tính toán thiết kế hệ thông xử lý khí thải cơ bản

ĐỒ ÁN KHÍ THẢI MỞ ĐẦU Khơng khí có vai trò quan trọng, yếu tố khơng thể thiếu sinh tồn phát triển sinh vật Trái Đất Con người nhịn ăn, nhịn uống vài ngày nhịn thở phút Khơng khí lớp áo giáp bảo vệ sinh vật Trái Đất khỏi tia xạ nguy hiểm thiên thạch từ vũ trụ Cùng với phát triển kinh tế q trình cơng nghiệp hóa- đại hóa, năm gần , vấn đề nhiễm khơng khí ngày trở nên nghiêm trọng Nước ta đường hội nhập với giới nên việc quan tâm đến mơi trường sống bảo vệ mơi trường khơng khí xung quanh khơng bị nhiễm Đảng Nhà nước, cấp quyền, tổ chức người dân quan tâm Đó không trách nhiệm cá nhân mà trách nhiệm tồn xã hội Một biện pháp tích cực bảo vệ mơi trường sống, bảo vệ mơi trường khơng khí xung quanh tránh bị ô nhiễm có mặt chất lạ việc xử lý khí thải nói chung, đặc biệt khí thải nhà máy, đáp ứng tiêu chuẩn môi trường Hướng tới mục tiêu bảo vệ mơi trường khơng khí, việc thiết kế hệ thống xử lí khí thải, đặc biệt khí thải lò đốt y tế cần thiết Với trình độ thời gian hạn chế nên đồ án em khơng tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận bảo, góp ý thầy cô giáo bạn Em xin chân thành cảm ơn MỤC LỤC SVTH: NGUYỄN THỊ HUẾ MSV:161502973 Page ĐỒ ÁN KHÍ THẢI MỞ ĐẦU MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Quy trình cơng nghệ 1.2 Thuyết minh quy trình lò đốt .5 1.3 Ưu nhược điểm lò đốt 1.4 Thành phần, tính chất khí thải 1.5 Những ảnh hưởng khí thải CHƯƠNG 2: CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ KHÍ THẢI .10 2.1 Các biện pháp xử lý 10 2.1.1 Phương pháp hấp thụ 10 2.1.2 Phương pháp hấp phụ 12 2.1.3 Phương pháp đốt 13 2.2 Ưu nhược điểm phương pháp 13 2.2.1 Phương pháp hấp thụ 13 2.2.2 Phương pháp hấp phụ 14 2.2.3 Phương pháp đốt 15 2.3 Các phương pháp xử lý bụi 15 CHƯƠNG ĐỀ XUẤT DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ VÀ TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI .27 3.1 Thông số chất gây ô nhiễm 27 3.2 Đề xuất sơ đồ dây chuyền công nghệ 29 3.3 Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý khí thải 30 3.3.1 Trao đổi nhiệt (kiểu ống trùm) 30 SVTH: NGUYỄN THỊ HUẾ MSV:161502973 Page ĐỒ ÁN KHÍ THẢI 3.3.2 Lọc tay áo .35 3.3.3 Tháp hấp thụ 36 SVTH: NGUYỄN THỊ HUẾ MSV:161502973 Page ĐỒ ÁN KHÍ THẢI CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Quy trình cơng nghệ Chất thải chờ đốt Kiểm tra Xỉ tro Hóa rắn Nạp vào buồng sơ cấp Nạp vào buồng thứ cấp Hệ thống xử lý khí Kiểm tra ống khói SVTH: NGUYỄN THỊ HUẾ MSV:161502973 Page Nước thải đưa vào HTXLNT công ty ĐỒ ÁN KHÍ THẢI 1.2 Thuyết minh quy trình lò đốt  Tại buồng sơ cấp Các trình xảy gồm: Sấy khô (bốc nước) chất thải: chất thải đưa vào buồng đốt thu nhiệt từ khơng khí nóng buồng đốt, nhiệt độ chất thải đạt 100 o C, q trình ẩm xảy mãnh liệt, nhiệt độ tiếp tục tăng xảy q trình nhiệt phân chất thải tạo khí gas Q trình phân huye nhiệt tạo khí gas cặn carbon: Chất thải bị phân hủy nhiệt sinh khí gas, tức hợp chất hữu phức tạp tạo thành chất đơn giản như: CH4, CO, H2 , Thực tế với có mặt oxy khí gas buồng nhiệt phân nhiệt độ cao xảy trình cháy, niệt sinh lại tiếp tục cấp cho trình nhiệt phân, sinh trình ” tự nhiệt phân tự đốt sinh lượng” mà khơng cần đòi hỏi bổ sung lượng từ bên ngồi ( khơng cần tiến hành cấp nhiệt qua béc đốt), tiết kiệm lượng Thơng qua q trình kiểm sốt chế độ cấp khí diễn biến nhiệt độ buồng sơ cấp đánh giá giai đoạn: sấy, khí hòa đốt cặn buồng nhiệt phân Q trình nhiệt phân chất thải rắn thường 250 C ÷ 6500C, thực tế để nhiệt phân chất thải người ta thường tiến hành nhiệt độ 425 C ÷ 7600 C Khi q trình nhiệt phân kết thúc, hình thành tro cặn carbon, người ta gọi giai đoạn giai đoạn carbon hóa  Tại buồng thứ cấp Q trình đốt dư khí oxy: Khí gas sinh từ buồng sơ cấp, đưa lên buồng thứ cấp để đốt triệt để Tốc độ cháy phụ thuộc vào nhiệt độ nồng độ chất thải hỗn hợp khí gas Khi cháy hết 80%-90% chất cháy ( khí gas) tốc độ phản ứng giảm dần  Quá trình tạo tro xỉ: SVTH: NGUYỄN THỊ HUẾ MSV:161502973 Page ĐỒ ÁN KHÍ THẢI Giai đoạn cuối mẻ đốt, nhiệt độ buồng đốt nâng tới 950 oC để đốt cháy cặn carbon , phần rắn không cháy tạo thành tro xỉ Các giai đoạn trình cháy thực tế tiến hành , tách biệt mà tiến hành gối đầu, xen kẽ Lò nhiệt phân coi có buồng phản ứng nối tiếp với nhiệm vụ: buồng sơ cấp làm nhiệm vụ sản xuất khí gas, cung cấp cho buồng thứ cấp để đốt triệt để chất hữu Chất lượng khí gas tạo thành phụ thuộc vào chất chất thải nhiệt phân điều kiện nhệt phân buồng sơ cấp Kiểm soát mối quan hệ buồng sơ cấp buồng thứ cấp đồng nghĩa với việc kiểm soát chế độ vận hành lò đốt hiệu mong muốn 1.3 Ưu nhược điểm lò đốt Ưu điểm - Thế tích khối lượng giamt tới mức nhỏ Thu hồi lượng CTR xử lý chỗ Cần diện tích tương đối nhỏ Phù hợp vơi chất thải trơ mặt hóa học, khó phân hủy sinh học Tro, cặn lại chủ yếu vơ cơ, trơ mặt hóa học Nhược điểm - Không phải tất CTR đốt Vốn đầu tưu cao Thiết kế, vận hành phức tạp Yêu cầu nhiên liệu đốt bổ sung Ảnh hưởng đến môi trường khơng kiểm sốt nhiễm Bảo dưỡng thường xuyên làm gián đoạn xử lý CTR có thành phần, tính chất khác nên có cơng nghệ vận hành khác 1.4 Thành phần, tính chất khí thải  Tro, xỉ Tro xỉ chất không cháy có chất thải Bụi bao gồm tro bay theo khói số chất chưa cháy hết cháy khơng hồn tồn nhiên liệu SVTH: NGUYỄN THỊ HUẾ MSV:161502973 Page ĐỒ ÁN KHÍ THẢI chất thải Bụi từ buồng đốt chủ yếu bụi vơ kích thước nhỏ, d < 100 chiếm 90%  Khí CO, CO2 Khi đốt cháy chất hữu có cacbon, tùy theo lượng oxy sử dụng mà sinh CO CO2 Khi cung cấp thiếu oxy, q trình cháy khơng hồn tồn: 2C + O2 -> 2CO Khi cung cấp đủ oxy, trình cháy hàn tồn, sản phẩm là: 2C + O2 -> CO2  Khí NOx Hai khí quan trọng NOx NO NO2 Khí hình thành nguyên nhân: Phản ứng oxy nitơ khơng khí cấp vào buồng đốt; Phản ứng oxy nitơ có nhiên liệu NOx dễ dàng tạo dư thừa oxy trình cháy Ở nhiệt độ 650 0C NO tạo chủ yếu  Khí SO2 Khí tạo đốt nhiên liệu có chứa lưu huỳnh: CS2 + O2 -> CO2 + SO2 + Q  Hơi axit Khi đốt chất thải có chứa Cl, Br tạo khí HCl, HBr: CHCl3 + O2 -> CO2 + HCl + Cl2 + Q Đốt cháy chất thải chứa lưu huỳnh nitơ tạo axit tương tự  Dioxin Furan Dioxin Furan hợp chất