHD: T.S Trần Tiến Khôi Hình 5: Tháp mâm chóp VI Các dung dịch hấp thụ: 6.1 Hấp thụ SO2 bằng nước:  Đây là phương pháp đơn giản được áp dụng sớm nhất để loại bỏ SO2 trong khí thải, nhất là khói từ các lò công nghiệp Nguyễn Thị Bích Tiền_MSSV:0150020239 ĐH01-KTMT2 Page 13 Đồ án môn học Xử lý khí thải -Xử lý khí SO2 GVHD: T.S Trần Tiến Khôi Hình 6: Sơ đồ. .. rộng rãi trong công nghiệp vì hiệu quả xử lý cao, rẻ tiền, có sẵn ở mọi nơi Nguyễn Thị Bích Tiền_MSSV:0150020239 ĐH01-KTMT2 Page 14 Đồ án môn học Xử lý khí thải -Xử lý khí SO2 GVHD: T.S Trần Tiến Khôi Hình 7: Sơ đồ hệ thống Xử lý SO2 bằng sữa vôi ( Trang 95- Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 3-Trần Ngọc Chấn)  Các phản ứng hóa học xảy ra trong quá trình xử lý: CaCO3 + SO2 CaSO3 + CO2 CaO + SO2... dimetylannilin-quá trình ASARCO: Với khí thải có trên 35%(thể tích) SO2 thì sử dụng chất hấp thụ dimetylanilin đạt hiệu quả cao hơn xylidin Nguyễn Thị Bích Tiền_MSSV:0150020239 ĐH01-KTMT2 Page 19 Đồ án môn học Xử lý khí thải -Xử lý khí SO2 GVHD: T.S Trần Tiến Khôi Hình 12: Sơ đồ hệ thống xử lý SO2theo quá trình ASARCO ( Trang113- Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 3-Trần Ngọc Chấn) 6.7 Xử lý SO2 bằng các chất... có thể được thải thẳng vào khí quyển hay đưa qua bộ sấy nóng trước khi thải để giảm độ ẩm tương đối của dòng khí Dung dịch nước phun được thu hồi đưa qua thiết bị lắng cặn và xử lý hóa trước khi được phun trở lại Sau một khoảng thời gian làm việc, dung dịch phun được thải vào hệ thống xử lý nước thải Nguyễn Thị Bích Tiền_MSSV:0150020239 ĐH01-KTMT2 Page 8 Đồ án môn học Xử lý khí thải -Xử lý khí SO2 GVHD:... ĐH01-KTMT2 Page 15 Đồ án môn học Xử lý khí thải -Xử lý khí SO2 GVHD: T.S Trần Tiến Khôi Hình 8: Sơ đồ hệ thống xử lý SO2 bằng Amoniac ( Trang 100- Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 3-Trần Ngọc Chấn)  Ưu điểm: hiệu quả cao, chất hấp thụ dễ tìm, thu được các muối amoni sunfic và amoni bisunfic là các sản phẩm cần thiết  Nhược điểm: rất tốn kém, chi phí đầu tư và vận hành cao 6.4 Xử lý SO2 bằng Magie... Tiền_MSSV:0150020239 ĐH01-KTMT2 Page 18 Đồ án môn học Xử lý khí thải -Xử lý khí SO2 GVHD: T.S Trần Tiến Khôi 6.6.1 Quá trình sunfidin: Nồng độ SO2 trong khói thải dao động từ 0,5-8%; trung bình là 3,6% Chất hấp thu được sử dụng là hỗn hợp xylidin và nước theo tỉ lệ = 1:1 Hình 11: sơ đồ hệ thống xử lý SO2theo quá trình Sunfidin ( Trang112- Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 3-Trần Ngọc Chấn) 6.6.2 Quá... Trần Tiến Khôi Sơ đồ quy trình công nghệ: Khí thải Tháp giải nhiệt Quạt hút Bơm Dd sau đệm hấp thụ Tháp hấp thụ SO2 Thùng chứa Ca(OH)2 Quạt đẩy Bể chứa Nơi xử lí ống khói Khí thải ra môi trường Nguyễn Thị Bích Tiền_MSSV:0150020239 ĐH01-KTMT2 Page 24 Đồ án môn học Xử lý khí thải -Xử lý khí SO2 GVHD: T.S Trần Tiến Khôi Chương 3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ Sơ đồ cân bằng vật chất: DÒNG KHÍ RA DÒNG LỎNG... lượng nước thải Nhược điểm này có thể khắc phục bằng cách sử dụng tuần hoàn dung dịch xử lý nhằm triệt để lượng hoá chất trong dung dịch và giảm lượng nước thải ra ngoài Theo phương pháp này, dung dịch xử lý được sử dụng tuần hoàn theo một chu trình kín, chỉ thải bỏ một lượng nhỏ khi tháo cặn bùn từ bể lắng Nguyễn Thị Bích Tiền_MSSV:0150020239 ĐH01-KTMT2 Page 23 Đồ án môn học Xử lý khí thải -Xử lý khí SO2... khói thải trong thiết bị lọc bụi Nguyễn Thị Bích Tiền_MSSV:0150020239 ĐH01-KTMT2 Page 22 Đồ án môn học Xử lý khí thải -Xử lý khí SO2 GVHD: T.S Trần Tiến Khôi Chương 2 SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ Đề xuất quy trình công nghệ xử lý: Hấp thụ khí SO2 bằng sữa vôi Dung môi sử dụng là dung dịch sữa vôi Ca(OH)2 vì:  Chất thải thứ cấp của nó được đưa về dạng thạch cao CaSO4 không gây ô nhiễm thứ cấp cho nguồn ... M20 Số bulong: z = 22 Chiều cao bích: h = 28 mm Khối lượng bích: