MỤC LỤC PHẦN I: ĐỀ XUẤT DÂY TRUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ 3 1. Xử lý số liệu 3 2. Lựa chọn phương pháp xử lý 5 2.1. Đối với bụi 5 2.2. Đối với khí 11 2.2.1. Lựa chọn phương pháp xử lý khí 11 2.2.2. Lựa chọn thiết bị hấp thụ 12 2.2.3. Lựa chọn dung môi hấp thụ 13 3. Sơ đồ quy trình công nghệ xử lý khí thải cho nhà máy A PHẦN II: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ XỬ LÝ I. Xử lý bụi 1. Xử lý bằng buồng lắng bụi 2. Xử lý bằng Xyclon 3. Xử lý bằng lưới lọc bụi II. Xử lý khí 1. Tính toán số liệu đầu vào 2. Tính toán số liệu đầu ra 3. Xây dựng đường cân bằng và đường làm việc 4. Tính toán lượng dung dịch Na2CO3 cần dùng để hấp thụ khí Cl2, H2S và NO2 5. Tính toán tháp hấp thụ khí Cl2, H2S và NO2 (1) Vật liệu đệm (2) Đường kính tháp đệm (3) Tính chiều cao của tháp đệm (4) Lưới đỡ đệm (5) Bộ phân phối lỏng (6) Tính trở lực của đệm (7) Đường ống dẫn khí PHẦN III: TÍNH TOÁN LAN TRUYỀN TRONG KHÔNG KHÍ 1. Phân loại nhà 2. Tính toán khuếch tán nguồn điểm cao TÀI LIỆU THAM KHẢO
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: BÙI THỊ THANH THỦY MỤC LỤC PHẦN I: ĐỀ XUẤT DÂY TRUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ Xử lý số liệu Lựa chọn phương pháp xử lý 2.1 Đối với bụi 2.2 Đối với khí 11 2.2.1 Lựa chọn phương pháp xử lý khí 11 2.2.2 Lựa chọn thiết bị hấp thụ 12 2.2.3 Lựa chọn dung môi hấp thụ 13 Sơ đồ quy trình công nghệ xử lý khí thải cho nhà máy A PHẦN II: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ XỬ LÝ I II Xử lý bụi Xử lý buồng lắng bụi Xử lý Xyclon Xử lý lưới lọc bụi Xử lý khí Tính toán số liệu đầu vào Tính toán số liệu đầu Xây dựng đường cân đường làm việc Tính toán lượng dung dịch Na2CO3 cần dùng để hấp thụ khí Cl2, H2S NO2 Tính toán tháp hấp thụ khí Cl2, H2S NO2 (1) Vật liệu đệm (2) Đường kính tháp đệm (3) Tính chiều cao tháp đệm (4) Lưới đỡ đệm (5) Bộ phân phối lỏng (6) Tính trở lực đệm (7) Đường ống dẫn khí PHẦN III: TÍNH TOÁN LAN TRUYỀN TRONG KHÔNG KHÍ Phân loại nhà Tính toán khuếch tán nguồn điểm cao TÀI LIỆU THAM KHẢO SỐ LIỆU ĐẦU BÀI A lA SVTH: NGUYỄN THU HƯỜNG MSSV: DC00202837 lB 12 2/3bA B ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: BÙI THỊ THANH THỦY bA L1 bB Kích thước nhà: - Nhà A: bA=20m lA=60m hA=12m - Nhà B: bB=30m lB=120m hB=15m L1 = 75m; Hô=41m; uo=1 m/s; Tkt=100oC; Txq=25oC Lưu lượng L = 40000 (m3/h) Thông số khí thải nhà máy A: • Nồng độ khí thải (mg/m ) Cl2: 40 • - SO2: 2193 NO2: 3112 H2S: 38 CO: 8819 Bụi: Hàm lượng bụi (g/m3): 30 Khối lượng riêng (kg/m3): 3500 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 13 lượng 13 13 11 11 22 Khí trung tính (cấp D) PHẦN I: ĐỀ XUẤT DÂY TRUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ Xử lý số liệu: 1) Tính toán nồng độ cho phép: SVTH: NGUYỄN THU HƯỜNG MSSV: DC00202837 12 Theo QCVN 19: 2009/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia khí thải công nghiệp bụi chất vô Cmax=C×Kp×Kv ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: BÙI THỊ THANH THỦY 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 < 40000 < 100000 m3/h Vì: Lưu lượng thải nhà máy 40 000 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 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 Tính toán nồng độ đầu vào khí thải: Theo số liệu đầu vào, nồng độ chất vô (C 1) miệng khói có nhiệt độ 100oC, nồng độ chất vô tối đa cho phép (C max) 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 2) SVTH: NGUYỄN THU HƯỜNG MSSV: DC00202837 12 t1= 100oC T1= 373oF ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: BÙI THỊ THANH THỦY 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) nhiệt độ tuyệt đối T1=373oF 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 3) Kết luận: Ta bảng số liệu: C25 oC (mg/Nm3) Cmax mg/Nm3 Kết luận Bụi 30000 180 Vượt QC CO 11038.547 900 Vượt QC Cl2 50.067 Vượt QC TT SVTH: NGUYỄN THU HƯỜNG MSSV: DC00202837 12 Thành phần ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI H2S 47.564 6,75 Vượt QC SO2 2744.930 450 Vượt QC NO2 765 Vượt QC GVHD: BÙI THỊ THANH THỦY 3895.221 Phải xử lý bụi khí Lựa chọn phương pháp xử lý: Đối với bụi: 2.1.1 Buồng lắng bụi Nguyên lý: Khi dòng khí chứa bụi chuyển động từ đường ống ( nơi có tiết diện nhỏ) vào buồng lắng bụi (nơi có tiết diện lớn nhiều lần), khí bụi chuyển động chậm lại, tạo điều kiện cho hạt bụi lắng lại tác dụng trọng lực Cấu tạo: không gian hình hộp có tiết diện ngang lớn nhiều lần so với tiết diện đường ống dẫn khí vào để vận tốc khí giảm xuống nhỏ Nhờ vậy, hạt bụi đủ thời gian để rơi xuống chạm đáy tác dụng trọng lực bị giữ lại mà không bị dòng khí mang theo 2.1 b) c) Ưu, nhược điểm: - Ưu điểm: + Chi phí đầu tư ban đầu thấp, vận hành thấp + Cấu tạo đơn giản SVTH: NGUYỄN THU HƯỜNG MSSV: DC00202837 12 a) ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: BÙI THỊ THANH THỦY SVTH: NGUYỄN THU HƯỜNG MSSV: DC00202837 12 + Sử dụng xử lý khí có nồng độ bụi cao chứa hạt bụi có kích thước lớn đặc biệt tư ngành công nghiệp luyện kim, nấu chảy kim loại + Tổn thất áp suất qua thiết bị thấp + Buồng lắng bụi làm việc tốt với khí có nhiệt độ cao môi trường ăn mòn - Nhược điểm: + Phải làm thủ công định kì + Cồng kềnh, chiếm nhiều diện tích, cần có không gian lớn lắp đặt + Chỉ tách bụi thô + Không thể thu bụi có độ bám dính dính ướt 2.1.2 Xyclon a) Nguyên tắc: Tách bụi lực ly tâm Xyclon thiết bị hình trụ tròn có miệng dẫn khí vào phía 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 ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI b) - - GVHD: BÙI THỊ THANH THỦY Ưu điểm, nhược điểm Ưu điểm: + Không có phận chuyển động; + Có thể làm việc nhiệt độ cao (đến 5000C); + Vận tốc khí làm việc lớn (2,2-5m/s); + Thu bụi dạng khô; + Có khả thu bụi mài mòn mà không cần bảo vệ bề mặt Xyclon; + Chế tạo đơn giản, giá thành rẻ; + Chi phí vận hành sửa chữa thấp; + Có thể làm việc điêu kiện nhiệt độ, áp suất khác nhau; + Tách bụi có đường kính < 20 Nhược điểm: + Không thể thu hồi bụi có tính kết dính; + Tổn thất áp suất lớn; + Hiệu lọc bụi giảm kích thước hạt bụi < 2.1.3 Các loại lưới lọc bụi: a) Thiết bị lọc bụi túi vải: Vật liệu lọc dùng thiết bị loại loại vải bông, len dạ, vải sợi tổng hợp, vải sợi thủy tinh Trong vải tổng hợp sử dụng phổ biến ưu điểm chịu nhiệt độ cao, bền tác dụng học hóa học, rẻ tiền Thông số quan trọng vải lọc tải khí qua vải (m3/m2.ph) Quá trình lọc bụi vải xảy theo giai đoạn: - Giai đoạn thứ vải sạch, hạt bụi lắng lớp xơ nằm bề mặt sợi Ở giai đoạn hiệu suất lọc bụi thấp Giai đoạn thứ 2: có lớp bụi bám bề mặt vải, lớp bụi trở thành môi trường lọc thứ Hiệu suất lọc bụi giai đoạn cao Sau thời gian, bụi bám vải dày lên làm tang trở lực dòng khí, cân thiết phải làm vải lọc Sauk hi làm vải lọc lượng bụi nằm sơ giai đoạn hiệu suất lọc cao Thiết bị lọc: Vải lọc may thành túi hình trụ có đường kính không 600mm chiều dài thường lấy 16 đến 20 lần đường kính Thông thường, phía túi lọc có khung đỡ thép Các túi lọc bố trí thành dãy song song hoặc so le thiết bị lọc bụi SVTH: NGUYỄN THU HƯỜNG MSSV: DC00202837 12 - ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: BÙI THỊ THANH THỦY Nguyên lý làm việc: Không khí chứa bụi theo ống dẫn vào hộp