TÍNH TOÁN thiết kế tháp HẤP PHỤ HƠI ACETONE bằng nước

46 2K 9
TÍNH TOÁN thiết kế tháp  HẤP PHỤ HƠI ACETONE bằng nước

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

1. Tính toán đường kính thiết bị Chọn vận tốc khí vào tháp: vk = 1 ms Lưu lượng khí trung bình: (kg CH3COCH3 s) Trong đó: : Lưu lượng khí đầu vào, =0.404 (kg CH3COCH3 s) : Lưu lượng khí đầu ra, =0.3572 (kg CH3COCH3 s) Đường kính tháp: Trong đó: : Lưu lượng khí trung bình : Vận tốc khi đầu vào : Khối lượng riêng của không khí Ta chọn đường kính tháp D= 0.7(m) 2. Tính toán chiều cao lớp vật liệu Chiều cao lớp vật liệu hấp phụ theo lý thuyết: Trong đó: L: Lượng than hoạt tính cần thiết, Lmin= 95 (kg) D: đường kính tháp, D= 0.7(m) ρx: Khối lượng riêng xốp: ρx = 340 (kgm3) Chọn lượng than thực tế: , Lmin= 95 (kg) Ltt = 1.4 Lmin = 1.495 = 133 (kg) Chiều cao lớp vật liệu thực tế: Chọn Htt= 1.2m. 3. Khối lượng của lớp than hoạt tính trong tháp: Gthan = Vgρx Trong đó: : Thể tích lớp than hấp phụ trong thiết bị ρx: Khối lượng riêng xốp  Khối lượng than trong tháp: Gthan = Vg ρx = 0.46 340 = 157 (kg) 4. Tính toán trở lực của dòng khí qua lớp hấp phụ (Trang 37, chương 4 thông thoáng cục bộ giáo trình Th.s Nguyễn Chí Hiếu) Trong đó:

Thiết kết thiết bị hấp phụ Axeton than hoạt tính CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ 1.1 CÁC KHÁI NIỆM VỀ Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ : Ơ nhiễm khơng khí vấn đề tổng hợp, xác định biến đổi mơi trường theo hướng khơng tiện nghi, bất lợi sống người, động vật thực vật, mà lại hoạt động người gây với qui mơ, phương thức mức độ khác nhau, trực tiếp gián tiếp tác động làm thay đổi mơ hình, thành phần hóa học, tính chất vật lý sinh vật mơi trường khơng khí Theo TCVN 5966-1995, nhiễm khơng khí có mặt chất khí sinh từ hoạt động người q trình tự nhiên với nồng độ đủ lớn thời gian đủ lâu ảnh hưởng đến thoải mái, dễ chịu, sức khoẻ, lợi ích người mơi trường Đối với mơi trường khơng khí nhà cần phải kể thêm yếu tố vi khí hậu nhiệt độ, độ ẩm, xạ, gió 1.2 NGUỒN GỐC Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ : Để nghiên cứu vấn đề nhiễm khơng khí cần biết rõ tất nguồn phát sinh chất nhiễm, từ ta đề xuất giải pháp giảm thiểu xử lý nhiễm cách có hiệu Nguồn gây nhiễm khơng khí phân thành hai loại : Nguồn nhiễm tự nhiên Nguồn nhiễm nhân tạo 1.2.1 Nguồn nhiễm tự nhiên: Do tượng thiên nhiên gây như: Sa mạc, đất trồng bị mưa gió bào mòn tung lên trời, bụi đất, đá, thực vật… tượng núi lửa phun nham thạch Các q trình hủy hoại, thối rửa thực vật động vật thải khí gây nhiễm Cụ thể sau: Hoạt động núi lửa: Núi lửa núi hình thành từ tích tụ dung nham sau chúng phun trào từ long đất Khi núi lửa hoạt Nguyễn Văn Nhất Thiết kết thiết bị hấp phụ Axeton than hoạt tính động, nham thạch phun cao ngàn dặm, bụi núi lửa che kín bầu trời Một phần phun trào kéo dài tới vài ba tháng, phun lượng vật chất khoảng 150.000 m3 bao gồm tro, bụi, sunfur ddiooxit (SO2), hydro sunfur (H2S)và metan (CH4)… Cháy rừng: Sinh nhiều chất độc: khói, tro, bụi, hydrocacbon khơng cháy, khí oxit nitơ (NOX) dioxit lưu huỳnh (SO2), monoxit cacbon (CO) Bụi bão cát: Hiện tượng thường gặp chủ yếu vùng sa mạc Do vùng đất trơ khơ khơng che phủ thảm thực vật nên có gió mạnh, cát, bụi vùng bị bốc lên mang xa gây nhiễm bầu khơng khí Sự phân huỷ tự nhiên chất hữu (thực vật, xác động vật,…) điều kiện yếm khí đầm lầy… sinh khí metan (CH4), dioxit cacbon (CO2) Khi khơng ngồi, tạo thành túi khí đất; Tác nhân sinh học phấn hoa, vi sinh vật (vi khuẩn, siêu vi khuẩn, nấm mốc, nấm men, tảo…), loại trùng nhỏ hay phận chúng 1.2.2 Ơ nhiễm nhân tạo: Phát sinh hoạt động người Các hoạt động sản xuất người tạo loại sản phẩm phục vụ nhu cầu thiết yếu họ, đồng thời nguồn gốc phát sinh chất độc hại có tác dụng xấu thân người Ở đây, ta đặc biệt quan tâm đến nguồn nhiễm nhân tạo - Nguồn đốt nhiên liệu: Người ta phân biệt nguồn gây nhiễm đốt nhiên liệu thành nhóm: • Ơ nhiễm phương tiện giao thơng • Ơ nhiễm đun nấu • Ơ nhiễm nhà máy nhiệt điện • Ơ nhiễm loại phế thải thị sinh hoạt (rác thả) Nguyễn Văn Nhất Thiết kết thiết bị hấp phụ Axeton than hoạt tính Sản phẩm cháy nhiên liệu sản sinh cháy co chứa nhiều loại khí độc hại cho sức khỏe người, khio q trình cháy khơng hồn tồn Các loại khí độc hại như: CO2, SO2, NOx, hydrocacbon, CO tro bụi Khi q trình cháy khơng hồn tồn, thiếu O nhiệt độ lửa bị giảm thấp, số ngun tử cacbon hydro khơng cung cấp đủ lượng cần thiết để hồn thành gốc tự sản phẩm cuối CO2 H2O - Các hoạt động sản xuất cơng nghiệp khác ngành hố chất, luyện kim, sản xuất vật liệu xây dựng, lương thực thực phẩm phát sinh chất nhiễm bụi, khí độc dioxin lưu huỳnh (SO 2), florua hydro (HF), chì (Pb), amoniac (NH3), sunfua hydro (H2S)… - Tại khu chăn ni gia súc có sinh khí nhiễm amoniac (NH 3), sunfuahydro (H2S) - Các hoạt động cộng đồng thu gom xử lý rác, lò thiêu… có sinh khí phân hủy vi sinh metan (CH 4), amoniac (NH3), cacbonic (CO2), sunfuahydro (H2S)…, hay sản phẩm cháy oxit cacbon (CO, CO 2), tro bụi… - Do sản phẩm tạo điều kiện tiện nghi cho sống người: Sử dụng chất tẩy rửa, thuốc xịt khử mùi, sơn vecni, keo dán, thuốc nhuộm, thuốc uốn tóc phát sinh dung mơi hữu axeton (CH 3COCH3), formaldehyt (HCHO) ; máy photocopy sinh khí ozon (O 3); khu vực nhà xe, nơi đậu xe máy phát thải vào khơng khí xăng dầu hợp chất hữu - Các sinh hoạt cá nhân hút thuốc tạo khí monoxit cacbon (CO), nicotin… Lượng phát thải chất nhiễm khơng khí từ nguồn tự nhiên lớn nhiều so với nguồn nhân tạo phân bố đồng giới Ở khu tập trung đơng dân cư mật độ phát thải người tập trung gia tăng mức độ tác Nguyễn Văn Nhất Thiết kết thiết bị hấp phụ Axeton than hoạt tính hại Tuy nhiên