CHƯƠNG1: MỤC TIÊU THIẾT KẾ Thông số đầu vào. hướng gió KÍCH THƯỚC NHÀ: A B x(L) (m) H_ốngkhói (m) u_10 (ms) b(m) l(m) h_A(m) b(m) l(m) h_B(m) 19 70 6 40 120 9 50 38 2 THÔNG SỐ KHÍ THẢI NHÀ MÁY A: Nhiệt độ khí thải: 70O C Lưu lượng: 45000 m3 h Nồng độ khí (mgm3 ): SO2 H2S CO Clo 1672 5,5 950 7 BỤI: Hàm lượng: 15 gm3=15000mgm3 Khối lượng riêng: 3000 kgm3 Dải phân cấp theo cỡ hạt : Cỡ hạt 0 5 5 10 10 20 20 30 30 40 40 50 50 60 60 70 % 11 14 11 13 21 11 11 8 CÁC GIẢ THIẾT: Nhiệt độ môi trường: 25OC Đường kính miệng ống khói: 0,5m. Khí quyển ở mức độ trung bình: cấp D. Xử lý số liệu 1.2.1. Tính toán nồng độ tối đa cho phép. Theo QCVN 19:2009BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải công nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ Cmax = C x Kp x Kv Trong đó: Cmax nồng độ tối đa cho phép của bụi và các chất vô cơ trong khí thải công nghiệp, tính bằng mgNm3 C: nồng độ bụi và các chất vô cơ theo cột B của quy chuẩn. Kp: hệ số lưu lượng nguồn thải: vì lưu lượng P =45000 m3h Kp=0.9 ( theo mục 2.3 – QCVN 19:2009BTNMT) Kv: hệ số vùng: Kv=1. Khu công nghiệp; đô thị loại IV, vùng ngoại thành, ngoại thị đô thị loại II, III, IV có khoảng cách ranh giới nội thành nội đô thị lớn hơn hoặc bằng 2km; cơ sở sản xuất công ngiệp, chế biến , kinh doanh, dịch vụ và các họa động công nghiệp khác có khoảng cách đến danh giới các khu vực này dưới 2km. Bảng 1: Nồng độ tối đa cho phép đối với hạt bụi và các chất vô cơ trong khí thải công nghiệp.
MỞ ĐÂU Hiện vấn đề ô nhiễm không khí không vấn đề riêng lẻ quốc gia hay khu vực mà trở thành vấn đề toàn cầu Thực trạng phát triển kinh tế - xã hội quốc gia giới thời gian qua có tác động lớn đến môi trường làm cho môi trường sống người bị thay đổi ngày trở nên tồi tệ Những năm gần đây, nhân loại phải quan tâm nhiều đến vấn đề ô nhiễm môi trường không khí, : biến đổi khí hậu – nóng lên toàn cầu, suy giảm tầng ozon, mưa axit, bệnh đường hô hấp… Nguyên nhân chủ yếu phát thải khí thải từ nhà máy, khu công nghiệp, phương tiện giao thông Khí thải ngành công nghiệp gây ảnh hưởng lớn tới thành phần môi trường không khí Trái Đất Đặc biệt môi trường không khí, khí thải từ hoạt động công nghiệp chứa nhiều chất độc hại cho môi trường sức khoẻ người H2S, HF, CO, CO2, NOx,…với nồng độ vượt ngưỡng tiêu chuẩn cho phép Mỗi ngành công nghiệp có đặc tính khí thải khác nhau, dựa vào đặc tính khí thải ngành nghề mà có biện pháp hướng giải khác để hạn chế tối đa phát thải khí môi trường Tuy nhiên, nhiều nhà máy chưa đáp ứng việc giải vấn đề gây ô nhiễm môi trường, đặc biệt chưa giải tình trạng ô nhiễm không khí từ nhà máy môi trường Xuất phát từ vấn đề trên, đồ án khí thải này, em đề xuất số biện pháp xử lý khí thải cho ngành công nghiệp giúp giải vấn đề ô nhiễm môi trường CHƯƠNG1: MỤC TIÊU THIẾT KẾ không khí 1.1 Thông số đầu vào A hướng gió B X = 50 KÍCH THƯỚC NHÀ: A B x(L) b(m) l(m) (m) b(m) l(m) (m) 19 70 40 120 (m) (m) (m/s) 50 38 THÔNG SỐ KHÍ THẢI NHÀ MÁY A: - Nhiệt độ khí thải: 70O C - Lưu lượng: 45000 m3 /h - Nồng độ khí (mg/m3 ): SO2 H2S CO Clo 1672 5,5 950 BỤI: - Hàm lượng: 15 g/m3=15000mg/m3 - Khối lượng riêng: 3000 kg/m3 Dải phân cấp theo cỡ hạt : - Cỡ hạt 0-5 - 10 % 11 14 10 - 20 20 - 30 30 - 40 40 - 50 50 - 60 60 - 70 11 13 21 11 11 CÁC GIẢ THIẾT: - Nhiệt độ môi trường: 25OC Đường kính miệng ống khói: 0,5m Khí mức độ trung bình: cấp D 1.2 Xử lý số liệu 1.2.1 Tính toán nồng độ tối đa cho phép Theo QCVN 19:2009/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia khí thải công nghiệp bụi chất vô Cmax = C x Kp x Kv Trong đó: Cmax nồng độ tối đa cho phép bụi chất vô khí thải công nghiệp, tính mg/Nm3 C: nồng độ bụi chất vô theo cột B quy chuẩn Kp: hệ số lưu lượng nguồn thải: lưu lượng P =45000 m3/h Kp=0.9 ( theo mục 2.3 – QCVN 19:2009/BTNMT) Kv: hệ số vùng: Kv=1 Khu công nghiệp; đô thị loại IV, vùng ngoại thành, ngoại thị đô thị loại II, III, IV có khoảng cách ranh giới nội thành nội đô thị lớn 2km; sở sản xuất công ngiệp, chế biến , kinh doanh, dịch vụ họa động công nghiệp khác có khoảng cách đến danh giới khu vực 2km Bảng 1: Nồng độ tối đa cho phép hạt bụi chất vô khí thải công nghiệp STT Thông số C (mg/Nm3) (cột B)- QCVN 19:2009 Cmax(mg/Nm3) Bụi tổng 200 180 Clo 10 SO2 500 450 H2 S 7.5 6.75 CO 1000 900 1.2.2 Tính toán nồng độ đầu vào khí thải Theo sô liệu đầu vào, nồng độ chất vô (C1) miệng khói có nhiệt độ 700C, nồng độ chất vô tối đa cho phép ( Cmax) nhiệt độ 250C Vậy nên trước so sánh nồng độ để xem bụi khí thải vượt tiêu chuẩn ta cần chuyển đổi nồng độ chuẩn sang nồng độ nhiệt độ khí thải C1(700C) C2(250) Đây trường hợp điều kiện đẳng áp với p1 = p2 = 760mmHg T1 = 700C T1 = 273 + 70 = 3430C T2 = 250C T2 = 25 + 273 = 2980C Từ phương trình trạng thái khí lý tưởng: PV=nRT Vì điều kiện đẳng áp nên Mà C1V1=C2V2 C1T1=C2T2 hay C 2= (1.1) Trong đó: +C1 : nồng độ chất thải 70oC +C2 : nồng độ chất thải 25oC +T1 = 70oC +T2 = 25oC - Áp dụng công thức 1.1, nguồn thải: + C2 (Clo) = x = 8,05(mg/Nm3 + C2 (SO2) = x 1672 = 1924,53 (mg/Nm3) + C2 (H2S) = x 5,5=6,3 (mg/Nm3) + C2 (CO) = x 760 = 874(mg/Nm3) Bảng 2: So sánh với QCVN19-2009 ST T Thành phần C70o (mg/m3) C25o (mg/Nm3) Cmax (mg/Nm3) Kết Bụi 15000 15000 180 Vượt 83,33 lần Clo 8,05 Đạt QC SO2 1672 1924,53 450 Vượt 4,28 lần H2S 5,5 6,3 6,75 Đạt QC CO 760 874 900 Đạt QC - Nhận xét: Dựa vào bảng số liệu , ta thấy tiêu cần xử lý trước thải môi trường là: bụi, SO2 Hiệu suất tối thiểu để xử lý tiêu = x 100% Trong đó: : hiệu suất tối thiểu để xử lý tiêu Cv : hàm lượng chất X hôn hợp khí thải vào( mg/m3) Cr: hàm lượng chất X tròng hỗn hợp khí thải (mg/m3) Thành phần Cv Cr (%) (mg/m3) (mg/m3) Bụi 15000 180 98,8 SO2 1672 450 73,08 1.3 Tính toán lan truyền ô nhiễm không khí 1.3.1 Xác định nguồn thải nguồn cao hay nguồn thấp Do nguồn thải ống khói nhà máyA nên nguồn điểm - Ta có: 200C 2,5hA = 2,5 x = 15(m) Nhà máy A tòa nhà rộng lA = 70(m) > 10hA = 10 x = 60(m) Nhà A tòa nhà dài Nhà máyA tòa nhà rộng, dài Xét khu dân cư B: Ta có: bB= 40(m)< 2,5hB = 2,5 x = 22,5(m) nhà B nhà hẹp lB = 120 (m) > 10hB = 10 x = 90 (m) nhà B nhà dài Khu dân cư B khu dân cư hẹp dài Với nhà máy A tòa nhà rộng đứng đầu x1 = L1= 50(m) > 8hA = x = 48(m) Nhà máy A khu dân cư B đứng độc lập với Với nhà máy A có chiều ngang rộng đứng độc lập Hgh = 0,36bz + 1,7hA = 0,36 x x bA + 1,7 x hA = 0,36 x x 19 +1,7 x 6=14,76(m) Theo công thức Davidson W.F( Giáo trình kỹ thuật xử lý khí thải) Độ nâng luồng khói là: h = D()1,4 () Trong đó: h: độ nâng ống khói, (m) D: đường kính miệng ống khói, chọn D = 1500mm = 1,5m : vận tốc ban đầu miệng ống khói m/s u: vận tốc gió, m/s Tk: nhiệt độ khói miệng ống khói Tk = 343K T: chênh lệnh nhiệt độ khói nhiệt độ xung quanh: T = Tk – Txq = 70 – 25 = 500C - Vận tốc ban đầu luồng khói miệng ống khói: = = 7,07 (m/s) Vận tốc gió miệng ống khói: u38 = u10()n = 2()0,12 = 2,35 (m/s) Trong đó: - u38: vận tốc gió độ cao z = 38m u10: vận tốc gió độ cao đáy quan trắc ( z1= 10m) , u10 = 2m/s n: số mũ( khí cấp D mứ trung tính, độ gồ ghề mặt đất 0,01m nên tra bảng 2.1 sách giáo trình kỹ thuật xử lý khí thải ta có n = 0,12) Độ nâng luồng khói 1,4 (1+)= 8,03(m/s) Chiều cao hiệu nguồn thải: Hhq= Hô + h = 38 +8,03 = 46,03 (m) Trong đó: Hô : chiều cao ống khói (m) Hhq : chiều cao hiệu nguồn thải, (m) h : độ cao nâng nguồn thải = 8,03(m) Do Hhq = 46,03(m) > Hgh = 14,76(m) Đây nguồn thải cao 1.3.2 Tính toán khuếch tán chất ô nhiễm từ nguồn điểm cao Theo QCVN 05:2009/BTNMT QCNV 06:2009/BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng không khí xung quanh nồng độ tối đa cho phép cảu số khí độc không khí xung quanh là: Thông số Thời gian trung bình Nồng độ cho phép Số quy chuẩn QCVN Clo 24h 30 06:2009/BTNMT SO2 năm 50 05:2013/BTNMT H2S 1h 42 06:2009/BTNMT CO 8h 10000 05:2013/BTNMT Bụi năm 100 05:2013/BTNMT Theo công thức Bosanquet Pearson: (CT: 3.14, trang 74, Ô nhiễm không khí xử lý khí thải – tập 1) Trong đó: M: lượng phát thải chất ô nhiễm nguồn (µg/m3), H: chiều cao hiệu nguồn thải (m) u: vận tốc gói điểm xét, u = 2,35 m/s p,q hệ số khuếch tán theo phương thẳng đứng phương nằm ngang, không thứ nguyên, xác định thực nghiệm: p=0,02-1, q=0,04-0,16 tùy theo mức độ rối khí từ yếu đến mạnh.Giá trị trung bình p, q ứng với mức độ rối trung bình khí là: p= 0,05; q= 0,08 Khoảng cách từ nguồn thải đến vị trí có nồng độ cực đại mặt đất theoBosanquet Pearson: xmax= = = 460,3 (m) Nồng độ tối đa cho phép thải môi trường khí theo QCVN 19/2009BTNMT • • Cbụi = 200 (mg/Nm3) = 200.10-3 (g/Nm3) CSO2 = 500 (mg/Nm3) = 500.10-3 (g/Nm3) CCO = 1000 (mg/Nm3) = 1000.10-3 (g/Nm3) CH2S = 7,5 (mg/Nm3) = 7,5.10-3 (g/Nm3) CCl = 10 (mg/Nm3) = 10.10-3 (g/Nm3) Lượng phát thải chất ô nhiễm: MCl = Cmax clo x L = 9.10-3 x 12,5 = 0,1125 (g/s) MCO = Cmax CO x L = 900.10-3 x 12,5 = 11,25 (g/s) MSO2 = Cmax SO2 x L = 450.10-3 x 12,5 = 5,625 (g/s) MH2S = Cmax H2S x L = 6,75.10-3 x 12,5 = 0,085 (g/s) Mbụi = Cmax Bụi x L = 180.10-3 x 12,5 = 2,25 (g/s) Giá trị nồng độ cực đại mặt đất: = 0,216 = = 6,2.10-5(g/m3) = 62 ( = 0,216 = = 3,05.10-6(g/m3) = 3,05( = 0,216 = = 305.10-6(g/m3) = 305 ( = 0,216 = = 2,3.10-6(g/m3)= 2,3 ( = 0,216 = = 152.10-6(g/m3)= 152 ( Ta có bảng so sánh giá trị sau: Khí M(g/s) Cmax ( Nồng độ cho phép ( Kết luận SO2 2,775 152 50 Không đạt QC CO 5,55 305 10000 Đạt QC H2S 0,0416 2,3 42 Đạt QC Clo 0,0555 3,05 30 Đạt QC Bụi 2,5 67,7 100 Đạt QC Từ bảng ta thấy: - nhỏ nồng độ cho phép theo QCVN QC 05,06/2009 QC 05/2013/BTNMT - vượt nồng độ cho phép theo QCVN 05:2013/BTNMT Nhưng x M lại nằm xa khu dân cư B nên ta tính nồng độ chất ô nhiễm SO vị trí đầu cuối khu dân cư B dọc theo trục hướng gió = exp[] (CT 3.12_trang 74_ GT Ô nhiễm không khí xử lý khí thải tập 1,2,3 – GS.TS Trần Ngọc Chấn) Vị trí đầu khu dân cư B(khoảng cách từ ống khói đến mép tường nhà B) x1= 2/3 bA + L1 = 2/3 x 19+50 = 62,6 (m) CSO2 = = exp( = exp( = 2,2110-8 (g/m3) = 0,0221 (g/m3) Vị trí cuối khu dân cư B(khoảng cách từ ống khói đến cuối nhà B) X2 = 2/3 bA + L1 + bB = 2/3 *19 +50+40= 102,6(m) CSO2 = = exp( = exp( = 2,8710-6 (g/m3) = 2,87 (g/m3) Nhận thấy: Nồng độ khí SO khu vực dân cư B nhỏ QCVN 05:2013/BTNMT Vậy khu dân cư B tất khí thải đạt chuẩn Chọn khí xử lý: Bụi, SO2 CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH CHÍNH TRONG HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI = = 0,266– 0,07= 0,196( B Xây dựng đường cân Ta có : với Trong : : nồng độ mol khí pha khí trạng thái cân Hệ số Henry (Tra bảng 3.1- Trang 153 –Các trình, thiết bị công nghệ hóa chất thực phẩm – Tập 4) P áp suất, mmHg ( P = atm = 760 mmHg ) X :nồng độ mol khí pha lỏng Nhiệt độ làm việc tháp 70OC SO2 ⟶ Ta thấy yY nên ta có - Phương trình đường cân SO2 : Y = 136,84X C Xây dựng đường làm việc - PTCB vật chất: Có = - Ta có: thay vào PTCB => _nồng độ cân ứng với nồng độ đầu hỗn hợp khí - Lượng dung môi tối thiểu trình hấp thụ: (CT 3.6_Các trình, thiết bị công nghệ hóa chất thực phẩm-Tập 4) + Chọn hệ số thừa dư thực tế 1,2 Lượng dung môi thực tế: = 1,2 - Lượng dung môi cần thiết: GX= Gtr Xc = ( Yđ Khí SO2 - 8,31.10-4 Yc 2,18×10-4 6,07 32289,44 GX Xc 38747,33 5,05.10-6 Phương trình đường làm việc có dạng: Y = aX+b + Phương trình đường làm việc qua điểm: A( B( + Tìm a,b: a, b nghiệm hệ phương trình: =a+b =a+b • Phương trình đường làm việc khí SO2: + Phương trình qua điểm: A1(0; 2,18.10-4) B1(5,05.10-6; 8,31×10-4) Giải hệ phương trình ta được: a = 122; b= 2,18×10-4 Phương trình làm việc SO2 có dạng: Y=122X+2,18×10-4 Ta có bảng: X Y Ycb 0.000218 0.000001 0.00034 0.00013684 0.000002 0.000462 0.00027368 0.000003 0.000584 0.00041052 0.000004 0.000706 0.00054736 0.000005 0.000828 0.00068420 0.00000505 0.0008314 0.000691042 Biểu đồ đường cân băng đường làm việc SO2 D Tính toán lượng NaOH cần dùng Đối với khí SO2 - Các phản ứng xảy tháp thấp thụ : SO2 + 2NaOH Na2SO3 +H2O (1) Na2SO3 + SO2+ H2O 2NaHSO3 (2) SO2 + NaHSO3+ Na2SO3 +H2O NaHSO3 (3) * Từ phương trình (1) ta tính mNaOH cần để hấp thụ SO2 mNaOH = = = 15,68(kg/h) 0.13(kg/h) - Khối lượng dung dịch NaOH10% cần để hấp thụ SO2 = = = 159(kg/h) Vậy khối lượng dung dịch NaOH 10% cần thiết để hấp thụ khí SO2 : M = = 159(kg/h) - Khối lượng riêng dung dịch NaOH10% 250C là: = 1009,6(kg/m3) - Thể tích dung dịch NaOH 1h cung cấp vào tháp : = = = 0,18 (m3/h) 2.3.2 Tính toán kết cấu tháp hấp thụ khí SO2 2.3.2.1 Tính toán đường kính tháp Bảng :Khối lượng riêng dung dịch NaOH 10% (kg/m 3) theo nhiệt độ (ở áp suất khí quyển) -200C 00C 200C 400C 600C 800C 1000C 1200C - 1117 1109 1100 1089 1077 1064 1049 Dd NaOH 10% ( Trích Bảng trang 11- Bảng tra cứu Quá trình học truyền nhiệt – Truyền khối – Nhà xuất ĐH Quốc Gia Tp.HCM -2008 ) Bảng : Độ nhớt động lực dung dịch NaOH 10% (CP ) theo nhiệt độ 00C 100C 200C 300C 400C 500C - - 1,86 1,45 1,16 0,98 Dd NaOH 10% ( Trích Bảng trang 16 – Bảng tra cứu Quá trình học truyên nhiệt- Truyền khối – Nhà xuất ĐH Quốc gia Tp HCM – 2008) Đường kính tháp hấp thụ D= = Trong đó: Vy : lưu lượng pha khí theo thể tích Vy = (m3/s) : vận tốc làm việc tháp = ( 0,8 – 0,9) chọ = 0,8 vận tốc đảo pha xác định công thức: y = 1,2 x ( 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) • 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 • /= 1,02 (tra bảng I.56-Tại x=4%(Nội suy)_Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất_Tập 1_Trang 45) = = 1,02= 1020 (CT I.6_Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất_Tập 1_Trang 6) Đối với SO2: Suất lượng trung bình pha lỏng: Gx = = 1,86.10-3(kg/s) Ta có: = x = 2,98.10-3(kg/s) Suất lượng trung bình pha lỏng : Gy = = 2,98(kg/s) X = = = 0,4 Y = 1,2 = 1,2= 0,25 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 hóachất_Tập 1_Trang 100) độ nhớt nước nhiệt độ 200C (Bảng I.102_Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất_tập 1_Trang 95) = 3,5(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 = 1,1m Diện tích tiết diện ngang tháp : 2.3.2.2 Chiều cao tháp hấp thụ *Với SO2 - Động lực trung bình đỉnh tháp hấp thụ: thay vào PTCB Y* = 136,84X ta được: = 6,9( = = = ( - Động lực trung bình đáy tháp hấp thụ: thay vào PTCB Y* = 136,84X ta được: = 0( = = =×10-4 ( - Động lực trung bình trình: = = = 1,75 ( - Số đơn vị truyền khối: = = = 4,6 Chọn Chiều cao lớp đệm : H = hyny + H: Chiều cao đoạn đệm (m) + hy: Chiều cao đơn vị chuyển khối (m) + ny: Số đơn vị chuyển khối - Chiều cao đơn vị truyền khối: + Theo Kafarov – Duneski thì: 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 (m 2/m2) có trị số thể tích tự đệm + w: Vận tốc làm việc tháp (m/s) - Chiều cao tương đương đơn vị truyền khối (m) Chọn 3(m) Chiều cao lớp đệm : H = hSO2 = 1,5 (m) Chiều cao phần tách lỏng Hc đáy Hd chọn theo bảng sau: D (m) Hc (m) Hd (m) 1-1.8 0.8 2-2.6 2.5 2.8-4 1.2 (Tài liệu học tập Kỹ thuật xử lý khí thải - CBGD Dư Mỹ Lệ - Quá trình hấp thụ) ⟶ Hc = 0,8 m Hd = 2m ⟶ Chiều cao tháp hấp thụ : Ht = H + Hc + Hd = + 0,8 + = 5,8 m Chọn chiều cao tháp hấp thụ 6(m) Đường ống dẫn khí: Vận tốc khí ống khoảng 10-30 m/s Chọn vận tốc dẫn khí vào vận (1) - - - tốc dẫn khí v=15 m/s Ống dẫn khí vào: Lưu lượng khí vào: Qv = (m3/s) Đường kính ống dẫn khí vào: d = = = 0,46m = 0,5(m) 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: QrQv = (m3/s) Đường kính ống dẫn khí ra: d = = = 0,5m 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 • Bảng mô phỏng: Bảng : Câc thông số thiết bị tháp hấp thụ Stt Thông số Đơn vị Giá trị Chiều cao đệm m 2 Đường kính tháp m 1,1 Chiều cao tách lỏng Hc m 0,8 Chiều cao phía đáy m Tổng chiều cao tháp hâp thụ m Đường kính ống dẫn khí vào, m 0,5 2.3.2.4 Tính toán trở lực tháp (1) Trong Chọn - Trở lực đệm khô tháp đệm: Pkhô = CT 3.36_Các trình, thiết bị công nghệ hóa chất thực phẩm-Tập 4_Trang 172) Trong đó: H_Chiều cao lớp đệm, m; w_Vận tốc làm việc khí tháp, m/s; ⟶370740.1192 Pa Trong đó: hệ khí lỏng thì: Chọn : Tra bảng IX.7 trang 189 – sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất tập 2) Thay vào phương trình (1) ΔPư = 6267571,21(Pa) 2.3.2.5 Bảng mô 2.3.3 Thiết kế thiết bị phụ 2.3.4 Tính chọn khí 2.3.4.1 Tính chọn vật liệu 2.3.4.2 Tính chiều dày thân tháp - Thiết bị làm việc áp suất khí quyển, dung để hấp thụ SO 2, thân tháp hình trụ, chế tạo cách uốn vật liệu với kích thước định sẵn, hàn ghép mối, tháp đặt thẳng đứng - Chọn thân tháp làm vật liệu X18H10T ( bảng XII.24 -325)(C < 0,1%, Cr khoảng 18%, Ni khoảng 10%, Ti không 1- 1,5%) Chọn thép không rỉ, bền nhiệt chịu nhiệt Thông số giới hạn kéo giới hạn chảy thép loại X18H10T K = 550.106 (N/m2) C = 220.106 (N/m2) Độ dãn tương đối: = 38% Độ nhớt va đập: ak = 2.106 J/m2 Chiều dày than tháp hình trụ, làm việc với áp suất bên xác định công thức: s = + C (m) ( bảng XIII.8 – II – 360) Trong đó: Dt: đường kính tháp (m) hệ số bền thành than trụ theo phương dọc, với thân hay có lỗ gia cố hoàn toàn mối hàn đặc với hàn tay hồ quang điện, thép không rỉ ta có: ( bảng XIII.8 – II – 362) C: hệ số bổ xung ăn mòn, bào mòn dung sai chiều dày, (m) [k]: ứng suất cho phép loại thép X18H10T P: áp suất thiết bị, N/m2 P: áp suất thiết bị ứng với chênh lệch áp suất bên bên tháp P = Pmt+ Ptt Trong đó: Pmt: áp suất làm việc, = 5.1,013.105 = 506500(N/m2), Ptt: áp suất thủy tĩnh cột chất lỏng Ptt = (i lượng riêng nước, kg/m3, g: gia tốc trọng trường g = 9,81 m/s2, H: chiều cao cột chất lỏng H = 3,5m) Ptt = 997 x 9,81 x 3,5 = 34232 (N/m2) P = 506500 + 34232 = 540732 (N/m2) - Tính C: C phụ thuộc vào độ ăn mòn, độ bào mòn dung sai chiều dày Đại lượng C xác định theo công thức: C = C1 + C2 + C3 Với: C1: Hệ số bổ sung bào mòn Đối với vật liệu thép X18H10T có độ bền 0,05 – 1mm/năm lấy C1 = mm C2: Hệ số bổ sung bào mòn học thiết bị hợp nguyên liệu có chứa hạt rắn chuyển động thiết bị Bài toán đặt hấp thụ SO2 nên bỏ qua C2 C3: Hệ số bổ sung dung sai âm C3 = 0,5mm(Bảng XIII.9-Trang 364-Sổ tay trình thiết bị công nghệ hoá chất tập 2) → - C = + + 0,5 =1,5mm Tính [k]: Theo bảng XIII – 4, ta chọn giá trị nhỏ nhất, tính theo công thức: [] = , [] = Trong đó: Theo giới hạn kéo: σk: Giới hạn bền kéo, σk = 556.106 (N/m2) nk : Hệ số an toàn kéo, `nk = 2,6 `η: Hệ số hiệu chỉnh,`η = Theo giới hạn chảy [] = Trong đó: σc: giới hạn bền chảy, σc = 220.106 (N/m2) `nc: Hệ số bền kéo, nc = 1,5 `η: Hệ số hiệu chỉnh [] = = = 146,7.106( N/m2) Ta lấy giá trị bé giá trị vừa tính [σ] = 146,15 x106 (N/m2) = 146,15 (N/mm2) [] = 146,7.106( N/m2) = = 271,3>50 Bề dày thân tháp tính theo công thức: S = + 1,5.10-3 = 3,44.10-3 (m) Quy chuẩn bề dày thân tháp S = 4mm 2.3.4.3 Tính nắp thiết bị Nắp đáy phận quan trọng thiết bị, chế tạo loại vật liệu với thân thiết bị thép X18H10T.Thiết bị đặt thẳng đứng Áp suất P = 540732 > 0,7.105 N/m2 người ta thường dung nắp elip có gờ a Chiều dày thiết bị Áp suất tính toán P = 506500 N/m2 Chiều dày nắp thiết bị xác định theo công thức: Trong đó: P: áp suất thiết bị : chiều cao phần lồi đáy nắp, = 0,25.Dt = 0,25 x = 0,25 ứng suất cho phép thiết bị, = 146,7.10 (N/m2) hệ số bền mối hàn hướng tâm, với mối hàn tay hồ quang điện, vật liệu thép cacbon không gỉ chọn = 0,95 đại lượng bổ sung, = 1,5mm hệ số không thứ nguyên, chọn k = Vì k.= x 1.0,95 = 275,15>30 Bề dày nắp tính theo công thức: = 0,0019 + Xét thấy Sn = 0,00344 + Cn < 10mm -> tăng them 2mm so vơi giá trị Cn Cn = 1,5 + = 2,5mm Sn = 4,4mm theo quy chuẩn loại thép ta lấy Sn = 5mm b Đường kính ống dẫn khí lỏng • Đường kính ống dẫn vào thiết bị Áp dụng công thức: d = Trong đó: V: lưu lượng thể tích NaOH ống m3/s V = (1,86.10-3.40)/(1020.3600)= 2,02 Theo bảng II.2 chất lỏng ống đẩy bơm 1,5 – 2m/s chọn 2m/s d = đường kính ống dẫn lỏng vào d = 200mm chọn đường kính ống dẫn lỏng 250mm 2.3.4.5 Tính bích a Bích nối nắp đáy thiết bị Để nối thiết bị( than, nắp đáy) ta dùng bích kiểu I( chế tạo thép khổng rỉ X18H10T) Với đường kính tháp D = 1.1m áp suất tính toán P = 540732 N/m2tra bảng XIII.27 (sổ tay – 423) ta có thông số sau: Kích thước nối Py.106 (N/m2) 0,54.10-6 D (mm) Db (mm) DI (mm) Do (mm) 1140 1090 1060 1163 b.Bích nối ống dẫn lỏng với thân thiết bị c Tính mặt bích nối ống dẫn thiết bị Bu lông db (mm) Z (cái) M20 28 ... theo cỡ hạt : - Cỡ hạt 0-5 - 10 % 11 14 10 - 20 20 - 30 30 - 40 40 - 50 50 - 60 60 - 70 11 13 21 11 11 CÁC GIẢ THIẾT: - Nhiệt độ môi trường: 25OC Đường kính miệng ống khói: 0,5m Khí mức độ trung... 50 38 THÔNG SỐ KHÍ THẢI NHÀ MÁY A: - Nhiệt độ khí thải: 70O C - Lưu lượng: 45000 m3 /h - Nồng độ khí (mg/m3 ): SO2 H2S CO Clo 1672 5,5 950 BỤI: - Hàm lượng: 15 g/m3=15000mg/m3 - Khối lượng riêng:... - trọng lượng riêng bụi ( kg/m3), ρb = 3000kg/m3 - µ: hệ số nhớt động lực khí thải 70oC , µ = 20,47.1 0-6 - : khối lượng riêng không khí 700C - k = 1,03kg/m3 - g: gia tốc trọng trường (m/s2) -