phân phối hướng lên túi vải Bụi giữ lại bề mặt ống, không khí vào ống vải lên vào hộp góp Sau thời gian hoạt động, bụi bám nhiều bề mặt túi vải lam tang trở lực hệ thống, phải tiến hành hoàn nguyên túi lọc Phương pháp hoàn nguyên túi vải yếu tố quan trọng lien quan đến vật liệu vải lọc, sức cản khí động, tải trọng không khí cần lọc chi phí lượng hoàn nguyên Có phương pháp hoàn nguyên: - Cơ khí: lắc rung vặn xoắn - Thổi nén khí: thổi ngược, thổi liên tục hoặc thổi xung Thiết bị lọc túi vải có hiệu suất thu bụi cao đến 99% tổn thất áp lực vao khoảng 1300-1400 N/m2 Trở lực khí động vải chưa bám bụi lưu lượng khí từ 0,3-2 m/s thường từ 5-40 N/m2 Nồng độ bụi sau lọc vải 10-50mg/m3 b) Lưới lọc bụi kiểu tấm: SVTH: NGUYỄN THU HƯỜNG MSSV: DC00202837 12 Đây thiết bị lọc chế tạo thành phẳng từ vật liệu hay nhiều vật liệu khác để tạo lỗ rỗng, hai mặt căng lưới thép vật đệm sợi thủy tinh, sợi tổng hợp, dây kim loại, khâu nhựa, khâu sứ,… Kích thước vật liệu đệm bé lỗ rỗng bé lọc bụi mịn tùy ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: BÙI THỊ THANH THỦY theo lưu lượng không khí cần lọc ta tính diện tích lọc xếp chúng hợp lý (đứng, nghiêng, phẳng, ngang) vào thiết bị không khí qua c) Thiết bị lọc bụi dạng sơ sợi: Các thiết bị lọc dạng xơ sợi bao gồm hay nhiều lớp lọc, phân bố đồng xơ sợi Các thiết bị lọc dạng xơ sợi sử dụng để lọc bụi có nồng độ bụi từ 0,5-5mg/m3 phân thành loại sau: - - Các thiết bị lọc sơ mỏng: loại thiết bị làm tinh thể tích khí lớn Để thu hôi bụi có kích thước nhỏ (0,1-5 với hiệu suất >99%, người ta sử dụng thiết bị lọc dạng phẳng hoặc lớp vật liệu mỏng dạng sơ sợi nhỏ Vận tốc lọc từ 0,01-0,1m/s Nồng độ bụi ban đầu không lớn 5mg/m Loại thiết bị không tái sinh vật liệu lọc Sau thời gian sử dụng thay lọc hoặc thay vật liệu lọc Thiết bị lọc thô: Để khắc phục nhược điểm loại thời gian sử dụng không dài phải thay thế, nhiều trường hợp người ta sử dụng thiết bị lọc nhiều lớp xơ sợi dày đường kính xơ sợi lớn (từ 1-20 Với tốc độ lọc từ 0,05-0,1m/s khả thu hồi bụi có kích thước loại lọc cao Chọn thiết bị lọc bụi túi vải 2.1.4 Thiết bị lọc bụi tĩnh điện: a) Nguyên tắc làm việc: Dòng hỗn hợp khí bụi qua thiết bị, tác dụng điện trường sinh dòng điện chiều, hạt bụi tích điện chuyển điện cực trái dấu, trung hòa bám tách khỏi dòng khí Định kì dùng vộ gõ để tách khỏi điện cực Hay bụi tách khỏi dòng khí nhờ lực tĩnh điện b) Ưu điểm, nhược điểm: Ưu điểm: - Hiệu suất tách bụi cao > 99% - Tách bụi có kích thước nhỏ - Tổn thất áp suất thấp Có thể làm việc nhiệt độ áp suất cao hay môi trường chân không Dễ điều khiển tự động hóa • Nhược điểm: - Khi thay đổi thông số công nghệ, hiệu tách bụi giảm mạnh - Không thích hợp với việc làm khí chứa chất dễ nổ - SVTH: NGUYỄN THU HƯỜNG MSSV: DC00202837 12 • ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: BÙI THỊ THANH THỦY Cồng kềnh, đắt tiền Phải tùy thuộc vao hiệu suất yêu cầu xử lý bụi đặc điểm dòng khí thải mà lựa chọn phương pháp xử lý bụi Đối với đặc điểm dòng thải ta chọn xử lý bụi bằng: buồng lắng, Xyclon thiết bị lọc bụi túi vải 2.2 Đối với khí: 2.2.1 Lựa chọn phương pháp xử lý khí: a) Phương pháp hấp thụ: - Hấp thụ trình truyền khối mà phân tử chất khí chuyển dịch hòa tan vào pha lỏng Sự hòa tan diễn đồng thời với phản ứng hóa học hợp phần pha khí pha lỏng hoặc phản ứng hóa học Truyền khối thực chất trình khuếch tán mà chất khí ô nhiễm dịch chuyển từ trạng thái có nồng độ cao đến trạng thái có nông độ thấp Việc khử chất khí ô nhiễm diễn theo giai đoạn: Khuếch tán chất khí ô nhiễm đến bề mặt chất lỏng; Truyền ngang qua bề mặt tiếp