ĐỒ ÁN KHÍ THẢI- đúng

ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI Thiết kế hệ thống xử lý khí HCl từ nhà máy mạ kim loại với lưu lượng Q = 15000 m3/h nồng độ 550mg/m3 NHẬN XÉT CỦA GVHD SVTH: Đặng Thị Kim Hà GVHD: Nguyễn Đinh Tuấn ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI Thiết kế hệ thống xử lý khí HCl từ nhà máy mạ kim loại với lưu lượng Q = 15000 m3/h nồng độ 550mg/m3 MỤC LỤC SVTH: Đặng Thị Kim Hà GVHD: Nguyễn Đinh Tuấn ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI Thiết kế hệ thống xử lý khí HCl từ nhà máy mạ kim loại với lưu lượng Q = 15000 m3/h nồng độ 550mg/m3 MỞ ĐẦU ĐẶT VẤN ĐỀ - Hiện nay, ngành cơng nghiệp chiếm vị trí quan trọng kinh tế nước ta Sự phát triển ngành công nghiệp tạo lượng khí thải lớn mơi trường Các loại khí thải mang thành phần nhiễm, gây hại mơi trường nên trước thải bỏ công ty, doanh nghiệp cần phải trải qua trình xử lý lọc chất nhiễm tránh gây tác hại đến môi trường tự nhiên Do vậy, việc xử lý khí thải trước thải mơi trường khơng khí cơng đoạn vơ quan trọng cấp thiết - Bên cạnh đó, cơng nghiệp mạ kim loại ngành cơng nghiệp có xu hướng phát triển nhanh vai trò quan trọng Trong số phương pháp mạ kim loại mạ nhúng nóng kỹ thuật mạ chi tiết kim loại kim loại khác để tạo lớp màng bảo vệ cách nhúng chi tiết cần mạ vào bồn nóng chảy Bằng cách này, nhiều dụng cụ thiết bị sử dụng đời sống tránh bị ăn mòn nhiều tác nhân Tuy nhiên q trình tạo sản phẩm thải nhiều chất gây nhiễm khơng khí, điển hình axit (HCl) từ công đoạn tẩy rửa nhà máy mạ kim loại gây ảnh hưởng trực tiếp nghiêm trọng đến sức khỏe công nhân làm việc nhà máy Do việc lựa chọn phương án thiết kế thiết bị xử lý khí thải nhà máy mạ kim loại phương pháp nhúng nóng trước thải ngồi mơi trường cần thiết để đảm bảo phát triển bền vững YÊU CẦU - Chọn hệ thống xử lý khí HCl đảm bảo đạt tiêu chuẩn, QCVN19:2009/BTNMT - Tính tốn thiết kế đường kính chiều cao tháp hấp thụ MỤC TIÊU ĐỀ TÀI - Thiết kế hệ thống xử lý khí thải cho nhà máy mạ kim loại với lưu lượng khí thải Q = 15000 m3/h nồng độ HCl 550 mg/m3 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN - Phương pháp thu thập tổng tài liệu: Tìm hiểu trình thải khí HCl từ cơng đoạn tẩy rửa nhà máy mạ kẽm nhúng nóng, tham khảo đề tài nghiên cứu internet - Phân tích thành phần nồng độ khí HCl từ cơng đoạn tẩy rửa Từ lựa chọn cơng nghệ thiết kế thiết bị xử lý khí HCl - NỘI DUNG ĐỀ TÀI Xác định thành phần khí thải gây nhiễm Đề xuất phương pháp công nghệ xử lý Lựa chọn tính tốn thiết kế thiết bị xử lý phù hợp với công nghệ đề xuất Bản vẽ kỹ thuật sơ đồ quy trình cơng nghệ xử lý khí thải Bản vẽ tháp hấp thụ chi tiết cấu tạo tháp ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI Thiết kế hệ thống xử lý khí HCl từ nhà máy mạ kim loại với lưu lượng Q = 15000 m3/h nồng độ 550mg/m3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ THẢI I KHÍ THẢI : - Khí thải hệ hai pha có chứa hạt rắn hay lỏng lơ lửng với nhóm bụi( hạt rắn từ 5-50 μm), khói (các hạt rắn từ 0,1-5 μm) sương mù (các hạt lỏng từ 0,3-5 μm) -Ngày nay, công nghiệp phát triển đặc biệt cơng nghiệp hóa chất thải lương lớn khí thải mơi trường Như xí nghiệp luyện kim đen thải khí chứa bụi, SO2 kim loại Trung bình gang thành phẩm thải 4,5kg bụi, 2,7kgSO 2, 0,1-0,5 kg Mn chất As, Pb, Hg Để giảm mức độ ô nhiễm khí thải cho mơi trường cần có phương pháp xử lý hợp lý Có ba phương pháp để xử lý khí thải phương pháp hấp thụ, phương pháp hấp phụ phương pháp đốt Trong phương phấp hấp thụ sử dụng nhiều phổ biến Vì hấp thụ biện pháp đọng lưu giữ khơng khí nhiễm nhờ dễ thải bỏ, thu hồi, hay biến đổi chúng thành sản phẩm khơng độc hại hay có giá trị II PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ 2.1.1 Phương pháp hấp thụ a) Khái niệm - Hấp thụ trình hỗn hợp khí cho tiếp xúc với chất lỏng nhằm mục đích hịa tan chọn lọc hay nhiều cấu tử hỗn hợp khí để tạo nên dung dịch cấu tử chất lỏng Khí hấp thụ gọi chất bị hấp thụ Chất lỏng dùng để hấp thụ gọi dung mơi( chất hấp thụ) khí khơng bị hấp thụ gọi khí trơn  Cơ sở nguyên lý: Dựa tương tác chất cần hấp thụ (thường khí hơi) với chất hấp thụ (thường chất lỏng) dựa vào hòa tan khác chất chất lỏng đẻ tách chất  Nguyên tắc: Cho khí thải tiếp xúc với chất lỏng, khí hịa tan vào chất lỏng biến đổi thành phần  Hiệu hấp thụ phụ thuộc vào:  Sự tiếp xúc pha khí pha lỏng  Thời gian tiếp xúc  Nồng độ môi trường hấp thụ  Tốc độ phản ứng chất hấp thụ khí thải  Cơ chế trình: Hấp thụ sở q trình truyền khối mơ tả tính tốn dựa vào phân chia pha (can pha khuếch tán) Cơ chế q trình chia làm bước:  Khuếch tán phân tử chất nhiễm thể khí khối khí thải đến bề mặt chất lỏng hấp thụ Nồng độ phân tử phía chất khí phụ thuộc vào tượng khuếch tán:  Khuếch tán rối: Có tác dụng làm nồng độ phân tử đặn khối khí  Khuếch tán phân tử: Làm cho phân tử khí chuyển động phía lớp biên Trong pha lỏng xảy tượng vậy:  Thâm nhập hịa tan chất khí vào bề mặt chất hấp thụ ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI Thiết kế hệ thống xử lý khí HCl từ nhà máy mạ kim loại với lưu lượng Q = 15000 m3/h nồng độ 550mg/m3  Khuếch tán chất khí hịa tan bề mặt ngăn cách vào sâu lòng chất lỏng hấp thụ  Dung mơi hấp thụ: Chất hấp thụ H2O, dung dịch NaOH, KOH, Na2CO3,K2CO3… Hình 1: Sơ đồ lọc khí độc hại hỗn hợp khí kiểu hấp thụ 1-Cửa khí vào khí quyển; 2-Giàn phun; 3-Buồng thiết bị hấp thụ; 4Thiết bị phun; 5-Khơng khí bẩn vào; 6-Bể lắng hay phin lọc; 7-Bơm b) Ưu - Nhược điểm  Ưu điểm - Độ làm cao - Rẻ tiền Do phương pháp dùng nước làm