SỐ LIỆU ĐẦU BÀI Kích thước nhà: Nhà A: Nhà B: bA=20m bB=15m lA=80m lB=60m hA=10m hB=7m L1 = 50m; Hô=30m; u10=5 ms; Tkt=110oC; Txq=25oC Lưu lượng L = 25000 (m3h) Thông số khí thải nhà máy A: Nồng độ khí thải Thành phần Hàm lượng (mgm3) Clo 61 SO2 930 H2S 16 CO 3740 NO2 1320 Bụi: Hàm lượng bụi: 10 (gm3) Khối lượng riêng: 4000 (kgm3) Cỡ hạt (μm): Đường kính cỡ hạt δ (μm) 0_5 5_10 10_20 20_30 30_40 40_50 50_60 60_70 Phần trăm khối lượng 8 15 13 12 12 11 21 8 Khí quyển trung tính (cấp D). PHẦN I: ĐỀ XUẤT DÂY TRUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ Xử lý số liệu: Tính toán nồng độ cho phép: Theo QCVN 19: 2009BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải công nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ Cmax=C×Kp×Kv Trong đó: + Cmax: Nồng độ tối đa cho phép đối với hạt bụi và các chất vô cơ trong khí thải công nghiệp. + C: Nồng độ của bụi và các chất vô cơ theo cột B của QCVN 19:2009BTNMT. + Hệ số lưu lượng nguồn thải Kp=0,9. Vì: 20000 < 25000 < 100000 m3h. Vì: Lưu lượng thải của nhà máy 25000 m3h (mục 2.3QCVN 192009) + Hệ số vùng, Kv=1 . Khu công nghiệp; đô thị loại V; vùng ngoại thành, ngoại đô thị loại II, III, IV có khoảng cách đến ranh giới nội thành, nội thị lớn hơn hoặc bằng 2 km; cơ sở sản xuất công nghiệp, chế biến, kinh doanh, dịch vụ và các hoạt động công nghiệp khác có khoảng cách đến ranh giới các khu vực này dưới 2 km. Bảng: Nồng độ tối đa cho phép đối với hạt bụi và các chất vô cơ trong khí thải công nghiệp TT Thông số C(mgNm3) cột b QCVN 192009 Kp Kv Cmax (mgNm3) 1 Bụi 200 0,9 1 180 2 〖Cl〗_2 10 0,9 1 9 3 SO2 500 0,9 1 450 4 H2S 7,5 0,9 1 6,75 5 CO 1000 0,9 1 900 6 NO2 850 0,9 1 765 Tính toán nồng độ đầu vào của khí thải: Theo số liệu đầu vào, nồng độ các chất vô cơ (C1) tại miệng khói có nhiệt độ là 110oC, nhưng nồng độ các chất vô cơ tối đa cho phép (Cmax) ở nhiệt độ 25oC . Vậy nên, trước khi so sánh nồng độ để xem bụi hoặc khí thải nào vượt tiêu chuẩn ta cần quy đổi C1(100oC) C2 (25oC) Đây là trường hợp điều kiện đẳng áp với: Áp suất p1=p2= 760 mmHg t1= 110oC T1= 383oF t2=25oC T2=298oF Từ phương trình khí lý tưởng : PV=nRT C_2=C_1×T_1T_2 =C_1×383298 Trong đó: C1, T1: Nồng độ của các thành phần trong khí thải (mgm3) ở nhiệt độ tuyệt đối T1=383oF C2, T2 : Nồng độ của các thành phần trong khí thải (mgNm3) ở nhiệt độ tuyệt đối T2=298oF Bảng: Nồng độ cácthành phần trong khói thải ở 25oC TT Thông số Cmax ( mgNm3) C0 ( mg Nm3) Hiệu suất xử lý (%) 1 Bụi 180 10000 98,2 2 〖Cl〗_2 9 78,4 88,52 3 SO2 450 1195,27 62,35 4 H2S 6,75 20,56 67,17 5 CO 900 4806,78 81,28 6 NO2 765 1696,51 54,91 Nhận xét: Dựa vào bảng số liệu ta thấy những chỉ tiêu cần được xử lý trước khi thải ra ngoài môi trường là: Bụi, Cl, SO2, H2S, CO, NO2.
SỐ LIỆU ĐẦU BÀI Kích thước nhà: - Nhà A: bA=20m lA=80m hA=10m - Nhà B: bB=15m lB=60m hB=7m L1 = 50m; Hô=30m; u10=5 m/s; Tkt=110oC; Txq=25oC Lưu lượng L = 25000 (m3/h) Thông số khí thải nhà máy A: • Nồng độ khí thải • - Thành phần Hàm lượng (mg/m3) Clo SO2 H2 S CO NO2 61 930 16 3740 1320 Bụi: Hàm lượng bụi: 10 (g/m3) Khối lượng riêng: 4000 (kg/m3) Cỡ hạt (: Đường kính cỡ 0_5 hạt δ (μm) 5_10 10_2 20_30 30_40 40_50 50_60 60_70 Phần trăm khối lượng 15 13 12 12 11 21 Khí trung tính (cấp D) PHẦN I: ĐỀ XUẤT DÂY TRUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ Xử lý số liệu: Tính toán nồng độ cho phép: Theo QCVN 19: 2009/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia khí thải công nghiệp bụi chất vô Cmax=C×Kp×Kv Trong đó: + Cmax: Nồng độ tối đa cho phép hạt bụi chất vô khí thải công nghiệp + C: Nồng độ bụi chất vô theo cột B QCVN 19:2009/BTNMT + Hệ số lưu lượng nguồn thải Kp=0,9 Vì: 20000 < 25000 < 100000 m3/h Vì: Lưu lượng thải nhà máy 25000 m3/h (mục 2.3-QCVN 19/2009) + Hệ số vùng, Kv=1 Khu công nghiệp; đô thị loại V; vùng ngoại thành, ngoại đô thị loại II, III, IV có khoảng cách đến ranh giới nội thành, nội thị lớn hoặc bằng km; sở sản xuất công nghiệp, chế biến, kinh doanh, dịch vụ hoạt động công nghiệp khác có khoảng cách đến ranh giới khu vực km Bảng: Nồng độ tối đa cho phép hạt bụi chất vô khí thải công nghiệp TT Thông số C(mg/Nm3) - cột b QCVN 19/2009 Kp Kv Cmax (mg/Nm3) Bụi 200 10 500 7,5 1000 850 SO2 H2S CO NO2 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 1 1 1 180 450 6,75 900 765 Tính toán nồng độ đầu vào khí thải: Theo số liệu đầu vào, nồng độ chất vô (C 1) miệng khói có nhiệt độ o 110 C, nồng độ chất vô tối đa cho phép (C max) ở nhiệt độ 25oC Vậy nên, trước so sánh nồng độ để xem bụi hoặc khí thải vượt tiêu chuẩn ta cần quy đổi C1(100oC) C2 (25oC) Đây trường hợp điều kiện đẳng áp với: Áp suất p1=p2= 760 mmHg t1= 110oC T1= 383oF t2=25oC T2=298oF Từ phương trình khí lý tưởng : PV=nRT Trong đó: C1, T1: Nồng độ thành phần khí thải (mg/m 3) ở nhiệt độ tuyệt đối T1=383oF C2, T2 : Nồng độ thành phần khí thải (mg/Nm 3) ở nhiệt độ tuyệt đối T2=298oF Bảng: Nồng độ cácthành phần khói thải ở 25oC TT - Cmax ( mg/Nm3) C0 ( mg/ Nm3) Hiệu suất xử lý (%) 180 10000 98,2 78,4 88,52 SO2 450 1195,27 62,35 H2S 6,75 20,56 67,17 CO 900 4806,78 81,28 NO2 765 1696,51 54,91 Nhận xét: Dựa vào bảng số liệu ta thấy tiêu cần xử lý trước thải môi trường là: Bụi, Cl, SO2, H2S, CO, NO2 Thông số Bụi Sơ đồ quy trình công nghệ xử lý khí thải cho nhà máy A: Khí thải chứa bụi Buồng lắng bụi Xyclon Lọc bụi túi vải Hấp thụ bằng dung dịch NaOH Tháp hấp thụ khí Cl2, SO2 Khí đạt yêu cầu thải môi trường - Bụi khí thu gom thông qua chụp hút bố trí máy công cụ, chụp hút nối vào hệ thống ống dẫn Khi vận tốc dòng khí giảm đột ngột, làm cho hạt bụi rơi xuống tác dụng trọng lực bị giữ lại buồng lắng Nhờ tác dụng lực hấp dẫn làm cho hạt bụi lắng xuống qua thiết bị Các hạt bụi rơi vào bình chứa hoặc đưa bằng vít tải hay băng tải Hỗn hợp khí chưa sử lý hết bụi đưa sang Xyclon Không khí vào Xyclon chảy xoáy theo đường xoắn ốc dọc bề mặt vỏ hình trụ - Xuống tới phần phễu, dòng khí chuyển động ngược lên theo đường xoắn ốc qua ống tâm thoát Hạt bụi dòng không khí chảy xoáy bị theo dòng khí vào chuyển động xoáy Lực ly tâm gây tác động làm hạt bụi rời xa tâm quay tiến vỏ Xyclon Đồng thời, hạt bụi chịu tác động sức cản không khí theo chiều ngược với hướng chuyển động, kết hạt bụi dịch chuyển dần vỏ Xyclon, va chạm với nó, động rơi xuống phễu thu Ở đó, hạt bụi qua thiết bị xả Hỗn hợp khí chưa xử lý hết bụi lại tiếp tục đưa sang thiết bị lọc bụi túi vải để loại bỏ bụi khỏi dòng khí thải cho đạt QCVN 19:2009/BTNMT Hỗn hợp khí lại đưa sang tháp hấp thụ bằng dung dịch NaO , dung dịch bơm từ thùng chứa lên tháp Dung dịch sau hấp thụ ở đáy tháp đưa bồn chứa Tại đây, dung dịch lỏng xử lý cho nồng độ nước thải đạt nồng độ cho phép để thải môi trường 3.Tính toán lan truyền chất ô nhiễm không khí Xác định nguồn thải nguồn cao hay nguồn thấp Do nguồn thải ống khói nhà máy A nên nguồn điểm Ta có: 20oC < = = 110 – 25 = 85oC < 100oC Nguồn thải nguồn nóng Xét nhà máy A Ta có: - Chiều rộng: b = 20m < 2,5 HA = 2,5 10 = 25m → nhà A : nhà hẹp - Chiều dài: l = 80m < 10 HA = 10 10 = 100m → nhà A : nhà ngắn → Nhà A: Nhà hẹp, ngắn • Xét khu dân cư B Ta có: - Chiều rộng: b = 15m < 2,5 HB = 2,5 = 17,5m → Khu dân cư B khu dân cư hẹp - Chiều dài: l = 60m < 10 HB = 10 = 70m → khu dân cư B khu dân cư ngắn → Khu dân cư B khu dân cư hẹp ngắn a • Gió thổi A → B Khoảng cách từ nhà A đến khu dân cư B: x1(m) Ta có: x1 = 50m < 10 HA = 100m Ta có : Trong : → nhóm nhà Hgh = 0,36 (bz + x1) + (Công thức 4.3 trang 149, GS, TS Trần Ngọc Chấn) • • Hgh : Chiều cao giới hạn nguồn điểm (m) bz: Khoảng cách từ mặt sau (mặt làm chuẩn) nhà đến nguồn thải (m) x1: khoảng cách nhà (m) : Chiều cao nhà B (m) → Hgh = 0,36 ( + 50 ) + = 29,8 (m) Theo Davidson W.F: = D , m • • - (Công thức 3.39 trang 92, GS,TS Trần Ngọc Chấn) Trong đó: • • D: Đường kính miệng ống khói, m D = 1,5m w: Vận tốc ban đầu luồng khói miệng ống khói, m/s w= Với: L: lưu lượng nguồn thải m3/s L = = 6,94 m3/s Suy ra: • w = = 3,93 m/s u: Vận tốc gió, m/s u(z) = u(10) , m/s (Công thức 2.35 trang 69, GS,TS Trần Ngọc Chấn) Với: u(10): Vận tốc gió ở độ cao 10m, u(10) = 5m z: độ cao cần tính vận tốc u(z),m n: Số mũ cho ở bảng 2.4 ( 39 trang 92, GS,TS.Trần Ngọc Chấn) Khí quyến cấp D, độ nhám bằng phẳng → n = 0,12 Suy ra: • • u(z) = = 5,7 m/s Tkhói: Nhiệt độ tuyệt đối khói miệng ống khói, K : Chênh lệch nhiệt độ khói không khí xung quanh, độ C hoặc K → = 1,5 = 1,09 m Ta có: Do: Hhq = Hống + = 35 + 1,09 = 31,09 m Hhq > Hgh → Đây nguồn thải cao b Tính toán khuếch tán chất ô nhiễm từ nguồn thải cao (khuếch tán từ nhà máy A - đến khu dân cư B) Sự khuếch tán bụi: Theo Gauss sở ta có : C = exp exp (Công thức 3.26 trang 78, GS, TS Trần Ngọc Chấn) Trong đó: C: Nồng độ chất ô nhiễm nơi tiếp nhận, g/m3 M: Lượng phát thải chất ô nhiễm nguồn điểm liên tục, g/s L = 6,94 (m3/s) ; Cbụi = 0,18 (g/m3) => M = L Cbụi = 1,25 g/s u: Tốc độ gió, m/s Ta có : HB = 9m => u9 = 4,79 m/s Tra ở hình 3.9 trang 83 GS,TS.Trần Ngọc Chấn Tra ở hình 3.10 trang 84 GS,TS.Trần Ngọc Chấn y: Tọa độ điểm tính toán theo phương vuông góc với hướng gió, chiều ngang, m • z: Tọa độ điểm tính toán theo phương vuông góc với hướng gió, chiều cao, m - Sự khuyếch tán bụi từ nhà A đến vách tường đầu mái nhà B • • • • • • • C = exp exp Với: • Khoảng cách từ nguồn thải tới điểm tính toán x = 50 + 13,33 = 63,33 (m) Khí cấp D Theo hình 3.9 trang 83 GS,TS Trần Ngọc Chấn ta có: = Theo hình 3.10 trang 84 GS,TS Trần Ngọc Chấn ta có: = y = (Điểm tính toán dọc theo trục hướng gió), z = m → C = exp = 3,9 10-4 ( g/m3 ) Sự khuyếch tán bụi từ nhà A đến vách tường sau mái nhà B • • • • - C = exp exp Với: • Khoảng cách từ nguồn thải tới điểm tính toán x = 63,33 + 15 = 78,33 (m) Khí cấp D Theo hình 3.9 trang 83 GS,TS Trần Ngọc Chấn ta có: = Theo hình 3.10 trang 84 GS,TS Trần Ngọc Chấn ta có: = y = (điểm tính toán dọc theo trục hướng gió), z = m → C = exp = 4,46 10-4 (g/m3) Sự khuyến tán khí thải từ nhà A sang nhà B Tính Cmax khí thải mặt đất (theo Gauss biến dạng) • • • • - Ta có: = = = 21,98 Theo hình 3.10 trang 84 GS,TS Trần Ngọc Chấn ta có: x = 600m → Điểm Cmax không rơi vào nhà B Theo Gauss biến dạng ta có: - C= Trong : • C: Nồng độ chất ô nhiễm nơi tiếp nhận, g/m3 • M: Lượng phát thải chất ô nhiễm nguồn điểm liên tục, g/s • u: Tốc độ gió, m/s Ta có : HB = 7m => u9 = 4,79 m/s • Tra ở hình 3.9 trang 83 GS,TS Trần Ngọc Chấn • Tra ở hình 3.10 trang 84 GS,TS Trần Ngọc Chấn • H: Chiều cao hiệu nguồn thải, m H = 31,09 m • y: Tọa độ điểm tính toán theo phương vuông góc với hướng gió, chiều • ngang, m z: Tọa độ điểm tính toán theo phương vuông góc với hướng gió, chiều cao, m + Sự khuyếch tán khí Clo từ nguồn thải A đến nhà B Sự khuyếch tán khí Clo từ nguồn thải đến đầu nhà B phía mái nhà C= Ta có : M: Lượng phát thải chất ô nhiễm nguồn điểm liên tục, g/s L = 6,94 (m3/s) ; CClo = 0,009 (g/m3) => M = L CClo = 0,0625 g/s → C= = 4,73 (g/m3) Sự khuếch tán khí Clo từ nguồn thải đến cuối nhà B phía mái nhà C= → C= = 4,20 (g/m3) Bảng 3: Thông số tính toán khuếch tán từ nhà A đến khu dân cư B STT Thông số Tổng bụi Clo SO2 H 2S CO NO2 Nồng độ đầu nhà A Cmax (mg/Nm3) 180 450 6,75 900 765 Hiệu suất xử lý bụi, khí thải (%) 98,2 88,52 62,35 67,17 81,28 54,91 Nồng độ bụi, khí khuếch tán đến nhà B (g/m3) Đầu Cuối 390 4,73.10-4 2,1.10-2 5,11.10-5 4,72.10-2 4,02.10-2 446 4,20.10-4 2,36.10-2 4,54.10-5 4,2.10-2 3,57.10-2 QCVN05 (μg/m3) QCVN06 (μg/m3) 100 30 50 42 10000 40 Theo bẳng ta thấy nồng độ bụi đạt tiêu chuẩn xả thải ở nhà máy A theo QCVN19-2009 vượt tiêu chuẩn QCVN05-2013 Nên ta tính lại hiệu suất xử lý bụi nhà máy Tại điểm cuối mái nhà B: Cbụi = 100 /m3 = 10-4 g/m3 Theo Gauss sở ta có: C = exp exp → M = = = 0,156 g/s → Cbụi,A = = 0,0225 ( g/m3) Vậy hiệu suất xử lý bụi là: H = = = 99,78% m3/s PHẦN 2: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ BỤI 2.1 Tính toán buồng lắng bụi a Các thông số đầu vào - Các đại lượng Đơn vị Số liệu Lưu lượng m3/s 6,94 Nồng độ bụi ban đầu mg/m3 10000 Khối lượng riêng bụi kg/m3 4000 Độ nhớt không khí ở 00C kg/m.s 17,17.10-6 Thành phần bụi Cỡ hạt () 0–5 – 10 10 – 20 20 – 30 30 – 40 40 – 50 50 – 60 60 – 70 % 15 13 12 12 11 21 - Hiệu suất xử lý bụi: = 99,78 (%) Từ đặc điểm bụi hiệu suất xử lý ta chọn hệ thống xử lý bụi gồm có: buồng lắng, cyclon, lọc túi vải b Tính toán kích buồng lắng bụi Kích thước buồng lắng bụi: B l= (Công thức 6.11_trang 63_ Ô nhiễm không khí xử lý khí thải, Trần Ngọc Chấn, T2) Trong đó: • • • • B: chiều rộng buồng lắng, m l : chiều dài buồng lắng, m L: lưu lượng khí, L= 6,94 m3/s µ: hệ số nhớt động lực khí thải ở 110oC µ= µo - Hấp thụ SO2 Cl2 bằng dung môi hấp thụ dung môi NaOH 10% Ta có: Q = V= 25000 (m3/h ) Chọn điều kiện làm việc tháp nhiệt độ trung bình dòng khí vào dòng lỏng vào t0 = 500C a Thiết lập phương trình đường cân đường làm việc - Đầu vào • Lượng mol hỗn hợp khí vào tháp: - Đối với khí SO2 • Lượng mol khí SO2 đầu vào: = • Nồng độ phần mol SO2 hỗn hợp khí: • Nồng độ phần mol tương đối SO2 là: = Đối với khí Cl2 • Lượng mol Cl2 đầu vào là: • Nồng độ phần mol Cl2 là: • Nồng độ phần mol tương đối H2S là: = • Lượng mol cấu tử trơ là: • Khối lượng riêng pha khí ở 0oC, atm = + Trong đó: Khối lượng riêng trung bình ở 00C, 1atm = = = 3,075 (kg/m3) Nồng độ trung bình ban đầu hỗn hợp khí là: = (kmol/kmolhhk) = 1,293 (kg/m3 ) Suy = = 1,293 (kg/m3 ) → • Khối lượng riêng pha khí ở 1000C 1atm = = 1,293 = 0,946 (kg/m3) • Đầu Đối với khí SO2 Sản lượng mol SO2 hấp thụ là: Sản lượng mol SO2 lại hỗn hợp khí đầu ra: • Đối với khí Cl2 Sản lượng mol Cl2 hấp thụ là: Sản lượng mol Cl2 lại hỗn hợp khí đầu ra: → Sản lượng mol khí đầu ra: • Nồng độ phần mol SO2 hỗn hợp khí đầu là: • Nồng độ phần mol tương đối SO2 là: • Nồng độ phần mol Cl2 hỗn hợp khí đầu là: • Nồng độ phần mol tương đối Cl2 là: - Khối lượng riêng pha khí ở 00C , 1atm: = + Trong đó: Khối lượng riêng trung bình ở 00C, 1atm = = = 3,075 (kg/m3) Nồng độ trung bình ban đầu hỗn hợp khí là: = (kmol/kmolhhk) = 1,293 (kg/m3 ) Suy = → = 1,293 (kg/m3 ) - Khối lượng riêng pha khí ở 500C, 1atm (ta xem nhiệt độ dòng khí bằng nhiệt độ làm việc tháp) = = 1,293 = 1,093 (kg/m3) b Xây dựng đường cân Ta có: Trong : : hằng số cân bằng o Với: ψ Hệ số Henry (Tra bảng IX.1- Sổ tay trình thiết bị công o nghệ hóa chất- tập ) P áp suất, mmHg ( P = atm = 760 mmHg ) Nhiệt độ làm việc tháp 50oC :nồng độ mol khí ở pha lỏng : nồng độ mol khí ở pha khí ở trạng thái cân bằng SO2 m = = (= 0,0653 ) Ta thấy y nên ta có Y = X Cl2 ( = 0,677 ) Ta thấy yY nên ta có: Y= X - Phương trình đường cân bằng SO2 : Y = X - Phương trình đường cân bằng H2S : Y =X c Xây dựng đường làm việc Đối với khí SO2 - giao điểm đường = với đường cân bằng Y = X Ta có: = → = 5,3119.10-6 (kmolSO2/kmol dung dịch) - Nồng độ ban đầu (coi ban đầu pha lỏng nồng độ chất xét không có) - Xác định tỉ lệ →Sản lượng mol tối thiểu: = 53,747.Gtr == 42763,532 (kmol/h) - Sản lượng mol thực tế: (Lấy hệ số thừa dư 1,2) - Đường làm việc SO2 qua điểm : ( ( 0; ) Đối với khí Cl2 - giao điểm đường = với đường cân bằng Y = X Ta có: = → = 3,029.10-8 (kmolCl2/kmol dung dịch) - Nồng độ ban đầu (coi ban đầu pha lỏng nồng độ chất xét không có) - Xác định tỉ lệ →Sản lượng mol tối thiểu: = 786,99.Gtr == 626164,6586 (kmol/h) - Sản lượng mol thực tế: (Lấy hệ số thừa dư 1,2) - Đường làm việc qua điểm : ( ( 0; ) d Tính toán dung dịch NaOH cần dùng Đối với SO2 - Các phản ứng xảy tháp : SO2 + 2NaOH Na2SO3 +H2O (1) Na2SO3 + SO2+ H2O 2NaHSO3 (2) SO2 + NaHSO3+ Na2SO3 +H2O NaHSO3 (3) Đối với Cl2 - Các phản ứng xảy tháp: Cl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H2O (5) Từ phương trình (1) ta tính mNaOH cần để hấp thụ SO2 = = = 18,16 Khối lượng dung dịch NaOH 10% cần để hấp thụ SO2 = = = 181,6 - Từ phương trình (5) ta tính mNaOH cần để hấp thụ Cl2 = = = 1,52 Khối lượng dung dịch NaOH 10% cần để hấp thụ H2S = = = 15,2 → Vậy khối lượng dung dịch NaOH 10% cần thiết để hấp thụ khí SO2 ,Cl2 M= + = 181,6 + 15,2 = 196,8 - Khối lượng riêng dung dịch NaOH 10% ở 250C là: ρ dd = 0,1 + 0,9 0,1 + 0, = = 1010, 0,1 0,9 0,1 0,9 + + 1117 1000 ρ ρ NaOH H 2O Thể tích dung dịch NaOH 1h cung cấp vào tháp : - = = = 0,195 e - Tính toán tháp hấp thụ Đường kính tháp Hấp thụ SO2 Cl2 bằng dung dịch NaOH 10 % khối lượng Nhiệt độ làm việc tháp hấp thụ 500C Bảng 6: Khối lượng riêng dung dịch NaOH 10% (kg/m3) theo nhiệt độ (ở áp suất khí quyển) Dd NaOH 10% -200C 00C 200C 400C 600C 800C 1000C 1200C - 1117 1109 1100 1089 1077 1064 1049 (Trích Bảng trang 11- Bảng tra cứu Quá trình học truyền nhiệt – Truyền khối – Nhà xuất ĐH Quốc Gia Tp.HCM -2008) Bảng 7: Độ nhớt động lực dung dịch NaOH 10% (CP) theo nhiệt độ Dd NaOH 10% 00C 100C 200C 300C 400C 500C - - 1,86 1,45 1,16 0,98 (Trích Bảng trang 16 – Bảng tra cứu Quá trình học truyên nhiệt- Truyền khối – Nhà xuất ĐH Quốc gia Tp HCM – 2008) Đường kính tháp hấp thụ D= = (*) Trong đó: • lưu lượng pha khí theo thể tích • vận tốc làm việc tháp: = (0.8 – 0.9)→ chọn = 0,8 : vận tốc đảo pha xác định bằng công thức : y = 1,2 Vật liệu đệm ( Bảng IX.8 – Trang 193 – Số tay trính thiết bị công nghệ hóa chất T2) • Chọn vật liệu đệm vòng xứ Raschig đổ lộn xộn có thông số: Kích thước: 50 (mm) Bề mặt riêng: = 95 ( m2 /m3 ) Thể tích tự do: Vđ = 0,79 (m3/m3 ) Số đệm m3 : 58.102 Khối lượng riêng đệm : =500( kg/m3) - Tính vận tốc làm việc tháp () - Theo công thức : (***) (CT IX.114 – T187 – – Số tay trính thiết bị công nghệ hóa chất T2) Với : Trong đó: ωdp: vận tốc đảo pha : bề mặt riêng đệm, m2/m3 : thể tích tự đệm, m3/m3 Gx , Gy lượng lỏng lượng trung bình - Tính toán : • = • Vđ = 0,79 m3/m3 • : khối lượng riêng pha khí (Tra bảng I.255, trang 318, sổ tay tình tập 1): • • • • : khối lượng riêng pha lỏng : = 1295,5 (kg/m3) ( Tra Trang 9_ sổ tay trình, tập 1) • : độ nhớt pha lỏng : = 0,98 10-3 (N.s/ m2 ) (Tra bảng 2) • : độ nhớt pha nước : = 1,005.10-3 (N.s/m2) • Gx : sản lượng trung bình pha lỏng - Với SO2 • Ta có: - Với Cl2 Ta có: Khối lượng phân tử lỏng → Sản lượng trung bình pha lỏng là: - Gy : Sản lượng trung bình pha khí: : 11,6 10-6 (Pa.s); C =306 (Tra bảng I.113, trang 115, sổ tay trình tập 1) = 11,6 10-6 = 1,37 10-5 (Pa.s) - Với khí Cl2 : 12,3 10-6 (Pa.s); C =351 = 12,3 10-6 = 1,27.10-5 (Pa.s) - Với không khí: : 17,3 10-6 (Pa.s); C = 124 = 17,3.10-6 = 1,98.10-5 (Pa.s) • • ytbSO2 = = = 3,1365.10-4 (kmol/kmol) ytbCl2 = = = 1,506 10-5 (kmol/kmol) = 3,1365 = 29,01 → → - Thay vào phương trình (***) ta có: ωdp= = = 2,778 (m/s) f • = 0,8 nên vận tốc làm việc tháp = 0,82,778 = 2,2224 (m/s) Thay vào phương trình (*) suy : D= = 1,994 ( m) Chọn D= 2m Diện tích tiết diện tháp: F = = 3,14 (m2) Chiều cao tháp hấp thụ Xác định số đơn vị truyền khối tổng quát pha khí NOy Vì đường cân bằng đường thẳng nên ta tính NOy theo cách sau: Với SO2 Động lực trình đáy tháp hấp thụ : Động lực trình đỉnh tháp hấp thụ: Động lực trung bình trình Số đơn vị truyền khối tổng quát NOy: • Với Cl2 Động lực trình tháp hấp thụ Động lực trình đỉnh tháp hấp thụ: Động lực trung bình trình Số đơn vị truyền khối tổng quát NOy: - Chiều cao tương đương đơn vị truyền khối Ta có: Chiều cao lớp đệm là: • • → Với SO2: m Với Cl2: Chiều cao lớp đệm : HLV= = 2,243 m Chọn chiều cao lớp đệm: h = 2,3 m - Chiều cao phần tách lỏng Hcq đáy Hđ chọn theo bảng sau D Hc (m) Hđ (m) 1,0-1,8 0,8 2,0-2,6 1,0 2,5 2,8-4,0 1,2 3,0 (Tài liệu học tập Kỹ thuật Xử Lý Khí Thải - CBGV – Dư Mỹ Lệ -Qúa trình hấp thụ ) Với D= 2,26 m chọn Hc = 1m Hđ = 2,5m Chiều cao tháp hấp thụ là: Ht = HLv + Hc+ Hđ =2,243+1+2,5= 5,743 m Chọn chiều cao tháp hấp thụ: Ht = 5,8 m g Tính toán trở lực tháp - = + + ↔ = + + ↔ = 1465,226 + 84,194 + 1464165 = 1465714,42 ↔ = 1,98.10-5 ( Pa.s) Δpk = : Tốc độ khí tính toàn diện tích tháp = = 0,045 Ar0,57 ()0,43 - dtđ: đường kính tương đương dtđ = = = 0.033(m) Ar = = = 990140703,6 = 0,045 0,57 ()0,43 = 9365,33 (m/s) = = = 5,577 (m/s) Ta có: Rey = = = 4761,44 > 40, ở chế độ chuyển động xoáy Hệ số ma sát: λ’= = 2,94 Δpk = = = 12869,866 (N/m2) Δpu = Δpk (1 + A ( ( () Trong : A = 8,4 ; c = 0,015 ; m = 0,405 ; n = 0,225 (tra bảng IX.7 trang 189_ Sổ tay QTTBCN tập 2_NXB Hà Nội ) → Δpu = 12869,866 (1 + 8,4 ( ( () = 48828,73 (N/m2) h Đường kính ống dẫn khí - Vận tốc khí ống khoảng 10 – 30 m/s Chọn vận tốc ống dẫn khí vào bằng vận tốc ống dẫn khí v = 30 m/s Ống dẫn khí vào - Lưu lượng khí vào - Đường kính ống dẫn khí vào Chọn ống có đường kính ống tiêu chuẩn d = 500 mm, bề dày b = 13 mm làm bằng thép không gỉ (Theo bảng XIII.32 trang 434 sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất tập 2) chiều dài đoạn ống nối (ứng với d = 400 mm) 150 mm Để đảm bảo phân phối khí tháp ta sử dụng đĩa đực lỗ với bề dầy 5mm lỗ có đường kính 50mm bước lỗ 50 mm Ống dẫn khí - Lưu lượng khí - Đường kính ống dẫn khí Chọn ống có đường kính ống tiêu chuẩn d = 500 mm, bề dày b = 13 mm làm bằng thép không gỉ (Theo bảng XIII.32 trang 434 sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất tập 2) chiều dài đoạn ống nối (ứng với d = 400 mm) 150 mm i - Đường ống dẫn lỏng Vận tốc chất lỏng ống khoảng – m/s ống dẫn lỏng vào Chọn vận tốc ống dẫn lỏng vào v = 2,5 m/s Lưu lượng lỏng vào - Đường kính ống dẫn lỏng vào: • • • Chọn đường kính tiêu chuẩn d = 300 mm bề dày b =11 mm Vật liệu làm nhựa PVC Ống dẫn lỏng hàn vào thiết bị (Theo bảng XIII.32 trang 434 sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất tập 2) chiều dài đoạn ống nối 140 mm ống dẫn lỏng - Chọn vận tốc ống dẫn lỏng vào v = 1,5 m/s - Lưu lượng lỏng - Đường kính ống dẫn lỏng ra: • • Chọn đường kính tiêu chuẩn d = 300 mm bề dày b =11 mm Vật liệu làm nhựa PVC • Ống dẫn lỏng hàn vào thiết bị (Theo bảng XIII.32 trang 434 sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất tập 2) chiều dài đoạn ống nối 140 mm j Nắp đáy tháp - Chọn đáy nắp tháp elip có gờ với chiều cao gờ h = 40mm - Chọn vật liệu làm đáy nắp tháp với vật liệu làm thân tháp với chiều dày - thép b = 12 mm Chọn chiều dày nắp đáy elip S =12mm Theo bảng XIII.10 XIII.11- trang 382,383,384 - Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất Tập 2, thông số đáy nắp sau: k - Dt (mm) ht (mm) Bề mặt (m2) 2300 575 6,045 Thể tích V.10-3 (m3) 1769 Đường kính phôi D (mm) 2783,5 Nắp elip có khoét lỗ không tăng cứng với d = 500mm Đáy elip có khoét lỗ không tăng cứng với d = 300mm Lưới đỡ đệm Lưới đỡ đệm cấu tạo bởi nửa vỉ thép không gỉ X18H10T nối với Bên có hàn lỗ tay để dễ dàng cầm nắm tháo lắp, dùng đỡ đệm có - kích thước 5050 Theo bảng IX.22- trang 230 - Sổ tay trình thiết bị hóa chất tập 2, ta có thông số lưới ứng với đường kính tháp 2,3 m sau: • Khoảng cách nửa vỉ thép: mm • Đường kính lưới: D1 = 2250 mm • Chiều rộng bước b : 41,5 mm l Đĩa phân phối - Chọn đĩa phân phối loại làm bằng thép không gỉ X18H10T - Theo bảng IX.22- trang 230 - Sổ tay trình thiết bị hóa chất tập 2, ta có thông số đĩa ứng với đường kính tháp 2,3 m sau: Đường kính đĩa: Dđ = 1225 mm Chiều dày đĩa: mm Số lượng ống dẫn chất lỏng: 70 ống Đường kính ống dẫn lỏng: d = 90 mm Bề dày ống dẫn lỏng: S = 2,5 mm Bước lỗ: t = 150 mm m Cửa nhập vật liệu cửa tháo đệm - Chọn kích thước cửa nhập liệu giống cửa tháo đệm - Chọn cửa hình vuông có kích thước cạnh: a = 440 m [...]... suất xử lý bụi tổng cộng qua 3 thiết bị buồng lắng, xyclon, túi vải là: Hiệu suất xử lý bụi cần đạt tới là 99,78 %, lượng bụi còn lại sễ được xử lý cùng với quá trình xử lý khí thông qua tháp đệm CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ Thông số đầu vào Các thông số đầu vào Đơn vị Giá trị Lưu lượng (Q) m3/h 25000 Nồng độ SO2 đầu vào mg/m3 930 Nồng độ Cl2 đầu vào mg/m3 61 Hiệu suất tối thiểu xử lý. .. suất xử lý cần đạt được là : 99,78 % → phải xử lý tiếp bằng túi lọc vải - Tính tổn thất áp suất của 1 Xyclon: Theo Shepherd và Lapple KE = = = 6,4 Tổn thất: KE= 6,4 24,0972 = 2229,76 (kg/ms2) Tổn thất áp suất của 2 Xyclon: 2 = 4459,52 (kg/ms2) Tính toán lọc túi vải Thông số đầu vào: Lưu lượng khí thải đi vào: Q = 25000 m3/h = 6,94 m3/s Khối lượng riêng của bụi: = 4000 kg/m3 Khối lượng riêng của khí. .. (%klg) Lượng bụi trên 1m3 khí thải 0,8 (g/m3) Hiệu suất lọc theo cỡ hạt η (δ) 6,69 % Lượng bụi còn lại sau Xyclon 0,75 (g/m3) 5-10 10-20 20-30 30-40 40-50 50-60 60-70 Tổng cộng 29,67 23,77 17,49 10,97 1,89 0 0 100 1,46 1,17 0,86 0,54 0,092 0 0 4,922 49,39 100 100 100 100 100 100 0,74 0 0 0 0 0 0 1,49 - Hiệu suất xử lý của xyclon : = 100% = 69,93 % Hiệu suất xử lý bụi sau khi xử lý bằng buồng lắng và... của hạt bụi: d0 = Trong đó: L: Lưu lượng khí thải đối với 1 xyclon: L = 3,47 m3/s : hệ số nhớt động của bụi ở 1100 C: = 2,22 10-5 (kg/m.s) : Khối lượng riêng của bụi, = 4000 ( kg/m3) r1: bán kính ống khí sạch, r1 = 0,5 d1 = 0,3 m r2: Bán kính của xyclon: r2 = D/2 = 0,6 m n: Số vòng quay của dòng khí bên trong xyclon n = = = = 5,97 vòng/s Với: : vận tốc của khí ở ống dẫn vào xyclon = = = 24,097 m/s... bụi mà buồng lắng có thể giữ lại được trọng lượng riêng của bụi ( kg/m3) µ: hệ số nhớt động lực của khí thải ở 110oC µ= µo = 17,17 10-6 = 2,22 10-5 Pa.s • ρ: khối lượng riêng của khí thải ở 1100C: ρ = 1,293 = 1,293 = 0,922 kg/m3 Trong đó : 1,293: Khối lượng khí ở 0oC, 760 mmHg, kg/m3 t : Nhiệt độ khí thải. oC g: gia tốc trọng trường (m/s2) B: chiều rộng của buồng lắng bụi B = 2m : chiều dài của buồng... 189_ Sổ tay QTTBCN tập 2_NXB Hà Nội ) → Δpu = 12869,866 (1 + 8,4 ( ( () = 48828,73 (N/m2) h Đường kính ống dẫn khí - Vận tốc khí trong ống khoảng 10 – 30 m/s Chọn vận tốc ống dẫn khí vào bằng vận tốc trong ống dẫn khí ra v = 30 m/s Ống dẫn khí vào - Lưu lượng khí vào - Đường kính ống dẫn khí vào Chọn ống có đường kính ống tiêu chuẩn d = 500 mm, bề dày b = 13 mm làm bằng thép không gỉ (Theo bảng... điều kiện làm việc của tháp là nhiệt độ trung bình của dòng khí vào và dòng lỏng vào là t0 = 500C a Thiết lập phương trình đường cân bằng và đường làm việc - Đầu vào • Lượng mol hỗn hợp khí vào tháp: - Đối với khí SO2 • Lượng mol khí SO2 đầu vào: = • Nồng độ phần mol của SO2 trong hỗn hợp khí: • Nồng độ phần mol tương đối của SO2 là: = Đối với khí Cl2 • Lượng mol Cl2 đầu vào là: • Nồng độ phần mol của... hợp khí đầu ra: • Đối với khí Cl2 Sản lượng mol Cl2 được hấp thụ là: Sản lượng mol Cl2 còn lại trong hỗn hợp khí đầu ra: → Sản lượng mol của khí đầu ra: • Nồng độ phần mol của SO2 trong hỗn hợp khí đầu ra là: • Nồng độ phần mol tương đối của SO2 là: • Nồng độ phần mol của Cl2 trong hỗn hợp khí đầu ra là: • Nồng độ phần mol tương đối của Cl2 là: - Khối lượng riêng của pha khí ở 00C , 1atm: = + Trong... 2,8-4,0 1,2 3,0 (Tài liệu học tập Kỹ thuật Xử Lý Khí Thải - CBGV – Dư Mỹ Lệ -Qúa trình hấp thụ ) Với D= 2,26 m chọn Hc = 1m và Hđ = 2,5m Chiều cao của tháp hấp thụ là: Ht = HLv + Hc+ Hđ =2,243+1+2,5= 5,743 m Chọn chiều cao tháp hấp thụ: Ht = 5,8 m g Tính toán trở lực tháp - = + + ↔ = + + ↔ = 1465,226 + 84,194 + 1464165 = 1465714,42 ↔ = 1,98.10-5 ( Pa.s) Δpk = : Tốc độ khí tính trên toàn bộ diện tích tháp... nhớt của khí thải ở 100oC + L1 : Lưu lượng khí thải trong 1 buồng lắng, L1 = 1,736 (m3/s) + ρb : Trọng lượng riêng của bụi, ρb = 4000 kg/m3 + l : Chiều dài buồng lắng (m) + B: Chiều rộng buồng lắng (m) Hiệu quả lắng bụi của buồng lắng: ST T 1 Phân cấp cỡ hạt ban đầu (%klg) 0-5 5-10 8 15 10-20 20-30 30-40 40-50 50-60 60-70 13 12 12 11 21 8 Tổng cộng 100 2 3 4 5 Lượng bụi Gi trên 1m3 khí thải (g/m3)