có tính độc cao phát thải từ lò đốt rác thải y tế Dioxin Furan tên chung hợp chất hóa học có công thức tổng quát Polyclorua dibenzoxin (PCCD) (C 6H2)2Cl4O2 Polyclorua dibezofuran SVTH: NGUYỄN THỊ HUẾ MSV:161502973 Page ĐỒ ÁN KHÍ THẢI (PCDF) (C6H2)2Cl4O2 Đó dãy vòng thơm, vòng kết nối với cặp nguyên tử oxy hay nguyên tử oxy Dioxin Furan tạo thành lý do:  Từ trình đốt hợp chất thơm clorua  Từ qúa trình đốt hợp chất clorua hydrocacbon Ở lò đốt rác thải y tế, Dioxin Furan hình thành trình nhiệt phân cháy khơng hồn tồn hợp chất hữu chứa halogen Một yếu tố thúc đẩy hình thành dioxin furan khói lò có nồng độ bụi cao, nồng độ CO, muối clorua kim loại muối clorua kiềm cao Dioxin furan phát tán theo đường: khói thải, bụi tro xỉ 1.5 Những ảnh hưởng khí thải  Bụi Bụi gây nhiều loại bệnh người bệnh ngồi ra, mắt, đường hơ hấp Các bụi có đường kính lớn 10 µm thường gây tác động đến đường hô hấp trên, đặc biệt phần mũi khí quản Các hạt bụi có đường kính từ – µm tác động đến phổi mao mạch phổi Các hạt có đường kính nhỏ µm thường tác động đến tới mang phổi Các hạt lọt vào hệ hô hấp thường bị thải thông qua ho, hắt nuốt vào theo đường tiêu hố Các hạt mắc vào phần hệ hơ hấp vận chuyển đến tận mang phổi, vận chuyển phụ thuộc vào tốc độ vận chuyển bạch cầu, hoạt động mao mạch thành mạch máu màng phổi yếu tố khác Các hạt tan thấm qua màng phổi vào hệ tuần hồn máu Các hạt khơng tan khuếch tán chậm vào đến mạch máu thơng qua hệ tuần hồn bạch cầu  Khí SO2 Khí SO2 xâm nhập vào thể qua đường hơ hấp hồ tan với nước bọt, từ qua đường tiêu hố để ngấm vào máu SO2 kết hợp với hạt nước nhỏ bụi ẩm để tạo thành hạt axít H2SO4 nhỏ li ti, xâm nhập qua phổi vào hệ thống bạch huyết Trong máu, SO2 tham gia nhiều phản ứng hoá học để làm giảm dự trữ kiềm máu gây rối loạn chuyển hoá đường protêin, gây thiếu vitamin B SVTH: NGUYỄN THỊ HUẾ MSV:161502973 Page ĐỒ ÁN KHÍ THẢI C, tạo methemoglobine để chuyển Fe2+ (hoà tan) thành Fe3+(kết tủa) gây tắc nghẽn mạch máu làm giảm khả vận chuyển ôxy hồng cầu, gây co hẹp dây quản, khó thở  Khí NOx Oxit nitơ có nhiều dạng, nitơ có hố trị từ đến Do ơxy hố khơng hồn tồn nên nhiều dạng oxit nitơ có hoá trị khác hay nhau, gọi chung NOx Có độc tính cao NO2 , tiếp xúc vài phút với nồng độ NO2 khơng khí phần triệu gây ảnh hưởng xấu đến phổi, tiếp xúc vài với khơng khí có nồng độ NO khoảng 15-20 phần triệu gây nguy hiểm cho phổi, tim, gan; nồng độ NO khơng khí 1% gây tử vong vài phút NOx bị ơxy hố ánh sáng mặt trời tạo khí Ơzơn gây chảy nước mắt mẩn ngứa da, NOx góp phần gây bệnh hen, chí ung thư phổi, làm hỏng khí quản  Khí CO Khi hít phải, CO vào máu, chúng phản ứng với Hemoglobin (có hồng cầu) thành cấu trúc bền vững khơng có khả tải ơxy, khiến cho thể bị ngạt Nếu lượng CO hít phải lớn, có cảm giác đau đầu, chóng mặt, mệt mỏi Nếu CO nhiều, bất tỉnh chết ngạt nhanh Khi bị ơxy hố, CO biến thành khí cacbonic (CO2) Khí CO2 gây ngạt khơng độc CO SVTH: NGUYỄN THỊ HUẾ MSV:161502973 Page ĐỒ ÁN KHÍ THẢI CHƯƠNG 2: CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ KHÍ THẢI 2.1 