xúc pha khí/lỏng (hòa tan) Khuếch tán chất khí hòa tan tư bề mặt tiếp xúc pha vào pha lỏng Sự chênh lệch nồng độ bề mặt tiếp xúc pha thuận lợi cho động lực trình trình hấp thụ khí diễn mạnh mẽ điều kiện diện tích bề mặt tiếp xúc pha lớn, độ hỗn loạn cao hệ số khuếch tán cao Bởi số hợp phần hỗn hợp khí có khả hòa tan hòa tan chất lỏng, trình hấp thụ có hiệu cao lựa chọn dung chất hấp thụ có tính hòa tan cao hoặc dung chất phản ứng không thuận nghịch với chất khí cần hấp thụ b) Phương pháp hấp phụ: (1) (2) (3) Hấp phụ trình truyền khối mà chất khí liên kết vào chất rắn Chất khí (chất bị hấp phụ) thâm nhập vào mao quản chất rắn (chất hấp phụ) không thâm nhập vào cấu trúc mạng tinh thể chất rắn Nhìn chung, chất hấp phụ có đặc tính chung diện tích bề mặt hoạt tính đơn vị thể tích lớn Chúng có hiệu chất ô nhiễm dạng Hydrocacbon Hơn nữa, chúng hấp phụ H 2S SO2 Một dạng đặc biết rây phân tử hấp phụ NO2 Ngoại trừ than hoạt tính, chất hấp phụ khác có nhược điểm la chũng ưu tiên tiếp xúc với nước trước chất ô nhiễm Vì nước phải tách hết khỏi dòng khí trước đưa vao hấp phụ Tất chất hấp SVTH: NGUYỄN THU HƯỜNG MSSV: DC00202837 12 ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI - - GVHD: BÙI THỊ THANH THỦY Lượng mol hỗn hợp khí cung cấp đầu vào: = = = 1609,917 ( Lượng mol khí đầu vào: = ( Nồng độ phần mol tuyệt đối: = ( Nồng độ phần mol tương đối: = ( Ta có bảng sau: (mg/m3) M ( ( Khí Cl2 49,241 71 0,028 1,73910-5 Khí H2S 46,779 34 0,055 3,41610-5 Khí NO2 3830,944 46 3,331 2,06910-3 Lượng mol khí trơ: = = 1609,917 – 0,028 – 0,055 – 3,331 = 1606,503 ( 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 = = = ( 1,739×10-5 3,416×10-5 2,071×10-3 (Nồng độ chất khí 250C lấy theo QCVN 19:2009/BTNMT) Ta có bảng sau: - Lượng mol hỗn hợp khí đầu ra: = + 1606,515 ( - Lượng mol khí đầu ra: SVTH: NGUYỄN THU HƯỜNG MSSV: DC00202837 12 = ( ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI - GVHD: BÙI THỊ THANH THỦY Nồng độ phần mol tuyệt đối: = ( - Nồng độ phần mol tương đối: = ( Ta có bảng sau: (mg/m3) M ( Khí Cl2 9,835 71 5,54110-3 Khí H2S 7,376 34 8,67810-3 Khí NO2 835,974 46 0,727 Bảng: Hiệu suất xử lý khí: Khí Cl2 Khí H2S Khí NO2 Cv 49,241 46,779 3830,944 ( ( 3,44910-6 5,40210-6 4,52510-4 3,449×10-6 5,402×10-6 4,527×10-4 Cr 9,835 7,376 835,974 ɳ 80,267% 84,232% 78,178% Lượng mol khí Cl2 bị hấp thụ: = = 0,028 – 5,54110-3 = 0,022 ( - Lượng mol khí H2S bị hấp thụ: = = 0,055 – 8,67810-3= 0,046 ( - Lượng mol khí Cl2 bị hấp thụ: = = 3,331 – 0,727 = 2,604 ( 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 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: H2S m = = 609,211 SVTH: NGUYỄN THU HƯỜNG MSSV: DC00202837 12 Cl2 m = = 660,526 NO2 m = = 2552,632 ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: BÙI THỊ THANH THỦY Y* = 660,526X Y* = 609,211X Xây dựng đường làm việc: Y* = 2552,632X 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 phẩmTập 4) + Chọn hệ số thừa dư thực tế 1,2 Lượng dung môi thực tế: = 1,2 - Lượng dung môi cần thiết: GX= Gtr Xc = ( Khí Cl2 Khí H2S Khí NO2 Đơn vị - Yđ 1,739×10-5 3,416×10-5 2,071×10-3 Kmol/Kmo l Yc 3,449×10-6 5,402×10-6 4,527×10-4 Kmol/Kmo l 2,633 5,607 8,113 Kmol/Kmol GX 847547,785 1017057,342 823966,707 988760,048 3204491,316 3845389,58 Kmol/h Kmol/h Phương trình đường làm việc có dạng: Y = aX+b + Phương trình đường làm việc qua điểm: A( B( SVTH: NGUYỄN THU HƯỜNG MSSV: DC00202837 12 + Tìm a,b: a, b nghiệm hệ phương trình: =a+b Xc 2,202 4,673 6,761 Kmol/Kmol ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: BÙI THỊ THANH THỦY =a+b • Phương