Thiết kế hệ thống xử lý khí thải SO2 từ lò hơi bằng thiết bị tháp hấp thụ công suất 12000 m3 ngày

CHƯƠNG I TỔNG QUAN I. KHÁI QUÁT………………………………………………………….5 II. ĐẶC ĐIỂM KHÓI THẢI TỪ LÒ HƠI Đặc điểm khói thải lò hơi đốt bằng than đá……………………….5 Đặc điểm khói thải lò hơi đốt bằng dầu F.O………………………6 III. TÁC HẠI CỦA KHÍ SO2 Đối với sức khỏe con người……………………………………….7 Đối với thực vật…………………………………………………....8 Đối với môi trường………………………………………………...8 IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SO2 Hấp thụ khí SO2 bằng nước………………………………………..9 Hấp thụ khí SO2 bằng dung dịch sữa vôi…………………………10 Xử lý khí khí SO2 bằng ammoniac………………………………11 Xử lý khí SO2 bằng magie oxit…………………………………...12 Xử lý khí SO2 bằng kẽm oxit……………………………………..13 Xử lý SO2 bằng kẽm oxit kết hợp natri sunfit …………………....13 Xử lý khí SO2 bằng các chất hấp thụ hữu cơ……………………..14 Hấp phụ khí SO2 bằng than hoạt tính……………………………..15 Hấp phụ khí SO2 bằng vôi, đá vôi, đolomit………………………15 CHƯƠNG II ĐỀ XUẤT VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ Lựa chọn dung dịch hấp thụ………………………………………17 Sơ đồ công nghệ…………………………………………………..18 Thuyết minh sơ đồ công nghệ…………………………………….19 CHƯƠNG III TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH HẤP THỤ I. CÂN BẰNG VẬT CHẤT…………………………………………..20 II. XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG CÂN BẰNG………………………………...22 III. XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG LÀM VIỆC………………………………….26 CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN THÁP HẤP THỤ I. TÍNH ĐƯỜNG KÍNH THÁP HẤP THỤ…………………………….28 II. TÍNH CHIỀU CAO THÁP HẤP THỤ 1. Chiều cao tháp hấp thụ……………………………………………32 2. Tính trở lực tháp…………………………………………………..36 III. TÍNH CÁC CÔNG TRÌNH PHỤ TRỢ a. Tính bơm…………………………………………………………....37 b. Tính quạt…………………………………………………………....39 IV. TÍNH CƠ KHÍ 1. Thân tháp…………………………………………………………..40 2. Nắp và đáy tháp……………………………………………………42 3. Đường ống dẫn khí………………………………………………...43 4. Đường ống dẫn lỏng……………………………………………….45 5. Tính bích…………………………………………………………...46 6. Lưới đỡ đệm……………………………………………………….48 7. Đĩa phân phối………………………………………………………49 8. Cửa nhập liệu và cửa tháo đệm…………………………………….49 9. Tải trọng toàn tháp…………………………………………………49 10. Chân đỡ……………………………………………………………50 11. Tai treo……………………………………………………………..50 CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN GIÁ THÀNH…………………………51 CHƯƠNG VI: KẾT LUẬN…………………………………………..52 TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………...55 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN V. KHÁI QUÁT 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 cho các phản ứng hóa học, làm chín thực phẩm, khử trùng…Trong nhiều ngành sản 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 là khí đốt hóa lỏng (gasLPG) kèm theo là hệ thống điều chỉnh tự động. Với các lò hơi “sạch” như trên thường không có vấn đề về mặt khói bụi thải. Tuy nhiên, thường gặp trong các cơ sở tiểu thủ công nghiệp tại Thành phố Hồ Chí Minh là các lò hơi dùng nhiên liệu đốt lò chính là gỗ củi, than đá hoặc dầu F.O. Các sản phẩm cháy do việc đốt các nhiên liệu trên thải vào không khí thường là nguyên nhân dẫn đến tình trạng ô nhiễm môi trường. VI. ĐẶC ĐIỂM KHÓI THẢI TỪ LÒ HƠI 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 cháy tạo nên. Hàm lượng lưu huỳnh trong than khoảng 0,5% nên trong khí thải có SO2 với nồng độ khoảng 1333mgm3.  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: Nồng độ các chất trong khí thải lò hơi đốt dầu F.O

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM

KHOA MÔI TRƯỜNG

Đồ án môn học:

Đề tài:

TP.HCM, THÁNG 07/2010

GVHD: Th.s PHAN XUÂN THẠNH SVTH: TRỊNH THỊ MINH CHÂU MSSV: 90604046

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

- Tính toán thiết kế dựa trên công nghệ đã chọn

- Khái toán chi phí đầu tư

- Kết luận và kiến nghị

- Thực hiện các bản vẽ mô tả thiết kế

Giáo viên hướng dẫn

Th.s Phan Xuân Thạnh

MỤC LỤC CHƯƠNG I

TỔNG QUAN

I KHÁI QUÁT……….5

II ĐẶC ĐIỂM KHÓI THẢI TỪ LÒ HƠI - Đặc điểm khói thải lò hơi đốt bằng than đá……….5

- Đặc điểm khói thải lò hơi đốt bằng dầu F.O………6

III TÁC HẠI CỦA KHÍ SO2 - Đối với sức khỏe con người……….7

- Đối với thực vật……… 8

- Đối với môi trường……… 8

IV CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SO2 - Hấp thụ khí SO2 bằng nước……… 9

- Hấp thụ khí SO2 bằng dung dịch sữa vôi………10

- Xử lý khí khí SO2 bằng ammoniac………11

- Xử lý khí SO2 bằng magie oxit……… 12

- Xử lý khí SO2 bằng kẽm oxit……… 13

- Xử lý SO2 bằng kẽm oxit kết hợp natri sunfit ……… 13

- Xử lý khí SO2 bằng các chất hấp thụ hữu cơ……… 14

- Hấp phụ khí SO2 bằng than hoạt tính……… 15

- Hấp phụ khí SO2 bằng vôi, đá vôi, đolomit………15

CHƯƠNG II ĐỀ XUẤT VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ - Lựa chọn dung dịch hấp thụ………17

- Sơ đồ công nghệ……… 18

- Thuyết minh sơ đồ công nghệ……….19

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH HẤP THỤ I CÂN BẰNG VẬT CHẤT……… 20

II XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG CÂN BẰNG……… 22

III XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG LÀM VIỆC……….26

CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN THÁP HẤP THỤ I TÍNH ĐƯỜNG KÍNH THÁP HẤP THỤ……….28

II TÍNH CHIỀU CAO THÁP HẤP THỤ 1 Chiều cao tháp hấp thụ………32

2 Tính trở lực tháp……… 36

III TÍNH CÁC CÔNG TRÌNH PHỤ TRỢ a Tính bơm……… 37

b Tính quạt……… 39

IV TÍNH CƠ KHÍ 1 Thân tháp……… 40

2 Nắp và đáy tháp………42

3 Đường ống dẫn khí……… 43

4 Đường ống dẫn lỏng……….45

5 Tính bích……… 46

6 Lưới đỡ đệm……….48

7 Đĩa phân phối………49

8 Cửa nhập liệu và cửa tháo đệm……….49

9 Tải trọng toàn tháp………49

10 Chân đỡ………50

11 Tai treo……… 50

CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN GIÁ THÀNH………51

CHƯƠNG VI: KẾT LUẬN……… 52

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… 55

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN

V KHÁI QUÁT

- Lò hơi là nguồn cung cấp nhiệt khá phổ biến trong nhiều loại hình công nghệ, thườnggặp trong các công đoạn sấy, gia nhiệt định hình, gia nhiệt cho các phản ứng hóa học, làmchín thực phẩm, khử trùng…Trong nhiều ngành sản xuất, lò hơi là thiết bị không thểkhông có

- Lò hơi có thể được cấp nhiệt từ nhiều nguồn khác nhau Ở các lò hơi công suất nhỏthường cấp nhiệt bằng điện, một số lò hiện đại dùng nhiên liệu là khí đốt hóa lỏng (gas-LPG) kèm theo là hệ thống điều chỉnh tự động Với các lò hơi “sạch” như trên thườngkhông có vấn đề về mặt khói bụi thải Tuy nhiên, thường gặp trong các cơ sở tiểu thủ côngnghiệp tại Thành phố Hồ Chí Minh là các lò hơi dùng nhiên liệu đốt lò chính là gỗ củi,than đá hoặc dầu 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

VI ĐẶC ĐIỂM KHÓI THẢI TỪ LÒ HƠI

- 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 thànhphần hóa chất có trong than kết hợp với ôxy trong quá trình cháy tạo nên

- Hàm lượng lưu huỳnh trong than khoảng 0,5% nên trong khí thải có SO2 với nồng độkhoảng 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, hơinước…

- Ngoài ra còn có một hàm lượng nhỏ tro và các hạt tro rất nhỏ trộn lẫn với dầu cháykhông hết tồn tại dưới dạng sol khí mà ta thường gọi là mồ hóng

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

Chất gây ô nhiễm Nồng độ (mg/m 3 )

SO2 và SO3 5217 - 7000

Hơi dầu 0,4

( 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 )

Bảng: 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 )

VII TÁC HẠI CỦA KHÍ SO 2

- Khí SO2 là loại khí không màu, không cháy, có vị hăng cay Do quá trình quang hóahay do sự xúc tác, khí SO2 dễ dàng bị oxy hóa và biến thành SO3 trong khí quyển

- Khí SO2 là loại khí độc hại không chỉ đối với sức khỏe con người, động thực vật màcòn 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 khíquản Ở nồng độ lớn hơn sẽ gây tăng tiết dịch niêm mạc đường khí quản Khi tiếp xúc vớimắt, chúng có thể tạo thành axit

Bảng: Liều lượng gây độc

20 - 30 Giới hạn gây độc tính

50 Kích thích đường hô hấp, ho

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 quantiêu hóa sau khi được hòa tan trong nước bọt Cuối cùng, chúng có thể xâm nhập vào hệtuần hoàn.

- Khi tiếp xúc với bụi, SO2 có thể tạo ra các hạt axit nhỏ có khả năng xâm nhập vào cáchuyết 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 làhàm lượng kiềm trong máu giảm, ammoniac bị thoát qua đường tiểu và có ảnh hưởng đếntuyến nước bọt

- Trong máu, SO2 tham gia nhiều phản ứng hóa học, gây rối loạn chuyển hóa đường vàprotein, gây thiếu vitamin B và C, ức chế enzyme oxydaza, tạo ra methemoglobine đểchuyển Fe2+ (hòa tan) thành Fe3+ (kết tủa) gây tắc nghẽn mạch máu cũng như làm giảm khảnăng vận chuyển oxy của hồng cầu, gây co hẹp dây thanh quản, khó thở

 Đối với môi trường

- SO2 bị oxy hóa ngoài không khí và phản ứng với nước mưa tạo thành axit sulfuric haycác muối sulfate gây hiện tượng mưa axit, ảnh hưởng xấu đến môi trường

 Quá trình hình thành mưa axit của SO 2

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

- Nước hồ bị axit hóa: mưa axit rơi trên mặt đất sẽ rửa trôi các chất dinh dưỡng trên mặtđất và mang các kim loại độc hại xuống ao hồ, gây ô nhiễm nguồn nước trong hồ, pháhỏng các loại thức ăn, uy hiếp sự sinh tồn của các loài cá và các sinh vật khác trong nước.

Bảng: 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 và rơi rụng, làm giảm độ màu mỡcủa 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 làmhạn chế tầm nhìn Hơn nữa, do hiện tượng tích tụ sinh học, khi con người ăn các loại cá cóchứa độc tố, các độc tố này sẽ tích tụ trong cơ thể và gây nguy hiểm đối với sức khỏe conngười

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

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

 Hấp thụ khí SO 2 bằng dung dịch sữa vôi

- Là phương pháp được áp dụng rất rộng rãi trong công nghiệp vì hiệu quả xử lý cao,nguyên liệu rẻ tiền và sẵn có ở mọi nơi

CaCO3 + SO2  CaSO3 + CO2

CaO + SO2  CaSO3

2CaSO3 + O2  2CaSO4

- Ưu điểm: công nghệ đơn giản, chi phí đầu tư ban đầu không lớn, chi phí vận hành

thấp, chất hấp thụ rẻ, dễ tìm, làm sạch khí mà không cần phải làm lạnh và tách bụi sơ bộ,

có thể chế tạo thiết bị bằng vật liệu thông thường, không cần đến vật liệu chống axit vàkhông chiếm nhiều diện tích xây dựng

- Nhược điểm: đóng cặn ở thiết bị do tạo thành CaSO4 và CaSO3, gây tắc nghẽn cácđường ống và ăn mòn thiết bị

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

- Ưu điểm: hiệu quả rất cao, chất hấp thụ dễ kiếm và thu được muối amoni sunfit và

amoni bisunfit là các sản phẩm cần thiết

- Nhược điểm: rất tốn kém, chi phí đầu tư và vận hành rất cao.