lĩnh vực khoa học quan tâm niều loại nhiễm nhân tạo * Phân loại nguồn nhiễm theo tính chất phát thải - Nguồn đường: Các đường dành cho phương tiện giao thơng vận tải đường dành cho xe máy, tơ, đường xe lửa cho tàu hoả, đường thủy, đường hàng khơng Giao thơng vận tải nguồn nhiễm khơng khí thị Chúng tạo chất nhiễm khơng khí gồm bụi, oxit cacbon (CO, CO2), dioxit lưu huỳnh (SO2), oxit nitơ (NOX), hydrocacbon, tetraetyl chì Bụi sinh đất cát, bụi đường lưu thơng bụi sinh khói thải xe - Nguồn điểm: Ong khói nguồn đốt riêng lẻ, bãi chất thải, - Nguồn vùng: Trong khu cơng nghiệp tập trung nhiều nhà máy có ống khải khí, đường tơ nội thành, nhà ga, cảng, sân bay 1.3 CÁC CHẤT Ơ NHIỄM Có nhiều phương pháp phân loại chất nhiễm khơng khí khác tuỳ theo mục đích nghiên cứu - Dựa vào trạng thái vật lý, chất nhiễm chia thành: Rắn: Bụi, khói, phấn hoa, nấm men, nấm mốc, bào tử thực vật… Lỏng: Sol lỏng hay khí sương mù…; Khí hơi: Oxit cacbon (COX), oxit nitơ (NOX), dioxit lưu huỳnh (SO2)… Ơ nhiễm vật lý: Nhiệt, phóng xạ… - Dựa vào hình thành, chất nhiễm phân thành loại Chất nhiễm sơ cấp: chất nhiễm thải trực tiếp từ nguồn nhiễm Ví dụ chất vơ silic, canxi, sắt,… chất hữu metan…, mồ hóng… Chất nhiễm thứ cấp: chất sau khỏi nguồn thay đổi cấu tạo hố học tác động quang hố hay hố lý Như khí ozon (O3), sunfuarơ (SO3) Nguyễn Văn Nhất Thiết kết thiết bị hấp phụ Axeton than hoạt tính - Dựa vào kích thước hạt chất nhiễm chia thành phân tử (hỗn hợp khí - hơi) aerosol (gồm hạt rắn, lỏng) Aerosol chia thành bụi, khói, sương Bụi hạt rắn có kích thước từ đến 50 µm Khói hạt rắn có kích thước từ 0,1 đến µm Sương bao gồm giọt lỏng có kích thước từ 0,3 đến µm hình thành ngưng tụ phun chất lỏng vào khơng khí 1.4 Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ DO CÁC HOẠT ĐỘNG CỦA CON NGƯỜI : 1.4.1 Ơ nhiễm khơng khí q trình đốt nhiên liệu : Trong sống ngày ta thấy q trình đốt cháy nhiên liệu xảy khắp nơi chỗ Người ta phân biệt nguồn gây nhiễm đốt nhiên liệu thành nhóm: - Ơ nhiễm phương tiện giao thơng - Ơ nhiễm đun nấu - Ơ nhiễm nhà máy nhiệt điện - Ơ nhiễm đốt loại phế thải thị sinh hoạt (rác thải) a Các loại khí độc hại q trình đốt nhiên liệu Thành phần nhiên liệu: + C → COX + N → NOX + S → S OX + H → H2O + Độ tro nhiên liệu W → Bụi – hóa chất chì Nếu cháy khơng hồn tồn sinh (H,C) anđehyt Nếu thể tích O2 dư thiếu → CO, bụi Trong tất xí nghiệp có chất nhiễm ( có cơng nghệ đốt) Các loại nhiên liệu: xăng, dầu (DO, FO), than đá, than củi, trấu, mùn cưa, răm bào, khí Có loại: rắn, lỏng, khí Nguyễn Văn Nhất Thiết kết thiết bị hấp phụ Axeton than hoạt tính Trong q trình đốt tùy theo thành phần nhiên liệu, tính chất nhiên liệu, lượng nhiên liệu tiêu thụ ⇒ thành phần, tính chất, nồng độ chất nhiễm khác Ngồi ra: dây chuyền cơng nghệ, tay nghề cơng nhân → ảnh hưởng đến khí nhiễm Khi q trình cháy khơng hồn tồn thiếu oXy chẳng hạn cháy nhiệt độ lửa bị giảm thấp, số ngun tử carbon hydro khơng cấp đủ lượng cần thiết để hình thành gốc tự cho sản phẩm cuối lửa CO2 H2O Như có ngừng trệ phản ứng cháy giai đoạn cân trung gian dẫn đến q trình sau : Phát thải ngun tử cacbon kết hợp ngun tử cacbon lại với thành muội, khói đen mồ hóng - than chì Kết hợp ngun tử cacbon với oxy để thành cacbon oxit CO Kết hợp ngun tử cacbon với hidro để tạo thành hidrocacbon nhẹ nặng Phát thải hydrocacbon oxy hóa phần (andehyt, axit) b Tính chất chất nhiễm : Tùy theo thành phần nhiên liệu, lượng nhiên liệu tính chất mà chất nhiễm có nồng độ, có tính chất tính tải lượng khác Trong tất nhà máy để phục vụ cho tất q trình phục vụ cơng nghệ nồi q trình sinh hoạt người có q trình đốt nhiên liệu, đặc biệt giao thơng vận tải là, nguồn nhiễm di động với lượng nhiên liệu sử dụng lớn, thành phần , nồng độ, tính chất nhiên liệu giống q trình cơng nghiệp Chất nhiễm từ ngùơn đốt chủ yếu động tơ thường gây nhiễm khơng khí cách trực tiếp nguy hiểm khói thải mặt đất khu đơng người thành phố Chất nhiễm từ nguồn đốt ngồi chủ yếu lò nung, lò nhiệt điện có cơng suất lớn thừơng nằm Xa khu dân cư thải khói độ cao Ngồi trung Nguyễn Văn Nhất Thiết kết thiết bị hấp phụ Axeton than hoạt tính tâm nhiệt điện đại trang bị hệ thống Xử lý bụi khí độc hại (chủ yếu SO2) trước thải vào khí 1.4.2 Ơ nhiễm khơng khí hoạt động cơng nghiệp Trong sản xuất cơng nghiệp sử dụng nhiều loại dây chuyền cơng nghệ khác nhau, với việc sử dụng nhiều nguồn nhiên liệu, hóa chất khác nên dẫn đến chất nhiễm nhiễm khơng khí hoạt động sản