Thiết kế hệ thống xử lí khí thải từ nhà máy sản xuất cao su Phú Riềng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY LỢI ĐỒ ÁN MÔN HỌC: THIẾT KẾ KIỂM SỐT Ơ NHIỄM KHƠNG KHÍ Sinh viên: Lớp: Mã số sinh viên: Đề tài: Thiết kế hệ thống xử lí khí thải từ nhà máy sản xuất cao su Phú Riềng SỐ LIỆU THIẾT KẾ Địa điểm: Nhà máy sản xuất cao su Phú Riềng Nhiệt độ khói thải:160oC Loại nhiên liệu: dầu FO NỘI DUNG YÊU CẦU THỰC HIỆN Tính tốn sản phẩm cháy Xác định tải lượng chất nhiễm Đề xuất quy trình cơng nghệ xử lý nhiễm Tính tốn chi tiết thiết bị xử lý khí thải PHẦN BẢN VẼ Bản vẽ mặt Bản vẽ cao trình Bản vẽ chi tiết cơng nghệ thiết bị Mục Lục MỞ ĐẦU 1.Đặt vấn đề Trong thời đại cơng nghiệp hóa-hiện đại hóa,con người phải đối mặt với khủng hoảng sinh thái mà nguyên nhân lại người gây ra.Vấn đề bảo vệ mơi trường mang tính cấp bách quan tâm quốc gia toàn giới Cùng với việc xây dựng ngày nhiều nhà máy,khu công nghiệp,các khu chế xuất, …phục vụ nhu cầu sống người,môi trường khơng khí theo mà nhiễm ngày trầm trọng hơn.Tuy nhiên người sống thiếu khơng khí cần mơi trường khơng khí lành nên người cần phải bảo vệ mơi trường sống khắc phục hậu mà hoạt động sống gây Hiện nay,ở Việt Nam,nhiều nhà máy,công ty,…đang hoạt động ngày thải môi trường chất thải có hại,có nguy gây ảnh hưởng lớn đến mơi trường sinh thái.Cần phải có biện pháp xử lý chúng Công ty cổ phần cao su Đà Nẵng nằm khu vực có dân cư sinh sống xung quanh,có nhiều vấn đề liên quan đến môi trường cần quan tâm,đặc biệt mơi trường khơng khí.Trước vấn đề em thực đề tài “Thiết kế hệ thống xử lý khí thải lò thuộc nhà máy sản xuất cao su Phú Riềng” 2.Mục tiêu đề tài Thiết kế hệ thống xử lý nhiễm khí thải cho nhà máy sản xuất cao su đảm bảo chất lượng khơng khí đầu đạt quy chuẩn xả thải 3.Nội dung đồ án Thu thập số liệu, thơng tin, đánh giá tổng quan khí thải nhà máy sản xuất cao su, khả gây ô nhiễm dòng khí thải nhà máy sản xuất cao su đến mơi trường, ảnh hưởng đến người phương pháp xử lý Lựa chọn công nghệ dây chuyền xử lý dòng khí thải, tính tốn chi tiết thiết kế hạng mục hệ thống Hạch tốn kinh tế cho cơng trình xử lý CHƯƠNG I:TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY I.TỔNG QUAN VỀ VỊ TRÍ ĐỊA LÝ Vị trí địa lý Cơng ty cao su Phú Riềng xây dựng xã Phú Riềng Huyện Bù Gia Mập Tỉnh Bình Phước.Tỉnh Bình Phước tỉnh miền núi Phía Tây vùng Đơng Nam Bộ,Phía Đơng giáp tỉnh Lâm Đồng Đồng Nai,phía Tây giáp tỉnh Tây Ninh Campuchia,phía nam giáp tỉnh Bình Dương phía bắc giáp tỉnh Đắk Lắk Campuchia Đặc điểm điều kiện tự nhiên Tỉnh Bình Phước nói chung huyện Phú Riềng nói riêng nằm vùng mang đặc trưng khí hậu nhiệt đới cận xích đạo gió mùa với mùa rõ rệt: mùa mưa mùa khơ Nhiệt độ khơng khí Nhiệt độ bình quân năm cao ổn định từ 25,8 - 26,20oC Nhìn chung thay đổi nhiệt độ qua tháng không lớn, song chênh lệch nhiệt độ ngày đêm lớn, khoảng – 9oC vào tháng mùa khô - Nhiệt độ trung bình: 26,10oC/năm - Nhiệt độ tháng cao nhất: 27,40oC (tháng 5) - Nhiệt độ tháng thấp nhất: 24,70oC (tháng 11) - Nhiệt độ cao tuyệt đối: 35,20oC - Nhiệt độ thấp tuyệt đối: 17,90oC Đất huyện Phú Riềng chủ yếu đất đỏ Bazan màu mỡ, có khả thích nghi nhiều loại trồng đặc biệt loại công nghiệp như: cao su, cà phê, điều