Các biện pháp xử lý 2.1.1 Phương pháp hấp thụ Hấp thụ q trình lơi chọn lọc cấu tử từ hỗn hợp khí chất lỏng Dựa vào tương tác chất hấp thụ( dung môi ) chất bị hấp thụ (chất bị nhiễm) pha khí, phân thành loại hấp thụ: - Hấp thụ vật lý: Dựa hòa tan cấu tử pha khí pha lỏng (tương tác - vật lý) Hấp thụ vật lý sử dụng rộng rãi xử lý khí thải Hấp thụ hóa học: Cấu tử pha khí pha lỏng có phản ứng hóa học với (tương tác hóa học) Q trình hấp thụ mạnh hay yếu tùy thuộc vào chất hóa học dung môi chất ô nhiễm chất thải Quá trình hấp thụ trình mà truyền khối mà phân tử chất khí chuyển dịch hòa tan vào chất lỏng Sự hòa tan diễn đồng thời với phản ững hóa học hợp phần pha lỏng pha khí khơng có phản ứng hóa học Truyền khối thực chất trình khuếch tán mà chất khí nhiễm dịch chuyển từ trạng thái có nồng cao đến trạng thái có nồng độ thấp Việc khử chất khí diễn theo giai đoạn: - Khuếch tán chất khí nhiễm đến bề mặt chất lỏng Truyền ngang qua bề mặt tiếp xúc pha khí/lỏng Khuếch tán chất khí hòa tan từ 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 diễn mạnh mẽ điều kiện diện tích tiếp xúc pha lớn, độ hỗn loạn cao độ khuếch tán cao Bởi số hợp phần hỗn hợp khí có khả hòa tan chất lỏng, trình hấp thụ đạt hiệu cao lựa chọn dung dịch hấp thụ có tính hòa tan cao dung dịch phản ứng khơng thuận nghịch với chất khí cần hấp thụ SVTH: NGUYỄN THỊ HUẾ MSV:161502973 Page 10 ĐỒ ÁN KHÍ THẢI thiết kế hệ thống xử lý khí thải cần thiết, nhằm đảm bảo đầu đạt yêu cầu tránh gây ô nhiễm môi trường 3.2 Đề xuất sơ đồ dây chuyền cơng nghệ Khí thải Trao đổi nhiệt Xyclon Lọc tay áo Tháp hấp thụ Ca(OH)2 Hấp phụ Than hoạt tính Nguồn tiếp nhận Thuyết minh sơ đồ dây chuyền cơng nghệ: Dòng khí thải chứa bụi sau trình sản xuất thu hệ thống xử lý Tại dòng khí bụi đưa qua thiết bị trao đổi nhiệt trước vào Xyclon, sau đưa vào Xyclon theo phương tiếp tuyến, tác dụng lực ly tâm hạt bụi có kích thước lớn va chạm vào thân thiết bị quán tính rơi xuống đáy Xyclon định kỳ thu SVTH: NGUYỄN THỊ HUẾ MSV:161502973 Page 26 ĐỒ ÁN KHÍ THẢI Sau dòng khí bụi qua thiết bị lọc túi vải, hạt bụi có kích thước lớn kích thước vật liệu lọc giữ lại, hạt bụi có kích thước bé kích thước vật liệu qua, định kỳ tiến hành giũ bụi thu bụi ngồi Dòng khí sau bụi tiếp tục trình xử lý SO nhờ tháp hấp thụ Ca(OH) 2, dòng khí đưa vào tháp từ phía dòng dung dịch hấp thụ từ xuống dòng khí dung dịch hấp thụ gặp tiến hành trình phản ứng hóa học loại bỏ khí SO2 khỏi dòng thải Tiếp khí thải đưa qua thiết bị hấp phụ có sử dụng than hoạt tính để xử lý khí NO x, nhờ khả rắn, xốp than hoạt tính, phân tử khí mùi bị hấp phụ bề mặt chất hấp phụ Dòng khí thải sau xử lý ngồi mơi trường 3.3 Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý khí thải 3.3.1 Trao đổi nhiệt (kiểu ống trùm)  Chọn thông số kĩ thuật:  Chọn vật liệu thép CT3  Chiều cao hai mặt bích: H= 1,5m  Chuẩn số Reynolds: Re =10 500  Đường ống kính: d= 34x2mm  Bề dày ống truyền nhiệt: δ =2mm=0,002m  Nhiệt độ nước bão hòa có áp suất 3,5at là: Theo bảng 1.97 trang 230 sổ tay hóa cơng ta có: P1=3at : ts=132,880C P2=4at : ts=142,920C Nội suy : P=3,5at => ts= 137,90C   Tính tốn Hiệu số nhiệt độ hai lưu thể: SVTH: NGUYỄN THỊ HUẾ MSV:161502973 Page 27 ĐỒ ÁN KHÍ THẢI  Hiệu số nhiệt độ lớn: Ta chọn thđ = 137,90C, t2đ = 250C, t2c=ts dung dịch =103,80C ∆tđ=thđ – t2đ = 137,9 – 25 =112,9(0C)  Hiệu số nhiệt độ bé: ∆tc=thđ – t2c = 137,9 – 103,8=34,1(oC) Vì Nhiệt độ trung bình hai lưu thể xác định : ∆tb = = Nhiệt độ trung bình lưu thể : Hơi đốt : t1tb = thđ = 137,9oC Phía hỗn hợp : t2tb = thđ - ∆ttb = 137,9 – 66= 71,9(oC) Tại t2b=71,9(oC) nội suy ta có: Của NaOH: Cp,NaOH = 824,93 J/Kg.oC  Tính nhiệt độ trao đổi Q SVTH: NGUYỄN THỊ HUẾ MSV:161502973 Page 28 ĐỒ ÁN KHÍ THẢI Q = G.Cp (tF – tf) Trong đó: G – lưu lượng hỗn hợp ban đầu, G = 2,5kg/s Cp – nhiệt dung riêng hỗn hợp t2tb = 71,9oC tF = 103,9 oC – nhiệt độ sôi ỗn hợp tf = 25 oC – nhiệt độ ban đầu hỗn hợp Với Cp = 824,93 J/Kg.oC Vậy Q = 2,5 3824,93.(103,9-25)=754 467,4 (W)  Tính hệ số cấp nhiệt cho lưu thể Tính hệ số cấp nhiệt cho phía nước ngưng tụ theo cơng thức: α1 = 2,04.A (W/m2.oC) (trang 4, sổ tay hóa cơng 2) Trong đó: r – nhiệt ngưng tụ lấy theo nhiệt độ bão hòa, J/kg ∆t1 – chênh lệch nhiệt độ nhiệt độ đốt nhiệt độ thành ống truyền nhiệt, oC H – chiều cao ống truyền nhiệt (m); chọn H=1,5m; A – số tra theo nhiệt độ màng nước ngưng Ứng với thđ = 137,9oC nội suy, ta có: r = 2156.103 J/kg Chọn Chênh lệch nhiệt độ màng nước bão hòa 2,5oC a) Tính hệ số cấp nhiệt cho phía nước ngưng tụ α1 = 2,04.A (W/m2.oC) Giả sử chênh lệch nhiệt độ ∆t1 = 2,5oC => tt1 = t1tb - ∆t1 = 137,9 – 2,5 = 135,4(oC) Khi nhiệt độ màng nước ngưng là: tm = = (oC) Từ tm = 136,7oC tra bảng ta được: SVTH: NGUYỄN THỊ HUẾ MSV:161502973 Page 29 ĐỒ ÁN KHÍ THẢI A=193 Vậy : α1 = 2,04.193 = 10 842 (W/m2.độ) b) Tính hệ số cấp nhiệt phía hỗn hợp chảy xốy α2 Chọn Re = 10500 - Nhiệt tải riêng phía ngưng tụ: q1= α1.∆t1 = 10842.2,5= 27 105(W/m2) (1) - Hiệu số nhiệt độ hai phía thành ống: ∆t1 = tt1 – tt2 = q1 Ta có: = 1,667.10-3 , m2.độ/W =45,2 (oC) tt2 = tt1 - ∆t1 = 135,4 – 45,2 = 90,2oC ∆t2 = tt2 - t2tb = 90,2 – 71,9 = 18,3 (oC)  Tại tt2 = 90,2 oC, ta có: CM = 3830,3 J/kg.độ  Tại tt2 = 90,2oC ta có: ρhh = 1,0919.103 kg/m3  Tại tt2 = 90,2 oC nội suy ra: µM = 0,694.10-3 (Ns/m2) Vậy α2 = 0,021.)0,25 = 1549,99(W/m2.độ) = 1549,99.18,3= 28365 (W/m2) (2) Từ (1) (2), ta có: qtb = = (W/m2)  Tính bề mặt truyền nhiệt F = (m2)  Số ống truyền nhiệt Số ống truyền nhiệt: n= n – số ống truyền nhiệt SVTH: NGUYỄN THỊ HUẾ MSV:161502973 Page 30 ĐỒ ÁN KHÍ THẢI Dựa vào bảng quy chuẩn chọn tổng số ống với cách xếp theo hình lục giác là: n = 187 ống  Số ơng cạnh hình cạnh là: ống  Số ống đường xuyên tâm hình cạnh là: 15 ống  Tổng số ống khơng kế ống hình viên phân là: 169 ống  Số ống hình viên phân là: 18 ống  Đường ống thiết bị đun nóng D = t (b -1) + 4.dn , m Trong đó: t – bước ống, thường lấy t= 1,2 – 1,5 dn dn – đường kính ngồi ống truyền nhiệt, m; b – số ống đường xuyên tâm cạnh Vậy: D = 1,5.0,034 (15 – )+4.0,034 D = 0,85 (m) Làm tròn D = 0,9(m) = 900mm  Tính chiều cao thiết bị Với D = 900mm chọn nắp thiết bị hình elip có giờ, tra bảng số liệu ta chọn: Chiều cao nắp thiết bị: h1= ht+h Trong đó: ht = 225mm h = 25mm Vậy chiều cao thiế bị L = H + 2h1= 1,5.900 + 2.(225+25) = 1850mm Vậy kích thước thiết bị đun nóng hỗn hợp đầu là: F = 28 m2 – bề mặt truyền nhiệt n = 187 ống – số ống truyền nhiệt D = 900 mm – đường kính thiết bị H = 1,5 m – chiều cao mặt bích L = 1,85 m – chiều cao thiết bị SVTH: NGUYỄN THỊ HUẾ MSV:161502973 Page 31 ĐỒ ÁN KHÍ THẢI 3.3.2 Lọc tay áo Theo đề bài, ta có: - Hiệu suất xử lý bụi cyclon: ɳ = 80% Đường kính hạt bụi lại sau xử lý cyclon: d10µm Khí bụi sau qua cyclon, nồng độ lại: C = – ( 80%) = 505,37(mg/Nm3) Lưu lượng yếu tố khác không đổi Hiệu suất: ɳ = Với nhiệt độ sau qua thiết bị trao đổi nhiệt giảm xuống 35 oC Vì ta nên chọn vải tổng hợp có đặc tính: chống axit tốt; chống kiềm tốt; chống rách tốt; giá thành hấp nên chọn vải sợi tổng hợp polypropylene Tổng diện tích bề mặt túi vải: Ac = = 2976,19 (m2) Đường kính túi lọc bụi phổ biến 135 – 220mm ta chọn dtúi = 0,19m Chọn h = 3,5m Diện tích bề mặt túi vải: Ab = = 3,14.0,19.3,5 = 2,0881 (m2) Số túi vải lọc n = 1425 (túi) Chọn số túi 1440 túi nên chọn 10 đơn nguyên với đơn nguyên 144 túi Chọn d1= 0,21m ; d2= 0,17m ; d3= 0,19m; n1=12 ; n2 = 12 Chiều rộng: B= d.n1+(n1 – 1).d1+2d3=1.10-5.12+11.0,21+2.0,19=2,69m Chiều dài: L= d.n2+(n2 – 1).d2+2d3=10-5.12+11.0,17+2.0,19=2,25m Diện tích bề mặt thiết bị: S = B.L=2,69.2,25= 6,05(m) Chiều cao thiết bị: H1=h=3,5(m) H2= 1/6.h=0,58(m) SVTH: NGUYỄN THỊ HUẾ MSV:161502973 Page 32 ĐỒ ÁN KHÍ THẢI H3= ½.h = 1,75(m) H = H1 + H2 + H3=3,5 + 0,58 + 1,75=5,83(m) 3.3.3 Tháp hấp thụ Các thông số ban đầu: - Dung môi : Ca(OH) Lưu lượng khí thải vào tháp (m3/h) : 15 000 Nồng độ khí thải vào tháp (% thể tích) : 3,0 Nồng độ cuối dung môi (% trọng lượng) :1 Hiệu suất trình hấp thụ (%) : 80 Tính tốn thiết kế tháp đệm  Tính tốn điều kiện ban đầu Theo hỗn hợp đầu vào hỗn hợp khí nên nồng độ phần thể tích nồng độ phần mol yđ = 0,03 (kmol SO2/kmol pha khí) Chuyển nơng độ thể tích sang nồng đọ phần mol tương đối Yd = Nồng độ đầu SO2 pha khí Yd = = 0,03093 (kmol SO2/kmol khí trơ) Nồng độ cuối SO2 pha khí: ɳ = = 0,8 = 0,8Yd 0,2 Yd = Yc Yc = 0,2.0,03093 = 6,186.10-3 (kmol SO2/kmol khí trơ) Yc – nồng độ phần mol khí cần hấp thụ hỗn hợp Yc = = 6,186.10-3 yc = 6,148.10-3 (kmol SO2/kmol hỗn hợp khí) Nồng độ mol tương đối trung bình: Ytb = = = 0,0186 (kmol SO2/kmol khí trơ) Lưu lượng hỗn hợp khí: G = 401,786 (kmol/h) Lượng khí trơ: G trơ = G.(1 – yd) = 401,786.(1 – 0,03) = 389,73 (kmol/h) Lượng SO2 hấp thụ: SVTH: NGUYỄN THỊ HUẾ MSV:161502973 Page 33 ĐỒ ÁN KHÍ THẢI GSO2 = G yd ɳ = 401,786.0,03.0,8 = 9,64 (kmol SO2/h) Nồng độ đầu SO2 Ca(OH)2: xd = Nồng độ cuối SO2 Ca(OH)2: giả sử x’c= 1% khối lượng Nồng độ phần mol SO2 dung môi xc = = = 0,012 (kmol SO2/kmol Ca(OH)2) Nồng đọ phần mol tương đối SO2 dung môi: Xc = = = 0,012 (kmol SO2/kmol Ca(OH)2)  Xây dựng đường cân đường làm việc  Phương trình đường cân có dạng Y = (kmol SO2/ kmol khí trơ) X = (kmol SO2/ kmol khí trơ) Với m = số cân pha Ѱ – hệ số henry (mmHg) P – áp suất chung hỗn hợp khí P = 1,3 atm, t = 300C Tra bảng IX.1 (sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất – tập 2), ta có: ѰSO2 (300c) = 0,0364.106 (mmHg) m = 36,84 Phương trình cân bằng; Y = (kmol SO2/ kmol khí trơ) X = (kmol SO2/ kmol khí trơ)  Phương trình đường làm việc Phương trình cân vật liệu khoảng thể tích thiết bị kể từ tiết diện tới phần thiết bị Gtr (Y – Yc) = Gx(X – Xd) Trong đó: Xd – nồng độ ban đầu cấu tử cần hấp thụ dung môi (kmol SO2/ kmol Ca(OH)2) SVTH: NGUYỄN THỊ HUẾ MSV:161502973 Page 34 ĐỒ ÁN KHÍ THẢI Yc – nồng đọ cuối cấu tử cần hấp thụ hỗn hợp khí (kmol/kmol khí trơ) Gx – lưu lượng dung môi vào thiết bị hấp thụ (kmol/h) Gtr – lượng khí trơ vào thiết bị hấp thụ (kmol/h) Từ phương trình cân vật liệu ta có: - Nồng độ cuối cấu tử cần hấp thụ dung môi: Xc = (Yd – Yc) = (Yd – Yc) = 2,84.10-3 (kmol SO2/ kmol Ca(OH)2) - Lượng dung môi tiêu tốn thực tế: l = = = 2,062 (kmol Ca(OH)2/ kmol khơng khí) - Lưu lượng dung môi vào thiết bị Gx Gx = l.Gtrơ = 2,062 389,73= 803,62 (kmol/h) - Phương trình đường làm việc cho đoạn tháp bất kì: Gtrơ.(Y – Yc) = Gx.(X – Xd) Y= X + Yc = l.X + Yc phương trình đường làm việc: Y= 2,062X + X 0,0002 0,0004 0,0006 0,0008 0,001 0,0012 0,0014 0,0016 0,0018 0,002 0,0022 0,0024 0,0026 0,0028 Y 6,186.10-3 6,5984.10-3 7,0108.10-3 7,4232.10-3 7,8356.10-3 8,248.10-3 8,6604.10-3 9,0728.10-3 9,4852.10-3 9,8976.10-3 0,01031 0,0107224 0,0111348 0,0115472 0,0119596 Ycb 7,368.10-3 0,014736 0,022104 0,029472 0,03684 0,044208 0,051576 0,058944 0,066312 0,07368 0,081048 0,088416 0,095784 0,103152 Đồ thị đường cân đường làm việc hệ trục SVTH: NGUYỄN THỊ HUẾ MSV:161502973 Page 35 ĐỒ ÁN KHÍ THẢI tọa độ 0.12 đường làm việc 0.1 đường cân 0.08 Axis Title 0.06 0.04 0.02 0 0 0 Axis Title  Tính thơng số tháp Tính đường kính tháp đệm a Tính khối lượng riêng trung bình  Đối với pha lỏng Áp dụng công thức : : khối lượng riêng trung bình hỗn hợp lỏng, kg/m3 : phần khối lượng trung bình SO2 hỗn hợp , ρCa(OH)2 : khối lượng riêng SO2 H2O 30oC, kg/m3 Tra bảng I.33 I.5 (sổ tay trình thiết bị - tập 1) 30oC ρCa(OH)2 = 998,38 (kg/m3) = 1355(kg/m3) Phần khối lượng trung bình SO2 pha lỏng aSO2 = SVTH: NGUYỄN THỊ HUẾ MSV:161502973 Page 36 ĐỒ ÁN KHÍ THẢI với xtb nồng độ phần mol trung bình cấu tử cần hấp thụ pha lỏng (kmol SO2/ kmol Ca(OH)2) xtb = = = 1,42.10-3 (kmol SO2/kmol H2O) aSO2 = = 5,03.10-3 Khối lượng riêng trung bình hỗn hợp lỏng Ρxtb = = = 999,70 (kg/m3)  Đối với pha khí Áp dụng cơng thức: Pj = Khối lượng riêng trung bình hỗn hợp khí tháp: ρytb = (kg/m3) Với: ρytb: Khối lượng riêng trung bình hỗn hợp khí tháp My : Phân tử lượng trung bình hỗn hợp khí T0: Nhiệt độ đktc T0=273°K T: Nhiệt độ làm việc tháp.T= 273+30=303 °K P0: Áp suất đktc P0=1 atm P: Áp suất làm việc tháp P= 1,3atm Tính Mytb Mytb = ytb.MSO2 + (1 – ytb).Mkk = 0,01826.64 + (1 – 0,01826).29 = 29,64(kg/kmol) ρytb = = 1,55 (kg/m3) b Đường kính tháp Áp dụng cơng thức: D = (m) Vytb: lượng khí trung bình tháp, m3/h : tốc