(Trang 100 – Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 3 – Trần Ngọc Chấn)

 Xử lý khí SO 2 bằng magie oxit

- Các phản ứng xảy ra như sau:

MgO + SO2  MgSO3

MgSO3 + SO2 + H2O  Mg(HSO3)2

Mg(HSO3)2 + MgO  2MgSO3 + H2O

- Ưu điểm: có thể làm sạch khí nóng mà không cần làm lạnh sơ bộ, thu được axit

sunfuric như là sản phẩm của sự thu hồi, hiệu quả xử lý cao, MgO dễ kiếm và rẻ

- Nhược điểm: quy trình công nghệ phức tạp, vận hành khó, chi phí cao, tổn hao MgO

khá nhiều

(Trang 105 – Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 3 – Trần Ngọc Chấn)

(Trang 106 – Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 3 – Trần Ngọc Chấn)

 Xử lý khí SO 2 bằng kẽm oxit

- Phương pháp này dựa theo các phản ứng sau:

SO2 + ZnO + 2,5 H2O  ZnSO3 2,5H2O

ZnSO3 2,5H2O => ZnO + SO2 + 2,5H2O

- Ưu điểm: có thể làm sạch khí ở nhiệt độ khá cao (200 - 2500C)

- Nhược điểm: có thể hình thành ZnSO4 làm cho việc tái sinh ZnO bất lợi về kinh tếnên phải thường xuyên tách chúng ra và bổ sung lượng ZnO tương đương

 Xử lý SO 2 bằng kẽm oxit kết hợp natri sunfit

- Phương pháp này dựa theo các phản ứng sau:

Na2CO3 + SO2  Na2SO3 + CO2

Na2SO3 + SO2+H2O  2NaHSO3

2NaHSO3 + ZnO  ZnSO3 + Na2SO3 + H2O

- 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.

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

(Trang 112 – Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 3 – Trần Ngọc Chấn)

Quá trình khử SO 2 bằng đimetylanilin

- Với khí thải có trên 35% (thể tích) khí SO2 thì dùng đimetylanilin làm chất hấp thụ sẽ

có hiệu quả hơn dùng xyliđin

(Trang 113 – Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 3 – Trần Ngọc Chấn)

 Hấp phụ khí SO 2 bằng than hoạt tính

- Phương pháp này có thể áp dụng rất tốt để xử lý khói thải từ các nhà máy nhiệt điện,nhà máy luyện kim và sản xuất axit sunfuric với hiệu quả kinh tế đáng kể

- Ưu điểm: sơ đồ hệ thống đơn giản và vạn năng, có thể áp dụng được cho mọi quá

trình công nghệ có thải khí SO2 một cách liên tục hay gián đoạn, cho phép làm việc đượcvới khí thải có nhiệt độ cao (trên 1000C)

- Nhược điểm: tùy thuộc vào quá trình hoàn nguyên có thể là tiêu hao nhiều vật liệu

hấp phụ hoặc sản phẩm thu hồi được có lẫn nhiều axit sunfuric và tận dụng khó khăn, phải

xử lý tiếp mới sử dụng được

(Trang 116 – Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 3 – Trần Ngọc Chấn)

 Hấp phụ khí SO 2 bằng vôi, đá vôi, đolomit

- Ưu điểm: hiệu suất hấp phụ cao.

- Nhược điểm: cần chi phí đầu tư lớn do vật liệu chế tạo thiết bị đắt (thiết bị làm việc

trong môi trường ăn mòn mạnh và nhiệt độ cao)

CHƯƠNG II: ĐỀ XUẤT VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG

- 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

- Vì thế, ta áp dụng QCVN 19: 2009/BTNMT cho đầu ra của HTXL

 Hiệu suất của quá trình xử lý bằng hấp thụ

E = 100 % 93 , 75 %

8000

500 8000

) 55 273 (

4 , 22 8000

Quạ t

 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 qua Cyclone để thu hồi bụi

- Do nhiệt độ dòng khí thải cao (2500C) nên sau khi qua Cyclone, dòng khí được dẫnqua thiết bị trao đổi nhiệt để giảm nhiệt độ xuống thích hợp cho quá trình hấp thụ xảy rahiệu quả

- Dùng quạt thổi khí vào tháp đệm từ dưới lên Dung dịch hấp thụ NaOH được bơm từthùng chứa lên tháp và tưới trên lớp vật liệu đệm theo chiều ngược với chiều của dòng khí