dung môi hấp thụ để xử lý số khí độc: SO2, H2S, NH3, HF… Ngồi cịn có dung mơi khác : NaOH, Ca(OH)2 , than nhơm hoạt tính, silicagel, - Khí thải bao gồm bụi lẫn chất độc hại mà chất khí hịa tan tốt nước rửa Đây phương pháp kết hợp cần rửa khí làm bụi  Nhược điểm - Hiệu suất làm không cao, hệ số làm giảm nhiệt độ dịng tăng cao nên khơng thể dùng xử lý khí thải có nhiệt độ cao Q trình hấp thụ trình tỏa nhiệt nên thiết kế, xây dựng vận hành hệ thống thiết bị hấp thụ xử lý khí nhiều trường hợp phải lắp đặt thêm thiết bị trao đổi nhiệt tháp hấp thụ để làm nguội thiết bị hiệu trình xử lý Do đó, thiết bị trở nên cồng kềnh, vận hành phước tạp - Việc lựa chọn dung mơi thích hợp khó khăn, chất khí cần xử lý khơng có khả hịa tan nước, lựa chọn dung môi hữu nảy sinh vấn đề: dung mơi gây độc cho người môi trường Đồng thời giá thành dung môi mang tính định lớn đến giá thành hiệu xử lý - Do phải tái sinh dung môi (dịng chất thải thứ cấp) xử dụng dung mơi đắc tiền chất thải gây ô nhiễm nguồn nước Vì vậy, hệ thống trở nên cồng kềnh, phức tạp ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI Thiết kế hệ thống xử lý khí HCl từ nhà máy mạ kim loại với lưu lượng Q = 15000 m3/h nồng độ 550mg/m3 b) Các loại thiết bị hấp thụ Tháp phun rỗng: Là tháp có tiết diện hình chủ nhật hay hình trịn Dịng khí dịch thể tháp chuyển động chiều, ngược chiều hay cắt Các mũi phun bố trí tầng hay nhiều tầng đặt dọc trục thiết bị  Cấu tạo - Khí Lớp tách ẩm Ống dẫn lỏng vào Vòi phun nước thứ Vòi phun nước thứ Vòi phun nước thứ Hệ thống phân phối khí Khí vào Ống dẫn lỏng Hấp thụ tuần hồn Hình 2: Tháp phun khí rỗng  ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI Thiết kế hệ thống xử lý khí HCl từ nhà máy mạ kim loại với lưu lượng Q = 15000 m3/h nồng độ 550mg/m3  Nguyên lý hoạt động: Tháp sử dụng nguyên tắc tạo tiếp xúc chất nhiễm dịng nước phun Dung dịch hấp thụ phun thành giọt nhỏ xuyên qua dòng khí bốc lên thể tích rỗng thiết bị Nước phun từ xuống dịng khí dẫn ngược chiều từ lên Có thể bố trí vịi phun từ bốn phía xung quanh phun theo phương ngang vào dịng khí Nếu vận tốc khí lớn vận tốc nước dịng nước bị dịng khí mang theo, chăn nước khơng đủ khả chắn lại  Ưu điểm - Vận tốc dịng khí tháp cao làm khả hấp thụ tăng đáng kể - Đường kính tháp nhỏ nên mật độ tưới nhỏ, tiết kiệm dung dịch hấp thụ cho hiệu suất cao  Nhược điểm: - Thiết bị dễ bị ăn mịn, địi hỏi phải có lớp phủ bảo vệ, làm tăng giá thành chế tạo thiết bị - Cần phải có hệ thống tự động điều chỉnh lưu lượng dung dịch hấp thụ phun vào thiết bị Dung dịch phải phun khắp tiết diện tháp Tháp đệm: Là tháp hình trụ gồm nhiều bậc nối với mặt bích hay hàn Vật liệu đệm đổ đầy tháp theo hai phương pháp: xếp ngẫu nhiên hay xếp thứ tự Thân tháp thường chế