tiêu vựa cao su, điều lớn tỉnh Bình Phước II.TỔNG QUAN VỀ KHÍ THẢI Khái niệm Khí thải thành phần vật chất độc hại thải không khí từ hoạt động sản xuất cơng nghiệp sinh hoạt hàng ngày người Nguồn gốc 2.1 Nguồn gốc tự nhiên rừng, giới Khí thải tạo từ hoạt động tự nhiên như: núi lửa phun trào, cháy Tuy chúng không tập trung nơi mà phân bố đồng 2.2 Nguồn gốc từ hoạt động công nghiệp Sản xuất cơng nghiệp xem nguồn phát sinh khí thải vào khơng khí Mỗi năm cơng nghiệp đưa vào khơng khí hàng trăm triệu mét khối khí thải đọc hại CO2, CO, SO2, NOx, bụi độc hại bụi than 2.3 Nguồn gốc từ phương tiện giao thông Các loại động phương tiện giao thông nguồn lớn tạo khí thải gây nhiễm khơng khí Mặc dù lượng thải không hoạt động công nghiệp gây ảnh hưởng không nhỏ tới môi trường mà sống 2.4 Nguồn thải từ sinh hoạt Khí thải phát sinh từ hoạt động người đun nấu, đốt rác, đốt rơm, hàng ngày III.THIẾT BỊ,CƠNG NGHỆ SINH RA KHÍ THẢI LIÊN QUAN ĐẾN Q TRÌNH ĐỐT Khí thải tạo chủ yếu từ trình đốt dầu FO lò nhà máy sản xuất cao su với lưu lượng lớn chủ yếu mang theo tro bụi số chất khí nhiễm SO2 NOx , CO, CO2 , dioxin, furan, VOC, thủy ngân … Cấu tạo lò đốt dầu IV.VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG DO NHÀ MÁY CAO SU GÂY RA  Tác hại tro, bụi: - Tác hại cần phải nói đến ảnh hưởng đến sức khỏe người: trẻ em, người già người mắc bệnh hô hấp dể bị ảnh hưởng nhiềunhất Các hạt bụi có kích thước nhỏ 10 µm vào tận phế nang gâyviêm nhiểm phế quản, hạt nhỏ 2,5 µm vào tận màng phổi đọng lạitrong phổi gây viêm phổi, sơ hóa phổi, nồng độ cao kéo dài dẩnđến ung thư phổi.Một số bệnh người bụi gây ra: hệ hô hấp:viêmmũi, viêm phế quản, hen suyễn, viêm phổi, unthư phổi; hệ tiêu hóa: giảmmen gây sâu răng, gây rối loạn tuyến nước bọt, rối loạn hệ tiêu hóa, viêm dạdày, viêm nhiểm đường ruột làm giảm khả tiêu hóa hấp thụ chất dinhdưỡng; da: tác động đến tuyến nhờn da làm khơ da, kích thích gây dị ứng da, viêm da, sinh mụn trứng cá, mụn nhọt, lở loét da; mắt: bụi tiếp xúctrực tiếp với mắt kích thích đến màng tiếp hợp gây sưng đỏ, chảy nước mắt nếutình trạng kéo dài làm tổn thương màng tiếp hợp gây viêm mi mắt, viêmgiác mạc, giảm thị lực, nặng làm mù mắt - Bụi gây tác hại đến hệ sinh thái, ảnh hưởng đến mùa màng: bụi lắng đọng bề mặt cây, khơng có nước mưa để rửa ngăn cản quátrình quang hợp trao đổi chất làm cối chậm phát triển, hệ sinh tháibị tổn hại nặng nề suất trồng giảm sút - Khi bụi phát tán môi trường làm giảm độ suốt khí quyển, cản trở tầm nhìn, hư hỏng thiết bị, giảm tuổi thọ cơng trình, làm giá trị mỹquan  Tác hại SO2 : - Khí SO2 , SO3 gọi chung SOx khí độc hại không với sức khỏe người, động thực vật mà tác động lên vật liệu xây dựng, cơngtrình kiến trúc Chúng chất có tính kích thích, nồng độ định có thểgây co giật trơn khí quản Ở nồng độ lớn gây tăng tiết dịch niêm mạcđường khí quản gây viêm khí quản, tiếp xúc với mắt tạo thành axit gâytổn hại đến thị lực - SOx xâm nhập vào thể người qua quan hô hấp quan tiêu hóa sau hòa tan nước bọt, cuối chúng xâmnhập vào hệ tuần hồn Khi tiếp xúc với SOx tạo hạt axit nhỏ, hạtnày xâm nhập vào huyết mạch SO x xâm nhập vào thể ngườiqua da gây chuyển đổi hóa học, kết hàm lượng kiềm trongmáu giảm, amoniac bị qua