Đang tải... (xem toàn văn)
mình có bản vẽ autocad của tháp nhé.liên hệ để lấy ............................................................................................................................................................................
PHẦN MỞ ĐẦU ********** Trong suốt 20 năm thực cơng đổi , đất nước ta cú bước phỏt triển vượt bậc tất lĩnh vực : kinh tế,chính trị, văn hố, giáo dục, đời sống… Đặc biệt kinh tế nước ta cú thành tựu đáng kể Nhiệm vụ đưa nước ta trở thành nước công nghiệp tiên tiến giới vào năm 2020 có tính khả thi hết Tuy nhiên với xuất phát điểm thấp cộng thêm bị chiến tranh tàn phá nặng nề việc phát triển kinh tế gặp khơng khó khăn, trở ngại Một vấn đề nan giải phát triển kinh tế đảm bảo môi trường sống an tồn, Vấn đề mơi trường ngày quan tâm khơng từ phía nhà quản lí mà cũn nhiều nhà sản xuất coi trọng Trong nhiều năm trước đây, trọng tới việc phát triển kinh tế ngành, địa phương mà qn việc xử lí nhiễm công nghiệp Xu phát triển chung giới phát triển bền vững, phát triển đôi với bảo vệ môi trường, nhiều dây chuyền xử lí loại chất thải cơng nghiệp lắp đặt hoạt động có hiệu gúp phần khụng nhỏ vào việc giảm thiểu ụ nhiễm Trong loại khí thải gây ảnh hưởng xấu đến mơi trường phải kể tới khí HCl Đây axít có nhiều ứng dụng cơng nghiệp : điều chế cỏc hợp chất hữu nhựa PVC , clo hoá hợp chất hữu (đặc biệt cỏc hidrocacbon )…Theo thống kờ trờn giới có khoảng 20 triệu axít sản xuất hàng năm Nếu khơng xử lí hỗn hợp khí có chứa axít HCl mà thải trực tiếp ngồi mơi trường làm giảm pH khu vực, gây tưọng mưa axít huỷ hoại cơng trỡnh kiến trỳc hệ sinh thỏi, cũn gõy ảnh hưởng trực tiếp tới sức khoẻ dân cư sống xung quanh.Bởi vậy, nhiệm vụ xử lí hỗn hợp khí có chứa HCl trước thải ngồi mơi trường yêu cầu tất yếu tất sở công nghiệp (đặc biệt sở có sử dụng thải khí này) Để xử lí hỗn hợp khí HCl thỡ phương pháp hấp thụ phương pháp đơn giản hiệu Với phương pháp hấp thụ từ 80 tới 90% lượng HCl có hỗn hợp khí Sau tơi xin giới thiệu thiết kế thỏp đệm cú hấp thụ khí HCl với dung mơi nước Đây nhiệm vụ đồ án môn học trỡnh cơng nghệ hố học sinh viên ngành công nghệ môi trường năm thứ 4, trường đại học Bách Khoa Hà Nội Phần I Tính tốn thiết kế tháp I cân vật liệu I.1 Chuyển đổi đơn vị * Chuyển nồng độ thể tích sang nồng độ phần mol tương đối Yd: nồng độ phần mol tương đối HCl hỗn hợp khí (kmol/kmol khí trơ) y Yd d yd => Yd =0,01 ( kmol HCl/kmol khớ trơ) - Mặt khỏc hiệu suất hấp thụ = 95% Gọi Yc : nồng độ cuối HCl hỗn hợp khớ (kmol HCl/kmol khớ trơ) = Yd Yc = 0,95 Yd - Yc = 0,95Yd 0,05Yd = Yc Yd Yc = 0,05 0,01 = 5.10-4 ( kmol HCl/kmol khớ trơ) yc : nồng độ phần mol khớ cần hấp thụ hỗn hợp y d Yd = y =0.01 yd = 0.0099 (kmol HCl/kmol hỗn hợp khớ) d Nồng độ mol tương đối trung bỡnh : Ytb = Yd Yc 0,01 5.10 = = 5,25.10-3 (kmol HCl/kmol khớ trơ) 2 Nồng độ phần mol trung bỡnh : Ytb 5,25.10 -3 ytb = Y = = 5,22.10 (kmol HCl/kmol hỗn hợp khớ) 5,25.10 tb *Chuyển đổi đơn vị lưu lượng từ Nm3/h trở đơn vị kmol/h : Theo đề ta cú lưu lượng khớ thải vào thỏp Q = 10000 (Nm3/h) - Do điều kiện tiờu chuẩn lưu lượng khớ thải : Q 10000 QV = 22,4 = 22,4 = 446,43 (kmol/h) 1.2 Thiết lập phương trỡnh đường cõn : Phương trỡnh đường cõn cú dạng : mX Y = (1 m) X (kmol HCl/kmol khớ trơ).[II] Y X = (m 1)Y m (kmol HCl/kmol khớ trơ).[II] Với m = số cõn pha [II] P : hệ số Henry (mmHg) P : ỏp suất chung hỗn hợp Do HCl chất khớ dễ hũa tan nước cho nờn đõy toi chọn thụng số ban đầu P = atm; T = 25 oC Tra bảng IX.1 ta cú : ỉHCl ( 25OC) = 0,00215.106 (mmHg) m= 0, 00215.106 = 2,829 1.760 Phương trỡnh cõn : Thay cỏc giỏ trị vào ta cú : 2,829 X Y = 1,829 X (kmol HCl/kmol khớ trơ) Y X = 1,829 2,829Y ( kmol HCl/ kmol H2O) Theo dung mụi ban đầu nước, nồng độ ban đầu nước HCl Xd = 1.3 Phương trỡnh đường làm việc thỏp : Phương trỡnh cõn vật liệu khoảng thể tớch thiết bị kể từ tiết diện bất kỡ tới phần trờn thiết bị: Gtr ( Y – Yc ) = Gx ( X – Xd ) Trong đú : Xd : nồng độ ban đầu cấu tử cần hấp thụ dung mụi ( kmol HCl/ kmol H2O) Yc : nồng độ cuối cấu tử cần hấp thụ hỗn hợp khớ (kmol/kmol khớ trơ) Gx : lưu lượng dung mụi vào thiết bị hấp thụ ( kmol/h ) Gtr : lượng khớ trơ vào thiết bị hấp thụ ( kmol/h ) Từ phương trỡnh cõn vật liệu ta cú: - Lưu lượng khớ trơ : Gtr = Gy ( – yd ) = 446,43 ( 1- 0,0099 ) = 442,01 (kmol/h) Do đề khụng cho nồng độ cuối dung mụi , chỳng ta phải chọn để đạt yờu cầu toỏn thiết kế đề Ta cú : Yd Xcmax = m (m 1).Y d [II] 0, 01 = 2,829 (2,829 1).0, 01 = 0,0035 ( kmol/kmol dungmụi) Yd Yc Gxmin = Gtr X X = 442,01 cm d 0, 01 5, 25.104 0, 0035 = 1199,14 (kmol/h) Gx = õ Gxmin Người ta thường chọn õ = 1,2 : 1,25 Ở đõy chọn õ = 1,2 Gx = 1,2 1199,74 =1439,69 ( kmol/h) - Phương trỡnh đường làm việc cho đoạn thỏp bất kỡ : Gtr ( Y – Yc ) = Gx (X – Xd ) Y= Gx G X Yc = l.X + Yc - x X d [II] Gtr Gtr Thay số vào ta cú: - Phương trỡnh đường làm việc : Y = 3,257.X + 5.10-4 Dưới đõy bảng giỏ trị, đồ thị biểu diễn quan hệ X,Y,Ycb : ( vẽ exel ) II.TÍNH KẾT CẤU THÁP II.1 Đường kớnh II1.1.Tớnh cỏc thụng số vật lớ II1.1.1 Tớnh khối lượng riờng Đối với pha lỏng: a HCl a HCl Áp dụng cụng thức : = + [I] H O xtb HCl Trong đú : ủxtb : Khối lượng riờng trung bỡnh hỗn hợp lỏng, ( kg/m3) aHCl : Phần khối lượng HCl pha lỏng ủHCl, H o : Khối lượng riờng HCl, H2O 25oC ( kg/m3 ), Tra bảng I.5 [I] 25oC : H O = 997,08 ( kg/m3 ) Tra bảng I.2 [I] ta cú : HCl (20 o C ) 1149 (kg / m ) HCl (40 o C ) 1138 (kg / m ) HCl (25 o C ) 1146 (kg / m ) Dựa vào phương phỏp nội suy -Tớnh aHCl : G 442, 01 4 tr + Xc = G (Yd Yc ) = 1439, 69 (0, 01 5.10 ) x = 2,92.10-3 (kmol HCl/ kmol dung mụi) Xd Xc 2,92.103 = = 1,46.10-3( kmol HCl/ kmol dung mụi) 2 X tb 1, 46.103 -3 + xtb = X = ( kmol HCl/ kmol dung mụi) 3 = 1,46.10 1, 46.10 tb + Xtb = M x HCl tb Áp dụng cụng thức a HCl = M x M (1 x ) [I] HCl tb H O tb Trong đú : * aHCl : Phần khối lượng trung bỡnh HCl hỗn hợp * xtb : nồng độ phần mol trung bỡnh cấu tử cần hấp thụ pha lỏng Thay số vào ta cú : aHCl = 36,5.1, 46.10 3 = 2,956.10-3 36,5.1, 