trình đường làm việc khí Cl2: + Phương trình qua điểm: A1(0; 3,44910-6) B1(2,202; 1,73910-5) Giải hệ phương trình ta được: a=633,106; b=3,44910-6 Phương trình làm việc có dạng: Y=633,106X+3,44910-6 • Phương trình đường làm việc khí H2S: + Phương trình qua điểm: A2(0; 5,402×10-6) B2(4,673; 3,416×10-5) Giải hệ phương trình ta được: a=615,408; b=5,402×10-6 Phương trình làm việc có dạng: Y=615,408X+5,402×10-6 • Phương trình đường làm việc khí NO2: + Phương trình qua điểm: A3(0; 4,527×10-4) B3(6,761; 2,071×10-3) Giải hệ phương trình ta được: a=2393,581; b=4,527×10-4 Phương trình làm việc có dạng: Y=2393,581X+4,527×10-4 Vẽ phương trình đường cân đường làm việc đồ thị: ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………… 12 Tính toán lượng dung dịch Na2CO3 cần dùng để hấp thụ khí Cl2, H2S NO2: Phương trình phản ứng chủ yếu xảy tháp hấp thụ: Cl2 + H2O + Na2CO3 → NaCl + NaOCl + CO2 + H2O H2S + Na2CO3 ↔ NaHS + NaHCO3 2NO2 + Na2CO3 → NaNO3 + NaNO2 + CO2 - Từ phương trình hóa học: Cl2 + H2O + Na2CO3 → NaCl + NaOCl + CO2 + H2O = = 0,033(kg/h) - Từ phương trình hóa học: H2S + Na2CO3 ↔ NaHS + NaHCO3 = = 0,143(kg/h) - Từ phương trình hóa học: 2NO2 + Na2CO3 → NaNO3 + NaNO2 + CO2 = = 3(kg/h) Khối lượng dung dịch Na2CO3 cần thiết để hấp thụ khí Cl2, H2S NO2 là: = 0,033+0,143+3 = (kg/h) = = 10-3 (m3/h) (Vì 1kg1l=10-3 m3) SVTH: NGUYỄN THU HƯỜNG MSSV: DC00202837 ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: BÙI THỊ THANH THỦY Tính toán tháp hấp thụ khí Cl2, H2S NO2: (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 () (m /m ): 95 3 - Thể tích tự đệm ((m /m ): 0,79 - Khối lượng riêng đệm (: 500 - Số viên đệm/1m : 5800 (2) Đường kính tháp: D= Trong đó: Vy lưu lượng pha khí theo thể tích SVTH: NGUYỄN THU HƯỜNG MSSV: DC00202837 12 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 địnhbằng 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: • /= 1,0466 (tra bảng I.56-Tại x=5%(Nội suy) _Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất_Tập 1_Trang 45) = = 1,0466 = 1046,6 (CT I.6_Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất_Tập 1_Trang 6) • • = = = 1,175 (kg/m3) (Bảng I.8_Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất_tập 1_Trang 15) - Ta có: = = =0,025 (=0,025 = 4,931 (kg/s) = = =0,0505 (=0,0505 = 4,769 (kg/s) = = =2,9675 (=2,9675 ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: BÙI THỊ THANH THỦY = 0,0379 (kg/s) Suất lượng trung bình pha lỏng : Gx = = = 0,013 (kg/s) Gy = = = 1608,216 (kmol/h) = 12,955 (kg/s) X = = = 0,076 Y = 1,2 = 1,2 = 0,885 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 • - = 6,323 (m/s) + Trong đó: Bề mặt riêng ( (m2/m3) : = 95 (m2/m3) Thể tích tự (m3/m3) : Ftd = = 0,79(m3/m3) w = 0,8 (m Đường kính tháp : D= = (m) chọn D = 1,75m Diện tích tiết diện ngang tháp : (3) Chiều cao tháp đệm: *Với Cl2: - Động lực trung bình đỉnh tháp hấp thụ: thay vào PTCB Y* = 660,526X ta được: = 1,454( = = SVTH: NGUYỄN THU HƯỜNG MSSV: DC00202837 12 = ( ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI - GVHD: BÙI THỊ THANH THỦY Động lực trung bình đáy tháp hấp thụ: thay vào PTCB Y* = 660,526X ta được: = 0( = = = ( Động lực trung bình trình: = = = 3,14 ( - Số đơn vị truyền khối: = = = 4,44 *Với H2S: - Động lực trung bình đỉnh tháp hấp thụ: thay vào PTCB Y* = 609,211X ta được: = 2,847( = = - = ( - Động lực trung bình đáy tháp hấp thụ: thay vào PTCB Y* = 609,211X ta được: = 0( = = = ( Động lực trung bình trình: = = = 5,545 ( - Số đơn vị truyền khối: = = = 5,186 *Với NO2 - Động lực trung bình đỉnh tháp hấp thụ: thay vào PTCB Y* = 2552,632X