đường tiểu có ảnh hưởng đến tuyến nước bọt - SOx bị oxy hóa ngồi khơng khí phản ứng với nước mưa tạo thành axit H SO hay muối sulfate gây tượng mưa axit, ảnh hưởng xấu đến sựphát triển thực vật, ảnh hưởng đến hệ sinh thái, làm chua đất tác nhân gây ănmòn kim loại, bê tơng cơng trình kiến trúc…  Tác hại NOx : - NOx khí có màu nâu đỏ có mùi gắt cay, mùi phát vào khoảng 0.12 ppm NO2 khí có tính kích thích mạnh đường hơ hấp.Nó tác động đến hệ thần kinh phá hủy mô tế bào phổi, làm chảy nước mũi, viêmhọng Khi NO2 với nồng độ 100ppm gây tử vong cho người động vật sauít phút Với nồng độ 5ppm gây ảnh hưởng xấu đến đường hơ hấp Con người tiếp xúc lâu với NO2 khoảng 0.06 ppm gây bệnh trầm trọng vềphổi - Một số thực vật nhạy cảm bị tác hại NO2 nồng độ khoảng ppm NO2 tác nhân gây hiệu ứng nhà kính  Tác hại CO - Khí CO loại khí không màu, không mùi không vị, tạo từ trình cháy khơng hồn tồn ngun liệu than Sức đề kháng người với COrất Những người mang thai đau tim tiếp xúc với CO nguy hiểm áilực CO với hemoglobin cao gấp 200 lần so với oxy, nên vào thể sẽlập tức phản ứng với hemoglobin, cản trở oxy từ máu đến mơ Vì cần mộtlượng máu lớn nhiều bơm đến để mang lượng oxy cần thiếtđến mô.Ở nồng độ khoảng 5ppm gây đâu đầu chóng mặt Ở nồngđộ từ 10-250 ppm gây tổn hại đến hệ thống tim mạch chí gây tử vong - Rất nhiều nghiên cứu người động vật chứng tỏ người yếu tim bị tăng thêm căng thẳng lượng CO máu vượt mức.Đặc biệt nghiên cứu lâm sàng cho thấy tiếp xúc với CO mức cao thìnhững người hay bị đau thắt ngực tăng thời gian đau Những người khoẻ mạnhcũng bị ảnh hưởng, tiếp xúc với CO cao dẫn đến khả suygiảm thị lực, lực làm việc, khéo léo, khả học tập hiệu suất côngviệc Với tác hại khí thải nhà máy nhiệt điện đốt than trình bày thìyêu cầu cấp bách cho phải có hệ thống xử lý khí thải hợp lý trước xả thải mơi trường V MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KHÍ THẢI THƯỜNG ĐƯỢC SỬ DỤNG: Các phương pháp xử lý bụi: 1.1 Xử lý bụi theo phương pháp khô: 1.1.1 buồng lắng Buồng lắng khơng gian dạng hình hộp chữ nhật có tiết diện ngang lớn nhiều lần so với tiết diện đường ống dẩn khí vào, nhằm giảm vận tốc dòng khí xuống nhỏ vào buồng lắng Vì vậy, hạt bụi có đủ thời gian lắng xuống đáy thiết bị tác dụng trọng lực giữ lại mà khơng bị dòng khói mang theo Buồng lắng ứng dụng để lọc bụi thơ, hạt bụi có kích thước lớn 50µm Ưu điểm: - Thiết bị có cấu tạo đơn giản, đầu tư thấp, xây dựng vật liệu dể kiếm gạch, xi măng - Chi phí vận hành, sửa chữa, bảo dưỡng thấp - Lọc hiệu suất cao hạt bụi có kích thước lớn giảm q tải cho thiết bị phía sau, tổn thất áp suất nhỏ - Có khả làm việc dải nhiệt độ áp suất rộng • Nhược điểm: - Kích thước thiết bị cồng kềnh, chiếm nhiều diện tích Chỉ lọc hạt bụi có kích thước lớn 50µm 1.1.2 Thiết bị lọc bụi ly tâm: • Thiết bị lọc bụi ly tâm hay gọi xiclon Có cấu tạo gồm thân hình trụ tròn, phía thân hình trụ có phễu thu bụi ống thu bụi Khơng khí mang bụi vào phần thiết bị theo đường ống có phương tiếp tuyến với thân hình trụ, dòng khí vào chuyển động theo đường xoắn ốc từ xuống Nhờ vào lực ly tâm mà hạt bụi có xu hướng tiến phía thành ống va chạm vào đó, động rơi xuống phễu hứng bụi Khi dòng khí chạm vào đáy phễu bị dội ngược lên