Tuthienbao com an xu ly khi hcl 7386

Tuthienbao.com Đề Tài: Xử Lý Khí Thải CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KHÍ HCL I.1 TỔNG QUAN VỀ KHÍ HYDROCLORUA I.1.1 Đặc điểm lý hóa khí Hydro clorua (HCl) Cấu trúc phân tử hydro clorua − Công thức phân tử HCl (khí) − Phân tử gam: 36,4606 g/mol − Độ hòa tan nước 20 oC: 720g/L − Điểm nóng chảy: -114,2oC − Điểm sơi: -85,1oC − Hòa tan nước, dung dịch NaOH, Ca(OH)2 − HCl khí độc hại, chất ăn mòn Hợp chất hóa học hydro clorua HCl, chất khí khơng màu, độc hại, có tính ăn mòn cao, tạo thành khói trắng tiếp xúc với ẩm Hơi trắng axít clohiđric tạo thành hydro clorua hòa tan nước Hydro clorua axít clohiđric hóa chất quan trọng cơng nghiệp hóa chất, khoa học, công nghệ Phân tử hydro clorua (HCl) phân tử hai nguyên tử đơn giản, bao gồm nguyên tử hydro nguyên tử clo kết hợp với thơng qua liên kết đơn cộng hóa trị Do nguyên tử clo có độ âm điện cao so với nguyên tử hiđrô nên liên kết cộng hóa trị phân cực rõ ràng Do phân tử tổng thể có mơmen lưỡng cực lớn với điện tích phần âm δ- nguyên tử clo điện tích dương δ + nguyên tử hydro, nên phân tử hai nguyên tử hydro clorua phân tử phân cực mạnh VÌ thế, dễ dàng hòa tan nước dung môi phân cực khác Khi tiếp xúc với nước, nhanh chóng bị ion hóa, tạo thành cation hydro (H3O+) anion clorua (Cl-) thơng qua phản ứng hóa học thuận nghịch sau: HCl + H2O → H3O+ + Cl− Dung dịch tạo thành gọi axít clohiđric axít mạnh Hằng số điện li axít hay số ion hóa Ka lớn, nghĩa HCl bị điện li hay ion hóa tồn phần nước Kể khơng có mặt nước hydro clorua có phản ứng axít Ví dụ, hydro clorua hòa tan dung mơi phân cực khác mêtanol có phản ứng chất xúc tác axít cho phản ứng hóa học điều kiện khan nước (anhiđrơ) mong muốn HCl + CH3OH → CH3O+H2 + Cl− HCl cung cấp proton cho phân tử mêtanol (CH3OH) Do chất axít nó, hydro clorua chất khí có tính ăn mòn, cụ thể có diện ẩm Khói trắng clorua hiđrôloric làm thay đổi pH giấy quỳ Màu đỏ dung dịch có tính axít I.1.2 Nguồn gốc phát sinh khí HCl : HCl sinh trình: -Quá trình điện phân muối ăn sản xuất xút -Q trình gia cơng chế biến có sử dụng Clo (q trình Clo hóa) -Các sở gia cơng chế biến kim loại có tẩy rửa HCl -Quá trình thiêu đốt chất dẻo, giấy rác thải cơng nghiệp -Q trình mạ điện -Q trình làm nồi đun nấu - Quá trình sản xuất phân bón, dệt nhuộm chế biến thực phẩm I.1.3 Ảnh hưởng HCl đối với môi trường người : a/ Đối với người Tiếp xúc với khí HCl gây ảnh hưởng đến sức khỏe người nhiều dạng khác bao gồm làm ngứa phổi, da màng nhầy, làm tê liệt hóa chức hệ thống thần kinh trung ương, ngồi vấn đề hơ hấp tiêu hóa Tiếp xúc nhiều axit clohidric bị nhiễm độc, gây bệnh viêm dày, bệnh viêm phế quản kinh niên, bệnh viêm da giảm thị giác Do tác dụng kích thích cục bộ, HCl gây bỏng, sưng tấy, tụ máu trường