đồ án xử lý khí thải SO2 từ nồi hơi 12000m3h

Đ ng th i do trình đ lý lu n cũng nh kinh nghi m th c ti n còn h n ch nên ồ án ộ lý luận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên ận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHIỆ VÀ QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG



ĐỒ ÁN KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI

ĐỀ TÀI: TÍNH TOÁNTHIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ SO2

Giáo viên hướng dẫn: Bùi Thị Ngọc Phương Sinh viên : Lê Thị Hoài Thương-14141981

Đỗ Minh Đức Thiện-14130621

TP HCM, tháng 4 năm 2017

LỜI CẢM ƠN

Em xin g i l i c m n chân thành và s tri ân sâu s c đ i v i các th y cô c a ảm ơn chân thành và sự tri ân sâu sắc đối với các thầy cô của ơn chân thành và sự tri ân sâu sắc đối với các thầy cô của ự tri ân sâu sắc đối với các thầy cô của ắc đối với các thầy cô của ối với các thầy cô của ới các thầy cô của ầy cô của ủa

trư ng Đ i h c ại học ọc Công Nghi p tp HCMệp tp HCM , đ c bi t là các th y cô ặc biệt là các thầy cô ệp tp HCM ầy cô của vi n Môi Trệp tp HCM ư ng c a ủa

trư ng đã t o đi u ki n cho ại học ều kiện cho ệp tp HCM nhóm Và em cũng xin chân thành cám nơn chân thành và sự tri ân sâu sắc đối với các thầy cô của cô Bùi Th Ng c ị Ngọc ọc

Phươn chân thành và sự tri ân sâu sắc đối với các thầy cô của đã nhi t tình hng ệp tp HCM ưới các thầy cô của ng d n hẫn hướng dẫn em hoàn thành ưới các thầy cô của ng d n em hoàn thànhẫn hướng dẫn em hoàn thành t t đ ánối với các thầy cô của ồ án

Trong quá trình làm đ ánồ án , khó tránh kh i sai sót, r t mong các th y, cô b qua ỏi sai sót, rất mong các thầy, cô bỏ qua ất mong các thầy, cô bỏ qua ầy cô của ỏi sai sót, rất mong các thầy, cô bỏ qua

Đ ng th i do trình đ lý lu n cũng nh kinh nghi m th c ti n còn h n ch nên ồ án ộ lý luận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên ận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên ư ệp tp HCM ự tri ân sâu sắc đối với các thầy cô của ễn còn hạn chế nên ại học ế nên bài đ ồ án

án không th tránh kh i nh ng thi u sót, em r t mong nh n đỏi sai sót, rất mong các thầy, cô bỏ qua ững thiếu sót, em rất mong nhận được ý kiến đóng góp thầy, ế nên ất mong các thầy, cô bỏ qua ận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên ược ý kiến đóng góp thầy,c ý ki n đóng góp th y,ế nên ầy cô của

cô đ em h c thêm đọc ược ý kiến đóng góp thầy,c nhi u kinh nghi m và sẽ hoàn thành t t h n bài báo cáo t t ều kiện cho ệp tp HCM ối với các thầy cô của ơn chân thành và sự tri ân sâu sắc đối với các thầy cô của ối với các thầy cô của nghi p s p t i.ệp tp HCM ắc đối với các thầy cô của ới các thầy cô của

Em xin chân thành c m n! ảm ơn! ơn!

MỤC LỤCDANH MỤC BẢNG

Bảng 4.6 Các thông số thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống chùm 36Bảng 4.7 Các thông số thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống chùm 40Bảng 4.8 Khối lượng riêng của đ NaOH 10%(kg/m3) theo nhiệt độ (ở áp suất

Hình 2.3 Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 bằng kẽm oxit kết hợp với natri sunfit 14

Hình 4.3 Đường cân bằng và đường làm việc trên cùng 1 đồ thị 34

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 7

I KHÁI QUÁT 7

II ĐẶC ĐIỂM KHÓI THẢI TỪ LÒ HƠI 7

III TÁC HẠI CỦA KHÍ SO2 9

CHƯƠNG II: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SO2 12

I HẤP THỤ KHÍ SO2 BẰNG NƯỚC 12

II XỬ LÝ SO2 BẰNG CARBON DDIOXXIT CÓ SẴN TRONG KHÍ THẢI KẾT HỢP VỚI NATRI HYDROXIT 13

III DUNG DỊCH HẤP THỤ 14

CHƯƠNG III: ĐỀ XUẤT VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 16

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH 23

I CÂN BẰNG VẬT CHẤT 23

1.1 Đầu vào 23

1.2 Đầu ra 24

II XÁC ĐỊNH PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG 25

2.1 Tính toán cho cặp giá trị 27

2.2 Kết quả 28

III XÁC ĐỊNH PHƯƠNG TRÌNH ĐƯỜNG LÀM VIỆC 32

3.1 Xác định Lmin 32

3.2 Xác định Xđ và Xc 33

IV.TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CYCLONE 35

V THIẾT BỊ GIẢI NHIỆT 37

5.1 Các thông số ban đầu 37

5.2 Cân bằng nhiệt lượng 38

5.3 Xác định diện tích bề mặt trao đổi nhiệt 38

6.1 Tính đường kính tháp hấp thụ 40

6.2 Tính chiều cao tháp hấp thụ 45

6.3 Tính các công trình phụ trợ 51

6.4 Tính cơ khí 55

VII TÍNH TOÁN GIÁ THÀNH 74

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 76

I NHẬN XÉT VỀ PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ 76

II THÁP HẤP THỤ(THÁP ĐỆM) 77

III VẬT LIỆU ĐỆM 77

IV VẬT LIỆU CHẾ TẠO THÁP HẤP THỤ 77

V LỰA CHỌN DUNG MÔI 77

VI CÁC YẾU TÓ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HIỆU QUẢ HẤP THỤ 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO

6

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN

- Lò hơi là nguồn cung cấp nhiệt khá phổ biến trong nhiều loại hình công

nghệ, thường gặp trong các công đoạn sấy, gia nhiệt định hình, gia nhiệt chocác phản ứng hóa học, làm chín thực phẩm, khử trùng…Trong nhiều ngànhsản xuất, lò hơi là thiết bị không thể không có

- Lò hơi có thể được cấp nhiệt từ nhiều nguồn khác nhau Ở các lò hơi công

suất nhỏ thường cấp nhiệt bằng điện, một số lò hiện đại dùng nhiên liệu làkhí đốt hóa lỏng (gas-LPG) kèm theo là hệ thống điều chỉnh tự động Vớicác lò hơi “sạch” như trên thường không có vấn đề về mặt khói bụi thải Tuynhiên, thường gặp trong các cơ sở tiểu thủ công nghiệp tại Thành phố HồChí Minh là các lò hơi dùng nhiên liệu đốt lò chính là gỗ củi, than đá hoặcdầu F.O Các sản phẩm cháy do việc đốt các nhiên liệu trên thải vào khôngkhí thường là nguyên nhân dẫn đến tình trạng ô nhiễm môi trường

- Đặc điểm khói thải của các loại lò hơi khác nhau, tùy theo loại nhiên liệu sử

dụng

- SO2 chủ yếu sinh ra trong quá trình đốt nhiên liệu bằng than đá hoặc dầu

F.O

 Đặc điểm khói thải lò hơi đốt bằng than đá

- Khí thải của lò hơi đốt than chủ yếu mang bụi, CO2, CO, SO2, SO3, NOx…

do thành phần hóa chất có trong than kết hợp với ôxy trong quá trình cháytạo nên

- Hàm lượng lưu huỳnh trong than khoảng 0,5% nên trong khí thải có SO2

với nồng độ khoảng 1333mg/m3

 Đặc điểm khói thải lò hơi đốt bằng dầu F.O

- Khí thải của lò hơi đốt dầu F.O thường có các chất sau: CO2, CO, SO2, SO3,

NOx, hơi nước…

- Ngoài ra còn có một hàm lượng nhỏ tro và các hạt tro rất nhỏ trộn lẫn với

dầu cháy không hết tồn tại dưới dạng sol khí mà ta thường gọi là mồ hóng

Bảng 1.1: Nồng độ các chất trong khí thải lò hơi đốt dầu F.O

Bảng 1.2: Các chất ô nhiễm trong khói thải lò hơi

Lò hơi đốt bằng củi Khói + tro bụi + CO + CO2

Lò hơi đốt bằng than đá Khói + tro bụi + CO + CO2 + SO2 + SO3 + NOx

Lò hơi đốt bằng dầu

F.O

Khói + tro bụi + CO + CO2 + SO2 + SO3 + NOx

( Trích Sổ tay hướng dẫn xử lý ô nhiễm môi trường trong sản xuất tiểu thủ công nghiệp – Xử lý khói lò hơi – Sở Khoa học, Công nghệ và môi trường

Tp.HCM )

8

III TÁC HẠI CỦA KHÍ SO2

- Khí SO2 là loại khí không màu, không cháy, có vị hăng cay Do quá trình

quang hóa hay do sự xúc tác, khí SO2 dễ dàng bị oxy hóa và biến thành SO3trong khí quyển

- Khí SO2 là loại khí độc hại không chỉ đối với sức khỏe con người, động thực

vật mà còn ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường

 Đối với sức khỏe con người

- SO2 là chất có tính kích thích, ở nồng độ nhất định có thể gây co giật ở cơ

trơn của khí quản Ở nồng độ lớn hơn sẽ gây tăng tiết dịch niêm mạc đườngkhí quản Khi tiếp xúc với mắt, chúng có thể tạo thành axit

Bảng 1.3: Liều lượng gây độc

130 - 260 Liều nguy hiểm sau khi hít thở (30 - 60 phút)

1000 - 1300 Liều gây chết nhanh (30 - 60 phút)

- SO2 có thể xâm nhập vào cơ thể con người qua các cơ quan hô hấp hoặc các

cơ quan tiêu hóa sau khi được hòa tan trong nước bọt Cuối cùng, chúng cóthể xâm nhập vào hệ tuần hoàn

- Khi tiếp xúc với bụi, SO2 có thể tạo ra các hạt axit nhỏ có khả năng xâm

nhập vào các huyết mạch nếu kích thước của chúng nhỏ hơn 2-3 μm.m

- SO2 có thể xâm nhập vào cơ thể qua da và gây ra các chuyển đổi hóa học

Kết quả là hàm lượng kiềm trong máu giảm, ammoniac bị thoát qua đườngtiểu và có ảnh hưởng đến tuyến nước bọt

- Trong máu, SO2 tham gia nhiều phản ứng hóa học, gây rối loạn chuyển hóa

methemoglobine để chuyển Fe2+ (hòa tan) thành Fe3+ (kết tủa) gây tắc nghẽn mạch máu cũng như làm giảm khả năng vận chuyển oxy của hồng cầu, gây co hẹp dây thanh quản, khó thở.

