Thiết kế tháp đệm hấp thu NH3 bằng nước

Amoniac là một hóa chất dùng phổ biến trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Sự phát xạ của không khí có chứa amoniac vào khí quyển mà không có biện pháp xử lý, gây ảnh hưởng không tốt đến sức khỏe con người và môi trường. Một phương pháp có hiệu quả cao để xử lý amoniac từ khí thải là yêu cầu cấp thiết. Những nguồn thải ra khí amoniac bao gồm: quá trình sản xuất phân bón, quá trình điều chế than cốc sử dụng phương pháp khôi phục sản phẩm phụ, sự đốt cháy nguyên liệu hóa thạch, quá trình chăn nuôi và những hệ thống làm lạnh sử dụng amoniac như một môi chất lạnh….Người ta có thể kiểm soát được lượng amoniac ở những quá trình này bằng nhiều cách như: sử dụng tháp lọc khí ẩm, sử dụng phương pháp nước ngưng để loại bỏ khí, khôi phục và tái chế những dòng thải, những hệ thống thu nạp.... Trong đồ án này, em xin trình bày phương pháp sử dụng tháp đệm để hấp thu NH3.

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC  ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU NH3 BẰNG NƯỚC  GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh Hiền    SVTH:Bùi Mạnh Trình MSSV :2004110192 Lớp:02DHHH1 TP.HCM TP.HCM, 04/2014 ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU NH3 BẰNG NƯỚC GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh Hiền ĐỒ ÁN MÔN HỌC I Tên đồ án Thiết kế tháp đệm hấp thu NH3 nước II Nhiệm vụ đồ án ( nội dung yêu cầu số liệu ban đầu ): Nhập liệu: khí hỗn hợp ban đầu 2000kg/h, yd = 7% Nồng độ sau hấp thu đạt 0,02% Nhiệt độ ban đầu: 30 oC III Nội dung phần thuyết minh tính tốn: - Tổng hợp tài liệu tính tốn cân vật chất - Tính tốn cân lượng - Tính tốn thơng số tháp - Tính tốn thiết bị phụ trợ - Chọn thiết bị phụ trợ IV.Các vẽ đồ thị ( loại kích thước vẽ ): - Vẽ vẽ tổng quan quy trình - Vẽ vẽ chi tiết thiết bị V Ngày giao đồ án: 28/02/2014 VI Ngày hoàn thành đồ án: VII Ngày nộp đồ án: SVTH SVTH: Bùi Mạnh Trình 2004110192 Xác nhận GVHD Trang: ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU NH3 BẰNG NƯỚC GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh Hiền NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Ngày Tháng Năm Ký tên NHẬN XÉT CỦA THẦY CÔ PHẢN BIỆN Ngày Tháng Năm Ký tên SVTH: Bùi Mạnh Trình 2004110192 Trang: ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU NH3 BẰNG NƯỚC GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh Hiền Mục Lục: LỜI NĨI ĐẦU Amoniac hóa chất dùng phổ biến nhiều ngành công nghiệp khác Sự phát xạ khơng khí có chứa amoniac vào khí mà khơng có biện pháp xử lý, gây ảnh hưởng không tốt đến sức khỏe người mơi trường Một phương pháp có hiệu cao để xử lý amoniac từ khí thải yêu cầu cấp thiết Những nguồn thải khí amoniac bao gồm: trình sản xuất phân bón, q trình điều chế than cốc sử dụng phương pháp khôi phục sản phẩm phụ, đốt cháy ngun liệu hóa thạch, q trình chăn nuôi hệ thống làm lạnh sử dụng amoniac mơi chất lạnh….Người ta kiểm sốt lượng amoniac trình nhiều cách như: sử dụng tháp lọc khí ẩm, sử dụng phương pháp nước ngưng để loại bỏ khí, khơi phục tái chế dòng thải, hệ thống thu nạp Trong đồ án này, em xin trình bày phương pháp sử dụng tháp đệm để hấp thu NH3 SVTH: Bùi Mạnh Trình 2004110192 Trang: ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU NH3 BẰNG