hợp nặng dẫn tới phổi bị mọng nước Tiếp xúc khí HCl qua đường hơ hấp lâu ngày gây khàn giọng, loét đường hô hấp, đau ngực bệnh dị ứng phổi Tiếp xúc với liều lượng cao gây nôn mửa, dị ứng phổi chết nhiễm độc Clorua hidro tạo thành axit clohidric có tính ăn mòn cao tiếp xúc với thể Việc hít thở khói gây ho, nghẹt thở, viêm mũi, họng phần phía hệ hô hấp Trong trường hợp nghiêm trọng phù phổi, tê liệt hệ tuần hoàn tử vong Tiếp xúc với da gây mẩn đỏ, thương tổn hay bỏng nghiêm trọng Nó gây mù mắt trường hợp nghiêm trọng Theo kết nghiên cứu Tổ chức Y tế giới (WHO), HCl gây ảnh hưởng hệ thống vị giác, mắt, da, mũi, mồm − Bắt đầu nồng độ 0,1- 3,23 mg/m3 thấy có mùi, từ 2,83-12,8 mg/m3 thấy mùi rõ từ 8,3-32,9 mg/m3 thấy mùi nặng − Công nhân làm việc nồng độ 15 mg/m3 thời gian dài bị hỏng để bảo vệ sức khỏe cơng nhân nên trì nồng độ mức 2,9 mg/m3 − Không gây ung thư b/ Đối với môi trường: HCl làm cho cối chậm phát triển, với nồng độ cao chết HCl có tác dụng làm giảm độ mỡ bóng cây, làm cho tế bào biểu bì bị co lại I.1.4 Ứng dụng: Một số ứng dụng hiđrô clorua là: • Sản xuất axít clohiđric • Hiđrơclorinat hóa cao su • Sản xuất clorua vinyl alkyl • Trung gian hóa học sản xuất hóa chất khác • Làm chất trợ chảy babit • Xử lý bơng • Trong cơng nghiệp bán dẫn (loại tinh khiết) o Khắc tinh thể bán dẫn o Chuyển silic thành SiHCl3 để làm tinh khiết silic I.1.5 Các giới hạn nồng độ khí HCl mơi trường  Nồng độ tối đa cho phép khí HCl khơng khí xung quanh: TCVN 5938-2005 Thời gian trung bình 24 giờ: 60 µg/cm3  Tiêu chuẩn khí HCl khí thải cơng nghiệp: TCVN 5939-2005 • Giới hạn A (áp dụng cho nhà máy, sở hoạt động): 200 mg/Nm3 • Giới hạn B (áp dụng cho nhà máy, sơ xây dựng mới): 50 mg/Nm3 Đơn vị: mg/Nm3 ( Miligam mét khối khí thải chuẩn ) I.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KHÍ THẢI: I.2.1.Phương pháp hấp thu: Nguyên tắc : Cơ sở nguyên lý dựa tương tác chất cần hấp thụ (thường khí hơi) với chất hấp thụ (thường chất lỏng) dựa vào khả hoà tan khác chất chất lỏng để tách chất Tuỳ thuộc vào chất tương tác mà ta chia thành: • Hấp thụ vật lý : Hấp thụ vật lý trình dựa tương tác vật lý bao gồm khuếch tán, hoà tan chất cần hấp thụ vào lòng chất lỏng phân bố chúng phân tử chất lỏng • Hấp thụ hoá học : Hấp thụ hoá học q trình ln kèm với hay nhiều phản ứng hoá học bao gồm hai giai đoạn :giai đoạn khuếch tán giai đoạn xảy phản ứng hoá học Như hấp thụ hoá học phụ thuộc vào tốc độ khuếch tán chất khí vào chất lỏng mà phụ thuộc vào tốc độ chuyển hoá chất- tốc độ phản ứng chất Trong hấp thụ hoá học, chất hấp thụ phản ứng với phân tử chất hấp thụ Ưu điểm: Rẻ tiền sử dụng nước làm dung môi hấp thu, khí độc hại SO2, H2S, NH3, HF, v.v… xử lý tốt phương pháp với dung môi nước, dung môi thích hợp Có thể sử dụng kết hợp cần rửa khí làm bụi, khí thải có chứa bụi lẫn khí độc hại mà chất khí có khả hòa tan tốt nước rửa Khuyết điểm: Hiệu suất làm không cao, hệ số làm giảm nhiệt độ dòng khí tăng cao nên khơng thể dùng xử lý dòng khí thải có nhiệt độ cao,q trình hấp thụ q trình tỏa nhiệt nên thiết kế, xây dựng vận hành hệ thống thiết bị hấp thụ xử lý khí nhiều trường hợp ta phải lắp đặt thêm thiết bị trao đổi nhiệt tháp hấp thụ để làm nguội thiết bị hiệu trình xử lý thiết bị trở nên cồng kềnh, vận hành phức tạp Khi làm việc tượng “sặc” dễ xảy khống chế, điều chỉnh mật độ tưới pha lỏng khơng tốt, đặc biệt dòng khí thải có hàm lượng bụi lớn Việc lựa chọn dung mơi thích hợp khó khăn, chất khí cần xử lý khơng có khả hòa tan nước, lựa chọn dung môi hữu nảy sinh vấn đề: Các dung mơi có gây độc hại cho người môi trường hay không? Việc lựa chọn dung mơi thích hợp tốn hóc búa mang tính kinh tế kỹ thuật, giá thành dung môi định lớn đến giá thành xử lý hiệu xử lý Phải tái sinh dung mơi (dòng chất thải thứ cấp) sử dụng dung môi đắt tiền chất thải gây ô nhiễm nguồn nước Hệ thống trở nên cồng kềnh phức tạp I.2.2.Phương pháp hấp phụ: Nguyên lý: Hơi khí độc qua lớp hấp phụ bị giữ lại nhờ tượng hấp phụ Nếu ta chọn chất hấp phụ chọn lọc loại bỏ chất độc hại mà không ảnh hưởng đến thành phần khí khơng có hại khác • Có hai cách để áp dụng phương pháp hấp phụ xử lý chất thải công nghiệp: o Sử dụng thiết bị hấp phụ định kỳ tức tháp hấp phụ, ta nhồi chất hấp phụ vào cho chất bị hấp phụ qua Sau thời gian chất hấp phụ no (đã bão hoà chất bị hấp phụ) trình dừng lại để tháo bỏ chất hấp phụ no đưa vào lượng chất hấp phụ vào o Sử dụng thiết bị hấp phụ liên tục, chất hấp phụ chuyển động ngược dòng với chất bị hấp phụ Có hai kiểu hấp phụ: - Hấp phụ vật lý :chất hấp phụ giữ lại cấu tử ( lực Van der Waals ) - Hấp phụ hoá học :chất hấp phụ hấp phụ cấu tử lên bề mặt chất rắn chất hấp phụ chất xúc tác làm xảy phản ứng hoá học Ưu điểm: Làm thu hồi nhiều chất ô nhiễm thể khí chất có giá trị kinh tế cao sau hồn ngun chất hấp phụ chúng tái sử dụng công nghệ sản xuất mà tận giảm tác hại gây ô nhiễm Chất hấp phụ dễ kiếm rẻ tiền thơng dụng than hoạt tính (than hoạt tính hấp thu nhiều chất hữu cơ) Nhược điểm: Khi hoàn nguyên chất hấp phụ sinh chất thải nhiễm thứ cấp (nếu chất nhiễm hồn toàn chất độc hại nguy hiểm cần thải bỏ có giá trị kinh tế khơng cao khơng cần tái sử dụng) Trường hợp chất phụ có giá thành rẻ, dễ kiếm thảo bỏ Khơng hiệu dòng khí có chứa bụi chất nhiễm thể khí bụi dễ gây tắc thiết bị làm giảm hoạt tính hấp phụ chất hấp phụ (lúc muốn sử dụng ta phải lọc bụi trước cho dòng khí vào thiết bị hấp phụ) Hiệu hấp phụ nhiệt độ khí thải cao (tương tự hấp thụ) Với chất khí bị hấp phụ có khả bắt cháy cao việc thực nhả hấp phụ dòng khí có nhiệt độ cao vấp phải