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH HẤP THỤ

I CÂN BẰNG VẬT CHẤT

- Lưu lượng khí: 12000 m3/h

C n ặn

- Nồng độ SO2 đầu vào: 8000 mg/m3

- Nhiệt độ khí vào tháp: 550C

- Nồng độ bụi: 300 mg/m3

- 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 dònglỏng vào, t0 = 400C Hỗn hợp khí xử lý xem như gồm SO2 và không khí

1 Đầu vào

- Suất lượng mole của hh khí đi vào tháp:

G1= 446 , 163 ( / )

) 55 273 (

082 , 0

12000 1

h kmol RT

2

M

V C SO

đ SO

5 , 1

2 3

1

hhkhí mol SO mol G

10.362,31

y y

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

293 , 1

10 362 , 3 1 93

, 2

10 362 , 3 1

2

m kg y

y

kk

đ A SO

đ A hhđ

273 1

1 295 , 1

P đ đ

10.211,01

y y

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

293 , 1

10 211 , 0 1 93

, 2

10 211 , 0 1

3 3

2

m kg y

y

kk

c A SO

c A hhc

273 1

1 293 , 1

P c c

II XÁC ĐỊNH PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG

- Xác định đường cân bằng thông qua các dữ kiện về độ hòa tan của SO2 trong nước

Bảng: Áp suất riêng phần của SO 2 (mmHg) t i b m t phân chia hai pha l ng-khí ại bề mặt phân chia hai pha lỏng-khí ề mặt phân chia hai pha lỏng-khí ặt phân chia hai pha lỏng-khí ỏng-khí

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

Bảng: Bảng thể hiện độ hòa tan của SO 2 trong nước ở 40 0C và áp su t 1atm ất 1atm

1 Tính toán cho cặp giá trị p *

SO2 = 60mmHg và C SO2 = 0,5gSO 2 /100gH 2 O

p y

- Tỉ số mol:

0 , 08572

07895 , 0 1

07895 , 0



y

y Y

 Pha lỏng

- Nồng độ phần mole SO2 trong pha lỏng:

0014 , 0 18

100 64

5 ,

0 64

5 , 0

2 2

SO

mol

dich dung trong SO mol

0014 , 0



x x X

x: nồng độ phần mol của SO2 trong pha lỏng tại trang thái cân bằng pha

B ng k t qu h s Henry ả ết quả ả ệ số Henry ố Henry

ĐƯỜNG CÂN BẰNG

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

L

:

) /

( 876 , 52 0

0000598 ,

0

10 211 , 0 10 373 , 3 0 )

(

3 3

max

X

Y Y

c đ

tr X X

Y Y G

L







) /

2 (

0000399 ,

0

) 10 211 , 0 10 373 , 3 (

35268 663 , 444 )

dd mol SO mol

Y Y L

- Đường làm việc đi qua 2 điểm (Xc, Yđ) và (Xđ, Yc)

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

ĐƯỜNG CÂN BẰNG-ĐƯỜNG LÀM VIỆC

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4

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

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

Bảng: Khối lượng riêng của dung dịch NaOH 10% (kg/m 3) theo nhi t đ ( áp su t ệ số Henry ộ (ở áp suất ở áp suất ất 1atm khí quy n) ển).

V: lưu lượng của dòng khí qua tháp hấp thụ (m3/s)

: vận tốc biểu kiến của dòng khí ứng với tổng tiết diện của tháp (m/s)

a Cách xác định vận tốc  của dòng khí

- Tính vận tốc biểu kiến của pha khíf ứng với điểm lụt theo phương trình sau:

125 , 0 25

, 0 16

, 0

3

2

75

, 1

.

.

L L t

k f

G

L C

k, L: khối lượng riêng của pha khí và pha lỏng (kg/m3)

L: độ nhớt động lực của pha lỏng ở nhiệt độ làm việc (kg/m.s)

l: độ nhớt động lực của nước ở 200C (mPa.s)

L, G: suất lượng dòng lỏng và dòng khí ( kg/s)

C: hệ số phụ thuộc dạng quá trình, đối với quá trình hấp thụ

( C = 0,022 cho vật liệu đệm là vòng hay xoắn )

- Vận tốc làm việc của pha khí được xác định theo công thức sau:

  ( 0 , 75  0 , 9 ) f

b Tính toán

 Chọn vật liệu đệm là vòng sứ Raschig xếp ngẫu nhiên có các thông số:

- Kích thước: 50 x 50 x 5 (mm)