Nghiên cứu quá trình xử lý CO2 trong dòng khí thải bằng phương pháp hấp thụ hoá học

Nghiên cứu quá trình xử lý CO2 trong dòng khí thải bằng phương pháp hấp thụ hoá học Nghiên cứu quá trình xử lý CO2 trong dòng khí thải bằng phương pháp hấp thụ hoá học Nghiên cứu quá trình xử lý CO2 trong dòng khí thải bằng phương pháp hấp thụ hoá học luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

Bộ giáo dục đạo tạo Trờng Đại học bách khoa hµ néi - luận văn thạc sĩ khoa học Nghiên cứu trình xử lý CO dòng khí thải phơng pháp hấp thụ hoá học Ngành : Công nghệ hoá học Vũ Thanh S¬n Ngêi híng dÉn khoa häc : TS Ngun Khang Hà Nội - 2006 Lời cảm ơn Bằng kiến thức có qua học tập, nghiên cứu làm thực nghiệm em đà hoàn thành luận văn Thạc sĩ thời gian qui định Em xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Khang, người đà trực tiếp hướng dẫn giúp đỡ em suốt trình làm luận văn Em xin cảm ơn thày, cô Bộ môn Máy Thiết bị Công nghiệp hoá chất - Dầu khí Khoa Công nghệ Hoá học Trung tâm Giáo dục & Phát triển Sắc ký, Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, đà tận tình giảng dạy, giúp đỡ đóng góp ý kiến cho em suốt trình đào tạo làm luận văn Chắc luận văn không tránh khỏi sai sót, kính mong thày cô dẫn góp ý để kết nghiên cứu em tốt Em xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội, ngày tháng năm 2006 Tác giả Vũ Thanh Sơn Lời cam đoan Luận văn thạc sĩ "Nghiên cứu trình xử lý CO dòng khí thải phương pháp hấp thụ hoá học " đà hoàn thành với nỗ lực thân sù h­íng dÉn trùc tiÕp cđa TS Ngun Khang Em xin cam đoan toàn nội dung luận văn kết từ nghiên cứu, tính toán làm thực nghiệm thân Các kết đưa có từ trình nghiên cứu, tính toán làm thực nghiệm thực sự, kết tham khảo so sánh nêu víi ngn tµi liƯu râ rµng Hµ Néi, ngµy tháng năm 2006 Tác giả Vũ Thanh Sơn Mục lục Trang Trang bìa Lời cảm ơn Lời cam đoan Mục lục Các ký hiệu dùng luận văn Mở đầu Chương 1: Tổng quan 10 1.1 Khí thải 10 1.2 Quá trình hấp thụ 10 1.3 Quá trình hấp thụ xử lý khí thải 12 1.4 Mục tiêu luận văn 14 Chương : Cơ sở lý thuyết 17 2.1 Mô hình hoá trình hấp thụ hoá học 17 2.2 Quá trình hấp thụ hoá học 19 2.2.1 Các giai đoạn trình hấp thụ hoá học 19 2.2.2 Cơ chế phản ứng hoá học 20 2.2.3 Quá trình chuyển khối 22 2.2.4 Đề xuất phương pháp tính toán trình hấp thụ hoá học 31 2.2.5 Lập sơ đồ tính toán 36 2.3 Lựa chọn dung môi cho trình hấp thụ khí axít 37 2.4 Một số vấn đề tính toán trình 40 Chương : xây dựng hệ thực nghiệm đánh giá tính hiệu phương pháp 43 3.1 TÝnh to¸n cho hƯ thèng thÝ nghiƯm 43 3.1.1 Đặt vấn đề 43 3.1.2 Tính toán 44 3.1.2.1 Tính toán thông số ban đầu 44 3.1.2.2 Chương trình tính toán kết 46 3.1.2.3 Nhận xét - Đánh giá lựa chọn kết 47 3.2 Thiết lập hệ thống thí nghiệm 48 3.3 Phương pháp thực nghiệm, kết đánh giá 52 3.3.1 Phương pháp thùc nghiƯm 52 3.3.2 Ph©n tÝch mÉu 52 3.3.3 KÕt đánh giá 54 Chương : ứng dụng tính toán - Kết Đánh giá 57 4.1 Tính toán cho trình hấp thụ CO ba dung dịch kiềm tiêu biểu NaOH, NH MEA 57 4.1.1 Tính toán trình 57 4.1.2 Các kết nhận xét 57 4.2 ứng dụng tính toán cho trình xử lý khí sau lò đốt rác y tế 63 4.2.1 Tính toán thông số ban đầu 64 4.2.2 Chương trình tính toán kết 70 4.2.3 Nhận xét - Đánh giá lựa chọn kết tính toán 73 4.2.4 Đề xuất thiết kế cho tháp hấp thụ 75 Kết luận kiến nghị 77 Tài liệu tham khảo 80 Phụ lục 82 Các ký hiệu dùng luận văn A – CÊu tư bÞ hÊp thơ B – CÊu tư hÊp thơ C A – Nång ®é cÊu tư A, kmol/m3 C = (C A + C B + C i + ) Tổng nồng độ tất cÊu tư, kmol/m3 D - §­êng kÝnh, m D A-i – HƯ sè khch t¸n cđa cÊu tư A cÊu tư i, m2/h D A - HƯ sè khch tán cấu tử A hỗn hợp, m2/h f Tiết diện, m2 F Bề mặt phân chia pha, m2 F – Sè pha g – Gia tèc träng tr­êng, g = 9,81 m/s2 g – ChØ sè dùng cho pha khí G A Dòng khối lượng cÊu tư A, kg/h G'A - Dßng mol cÊu tư A, kmol/h G i Dòng khối lượng khí trơ, kg/h G'i - Dòng mol khí trơ, kmol/h H - ChiÒu cao, m H – H»ng sè Henry K A – HƯ sè chun khèi, kmol/m2.h l – ChØ sè dùng cho pha lỏng L Dòng khối lượng lỏng, kg/h L’ – Dßng mol láng, kmol/h m – h»ng sè chun pha (phơ thc vµo h»ng sè Henry) N 'A - Tốc độ khuếch tán cấu tử A, kmol/m2.h p - áp suất riêng phần, mmHg P - áp suất chung, mmHg R A Tốc độ phản ứng, kmol/m3.h s Chiều dày lớp biên, m t Nhiệt độ, oC x A Phần nồng ®é mol cÊu tö A pha láng, kmolA/kmolb X A – Nång ®é mol cÊu tư A pha lỏng, kmolA/kmoli y A Phần nồng độ mol cấu tö A pha khÝ, kmolA/kmolb Y A – Nång ®é mol cÊu tö A pha khÝ, kmolA/kmoli α - Bề mặt riêng đệm, m2/m3 A HƯ sè chun khèi cđa cÊu tư A, kg/m2.h β 'A - HƯ sè chun khèi cđa cÊu tư A, kmol/m2.h 'A - Hệ số khuếch tán động học cđa cÊu tư A qua c¸c cÊu tư kh¸c, kmol/m.h 'AB - Hệ số khuếch tán động học cÊu tö A qua cÊu tö B, kmol/m.h ω - Tốc độ giả làm việc khí, m/s o Tốc độ tới hạn có tượng sủi bọt, m/s - Khối lượng riêng, kg/m3 đ - ThĨ tÝch tù cđa ®Ưm, m3/ m3 η - Độ nhớt động học, /m.h - Thời gian, h - Mức độ bề mặt sử dụng A - Động lực trình Mở đầu Cùng với phát triển công nghiệp phát triển công nghệ xử lý chất thải dạng rắn, lỏng, khí để bảo vệ môi trường Khi trình sản xuất phát triển lượng khí thải tăng theo, để bảo vệ môi trường cần phải xử lý lượng khí trước đưa môi trường Phương pháp chủ yếu dùng tách chất có hại khỏi dòng khí bụi, chất gây mùi, khí độc hại, phương pháp lắng, lọc, ly tâm (tách bụi); hấp phụ, hấp thụ (tách chất khí độc hại gây mùi) Hấp thụ trình phổ biến áp dụng rộng rÃi không lĩnh vực làm khí mà nhiều lĩnh vực khác Trong trình làm khí trình hấp thụ đóng vai trò quan träng Nã cã t¸c dơng chän läc, t¸ch c¸c khÝ có hại dòng khí Các khí độc hại có phần lớn dòng khí thải công nghiệp chủ yếu khí thuộc loại oxít axít nh­ CO , SO , NO x Để tách khí dung môi hợp lý chọn loại dung môi có tính kiềm tác dụng hoà tan xảy phản ứng hoá học nên khả tách tốt Quá trình hấp thụ có phản ứng hoá học xảy gọi hấp thụ hoá học Động học trình phức tạp đà nghiên cứu hoàn chỉnh nước có khoa học phát triển đồng thời đề cập đến số tài liệu hấp thụ Tuy nhiên, việc nghiên cứu trình để áp dụng thực tế phù hợp với điều kiện nước Vì vậy, việc nghiên cứu tính toán trình hấp thụ hoá học cần thiết, việc xử lý khí thải Mặt khác, khí mang tính axít có mặt dòng khí thải CO oxít axít yếu lại khí sinh chủ yếu công nghiệp Do đó, CO coi cấu tử đại diện cho trình nghiên cứu Trong luận văn xin đưa nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm để tính toán trình hấp thụ hoá học nói chung áp dụng cụ thể cho trình xử lý khí CO dòng khí thải 10 Chương Tổng quan 1.1 Khí thải Hiện nay, với phát triển nhanh chóng công nghiệp lượng khí thải tăng theo vấn đề xử lý khí thải đề cao Trong dòng khí thải công nghiệp thành phần gây hại chủ yếu quan tâm khí mang tính axít nh­ CO , SO , NO x … Luật pháp nước ta đà ban hành tiêu chuẩn chất lượng môi trường không khí xung quanh tiêu chuẩn dòng thải khí có mức độ « nhiÔm cao nh­ CO, CO , SO , NO x cho dòng khí thải từ nhà máy hay khu công nghiệp tập trung Để bảo vệ môi trường ta cần đảm bảo cho nồng độ chất gây hại giới hạn cho phép Khí axít sinh trình sản xuất nguyên nhân chủ yếu gây ô nhiễm bầu khí Các loại khí axít sinh chủ yếu lµ CO , SO , NO x Trong đó, CO mang tính axít yếu lại khí sinh chủ yếu công nghiệp sinh hoạt CO thành phần chủ yếu gây nên hiệu ứng nhà kính, có ảnh hưởng lớn đến khí hậu toàn cầu, nhân tố làm cho Trái Đất ấm dần lên Do đó, việc khống chế hàm lượng CO không khí để ngăn chặn ấm dần khí hậu vấn đề quan trọng Nền công nghiệp phát triển nhanh, với lượng chất thải tăng theo, khí thải lớn Hàm lượng CO dòng khí khí thải công nghiệp lớn Cụ thể, nồng độ CO dòng khí đốt ữ 5% dòng khí thải đốt than khoảng 15%, v.v 86 Reg:=4*wo*roktb/(alphad*retaktb); dtd:=4*nuyd/alphad; If Reg