46.103 18(1 1, 46.103 ) Với Mx = MHCl xtb + Mnước ( 1- xtb) khối lượng phõn tử hỗn hợp lỏng Mx Mx = 36,5 1,46.10-3 + 18(1- 1,46.10-3) = 18,027 (kg/kmol) Như vậy: xtb a HCl HCl 1 a HCl = 2,956.103 2,956.103 = 997,46 ( kg/m3 ) H 2O 1146 997, 08 * Đối với pha khớ : -Tớnh My : My = ytb.MHCl + (1-ytb).Mkk Trong đú : * My : phõn tử lượng trung bỡnh hỗn hợp khớ (kg/kmol) * MHCl, Mkk : khối lượng phõn tử HCl khụng khớ (kg/kmol) *ytb : phần mol trung bỡnh HCl hỗn hợp (kmolHCl/kmol hỗn hợp khớ) Ta cú : My = 5,22.10-3 36,5 + ( 1- 5,22.10-3 ) 29 = 29,04 (kg/kmol) Tớnh ytb : Áp dụng cụng thức : ytb P.M y RT My T P ( kg/m3) [I] 22,4 To Po Trong đú : * ytb : khối lượng riờng trung bỡnh hỗn hợp khớ thỏp (kg/m3) *My: phõn tử lượng trung bỡnh hỗn hợp khớ *To : nhiệt độ điều kiện tiờu chuẩn, To = 273 OK *T : nhiệt độ làm việc thỏp, T = 273 + 25 = 298 oK *Po : ỏp suất điều kiện tiờu chuẩn Po = 1atm *P: ỏp suất lam việc thỏp, P = atm ytb = 29, 04 298 =1,415 ( kg/m3) 22, 273 II.1.1.2 Độ nhớt ỡx, ỡy * Đối với pha lỏng ỡx : Áp dụng cụng thức : lg ỡx = xtb.lg ỡHCl + (1-xtb).lg ỡnước Trong đú : * ỡHCl, ỡnước : độ nhớt HCl, nước 25oC ( Ns/m2) *xtb : phần mol trung bỡnh HCl hỗn hợp Tra bảng I.102 – I, ta cú : ỡnước (25oC) = 0,8937.10-3 (Ns/m2) Dựa vào bảng I.107 [I] ta cú : * ỡHCl (20o C) = 1,7.10-3 (Ns/m2) * ỡHCl (30o C) = 1,48.10-3 (Ns/m2) Dựa vào phương phỏp nội suy ta cú : * ỡHCl (25o C) = 1,59.10-3 (Ns/m2) lg ỡx = 1,46.10-3.lg(1,59.10-3) + (1- 1,46.10-3).lg(0,8937.10-3) lg ỡx = - 3,0484 ỡx = 8,94.10-4 (Ns/m2) Đối với pha khớ : Áp dụng cụng thức : My y y tb M HCl (1 y tb ).M kk HCl kk [I] Trong đú : * y , HCl , kk : độ nhớt trung bỡnh pha khớ, HCl, khụng khớ khớ nhiệt độ làm việc t = 25oC, Ns/m2 * My, MHCl, Mkk : khối lượng phõn tử pha khớ, HCl, khụng nhiệt độ 25oC, P= 1atm Tra trờn đồ thị I-35- [II] ta cú : * HCl (25 o C ) 145.10 ( Ns / m ) * kk (25 o C ) 180.10 ( Ns / m ) y y tb M HCl HCl My 29,04 2 (1 y tb ).M kk 5,25.10 36,5 (1 5,25.10 ).29 = kk 145.10 180.10 1,797.10-5 (Ns/m2) II.1.2.Tớnh đường kớnh thỏp đĩa lưới : Áp dụng cụng thức : D 4.V ytb 3600. ytb (m) [II] Trong đú : * Vytb : lượng khớ trung bỡnh thỏp, (m3/h) * ựytb : tốc độ khớ trung bỡnh thỏp, m/s + Tớnh lưu lượng thể tớch khớ trung bỡnh thỏp : V ytb G ytb M ytb ytb (m3/h) Với : * Gytb : lưu lượng khớ trung bỡnh thỏp.(kmol/h) * Mytb : khối lượng phõn tử trung bỡnh khớ thỏp, kg/kmol * ytb : khối lượng riờn trung bỡnh khớ thỏp kg/m3 Ta cú : G ytb G yd G yc Gtr (1 Ytb ) = 442,01 (1+5,25.10-3) = 444,33 (kmol/h) � Vytb 444,33.29, 04 9118,97(m3 / h) 1, 415 - Lưu lượng lỏng trung bình tháp: G xtb G xd G xc (kg/h) Gxd = 1439,69 (kmol/h) Gxc = Gxd + G HCl bị hấp thụ G HCL bị hấp thụ = Gtrơ (Yđ - Yc) = 442,01(0,01 – 5.10-4) = 4,2 (kmolSO2/h) G ytb Vytb * y 9118,97 *1, 415 12903,36 (kg/h) � Gxtb Gxd G HClbihapthu 4, 1441, 79 (kmol/h) = 1441,79 18,027 = 25991,15 (kg/h) 1439,69 *Tính vận tốc khí tháp ytb , m/s Do đặc thù tháp đệm làm việc ổn định đạt hiệu cao vận tốc đảo pha nên ta áp dụng cơng thức để tính tốc độ (khí) tháp dp d ytb lg g Vd xtb x n ,16 G A 1,75. x G y 1/ ytb xtb 1/ Trong đó: dp : tốc độ bắt đầu tạo nhũ tương hay gọi tốc độ đảo pha, m/s Vđ : thể tích tự đệm d : bề mặt riêng đệm Do tháp hấp thụ HCl – mang tính axít nên thiết bị loại đệm với đặc tính đệm: Đệm vòng Rasig để lộn xộn, kích thước đệm: 30x30x3,5 Tra bảng thông số kỹ thuật (IX.8 – II ) ta được: Vd = 0,76 (m3/m3) d = 165 (m2/m3) g : gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/s2) Gx, Gy: lượng lỏng lượng trung bình (kg/h) Gx = 25991,15 (kg/h) Gy = 12903,36 (kg/h) x , n : độ nhớt pha lỏng theo nhiệt độ trung bình độ nhớt nước 20 0C, Ns/m2 n (20 C ) = 1,005.10-3 (Ns/m2) x (25 C ) = 9,25.10-4(Ns/m2) xtb , ytb : khối lượng riêng trung bình pha lỏng pha khí (kg/m3) x xtb = 997,46 (kg/m3) y ytb = 1,415 (kg/m3) Thiết bị tháp hấp thụ loại đệm A = 0,022 Thế vào phương trình: 0,16 1/ 1/ � dp 165.1, 415 �8,94.104 � � �25991,15 � �1, 415 � lg � � � => � � 0, 022 1, 75 � 9,81.0, 763.997, 46 � 1, 005.10 3 � � 12903,36 � 997, 46 � � � � � � � � lg( dp 0,053) = -0,896 => dp = 2,397 => dp = 1,54 (m/s) Theo thực nghiệm trình chuyển khối chế độ sủi bọt tốt nhất, xong thực tế tháp đệm làm việc tốc độ đảo pha tăng khó bảo đảm trình ổn định Vì Tốc độ thích hợp tính theo phương pháp thường khoảng: y = (0,8 0,9) dp Ta chọn y = 0,85 dp = 0,85.1,54 = 0,311 (m/s) Thay giá trị ta có đường kính tháp => Đường kính tháp: D 4.9118,97 1,57(m) 1, 6(m) 3600.3,14.1,311 => Lúc tốc độ khí trung bình tháp là: ytb 4.Vytb D 3600. 4.9118,97 1, 26(m / s) 1, 62.3600.3,14 có ytb (0,8 0,9) dp => kết phù hợp Kiểm tra điều kiện thiết kế d dem 4.Vd 4.0, 76 0, 0115 0, 02 D d D 165.1, 50 dđệm: đường kính đệm D: đường kính tháp d Điều kiện thiết kế dem => đệm phù hợp D 50 II.2 Chiều cao Áp dụng công thức xác định chiều cao lớp đệm: Hđ = my.hđv( m ) [II-175] đó: my: số đơn vị chuyển khối xác định theo nồng độ pha (khí) hđv: chiều cao đơn vị chuyển khối * Tính chiều cao đơn vị chuyển khối Ta áp dụng công thức: G hdv h1 m y h2 Gx [II-177] Trong đó: h1, h2 : chiều cao đơn vị chuyển khối pha khí, pha lỏng (m) Gx, Gy: lưu lượng trung bình pha lỏng, pha khí (kg/h) m : hệ số góc đường cong cân * Tính h1 , 345 Áp dụng công thức: h1 = 0,615.dtd Re y Pry2 / Trong đó: dtd: đường kính tương đương đệm Rey: chuẩn số Reynold cho pha Pry: chuẩn số Prandt cho pha d td 4.Vd 4.0,76 0,018(m) d 165 Re y 4. y y d y Trong đó: y : vận tốc khí tháp (m/s) y ytb 1, 26(m / s) y : khối lượng riêng trung bình hỗn hợp khí tháp (kg/m3) y ytb 1, 415(kg / m3 ) d : bề mặt riêng đệm, d =165 (m2/m3) y :độ nhớt trung bình pha khí, (Ns/m2) Re y Pry �1, 26 �4, 415 2406,122 165 �1, 797.105 y y Dy Trong đó: y : độ nhớt hỗn hợp khí, (Ns/m2) y : khối lượng riêng trung bình pha khí, (kg/m3) Dy : hệ số khuếch tán pha khí, m2/s 10 PB P2 g.Ld Trong đó: P2: áp suất cuối đường ống đẩy P2 Ph Pd P Với: Pd d2 L 1 d dd * Đường kính ống đẩy Theo II.2 [I-370] khí ống đẩy máy nén d 15 25m / s Chọn