 Đối với thực vật

- Các loài thực vật nhạy cảm với khí SO2 là rêu và địa y

Bảng 1.4 : Nồng độ gây độc

0,03 Ảnh hưởng đến sinh trưởng của rau quả

1 – 2 Chấn thương lá cây sau vài giờ tiếp xúc

- SO2 bị oxy hóa ngoài không khí và phản ứng với nước mưa tạo thành axit

sulfuric hay các muối sulfate gây hiện tượng mưa axit, ảnh hưởng xấu đếnmôi trường

 Quá trình hình thành mưa axit của SO 2

- Phản ứng hoá hợp giữa lưu huỳnh điôxít và các hợp chất gốc hiđrôxyl:

SO2 + OH· → HOSO2·

- Phản ứng giữa hợp chất gốc HOSO2· và O2 sẽ cho ra hợp chất gốc HO2·

và SO3 :

HOSO2· + O2 → HO2· + SO3

- Lưu huỳnh triôxít SO3 sẽ phản ứng với nước và tạo ra H2SO4 Đây chính là

thành phần chủ yếu của mưa axít

SO3(k) + H2O(l) → H2SO4(l)

10

 Các tác hại của mưa axit

- Nước hồ bị axit hóa: mưa axit rơi trên mặt đất sẽ rửa trôi các chất dinh

dưỡng trên mặt đất và mang các kim loại độc hại xuống ao hồ, gây ô nhiễm nguồn nước trong hồ, phá hỏng các loại thức ăn, uy hiếp sự sinh tồn của các loài cá và các sinh vật khác trong nước

Bảng 1.5: Các ảnh hưởng của pH đến hệ thủy sinh vật

pH<6,0 Các sinh vật bậc thấp của chuỗi thức ăn bị chết (phù du…),

đây là nguồn thức ăn quan trọng của cá

pH<5,5 Cá không thể sinh sản được Cá con khó sống sót Cá lớn bị

dị dạng do thiếu dinh dưỡng Cá bị chết do ngạt

pH<5,0 Quần thể cá bị chết.

pH<4,0 Xuất hiện các sinh vật mới khác với các sinh vật ban đầu.

- Rừng bị hủy diệt và sản lượng nông nghiệp bị giảm: mưa axit làm tổn

thương lá cây, gây trở ngại quá trình quang hợp, làm cho lá cây bị vàng vàrơi rụng, làm giảm độ màu mỡ của đất và cản trở sự sinh trưởng của cây cối

- Làm tổn hại sức khỏe con người: các hạt sulfate, nitrate tạo thành trong khí

quyển làm hạn chế tầm nhìn Hơn nữa, do hiện tượng tích tụ sinh học, khicon người ăn các loại cá có chứa độc tố, các độc tố này sẽ tích tụ trong cơthể và gây nguy hiểm đối với sức khỏe con người

- Gây ăn mòn vật liệu và phá hủy các công trình kiến trúc

CHƯƠNG II CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SO2

- Là phương pháp đơn giản được áp dụng sớm nhất để loại bỏ khí SO2 trong

khí thải, nhất là trong khói từ các lò công nghiệp

Ưu điểm: rẻ tiền, dễ tìm, hoàn nguyên được.

( Trang 93 – Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 3 – Trần Ngọc Chấn )

Hình2.2 Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO 2 bằng sữa vôi

( Trang 95 – Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 3 – Trần Ngọc Chấn )

KẾT HỢP VỚI NATRI HYDROXIT

- Phương pháp này dựa theo các phản ứng sau:

(Trang 110 – Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 3 – Trần Ngọc Chấn)

Ưu điểm: không đòi hỏi làm nguội sơ bộ khói thải, hiệu quả xử lý cao.

Nhược điểm: hệ thống xử lý khá phức tạp và tiêu hao nhiều muối natri.

- Vì thế, ta áp dụng QCVN 19: 2015/BTNMT cho đầu ra của HTXL

 Hiệu suất của quá trình xử lý bằng hấp thụ

E=8000−500

80000 .100 %=93,75%

 Lựa chọn dung dịch hấp thụ

- Các dung dịch thường dùng để hấp thụ khí SO2 có thể là nước, huyền phù

sữa vôi (FGD), dung dịch soda Na2CO3, dung dịch NaOH…

- Nồng độ SO2 trong khói thải lò hơi theo đề bài là 8000 mg/m3

Chuyển sang nồng độ C ppm

C ppm=8000.22,4 (273+55)

64.273 =3364( ppm)