ta được: = 1,726( = = - = ( Động lực trung bình đáy tháp hấp thụ: thay vào PTCB Y* = 2552,632X ta được: = 0( SVTH: NGUYỄN THU HƯỜNG MSSV: DC00202837 12 - ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: BÙI THỊ THANH THỦY = = = 4,527×10-4 ( - Động lực trung bình trình: = = = 3,964 ( Số đơn vị truyền khối: = = = 4,082 VẬY: Chọn đơn vị truyền Chiều cao làm việc tháp: khối Dựa vào phương trình chuyền chất: Yđ 1,739×10-5 3,416×10-5 2,071×10-3 Khí Cl2 Khí H2S Khí NO2 Yc 3,449×10-6 5,402×10-6 4,527×10-4 G = K YF Gtr (Yđ – Yc) = KYF 1606,503 ( - ) =KYF 1606,503( - ) = 0,4F F = 16468,148 (m2) VLV = = = 173,349 (m3) HLV = = = 72,109 (m) NHẬN XÉT: Chiều cao làm việc tháp hấp thụ cao nên ta chia làm tháp hấp thụ nối tiếp Tháp hấp thụ 1: Đường kính tháp hấp thụ: D= = (m) chọn D = 1,2m Diện tích tiết diện ngang tháp : Dựa vào phương trình chuyền chất: Yđ 1,739×10-5 3,416×10-5 2,071×10-3 SVTH: NGUYỄN THU HƯỜNG MSSV: DC00202837 12 Khí Cl2 Khí H2S Khí NO2 Yc 3,449×10-6 5,402×10-6 4,527×10-4 ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI - GVHD: BÙI THỊ THANH THỦY HLV = hdvn Trong đó: + HLV: Chiều cao làm việc tháp (m) + hdv: Chiều cao đơn vị chuyển khối (m) + n: Số đơn vị chuyển khối Chiều cao đơn vị truyền khối: + Theo Kafarov – Duneski thì: hdv = 200 ( CT 3.29_Các trình thiết bị công nghệ hóa chất thực phẩm-Tập Trong đó: 4_Trang 170) + : Tiết diện tự đệm (m2/m2) có trị số thể tích tự đệm - + w: Vận tốc làm việc tháp (m/s) hdv = 200 = 200 = 0,305 (m) HLV = hdvn = 0,3056 = 1,83 (m) Chiều cao thực tế tháp đệm: H = HLV + ZL + ZC + (n – 1)h Trong đó: + ZL, ZC: Lần lượt khoảng cách từ lớp đệm đến nắp từ lớp đệm đến đáy tháp (m) + h: Khoảng cách lớp đệm (m) Chọn h=0,5 m Bảng lựa chọn ZL, ZC: Đường kính, mm ZL, mm 400 – 1000 600 1200 – 2200 1000 2400 1400 ZL = 1000 (mm) Zc = 2000 (mm) H = 1,83 + + + (6 – 1) 0,5 = 7,33 (m) (4) Lưới đỡ đệm: Chọn kính thước lưới đỡ đệm theo bảng IX_Sổ tay trình Zc, mm 1500 2000 2500 thiết bị công nghệ hóa chất-Tập 2_Trang 230 Đường kính tháp (mm) (5) Đường kính lưới D1 (mm) Chiều rộng bước b (mm) Đệm 5050 41,5 1200 1165 Bộ phân phối lỏng: Chọn kính thước phân phối lỏng theo bảng IX_Sổ tay trình SVTH: NGUYỄN THU HƯỜNG MSSV: DC00202837 12 thiết bị công nghệ hóa chất-Tập 2_Trang 230 ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: BÙI THỊ THANH THỦY Đường kính tháp (mm) (6) Đĩa phân phối loại Ống dẫn chất lỏng d S t Số lượng đĩa (loại 2) 44,52,5 70 70 Đường kính đĩa Dđ 1200 750 Trở lực tháp đệm: Độ nhớt hỗn hợp khí thay đổi theo nhiệt độ: = (3/2 (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 00C; + 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) Tra được: = 351; = 331 => C = = = 341 = (3/2 = 6,154 (N.s/m2) Chuẩn số Reynol: - Rey = ( CT trang 172_Các trình, thiết bị công nghệ hóa chất thực phẩmTập 4) Rey = = 762,89 Hệ số ma sát đệm vòng đệm đổ lỗn xộn: Rey > 40 => Ở chế độ chuyển động xoáy: = = = 4,243 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) H_Chiều cao lớp đệm, m; SVTH: NGUYỄN THU HƯỜNG MSSV: DC00202837 12 Trong đó: ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: BÙI THỊ THANH THỦY w_Vận tốc làm việc khí tháp, m/s; Pkhô = = 16947,941 (N/m2) (7) Đường ống dẫn khí: Vận tốc khí ống khoảng 10-30 m/s Chọn vận tốc dẫn khí vào - - - vận tốc dẫn khí v=30 m/s Ống dẫn khí vào: Lưu lượng khí vào: Qv = (m3/s) Đường kính ống dẫn khí vào: d = = = 0,7m 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 Ống dẫn khí ra: Lưu lượng khí ra: Qr Qv = (m3/s) Đường kính ống dẫn khí vào: d = = = 0,7m 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 Kích thước chi tiết thiết bị hấp thụ: STT Thông số Chiều cao đệm Đường kính tháp Khoảng cách từ lớp đệm đến nắp Khoảng cách từ lớp đệm đến đáy Khoảng cách lớp đệm Tổng chiều cao tháp hấp thụ Đường ống dẫn khí Đơn vị m m m m m m m Giá trị 0,305 1,75 0,5 7,33 0,7 PHẦN III: TÍNH TOÁN LAN TRUYỀN TRONG KHÔNG KHÍ SVTH: NGUYỄN THU HƯỜNG MSSV: DC00202837 12 SỐ LIỆU ĐẦU BÀI ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: BÙI THỊ THANH THỦY A 2/3bA B lA lB bA L1 bB Kích thước nhà: - Nhà A: bA=20m lA=60m hA=12m - Nhà B: bB=30m lB=120m hB=15m L1 = 75m; Hô=41m; uo=1 m/s; Tkt=100oC; Txq=25oC Lưu lượng L = 40000 (m3/h) Khí trung tính cấp D TÍNH TOÁN Phân loại nhà: Gọi: + Chiều rộng nhà b (m) + Chiều dài nhà l (m) + Chiều cao nhà h (m) + Khoảng cách mép tường sau nhà đến mép tường trước nhà thứ L1 (m) + Khoảng cách từ mặt sau nhà đến nguồn thải bz (m) + Chiều cao tòa nhà thứ h’ (m) - - Ta có: 2,5hA = 2,512 = 30 (m) bA = 20 (m) Có: 10hA = 1012 = 120 (m) lA = 60 (m) Lại có: 8hA = 812 = 96 (m) L1 = 75 (m) SVTH: NGUYỄN THU HƯỜNG MSSV: DC00202837 => bA < 2,5hA => A nhà hẹp => lA < 10hA => A nhà ngắn => L1 < 8hA => A B nhóm nhà 12 - ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI - - - - - GVHD: BÙI THỊ THANH THỦY Nhà A nhà hẹp, ngắn A B nhóm nhà Vì A, B nhóm nhà nên chiều cao giới hạn nguồn thải: Hgh = 0,36 (bz+L1) + h’ (CT 2.20_Trang 46_ĐH TN MT HN) = 0,36 (bA + L1) + hB = 0,36 (20 + 75) + 15 = 46,8 (m) Vận tốc gió miệng ống khói: u41 = u10 ( CT 2.1_Trang 40_Kỹ thuật XLKT-ĐH TN MT HN) Tra bảng 2.1 (Kỹ thuật XLKT-ĐH TN MT HN_Trang 40) có: Cấp độ ổn định khí quyển: Cấp D Giả sử độ gồ ghề mặt đất là: z0 = 0,01 m n = 0,12 u41 = u10 = = 1,184 (m/s) Vận tốc khí thải khỏi miệng ống khói: W = = = 6,291 (m/s) Độ cao nâng luồng khói: Theo Davidson W.F ta có: ( CT 2.2_Trang 41_Kỹ thuật XLKT-ĐH TN MT HN) H = Dô (1 + = 1,5 (1 + = 18,671 (m) Chiều cao hiệu nguồn thải: (CT 2.17_Trang 43_Kỹ thuật XLKT-ĐH TN MT HN) Hhq = Hô + H = 41 +18,671 = 59,671 (m) Hhq > Hgh => Nguồn thải nguồn cao Nguồn thải là: + Nguồn cao + Nguồn nhân tạo + Nguồn điểm + Nguồn nóng (200C Không phải xử lý lại NO2 Vậy khu dân cư B tất khí thải đạt chuẩn TÀI LIỆU THAM KHẢO Kỹ thuật xử lý khí thải_Trường đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội, năm 2014 Ô nhiễm không khí xử lý khí thải-Tập 2-GS.TS Trần Ngọc Chấn -NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội, năm 2001 Ô nhiễm không khí xử lý khí thải-Tập 3-GS.TS Trần Ngọc Chấn -NXB Khoa học kỹ thuật, năm 2001 Các trình thiết bị công nghệ hóa chất thực phẩm-Tập – GS.TSKH Nguyễn Bin - NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất-Tập – Trần Xoa – NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất-Tập – Trần Xoa – SVTH: NGUYỄN THU HƯỜNG MSSV: DC00202837 12 NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội [...]... DC00202837 12 1 ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI 12 II GVHD: BÙI THỊ THANH THỦY Chiều dài của thiết bị L’ m 16,606 Xử lý khí: Xử lý 3 khí: Cl2, H2S, NO2 Các thông số đầu vào Các đại lượng Đơn vị Số liệu Lưu lượng m3/h 40000 Nồng độ Cl2 ban đầu mg/m3 40 Nồng độ H2S ban đầu mg/m3 38 Nồng độ NO2 ban đầu mg/m3 3112 Nhiệt độ khí thải o 100 C TÍNH TOÁN 1 Tính toán số liệu đầu vào: Vì nhiệt độ khí thải là 100 0C và... 11 11 9 22 TÍNH TOÁN Xử lý bằng buồng lắng bụi: - Lựa chọn thiết bị buồng lắng để xử lý bụi Dựa vào dải phân cấp cỡ hạt bụi trên Chọn nghĩa là buồng lắng có thể lọc toàn bộ cỡ hạt d 0 - Với công thức: SVTH: NGUYỄN THU HƯỜNG MSSV: DC00202837 12 1 ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: BÙI THỊ THANH THỦY (Sách kỹ thuật xử lý khí thải- ĐH TN và MT HN_trang 77) Trong đó: + µ : Độ nhớt của khí thải ở 100oC Hệ số... NaHS + NaHCO3 (3) 2NO2 + Na2CO3 NaNO3 + NaNO2 + CO2 - 3 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 Na2CO3 Tháp hấp thụ khí Cl2, H2S, NO2 SVTH: NGUYỄN THU HƯỜNG MSSV: DC00202837 12 Khí đạt yêu cầu thải ra ngoài môi trường ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI - Bụi và khí được thu gom thông qua các chụp hút bố trí trên các máy... Lượng mol hỗn hợp khí đầu ra: = + 1606,515 ( - Lượng mol khí đầu ra: SVTH: NGUYỄN THU HƯỜNG MSSV: DC00202837 12 = ( ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI - GVHD: BÙI THỊ THANH THỦY Nồng độ phần mol tuyệt đối: = ( - Nồng độ phần mol tương đối: = ( Ta có bảng sau: (mg/m3) M ( Khí Cl2 9,835 71 5,54110-3 Khí H2S 7,376 34 8,67810-3 Khí NO2 835,974 46 0,727 Bảng: Hiệu suất xử lý các khí: Khí Cl2 Khí H2S Khí NO2 Cv 49,241... để có thể thải ra môi trường SVTH: NGUYỄN THU HƯỜNG MSSV: DC00202837 12 - GVHD: BÙI THỊ THANH THỦY ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: BÙI THỊ THANH THỦY PHẦN II: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ XỬ LÝ I Xử lý bụi Các thông số đầu vào Các đại lượng Đơn vị Số liệu Lưu lượng m3/s 11,11 Nồng độ bụi ban đầu mg/m3 30000 Khối lượng riêng của bụi kg/m3 3500 Khối lượng riêng của khí thải kg/m3 1,2 Độ nhớt của không khí ở 0oC kg/m.s... DC00202837 12 Trong đó: ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: BÙI THỊ THANH THỦY w_Vận tốc làm việc của khí trong tháp, m/s; Pkhô = = 16947,941 (N/m2) (7) 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=30 m/s Ống dẫn khí vào: Lưu lượng khí vào: Qv = (m3/s) Đường kính ống dẫn khí vào: d = = = 0,7m Để đảm bảo phân phối khí đều trong tháp ta... thì nhiệt độ dòng khí thải đã bị giảm xuống Vậy giả sử nhiệt độ khí thải sau quá trình lọc bụi đã bị giảm xuống còn 300C - Ta có: + Ở 1000C: PV = n1T1 0 + Ở 30 C: PV = n2T2 n1T1 = n2T2 hay C1T1 = C2T2 C2 = = = SVTH: NGUYỄN THU HƯỜNG MSSV: DC00202837 12 Ta có bảng sau: ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI - - GVHD: BÙI THỊ THANH THỦY Lượng mol hỗn hợp khí cung cấp đầu vào: = = = 1609,917 ( Lượng mol khí đầu vào: = (... 5,16 ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: BÙI THỊ THANH THỦY Kích thước chi tiết của Xyclon: ST T Các thông số 1 Đơn vị Giá trị Chiều rộng của cửa dẫn khí b vào m 0,95 2 Chiều cao ống dẫn khí vào a m 2 3 Chiều cao của thân hình trụ H m 3,75 4 Chiều cao làm việc hiệu quả l của Xyclon m 1,75 5 Bán kính ống trụ trung tâm r1 m 0,95 6 Bán kính thân hình trụ r2 m 1,25 3 Kí hiệu Lưới lọc bụi: Lưu lượng khí thải: ... THANH THỦY 15 ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI 5 2 - - GVHD: BÙI THỊ THANH THỦY Thể tích làm việc của buồng V m3 67,5 Xử lý bằng Xyclon: Các thông số cần thiết cho tính toán và thiết kế: + Lưu lượng khí vào Xyclon: 40000 m3/h + Khối lượng riêng của hạt bụi: 3500kg/m3 + Nồng độ bụi vào Xyclon: 11,94g/m3 Gọi: D là đường kính của Cyclon (m) b là chiều rộng của cửa dẫn khí vào (m) a là chiều cao ống dẫn khí vào (m)... bụi (vận tốc dòng khí) : = = 0,741 (m/s) < 3m/s => Thỏa mãn ( Vì thông thường vận tốc tối đa của dòng khí trong buồng lắng là u=3m/s_Sách kỹ thuật xử lý khí thải- ĐH TN và MT HN_trang 77) SVTH: NGUYỄN THU HƯỜNG MSSV: DC00202837 12 + Thời gian lưu lại của bụi trong buồng lắng: 12,146(s) ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: BÙI THỊ THANH THỦY + Thời gian rơi của hạt bụi ở vị trí phía trên góc trái trên cùng của buồng