giữ chuyển động xốy ốc ngồi theo đường ống khí lắp trục với thân thiết bị Để có hiệu suất lọc bụi cao người ta thường bố trí hai hay nhiều xiclon theo kiểu mắc nối tiếp, song song theo kiểu chùm • Ưu diểm: Cấu tạo đơn giản, giá thành thấp, chi phí vận hành bảo dưỡng thấp, có khả làm việc liên tục, chế tạo nhiều loại vật liệu khác tùy vào yêu cầu nhiệt độ áp suất • Nhược điểm: Hiệu suất thấp hạt bụi có kích thước nhỏ 5µm; Dể bị mài mòn bụi có độ cứng cao, Hiệu suất giảm bụi có độ kết dính cao 1.1.3 Thiết bị lọc bụi vật liệu lọc: Môi trường lọc hay gọi vật liệu lọc hay lưới lọc Được cấu tạo từ nhiều lớp sợi mà sợi xem có tiết diện tròn nằm cách từ 5-10 lần so với kích thước hạt bụi Khi dòng khí mang bụi qua lớp vật liệu lọc bụi bị giữ lại bề mặt lớp vật liệu Sau khoảng thời gian lớp vật liệu lọc có thay đổi mặt cấu trúc bụi bám vào bên trong, thay đổi độ ẩm lí làm cho sức cản khí động hiệu lọc bị thay đổi rõ rệt 1.1.4 Thiết bị lắng bụi tĩnh điện: Thiết bị có cấu tạo gồm dây kim loại nhẵn, có tiết diện nhỏ, căng theo trục ống kim loại nhờ có đối trọng Dây kim loại nạp dòng điện chiều có điện cao khoảng 50-100 = kV, gọi cực âm hay cực ion hóa thiết bị Cực dương ống kim loại bao quanh cực âm nối đất hay gọi cực lắng Khi cấp điện cao vào cực âm tạo điện trường mạnh bên ống cực dương dòng khí mang bụi qua phân tử khí bị ion hóa truyền điện tích âm cho hạt bụi tác dụng va chạm khếch tán ion Các hạt bụi bị nhiểm điện âm di chuyển cực dương (cực lắng) đọng lại bề mặt bên ống hình trụ, điện tích rơi xuống phễu thu bụi Ngồi có thiết bị lọc bụi tĩnh điện kiểu tấm, loại thiết bị mà cực dương dạng bảng đặt song song hai bên cực âm • Ưu điểm: - Có thể thu bụi với hiệu suất cao 99,5 % Lưu lượng khí thải lớn - Có thể thu bụi có kích thước siêu nhỏ, 1µm, nồng độ bụi lớn 50 g/m3 - Có thể làm việc mơi trường có nhiệt độ cao lên đến 5000c - Làm việc phạm vi áp suất cao áp suất chân khơng - Có khả tách bụi có độ ẩm cao, dạng lỏng rắn • Nhược điểm: - Vì nhạy cảm nên khó khăn việc lọc bụi có nồng độ thay đổi lớn - Chi phí chế tạo cao, vận hành, bảo dưỡng cao phức tạp thiết bị khác; dễ bị ăn mòn, hư hỏng điều kiện khí thải có chứa axit hay chất ăn mòn; Khơng thể lọc bụi mà khí thải có chứa chất dể cháy nổ.có điện trở suất cao - Tốn nhiều không gian để đặt thiết bị - Vì mơi trường làm việc có điện nhiệt độ cao nên phát sinh chất gây ô nhiểm môi trường NOx hay O3 1.1.5 Phương pháp ướt: Phương pháp tách bụi ướt dựa ngun tắc cho dòng khí mang bụi tiếp xúc trực tiếp với chất lỏng mà thông thường nước Bụi bị chất lỏng giữ lại tách khỏi dòng khí dạng bùn Trong q trình xử lý bụi phương pháp ướt kết hợp xử lý số chất nhiểm dạng khí SO2, NOx, ngồi kết hợp để giảm nhiệt độ khí thải trước thải mơi trường Các thiết bị tách bụi ướt thường bố trí vòi phun nước vị trí thích hợp tuỳ loại thiết bị Một số thiết bị sử dụng để tách bụi theo phương pháp ướt là: Cyclon ướt, ventury ướt, thiết bị lọc bụi có đĩa chứa nước sủi bọt, thiết bị lọc bụi có lớp đệm vật liệu rỗng tưới nước, buồng phun-thùng rửa khí rỗng, thiết bị lọc bụi kiểu ướt có tác động va đập qn tính • Ưu điểm: - Chi phí đầu tư ban đầu thấp - Có thể xử lý đồng thời bụi khí nhiểm - Có khả lọc hạt bụi có kích thước nhỏ, hiệu suất lọc bụi cao phương pháp khơ - Khơng có tượng bụi quay lại - Có khả làm việc với khí thải có nhiệt độ cao • Nhược điểm: - Chi phí vận hành cao, tiêu tốn nhiều lượng - Thiết bị dể bị ăn mòn, phát sinh nhiều bùn thải 1.2.Phương pháp xử lý khí thải độc hại 1.2.1 Các phương pháp xử lý SO2 a Hấp thụ SO2 đá vôi, vôi nung CaO sữa vôi Ca(OH)2 Xử lý SO2 vôi phương pháp áp dụng rộng rãi cơng nghiệp hiệu xử lý cao, nguyên liệu rẻ tiền có sẵn nơi Trong tháp hấp thụ, dòng khí thải mang khí SO2 từ lên qua phận phân phối khí, dòng dung dịch hấp thụ từ xuống qua hệ thống giàn phun Khi SO2 tiếp xúc với dung dịch hấp thụ xảy trình hấp thụ SO2 tạo thành thạch cao, dòng khí qua khử ẩm ngồi, dung dịch sau hấp thụ trộn với dung dịch hấp thụ tiếp tục sử dụng đến nồng độ thạch cao dung dịch 60 % tháo nhờ hệ thống tách thạch cao Các phản ứng hóa học xảy q trình xử lý sau: CaCO3 + SO2 → CaCO3 + CO2 CaO + SO2 → CaSO3 2CaSO3 + O2 → 2CaSO4 Hiệu hấp thụ SO2 sữa vôi đạt 98% Sức cản khí động hệ thống khơng vượt 20 mm H2O Nguyên liệu vôi sử dụng cách hoàn toàn, cụ thể cặn bùn từ hệ thống xử lý thải sử dụng làm chất kết dính xây dựng sau chuyển sunfit thành sunfat lò nung • Ưu điểm: - Cơng nghệ đơn giản, chi phí đầu tư ban đầu khơng lớn, chế tạo thiết bị vật liệu thông thường, không cần đến vật liệu chống axit khơng chiếm nhiều diện tích xây dựng - Hiệu xử lý cao, tiêu tốn chất hấp thụ điện tiêu thụ thấp - Độ tin cậy giá trị lợi ích cao, sản phẩm phụ có độ ổn định cao b Hấp thụ SO2 MgO ZnO: Về khả sử dụng sữa MgO (ZnO) để khử SO2 khói thải biết từ lâu, nghiên cứu ứng dụng công nhgiệp thực gần chủ yếu nhà khoa học công nghệ Liên Xô cũ SO2 hấp thụ oxit –hydroxit magiê, tạo thành tinh thể ngậm nước sunfit magiê Trong thiết bị hấp thụ xảy phản ứng sau: MgO + SO2 → MgSO3 MgO + H2O → Mg(OH)2 MgSO3 + SO2 + H2O → Mg(HSO3)2 Mg(OH)2 + Mg(HSO3)2 → 2MgSO3↓+ 2H2O Độ hòa tan sunfit magiê nước bị giới hạn, nên lượng dư dạng MgSO3.6H2O MgSO3.3H2O rơi xuống thành cặn lắng Tỉ lệ rắn: lỏng huyền phù 1:10 Độ pH đầu vào 6,8 – 7,5; đầu 5,5 – 6,0 Sunfat magiê hình thành oxit hóa sunfit magiê: MgSO + O2 → MgSO4 SO2 thoát 7-15% làm nguội, tách bụi sương mù axit sunfuric dùng để sản xuất axit sunfuric • Ưu điểm: - Có thể làm khí nóng mà khơng cần làm lạnh sơ - Thu axit sunfuric, hiệu làm cao • Nhược điểm: - Quy trình cơng nghệ phức tạp - Khơng phân giải hồn tồn sulfat nung -Tổn hao MgO nhiều c Xử lý SO2 chất hấp thụ hữu cơ: 10 Trở lực tháp đĩa lưới có ống chảy chuyền (trang 192, sổ tay thiết bị tập 2) ∆P = N tt ∆Pđ ( N / m ) Trong đó: Ntt số đĩa thực tế tháp ∆Pđ : tổng trở lực đĩa (N/m2) ∆Pđ = ∆Pk + ∆Ps + ∆Pt ∆Pk : trở lực đĩa khô, ∆Ps : trở lực đĩa sức căng bề mặt, ∆Pt : trở lực thủy tĩnh chất lỏng đĩa tạo - Trở lực đĩa khô: ρ y ω02 ∆Pk = ξ ( N / m2 ) ω02 ξ : tốc độ khí qua lỗ (m/s) : Hệ số trở lực, đĩa có tiết diện tự lỗ 20% diện tích chung nên ξ = 1, 45 ρy : khối lượng riêng trung bình pha khí (kg/m 3), theo kết tính tốn mục 2.4 ta có py = 0,836 (kg/m3) = 1,45 = 1,626 ( N/m2 ) 29 - Trở lực sức căng bề mặt: Đường kính lỗ chọn 2,5 mm nên trở lực sức căng bề mặt tính theo cơng thưc IX.142 trang 194, sổ tay trình tập ∆Ps = σ 4σ ( N / m2 ) 1,3d lô + 0,08dlô 76,7.10−3 : sức căng bề mặt (N/m2), sức căng bề mặt NaOH 10% 30oC (N/m2) 4σ 4.76, 7.10−3 ∆Ps = = = 94,385( N / m ) 2 1,3d lô + 0, 08d lô 1,3.2,5.10−3 + 0,08 ( 2,5.10−3 ) - Trở lực thủy tĩnh (công thức IX.146 trang 195, sổ tay thiết bị tập 2): ∆Pt = ρb ghb ( N / m ) Trong hb : chiều cao lớp bọt đĩa 0,2 0,2  ω02   1,6382 −3  hb = 4d tđ  = 0,0256( m) ÷ = 4.2,5.10  −3 ÷  9,81.2,5.10   g d tđ  ( chiều cao gờ ống chảy tràn = 26 mm) ρb : khối lượng riêng bọt đĩa: Gx = Lđ = 15851,09(kmol/h) ; Gy= 395,6(kmol/h) ρy = 0,836 ( kg/m3 ) , ρx = 1104,5 (kg/m3 ) µ X = 1, 45.10−3 ( N s / m ) (tra bảng I.101 trang 91, sổ tay trình thiết bị tập 1) 30 µY = µ0 - 273 + C  T   ÷ ( N s / m ) T + C  273  C: số, µ0 CSO = 306 (bảng I.113, trang 115 sổ tay q trình tập 1) µ0 ( N s / m ) : độ nhớt động lực khí 0oC, = 116.10-7 Suy ra: 273 + 306  150 + 273  −5 µY = 116.10−7  ÷ = 1,777.10 ( N s / m ) ( 150 + 273) + 306  273  Khối lượng riêng bọt đĩa: b= 0,43 .1104,5 = 506,5 (kg/m3) Trở lực thủy tĩnh: Pt = b.g.hb= 506,5.9,81 0,0256 = 127,2 (N/m2) Vậy tổng trở lực tháp: P= Ntt.(Pk+Ps+Pt) = (1,626 +94,385 + 127,2) = 892,8(N+/m2) 2.8.Tính tốn khí thiết bị phụ trợ 2.8.1 Chiều dày thân Sau tính tốn kích thước tháp ta cần xác định chiều dày thên hình trụ tháp để chịu áp suất làm việc p Số liệu chiều dày thân tính theo cơng thức XIII.8, trang 360, sổ tay trình thiết bị tập 2: S= Dt p + C ( m) 2[ σ k ] ϕ − p Trong đó: 31 Dt - ϕ - : đường kính (m),đường kính tính mục 1.2.4 Dt = 1,596(m) : hệ số bền thành hình trụ Do lỗ bố trí theo kiểu hành lang có đường kính nên hệ số bền tính theo chiều dọc là: (trang 361, sổ tay trình thiết bị tập 2) Với t: khoảng cách từ tâm lỗ tới tâm lỗ kia, d: đường kính lỗ.(d=2,5mm) ϕ= σ t − d 10 − 2,5 = = 0,75 t 10 : Ứng suất trục dọc, tính theo cơng thức XIII.2 trang 355 sổ tay trình thiết bị tập (giá trị σ c ,σκ tra sổ tay trình thiết bị tập bảng XII,trang 311) = �= = 211,54.106 (N/m2) =  = = 146,67.106 (N/m2) Ta lấy giới hạn nhỏ hai ứng suất làm ứng suất chuẩn σ - =146,67.106(N/m2) = 146,67 ( N/mm2 ) C: hệ số bổ sung ăn mòn, bào mòn dung sai chiều dày (m) C = C1 + C2 + C3 (m) C1 : vật liệu tháp làm thép không gỉ X18H10T vật liệu bền hồn tồn nên chấp nhận 15 ÷ 20 C1 = 1mm với tốc độ ăn mòn (năm) Thiết bị hóa chất bỏ qua C2 32 0,05 ÷ 0,1 (mm/năm), thời gian làm việc từ Dung sai theo chiều dày C3 thép X18H10T với chiều dày thép mm ( tra bảng XIII.9 sổ tay tập 2/trang 364 ) với chiều dày thép mm, chọn Vậy tổng hệ số bổ sung ăn mòn - C3 = 0, ( mm ) C = 1, ( mm ) p: áp suất thiết bị (N/m2) Do mơi trường khí – lỏng nên áp suất làm việc tổng áp suất khí (pmt) áp suất thủy tính cột chất lỏng (pl) Áp suất khí theo giả thiết tính tốn pmt = atm = 1,013.105 ( N / m ) pl = g ρl H l ( N / m ) Áp suất thủy tĩnh cột chất lỏng: với g – gia tốc trọng trường, ρl khối lượng riêng NaOH 10%, Hl: chiều cao lớn cột chất lỏng (trang 360, sổ tay trình thiết bị tập 2) Ρl = 9,81.1104,5.3.255 = 35268.4 (N/m2 ) Vậy áp suất thiết bị: ρ= ρmt + ρl = 1,013.105 + 35268,4 =136568,4(N/m2 ) = 0,75 = 805> 50 Suy ta bỏ p mẫu số Chiều dày thân: S=+ C = + 1,4.10-3 = 2,4.10-3 (m) = 3(mm) 2.8.2 Đáy nắp thiết bị Đáy nắp tháp cần tính tốn cho phù hợp, nội dung tính tốn bao gồm chiều dày S, đường kính trong, chiều cao hđ (chiều cao phần lồi đáy), h Hình 3.2:Cấu tạo nắp (đáy) hình elip 33 Nguồn: Trần Xoa, 2006b Đường kính nắp lấy đường kính tháp: Dt = 1,596 (m) Tra bàng XIII.13 chiều cao hb = 0,4 (m).