- Ta thấy, nồng độ SO2 ban đầu là rất lớn (3364 ppm > 2000 ppm) nên không

áp dụng phương pháp hấp thụ SO2 bằng huyền phù sữa vôi được

14

- Đối với nồng độ cao, ta có thể áp dụng phương pháp hấp thụ SO2 bằng nước

hoặc bằng các dung dịch hấp thụ có chứa Natri như NaOH và Na2CO3

- Tuy nhiên, khí SO2 có độ hòa tan trong nước khá thấp nên thường phải dùng

một lượng nước rất lớn và thiết bị hấp thụ phải có thể tích rất lớn, cồngkềnh Mặt khác, để tách SO2 khỏi dung dịch phải nung nóng lên

đến 1000C nên tốn rất nhiều năng lượng, chi phí nhiệt lớn

- NaOH và Na2CO3 là các chất hấp thụ có hoạt độ hấp thụ mạnh, có thể xử lý

SO2 ở bất kỳ nồng độ nào Do đó, dung dịch hấp thụ lựa chọn cho quy trìnhcông nghệ là dung dịch NaOH (pha loãng với nước)

CHƯƠNG III: ĐỀ XUẤT VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH

CÔNG NGHỆ

Yêu cầu: Thiết kế hệ thống xử lí khí thải SO2 từ lò hơi với nguyên liệu là than

bằng thiết bị tháp hấp thụ (tháp đệm)

 Nguồn khói thải từ lò hơi có các thông số sau

- Công suất nồi hơi: 65,5 m3hơi/h

B: lượng than đá đốt trong 1 giờ (kg/h)

V02: khói sinh ra khi đốt 1 kg than (m3/kg), lấy V02 = 7,5 m3/kg

V0: lượng không khí cần để đốt 1 kg than (m3/kg), lấy V02 = 7,5 m3/kg

h s th a không khí(ệp tp HCM ối với các thầy cô của ừa không khí( = 1,25-1,53), ), lấy =1,25

t: nhi t đ khí th i (ệp tp HCM ộ lý luận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên ảm ơn chân thành và sự tri ân sâu sắc đối với các thầy cô của 0C), l y t = 250ất mong các thầy, cô bỏ qua 0C

- Tính toán lượng than đốt trong 1 giờ

- Nhiệt lượng cần tiêu tốn để làm bay hơi 1 tấn nước ở 30C(xem nước bay

16

hơi ở 100C):

Q = M.C. t

Trong đó:

C: nhiệt dung riêng của nước, J/kg.K

M: khối lượng nước cần bay hơi, kg

 t: hiệu số giữa nhiệt độ cuối và đầu, C

Q = 1000.4200.(100 – 30) = 294.106 J =70237,47 kcalThan An-tra-xit có nhiệt lượng là 6810 kcal/kg

Lượng than đá cần dùng là:

m = Q/6810 = 70237,47/6810 = 10,314 kg/tấn hơi

 Lượng than cần để bay hơi 65,48 tấn nước trong 1 giờ là:

10,314 x 65,48 = 675,35 kg/hVậy B = 675,35 kg/h

- Theo QCVN 19: 2015/BTNMT, nồng độ tối đa cho phép của bụi và SO2

được tính theo công thức sau:

Cmax = C Kp Kv

Trong đó:

- Cmax là nồng độ tối đa cho phép của bụi và SO2 ( mg/Nm3)

- C là nồng độ của SO2 quy định tại mục 2.2 (mg/Nm3)

- Kp là hệ số lưu lượng nguồn thải quy định tại mục 2.3

- Kv là hệ số vùng, khu vực quy định tại mục 2.4

18

Tính n ng đ lan truy n ồng độ lan truyền ộ lan truyền ền

- Ngu n phát th i làồ án ảm ơn chân thành và sự tri ân sâu sắc đối với các thầy cô của lò h iơn chân thành và sự tri ân sâu sắc đối với các thầy cô của

- Ch n: ng khói có chi u cao hình h c là 1ọc Ống khói có chiều cao hình học là 1 ều kiện cho ọc 5 m

- Nhi t đ không khí xung quanh là Tệp tp HCM ộ lý luận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên xq = 40OC

- Nhi t đ khói th i là Tệp tp HCM ộ lý luận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên ảm ơn chân thành và sự tri ân sâu sắc đối với các thầy cô của kt = 250oC

- Đư ng kính ng khói D = 1ối với các thầy cô của ,5m

- V n t c khói ận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên ối với các thầy cô của ω= 15 m/s , v n t c khói dao đ ng t 6,5 – 20 m/sận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên ối với các thầy cô của ộ lý luận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên ừa không khí(

- V n t c gió uận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên ối với các thầy cô của 10 = 4,3), 6 m/s

- Đ n đ nh khí quy n c p Cộ lý luận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên ổn định khí quyển cấp C ị Ngọc ất mong các thầy, cô bỏ qua

*Tính chi u cao hi u qu c a ng khói ền ệu quả của ống khói ả của ống khói ủa ống khói ống khói

H= h + ∆h

Trong đó :

Hc là chi u cao hi u qu c a ng khói, mều kiện cho ệp tp HCM ảm ơn chân thành và sự tri ân sâu sắc đối với các thầy cô của ủa ối với các thầy cô của

h là chi u cao hình h c c a ng khói, mều kiện cho ọc ủa ối với các thầy cô của

∆ hlà đ nâng v t khói, mộ lý luận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên ệp tp HCM

* Tính đ nâng v t khói ộ lan truyền ệu quả của ống khói

Công th c Davidson ức Davidson

∆ h=D ׿

→ ∆ h=1,5׿

→ ∆ h= 11,86 mChi u cao hi u qu c a ng khóiều kiện cho ệp tp HCM ảm ơn chân thành và sự tri ân sâu sắc đối với các thầy cô của ủa ối với các thầy cô của

Hc = h + ∆ h= 15 + 11,86 =26,86 m

→Chi u cao hình h c c a ng khói dao đ ng t 1,4 – 1,8 l n cho k t quều kiện cho ọc ủa ối với các thầy cô của ộ lý luận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên ừa không khí( ầy cô của ế nên ảm ơn chân thành và sự tri ân sâu sắc đối với các thầy cô của đúng phù h p v i th c t vì v y chi u cao hình h c c a ng khói h =ợc ý kiến đóng góp thầy, ới các thầy cô của ự tri ân sâu sắc đối với các thầy cô của ế nên ận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên ều kiện cho ọc ủa ối với các thầy cô của 15m

V y xận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên m = 151,3), 46 m

Công th c tính n ng đ lan truy n theo mô hình gaussức Davidson ồ án ộ lý luận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên ều kiện cho

Trong đó:

M: t i lảm ơn chân thành và sự tri ân sâu sắc đối với các thầy cô của ược ý kiến đóng góp thầy,ng ô nhi m, g/sễn còn hạn chế nên

σ y, σ z: h s khu ch tán theo phệp tp HCM ối với các thầy cô của ế nên ươn chân thành và sự tri ân sâu sắc đối với các thầy cô của ng ngang và phươn chân thành và sự tri ân sâu sắc đối với các thầy cô của ng đ ngức Davidson U: v n t c gió, U= 4m/s( QCXDVN 02:2008/BXD)ận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên ối với các thầy cô của

H: chi u cao c t khói H = ều kiện cho ộ lý luận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên 26,25m

V i M = Q×C = ới các thầy cô của 1200×8000 = 9,6.106 mg/h = 2,7g/s

Trong đó:

Q: l u lư ược ý kiến đóng góp thầy,ng khí th i, mảm ơn chân thành và sự tri ân sâu sắc đối với các thầy cô của 3), /h

C: n ng đ đo đ c t i ngu n th i, mg/mồ án ộ lý luận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên ại học ại học ồ án ảm ơn chân thành và sự tri ân sâu sắc đối với các thầy cô của 3),

bơm

Hình 3.1 Sơ đồ hệ xử lý SO 2 bằng phương pháp hấp thụ

 Thuyết minh sơ đồ công nghệ

- Vì nồng độ bụi tương đối cao hơn so với nồng độ cho phép (300 mg/m3

> 200 mg/m3) nên ta phải xử lý bụi Cho dòng khí thải có chứa bụi đi quaCyclone để thu hồi bụi

- Do nhiệt độ dòng khí thải cao (2500C) nên sau khi qua Cyclone, dòng

khí được dẫn qua thiết bị trao đổi nhiệt để giảm nhiệt độ xuống thích hợpcho quá trình hấp thụ xảy ra hiệu quả

- Dùng quạt thổi khí vào tháp đệm từ dưới lên Dung dịch hấp thụ NaOH

được bơm từ thùng chứa lên tháp và tưới trên lớp vật liệu đệm theo chiềungược với chiều của dòng khí đi trong tháp

Thùng chứa

Tháp giải nhiệt

Nước sau lắng, mang đi

xử lý

Khí đầu ra

Quạt thổi

Dd NaOH

Cyclone

Chú thích

Đường khí:

Đường hóa chất, nước, cặn:

Đường tuần hoàn hóa chất:

- Các phản ứng xảy ra trong tháp:

SO2 + 2NaOH  Na2SO3 + H2O

Na2SO3 + SO2 + H2O  2NaHSO3

SO2 + NaHSO3 + Na2SO3 + H2O  3NaHSO3

- Khí sạch đi vào ống khói và thải ra môi trường có nồng độ SO2 đạt tiêu

chuẩn cho phép Cmax (Theo QCVN 19: 2009/BTNMT)

- Dung dịch sau khi hấp thụ có chứa nhiều natri sunfit, natri bisunfit và khói

bụi Một phần dung dịch được bơm trở lại thùng chứa qua van điều chỉnhlưu lượng và tiếp tục được bơm lên tháp tưới cho vật liệu đệm nếu lượngdung dịch NaOH còn dư nhiều Phần dung dịch còn lại được đưa đến bểlắng để lắng các cặn bẩn Cặn sau lắng được đem chôn lấp còn nước saulắng được đưa đi xử lí rồi mới thải ra môi trường

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH

- Áp suất: Pt = 1atm = 760 mmHg = 1,0133.105 Pa

- Nồng độ đầu ra: CSO2c = 500 mg/m3

- Nhiệt độ của dung dịch NaOH: 250C

- Chọn điều kiện làm việc của tháp là nhiệt độ trung bình của dòng khí vào và

dòng lỏng vào, t0 = 400C Hỗn hợp khí xử lý xem như gồm SO2 và khôngkhí

- Nồng độ phân mole của SO2 trong hỗn hợp khí

3 , 362 10−31−3 , 362 10−3=3 ,373 10

−3

- Ta có Gd = V.hh (1)