tạo thép không rỉ vật liệu đặc biệt khác  Cấu tạo Chất khí Chất lỏng vào Bộ phận phối Lớp đệm Chất khí vào Chất lỏng Hình 3: Tháp đệm ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI Thiết kế hệ thống xử lý khí HCl từ nhà máy mạ kim loại với lưu lượng Q = 15000 m3/h nồng độ 550mg/m3  Ưu điểm: - Chế tạo đơn giản - Trở lực thấp  Nhược điểm - Khó khăn khâu rửa vật liệu đệm - Dễ gây tắc nghẽn vật liệu đệm tích tụ cặn, làm tăng trở lực q trình hấp thụ - Hiệu suất thấp, ổn định phân bố pha theo tiết diện tháp không - Khó chế taọ kích thước lớn quy mô công nghiệp Tháp sủi bọt:  Nguyên lý hoạt động: Chất khí từ lên xuyên qua khe lỗ, khe chóp, khe lưới sục vào chất lỏng chảy từ xuống Để phân phối chất lỏng người ta dùng ngăn điều chỉnh chiều cao mức chất lỏng Tháp sủi bọt thường sử dụng trường hợp tải lượng cao, áp suất khí thải lớn, q trình hấp thụ có tỏa nhiệt cần làm lạnh Các kiểu tháp hấp thụ sủi bọt bao gồm: Sủi bọt qua lưới, sủi bọt qua đãi chụp xen kẽ, trộn học khí chất lỏng  Cấu tạo Hình 4: Cấu tạo thiết bị sủi bọt  Ưu điểm: - Khí thải có tải lượng cao, áp suất lớn, có tỏa nhiệt  Nhược điểm: - Hấp thụ kiểu sủi bọt lớp bọt chiếm thể tích lớn thiết bị hấp thụ, việc chuyển động chất lỏng gặp phải trở lực lớn Thiết bị màng đĩa quay:  Ngun lý hoạt động: Dịng khí qua hệ thống gồm nhiều đục lỗ hay lưới kim loại Những lưới thấm ướt chất lỏng thích ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI Thiết kế hệ thống xử lý khí HCl từ nhà máy mạ kim loại với lưu lượng Q = 15000 m3/h nồng độ 550mg/m3 hợp.Thiết bị có cấu tạo giống thiết bị đĩa quay xử lý bụi.Chất lỏng phân bố tầng đĩa, chuyển động từ xuống quay trịn liên tục suốt q trình xử lý  Cấu tạo Hình 5: Thiết bị màng đĩa quay  Ưu điểm: Sức cản thủy lực nhỏ, làm việc với mức tiêu hao chất hấp thụ thấp Cho phép vận tốc khí lớn nên đường kính tháp tương đối nhỏ, kinh tế tháp khác Thiết bị màng đĩa quay sử dụng suất lớn, lưu lượng lỏng nhỏ mơi trường khơng ăn mịn 2.1.2 Phương pháp hấp phụ a Khái niệm - Hấp phụ q trình phân ly khí dựa lực số chất rắn số loại khí có mặt hỗn khí nói chung khí thải nói riêng, q trình phân tử chất nhiễm khí thải bị giữ lại bê mặt vật liệu rắn, vật liệu rắn sử dụng trình gọi chất hấp phụ, cịn khí bị giữ laị chất hấp phụ gọi chất bị hấp phụ - Hấp phụ trình gây tượng tăng nồng độ chất bề mặt tiếp xúc hai pha (rắn-khí rắn-lỏng)  Nguyên lý hoạt động: Hơi khí độc qua lớp hấp phụ bị giữ lại nhờ tượng hấp phụ, ta chọn chất hấp phụ chọn lọc loại bỏ chất độc hại mà không làm ảnh hưởng đến chất khí khơng có hại khác b Các thiết bị hấp phụ: Thiết bị với lớp hấp phụ hạt tầng mỏng: - Dùng than hoạt tính làm chất hấp phụ theo lớp mỏng (độ dày khoảng 12 – 15 cm) giữ lại lực học khả chống lại lực đẩy dịng khí yếu - Chất hấp phụ đựng đĩa dạng lưới phần tử cứng Thiết bị hấp phụ mỏng thường áp dụng để lọc lượng dưỡng khí cấp ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI Thiết kế hệ thống xử lý khí HCl từ nhà máy mạ kim loại với lưu lượng Q = 15000 m3/h nồng độ 550mg/m3 vào cho hộ Thiết bị hấp phụ tầng sơi: - Khi dịng khí thổi qua tầng hấp phụ chứa chất hấp phụ dạng hạt giảm áp suất tầng theo chiều ngược lại với khối lượng Khi vận tốc dịng khí đủ cao, độ giảm áp với khối lượng tầng hấp phụ chất hấp phụ bắt đầu chuyển động, đồng nghĩa với q trình sơi bắt đầu Hệ thống tầng xoay: - Để giảm lượng Cacbon không sử dụng giữ cho tổn thất lượng mức thấp nhất, cần hướng cho dịng khí qua vùng hoạt động tầng hấp phụ, Cacbon bão hịa hồn ngun để tận dụng lại Thiết bị hấp phụ tầng xoay gồm hình trụ Tồn hệ thồng xoay góc độ cho đoạn tầng hấp phụ chuyển từ hấp phụ sang giải hấp sau đạt mức bão hòa c) Ưu - Nhược điểm  Ưu điểm: - Làm thu hồi nhiều chất nhiễm thể hơi, khí Nếu chất có giá trị kinh tế cao sau hồn ngun chất hấp phụ chúng tái sử dụng công nghệ sản xuất mà giảm tác hại ô nhiễm - Chất hấp phụ dễ kiếm rẻ tiền thơng dụng than hoạt tính( than hấp thu nhiều chất hữu cơ)  Nhược điểm: - Khơng hiệu dịng khí có chứa bụi chất nhiễm thể hơi, khí bụi gay tắc thiết bị làm giảm hoạt tính hấp phụ chất hấp phụ - Hiệu hấp phụ nhiệt độ khí thải cao Với chất khí hấp phụ có khả bắt cháy cao việc thực nhả hấp phụ dịng khí có nhiệt độ cao vấp phải nguy cháy tháp hấp phụ 2.1.3 Phương pháp đốt a) Khái niệm - Phương pháp nhiệt (hay gọi phương pháp đốt cháy trực tiếp) dựa cháy tạp chất lị đèn xì  Nguyên tắc: Bản chất phương pháp đốt cháy trực tiếp oxi hóa cấu tử độc hại oxi nhiệt độ cao (450 – 1200oC) b) Các trình thiêu đốt: Thiêu đốt lửa trực tiếp khơng khí: - Phương pháp thiêu đốt lửa trực tiếp đuốc cháy bùng khí thải mỏ dầu khí, nhà máy lọc dầu - Ngọn đuốc thiết kế ống dẫn khí đến độ cao thích hợp tận ống có lắp đầu đốt gồm phận phun mồi lửa, đảm bảo đuốc cháy khơng có khói liên tục lưu lượng khí thải, nồng độ chất cháy khí thải vận tốc gió thay đổi phạm vi rộng Thiêu đốt bằngbuồng đốt xúc tác - Đốt loại khí thải có chứa chất nhiễm dạng khí, sol khí cháy với nồng độ tương đối thấp phát sinh từ thiết bị phun nhựa đường, lò ram má phanh ơtơ, lị sản xuất thịt hun khói, lị rang cà phê, lò nấu sơn, lò nấu vecni… - Nhiệt độ buồng đốt khoảng 900 – 15000C ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI Thiết kế hệ thống xử lý khí HCl từ nhà máy mạ kim loại với lưu lượng Q = 15000 m3/h nồng độ 550mg/m3 GcHCl = GđHCl – M = 226,027 – 205,820 = 20,207 (mol HCl/h) - Suất lượng mol khí đầu ra: Gc= GcHCl + Gtr = 20,207+ 603492,973 = 603513,18 (mol/h) = 603,513 (kmol/h) - Nồng độ phần mol HCl hỗn hợp khí: GcHCl 20,207 = = 3,348.10 −5 (molHCl / molhhkhí ) 603513,18 yc = Gc -Tỷ số mol: YC = yc 3,348.10 −5 = − yc − 3,348.10 −5 = -5 3,348×10 (mol HCl/mol khí trơ) - Khối lượng riêng pha khí 00C 1atm: y − yc 3,349.10 −5 − 3,349.10 −5 = c + = + = 0,772 36,5 29 ρ c ρ HCl ρ kk 22,4 22,4 → ρ c = 1,295(kg / m ) - Khối lượng riêng pha khí 300C 1atm: ρ hhc = ρ c P0T 1.273 kg = 1,295 = 1,167( ) PT0 1.303 m 1.3 Phương trình cân - Đường cân dựa vào phương trình Henry: H Y* = m×x* = P × x* Thay bằng: m X Y = + (1 − m) X Trong đó: - H số Henry phụ thuộc vào nhiệt độ khí P áp suất khí xét - Hằng số Henry khí HCl nhiệt độ t = 30oC H = 0,0022.106 mmHg = 2200 mmHg - Vậy phương trình đường cân : ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI Thiết kế hệ thống xử lý khí HCl từ nhà máy mạ kim loại với lưu lượng Q = 15000 m3/h nồng độ 550mg/m3 2200 ×X 760 = 2,89 × X  2200  + 1 − × X -4 760   Ycb = Yđ =3,746×10 = → Xmax = 1,294×10-4 - Cho X thay đồi khoảng từ – 0,0002 với bước nhảy 0,00004 ta dựng đường cân X Y 0 0,00004 1,158.10-4 0,00008 2,316.10-4 0,00012 3,474.10-4 0,00016 4,633.10-4 0,0002 5,792.10-4 1.4 Đường làm việc: - Phương trình đường làm việc có dạng : Y = AX+B Trong đó: A= GX Gtr B = YC − GX Xđ Gtr - Lượng dung môi tối thiểu: Ltr = Gtr ( Yđ − Yc 3,746×10 -4 − 3,348×10 -5 ) 603,493 = 1590,908 X max − X đ = 1,294×10 -4 − (kmol/ h) - Lượng dung môi thực tế : lấy 1,5 lượng dung môi tối thiểu L = 1,5 Ltr = 2386,362(kmol/ h)= 42954,516(kg/h) - Nồng độ dung dịch khỏi tháp: Xc = Gtr 603,493 (Yđ − Yc ) = (3,746×10-4 − 3,348×10-5 ) = 8,627.10 −5 Ltr 2386 ,362 (mol HCl/ mol dung môi) ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI Thiết kế hệ thống xử lý khí HCl từ nhà máy mạ kim loại với lưu lượng Q = 15000 m3/h nồng độ 550mg/m3 A= Yđ − Yc 3,746.10 −4 − 3,348.10 −5 = = 3,95 X c− X đ 8,627.10 −5 -5 è B = 3,348×10 Vậy phương trình đường làm việc : Y= 3,95X + 3,348×10-5 X Y 0,00004 1,9148.10-4 0,00008 3,4948.10-4 0,00012 5,0748.10-4 0,00016 6,6548.10-4 0,0002 8,2348.10-4 ( 1.5 Tính đường kính tháp - Hấp thụ HCl NaOH - Nhiệt độ làm việc tháp hấp thụ 300C - Đường kính tháp hấp thụ: D= Trong đó: 4Q Q = 3,14 × ω 0,785 × ω ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI Thiết kế hệ thống xử lý khí HCl từ nhà máy mạ kim loại với lưu lượng Q = 15000 m3/h nồng độ 550mg/m3 - D: đường kính tháp hấp thụ (m) - Q: lưu lượng dịng khí qua tháp hấp thụ (m3/s) - ω : vận tốc biểu kiến dịng khí ứng với tổng tiết diện tháp (m/s)  Tính ω Cách xác định vận tốc w dịng khí Trong đó: ωs : vận tốc sặc (m/s) σ: bề mặt riêng đệm (m2/m3) Vt: thể tích tự đệm (m3/ m3) g : gia tốc trọng trường (m/s2) L , G: lượng lỏng lượng trung bình (Kg/s) ρ k , ρ L : khối lượng riêng trung pha bình khí lỏng (Kg/m3) µ L , µ l : độ nhớt pha lỏng theo nhiệt độ trung bình (30 oC) độ nhớt nước nhiệt độ 200C Giá trị A= 0,022 khí hấp thụ, Vận tốc làm việc pha khí xác định theo công thức sau: ω = (0,75 − 0,9) × ω s , chọn ω = 0,8 × ωs  Chọn vật liệu đệm vóng sứ raschig xếp ngẫu nhiên với thông số: ( Theo bảng IX.8 Đặc trưng đệm - Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 2) - Kích thước : 35×35×4,0 (mm) - Bề mặt riêng : 135 (m2/m3) - Thể tích tự Vđ = 0,78 (m3/m3) - Khối lượng riêng đệm ρ đ = 520(kg / m ) ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI Thiết kế hệ thống xử lý khí HCl từ nhà máy mạ kim loại với lưu lượng Q = 15000 m3/h nồng độ 550mg/m3 - Khối lượng riêng pha khí: ρ tbk = - ρ hhđ + ρ hhc 1,167 + 1,167 = = 1,167(kg / m3 ) 2 Khối kượng riêng pha lỏng : ρ 30 0C Na OH10 % = 1104,5 (kg/m3) (tra bảng trang 11- Bảng tra cứu Quá trình học truyền nhiệt – truyền khối) - Nồng độ phần mol trung bình: ytb = yđ + yc 3,745.10 −4 + 3,348.10 −5 = = 2,040 ×10 −4 2 - Khối lượng mol trung bình hỗn hợp : Mhh = ytb × M HCl + (1 − ytb ) × M kk = 2,040.10−4 × 36,5 + (1 − 2,040.10 −4 ) × 29 = 29,002 (g/mol) - Độ nhớt nhiệt độ làm việc tính theo cơng thức: = (Pa.s) - Độ nhớt khơng khí nhiệt độ làm việc tính theo cơng thức: µ kk30 = µ × µ 30 kk 273 + C  T  ×  T + C  273  3/ 273 + 124  303  = 172.10 × ×  303 + 124  273  3/ −7 = 1,87 10 −5 ( Pa.s ) - Độ nhớt pha khí = M hhk y tb M HCl (1 − ytb ) M kk = + µ hhk µ HCl µ kk   M hhk µ hhk= µ y =   y tb M HCl (1 − ytb ) M kk +  µ µ kk HCl        29,002  = 1,87.10 -5 (Pa.s) =   2,040.10 − × 36,5 (1 − 2,040.10 −4 )29  +    −5 1,87 10 −5   1,485.10  ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI Thiết kế hệ thống xử lý khí HCl từ nhà máy mạ kim loại với lưu lượng Q = 15000 m3/h nồng độ 550mg/m3 −3 - Độ nhớt pha lỏng( nước) : µl = 1,005.10 ( kg / m ) (kg/m3) - Độ nhớt pha lỏng (dung dịch NaOH 10%) điều kiện làm việc 300C = 1,45 (Cp) = 1,45.10-3 (Pa.s) (tra bảng trang 17_Bảng tra cứu Quá trình học truyền nhiệt – truyền khối) - Suất lượng dịng khí Gđ + Gc 603,719 + 603,513 = 2 Với Gtb= = 603,616 (kmol/h) = 4,862(kg/s) - Suất lượng dòng lỏng đầu ra: Lc = Lđ+M =2386,362 + 0,205820 = 2386,568 (kmol/h) - Suất lượng pha lỏng: Ltb = Lđ + Lc 2386 ,362 + 2386 ,568 = = 2386 ,465 2 (kmol/h)= 11,932(kg/s) • Tính ω s , 25 ,125  ω ×135 ×1,167  1,45×10 −3  0,16   11,932   1,167  s     log = 0,022 − 1,75     9,81 × 0,783 ×1104,5  1,005 ×10 −3   4,862   1104,5     → ω s = 1,95 (m/s) → ω = 0,8ωs = 1,56 (m/s) →D= Q Gtb 4,862 = = = 1,84 (m) 0,785 × ω 0,785 × ω × ρk 0,785 ×1,56 ×1,167 → chọn D = 1,9(m) → điều kiện làm việc tháp: ω= Gtb 4,862 = = 1,47(m / s ) 0,785 × ρ k × D 0.785 ×1,167 × 1,9 ω 1,56 = = 0,8 ω , 95 s Có ( thỏa điều kiện) 1.7 Tính chiều cao tháp thấp thụ  Chiều cao lớp vật liệu đệm: H = NOG.HOG Trong đó: - H: chiều cao lớp vật đệm(m) ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI Thiết kế hệ thống xử lý khí HCl từ nhà máy mạ kim loại với lưu lượng Q = 15000 m3/h nồng độ 550mg/m3 - NOG : số đơn vị truyền khối - HOG : chiều cao đơn vị truyền khối(m)  Xác định số đơn vị truyền khối NOG - Động lực trình đỉnh tháp hấp thụ: * −4 -4 ∆Yđ = Yđ – Yđ = 3,746.10 − 2,497×10 = 1,249×10-4 * Với Yđ tính theo phương trình cân với X=Xc= 8,627.10 −5 - Động lực trình đỉnh tháp hấp thụ: * ∆Yc = Yc − Yc = 3,348× 10 −5 − = 3,348×10 −5 * Với Yc tính theo phương trình cân với X=Xđ = - Động lực trung bình trình: ∆Ytb = ∆Yđ − ∆Yc 1,249.10−4 − 3,348.10 −5 = = 6,944.10 −5 −4 ∆Yđ 1,249.10 ln ln ∆Yc 3,348.10 −5 - Số đơn vị truyền khối tổng quát NOG: Y đ−Yc 3,746.10 −4 − 3,348.10 −5 = = 4,912 −5 ∆ Y , 944 10 tb NOG = - Xác định chiều cao tổng quát đơn vị truyền khối HOG : H OG = hY + m.GTB hx LTB Trong đó: H = 2,895 - m= P - hy: chiều cao đơn vị truyền khối theo pha khí - hx : chiều cao đơn vị truyền khối theo pha lỏng  Tính hy - Chuẩn số Reynolds: Re y = 00C, atm: 0,4 × ω × ρ k 0,4 ×1,47 ×1,167 = = 271,815 µ y ×σ 1,87 10 −5 ×135 Hệ số khuếch tán pha khí ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI Thiết kế hệ thống xử lý khí HCl từ nhà máy mạ kim loại với lưu lượng Q = 15000 m3/h nồng độ 550mg/m3 D0 = × (m2/s) T : nhiệt độ hỗn hợp khí , T=303oK Với VHCl ,Vkk : thể tích mol khí khơng khí , VHCl = 28,3(cm3/mol), Vkk= 29,9(cm3/mol) P:áp suất khí , P=1at D0 = × = 1,275× 10-5(m2/s) - Hệ số khuếch tán pha khí 300C, 1atm: - Chuẩn số Prandl: Pry = µy 1,87 10 −5 = = 1,075 ρ y D y 1,167 ×1,491.10 −5 - Mật độ tưới làm việc: U= Ltb 3600 11,932 × 3600 = = 13,72 ρ L 0,785 D 1104,5 × 0,785 × 1,9 (m3/m2.h) - Mật độ tưới tối ưu: U tu = B × σ = 0,158 ×135 = 21,33 Trong đó: B = 0,158 m3/m.h ( tra theo bảng IX.6 trang 177 sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ tập 2) : diện tích bề mặt riêng đệm, U 13,72 = = 0,64 U 21 , 33 tu Tỉ số = 135 m2/m3 ... : Phần mol pha khí vào thiết bị Xđ, Xc: Tỷ số mol của khí pha lỏng vào thiết bị Yđ, Yc : Tỷ số mol của khí pha khí vào thiết bị  ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI Thiết kế hệ thống xử lý khí HCl từ nhà máy... hòa tan chất khí vào bề mặt chất hấp thụ ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI Thiết kế hệ thống xử lý khí HCl từ nhà máy mạ kim loại với lưu lượng Q = 15000 m3/h nồng độ 550mg/m3  Khuếch tán chất khí hịa tan... Vòi phun nước thứ Hệ thống phân phối khí Khí vào Ống dẫn lỏng Hấp thụ tuần hồn Hình 2: Tháp phun khí rỗng  ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI Thiết kế hệ thống xử lý khí HCl từ nhà máy mạ kim loại với lưu