NƯỚC GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh Hiền Trong trình thực đồ án, em giúp đỡ tận tình thầy Huỳnh Lê Huy Cường để giúp em hoàn thành đồ án Tuy cố gắng hoàn thành tốt đồ án em cịn nhiều thiếu sót trình thực Mong thầy bảo thêm cho em Em xin chân thành cảm ơn! CHƯƠNG I: TỔNG QUÁT VỀ NH3 1.1 Giới thiệu NH3 – Amoniac hợp chất nitơ hydro với công thức NH3, có tên quốc tế (theo IUPAC) “Azane”, “Amoniac”, “Hydrogen nitride” số tên khác Amoniac không màu, dạng khí có mùi cay nồng đặc trưng Nó nhẹ khơng khí, mật độ 0,589 lần so với khơng khí Nó dễ dàng hóa lỏng liên kết mạnh mẽ phân tử hydro, có nhiệt độ sơi –33,34°C nhiệt độ nóng chảy –77,7°C Là phân tử có cực, amoniac chất khí nhẹ (d=0,596g/cm3), tan nhiều nước, lít nước 0°C hịa tan 1200l khí NH3, 20°C 700l khí NH3 Hiện tượng tan nhiều NH nước giải thích liên kết hydro phân tử NH3 phân tử H2O – Amoniac đóng góp đáng kể vào dinh dưỡng nhu cầu sinh vật mặt đất cách phục vụ tiền thân thực phẩm phân bón Amoniac trực tiếp hay gián tiếp khối xây dựng để tổng hợp nhiều dược phẩm – Amoniac sử dụng thương mại thường gọi khan amoniac Thuật ngữ nhấn mạnh đến vắng mặt nước vật liệu Bởi NH sôi – 33,34°C (–28,012°F), chất lỏng phải lưu trữ áp lực cao nhiệt độ thấp 1.2 Phân loại Amoniac có hai loại, loại dùng cho máy lạnh loại dùng làm nguyên liệu cơng nghiệp hóa chất Chúng có u cầu chất lượng khác nhau: SVTH: Bùi Mạnh Trình 2004110192 Trang: ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU NH3 BẰNG NƯỚC Hàm lượng chất GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh Hiền Đơn vị Loại Loại % 99,9 99,6 % 0,1 0,4 Dầu mg/l 10 35 Sắt – Không quy định Amoniac Lượng tạp chất tối đa Hơi ẩm 1.3 Tính chất vật lý amoniac – NH3 tan nước phát nhiều nhiệt cho dung dịch có d < (dung dịch NH 25% có d = 0,91g/cm3) Nếu đun nóng lên đến 100°C tất NH3 dung dịch bay hết – Amoniac có tác dụng kích thích làm chảy nước mắt, nhẹ khơng khí Nhiệt độ tới hạn amoniac cao 405,55°K nên amoniac dễ hóa lỏng Amoniac hóa lỏng 239,75°K hóa rắn 195°K Amoniac lỏng khơng màu, gần nhiệt độ sơi có số điện môi ε = 22 Amoniac lỏng dung môi tốt cho nhiều muối vô Các kim loại kiềm kiềm thổ hòa tan amoniac lỏng Amoniac lỏng có entapi bốc lớn, dùng để nạp máy lạnh – Ở trạng thái rắn amoniac kết tinh mạng lập phương tâm mặt: Phân tử NH3 có cấu tạo hình tháp tam giác với dN–H = 1,015 (σs ) (σx ) (σ y ) (σz ) = 10703, tương ứng cấu hình electron sau: SVTH: Bùi Mạnh Trình 2004110192 A Trang: 2 góc hóa trị HNH ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU NH3 BẰNG NƯỚC GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh Hiền Do lai hóa sp3 nguyên tử nitơ mà cặp electron hóa trị tự (ở N) phân bố sp3 định hướng rõ rệt khơng gian, phân tử NH dễ cho cặp electron tạo nên liên kết cho – nhận (liên kết phối trí) với nguyên tử khác μ NH3 =1,47D liên kết có độ phân cực lớn Cặp electron hóa trị tự tính phân cực liên kết N–H tạo nên liên kết hidro phân tử NH3, NH3 dễ bị nén, có nhiệt bay cao tan nhiều ÷ nước Ở nhiệt độ thường cần áp suất atm hóa lỏng 1.4 Tính chất hóa học amoniac Cũng có cặp electron hóa trị tự bền mà NH có hoạt tính hóa học cao Nó cho ba loại phản ứng: phản ứng cộng, phản ứng khử phản ứng thế, đặc trưng phản ứng cộng Amoniac bền nhiệt độ thường Khi đun nóng có xúc tác amoniac tự phân hủy theo chiều ngược lại phương trình tổng hợp Phản ứng trạng thái cân xác định Amoniac bị phân hủy chiếu xạ tia tử ngoại Trong oxi nguyên chất, amoniac cháy với lửa vàng nhạt tạo thành N H2O Dưới áp suất lớn, hỗn hợp amoniac oxi nổ: 2NH + O → N + 3H 2O ΔH = - 768,6kJ/mol Nếu có chất xúc tác platin hay hợp kim platin – rodi 800 – 900 oC khí amoniac bị O2 khơng khí oxi hóa thành nito oxit: 2NH + O → 2NO + 3H 2O SVTH: Bùi Mạnh Trình 2004110192 Trang: ΔH = -588kJ/mol ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU NH3 BẰNG NƯỚC GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh Hiền Các chất oxi hóa khác nước oxy già, axit cromic, kalipemanganat oxi hóa amoniac cách dễ dàng Khí amoniac dung dịch cháy clo, brom tạo thành N2 2NH + 3Cl → N + 6HCl Amoniac cộng hợp với nhiều chất: nước, axit, muối Quan trọng phản ứng cộng với nước Khi tan nước NH tác dụng với nước theo sơ đồ sau: NH3 + HOH → NH4+ + OHSự xuất ion OH- tạo nên môi trường bazơ dung dịch (nhưng bazơ yếu có số điện li K = 1,8.10-5) Trong dung dịch amoniac ln có cân kép: NH3 + HOH → NH4OH → NH4+ + OHVì dung dịch nước ln có mùi NH3 xem khơng có NH4OH Ngay trạng thái khí, cho phản ứng cộng với khí HCl tạo thành muối amoni clorua: NH3 + HCl = NH4Cl Ngoài loại phản ứng cộng nói, NH cịn cho loại phản ứng kết hợp đặc biệt với muối tạo thành hợp chất có thành phần giống hydrat gọi amoniacat, ví dụ: AgNO 3.2NH3, CuSO4.4NH3…hoặc tạo thành hợp chất phức với nhiều muối Trong thân NH3 khan lại axit yếu, proton H+ tạo thành anion amid NH2− Ví dụ cho liti nitrua vào NH3 lỏng người ta nhận anion amid (NH2-): SVTH: Bùi Mạnh Trình 2004110192 Trang: ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU NH3 BẰNG NƯỚC GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh Hiền Li3N(s) + NH3 (l) → Li+(am) + NH2−(am) Hydro NH3 bị kim loại mạnh đẩy chỗ để tạo nitrua magie cháy NH để tạo magie nitrua Mg3N2 Natri kali kim loại nóng tạo nitrua (NaNH2, KNH2) tác dụng với NH3 NH3 bền nhiệt độ thường đun nóng lên 300°C bắt đầu phân hủy 600°C phân hủy gần hoàn toàn: 600 C 2NH  → N + 3H H2 tạo thành làm cho NH3 nóng có tính khử mạnh N3- bị oxy hóa lên trạng thái oxy hóa cao nitơ, đặc biệt dễ bị oxy hóa lên N0 (N2) N2+ (NO) Các chất oxy hóa CuO, nước javen oxy hóa NH3 thành N2: 3CuO + 2NH3 = 3Cu + 3H 2O + N ↑ Phản ứng dùng để khử lớp oxit kim loại bề mặt kim loại hàn Các nguyên tử hydro amoniac thay nguyên tử kim loại Phản ứng amoniac kim loại hình thành hợp chất amidua ( imidua ( M (I) NH ) nitrua ( M 3(I) N ), ) số amidua, phổ biến amidua kim loại kiềm kiềm thổ Ví dụ: Ở 3500C, natri tác dụng với NH3 cho amiđua natri NaNH2: 2Na + 2H3N = 2NaNH2 + H2 SVTH: Bùi Mạnh Trình 2004110192 M (I) NH Trang: ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU NH3 BẰNG NƯỚC GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh Hiền NH3 tự bốc cháy 651°C tạo hỗn hợp nổ với khơng khí nồng độ nằm vùng 16 – 25% NH3 có tính ăn mịn kim loại hợp kim chứa đồng (Cu), kẽm (Zn), nhơm (Al), vàng (Au), bạc (Ag), thủy ngân (Hg) Vì thực tế người ta khuyến cáo không nên để dung dịch amoniac tiếp xúc với vật dụng có chứa kim loại hợp kim Khi NH3 tiếp xúc lâu dài với số kim loại (Au, Ag, Hg, Ge, Te, Sb…) tạo hợp chất kiểu fuminat dễ gây nổ nguy hiểm Amoniac lỏng phá hủy chất dẻo, cao su, gây phản ứng trùng hợp nổ etylen oxit 1.5 Ứng dụng – Phân bón: Khoảng 73% (tính đến 2004) amoniac sử dụng làm phân bón tồn giới nhằm cung cấp đạm cho Vì ngành cơng nghiệp sản xuất phân bón dựa vào amoniac thành phần quan trọng ngân sách giới – Tiền thân để tổng hợp hợp chất nitơ: Amoniac trực tiếp gián tiếp tiền thân hợp chất chứa nitơ Hầu tất hợp chất nitơ tổng hợp có nguồn gốc từ amoniac Một dẫn xuất quan trọng acid nitric, acid nitric tạo thơng qua q trình Ostwald q trình oxy hóa amoniac với khơng khí đĩa bạch kim có xúc tác 700 – 850°C, ~ atm Nitric oxide trung gian việc chuyển đổi này: NH3 + 2O2 → HNO3 + H2O Axit nitric sử dụng để sản xuất phân bón, vật liệu nổ hợp chất nhiều organonitrogen – Dung dịch amoniac đặc 25% dùng nhiều phịng thí nghiệm – Cleaner: NH3 nước (amoni hydroxit) sử dụng mục đích chung cho bề mặt hơn, sử dụng để làm kính, sứ, thép khơng gỉ thường sử dụng để làm lị amoniac có khả hịa tan kim loại oxit SVTH: Bùi Mạnh Trình 2004110192 Trang: 10 ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU NH3 BẰNG NƯỚC GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh Hiền Tính lưới đỡ đệm: Chọn vật liệu làm lưới đỡ đệm thép X18H10T Chọn đỡ thép chữ V 50x5 Đường kính lưới D1 = 1165mm Chiều rộng bước bl = 12mm Các có tiết diện chữ nhật, cạnh có bề rộng b =10mm, bề dày 10mm Đường kính tháp: Dt = 1300mm n= Số đỡ đệm: D1 1165 = = 53( ) b1 + b 12 + 10 Khối lượng lưới đỡ đệm: mdd=m1+m2 m1 khối lượng vật liệu đệm m2 khối lượng dung dịch đệm m1 = vd ρ d ρd =500 kg/m3 khối lượng riêng xốp đệm vd :thể tích đệm vd = Π Hd Π 2,72 Dt = 1,165 = 1.45m 4 m1=1,45.500=724,85 kg SVTH: Bùi Mạnh Trình 2004110192 Trang: 53 ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU NH3 BẰNG NƯỚC m2 = vdd ρ dd = (1 − vd ) GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh Hiền Π Hd Π 2,72 Dt ρ dd = (1 − 0.62) .1,165 .995 = 548,13kg 4 mdd=724,85+548,13=1273 kg Chân đỡ tai treo: Khối lượng đệm: mdem = Vd ρ d = π 1.32.2,72.600 = 2166,2kg Khối lượng dung dịch tháp: mn = π Dt H ρ n = π 1,32.2,72.991,85 = 3580,9kg 4 mtong = m day+ nap + ∑ mb + ∑ mo + m dpp + m dd + mthan + m dem + m n = 184 + 253.42 + 3,03 + 821,13 + 1273 + 6473,9 + 2166,2 + 3580,9 = 14755,57kg Trọng lượng toàn tháp: Ptong = mtong g = 14755,57.9,81 = 144752,14 N Chọn kiểu chân đỡ, tai treo kiểu IV Có chân đỡ tai treo Trọng lượng đặt lên tai treo, chân đỡ là: P1 = SVTH: Bùi Mạnh Trình 2004110192 144752,14 = 20678,9 N Trang: 54 ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU NH3 BẰNG NƯỚC GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh Hiền Chọn chân đỡ: Chọn chân đỡ chịu tải trọng 2,5.104 N, theo bảng XIII.35 [II,437] ta có thông số chân đỡ : L B B1 B2 H h s l d 185 16 90 27 mm 250 180 215 290 350 Chọn tai treo: L B B1 H S l a d 60 20 30 mm 150 120 130 215 Khối lượng tai treo: 3,48kg 4.8 Tính trở lực Tổn thất áp suất đệm khô: λ' H ωt ρ ytb ∆Pk = d td IX.119 trang 189 sổ tay QTVTB hóa chất tập Trong đó: SVTH: Bùi Mạnh Trình 2004110192 Trang: 55 ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU NH3 BẰNG NƯỚC σd GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh Hiền : bề mặt riêng đệm (m2/m3) H: chiều cao lớp đệm (m) λ' Vd ω : hệ số trở lực đệm : thể tích tự đệm (m3/m3) : vận tốc khí tháp (m/s) Đệm vịng chế độ chảy xốy Rey < 40 λ' = 140 140 = = 13,08 Re y 10,7 Hệ số ma sát: dtd= 4Vd/Ϭ đường kính tương đương đệm ,m dtd=4 0,62/1000 =2,48.10-3 Ar = d 3td ρ y (ρ x − ρ y )g µ y2 Re'y = 0,045 Ar 0,57 ( Gy Gx ) 0.43 IX.117 trang 188 sổ tay QTVTB hóa chất tập Ar = 2,48.10 −3 1,83.10 −5 1,14(991,85 − 1,14)9,81 = 150148,5 R y' = 0.045.150148,50.57 ( 1957,4 0.43 ) = 21,08 8760,02 SVTH: Bùi Mạnh Trình 2004110192 Trang: 56 ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU NH3 BẰNG NƯỚC w = ' y GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh Hiền Re 'y µ y d td ρ y IX.116 trang 188 sổ tay QTVTB hóa chất tập w'y = wt = 21,08.1,83.10 −5 = 0,14 2,48.10 −3.1,14 w'y vd = 0.14 = 0,23 0,62 IX.119 trang 189 sổ tay QTVTB hóa chất tập ( 2,72.1,14.0,232 ∆Pk = 13,08 = 432,57 N / m −3 2,48.10 ) Tổn thất áp suất đệm ướt: m n   Gμx   ρ y   ΔPu = ΔPk 1 + A    Gρy ÷ ÷  μx ÷          x  ÷ ÷ y    c IX.118 trang 189 IX.119 trang 189 sổ tay QTVTB hóa chất tập Ta có: 1,8  Gx    G   y ⇒  ρ  µ   y . x     ρx   µy  0, 1,8  8760,02  =   1957,4   1,14   0,8007.10 −3    . −5  991 , 85 , 83 10    0, = 0,036 < 0,5 Chọn: A = 8,4; m = 0,405; c = 0,015; n = 0,225 Bảng IX.17 trang 189 sổ tay QTVTB hóa chất tập SVTH: Bùi Mạnh Trình 2004110192 Trang: 57 ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU NH3 BẰNG NƯỚC GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh Hiền , 015 , 405 , 225   0,8007.10 −3    8760.02   1,14    = 1971,2 N / m ∆Pu = 432,57.1 + 8,4.     −5   1957,4   991,85    1,83.10   ( CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ PHỤ 5.1.Bồn cao vị Phương trình Berrnoulli cho mặt thống bồn cao vị đầu ống dẫn lỏng vào tháp p1 α1v12 p α v2 + = z1 + + 2 + ∆H ρg g ρg 2g z1 + z1,z2 :chiều cao mặt thoáng bồn cao vị mặt cắt đầu đầu ống dẫn lỏng vào tháp,m v1,v2 vận tốc chảy vào ,m/s ∆H Tổn thất đường ống ,m α1,α2 hệ số hiệu chỉnh động p2=p1=pa:xem áp suất mặt thoáng bồn cao vị áp suất đầu vào ống dẫn lỏng lạ H0= z1-z2 : chiều cao mực chất lỏng bồn cao vị so với chiều cao ống dẫn lỏng vào tháp v1=0 m/s , v2=0.77 m/s Từ phương trình Bernoulli ta có: 2 p1 − p2 α1v1 − α v2 H = z1 − z = + + ∆H ρg 2g H0 = α1v22 + ∆H 2g SVTH: Bùi Mạnh Trình 2004110192 Trang: 58 ) ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU NH3 BẰNG NƯỚC Re = Chuẩn số GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh Hiền v dρ µ ρ=995 kg/m3 μ=0,8007.10-3 Ns/m2 Re = 0,77.0,5.995 = 47842 > 2300 0,8007.10 −3 , chế độ chảy rối nên α2=1 v22 H0 = + ∆H 2g H= hd + hcb hd :Tổn thất dọc đường ống ,m hcb: Tổn thất cục miệng vào ,ra ,chổ uốn, cong, vên Tổn thất dọc đường ống l v22 hd = λ m d 2g λ : hệ số tổn thất l chiều dài ống chọn l=5m d=0,05m đường kính ống dẫn lỏng λ= 1 = = 0,02 (1,81 lg Re− 1,64) (1,81lg 47842 − 1,64) Do Re> 10000 nên sổ tay QTVTB hóa chất tập 0,77 hd = 0,02 = 0.06m 0,05 2.9,81 Vậy Tổn thất cục SVTH: Bùi Mạnh Trình 2004110192 Trang: 59 (II.61)trang 378 ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU NH3 BẰNG NƯỚC GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh Hiền Chọn hệ thống ống có : theo [12,phụ lục 3-4,236] ta có: - khuỷu cong (uốn gốc 90o), hệ số tổn thất cục ξkh=1,1 - van: hệ số tổn thất cục ξv=0,15 - Đầu vào ống ξdv=0,5 - Đầu (cửa vào tháp ) ξdr=1 Ta có : h cb = ