THIẾT kế THIẾT bị hấp THỤ để làm SẠCH KHÍ

THIT K THIT B HP TH LM SCH KH Họ tên: Lớp : Các số liệu ban đầu : Thiết bị hấp thụ loại tháp chóp Hỗn hợp tách: H2S -không khí Lu lợng khí thải vào tháp là: 11.000 Nm3/h Nồng độ H2S dòng khí vào theo % thể tích là: 2% Hiệu xuất hấp thụ: 85% Dung môi hấp thụ H2O Nhiệt độ áp xuất hấp thụ,lợng dung môi mô theo số điều kiện Các phần thuyết minh tính toán: I Mở đầu II Tính toán cân vật liệu III Tính toán kết cấu tháp Cân vật liệu Đờng kính Thiết kế đĩa chóp Chiều cao Trở lực Các chi tiết tháp IV Tính toán quạt máy nén khí V Tính toán hệ thống bơm dung môi VI Tính chọn khí VII Kết luận Vẽ sơ đồ dây chuyền hệ thống hấp thụ: khổ A4 Vẽ vẽ chi tiết(vẽ lắp)tháp hấp thụ: khổ A1 Giáo viên hớng dẫn I Mở ĐầU S h thng hp th khớ H2S Khí Trong đó: Máy nén khí Đồng hồ đo lu lợng khí Bể chứa nớc Bơm ly tâm Tháp hấp thụ Lỏng Van điều chỉnh Đồng hồ đo lu lợng lỏng Van xả lỏng sau hấp thụ Bể chứa Thuyết minh dây chuyền: Hỗn hợp khí cần xử lí H2S không khí đợc máy nén khí đa vào đáy tháp, đờng ống có nắp van điều tiết lu lợng khí gắn vào ống trớc vào tháp đông hồ đo lu lợng chất lỏng vào tháp 2- Nớc từ bể đợc bơm li tâm đa vào tháp 5, đờng ống có van an toàn 6, đồng thời điều chỉnh lu lợng; qua đồng hồ đo lu lợng Nớc đợc bơm vào tháp với lu lợng thích hợp, tới từ xuống dới theo chiều cao tháp hấp thụ - Không khí chứa H2S sau đợc hấp thụ lên nắp tháp lỗ nắp - Nớc hấp thụ H2S qua lỗ đáy, qua Van nhả sản phẩm hấp thụ đến hệ thống nhả hấp thụ 9.Tuy nhiên khuôn khổ đồ án ta không tính đến hệ thống II TNH TON CN BNG VT LIU Một số kí hiệu: -Xđ: nồng độ ban đầu cấu tử cần hấp thụ dung môi (Kmol/Kmol dm) -Xc: nồng độ cuối cấu tử cần hấp thụ dung môi (Kmol/Kmol dm) -Yđ: nồng độ ban đầu cấu tử cần hấp thụ hỗn hợp khí(Kmol/Kmol khí trơ) -Yc: nồng độ cuối cấu tử cần hấp thụ hỗn hợp khí (Kmol/Kmol khí trơ) -GY: Lợng hỗn hợp khí vào thiết bị hấp thụ (Kmol/h) -GX: Lợng dung môi vào thiết bị hấp thụ (Kmol/h) -Gtr: Lợng khí trơ vào thiết bị hấp thụ (Kmol/h) - : Lợng dung môi/Lợng dung môi tối thiểu a/ Tháp làm việc : + Nhiệt độ : T = 0C hay T = 0K + áp suất : P = at hay P = mmHg = atm + Nồng độ khí thải vào tháp(phần thể tích): yd = + Khi tính toán hấp thụ ta thờng dùng nồng độ phần mol tơng đối: Y= y y => Yđ = d = ? (kmol/kmol khí trơ) y yd X= x x + Hiệu suất hấp thụ = 85% => Yc = (1- )Yd = ? (kmol/kmol khí trơ) + Lu lợng khí thải vào tháp: GY = ? (Nm3/h) hay GY = ? = ?(kmol/h) 22,4 + Lợng khí trơ đợc tính theo công thức: Gtr = GY = GY.(1-yd) + Yd (II-141) => Gtr = ? (kmol/h) b/ Thiết lập phơng trình đờng nồng độ cân bằng: Ycb = m X + (1 m ) X + Theo định luật Henrry: ycb = m.x (II-138) => tính theo nồng độ phần mol tơng đối ta có: Ycb = m X + (1 m ) X H S ( 30 C ) Với m = (II-138) P Với H S ( 30 C ) số henrry H2S 300C H S ( 30 C ) = ? mmHg => m = ? => Ycb = ? X ? X ( phơng trình đờng nồng độ cân bằng) Ta có bẳng số liệu: X Ycb +Lợng dung môi tối thiểu cần thiết để hấp thụ giả thiết nồng độ cuối dung môi đạt đến nồng độ cân bằng, tức Xc = Xcbmax Yd Yc GXmin = Gtr (II-141) X cb max X d Từ đồ thị đờng nồng độ cân ứng với Yd= ?(kmol/kmol khí trơ) => Xcbmax= 0,00016 (kmol/kmol dung môi) Yd Yc => lmin = =? X cb max X d => GXmin = ? (kmol/h) + Trong thực tế thiết bị hấp thụ thực không đạt đợc cân pha, nghĩa nồng độ cân lớn nồng độ thực tế nên lợng dung môi tiêu tốn lớn lợng dung môi tối thiểu: GX = GXmin nằm khoảng (1,2-2), với lu lợng lỏng tối thiểu lớn ta chọn nhỏ Chọn = 1,2 => GX = ? (kmol/h) c/ Thiết lập đờng nồng độ làm việc: + Phơng trình cân vật liệu cho đoạn thiêt bị: Gtr(Y - Yc) = GX(X - Xd) (II-140) => Y = GX G X + Yc - X Xd Gtr Gtr => Y =?.X + ? (phơng trình đờng nồng độ làm việc) Ta có bảng số liệu: X Y Đồ thị đờng nnồng độ cân làm việc: III TNH TON KT CU THP ng kinh thỏp a/ Công thức: 4.Vtb 3600.tb D= Trong đó: (m) (II_181) + Vtb: Lợng khí trung bình tháp (m3/h) + tb : Tốc độ khí trung bình tháp (m/s) b/ Tính toán: Lợng khí trung bình tháp: Vytb = Với V y + V yc + Vyđ : Lu lợng hỗn hợp khí đầu điều kiện làm việc (m3/h) + Vyc : Lu lợng khí thải khỏi tháp (m3/h) Tính: Vyđ = G y M ytb ytb (Mytb khối lợng mol phân tử trung bình hỗn hợp khí ) Mà khối lợng riêng trung bình pha khí là: ytb = => Vyđ = M ytb P RT = M ytb P.T0 22,4.T P0 G y M ytb 22,4.T P0 M ytb P.T0 Tính: =>Vyc = = = G y 22,4.T P0 P.T0 = ? (m3/h) Vyc = Vtr(1+Yc) với Vtr = Gtr M ytb ytb (1+Yc) = Gtr M ytb 22,4.T P0 M ytb P.T0 Gtr 22,4.T P0 (1+Yc) = ? P.T0 => Vyc = ? (m3/h) Vậy lợng khí trung bình tháp là: (1+Yc) Gtr M ytb ytb Vytb = V y + V yc = Vytb = ? (m3/h) Tốc độ khí trung bình tháp: ( y y )tb = 0,065 [ ] h. xtb ytb (Kg/m2.s) Với (II_184) + xtb :khối lợng riêng trung bình pha lỏng (kg/m3) + ytb : khối lợng riêng trung bình pha khí (kg/m3) + h: khoảng cách đĩa (m) với D = 1,2 ữ 1,8 m h 0,35 ữ 0,45 (m) Ta chọn h = 0,4 (m) [ ] - Hệ số tính đến sức căng bề mặt: Khi < 20 (đyn/cm) [ ] = 0,8 Khi > 20 (đyn/cm) [ ] = Tra toán đồ sổ tay I có > 20 [ ] = Tính: xtb a atb = tb1 + xtb xtb1 xtb (II-183) Từ phơng trình cân vật liệu tháp: Gtr(Yd-Yc) = GX(Xc-Xd) => Nồng độ phần mol tơng đối pha lỏng là: Xc = Gtr ( Yd Yc ) GX = ? (kmol/kmol dung môi) => xc = Xc = ? (kmol/kmol) 1+ Xc => xtb = xd + xc = xc = ? (kmol/kmol) 2 => Khối lợng mol trung bình pha lỏng: Mxtb = xtb M H S + (1 xtb ).M H 2O = ? => Mxtb = ? (kg/kmol) Phần khối lợng trung bình cấu tử khí H2S: x M atb = tb H S = ? (kg/kg) M xtb nhiệt độ 300C: xtb = H O ,30 C = ? (kg/m3) (I-12) 2 o xtb1 = H S, 30o C = M H S 273.P = ? (kg/m3) (I-5) 22,4 T xtb = atb xtb1 1 atb = ? + xtb xtb = ? (kg/m3) Tính ytb Khối lợng mol phân tử trung bình hỗn hợp khí là: MYtb = ytb M H S + (1-ytb).MKK Yd + Yc = ? (kmol/kmolkhí trơ) Y => ytb = tb = ? => ytb= ? (kmol/kmol) + Ytb Ytb = Vậy ta có: MYtb = ?(kg/kmol) => Khối lợng riêng trung binh pha khí là: ytb = M ytb P RT = M ytb P.T0 22,4.T P0 =? ytb = ? (kg/m3) Vậy tốc độ khí trung bình tháp là: ( y y )tb = 0,065.1 0,4.982,2.5,61 => ytb = ? (m/s) Đờng kính tháp: D = ? (m) D = ? (m) thỏa mãn với cách chọn h = ? (m) Quy chuẩn D = 1,3 (m) THIT K A CHểP *Thiết kế đĩa Diên tích phần đĩa chứa chóp: F = Sdia 2.Scht Scht = (diện tích phần quạt OAB có góc = 900) (diên tích tam giác OAB) S dia = ? (m2) 360 D D SOAB = Cos .2 .Sin = ? (m2) 2 2 SQuat = => Scht = SQuat SOAB = ? (m2) => F = ? (m2) Tổng diện tich chóp đĩa f: f = d ch n = ? (m2) A o *Thiết kế chóp: B Chọn loại chóp tròn: Chọn chóp có đờng kính ống d = 100 mm = 0,1 m Số chóp phân bố đĩa Số chóp n = 0,1 D2 dh (II _236) Với: - D = ? (m) - dh : đờng kính ống hơi, chọn 0,095(m) Chiều dày ống 0,0025(m) => Số chóp n = ? chóp Đờng kính chóp dch = d h + ( d h + ch ) (m) (II_236) ch : Chiều dày chóp,thờng khoảng ữ (mm) Ta chọn ch = ? (m) dch = ? (m) Chiều cao chóp chọn ?(m) Chiều cao chóp phía ống h2 = 0,25dh ? (m) Bớc chóp 235(mm) Chiều cao ống tính từ bề mặt đĩa 126(mm) Chiều cao ống 135(mm) Khoảng cách từ mặt đĩa đến chân chóp S = 0ữ25 (mm) Chọn S = 20(mm) = 2.10-2 (m) Chiều dày đĩa = 0,005(m) Chiều cao khe chóp: y y b= g x Với: x = xtb = ?( Kg / m ) y = ytb = ? (Kg/m3) y = 4.V ytb 3600. d h n =? = 2mm => b = ? (m) Chiều cao mức CL khe chóp: h1 = 0,015 ữ 0,040 (m) Chọn h1 = 0,04(m) Chiều rông khe chóp a = 2- mm Ta chọn a = mm Đờng kính tơng đơng khe chóp 4.a.b = ? (m) (II-194) 2( a + b ) dtd = Số lợng khe hở chóp: i= d d ch h = ? (khe) c 4.b Đờng kính ống chảy truyền: chọn dc = 0,2m Khoảng cách từ đĩa đến chân ống chảy truyền S1 = 0,25.dc = ? m Chiều cao ống chảy truyền đĩa hc = (h1+b+s)- h h chiều cao mức chất lỏng bên ống chảy truyền h = V 3600.1,85. d c V: thể tích chất lỏng chảy qua(m3/h): V = d c c 3600 Tốc độ chất lỏng ống chảy truyền: thờng lấy c = 0,1-0,2m/s, ta chọn c = 0,2m/s dc = 0,2 m V = ? (m3/h) => h = ? (m) => hc = ? (m) Chiều cao lớp bọt đĩa: hb = ( hc + hx ).( F f ) x + hx b f + ( hch hx ) f b F b (m) (II_185) Trong đó: = h = ? m hx = ? m b = (0,4 0,6) xtb Chọn b = 0,6 xtb = ? (kg/m3) => hb = ( hc + hx ).