Xuất cơng nghiệp gây đa dạng phức tạp thành phần, tính chất, nồng độ mức độ độc hại khác ( thành phần quan tâm bụi SO2) 1.5 Các phương pháp xử lý Các phương pháp xử lý Acetone hay dùng thực tế là: Phương pháp hấp thu Phương pháp hấp phụ Phương pháp nhiệt Phương pháp phát tán khí Phương pháp xúc tác 1.5.1 Phương pháp hấp thu Q trình hấp thu q trình hỗn hợp khí cho tiếp xúc với chất lỏng nhằm mục đích hồ tan chọn lựa hay nhiều cấu tử hỗn hợp khí để tạo nên dung dịch cấu tử chất lỏng Dung dịch hấp thu dung mơi, cấu tử cần hấp thu lại dung mơi, nên dung dịch hấp thu thường phải có độ hồ tan tốt dung mơi, chất hay dùng nước Cơ chế q trình hấp thu, chia làm giai đoạn: • Khuếch tán chất nhiễm thể khí đến bề mặt phân pha pha khí – lỏng • Thâm nhập hòa tan chất khí qua bề mặt chất hấp thu Nguyễn Văn Nhất Thiết kết thiết bị hấp phụ Axeton than hoạt tính • Khuếch tán chất khí hồ tan bề mặt phân cách vào sâu lòng chất hấp thu 1.5.2 Phương pháp hấp phụ Q trình hấp phụ q trình hút chọn lựa cấu tử pha khí lên bề mặt chất rắn Người ta áp dụng phương pháp hấp phụ để làm khí có hàm lượng tạp chất khí nhỏ Q trình hấp phụ thực cách cho tiếp xúc pha rắn pha khí Ở điều kiện bình thường pha khí hỗn hợp với khơng khí khơng khí khơng bị hấp phụ Vật liệu dùng để làm chất hấp phụ vật liệu xốp với bề mặt bên lớn, tạo thành nhân tạo tự nhiên Trong cơng nghiệp hay dùng chất hấp phụ như: than hoạt tính, silicagel, keo nhơm, zeolit ionit chất trao đổi ion 1.5.3 Phương pháp nhiệt Bản chất q trình oxi hố cấu tử độc hại tạp chất có mùi oxy nhiệt độ cao (450oC – 1200oC) Phương pháp dùng để loại bỏ loại khí mà sản phẩm cháy độc hại Methanol dung mơi dễ cháy, sản phẩm cháy CO2 H2O Ưu điểm thiết bị xử lý đơn giản có khả ứng dụng rộng rãi thành phần khí thải ảnh hưởng đến thiết bị đốt Nhược điểm tốn nhiều lượng thành phần khí thải sau đốt có CO cao, chất gây nhiễm khơng khí hiệu ứng nhà kính 1.5.4 Phương pháp phát tán khí Bản chất phát tán khí thải vào khí Trong số trường hợp khơng thể xử lý chi phí cao, người ta phải dùng phương pháp phát tán khí để giảm nồng độ chất nhiễm khu vực thải khí dòng khí Thơng thường người ta dùng ống khói để phát tán khí thải, ống khói thường cao 300 – 500 m Khi làm giảm nồng độ chất nhiễm mơi trường xung quanh nơi phát sinh xuống đạt tiêu chuẩn cho phép lại làm Nguyễn Văn Nhất Thiết kết thiết bị hấp phụ Axeton than hoạt tính tăng nồng độ khí thải nơi khác Tuy nhiên phát tán khí thải khơng phải phương pháp hợp lý để xử lý khí thải hậu phương pháp gây số tượng khói quang hố, mưa acid … 1.5.5 Phương pháp xúc tác Bản chất q trình xúc tác để làm khí thải thực tương tác hóa học nhằm chuyển chất độc hại thành sản phẩm khơng độc độc chất bề mặt chất xúc tác rắn Các chất xúc tác khơng làm thay đổi mức lượng phân tử chất tương tác khơng làm dịch chuyển cân phản ứng đơn giản Vai trò chúng làm tăng vận tốc tương tác hố học Các chất xúc tác xử lý khí thải cơng nghiệp chất tiếp xúc sở kim loại q: Pt, Pd, Ag … , oxit Mangan, Đồng, Cobalt … Hiệu xử lý phương pháp chủ yếu phụ thuộc vào hoạt tính chất xúc tác Nhược điểm phương pháp tốn hiệu suất khơng ổn định CHƯƠNG 2: TÍNH CHẤT VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ AXETON 2.1 TÍNH CHẤT AXETON: Acetone có cơng thức phân tử : CH3COCH3 Khối lượng phân tử 58.079 đvC Là chất lỏng khơng màu, dễ lưu động dễ cháy, với cách êm dịu có mùi thơm Nó hòa tan vơ hạn nước số hợp chất hữu : eter, metanol, etanol, diacetone alcohol… Nguyễn Văn Nhất Thiết kết thiết bị hấp phụ Axeton than hoạt tính Ứng dụng : Acetone ứng dụng nhiều làm dung mơi cho cơng nghiệp, ví dụ cho vecni, sơn, sơn mài, cellulose acetate, nhựa, cao su … Nó hồ tan tốt tơ acetate, nitroxenluloz, nhựa phenol focmandehyt, chất béo, dung mơi pha sơn, mực in ống đồng Acetone ngun liệu để tổng hợp thủy tinh hữu Từ Acetone tổng hợp ceten, sumfonat (thuốc ngủ), holofom Được tìm thấy vào năm 1595 Libavius, chưng cất khan đường, đến năm 1805 Trommsdorff tiến hành sản xuất Acetone cách chưng cất Acetat bồ tạt sođa : phân đoạn lỏng nằm phân đoạn rượu eter Một số thơng số vật lý nhiệt động Acetone : • Nhiệt độ nóng chảy : -94.6 0C • Nhiệt độ sơi : 56.9 0C • Tỷ trọng : d 204 • Nhiệt dung riêng Cp : 22 Kcal/mol (chuẩn 102 0C) • Độ nhớt µ : 0.316 cp ( 250C) • Nhiệt trị : 0.5176 cal/g ( 200C) Tính chất hố học : Cộng hợp với natri bisunfit: OH CH3COCH3+NaHSO3→ CH3 - C - SO3Na CH3 ( 1-metyl-1-hydroxi etan sunfonát natri ) Cộng hợp axit