Trong đó:

V: thể tích hỗn hợp khí (m3/s)

 hh: khối lượng riêng hỗn hợp khí (kg/m3)

- Khối lượng riêng của pha khí ở 00C và 1atm:

3)

1.2 Đầu ra

- Suất lượng mole của SO2 được hấp thụ:

- Khối lượng riêng của pha khí ở 400Cvà 1atm (ta xem như nhiệt độ dòng khí

ra bằng với nhiệt độ làm việc là 400C):

Bảng 4.1: Áp suất riêng phần của SO2 (mmHg) tại bề mặt phân chia hai pha lỏng-khí

- Điều kiện làm việc của quá trình hấp thụ là ở 400C và áp suất 1atm

Bảng 4.2: Bảng thể hiện độ hòa tan của SO2 trong nước ở 40 0C và áp suất 1atm

2.1 Tính toán cho cặp giá trị p * SO2 = 60mmHg và C SO2 0,5gSO = 2 /100gH 2 O

0,5640,5

64 +

10018

 Vẽ đường cân bằng

Hình 4.1 Đường cân bằng

- Đường cân bằng của quá trình hấp thụ SO2 tuân theo định luật Henry, nên

phương trình đường cân bằng có dạng :

Nồng độ phần mol SO2 trong pha lỏng

- Do nồng độ phần mol của SO2 trong pha khí thay đổi trong khoảng rất nhỏ so với nồng độ

được biểu diễn trên đồ thị nên ta chọn hệ số Henry H = 56,39

 Phương trình đường cân bằng:

y * = 56,39x

Bảng 4.5: giá trị y, Y, x, X

- Từ bảng số liệu, ta thấy giá trị của cặp y-x xấp xỉ giá trị Y-X nên xem như phương trình

đường cân bằng biểu diễn theo Y-X có dạng như sau:

Y = 56,39X

31

 Vẽ đường cân bằng (X-Y)

Hình 4.2 Đường cân bằng(X-Y) III. XÁC ĐỊNH PHƯƠNG TRÌNH ĐƯỜNG LÀM VIỆC

3.1 Xác định L min

- Xmax là giao điểm của đường YA

Y=56,39X

- Ta có: 3,373.10-3 = 56,39 Xmax

= 3,363.10 với đường cân bằng

=> Xmax = 0,0000598 (mol SO2/mol dung dịch)

Xđ = 0

Yđ - Yc = (L/G).(Xc - Xđ)

ĐƯỜNG CÂN BẰNG

4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0

- Xác định tỉ lệ (L tr

G tr) :(L tr

 Vẽ đường cân bằng và đường làm việc trên cùng đồ thị

33

ĐƯỜNG CÂN BẰNG-ĐƯỜNG LÀM VIỆC

4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0

0-Hình 4.3 Đường cân bằng và đường làm việc trên cùng 1 đồ thị

- Nồng độ phần khối lượng của SO2 trong hỗn hợp khí đầu vào:

Số mol SO2 trong pha lỏng (10-3)

 Khối lượng riêng của khí: = 0,834 kg/m3

 Chọn chiều cao thùng chứa bụi h = 3m

 Tiết diện thùng chứa bụi:

12000

3 =4000m

 Chọn xiclon của viện NIOGAS (theo Bảng 4.1 Quy chuẩn

xiclon (ở Liên Xô cũ) sách Quá trình và thiết bị công nghệ hoáhọc&thực phẩm_Nguyễn Văn Lụa,trang 188)

35

B ng ả của ống khói 4.6 : Các thông s thi t ống khói ết cylone

1=1,6D=1,92 m

V THI T B GI I NHI T ẾT BỊ GIẢI NHIỆT Ị GIẢI NHIỆT ẢI NHIỆT ỆT

5.1 Các thông s ban đ u: ống khói ầu:

5.1.1 Đ i v i dòng khí th i: ối với dòng khí thải: ới dòng khí thải: ải:

Nhi t đ khí th i vào: tệp tp HCM ộ lý luận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên ảm ơn chân thành và sự tri ân sâu sắc đối với các thầy cô của 1’ = 250oC

Nhi t đ khí th i ra: tệp tp HCM ộ lý luận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên ảm ơn chân thành và sự tri ân sâu sắc đối với các thầy cô của 1’’ = 55oC

Nhi t đ trung bình c a dòng khí th i trong thi t b :ệp tp HCM ộ lý luận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên ủa ảm ơn chân thành và sự tri ân sâu sắc đối với các thầy cô của ế nên ị Ngọc

t1 = 0,5 (t1’ + t1’’) = 152,5oC

T i nhi t đ trung bình c a dòng khói tại học ệp tp HCM ộ lý luận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên ủa 1 = 152,5oC ta có các thông s v t lý c aối với các thầy cô của ận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên ủa khói th i nh sau: b ng 3), – trang 209ảm ơn chân thành và sự tri ân sâu sắc đối với các thầy cô của ư ảm ơn chân thành và sự tri ân sâu sắc đối với các thầy cô của

- Kh i lối với các thầy cô của ược ý kiến đóng góp thầy,ng riêng c a khói: ủa ρ250 = 0,6825 (kg/m3), )

- Nhi t dung riêng đ ng áp: ệp tp HCM ẳng áp: Cp,1= 1082,5 (J/kg.đ )ộ lý luận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên

- H s d n nhi t: ệp tp HCM ối với các thầy cô của ẫn hướng dẫn em hoàn thành ệp tp HCM λ1 = 3), ,57×10-2 (W/m.đ )ộ lý luận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên

- Đ nh t đ ng: ộ lý luận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên ới các thầy cô của ộ lý luận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên ν1 = 27,17×10-6 (m2/s)

- Chu n s Pran: Prẩn số Pran: Pr ối với các thầy cô của 1 = 0,68

L u lư ược ý kiến đóng góp thầy,ng khí th i 250ảm ơn chân thành và sự tri ân sâu sắc đối với các thầy cô của ở 250 oC:

G = 12000∗273+250273 =¿ 22989(m3), /h) = 6,3), 9 (m3), /s)

L u lư ược ý kiến đóng góp thầy,ng kh i lối với các thầy cô của ược ý kiến đóng góp thầy,ng c a dòng khí th i: Gủa ảm ơn chân thành và sự tri ân sâu sắc đối với các thầy cô của 1 = G× ρ3), 55 = 6,3), 9×0,6825 =

4,3), 6(kg/s)

5.1.2 Đ i v i dòng không khí s ch: ối với dòng khí thải: ới dòng khí thải: ạch:

Nhi t đ không khí vào: tệp tp HCM ộ lý luận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên 2’ = 25oC

Nhi t đ không khí ra: tệp tp HCM ộ lý luận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên 2’’= 150oC

Nhi t đ trung bình c a dòng không khí: tệp tp HCM ộ lý luận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên ủa 2 = 0,5×(25+150) = 87,5oC

T i nhi t đ trung bình c a không khí là 87,5 ại học ệp tp HCM ộ lý luận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên ủa oC ta tra b ng 3), – trang 209ảm ơn chân thành và sự tri ân sâu sắc đối với các thầy cô của ta có:

- Nhi t dung riêng đ ng áp, ệp tp HCM ẳng áp: C p ,2= 1066,05 (J/kg.đ )ộ lý luận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên

- Kh i lối với các thầy cô của ược ý kiến đóng góp thầy,ng riêng, ρ2 = 1,269 (kg/m3), )

- H s d n nhi t, ệp tp HCM ối với các thầy cô của ẫn hướng dẫn em hoàn thành ệp tp HCM λ2 = 3), ,066×10-2 (W/m.đ )ộ lý luận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên

- Đ nh t đ ng, ộ lý luận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên ới các thầy cô của ộ lý luận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên ν2 = 20,840 ×10-6 (m2/s)

- Chu n s Pran, Prẩn số Pran: Pr ối với các thầy cô của 2 = 0,718

5.2 Cân b ng nhi t l ằng nhiệt lượng: ệu quả của ống khói ượng: ng:

5.2.1 L ượng nhiệt khí thải toả ra để hạ nhiệt độ từ 250 ng nhi t khí th i to ra đ h nhi t đ t 250 ệt khí thải toả ra để hạ nhiệt độ từ 250 ải: ải: ể hạ nhiệt độ từ 250 ạch: ệt khí thải toả ra để hạ nhiệt độ từ 250 ộ từ 250 ừ 250 0 C xu ng 70 ối với dòng khí thải: o C

Q1 = G1× C p , 1 ×(t '

1−t ' '

1), Trong đó:

37

- G1: l u lư ược ý kiến đóng góp thầy,ng kh i lối với các thầy cô của ược ý kiến đóng góp thầy,ng khí th i, Gảm ơn chân thành và sự tri ân sâu sắc đối với các thầy cô của 1 = 12000×0,6825= 8190 kg/h= 2,275

- G2: l u lư ược ý kiến đóng góp thầy,ng kh i lối với các thầy cô của ược ý kiến đóng góp thầy,ng không khí vào

- Cp,2: nhi t dung riêng đ ng áp, ệp tp HCM ẳng áp: , C p ,2= 1066,05 (J/kg.đ )ộ lý luận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên

Vì khói nóng đi trong ng, ta gi s toàn b lối với các thầy cô của ảm ơn chân thành và sự tri ân sâu sắc đối với các thầy cô của ộ lý luận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên ược ý kiến đóng góp thầy,ng nhi t khói to ra đ u đệp tp HCM ảm ơn chân thành và sự tri ân sâu sắc đối với các thầy cô của ều kiện cho ược ý kiến đóng góp thầy,c

không khí h p th vào nên: Qất mong các thầy, cô bỏ qua ụ vào nên: Q 1 = Q2 = G2× C p ,2∗(t ' '2−t '2)