(theo bảng XIII.13 trang 388 sổ tay trình thiết bị tập 2) Chiều dày S xác định theo cơng thức XIII.47 trang 385 sổ tay q trình thiết bị tập 2: s= hb Dt p D × t + C (m) 3,8[ σ k ] kϕ h − p 2hb : chiều cao phần lồi đáy:hb = 0,4(m) ϕh : hệ số bền mối hàn hướng tâm, nắp sử dụng mặt bích khơng sử dụng mối hàn nên bỏ qua giá trị ϕh k: hệ số không thứ nguyên 34 k= - = 1- = 0,998 Do = = 1163,61> 30 nên bỏ qua đại lượng p mẫu Chiều dày nắp: S = +C = + 1,4.10-3 = 2,2.10-3 (m) Chọn S = Kiểm tra ứng suất thành nắp thiết bị theo áp suất từ thủy lực:  Dt2 + 2.hb ( S n − Cn )  Po σ σ= < k ( N / m2 ) 7, 6.k ϕh hb ( S n − Cn ) 1, σ == 45005,8 (m) (thỏa mãn) - Chiều cao gờ 25 mm (Tra bảng XIII.11, trang 384, Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất – tập 2) 2.8.3 Ống dẫn nhập tháo liệu * Kích thước đường ống khí: • Ống dẫn khí vào Chọn vận tốc khí vào tháp vv = 30 m/s, lưu lượng khí vào tháp theo giả thiết tính tốn Qv = 3,816(m3/s) = 13738 (m3/h) Đường kính ống dẫn khí vào: Dv = = = 0,4(m) = 400(mm) Theo thực tế ta chọn đường kính ống 400 mm Ống dẫn khí ra: lượng SO2 bị hấp thụ khơng làm thay đổi đáng kể nên xem lượng khí lượng khí vào, đường kính dẫn ống khí ra: Dr = Dv = 400 mm 35  Kích thước đường ỗng dẫn dung mơi: Vận tốc dung mơi ống dẫn vào tháp có giá trị từ 1,5 đến 2,5 m/s Chọn vx = m/s Theo kết tính tốn mục 1.1.2, Ltr = 15851,1 (kmol/h) = 634076.9 (kg/h) = 574,1 (m3/h) = 0,159 (m3/s) Đường kính ống dẫn dung dịch vào khỏi tháp: Dv = Dr = = = 0,318(m) = 318(mm) Theo kích thước ống thực tế tra theo tiêu chuẩn xây dựng, chọn đường kính ống 350 mm Kích thước chiều dài đoạn ống nối tra bảng XIII.32 trang 434 sổ tay trình thiết bị tập Bảng 3.4:Kích thước chiều dài đoạn ống nối Dy(mm) 400 350 Py.106(N/m2) 0,1 106 0,1 106 L (mm) 150 150 2.8.4 Tính tốn ống chảy chuyền Đường kính ống chảy chuyền (công thức IX.217, trang 236 sổ tay trình thiết bị tập 2) dc = 4Gx ( m) 3600πρ xωc z Trong đó: 36 Gx ρx z : lưu lượng lỏng trung bình tháp (kg/h) : khối lượng riêng dung môi (kg/m3) : Số ống chảy chuyền, số lượng ống chảy chuyền số lượng đĩa ωx : tốc độc hất lỏng ống chảy chuyền thường lấy ω x = 0,1 ÷ 0, ( m / s ) dc = = 0,101 (m) = 101 (mm)  Khoảng cách từ đĩa đến chân ống chảy chuyền (công thức IX.218 sổ tay trình thiết bị tập 2) S1 = 0,25.dc = 0,25.0,101 = 0,25(m) = 25(mm) Đường kính mâm: Dmâm = Dt -2.dc-2.S1=1596-2.101-2.25=1344 - Chọn chiều cao gờ chảy tràn 60mm Khoảng cách từ méo ống chảy truyền đếm mâm ( Bảng 4A7.7, Sách Absolution and tripping Asian) - h= htr – 13 = 60 – 13 = 47 (mm) 2.8.5 Khối lượng tháp Khối lượng riêng thép: 7850 ( kg/m3 ) Khối lượng thép làm thân: m1 = V = S H = ( (Dn )2 - ( Dt )2 ).H 37 Trong m1 : khối lượng thân thiết bị Dn, Dt : đường kính ngồi thiết bị (m) ( với Dn = đường kính + độ dày thân ) H : chiều cao tháp (m) m1 = ( (1,596 + 2.3.10-3)2 - ( 1,596)2 ).3,255 → = 385,07(kg)∑  m mâm Khối lượng mâm: = [( Dt2 - ) δ] =[( Dt2 - =[.1,5962 - ] 7850= 12,56 (kg)  Khối lượng năm mâm: m2 = mmâm= 12,56 = 52,8(kg)  Khối lượng đáy nắp Khối lượng đáy nắp tra sổ tay trình thiết bị tập trang 384 ta được: mnắp = 106 (kg) Vậy khối lượng nắp đáy là: m3 = 106.2 = 212 (kg) 38  Khối lượng khí dung mơi chứa tháp Khối lượng khơng khí nhỏ nhiều so với khối lượng dung mơi nên bỏ qua Khối lượng NaOH tháp tính theo cơng thức: m4 = Dt2.(Nt – 1).H = 1,5962.(5– 1).3,255.1104,5= 28769,5(kg)  Vậy tổng khối lượng tháp là: M = m1+m2+m3+m4= 385,07+ 52,8+212 + 28769,5= 29419,37(kg) Chân đỡ thiết bị Tháp hấp thụ đặt nhà nên ta chọn chân đỡ kiểu V theo sổ tay thiết bị trang 436 Kích thước chân đỡ chọn theo bảng XIII.35 trang 437 sổ tay trình thiết bị tập Tải trọng cho phép toàn tháp là: G = M.g = 29419,37.9,81=288604 Tải trọng cho phép chân: Gi = = = 7,22.104(N) Bảng 3.5: Kích thước chân đỡ Tải trọng cho phép chân G.104 (N) L B B1 B2 H 320 265 270 400 500 275 39 h s l D 22 120 34 Nguồn: Trấn Xoa, 2006b Hình 3.4: Cấu tạo chân đỡ Ngu ồn: Trần Xoa, 2006b Bộ phận Kích thước(mm) 40 Thân tháp Mâm Lỗ mâm Đáy nắp Ống dẫn nhập liệu Chiều cao Đường kính Bề dày Số lượng Chiều dày mâm Khoảng cách mâm Số lượng Đường kính Khoảng cách lỗ (tính từ tâm) Đường kính Bề dày Chiều cao phần lồi Đường kính ống khí Đường kính ống dung mơi Chiều dài ống nối khí Chiều dài ống nối dung mơi 3,255 1596 450 5094 lỗ/mâm 10 10 1596 400 400 350 150 150 KẾT LUẬN Khí thải chứa SO2 sau xử lý có nồng độ 500mg/Nm đạt tiêu chuẩn cho phép theo QCVN 19:2009/BTNMT Xử lý khí thải trách nhiệm tất doanh nghiệp, sở sản xuất có hoạt động sản xuất phát sinh khí 41 nhiễm Quy trình xử lý khí thải đê cập nội dung đồ án tóm tắt lại sau: khí phát sinh từ khu sản xuất dẫn qua thiết bị trao đổi nhiệt đẻ giảm nhiệt độ nhiệt độ làm việc tháp hấp thụ, sau khí thải dung mơi dẫn vào tháp để xử lý Khí tháp hấp thụ tạm gọi khí dẫn ống khói phóng khơng mơi trường, đảm bảo tiêu chuẩn đầu theo QCVN 19:2009/BTNMT TÀI LIỆU THAM KHẢO  Tiêu chuẩn, quy chuẩn: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia khí thải cơng nghiệp bụi chất vô – QCVN 19:2009/BTNMT 42 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia số liệu điều kiện tự nhiên dùng xây dựng – QCVN 02:2009/BXD  Sách: Trần Ngọc Chấn (2011a), nhiễm khơng khí xử lý khí thải, NXB, Khoa học Kỹ thuật, tập Trần Ngọc Chấn (2011b), Ơ nhiễm khơng khí xử lý khí thải, chương 13, NXB Khoa học Kỹ thuật, tập Trần Xoa cộng (2006a), Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất NXB Khoa học Kỹ thuật, tập Trần Xoa cộng (2006b), Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất, chương IX, NXB Khoa học Kỹ thuật, tập Absolution and tripping Asian books (2007) 43 ... tài Thiết kế hệ thống xử lý khí thải lò thuộc nhà máy sản xuất cao su Phú Riềng 2.Mục tiêu đề tài Thiết kế hệ thống xử lý nhiễm khí thải cho nhà máy sản xuất cao su đảm bảo chất lượng khơng khí. .. đầu đạt quy chuẩn xả thải 3.Nội dung đồ án Thu thập số liệu, thông tin, đánh giá tổng quan khí thải nhà máy sản xuất cao su, khả gây nhiễm dòng khí thải nhà máy sản xuất cao su đến môi trường,... III.THIẾT BỊ,CÔNG NGHỆ SINH RA KHÍ THẢI LIÊN QUAN ĐẾN Q TRÌNH ĐỐT Khí thải tạo chủ yếu từ trình đốt dầu FO lò nhà máy sản xuất cao su với lưu lượng lớn chủ yếu mang theo tro bụi số chất khí nhiễm