nguy cháy tháp hấp phụ I.2.3 Phương pháp đốt: Ưu điểm: Nhưng khí có khả bắt cháy cao nhiệt trị cao xử lý băng phương pháp đốt Thông thường hợp chất hữu hydrocacbon chưa no olephin mạch vòng ( dãy thơm – acromatic) la chất có khả bắt cháy lớn đốt Phương pháp đốt trực tiếp giải pháp thỏa đáng xử lý không chứa nhiều chất ô nhiễm vô Sulfur, Chlorine Fluorine Trong trường hợp khí thải có nhiệt độ cao khơng cần phải gia nhiệt đưa vào đốt Khí thải cơng nghệ chế biến hạt điều có tính chất Phương pháp đốt hoàn toàn phù hợp với việc xử lý khí độc hại khơng cần thu hồi khả thu hồi thấp, khí thu hồi khơng có giá trị kinh tế lớn Có thể tận dụng nhiệt q trình xử lý vào mục đích khác Nhược điểm: Phải có hệ thống thiết bị đốt thích hợp khơng sinh khói chất nhiễm thứ cấp gây độc hại Nên nghiên cứu, thiết kế triển khai phải ý tốt đến tất điều kiện trì phản ứng cháy để có thiết bị đốt cho hiệu cao I.2.4 Xử lý bụi: Để xử lí aerosol (bụi, khói, sương) người ta sử dụng phương pháp khơ, ướt tĩnh điện Trong thiết bị khô bụi lắng trọng lực, lực quán tính lực li tâm lọc qua vách ngăn xốp Trong thiết bị ướt, tiếp xúc khí bụi nước thực Nhờ đó, bụi lắng giọt lỏng, bề mặt bọt khí hay màng chất lỏng Trong thiết bị lọc tĩnh điện aerosol tích điện lắng điện cực Trên sở phân loại phương pháp xử lý bụi, ta chia thiết bị xử lý bụi làm dạng sau : • Lọc khí • Thiết bị màng lọc • Thiết bị hấp thụ • Thiết bị lọc tĩnh điện • Thiết bị lọc ướt • Thiết bị buồng đốt I.3 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA CÁC QUÁ TRÌNH XỬ LÝ HCl I.2.1 Hấp thụ khí HCl dung dịch kiềm nước Hấp thụ khí HCl nước thực thiết bị khác Trong tháp đệm, hiệu đạt 88%, tháp đĩa 90-99%, tháp đĩa chóp 97,8% − Khi tiếp xúc với nước, nhanh chóng bị ion hóa, tạo thành cation hydro (H3O+) anion clorua (Cl-) thơng qua phản ứng hóa học thuận nghịch sau: HCl + H2O → H3O+ + Cl− − Nhược điểm phương pháp tạo sương mù giọt axit lỏng, mà việc thu hồi khơng đạt hiệu cao Sử dụng dung dịch kiềm NaOH, Ca(OH)2 để hấp thụ HCl cho phép tăng hiệu xử lý đồng thời trung hòa nước thải Phương pháp cho phép tận dụng hydro clorua để sản xuất clorua kim loại: CaCl , NaCl, BaCl2 I.2.2 Hấp phụ hydro clorua 10 • : chiều cao đơn vị truyền khối với pha lỏng • Gtb: lưu lượng trung bình pha (Kg/s) Gx = 0,359 Kg/s • Ltb: lưu lượng trung bình pha lỏng (Kg/s) Ltb = 1,2615 Kg/s IV.4.2.1 Chiều cao đơn vị truyền khối với pha hơi: = Trong đó: • a: hệ số phụ thuộc dạng đệm, tra bảng vòng rasig a=0,123 • Ψ : hệ số thấm ướt đệm, xác định theo đồ thị phụ thuộc tĩ lệ mật độ tưới thực tế lên tiết diện ngang tháp(Utt) mật độ tưới thích hợp (Uth) Vx Ltb 3600 1, 2615kg / s.3600 Utt= F = ρ l 0,785.d k2 = 1104,5kg / m3 0, 785.0,52 m t =20,97(m /m h) Mật độ tưới tối ưu xác định theo công thức: Utư = B • B: hệ số phuk thuộc dạng trình Tra bảng IX.6[1] hấp thụ B = 0,158m3/m.h • : bề mặt riêng đệm, m2/m3 =165 m2/m3 Utư = 0,158.165 = 26,07(m3/m2.h) Lập tỉ số: U 20,97 = = 0,8 U tu 26, 07 Do theo đồ thị IX.16: Ψ = 0, 65 Re y : chuẩn số Reinolds pha khí tháp đệm: Re y = 4.w k ρ y µ y σ d µy : Độ nhớt động học pha khí tính độ nhớt hỗn hợp hai cấu tử M k y A M A yb M B = + µk µA µB ya: nồng độ mol HCL pha khí 31 y A = 0, 007( kmolHCl / Kmolkk ) Mk: khối lượng phân tử khí hỗn hợp M k = 0, 007.36,5 + (1 − 0, 007).29 = 29, 053 Như vậy, độ nhớt là: 29, 053 0, 007.36,5 (1 − 0, 007).29 = + µy 148.10 −7 0, 018.10−3 => µ y = 0, 01794.10−3 N s / m Chuẩn số Reinolds pha khí tháp đệm: Re y = 4.1, 41.1, 2959 = 2469 0, 01794.10−3.165 Prdy: chuẩn số Prandl truyền khối: Prdy = µy ρ y Dy Trong đó: Dy: hệ số khuếch tán phân tử khí HCL pha khí, m2/s Hệ số khuếch tán HCL điều kiện chuẩn D0=13.10-6 (m2/s) 3 P T  760  273 + 30  −6 Dy = D0  k ÷ = 13.10−6 . ÷ = 15, 2.10 (m / s ) Pk  T0  760  273  0, 01794.10−3 Prdy = = 0,91 1, 296.15, 2.10−6 Chiều cao đơn vị truyền khối theo pha khí hy = 0, 76 24690,25.0,910,67 = 0,3(m) 165.0,83.0,123 Chiều cao đơn vị truyền khối theo pha lỏng  µ2  hx = 119  21 ÷.Rel0,25 Prdl0,5  ρ1 g  Rel: chuẩn số Reinolds lỏng tháp đệm: Rel = 4.Ltb 4.1, 08 = = 91,96 Ft σ d µt 0, 785.0.52.165.1, 45.10 −3 Prdx: chuẩn số Prandl theo pha lỏng: Prdx = µx ρ x Dx Dx: hệ số khuếch tán HCL dung dịch xút 10% 120C, D0=2,3.10-9 m2/s (Bảng 5.6) điều kiện nhiệt độ trung bình chất lỏng: ttb = 300 C Hệ số khuếch tán HCL nước nhiệt độ trung bình 300C Dl = D0 [ + 0, 02(ttb − 12) ] 32 => Dl = 2,3.10−9.[ + 0, 02(30 − 12) ] = 3,13.10−9 ( m / s) Chuẩn số Prandl: Prdx = 1, 45.10−3 = 419 1104,5.3,13.10−9 Chiều cao đơn vị truyền khối theo pha lỏng: 1/  (1, 45.10−3 )  0,25 0,5 hx = 119  ÷ 91,96 419 = 0, 42( m)  1104,5 9,81  Chiều cao đơn vị truyền khối: h0 = 0,3 + 2,9.0,359 0, 42 = 0, 7( m) 1, 08 Tổng chiều cao lớp đệm: H=5,523.0,7=3,87(m) Chọn chiều cao lớp đệm là:4(m) Tỉ lệ chiều cao đường kính: H = =8 d k 0,5 Chiều cao phần tách lỏng Hc đáy Hd chon theo bảng sau, phụ thuộc đường kính tháp (xem phụ lục) Như vậy, tháp có đường kính nhỏ D=0,5m; ta chọn Hc=0,8m; Hd=2m Tổng chiều cao tháp hấp thụ: H = H + H d + H c = + 0,8 + = 6,8(m ) Chọn chiều cao tháp 7m; Hc=1m; Hd=2m; đường kính tháp 0,5m Tính trở lực tháp: Tổn thất áp suất đệm khô '2 λ ' H σ d ω y ρ y Vd 16 16 Re y > 40λ ' = 0,2 = = 3,354 Re y 24690,2 ∆pk = wy' : tốc độ khí tính tồn diện tích tháp w'y = Re 'y µ y dtd ρ y 0,43 L  Re = 0, 045 Ar  tb ÷  Gtb  4.v 4.0, 76 dtd = d = = 0,184(m) σd 165 ' y Ar = 0,57 d td3 ρ y ( ρ x − ρ y ).g µ y2 = 0, 01843.1, 2959.(1104,5 − 1, 2959).9,81 = 2715.105 −3 (0, 01794.10 ) 33 0,43 Re = 0, 045.(2715.10 ) ' y w'y = 0.57  1, 08   ÷  0,359  = 4636 4636.0, 01749.10 −3 = 3, 49(m / s) 0, 0184.1, 2959 Tổn thất áp suất đệm khô: Λpk = 3,354 4.165 3, 492.1, 2959 = 9949, 44( N / m ) 0, 763 Tổn thất áp suất đệm ướt ∆pu = ∆pk (1 + A( µx c G m ρ y n ) ( ) ( ) ) µy L L Trong đó: Bảng IX.7: A = 8,4; c = 0,015; m=0,405; n=0,225  1, 45.10−3 0,015 0,359 0,405 1, 296 0,225  ∆pu = 9949, 44 1 + 8, 4( ) ( ) ( ) = 22424( N / m2 )  −3 0, 01794.10 1, 08 1104,5   Trở lực tháp ∆P = max( ∆Pu , ∆Pk ) = ∆Pu =22424N/m a Tính tốn thiết bị phụ trợ: Tính thiết bị phụ trợ: Chiều cao làm việc tháp H: Hlv = 4m Chiều cao thân tháp H = 6,8m Đường kính tháp Dt = 0,5m 6.1: Đường ống dẫn: 6.1.1: Đường ống dẫn khí: -Vận tốc khí ống 4-15 m/s, ta chọn vận tốc khí vào 15 m/s D1= = = 0,15 (m) Chọn đường kính ống dẫn khí vào tháp D1=300(mm) =0,3(m) Chọn đường ống dẫn khí khỏi tháp D2=D1=300(mm), làm thép không rĩ, bề dày ống b=4mm  V= = = 3,03 ( ) 6.1.2 Tính đường ống dẫn lỏng: + Ống đẫn lỏng vào Vận tốc lỏng vào tháp khoảng 1,5 – 2,5 m/s (bảng II 2[5]) Chọn vận tốc V=2,5 (m/s) 34 D3 = = 0,023 (m) Chọn đường kính ống dẫn lỏng vào D3 = 50 (mm) = 0,05 (m) V= = = 0,55m/s Bề dày ống b=4(mm), ống làm thép CT3 + Ống dẫn lỏng vào khoảng 0,1 – 0,5 m/s Chọn v = 0,5 m/s D4 = = = 0,05 (m) Chọn đường kính ống D4 = 100 (mm) = 0,1 (m) V = = = 0,038 (m/s) Bề dày ống b=4 (mm), ống làm thép không rĩ IV.6.2: Tính tốn đã phân phối lỏng, đĩa phân phối khí lưới đỡ đệm IV.6.2.1 – Tính theo đĩa phân phối Đường kính tháp Dt = 500mm Tra bảng IX.6.22 [1] Đường kính đĩa D = 750mm Ớng kính chất lỏng: d*S = 44,5*2,5 Chọn thép khơng rĩ X18H10T có chiều dày S= 4mm Số lượng chọn đĩa loại Là 70 Được t = 70mm IV.6.2.2- Lưới đỡ đệm -Đường kính tháp D = 1200mm Dựa vào bảng IX.22 [1] Đường kính lưới Dt = 1165 mm Chiều rộng bước : b = 22 Chọn chiều dày lớp đở đệm 20mm IV.6.2.3- Đĩa phân phối khí: Đường kính tháp Dt = 500mm Bước nhảy 75mm; chiều dày đĩa 4mm IV.6.3- Tính bề dày thân, đáy nắp thiết bị IV.6.3.1- Chọn vật liệu Thiết bị làm việc mơi trường ăn mòn 35 - Nhiệt độ làm việc toC = 30oC Áp xuất làm việc Plv = at = 9,81 (N/m2) Chọn vật liệu thép không rĩ để chế tạo thiết bị - Ký hiệu thép: X18H10T ( C 0,12%; cr 18%; N 10%; T nằm khoảng – 15% ) ( Bảng XII.27 [1] ) - Giới hạn bền - Giới hạn chảy: - Chiều dày thép: b = – 2,5 (mm) ( BXII.4[1] ) Hệ số điều chỉnh: η = ( B XIII.2[1] ) Hệ số an toàn bên kéo: ηk = 2,6 ( B XIII.3[1] ) Hệ số an toàn bên chảy: ηc = 1,5 ( B XIII.3[1] ) Hệ số bên mỏ hàn: µ = 0,95 ( Bảng XIII.8[1] ) - k = 550.106 ( N/m2) ( BXII.4[1] ) c Khối lượng riêng: = 220.106 ( N/m2) ( BXII.4[1] ) = 7900 (kg/cm3) IV.6.3.2- Ứng suất cho phép vật liệu theo giới hạn bền [ k] = = = 207,69.106 ( N/m2) [ k] = = = 146,667.106 ( N/m2) Vậy dùng [ k] = 146,667 ( N/mm2) để tính tốn IV.6.3.3- Bề dày thân: Áp suất tĩnh phần thân