( F f ) x + hx b f + ( hch hx ) f b F b => hb = ? (m) TNH CHIU CAO THP Chiều cao tháp: H = Nt(Hd+ ) + 0,8 (II-169) Trong đó: =? chiều dày đĩa chọn Nt Số đĩa thực tế Hd khoảng cách đĩa chọn Hd = ? m 3.1.Hệ số chuyển khối 1 m Ky = + y x (II_162) Trong đó: + m: hệ số phân bố vật chất phụ thuộc vào to,P,nồng độ pha + y : hệ số cấp khối pha khí (Kmol/m2.s) ( y = 1) + x : hệ số cấp khối pha lỏng (Kmol/m2.s) ( x = 1) Tính hệ số cấp khối y , x : y = 4,47.10 4. y 1,32 Px Kmol (II_164) m s Kmol Kmol x = 33,7.10 4. y Kmol (II_164) Kmol m s Kmol , 79 Px Trong đó: y : Tốc độ khí tính cho mặt cắt tự tháp y = 0,544 (m/s) Px = Pđ - Pk:Sức cản thuỷ lực lớp chất lỏng đĩa Pđ : Sức cản thuỷ lực chung đĩa (N/m2) Pk : Sức cản đĩa khô (N/m2) Tổng trở lc đĩa: Pđ = Pk + Ps + Pt (N/m2) (II_192) => Pđ - Pk = Ps + Pt Tính: Ps: trở lực sức căng bề mặt (N/m2) Ps = 4. hh d t (N/m2) hh = H H 2O ,30o C (II_192) o 2O ,30 C = ? (N/m) (I-304) Ps = ? (N/m2) Tính: Pt : Trở lực lớp chất lỏng đĩa(trở lực thuỷ tĩnh) (N/m2) hr (N/m2) (II_194) Pt = b g hb 10 hr :chiều cao khe chóp tính đợc hr = b = ? (m) g : Gia tốc trọng trờng = 9,81 (m/s2) b : khối lơng riêng bọt thờng b = ? (kg/m3) Pt = ? (N/m2) Px = Pt + Ps = ? (N/m2) Vậy ta tính đợc: y =? Kmol y = ? m s Kmol Kmol x = ? Kmol x = ? Kmol m s Kmol Tính hệ số phân bố m: Tính giá trị m theo giá trị x thay đổi nh sau: y y cb (II-173) x cb x m= Ta có bảng giá trị sau : x y xcb ycb y-ycb xcb-x m Vậy ta có giá trị m là: m=? 1 m = ?( Kmol ) => Ky = + m s y x Số đơn vị chuyển khối đĩa pha hơi: myt = K y f Gy = 22,4( 273 + 30 ) P0 f K y y 273.P.F (II-173) Trong đó: f: diện tích làm việc tháp đĩa 11 2 f = F (n.fh + m.fch) = D - (18 d h + d c ) (II-173) 4 f = ? (m ) y =?(m/s) => myt = ? => CY = e m = ? (II-172) 3.2 Vẽ đờng cong phụ xác đinh số đĩa: Dựng đoạn thẳng A1C1 , A2C2 , song song với trục tung với Ai nằm đờng làm việc , Ci nằm đờng cân Tìm đoạn BiCi theo công thức sau: yt BiCi = Ai C i => xác định đợc điểm Bi CY Nối điểm B1, B2, B3, Bn ta đơc đờng cong phụ Từ điểm Q(x=y=xc) vẽ đờng thẳng song song với trục hoành cắt đờng nồng đọ làm việc điểm thứ nhất, từ giao điển ta vẽ đờng thẳng song song với trục tung cắt đờng cong phụ điểm thứ hai Cứ tiếp tục vẽ đờng song song nh điểm P(x=y=0) tức x H = ? (m) Quy chuẩn H = 13(m) TNH TR LC CA THP Tính trở lực theo công thức : (II_192) P = Nt Pđ (N/m2) Pđ = Pk + Ps + Pt (N/m ) (II_192) Trong : P -Trở lực toàn tháp Pđ - Tổng trở lc đĩa Pk- Sức cản đĩa khô Ps- Trở lực sức căng bề mặt Pt Trở lực thuỷ tĩnh lớp chất lỏng Ta tính đợc : Ps = ? (N/m2) Pt = ? (N/m2) Tính Pk theo công thức sau: 12 y o (N/m2) (II-192) Pk = : hệ số trở lực thờng = ( 4,5 ữ 5) chọn = y : khối lợng riêng pha khí có y = 5,61 (kg/m3) o : Tốc độ khí qua rãnh chóp o = 0,544 (m/s) Pk = ? (N/m2) P Vậy Pđ = ? (N/m2) Trở lực toàn tháp là: P = ? (N/m2) BNG Mễ PHNG T Xc GX m 3 8 10 10 30 30 30 35 30 35 30 GY x y Nt D H P 1,2 1,5 1,2 1,2 1.5 1.5 1,2 Nhn xột: VI KếT LUậN VI TàI LIệU THAM KHảO Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất Tập I Nhà xuất khoa học kỹ thuật (1992) (I) 13 Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất Tập II Nhà xuất khoa học kỹ thuật (1999) (II) Cơ sở trình thiết bị công nghệ hoá học tập II PGS.TS Đỗ Văn Đài - Trờng Đại học bách khoa Hà Nội Năm 2000 Tính toán trình thiết bị công nghệ hoá chất thực phẩm tập II PGS.TS Nguyễn Bin 14 [...]... hóa chất Tập I Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật (1992) (I) 13 2 Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất Tập II Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật (1999) (II) 3 Cơ sở các quá trình và thiết bị công nghệ hoá học tập II PGS.TS Đỗ Văn Đài - Trờng Đại học bách khoa Hà Nội Năm 2000 4 Tính toán quá trình thiết bị trong công nghệ hoá chất và thực phẩm tập II PGS.TS Nguyễn Bin 14 ... 5) chọn = 5 y : khối lợng riêng của pha khí có y = 5,61 (kg/m3) o : Tốc độ khí qua rãnh chóp o = 0,544 (m/s) Pk = ? (N/m2) P Vậy Pđ = ? (N/m2) Trở lực toàn tháp là: P = ? (N/m2) 5 BNG Mễ PHNG T Xc GX m 3 3 8 8 10 10 5 30 30 30 35 30 35 30 GY x y Nt D H P 1,2 1,5 1,2 1,2 1.5 1.5 1,2 Nhn xột: VI KếT LUậN VI TàI LIệU THAM KHảO 1 Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất Tập I Nhà xuất bản... + 30 ) P0 f K y y 273.P.F (II-173) Trong đó: f: là diện tích làm việc của tháp đĩa 11 2 2 2 f = F (n.fh + m.fch) = D - (18 d h + 2 d c ) (II-173) 4 4 4 f = ? (m ) y =?(m/s) => myt = ? => CY = e m = ? (II-172) 3.2 Vẽ đờng cong phụ xác đinh số đĩa: Dựng các đoạn thẳng A1C1 , A2C2 , song song với trục tung với Ai nằm trên đờng làm việc , Ci nằm trên đờng cân bằng Tìm đoạn BiCi theo công thức... đờng thẳng song song với trục hoành cắt đờng nồng đọ làm việc tại điểm thứ nhất, từ giao điển đó ta vẽ đờng thẳng song song với trục tung cắt đờng cong phụ tại điểm thứ hai Cứ tiếp tục vẽ các đờng song song nh vậy cho tới điểm P(x=y=0) tức là x ... tử cần hấp thụ hỗn hợp khí (Kmol/Kmol khí trơ) -GY: Lợng hỗn hợp khí vào thiết bị hấp thụ (Kmol/h) -GX: Lợng dung môi vào thiết bị hấp thụ (Kmol/h) -Gtr: Lợng khí trơ vào thiết bị hấp thụ (Kmol/h)... dới theo chiều cao tháp hấp thụ - Không khí chứa H2S sau đợc hấp thụ lên nắp tháp lỗ nắp - Nớc hấp thụ H2S qua lỗ đáy, qua Van nhả sản phẩm hấp thụ đến hệ thống nhả hấp thụ 9.Tuy nhiên khuôn khổ... ban đầu cấu tử cần hấp thụ dung môi (Kmol/Kmol dm) -Xc: nồng độ cuối cấu tử cần hấp thụ dung môi (Kmol/Kmol dm) -Yđ: nồng độ ban đầu cấu tử cần hấp thụ hỗn hợp khí( Kmol/Kmol khí trơ) -Yc: nồng