CHƯƠNG II: ĐỀ XUẤT VÀ THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KHÍ THẢI Theo dữ liệu đề bài Tính nồng độ cho phép Lưu lượng nguồn thải : Q = 35.000 ( m3h) = 9,72( m3s ) Khối lượng riêng của bụi : ρ = 3000 ( kgm3 ) Áp dụng QCVN 19 2009 BTNMT: Quy chuẩn quốc gia về khí thải công nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ: Nồng độ tối đa cho phép của bụi và các chất vô cơ trong khí thải công nghiệp được tính theo công thức : C_Max = C ×K_p×K_v Trong đó: + CMax là nồng độ tối đa cho phép của bụi và các chất vô cơ trong khí thải công nghiệp ( mgNm3) + C là nồng độ của bụi và các chất vô cơ quy định tại mục 2.2 (mgNm3) + Kp là hệ số lưu lượng nguồn thải quy định tại mục 2.3 Do 20.000 < P < 100.000 (m3h) → Kp = 0,9 + Kv là hệ số vùng, khu vực quy định tại mục 2.4 Giả sử: Nhà máy được đặt trong khu vực loại 3:Khu công nghiệp; đô thị loại V; vùng ngoại thành, ngoại thị đô thị loại II, III, IV có khoảng cách đến ranh giới nội thành, nội thị lớn hơn hoặc bằng 02 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 02 km → Kv = 1. Nhà máy hoạt động sau 16012007 nên áp dụng tiêu chuẩn ở cột B. Bảng: Nồng độ tối đa cho phép đối với hạt bụi và các chất vô cơ trong khí thải công nghiệp Thành phần C(mgm3) Cột B QCVN19:2009 Cmax (mgm3) Bụi 200 180,00 Clo 10 900 SO2 500 450 H2S 7,5 6,75 CO 1000 900,00 NO2 850 765
BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG Độc lập- Tự – Hạnh phúc TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG Họ tên sinh viên: Nguyễn Anh Quân Lớp: ĐH3CM2 Họ tên giảng viên hướng dẫn: Đoàn Thị Oanh 1- Đề xuất sơ đồ công nghệ tính toán công trình hệ thống xử lý khí thải theo số liệu đây: - Lưu lượng: 35000 m3/h B A Hướng gió 2/3 Nhà A l 60m hA 4m b 70m Hàm lượng g/m3 15 0-5 11 u10 2m/s 5-10 14 10-20 11 20-30 13 Nhiệt độ khí thải oC 80 b L1 b b 30m l l Nhà B l 125m hB 11m L1 38 m H ong khoi 26m Bụi Khối lượng riêng kg/m3 3000 Cỡ hạt 30-40 40-50 50-60 60-70 21 11 11 Thông số khí thải nhà máy A Nồng độ khí (mg/m3) Clo SO2 H2S CO NO2 28 2500 8000 300 2- Thể nội dung nói trên: - Thuyết minh - Sơ đồ công nghệ - Bản vẽ chi tiết hai công trình xử lý bụi khí Sinh viên thực Giảng viên hướng dẫn I CHƯƠNG II: ĐỀ XUẤT VÀ THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KHÍ THẢI I.1 I.1.1 Theo liệu đề Tính nồng độ cho phép - Lưu lượng nguồn thải : Q = 35.000 ( m3/h) = 9,72( m3/s ) - Khối lượng riêng bụi : = 3000 ( kg/m3 ) Áp dụng QCVN 19/ 2009/ BTNMT: Quy chuẩn quốc gia khí thải công nghiệp bụi chất vô cơ: Nồng độ tối đa cho phép bụi chất vô khí thải công nghiệp tính theo công thức : =C - Trong đó: + CMax nồng độ tối đa cho phép bụi chất vô khí thải công nghiệp ( mg/Nm3) + C nồng độ bụi chất vô quy định mục 2.2 (mg/Nm3) + Kp hệ số lưu lượng nguồn thải quy định mục 2.3 Do 20.000 < P < 100.000 (m3/h) Kp = 0,9 + Kv hệ số vùng, khu vực quy định mục 2.4 Giả sử: - Nhà máy đặt khu vực loại 3:Khu công nghiệp; đô thị loại V; vùng ngoại thành, ngoại thị đô thị loại II, III, IV có khoảng cách đến ranh giới nội thành, nội thị lớn 02 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 02 km Kv = - Nhà máy hoạt động sau 16/01/2007 nên áp dụng tiêu chuẩn cột B Bảng: Nồng độ tối đa cho phép hạt bụi chất vô khí thải công nghiệp Thành phần C(mg/m3)- Cột B QCVN19:2009 Cmax (mg/m3) Bụi 200 180,00 I.1.2 Clo 10 900 SO2 500 450 H2S 7,5 6,75 CO 1000 900,00 NO2 850 765 Tính nồng độ đầu vào khí thải - Theo số liệu đầu vào, nồng độ chất vô (C1) miệng khói có nhiệt độ 80oC, nồng độ chất vô tối đa cho phép (Cmax) tính toán nhiệt độ 25oC Vậy nên, trước so sánh nồng độ để xem bụi khí thải vượt tiêu chuẩn ta cần quy đổi C1(80oC) C2 (25oC) - Đây trường hợp điều kiện đẳng áp với: Áp suất p1= p2= 760 mmHg - t1= 80oC T1= 353oF - t2=25oC T2=298oF - Từ phương trình khí lý tưởng : P.V=n.R.T C2 = C1 = C1 - Trong đó: C1, T1: Nồng độ thành phần khí thải (mg/m 3) nhiệt độ tuyệt đối T1= 353oF C2, T2 : Nồng độ thành phần khí thải (mg/Nm 3) nhiệt độ tuyệt đối T2=298oF Bảng: Nồng độ cácthành phần khói thải 25oC Thành phần C800C (mg/m3) Bụi 15000 C250C (mg/m3) 15000 Clo 28 33,2 SO2 2500 2961,4 H2S 3,6 CO 8000 9476,5 NO2 300 355,4 Kết luận: Ta bảng số liệu: TT Thành phần C25 oC (mg/Nm3) Cmax mg/Nm3 Kết luận Bụi 15000 180,00 Vượt QC Clo 33,2 900 Đạt QC SO2 2961,4 450 Vượt QC H2S 3,6 6,75 Đạt QC CO 9476,5 900,00 Vượt QC 765 Đạt QC I.2 355,4 NO2 Phải xử lý bụi khí CO SO2 Đề xuất dây chuyền xử lý công nghệ ống khói nhà máy Xyclon Túi vải Tháp hấp thụ SO2 Tháp hấp phụ khí CO Khí Thuyết minh dây chuyền xử lý: - 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 đưa 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 - Khí thải dẫn vào tháp hấp thụ SO từ lên dung dịch hấp thụ từ xuống nhờ bơm giàn phun lỏng Khi SO tiếp xúc với dung dịch đá vôi phản ứng tạo thành CaSO3, tác dụng oxi không khí nước CaSO bị oxy hóa tạo thành thạch cao bể oxy hóa Khí đưa qua giàn khử ẩm để tách nước bùn dích dòng khí trước đưa qua tháp hấp phụ CO Dung dịch hấp thụ tuần hoàn trở lại nhờ bơm sau chu kỳ định bùn thạch cao tách Khí thải dẫn vào tháp hấp thụ SO từ lên dung dịch hấp thụ từ trênxuống nhờ bơm giàn phun lỏng Khi SO tiếp xúc với dung dịch đá vôi phản ứng tạo thành CaS Dòng khí thải dẫn vào đáy tháp, qua lớp vật liệu hấp phụ than hoạt tính, chất ô nhiễm CO giữ lại khe rỗng than bề mặt than Còn không khí thoát đỉnh tháp.Khi than bão hòa, người ta nhả hấp để thu hồi chất ô nhiễm để than hấp phụ trở lại TÍNH TOÁN KHUẾCH TÁN CHẤT Ô NHIỄM II.1 Xác định tính chất nguồn thải • Phân loại nguồn cao thấp - Áp dụng công thức : Hhq = Ho + ∆h (trang 46_kỹ thuật xử lý khí thải) Trong đó: Hhq : chiều cao hiệu nguồn thải (m) Ho : chiều cao thực nguồn thải (m) ∆h : độ cao nâng nguồn khí thải (m) - Tính độ cao nâng nguồn khí thải theo công thức davidson W.F ∆h = D ()1,4 (1+) (trang 43_ kỹ thuật xử lí khí thải) (3) II Trong đó: u vận tốc gió miệng ống khói (m/s) D đường kính miệng ống khói (m) W vận tốc ban đầu luồng khói miệng ống khói (m/s) Tk nhiệt độ tuyệt đối khói miệng ống khói ( K) ∆T chênh lệch nhiệt độ khói không khí xung quanh oC K -Tính vận tốc gió trung bình độ cao 40m tính từ mặt đất u = u1.()n Trong đó: u1 tốc độ gió đo chiều cao 10m u tốc độ gió độ cao z n số mũ, chọn độ gồ ghề mặt đất zo = 0,01m với cấp độ khí D => tra bảng 2.1 sách trình xử lí khí thải trang 43 ta n = 0,12 Vậy u = (26/10)0,12 = 2,24(m/s) - Tính tốc độ khí thải: w = = = 77,23( m/s) Thay w vào (3) ta được: ∆h = 0,4 ()1,4 (1+) = 65,7 (m) ⇒ • Hhq = 26 + 65,7= 91,7 (m) Phân loại tòa nhà theo kích thước - Có bA = 30 > 2,5hA = 10 - Có L1 = 38 > 8hA nhà A nhà rộng, đứng độc lập Ta có Hgh = 0,36.bz + 1,7 h ( trang 49_kỹ thuật xử lý khí thải) Trong đó: bz khoảng cách từ mặt sau nhà tới nguồn thải bz = = 20 (m) h chiều cao tòa nhà ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ nhà A nhà rộng Hgh = 0,36.20 + 1,7 = 14 (m) Hhq = 91,7 (m)> Hgh= 14 (m) Kết luận: Nguồn nhà A nguồn thải cao, nóng ( T = 80oC) II.2 Tính toán khuếch tán nguồn điểm cao: Gọi p, q hệ số khuếch tán theo phương thẳng đứng phương - nằm ngang Vì khí mức trung tính (cấp D), tức khí có độ rối trung bình nên: p - = 0,05 q = 0,08 Khoảng cách từ nguồn (chân ống khói) đến vị trí có nồng độ cực đại C max mặt đất là: xM = = = = 917 (m) Nồng độ tối đa cho phép thải môi trường khí: Thông số Clo Nồng độ cho phép (mg/m3) 10 SO2 500 H2S 7,5 CO 1000 NO2 850 Lượng phát thải chất ô nhiễm: M = CQ (g/s) Suy ra: - = 0,097 (g/s) = 4,86(g/s) = 0,073 (g/s) =9,7 (g/s) = 8,26 (g/s) Nồng độ chất ô nhiễm lớn mặt đất là: = 0,216 () 3 =0,216() = 5,75(g/m ) = 0,575 (/m ) 3 =0,216() =28,7 (g/m ) = 28,7 (/m ) 3 =0,216() = 4,3 (g/m ) = 0,43 (/m ) 3 =0,216() = 57,4 (g/m ) = 57,4(/m ) 3 =0,216() = 48,9 (g/m ) = 48,9(/m ) Bảng so sánh nồng độ khí với QCVN 05:2013 QCVN 06:2009 Đơn vị: /m3) Thông số Thời gian trung bình Clo 24h SO2 năm H2S 1h CO 24h NO2 24h CM /m3) 0,575 Nồng độ cho phép (µg/m3) 30 50 28,7 42 0,43 57,4 48,9 5000 100 QCVN 06:2009/BTNMT QCVN 05:2009/ BTNMT QCVN 06:2009/BTNMT QCVN 05:2009/ BTNMT QCVN 05:2009/ BTNMT Từ bảng ta thấy: Các khí sau xử lý để đạt theo QCVN 19/2009/BTNMT, sau trình khuếch tán đến khu dân cư B nồng độ khí ô nhiễm nằm giá trị cho phép quy định QCVN 05/2013 QCVN 06/2009 BTNMT II TÍNH TOÁN THIẾT BỊ XỬ LÝ BỤI 2.1.1 Xyclon: - Các thông số cần thiết cho tính toán thiết kế: + Lưu lượng khí vào Xyclon: 35000 m3/h + Khối lượng riêng hạt bụi: 3000kg/m3 + Nồng độ bụi vào Xyclon: 15g/m3 - Gọi: + D đường kính Cyclon (m) + b chiều rộng cửa dẫn khí vào (m) + a chiều cao ống dẫn khí vào (m) + H chiều cao thân hình trụ (m) + l chiều cao làm việc hiệu Cyclon (m) + r1, r2 bán kính ống trung tâm, thân hình trụ (m) + µ độ nhớt khí thải (kg/m.s hay Pa.s) + trọng lượng riêng bụi (kg/m3) + L lưu lượng khí thải (m3/s) Lđ, Lc : suất lượng CaCO3 đầu vào – (kmol/h) Yđ,Yc : Nồng độ đầu cuối SO2 pha khí (kmol/kmol trơ) Xđ,Xc : Nồng độ đầu cuối SO2 pha lỏng (kmol/kmol lỏng) Tính toán số liệu đầu vào Vì nhiệt độ khí thải 80 0C qua trình lọc bụi nhiệt độ dòng khí thải bị giảm xuống Vậy giả sử nhiệt độ khí thải sau trình lọc bụi bị giảm xuống 300C -Ta có: + Ở 800C: PV = n1T1 + Ở 30 C: PV = n2T2 n1T1 = n2T2 hay C1T1 = C2T2 C2 = = = Đơn vị Ở 800C Khí SO2 mg/m3 2500 - Lưu lượng khí vào tháp hấp thụ: Q1 = = 17500(m3/h) - Lượng mol hỗn hợp khí cung cấp đầu vào: = = = 704,34( - Lượng mol khí đầu vào: = ( - Nồng độ phần mol tuyệt đối: = ( - Ở 300C 2912,54 Nồng độ phần mol tương đối: = ( Ta có bảng sau: (mg/m3) M Khí SO2 2912,54 64 - Lượng mol khí trơ: ( ( ( 0,796 1,1310-3 1,13×10-3 = = 704,34 – 0,796 = 703,54 ( Tính toán số liệu đầu ra: - Ta có: + Ở 250C: PV = n1’T1’ + Ở 30 C: PV = n2T2 n1’T1’ = n2T2 hay C1’T1’= C2T2 C2 = = = (Nồng độ chất khí 250C lấy theo QCVN 19:2009/BTNMT) Ta có bảng sau: Ở 250C 500 Đơn vị Khí SO2 mg/m3 - Lượng mol khí đầu ra: Ở 300C 491,75 = ( - Lượng mol hỗn hợp khí đầu ra: = Gtr + - Nồng độ phần mol tuyệt đối: = ( - Nồng độ phần mol tương đối: = ( Ta có bảng sau: (mg/m3) M ( Khí SO2 491,75 64 Bảng: Hiệu suất xử lý khí: ( ( 1,90210-4 1,902×10-4 Cv Cr Khí SO2 2912,54 491,75 - Lượng mol khí SO2 bị hấp thụ: = = 0,796 – = 0,662 ( Xây dựng đường cân đường làm việc: Xây dựng đường cân bằng: - Phương trình đường cân có dạng: y* = mx Vì y Y nên Y* = mX ɳ 83,12% Trong đó: m_Hệ số Hery (Tra bảng 3.1_Các trình thiết bị công nghệ hóa chất thực phẩm-Tập 4) m= Với: P_áp suất (mmHg) Nhiệt độ tháp 300C Bảng phương trình cân chất khí: m = = 47,89 Y* = 47,89X Xây dựng đường làm việc: PTCB vật chất: Có = - Ta có: thay vào PTCB => _nồng độ cân ứng với nồng độ đầu hỗn hợp khí Lượng dung môi tối thiểu trình hấp thụ: (CT 3.6_Các trình, thiết bị công nghệ hóa chất thực phẩm-Tập 4) + Chọn hệ số thừa dư thực tế 1,2 Lượng dung môi thực tế: = 1,2 - Lượng dung môi cần thiết: = Gtr Xc = ( SO2 Yđ 1,13×10- Yc 1,902×10- Đơn vị Kmol/K mol - Kmol/Km ol Xc 2,36 28016,39 6,54 1,01 Kmol/Kmol Kmol/h Kmol/h Kmol/Kmol Phương trình đường làm việc có dạng: Y = aX+b + Phương trình đường làm việc qua điểm: A( B( + Tìm a,b: a, b nghiệm hệ phương trình: =a+b =a+b Phương trình đường làm việc khí SO2: + Phương trình qua điểm: A3(0; 1,902×10-4) B3(1,01; 1,13×10-3 ) Giải hệ phương trình ta được: a= 930,495; b= 1,902×10-4 Phương trình làm việc có dạng: Y= 930,495 X+ 1,902×10-4 Tính toán lượng dung dịch CaCO3 cần dùng để hấp thụ khí SO2 Lượng đá vôi cần thiết cho hệ thống xử lý tính theo phản ứng tổng quát sau: CaCO3 + SO2 + O + H2O → CaSO4.2H2O + CO2 (*) = = 66,2(kg/h) Để đảm bảo cho tháp hấp thụ vận hành tốt lượng đá vôi cần chọn dư nhiều Thông thường, nồng độ đá vôi lấy 10% Trong 10% có 4% tham gia phản ứng [16] Như lượng đá vôi phải lớn 2,5 lần lượng đá vôi cần thiết → mCaCO3 = 66,2 2,5 = 165,5(kg/h) Dung dịch sữa vôi dùng hấp thụ khí SO có nồng độ 10% là: mdd = 1655 kg/h Khối lượng riêng dung dịch hấp thụ với nồng độ pha rắn 10% : ρdd = 0,9 ρn + 0,1 ρCaCO3 : - ρn : khối lượng riêng nước, 250C, ρn = 997,8 (kg/m3) - ρCaCO3 : khối lượng riêng đá vôi, ρCaCO3 = 2650 (kg/m3) → ρdd =0,9 997,8 + 0,1 2650 = 1163 (kg/m3) Vậy lưu lượng dung dịch sữa vôi cần thiết là: Vdd = 1655/1163 = 1,423 (m3/h) Tính toán tháp hấp thụ khí SO2: (1) Vật liệu đệm: ( Bảng IX.8_Sổ tay trình thiết bị côg nghệ _Tập 2_Trang 193) Chọn đệm xếp lộn xộn: - Đệm vòng sứ Rasich (do khí có tính axit) - Kích thước: 50 • - Bề mặt riêng đệm () (m2/m3): 95 Thể tích tự đệm ((m3/m3): 0,79 Khối lượng riêng đệm (: 500 Số viên đệm/1m3: 5800 Đường kính tháp: (2) D= • Trong đó: Vy lưu lượng pha khí theo thể tích w vận tốc làm việc tháp: w = (0.8 – 0.9) ( CT IX.114_Sổ tay trình thiết bị côg nghệ _Tập 2_Trang 187) Chọn w= 0,8 vận tốc đảo pha xác định công thức Y = 1,2 ( CT IX.114_Sổ tay trình thiết bị côg nghệ _Tập 2_Trang 187) + Trong đó: X = ( CT IX.114_Sổ tay trình thiết bị côg nghệ _Tập 2_Trang 187) - Ta có: • /= 2,71 (tra bảng I.56-Tại x=5%(Nội suy) _Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất_Tập 1_Trang 45) = = 2,71 = 2710 (CT I.6_Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất_Tập 1_Trang 6) • • = = = 1,175 (kg/m ) (Bảng I.8_Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất_tập 1_Trang 15) - Ta có: = = = 0,465 ( Suất lượng trung bình pha lỏng : Gx = = 12,92 (kg/s) - X= Ta có: = = = 0,465( = 0,465 = 8,27.10-3 (kg/s) = = 0,425 Y = 1,2 = 1,2 = 0,219 • • Mà: ( CT IX.114_Sổ tay trình thiết bị côg nghệ _Tập 2_Trang 187) - Lại có: độ nhớt pha lỏng (Tra bảng I.101_x=5%_Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất_Tập 1_Trang 100) độ nhớt nước nhiệt độ 20 C (Bảng I.102_Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất_tập 1_Trang 95) o = 5,061 (m/s) + w (m Đường kính tháp : D= = (m) chọn D = 1,3m Diện tích tiết diện ngang tháp : (3) Chiều cao tháp đệm: Các định số đơn vị truyền khối tổng pha khí o Đối với khí SO2 - Động lực trung bình đỉnh tháp hấp thụ: thay vào PTCB Y* = 47,89X ta được: = 4,84( = = = ( Động lực trung bình đáy tháp hấp thụ: thay vào PTCB Y* = 47,89X ta được: = 0( = = 1,902×10-4 ( - Động lực trung bình trình: = = = 2,13 ( - Số đơn vị truyền khối: = = = 4,412 Chiều cao lớp đệm: H = hyny Trong đó: - + H: Chiều cao đoạn đệm (m) + hy: Chiều cao đơn vị chuyển khối (m) + ny: Số đơn vị chuyển khối • Chiều cao đơn vị truyền khối: + Theo Kafarov – Duneski thì: hy = 200 ( CT 3.29_Các trình thiết bị công nghệ hóa chất thực phẩm-Tập 4_Trang 170) Trong đó: + : Tiết diện tự đệm (m2/m2) có trị số thể tích tự đệm + w: Vận tốc làm việc tháp (m/s) hy = 200 = 200 = 0,365(m) Đối với SO2: H = 0,365 4,412 = 1,61 (m) Số đệm: - Ta có: hd = (2,54m) (phụ thuộc vào đường kính tháp) Chọn hd = 2,5m - Có: Hlv = n.hd n = 1,61 : 2,5 = 0,64 (đoạn đệm) => Chọn đoạn đệm => Hlv=2,5m Chiều cao thực tế tháp đệm: H = HLV + ZL + ZC Trong đó: + ZL, ZC: Lần lượt khoảng cách từ lớp đệm đến nắp từ lớp đệm đến đáy tháp (m) Bảng lựa chọn ZL, ZC: Đường kính, mm ZL, mm 400 – 1000 600 1200 – 2200 1000 2400 1400 Do D = 1,3m => ZL = 1000 (mm) Zc = 2000 (mm) H = 2,5 + 1,0 + 2,0 = 5,5 (m) (4) Trở lực tháp đệm: • Độ nhớt hỗn hợp khí thay đổi theo nhiệt độ: = (3/2 Zc, mm 1500 2000 2500 (CT I.20_Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất_Tập 1_Trang 86) Trong đó: + : Độ nhớt động lực khí nhiệt độ 0C;179.10-7 Ns/ m2 + T: Nhiệt độ khí, 0K; + C: Hằng số phụ thuộc loại khí (Tra bảng I.113_Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất_Tập 1) Do số liệu nên ta chọn C= 128 = (3/2 = 1,745 (N.s/m2) • Chuẩn số Reynol: Rey = ( CT trang 172_Các trình, thiết bị công nghệ hóa chất thực phẩm-Tập 4) Rey = = 13937,68 Rey > 40 => Ở chế độ chuyển động xoáy Hệ số ma sát đệm vòng đệm đổ lỗn xộn: = = = 2,37 CT 3.38_Các trình, thiết bị công nghệ hóa chất thực phẩm-Tập 4_Trang 172) • Trở lực đệm khô tháp đệm: Pkhô = CT 3.36_Các trình, thiết bị công nghệ hóa chất thực phẩm-Tập 4_Trang 172) Trong đó: - Chiều cao lớp đệm: H= 1,61 m - Vận tốc làm việc khí tháp: w=4,916 m/s; - Thể tích tự do: Vtd = 0,79 (m3/m3 ) Pkhô = = 260,9 (N/m ) (5) Đường ống dẫn khí: - Vận tốc khí ống khoảng 10-30 m/s Chọn vận tốc dẫn khí vào vận tốc dẫn khí v=10 m/s Ống dẫn khí vào: Lưu lượng khí vào: Qv = (m3/s) - Đường kính ống dẫn khí vào: d = = = 0,643 m chọn d = 650 mm Kiểm tra lại tốc độ v = = = 29,3 m/s ( nằm khoảng yêu cầu 10 – 30 m/s) - Để đảm bảo phân phối khí tháp ta sử dụng đĩa đục lỗ với bề dầy - (6) 5mm lỗ có đường kính 50mm bước lỗ 50 mm Ống dẫn khí ra: Lưu lượng khí ra: Qr Qv = (m3/s) Đường kính ống dẫn khí ra: d = = = 0,643 m , chọn d=650 (mm) Để đảm bảo phân phối khí tháp ta sử dụng đĩa đục lỗ với bề dầy 5mm lỗ có đường kính 50mm bước lỗ 50 mm Đường ống dẫn lỏng vào Vận tốc chất lỏng ống khoảng – m/s • Ống dẫn lỏng vào Chọn vận tốc ống dẫn lỏng vào v = m/s Lưu lượng lỏng vào Đường kính ống dẫn lỏng vào: Chọn đường kính tiêu chuẩn d = 300 mm bề dày b =10 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 D = 300mm 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 1.1 Các thiết bị phụ Trong việc xử lý khí SO2 sử dụng tháp đệm để hấp thụ cần có thiết bị phụ giúp cho trình vận chuyển sữa vôi cung cấp chất khí vào tháp theo yêu cầu hoạt đông làm việc giúp cho trình đạt hiệu suất mong muốn a 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 =12 mm 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: Dt (mm) ht (mm) Bề mặt (m2) Thể tích V.10-3 (m3) Đường kính phôi D (mm) Khối lượng (kg) 1300 325 2,0 341 1607 192 b - Lưới đỡ đệm Theo bảng IX.22- trang 230 - Sổ tay trình thiết bị hóa chất tập 2, ta c - có thông số lưới ứng với đường kính tháp 1,3m sau: o Đường kính lưới: D1 = 1324 mm o Chiều rộng bước b : 41,5 mm Đĩa phân phối Chọn đĩa phân phối loại làm 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 = 900 mm Số lượng ống dẫn chất lỏng: 70 ống Đường kính ống dẫn lỏng: d = 44,5 mm Bề dày ống dẫn lỏng: S = 2,5 mm Bước lỗ: t = 70 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 d e Bích nối - Tra bảng XIII.27 với Dt tháp 1600mm Ta chọn bích liền thép để kết nối kiểu có thông số sau: Py.106 N/m2 Dt mm Kích thước nối D mm Db mm DI mm Do mm 0,1 Bu lông db Z mm M20 28 Kiểu bích h mm 22 1300 1450 1390 1360 1313 f Tai treo - Tra bảng XIII.36 sổ tay giáo trình thiết bị hóa chất công nghệ tập tai treo thiết bị thẳng đứng Ta có thông số sau: L B B1 H S a D 140 110 119 200 20 28 g Chân thép - Tra bảng XIII.35 sổ tay giáo trình thiết bị hóa chất công nghệ tập chân thép thiết bị thẳng đứng Ta có thông số sau: L 220 B 158 STT IV B1 188 B2 257 H 314 s 15 d 24 Kích thước chi tiết thiết bị hấp thụ SO2: Thông số Chiều cao đệm Đường kính tháp Khoảng cách từ lớp đệm đến nắp Khoảng cách từ lớp đệm đến đáy Tổng chiều cao tháp hấp thụ Đường ống dẫn khí vào, Đơn vị m m m m m m Giá trị 2,5 1,6 5,5 1,11 XỬ LÝ KHÍ CO BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ THAN HOẠT TÍNH Các thông số đầu vào Công suất (Q) Đơn vị m3/h Nồng độ CO đầu vào mg/m3 Giá trị 35000 8000 Nồng độ CO đầu mg/m3 900 Hiệu suất xử lý tối thiểu % 88,75 kg/m3 500 m % 0,004 37 Khối lượng riêng than hoạt tính Đường kính hạt than Độ xốp lớp hấp thụ Nhiệt độ khí thải vào Áp suất Tính toán cân vật chất o C 80 atm Đầu vào - Nồng độ CO đầu vào: = 8000 mg/m3 = 8g/m3 - Nồng độ mol CO: - Nồng độ phần mol tuyệt đối: - Tỷ số mol: - Tỉ số khối lượng đầu vào: Trong tháp: = 9,82.10-3 kg/m3 Nồng độ khí ban đầu: [CO]v = Yv Phần khối lượng đầu vào: - y v = = Đầu - Nồng độ mol CO: = 900 mg/m3 =0,9 g/m3 - Nồng độ phần mol: - Tỷ số mol: - Tỉ số khối lượng đầu ra: Yr - Phần khối lượng khí đầu ra: y - Hiệu suất lý thuyết: r = = - Lượng CO vào tháp hấp phụ là: - Lượng khí CO khỏi tháp: - Lượng khí CO bị hấp thụ là: Đường kính tháp khối lượng than hoạt tính cần dùng để hấp phụ CO - Chọn vận tốc khí vào tháp hấp phụ: ωk=1,05 (m/s) - Đường kính tháp: D= - Vì đường kính tháp lớn nên ta mắc song song tháp làm việc đồng D = = (m) thời: Chọn D = 1,8m Tiết diện tháp : F = = = 2,54(m2) - - Chiều cao công tác tháp H1 = 2.D = 2.1,8 = 3,6 (m) Chiều cao phụ đầu tháp h1 = h2 = 0,5 (m) Chiều cao tổng cộng tháp H = 3,6+ = 4,6 (m) Tính toán than hoạt tính cần cho trình hấp thụ CO Các thông số than : + ρ = 340 (kg/m3) + Độ xốp bên hạt 40 ÷50 % + Độ xốp lớp 37% + Đường kính mao quản 22 Ao + Diện tích bề mặt hấp thụ 1300 m2 /g ( theo bảng X.1 – Trang 243 - Sổ tay 2) Thể tích lớp vật liệu hấp phụ: V = H1 F = 3,6 2,54 = 9,15 (m3) Khối lượng than hoạt tính cần dùng cho tháp m GL CO - M= / 4.aCO = 276,85 /4.0,07 = 77,52kg Với aCO- hoạt độ hấp phụ CO, aCO = 0,07 kgCO/kg than Số tầng vật liệu hấp phụ Chọn tầng, 1tầng 0,6m, khoảng cách tầng 0,2m Tổng chiều cao lớp vật liệu: H=0,6.2+0,2 =1,4 m Số lượng than hoạt tính cần cho tầng 77,52/2 = 38,76 kg Cửa tháo vật liệu hấp phụ, chọn d=0,5m/lớp Hoàn nguyên nhiệt ( dùng nước): than hoạt tính sấy nóng để khả hấp phụ giảm xuống lúc khí CO thoát thu hồi cách cho ngưng tụ Sau đó, than hoạt tính làm nguội đưa vào sử dụng lại.Với thời gian hoàn nguyên 1h Bảng thông số tháp hấp phụ Thông số Đường kính tháp Chiều cao công tác Chiều cao phụ đầu tháp Chiều cao tổng cộng Chiều cao tầng vật liệu Khoảng cách tầng Tổng chiều cao lớp vật liệu Đường kính cửa tháo vật liệu Đơn vị mm mm mm mm mm mm mm mm Giá trị 1800 3600 500 4600 600 200 1400 500 [...]... ( CT IX.114_Sổ tay quá trình và thiết bị côg nghệ _Tập 2_Trang 187) Chọn w= 0,8 là vận tốc đảo pha được xác định bằng công thức Y = 1,2 ( CT IX.114_Sổ tay quá trình và thiết bị côg nghệ _Tập 2_Trang 187) + Trong đó: X = ( CT IX.114_Sổ tay quá trình và thiết bị côg nghệ _Tập 2_Trang 187) - Ta có: • /= 2,71 (tra bảng I.56-Tại x=5%(Nội suy) _Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất_Tập 1_Trang... bị công nghệ hóa chất_Tập 1_Trang 86) Trong đó: + : Độ nhớt động lực của khí ở nhiệt độ 0 0C;179.10-7 Ns/ m2 + T: Nhiệt độ của khí, 0K; + C: Hằng số phụ thuộc từng loại khí (Tra bảng I.113_Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất_Tập 1) Do không có số liệu nên ta chọn C= 128 = (3/2 = 1,745 (N.s/m2) • Chuẩn số Reynol: Rey = ( CT trang 172 _Các quá trình, thiết bị trong công nghệ hóa chất và thực... => Ở chế độ chuyển động xoáy Hệ số ma sát đối với đệm vòng và đệm đổ lỗn xộn: = = = 2,37 CT 3.38 _Các quá trình, thiết bị trong công nghệ hóa chất và thực phẩm-Tập 4_Trang 172) • Trở lực đệm khô trong tháp đệm: Pkhô = CT 3.36 _Các quá trình, thiết bị trong công nghệ hóa chất và thực phẩm-Tập 4_Trang 172) Trong đó: - Chiều cao lớp đệm: H= 1,61 m - Vận tốc làm việc của khí trong tháp: w=4,916 m/s; - Thể... THIẾT BỊ XỬ LÝ KHÍ III.1 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THÁP HẤP THU SO2 III.1 TÍNH TOÁN CÁC DÒNG VẬT CHẤT - ĐƯỜNG CÂN BẰNG PHA III.1.1.Xác định các dòng vật chất: Gđ, Gc : suất lượng hỗn hợp khí đầu vào – ra (kmol/h) Lđ, Lc : suất lượng CaCO3 đầu vào – ra (kmol/h) Yđ,Yc : Nồng độ đầu và cuối của SO2 trong pha khí (kmol/kmol trơ) Xđ,Xc : Nồng độ đầu và cuối của SO2 trong pha lỏng (kmol/kmol lỏng) 1 Tính toán số... Ống dẫn lỏng được hàn vào thiết bị (Theo bảng XIII.32 trang 434 sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập 2) thì chiều dài đoạn ống nối là 140 mm • Ống dẫn lỏng ra Chọn D = 300mm Ống dẫn lỏng được hàn vào thiết bị (Theo bảng XIII.32 trang 434 sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập 2) thì chiều dài đoạn ống nối là 140 mm 1.1 Các thiết bị phụ Trong việc xử lý khí SO2 sử dụng tháp... 0,796 – = 0,662 ( 3 Xây dựng đường cân bằng và đường làm việc: Xây dựng đường cân bằng: - Phương trình đường cân bằng có dạng: y* = mx Vì y Y nên Y* = mX ɳ 83,12% Trong đó: m _Hệ số Hery (Tra bảng 3.1 _Các quá trình thiết bị trong công nghệ hóa chất và thực phẩm-Tập 4) m= Với: P_áp suất (mmHg) Nhiệt độ trong tháp là 300C Bảng phương trình cân bằng của các chất khí: m = = 47,89 Y* = 47,89X Xây dựng... 5,5 1,11 XỬ LÝ KHÍ CO BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ THAN HOẠT TÍNH Các thông số đầu vào Công suất (Q) Đơn vị m3/h Nồng độ CO đầu vào mg/m3 Giá trị 35000 8000 Nồng độ CO đầu ra mg/m3 900 Hiệu suất xử lý tối thiểu % 88,75 kg/m3 500 m % 0,004 37 Khối lượng riêng của than hoạt tính Đường kính hạt than Độ xốp lớp hấp thụ Nhiệt độ khí thải vào Áp suất 1 Tính toán cân bằng vật chất o C 80 atm 1 Đầu vào - Nồng... túi vải vào khoảng 1300-1400N/m2 ( Kỹ thuật xử lý khí thải_ ĐH TN và MT HN_trang 101) - Lưu lượng không khí để thổi giũ bụi là: L2 = (1,51,8) S2 = 1,52824,873 = 4237,3095 (m3/ph) + Trong đó: S2: là diện tích bề mặt vải lọc của các đơn nguyên cần tiến hành chu kì hoàn nguyên (m2) (Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải_ tập 2_trang 174g - ST T Kích thước chi tiết của thiết bị lọc bụi túi vải: Các thông... Pkhô = = 260,9 (N/m ) (5) Đường ống dẫn khí: - Vận tốc khí trong ống khoảng 10-30 m/s Chọn vận tốc dẫn khí vào bằng vận tốc dẫn khí ra v=10 m/s Ống dẫn khí vào: Lưu lượng khí vào: Qv = (m3/s) - Đường kính ống dẫn khí vào: d = = = 0,643 m chọn d = 650 mm Kiểm tra lại tốc độ v = = = 29,3 m/s ( nằm trong khoảng yêu cầu 10 – 30 m/s) - Để đảm bảo phân phối khí đều trong tháp ta sử dụng đĩa đục lỗ với... ( Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải_ tập 2) - Chiều cao túi vải: h=(2 – 3,5 m) Chọn h = 3,3 m ( Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải_ tập 2) Diện tích túi vải: f=Dh= 3,14= 3,1086 (m2) Số túi vải: n = = 200(túi) Chọn số túi vải là 200 túi chia làm 4 đơn nguyên Mỗi đơn nguyên có 50 túi được chia thành 10 hàng ngang và 5 hàng dọc - Chọn khoảng cách: + Giữa các túi là d1=0,1m + Giữa các hàng là d2=0,1m