vận tốc đẩy d 20(m / s) 2,533 0, 402(m) => Quy chuẩn dd = 41 cm 0, 785 �20 => d d Chuẩn số Reynol đường ống đẩy: Re d d d d 20 �0, 41�1, 415 645687, 26 4000 1, 797.105 => dòng chế độ chảy xoáy nên hệ số ma sát tính theo cơng thức: 6,81 0,9 lg 3,7 Re [I-380] Trong đó: : độ nhám tuyệt đối.Chọn vật liệu làm ống thép nối không hàn => 0,07.10 : độ nhám tương đối, xác định theo công thức 0, 07.103 1, 71.104 dd 0, 41 Thay vào công thức: 0,9 � � 6,81 � 1, 71.10 4 � 2.lg � => �645687, 26 � 3, � � � � � => 0, 0149 * Hệ số trở lực cục ống đẩy Áp dụng công thức: d 1 Trong đó: 1 : hệ số trở lực ống thẳng; 1 =0,5 : hệ số trở lực van, chọn van chiều.Theo bảng II.16 ta có dd = 0,46 m có = 2,1ữ 2,5 => chọn =2,5 28 : hệ số trở lực cục đoạn ống cong; =A.B.C Góc θ = 900 => A =1 R Chọn d =2 => B =0,15 d a = 0,5 => C =1,45 b => = 0,15ì1ì1,45 = 0,2175 =>Hệ số trở lực đường ống đẩy d 1 = 0,5+ 2,5+ 0,2175= 3,2175 Chọn chiều dài ống đẩy Hd =Ld =5 (m) Vậy trở lực ống đẩy: Pd d2 � L d � � dd � 1, 415 �202 � � �� 3, 2175 �0, 0149 � � 0, 41 � � � 1707, 78( N / m ) Tổn thất áp suất đường ống đẩy là: hmd Pd 1707, 78 123, 03(m) g ״1, 415 9,81 => áp suất cuối đường ống đẩy P2 Ph Pd P = 1778,76 + 1707,78 + 304306,2 = 307792,74 (N/m2) =>Vậy áp suất sau nén là: PB P2 g.Ld = 307792,74 + 1,415 ì 9,81ì5 = 307862,15 (N/m2) Thay số liệu vào cơng thức tính cơng máy 1,2 1 � mm1 � � � � � P m � 1, � �307862,15 �1,2 � 114863,12( J / kg ) Ldb R.T1 � � 1� 29, 02 �298 � �96321, 24 � � � � m 1 � P 1.2 � � �1 � � � � � II.2 Công suất máy nén * Công suất lý thuyết G.L N lt (kw) 1000 [I-466] Trong đó: G: cơng suất máy nén, kg/s G 444,33 �29, 04 3,584( kg / s) 3600 L: công nén kg khí Nlt: cơng suất lý thuyết ,kw 29 nén => Nlt 3,584 �114863,12 411, 67(kw) 1000 Công suất thực tế máy nén N tt N dn (kw) dn [I-466] Trong đó: Ndn: cơng suất đẳng nhiệt, kw Ndn= 411,67 kw dn : hiệu suất đẳng nhiệt thường 0,65ữ 0,75 Chọn dn = 0,7 N 411, 67 dn => Ntt 0, 588,1(kw) dn Công suất trục máy nén N N hd tt ck Trong đó: Nhd: cơng suất hiệu dụng,kw ck : hiệu suất khí máy nén Đối với máy nén ly tâm ck =0,96ữ 0,98 Chọn ck = 0,97 N 588,1 tt => N hd 0,97 606, 29(kw) ck II.3 Công suất động điện N dc N hd tr dc [I-466] Trong đó: : Hệ số dự trữ cơng suất, thường lấy 1,1ữ1,15.Chọn =1,15 tr : Hiệu suất truyền động ( 0,96ữ 0,99 ) => tr = 0,98 dc : Hiệu suát động điện dc =0,95 N dc N hd 606, 29 1,15 � 748,91(kw) tr dc 0,98 �0,95 Như ta chọn động điện có cơng suất Ndc =749 (kw) PHẦN III.TÍNH TỐN CƠ KHÍ 30 I CHIỀU DÀY THÂN THÁP Thiết bị làm việc áp suất khí quyển, dùng để hấp thụ khí S0 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 Chọn thép không gỉ, bền nhiệt chịu nhiệt Thông số giới hạn bền kéo giới hạn bền chảy thép loại X18H10T: ỏk = 550.106(N/m2) ỏc = 220.106 (N/m2) Độ giãn tương đối: ọ = 38% Độ nhớt va đập : ak = 2.106J/m2 Chiều dày thân tháp hình trụ, làm việc với áp suất bên xác định công thức: Dt.P S = ———— + C ( m ) [II- 360 ] 2.[ỏk].ử.P Trong đó: Dt.: đường kính tháp, m ử: hệ số bền thành thân trụ theo phương dọc, với thân hay có lỗ gia cố hồn tồn = ửh mối hàn dọc.Với hàn tay hồ quang điện,thép khơng gỉ ta có: = ửh = 0,95 [II-362] C : hệ số bổ xung ăn mòn, bào mòn dung sai chiều dày, m [ỏk]: 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 lớn bên bên ngồi tháp, N/m2 P= Pmt+ Ptt Trong đó: Pmt : áp suất làm việc, Pmt= 3,102x9,81.104 = 304306,2N/m2 Ptt : áp suất thuỷ tĩnh cột chất lỏng Ptt = ủx.g.H (N/m2) [II- 360 ] Với: ủx: khối lượng riêng nước, kg/m3 g: gia tốc trọng trường, g= 9,81 m/s2 H: chiều cao cột chất lỏng, H= 6,1 m 31 => Ptt = ủx.g.H = 997,46x9,81x6,1 = 0,5969.105 ( N/m2) => P = Pmt+ Ptt = 3,043.105+ 0,6169.105= 3,6399.105( 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 ,m [II-363] Trong đó: C1: hệ số bố sung ăn mòn Đối với vật liệu thép X18H10T có độ bền 0,05→ 0,1mm/năm lấy C1= 1mm C2: đại lượng bổ sung hao mòn, C2= C3: đại lượng bổ sung dung sai chiều dày, C3= 0,5mm [II-364] Vậy C = + + 0,5 = 1,5 (mm ) *Tính [ỏk]: Theo bảng XIII-4 ,ta chọn giá trị nhỏ nhất, tính theo cơng thức sau: ỏk.ị [ỏk] =——— [II-357] ịk ỏc.ị [ỏk] =——— ịc Theo giới hạn bền kéo ta có: ị: hệ số hiệu chỉnh, ị =1 ỏk= 550.106(N/m2) ịk: hệ số an toàn bền, ịk= 2,6 [II- 356] ỏk.ị 550.106x1 => [ỏk] =——— = ———— = 211,5.106 (N/m2) ịk 2,6 Theo giới hạn bền chảy: ỏc.ị [ỏk] =——— ịc Trong đó: 32 ị: hệ số hiệu chỉnh, ị =1 ỏc = 220.106 (N/m2) ịc: hệ số an toàn theo giới hạn chảy, ịc= 1,5 [II-356] ỏc.ị 220.106ì1 => [ỏk] =——— = —————— = 146,7.106 ( N/m2) ịc 1,5 Ta lấy giá trị bé hai giá trị vừa tính được: [ỏk] = 146,7.106( N/m2) [ỏk] ửh 146,7.106 ——— = ————— = 403,03 >50 P 3,6399.105 => bề dày thân tháp tính theo cơng thức sau: Do đó: Dt.P 1,6ì3,043.105 S = ————+ C = ———————— + 1,5.10-3 2.[ỏ k].ử 2ì146,7.106ì0,95 = 3,25.10-3(m ) Quy tròn lên S = mm Kiểm tra ứng suất thành theo áp suất thử: [Dt+ ( S -C )].P0 ỏc ỏ = ——————— ≤ —— , N/m2 2.( S - C ) 1,2 Trong đó: P0: áp suất thử,được xác định theo công thức P0 = Pth+ Ptt Pth: áp suất thuỷ lực lấy theo bảng XIII.5 Chọn Pth = 1,5P = 1,5ì3,043.105= 4,565.105 (N/m2) Ptt: áp suất thuỷ tĩnh, Ptt= 0,832.105 (N/m2) => P0 = 4,565.105+ 0,832.105 = 5,397.105(N/m2) 33 [II- 365] Vậy: [Dt+ ( S -C )].P0 [ 1,6+ ( 4- 1,5 ).10-3] ì5,397.105 ỏ = ——————— = ————————————— 2.( S - C ) ì ( - 1,5 ).10-3ì 0,95 = 182,08.106 (N/m2) ỏc 220.106 —— = ——— = 183.106 (N/m2) 1,2 1,2 Như thoả mãn II CHIỀU DÀY NẮP VÀ ĐÁY THIẾT BỊ Nắp đáy phận quan trọng thiết bị,được chế tạo loại vật liệu với thân thiết bị thép X18H10T Thiết bị đặt thẳng đứng Áp suất P = 3,043.10 > 0,7.105 N/m2 người ta thường dùng nắp elip có gờ Chiều dày nắp xác định theo cơng thức sau: Dt.P Dt S= ——————ì —— + C ( m ) [II-385] 3,8.[ỏk].k.ửh - P 2.hb Trong đó: P : áp suất thiết bị hb : chiều cao phần lồi đáy nắp , hb= 0,4m [ỏk] : ứng suất cho phép thiết bị , [ỏk] = 146,7.106(N/m2) ửh : hệ số bền mối hàn hướng tâm, với mối hàn tay hồ quang điện, vật liệu thép cacbon không gỉ chọn ửh= 0,95 C: đại lượng bổ sung, ( mm ) k : hệ số không thứ nguyên, chọn k = Vì: [ỏk] 146,7.106 ——— k ửh= ————— 1.0,95 = 457,986 > 30 P 3,043.105 => Cơng thức tính bề dày đáy nắp tính theo cơng thức: Dt.P Dt S= ——————ì—— + C ( m ) 34 3,8.[ỏk].k ửh 2.hb 1,6ì3,043.105 1,6 = ——————————ì———— + C =0,00184 + C ( m ) 3,8ì146,7.106ì1ì 0,95 2ì0,4 Kiểm tra ứng suất đáy, nắp thiết bị theo áp suất thử: [Dt2+ 2.hb (S - C)].P0 ỏc ỏ = ———————— ≤ —— , N/m2 [II-386] 7,6.k ửh hb (S - C) 1,2 [1,62+ 2ì0,4ì (7- 3,5).10-3] ì 3,043.105 ỏ = ———————————————— = 77,153.106 (N/m2) 7,6ì0,95ì0,4ì (7-3,5) 10-3 ỏc —— = 183.106 (N/m2) 1,2 ỏ thoả mãn Vậy chọn S = mm III ĐƯỜNG KÍNH ỐNG DẪN *Đường kính ống dẫn khí Áp dụng cơng thức: d V 0,785. [I-369] Trong đó: V: lưu lượng thể tích khí ống, m/s Gy.My 444,33ì29,04 V= ——— = ————————— = 2,533 (m3/s) ủy.3600 1,415ì3600 ự: tốc độ trung bình ống, m/s P = 3,102 at, ự = 15ữ25 m/s Ta chọn ự = 20m/s d: đường kính ống dẫn, m => Thay vào cơng thức tính đường kính ta có: 35 d 2,533 0, 402(m) 0, 785 �20 V 2,533 Qui tròn d = 0,41 (m) => ự = ——— = ———— = 19,19 (m/s) d2ì0,785 0,412ì0,785 *Đường kính ống dẫn chất lỏng d Trong đó: V: V V 0,785. lưu lượng thể tích nước ống, m 3/s Gx M nuoc 1441, 79 �18 0,0072( m3 / s) nuoc 3600 3600 �997, 08 Theo bảng II.2 [I-370] chất lỏng ống đẩy bơm ựd = 1,5-2,5 m/s Chọn ựd = 2,0 m/s => d d 0,0072 0, 068(m) 0, 785 �2 Quy chuẩn dd = 7cm 0,0072 => ựd = ————— = 1,872 (m/s) 0,072ì0,785 IV BÍCH NỐI Mặt bích phận quan trọng dùng để nối phần thiết bị nối phận khác với thiết bị Công nghệ chế tạo mặt bích phụ thuộc vào vật liệu chế tạo mặt bích, phương pháp nối áp suất mơi trường Dùng bích để nối nắp đáy với thân.Chọn loại bích liền thép kiểu I Đây loại thép phù hợp với thiết bị hàn, đúc rèn… để nối thiết bị Các Py Dt Kích thước nối Kiêủ Bulông Db DI D0 thông (N/m2) (mm) D bích mm H db z(cái) số 0,3043.10 1600 1750 1700 1675 1615 M24 40 bích: [II - 423] 36 Bích nối ống dẫn với thíết bị: ta dùng kiểu bích tự thép để nối ống dẫn với thiết bị Các thơng số bích (tra bảng XIII-28) [ II - 425] Py Dy Kiểu bích 2 D0 h h1 D0 (N/m ) (mm) mm 0,3043.10 22ữ 26 28 14 V CHÂN ĐỠ THIẾT BỊ Thơng thường ngưòi ta khơng đặt trực tiếp thiết bị lên bề mặt mà phải có tai treo hay chân đỡ để đỡ thiết bị Với thiết bị này, tốt ta nên chọn chân đỡ để tháp ổn định vận hành Muốn chọn chân đỡ thích hợp ta phải tính trọng tải tháp Tải trọng tháp: Ptháp = Pthân + Pđáy, nắp + Pchất lỏng + Pbích + Pđệm (N) * Khối lượng thân thiết bị Mth = V.ủ = S.H.ủ = (ẽ/4).(Dn2 – D2t) H.ủ Trong đó: Mth: khối lượng thân thiết bị, kg Dn, Dt: đường kính ngồi thiết bị, m H: chiều cao tháp, m ủ: khối lượng riêng thép, ủ = 7,9.103 kg/m3 => Mth = (ù/4).[ ( 1,6 + 2ì0,005)2 – 1,62 ]ì8,6ì7,9.103 = 1712,85 (kg) * Khối lượng đáy nắp tháp Do đáy nắp làm giống nên => Mđáy, nắp = 2Mđáy Chiều dày nắp tháp S = mm Tra bảng XIII-11 [II- 384] ta có: S = mm Dt = 1600 mm => chiều cao gờ h = 25 mm ; Mđáy = 283 kg => Mđáy, nắp= 2ì283 = 566 (kg) * Khối lượng đệm Đệm vòng Rasig, độ lộn xộn, kích thước 30 x 30 x 3,5 Tra bảng thông số kỹ thuật IX.8 [II -193] ẹđệm = 570 kg/m Mđệm = Hđệm (ù/4).D2.