độ khí trung bình tháp, m/s * Tính lưu lượng thể tích khí lỏng trung bình tháp: Vtb = (m3/h) SVTH: NGUYỄN THỊ HUẾ MSV:161502973 Page 37 ĐỒ ÁN KHÍ THẢI Trong đó: - Gytb : lưu lượng khí trung bình tháp, kmol/h - Mytb: khối lượng phân tử trung bình khí tháp, kg/kmol ρytb: khối lượng riêng trung bình khí tháp, kg/m3 = Gtro(1+Ytb) Ytb = 0,0186 (kmol SO2/kmol khí trơ) - Lưu lượng khí trung bình tháp Gytb: = 389,73(1+0,0186) = 396,98(kmol/h) Vytb = = 7591,28 (m3/h) Lượng trung bình tháp (kmol/h) Gy = Gytb Mytb = 396,98.29,64= 11766,487(kg/h) Lưu lượng trung bình tháp: Gxtb = Gxd = 15306,62(kmo/h) Gxc = Gxd+GSO2 bị hấp thụ = 15306,62 + = 15328,355(kmol/h) Mxtb = xtb.MSO2+(1 – xtb) M Ca(OH)2 = 1,42.10-3.64+(1 - 1,42.10-3).74 =73,98 Lượng lỏng trung bình (kg/h) Gx = Gxtb.Mxtb = 15328,355 73,98 = 1133991,703(kg/h) = 1134,33 (m3/h) *Tính vận tốc khí tháp , m/s Áp dụng công thức: Y= 1,2.e-4x Với Y =0,16 X = 1/4.(1/8 : tốc độ đảo pha, m/s SVTH: NGUYỄN THỊ HUẾ MSV:161502973 Page 38 ĐỒ ÁN KHÍ THẢI Vd: thể tích tự đệm, m3/m3 : bề mặt riêng đệm, m2/m3 Tháp hấp thụ SO2 mang tính axit nên ta chọn đệm vòng Rasig đổ lộn xộn: đệm sứ kích thước30×30×3,5 Vd = 0,76 (m3/m3) = 165 (m2/m3) Gx, Gy: lượng lỏng lượng trung bình (kg/s) Gx = 1133991,703(kg/h) = 1133991,703/3600(kg/s) Gy = 11766,487(kg/h) = 11766,487/3600(kg/s) g: gia tốc trọng trường, g = 9,81m/s : độ nhớt pha lỏng theo nhiệt độ trung bình độ nhớt nước 20 0C, Ns/m2 200C) = 7,988.10-4 Ns/m2 1,005.10-3 Ns/m2 : khối lượng riêng trung bình pha lỏng pha khí (kg/m3 ) = 999,70 (kg/m3 ) = 1,55 (kg/m3 ) X = 1/4.(1/8 = (= 1,39 (m/s) Từ phương trình Y ta có: = 0,28(m/s) Theo thực nghiệm qua strinhf chuyển khối chế độ sủi bọt tốt nhất, xong thực tế tháp đẹm làm việc tốc độ đảo pha tăng khó bảo đảm q trình ổn định Vì vậy:; Tốc độ thích hợp tính theo phương pháp thường khoảng: = (0,8÷0,9) Ta chọn = 0,85 = 0,85 0,28= 0,238 (m/s) SVTH: NGUYỄN THỊ HUẾ MSV:161502973 Page 39 ĐỒ ÁN KHÍ THẢI Thay giá trị ta có đường kính tháp D= = 3,36 (m) *Tính số đơn vị chuyển khối xác định theo nồng độ pha khí Y: thành phần làm việc Ycb : thành phần mol cân Ta có: Yđ = 0,03093 (kmol SO2/kmol khí trơ) Yc = 6,186.10-3 (kmol SO2/kmol khí trơ)  Chiều cao lớp đệm: H = 5,5.0,27 = 1,485 m Áp dụng công thức: Htháp = Hđệm + Hđệm-nắp + Hđệm-đáy  Hđệm-nắp = m  Hđệm-đáy = m Vậy chiều cao tháp Htháp= 1,5+1+1 = 3,5 (m) SVTH: NGUYỄN THỊ HUẾ MSV:161502973 Page 40 ... pháp xử lý bụi 15 CHƯƠNG ĐỀ XUẤT DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ VÀ TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI .27 3.1 Thông số chất gây ô nhiễm 27 3.2 Đề xuất sơ đồ dây chuyền công nghệ... MSV:161502973 Page 25 ĐỒ ÁN KHÍ THẢI thiết kế hệ thống xử lý khí thải cần thiết, nhằm đảm bảo đầu đạt yêu cầu tránh gây ô nhiễm môi trường 3.2 Đề xuất sơ đồ dây chuyền công nghệ Khí thải Trao đổi nhiệt... hấp phụ bề mặt chất hấp phụ Dòng khí thải sau xử lý ngồi mơi trường 3.3 Tính tốn thiết kế hệ thống xử lý khí thải 3.3.1 Trao đổi nhiệt (kiểu ống trùm)  Chọn thông số kĩ thuật:  Chọn vật liệu