thiết bị: Ptt = rgH = 1134.9,81.3,38.10-6 = 0,038 ( N/mm2) Áp suất tính tồn thiết bị: P = Pmt + Ptt = 0,1 + 0,038 = 0,138 ( N/mm2) Chọn bề dày thân thiết bị 4mm ( Bảng 5.1[6] ) Kiểm tra ứng suất thành theo áp suất thử (dùng nước) Áp suất thử tính tốn Po xác định sau theo bảng XIII.5[1] Po = Pth + P1 = 1,5.0,1 + 0,038 = 0,188 ( N//mm2) Xác định ứng suất thân thiết bị theo áp suất thử tính tốn = = = 24,83(N/mm2) = 24,83 (N/m2) 146,667 N/m2 Ca : Hệ số bổ sung cho ăn mòn thiết bị = 0,1 x 10 = 1mm (giả thiết thiết bị làm việc 10 năm) Vậy chọn bề dày thân thiết bị S = 4mm IV.6.3.4- Bề dày đáy nắp thiết bị: Chọn đáy nắp elip tiêu chuẩn 36 Chọn đường kính Dt = 500mm Chọn bề dày S = 6mm Kiểm tra ứng suất cho phép: = Tra bảng XIII.10[1]: Dt = 500mm ta có: hb = 300mm; h = 25mm Bề mặt F = 1,66m2 k: hệ số vô thứ nguyên k = đáy không lỗ = = 4,54 (N/mm2) = 4,54 (N/mm2) = = 183,33 (N/mm2) Vậy chọn chiều dày đáy nắp S = 6mm IV.6.4 Tính Bích: IV.6.4.1 Tính bích nối đáy tháp với thân, nắp với thân Chọn bích liền thép để nối thiết bị: (Bảng XIII.27[1]) Đường kính tháp: Dt = 500 mm Đường kính ngồi tháp:Dn= 500 mm Đường kính ngồi bích : D= 1350 mm Đường kính tâm bulong Db = 1300 mm Đường kính mép vát Di = 1260 mm Đường kính bulong db = 24 mm Số bulong Z = 32 Chiều cao bích h = 30 mm Khối lượng bích : π ( 1,352 − 0,52 ) 30.10 −3.7900 = 292,55( kg ) Dùng bích để nối nắp với thân đáy với thân, bích để nối thân m1 = thân IV.6.4.2Tính mặt bích nối ống dẫn thiết bị + Ống dẫn khí vào : D= 300 mm Chọn bích liền kim loại đen để nối ống với thiết bị: (Bảng XIII.26[1]) Đường kính ống : Dt = 300 mm Đường kính ngồi ống : Dn = 325 mm Đường kính ngồi bích : D= 440 mm Đường kính tâm bulong Db = 400 mm Đường kính mép vát Di = 370 mm Đường kính bulong db = 20 mm Số bulong Z = 12 37 Chiều cao bích h = 28 mm Khối lượng bích : π m2 = ( 0,442 − 0,3252 ).28.10− 3.7900 = 15,28kg ) + Ống dẫn lỏng : D= 100 mm Chọn bích liền kim loại đen để nối ống với thiết bị: (Bảng XIII.26 [1]) Đường kính ống : Dt = 100 mm Đường kính ngồi ống : Dn = 108 mm Đường kính ngồi bích : D = 215 mm Đường kính tâm bulong Db = 180 mm Đường kính mép vát Di = 158 mm Đường kính bulong db = 16 mm Số bulong Z = Chiều cao bích h = 12 mm Khối lượng bích : π ( 0,2152 − 0,1082 ).12.10 −3.7900 = 2,57(kg ) + Ống dẫn lỏng vào : D= 50mm Chọn bích liền kim loại đen để nối ống với thiết bị: (Bảng XIII.26 [1]) Đường kính ống Dt= 50mm Đường kính ngồi ống Dn=57mm Đường kính ngồi bích : D = 160 mm Đường kính tâm bulong Db = 125 mm Đường kính mép vát Di = 102 mm Đường kính bulong db = 16 mm Số bulong Z = Chiều cao bích h = mm m3 = Tổng khối lượng bích: M=4m1+2m2+2m3=4.292,56+2.15,28+2.2,57 =1205,94(Kg) IV.6.5 Tính chân đỡ: IV.6.5.1 Tính khối lượng tồn tháp: Khối lượng riêng thép không rỉ X18H10T ρ=7900Kg/m3 • Mnắp=Mđáy=79.1,01=79,8 (Kg) (tra bảng XIII.11[1]) • Mthân tháp=V.ρ=0,785.(Dn2 –Dt2).H ρ Mthân tháp =0,785.(1,2162–1,22).6,5.7900=1558(Kg) • Mđệm= 0,785.1,22(1-0,76).3,38.570=523(Kg) • Chọn vận tốc dòng khí tháp v=2,5 m/s Thời gian lưu tháp 38 t= H = = 1, 6( s ) v 2,5 Thể tích chất lỏng lưu tháp: V= Q.t= 1, 08 1,6 = 0,00156(m3) 1104,5 Khối lượng chất lỏng lưu tháp: mlỏng=0,00156.784=1,22(Kg) • Mbích = 1205,94Kg Những phần lại xem khối lượng nhỏ, không đáng kể Tổng khối lượng tháp ΣM=79,8+1558+523+1,22+1205,94 ≈ 3368(Kg) IV.6.5.2 Tính chân đỡ thiết bị: Tải trọng tháp: ΣP= 3368.10= 33680 (N) Chọn thiết bị có chân đỡ Tải trọng tác dụng lên chân đỡ: G= P 33680 = = 11227( N ) = 1,1227.104 ( N ) ≈ 1.104 ( N ) 3 Tra bảnng XIII.35[1] : Bề mặt đỡ: F=811.10-4 m2 Tải trọng cho phép bề mặt đỡ q = 0,32.106 N/m2 L = 210mm H = 300mm h = 160mm B2 = 245mm B =150mm s = 14mm B1 =180mm d = 23mm l =75mm Vật liệu chân thép CT3 IV.6.5.3 Tính tai treo cho thiết bị: Chọn tai treo cho tháp thép CT3 Tải trọng cho phép đặt tai treo 0,584.104 (N) Chọn tải trọng cho phép 1.104N Tra bảnng XIII.36[1] Bề mặt đỡ F = 89,5.10-4m2 H = 170mm Q = 1,12.106 N/m2 S = 8mm L = 110mm l = 45mm B = 85mm a = 15mm B1 = 90mm d = 12mm Khối lượng tai treo 2Kg/1 tai treo * tai treo = Kg 39 6.6 Bơm – quạt: 6.6.1.Quạt: Công suất quạt: N= Q∆p = (kw) 1000η η : Hệ số hữu ích tổng cộng quạt gió η = η td η q η td: Hiệu suất truyền động quạt 0,85 – 0,95 Chọn η td = 0,9 η q: Hiệu suất quạt 0,5 – 0,6 Chọn η q = 0,55 η = η td η q = 0,9.0,55 = 0,495 Công suất động cơ: Ndc = “1,5 N” = Chọn quạt có cơng suất … Hp 6.6.2 Bơm: Đặt bồn cao vị độ cao m η : Hiệu suất bơm η = 0,72 – 0,93 Chọn hiệu suất bơm 0.85 Lưu lượng lỏng cần đưa vào tháp 4Kg/s Chọn lưu lượng bơm 6Kg/s L = (m3/s) ρ QρgH = (kw) N= 1000η Qbơm = Để bơm làm việc an toàn ta lấy công suất lớn công suất cần thiết Chọn hệ số an tồn cơng suất β = 1,5 (Bảng 1.1 ) Nyct = β N = (kw) Chọn bơm có cơng suất …Hp 6.7 Chiều cao ống khói: Chọn đường kính ống khói D = 0,5m Vận tốc khí ống khói: v= 4G y = (m/s) π D Nồng độ cực đại mặt đất: AMFmn AMFmn Cmax = => H = H ( L∆ T ) C max ( L∆T ) Trong đó: k1 (u1 = …m/s) Hệ số kể đến độ ổn định khí u1 ϕ Đối với phần lớn địa phương Việt Nam, A = 200 ÷ 240 A = a Chọn A = 220 ( s C ) Cmax : Nồng độ cực đại mặt đất 40 − Y ρ Cmax = c = (Kg/m3) + Yc L : Lưu lượng khí thải L = (m3/s) M: Lượng phát thải độc hại M = 0,0146Kg/s F: Hệ số kể đến loại chất khuếch tán Đối với khí F=1 ∆T : Hiệu số nhiệt độ khí thải với nhiệt độ khí quyển: ∆T = … m, n : Các hệ số không thứ nguyên kể đến điều kiện khí thải miệng ống khói Tính tốn chiều cao ống khói vòng lặp sau: Chọn m=1, n=1 H1= = (m) f=103 w D  H ∆T m=… Đối với nguồn nóng: VM = 0,65 … Ta nhận thấy L.∆T = H H n − H n −1