ủđệm= 6.1 ì.(ù/4)ì1,62ì570 = 6990,92 (Kg) 37 *Khối lượng chất lỏng M l D H Trong đó: Khối lượng riêng chất lỏng 300C D: đường kính tháp,m H: chiều cao tháp bị nước choán hết,m Vậy: 3,14 �1, 62 M l 997, 08 � �8, 17232, 09( kg ) * Khối lượng bích Áp dụng cơng thức: M b Db2 DI2 h. thep Trong đó: thep : khối lượng riêng thép làm bích, thep = 7,9.103(kg/m3) Db: đường kính bích, Db= 1600 mm = 1,6 m Dn: đường kính ngồi bích, Dn= 1660 mm= 1,66 m h: chiều dài bích, h=56 mm = 0,056m => M b � 1, 662 1, 62 �0, 056 �7,9.103 67,93(kg ) Có bích loại một: M b �67,93 271, 72(kg ) Có bích nối ống dẫn: M 4bich � � 0,162 0,112 �0, 016 �7,9.103 5,36( kg ) Khối lượng bích là: Mb=271,72 + 5,36 = 277,08 (kg) * Trọng tải tháp là: Khối lượng tồn tháp Mtt= Mđệm + Mbích + Mchất lỏng + Mthân + Mnắp,đáy =1712,85 + 566 + 6990,92 + 17232,09 + 277,08 = 26778,94 ( kg ) Trọng tải tháp: P = Mtt x g = 26778,9 x 9,81 = 262701,40 (N ) Ta sử dụng chân đỡ trọng tải chân là: P / 4= 262701,40 /4 = 65675,35 (N ) 38 Bảng thông số chân đỡ Tải trọng cho phép chân G.104N Bề mặt đỡ F.104 , m2 775 [II- 437] Tải L B trọng cho mm phép bề mặt đỡ q.106, N/m2 0.90 310 25 Những điều cần ý chế tạo: Đảm bảo đường hàn ngắn tốt Chỉ hàn giáp má Bố trí đường hàn dọc Bố trí mối hàn vị trí dễ quan sát Không khoan lỗ qua mối hàn 39 B1 B2 H H S L d 26 38 47 25 20 115 34 PHẦN KẾT LUẬN Trên toàn phần thiết kế hệ thống tháp đệm hấp thụ cấu tử HCl với dung môi nước, q trình tính tốn dài có nhiều cơng thức phức tạp phải làm tròn số tra số liệu từ tài liệu tham khảo nên thiết kế tránh khỏi sai sót tính tốn Tuy nhiên thiết kế giúp đỡ nhiều cho sinh viên thực hệ thống lại tồn lý thuyết học từ mơn Q trình sản xuất I,II,III, môn sở ngành hố chất nói chung ngành mơi trường nói riêng Đồng thời qua thiết kế giúp có nhìn hồn chỉnh sơ đồ hệ thống xử lý khí thải phương pháp hoá học, tạo sở tư cho sinh viên cần phải vận dụng lý thuyết học thực tế 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hố chất tập 1– TS Trần Xoa; Pgs,TS Nguyễn Trọng Khuông; TS Phạm Xuân Toản Nhà xuất khoa học kĩ thuật Hà Nội Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hố chất tập 2– TS Trần Xoa; Pgs.TS Nguyễn Trọng Khuông; TS Phạm Xuân Toản Nhà xuất khoa học kĩ thuật Hà Nội Cơ sở q trình thiết bị cơng nghệ hố chất tập 1,2,3 – Gs.TSKH Nguyễn Bin Nhà xuất khoa học kĩ thuật Hà Nội 41 42 ... độ ban đầu cấu tử cần hấp thụ dung mụi ( kmol HCl/ kmol H2O) Yc : nồng độ cuối cấu tử cần hấp thụ hỗn hợp khớ (kmol/kmol khớ trơ) Gx : lưu lượng dung mụi vào thiết bị hấp thụ ( kmol/h ) Gtr :... lượng lỏng trung bình tháp: G xtb G xd G xc (kg/h) Gxd = 1439,69 (kmol/h) Gxc = Gxd + G HCl bị hấp thụ G HCL bị hấp thụ = Gtrơ (Yđ - Yc) = 442,01(0,01 – 5.10-4) = 4,2 (kmolSO2/h) G ytb Vytb... THÂN THÁP Thiết bị làm việc áp suất khí quyển, dùng để hấp thụ khí S0 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