Q – lược ý kiến đóng góp thầy,ng nhi t mà không khí nh n đệp tp HCM ận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên ược ý kiến đóng góp thầy, ừa không khí(c t khói, Q = 480224,1 (W)

k – h s truy n nhi t qua vách ng, k = 22,3), 5 (W/mệp tp HCM ối với các thầy cô của ều kiện cho ệp tp HCM ối với các thầy cô của 2.0K)

∆t – đ chênh l ch nhi t đô trung bình có th tính theo s đ ngộ lý luận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên ệp tp HCM ệp tp HCM ơn chân thành và sự tri ân sâu sắc đối với các thầy cô của ồ án ược ý kiến đóng góp thầy,cchi u:ều kiện cho

→ ∆ t=100−45

ln10045 = 58,14oC

V y t ng di n tích trao đ i nhi t: ận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên ổn định khí quyển cấp C ệp tp HCM ổn định khí quyển cấp C ệp tp HCM F= k ∆ Q

d1: Đư ng kính ng trong, ch n dối với các thầy cô của ọc 1 = 80mm

ρ1: Kh i lối với các thầy cô của ược ý kiến đóng góp thầy,ng riêng c a khóiủa

→ Ch n v t li u là thép t t không g , b dày ng d n nhi t v t li u cách nhi tọc ận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên ệp tp HCM ối với các thầy cô của ỉ, bề dày ống dẫn nhiệt vật liệu cách nhiệt ều kiện cho ối với các thầy cô của ẫn hướng dẫn em hoàn thành ệp tp HCM ận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên ệp tp HCM ệp tp HCM

là 6mm

( Tra b ng VII, trang 48 s tay quá trình và thi t b hóa ch t t p 2, NXB Khoa ảm ơn! ổ tay quá trình và thiết bị hóa chất tập 2, NXB Khoa ết bị hóa chất tập 2, NXB Khoa ị hóa chất tập 2, NXB Khoa ất tập 2, NXB Khoa ập 2, NXB Khoa

H c và Kỹ Thu t Hà N i 1999) ọc và Kỹ Thuật Hà Nội 1999) ập 2, NXB Khoa ội 1999)

Chi u dài m i ng: ều kiện cho ỗi ống: ối với các thầy cô của l= π × n ×d F

1

π ×65 × 0,08 = 22 (m)

→ Ch n chi u dài ng là l = ọc ều kiện cho ối với các thầy cô của 22 m

Ch n cách b trí ng theo hình sáu c nh, khi đó ta có:ọc ối với các thầy cô của ối với các thầy cô của ại học

- S ng trên đối với các thầy cô của ối với các thầy cô của ư ng xuyên tâm c a hình sáu c nh là b = 1ủa ại học 1 ng;ối với các thầy cô của

- S ng trên m t c nh c a hình sáu c nh ngoài cùng là b = 2aối với các thầy cô của ối với các thầy cô của ộ lý luận cũng như kinh nghiệm thực tiễn còn hạn chế nên ại học ủa ại học 1 → a = 6

ng

ối với các thầy cô của

 Đ ường kính trong của thiết bị: ng kính trong c a thi t b : ủa thiết bị: ết bị: ị:

D = t×(b-1)+4d

Trong đó:

b: s ng trên đối với các thầy cô của ối với các thầy cô của ư ng xuyên tâm c a hình sáu c nh, b = 1ủa ại học 7

d: đư ng kính ngoài c a ng, d = dủa ối với các thầy cô của 2 = 0,08 m

39

t: bưới các thầy cô của ối với các thầy cô của c ng, kho ng cách gi a hai ng trên đảm ơn chân thành và sự tri ân sâu sắc đối với các thầy cô của ững thiếu sót, em rất mong nhận được ý kiến đóng góp thầy, ối với các thầy cô của ư ng xuyên tâm, ch n t = ọc (1,3), ÷1,5)d = 1,4×0,08= 0,112 (m)

→ D = 0,112×(13), -1) + 4×0,08 = 1,7 (m), ch n D = 2 mọc

B ng ả của ống khói 4.7: Các thông s thi t b trao đ i nhi t ki u ng chùm ống khói ết ị ổi nhiệt ệu quả của ống khói ểu ống chùm ống khói

1 Ki u thi t bế nên ị Ngọc Ống khói có chiều cao hình học là 1ng chùm

2 Di n tích trao đ i nhi t, (mệp tp HCM ổn định khí quyển cấp C ệp tp HCM 2) 3), 70

3), S ng TĐN, ( ng)ối với các thầy cô của ối với các thầy cô của ối với các thầy cô của 65

4 Chi u dài ng, (m)ều kiện cho ối với các thầy cô của 22

5 Đư ng kính trong c a thi t b , mủa ế nên ị Ngọc 2

6.1 Tính đường kính tháp hấp thụ

- Hấp thụ SO2 bằng dung dịch NaOH 10% khối lượng

- Nhiệt độ làm việc của tháp hấp thụ là 400C

Bảng 4.8: Khối lượng riêng của dung dịch NaOH 10% (kg/m 3 ) theo nhiệt độ (ở

(Trích Bảng 4 trang 11 - Bảng tra cứu Quá trình cơ học truyền nhiệt-Truyền

khối-Nhà xuất bản ĐH Quốc gia Tp.HCM - 2008)

Bảng 4.9: Độ nhớt động lực của dung dịch NaOH 10% (Cp) theo