HCN: OH CH3CO + HCN → CH3-C-CN CH3 ( pH= 4-8 ) Nguyễn Văn Nhất Thiết kết thiết bị hấp phụ Axeton than hoạt tính Chiều cao tháp: - Chiều cao lớp than là: H = 1200 mm - Chọn chiều cao thân tháp: Hthân tháp = 2500mm - Tra sổ tay q trình thiết bị, chon chiều cao nắp: Hnắp = 175mm - Chọn đáy nắp hình elip có gờ có lỗ - Ở đáy có cửa tháo nước ngưng với đường kính chọn d = 125mm - Chọn chiều cao nắp đáy - Hđáy = Hnắp = 175 mm - Tra sổ tay q trình thiết bị tập ta có: chiều cao gờ chọn: h = 25mm Vậy chiều cao tháp: Htháp = Hđáy + Hnắp + Hthân tháp + 2*h 175+ 175 + 2500 + 2*1.2 = 2,852m Ta chọn CT3 vật liệu làm thân tháp ρ = 7,85.103 (kg/m3) Theo bảng XII.4 trang 309 (Sổ tay Q trình thiết bị cơng nghệ hóa chấttập 2), thép CT3 với chiều dày thép – 20 mm: Giới hạn kéo σk = 380 (N/mm2) Giới hạn chảy σc = 240 (N/mm2) Theo bảng XII.7 trang 313 (Sổ tay Q trình thiết bị cơng nghệ hóa chấttập 2) , thép CT3 có khối lượng riêng ρ = 7,85.103 (kg/m3) ∗ Ứng suất cho phép CT3: [σ k ] = σ k η (4.8) n k [σ c ] = σ c η nc Trong đó: Nguyễn Văn Nhất (4.9) Thiết kết thiết bị hấp phụ Axeton than hoạt tính η: hệ số hiệu chỉnh Tháp hấp phụ thiết bị loại II có chi tiết khơng bị đốt nóng, theo bảng XIII.2 trang 356 (Sổ tay Q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất- tập 2)ta tra η = nk, nc: hệ số an tồn bền kéo Theo bảng XIII.3 trang 356 (Sổ tay Q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất- tập 2), ta có nk = 2,6 nc = 1,5 Thế tất vào ta có: [σ k ] = σ k η = 380 = 146( N / mm ) nk 2,6 [σ c ] = σ c η = 240 = 160( N / mm ) nc 1,5 [σ ] = min( [σ k ], [σ c ] ) = 146( N / mm ) ∗Áp suất thân thiết bị: P = Plv = (at) = 0,1 (N/mm2) ∗ Xác định hệ số bền mối hàn Theo bảng XIII.8 trang 362 (Sổ tay Q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất- tập 2) ϕh = 0,95 * Chiều dày nhỏ thân tháp: Theo bảng 5.1 trang 128 ( Sách thiết kế tính tốn chi tiết thiết bị hóa chất – Hồ Lê Viên) , với Dt = 700 m, chọn bề dày thân nhỏ Smin = (mm) ∗ Bề dày thân thiết bị: St = Smin + C St = Smin + (Ca + Cb + Cc + Co) Nguyễn Văn Nhất Thiết kết thiết bị hấp phụ Axeton than hoạt tính Với Ca: hệ số bổ sung ăn mòn, Ca = mm (Bảng XII.1 trang 305 Sổ tay Q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất- tập 2) Cb: hệ số bào mòn học, Cb = Cc: hệ số bổ sung sai lệch kích thước chế tạo Với thép dày mm, Cc = -0,4 mm (Bảng XIII.9 trang 364 Sổ tay Q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất- tập 2) Co: hệ số làm tròn, Co = 0,4 mm Vậy St = + + - 0,4 + 0,4 = (mm) ∗ Kiểm tra bề dày áp suất thân thiết bị: St − Ca − = = 0,0057 < 0,1 (thỏa mãn) Dt 700 [ P] = 2.[σ ].ϕ h ( S t − Ca ) = 2.146.0,95.(5 − 1) = 1,56 > 0,1 Dt + ( S t − C a ) 700 + (5 − 1) (thỏa mãn) Vậy thân tháp có bề dày St = mm Nhận xét: Chọn bề dày đáy bề dày nắp bề dày thân tháp S = 5mm ∗ Khối lượng đáy nắp: Theo bảng XIII.11 trang 384 (Tra sổ tay q trình thiết bị tập 2) ta có khối lượng đáy nắp m = 23,4*2 = 46,8 (kg) ∗ Khối lượng thân tháp: π * ( Dn2 − Dt2 ) * H * ρ thep mtt = Trong đó: Dn : đường kính ngồi thiết bị Dn = 725 mm Dt : đường kính thiết bị Dt = 700 mm ρthép : khối lượng riêng thép ρthép = 7,85.103 kg/m3 Nguyễn Văn Nhất Thiết kết thiết bị hấp phụ Axeton than hoạt tính Vậy mthan thap = π * (0,725 − 0,7 ) * 2,5 * 7,85.10 = 548,8 (kg) Đường kính ống dẫn khí: Vận tốc khí ống vk = 15 m/s (khoảng cho phép – 15 m/s theo bảng II.2 trang 369 Sổ tay Q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất- tập 1) Chọn vận tốc dẫn khí vào vận tốc dẫn khí ra, v = 15(m/s) Ống dẫn khí vào: Lưu lượng đầu vào: GV Gd 0,4049 = = 0,3472 (m / s ) ρ k 1,1661 Gv 0,3472 = = 0,17(m) 0,785 ∗ v 0,785 ∗15 Đường kính ống khí vào: d = Ta chọn đường kính ống tiêu chuẩn 150mm Bề dày ống b = 3mm Ống dẫn khí ra: Lưu lượng đầu ra: Gr Gc 0,3572 = = 0,3063 (m / s ) ρ k 1,1661 Đường kính ống khí ra: d = Gc 0,3036 = = 0,16(m) 0,785 ∗ v 0,785 ∗15 Ta chọn đường kính ống tiêu chuẩn 150mm Bề dày ống b = 3mm Theo bảng XIII.32- trang 434 Sổ tay q trình thiết bị hóa chất tập chiều dài đoạn ống nối ( tương ứng với đường kính ống 150mm) 130mm Đường kính ống dẫn khí vào Ta lấy giá trị Đường kính ống dẫn hỗn hợp khí ra: 150 (mm) Bề dày ống, chọn b = (mm) Đường kính ống dẫn nước với đáy thiết bị: Nguyễn Văn Nhất Thiết kết thiết bị hấp phụ Axeton than hoạt tính Theo dk = 150 mm, ta chọn dhn = 150 (mm) Bề dày b = (mm) Đường kính ống dẫn nước ngưng ra: Chọn d = 125m Đường kính cửa nhập tháo vật liệu: Chọn đường kính cửa 300mm Ống dẫn khí thu hồi Acetone Sau xử lý Acetone thu hồi ống dẫn với đường kính Chọn đường kính ống 150mm *Khối lượng bích: Tính bích nối đáy với thân: Đường kính Dt = 700mm Số lượng: bích Đường kính ngồi: Dn = 830 mm Đường kính ngồi bích D = 711 mm Đường kính tâm bulong Db = 780 mm Đường kính vát mép D1 = 750 mm Loại bulong db = M20 Số bulong: 24 Chiều cao bích: 22 mm Khối lượng bích: m1 = π ∗ ( Dn2 − Dt2 )hbich ∗ ρ thep m1 = π (0,832 − 0,7 ).0,022 ∗ 7,85 ∗10 = 27( kg ) 27* = 108 ( kg) Tính mặt bích nối ống dẫn nước ngưng tụ Chọn bích liền thép: Nguyễn Văn Nhất Thiết kết thiết bị hấp phụ Axeton than hoạt tính Số lượng bích Dt = 125 mm Tra sổ tay q trình thiết bị tập - Đường kính ngồi: D = 133 mm - Đường kính ngồi bích: D = 235 mm - Đường kính tâm bulon D = 200 mm - Đường kính vát mép: Dl = 920 mm - Loại bulong M16 - Số bulong Z =8 - Chiều cao bích h = 20mm m2 = m2 = π ∗ ( Dn2 − Dt2 )hbich ∗ ρ thep π (0,1332 − 0,125 ).0,02 ∗ 7,85 ∗10 = 0,13(kg ) 0,13 * = 0,26 (kg) Bích nối ống dẫn khí vào Đường kính ống dẫn hỗn hợp khí vào ra: dk = 150 mm Chọn loại bích liền kim loại đen để nối (tra bảng XIII.26 trang 409 (Sổ tay Q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất- tập 2) Số lượng: bích Đường kính ngồi: Dn = 159 mm Đường kính ngồi bích D = 260 mm Đường kính tâm bulong Db = 225 mm Đường kính vát mép D1 = 202 mm Loại bulong db = M16 Số bulong: Chiều cao bích: 20 mm Khối lượng bích: Nguyễn Văn Nhất Thiết kết thiết bị hấp phụ Axeton than hoạt tính m3 = π ∗ ( Dn2 − Dt2 )hbich ∗ ρ thep m3 = π (0,159 − 0,15 ).0,02 ∗ 7,85 ∗10 = 2,9(kg ) 2,9*4 = 11,6 (kg) Bích cửa nhập tháo vật liệu: Chọn đường kính cửa 300mm Mỗi cửa có bích, tổng có bích Chọn loại bích liền kim loại đen để nối (tra bảng XIII.26 trang 409 Sổ tay Q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất- tập 2): Đường kính ngồi: Dn = 325 mm Đường kính ngồi bích D = 435 mm Đường kính tâm bulong Db = 395 mm Đường kính vát mép D1 = 365 mm Loại bulong db = M20 Số bulong: 12 Chiều cao bích: 24 mm Khối lượng bích: m4 = m4 = π ∗ ( Dn2 − Dt2 )hbich ∗ ρthep π (0,325 − 0,32 ).0,024 ∗ 7,85 ∗10 = 2,3(kg ) 4 * 2,3 = 9,2 ( kg) Tính bích nối ống dẫn nước với đáy thiết bị: Ống dẫn nước bố trí nắp ống với đường kính chọn.D ống = 150 mm Chọn loại bích liền thép Số lượng bích Nguyễn Văn Nhất Thiết kết thiết bị hấp phụ Axeton than hoạt tính Chọn loại bích liền kim loại đen để nối (tra bảng XIII.26 trang 409 Sổ tay Q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất- tập 2) Đường kính ngồi: Dn = 159 mm Đường kính ngồi bích D = 260 m Đường kính tâm bulong Db = 225 mm Đường kính vát mép D1 = 202 mm Loại bulong db = M16 Số bulong: Chiều cao bích: 20 mm Khối lượng bích: m5 = π ∗ ( Dn2 − Dt2 )hbich ∗ ρ thep m5 = π (0,159 − 0,15 ).0,02 ∗ 7,85 ∗10 = 2,9(kg ) 2,9*2 = 5,8 (kg) Tính bích nối ống dẫn khí thu hồi Acetone Đường kính d = 150mm Chọn loại bích liền thép Số lượng bích Chọn loại bích liền kim loại đen để nối (tra bảng XIII.26 trang 409 Sổ tay Q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất- tập 2) Đường kính ngồi: Dn = 159 mm Đường kính ngồi bích D = 260 m Đường kính tâm bulong Db = 225 mm Đường kính vát mép D1 = 202 mm Loại bulong db = M16 Số bulong: Chiều cao bích: 20 mm Khối lượng bích: Nguyễn Văn Nhất Thiết kết thiết bị hấp phụ Axeton than hoạt tính m6 = π ∗ ( Dn2 − Dt2 ) hbich ∗ ρ thep m6 = π (0,159 − 0,15 ).0,02 ∗ 7,85 ∗10 = 2,9(kg ) 2,9*2 = 5,8 (kg) Bích nối liền cửa thăm dò với thân tháp Chọn loại bích liền thép Số lượng bích Chọn Dt = 200 mm Tra sổ tay q trình thiết bị tập ta thơng số sau: Đường kính bích D = 310 mm Đường kính tâm bulong Db = 270 mm Đường kính vát mép Dl = 242 mm Loại bulong M20 Số bulong Z =8 Bề dày bích h = 24 mm m7 = m7 = π ∗ ( Dn2 − Dt2 )hbich ∗ ρ thep π (0,312 − 0,2 ).0,024 ∗ 7,85 ∗10 = 8,3(kg ) 8,3*2 = 16,6 (kg) Khối lượng tồn tháp: m = m1 + m2 + m3 + m4 + m5 + m6 + m7 + mđáy + mnắp + mthap + mthan = 108 + 0,26 + 11,6 + 9,2 + 5,8 + 5,8 + 16,6 + 133 + 46,8 + 548.8 = 869,3(kg) Tải trọng tồn tháp: P = m * g = 869,3 * 9.81 = 8527,8 (N) Nguyễn Văn Nhất Thiết kết thiết bị hấp phụ Axeton than hoạt tính *Tính lưới đỡ vật liệu Khối lượng lớp than: m =133 (kg) Đường kính thiết bị Dt = 700 mm - Chọn đường kính lưới đỡ đệm Dl = 690 mm - Đường kính trung bình hạt than dh = 2mm Vậy ta chọn độ rộng khe 1mm bề rộng làm lưới 2mm  chiều rộng bước: mm + mm = mm Số = 690 = 230(thanh) Diện tích bề mặt lưới đỡ đệm: π * Dl π * (690) S1 = = = 0,4(m ) 4 Tải trọng mà lưới phải chịu tính theo diện tích P= m* g S1 Trong đó: m: khối lượng than thiết bị m= 133 kg g: gia tốc trọng trường g= 9,81 m/s2 S1: diện tích bề mặt lưới đỡ dệm S1 = 0,4 m2 Vậy : P = *133 * 9,81 = 0,0035( N / mm ) (0,69) * π Tải trọng mà lưới phải đỡ theo chiều dài: q = P*8 = 0,0035 * = 0,028 N/mm dài chịu tải trọng lớn so nên chọn dài với chiều dày tính sau: - Momen uốn cực đại: M max Nguyễn Văn Nhất q * l 0,028 ∗ 690 = = = 1666.35 8 Thiết kết thiết bị hấp phụ Axeton than hoạt tính Trong đó: q: tải trọng mà lưới phải chịu theo chiều dài q = 0,028 N/mm l: đường kính lưới đỡ đệm l = 690 mm Mơmen qn tính: Jx = 0,05* d4 (d: bề dày thanh) = 0,05 * 74 = 120 - Mơmen chống uốn: Wx = J x * Mặt khác: [σ ] = 2 = 0,05 * d * = 0,1 * d ( N mm) d d M max M max = Wx 0,1* d Trong [σ]: ứng suất tiêu chuẩn cho phép [σ]=135N/mm2 ⇒d =3 M Max 1666.35 =3 = 5(mm) 0,1* [σ ] 0,1*135 Chọn d = mm Vậy lưới đỡ đệm có thơng số - Đường kính lưới : Dl = 690 mm - Số : n= 230 - Bề rộng : r = mm - Bề dày : d = mm - Độ rộng khe : mm - Độ dài bước : mm *Tính chân đỡ, tai treo: Chân đỡ: Chọn tháp có chân đỡ ống thép tròn Nguyễn Văn Nhất Thiết kết thiết bị hấp phụ Axeton than hoạt tính Tải trọng đặt lên chân đỡ G= P 8527.8 = = 2132 ( N ) ~ 0,25 ∗ 10 ( N ) 4 Tải trọng cho phép chân đỡ 0,25*104 (N) Tra bảng XIII.35 trang 437 (Sổ tay Q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất- tập 2) L = 110 mm B = 80 mm B1 = 95 mm B2 = 110 mm H = 180 mm h = 120 mm s = mm l = 40 mm d = 18 mm Bề mặt đỡ F = 85,5.10-4 m2 Tải trọng cho phép mặt đỡ = 0,29.106 N/m2 Chọn Dt 500 = A 175 Theo bảng XIII9-3 (Sổ tay Q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất- tập ta có thép dày 5mm có khối lượng 39,2 (kg/m2) Tai treo: Chọn tháp có tai treo Tải trọng đặt lên tai treo: G ≈ 0,25.104 (N) Chọn tải trọng cho phép đặt lên tai treo 0.25.104 N Tra bảng XIII.36 trang 438 (Sổ tay Q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất- tập 2) L = 90 mm B = 65 mm Nguyễn Văn Nhất Thiết kết thiết bị hấp phụ Axeton than hoạt tính B1 = 75 mm H = 140 mm s = mm l = 35 mm a = 15mm d = 14 mm Bề mặt đỡ F = 57-4 m2 Tải trọng cho phép lên bề mặt đỡ q = 0,44.10-6 N/m2 Khối lượng tai treo kg CHƯƠNG DỰ TÍNH GIÁ THÀNH STT 10 11 12 13 15 16 VẬT LIỆU Vật liệu đệm Thân tháp Đáy nắp Bích Bích Bích Bích Bích Chân đỡ Tai treo Quạt Van D150 Van D200 Lưu lượng kế Áp kế Nguyễn Văn Nhất LOẠI Than Thép CT3 Thép CT3 D125 D150 D200 D300 D700 Thép CT3 Thép CT3 Sắt tráng kẽm Sắt tráng kẽm THÀNH TIỀN (VNĐ) SL ĐVT ĐƠN GIÁ (VNĐ) 133 869.3 46.8 2 156.8 Kg Kg Kg Cái Cái Cái Cái Cái kg kg Cái 33,000 16,500 16,500 95,000 133,000 350,000 450,000 1,125,000 18,000 18,000 36,000,000 4,389,000 14,34,450 772,200 190,000 798,000 700,000 900,000 4,500,000 2,822,400 72,000 72,000,000 10 Cái 550,000 5,500,000 Cái 900,000 1,800,000 1 Cái Cái 2,500,000 550,000 2,500,000 550,000 Thiết kết thiết bị hấp phụ Axeton than hoạt tính 17 18 Cửa thăm Bulong Dùng bích ghép thân với nắp, đáy, nối ống với thiết bị Cái 1,200,000 2,400,000 184 Cái 22,000 4,048,000 Tổng Thuế VAT 10% Tổng cộng 118,813,050 11,881,305 130,694,355 Vậy chi phí vật liệu = 130,694,355 triệu Chi phí phụ khác =10% chi phí vật liệu = 13,069,435 triệu Tổng chi phí vật liệu = 143,763,790 triệu Chi phí chế tạo lắp đặt với tổng chi phí vật liệu = 143,763,790 triệu Chi phí nhân cơng 30% chi phí lắp đặt =43,129,137 triệu → Tống chi phí = 330,656,717 triệu Thiết bị phụ trợ: Máy quạt Do khơng có đồ án khơng cho kích thước hệ thống ống dẫn khí từ phân xưởng đến thiết bị xử lý nên khơng thể biết thơng số cần thiết quạt Máy quạt dùng cho hệ thống dùng quạt hướng trục phù hợp với lưu lượng khí thải trung bình .Lò Đề khơng u cầu tính tốn Thiết bị dùng để cung cấp nước cho q trình giải hấp Nước sử dụng lấy từ nước tinh khiết đảm báo độ cứng cho khơng bị ảnh hưởng Thiết bị ngưng tụ Thiết bị ngưng tụ nước sau q trình giải hấp chuyển Aceton từ dạng khí qua dạng lỏng để thu hội tái sử dụng Ống khói Vì nồng độ dòng khí thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn cho phép, nên khơng cần tính chiều cao ống khói đề tránh ngưng tụ chất nhiễm nên làm chiều cao ống khói có độ cao phân xưởng Chụp hút Có tác dụng thu hồi khí tập trung để đưa vào tháp xử lý Thiết bị thu hồi Acetonl Sau giải hấp, Acetonl thu hồi để tái sử dụng Nguyễn Văn Nhất Thiết kết thiết bị hấp phụ Axeton than hoạt tính Nguyễn Văn Nhất [...]... đệm của lớp hấp phụ, khí bay lên và được ống dẫn thu hồi xử lý riêng Khi q trình hấp phụ đến khoảng thời gian nhất định thì lượng than hoạt tính trong tháp sẽ bị bão hòa acetone Để q trình hấp phụ được tiến hành liên tục thì cần phải có thêm một tháp để ln phiên hấp phụ Khi tháp 1 hấp phụ thì tháp 2 thực hiện q trình giải hấp Q trình giải hấp được thực hiện bằng cách bổ sung áp suất thấp vào thiết bị... Nhiệt hấp phụ: q = 329,5 ∗ 2180 = 39572 (kj / kmol ) Nguyễn Văn Nhất Thiết kết thiết bị hấp phụ hơi Axeton bằng than hoạt tính Số kmol hơi Acetol bị hấp phụ: n A = 25.97 = 0,45 (kmol ) 58 ⇒ Q = 39572 * 0,45 = 17807( KJ ) Độ gia tăng nhiệt trong khoảng thời gian hấp phụ Q trình hấp phụ tỏa ra lượng nhiệt làm nóng lớp than, làm nóng hỗn hợp khí và thiết bị ảnh hưởng đến q trình hấp phụ Đường cân bằng. .. vật lý có tốc độ hấp phụ diễn ra rất nhanh Hấp phụ hóa học: là hấp phụ đơn phân tử (hấp phụ một lớp), lực liên kết là lực 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 q trình hấp phụ hóa học phụ thuộc vào nhiệt độ Các nhân tố ảnh hưởng đến q trình hấp phụ: Ảnh hưởng... ưu điểm như: Nguyễn Văn Nhất Thiết kết thiết bị hấp phụ hơi Axeton bằng than hoạt tính 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% trọng lượng bản thân Axeton, acrolein, Cl, H2S với mức độ hấp phụ bằng 10 - 25% trọng lượng bản... giải hấp chứ khơng tính tốn cụ thể Sau khi hấp phụ than hoạt tính bão hòa khí Acetone Ta tiến hành giải hấp và làm lạnh đến 300C để chuẩn bị làm mẻ mới Nhiệt độ giải hấp của than hấp phụ Acetone là 60 0C Q trình giải hấp tiến hành ở áp suất 1 atm Sử dụng tác nhân giải hấp Acetone là hơi nước q nhiệt thổi trực tiếp qua lớp than trong thời gian là 20 phút, trong q trình giải hấp có một phần hơi nước. .. bị than hấp phụ và ngưng tụ Do vậy phải tháo nước trong thiết bị và tiến hành làm khơ than để hoạt tính của than khơng bị giảm Q trình này diễn ra khoảng 10 phút, sau đó để cho than nguội bằng khơng khí ở nhiệt độ thường tronmg 10 phút Thời gian còn lại dành cho việ thao tác q trình giải hấp Tính thiết bị hấp phụ Đường kính tháp: D= 700 mm Nguyễn Văn Nhất Thiết kết thiết bị hấp phụ hơi Axeton bằng than... tranh sự hấp phụ lên bề mặt vật rắn Về mặt nhiệt động học, cấu tử nào có sức căng bề mặt bé hơn sẽ bị hấp phụ mạnh hơn lên bề mặt vật rắn Tuy nhiên, trong thực tế còn có sự tác động của các yếu tố khác Ảnh hưởng của bản chất chất hấp phụ: Bản chất và độ xốp của vật hấp phụ ảnh hưởng lớn đến sự hấp phụ Vật hấp phụ khơng phân cực thì hấp phụ chất khơng phân cực tốt, vật hấp phụ phân cực hấp phụ tốt với... thấp Với các đặc điểm trên của than hoạt tính, ta chọn nó làm chất hấp phụ 2.4.4 Sơ đồ cơng nghệ 2.4.5 Thuyết minh sơ dồ cơng nghệ Nguồn thải được chụp hút kết hợp quạt hút đưa vào thiết bị hấp phụ Trước đó hơi acetone được đưa qua thiết bị giải nhiệt, nhằm giảm bớt nhiệt độ của khí thải trước khi đưa vào thiết bị xử lý Trong tháp hấp phụ vật liệu đệm là than hoạt tính, tại đây các cấu tử của hơi acetone. .. chất phân cực Tính chất của chất bị hấp phụ: Q trình hấp phụ diễn ra theo hướng làm san bằng sự phân cực giữa các pha Độ chênh lệch của sự phân cực càng lớn thì sự hấp phụ diễn ra càng mạnh Quy tắc này cho phép xác định cấu trúc lớp bề mặt và chỉ ra điều kiện chọn chất hấp phụ thích hợp nhất trong từng trường hợp cụ thể Nguyễn Văn Nhất Thiết kết thiết bị hấp phụ hơi Axeton bằng than hoạt tính Quy tắc... tháp 1 hấp phụ thì tháp 2 thực hiện q trình giải hấp Q trình giải hấp được thực hiện bằng cách bổ sung áp suất thấp vào thiết bị Nguyễn Văn Nhất Thiết kết thiết bị hấp phụ hơi Axeton bằng than hoạt tính CHƯƠNG 3 TÍNH TỐN THIẾT KẾ THIẾT BỊ I TÍNH TỐN HẤP PHỤ HƠI ACETONE 1 Thơng số đầu vào: V = 1250 m3/h - Lưu lượng khí thải: - Nồng độ khí CH3COCH3 ban đầu: yđ = 1 (%) theo thể tích - Nồng độ CH3COCH3 trong

Ngày đăng: 21/06/2016, 10:32

Từ khóa liên quan

Mục lục

  • CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ

    • 1.2 NGUỒN GỐC Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ :

    • 1.4.1. Ô nhiễm không khí do các quá trình đốt nhiên liệu :

    • a. Các loại khí độc hại do quá trình đốt nhiên liệu

      • b. Tính chất của các chất ô nhiễm :

      • 1.4.2. Ô nhiễm không khí do các hoạt động công nghiệp

      • 1.5.1 Phương pháp hấp thu

        • 1.5.2 Phương pháp hấp phụ

          • *Tính lưới đỡ vật liệu

          • *Tính chân đỡ, tai treo:

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan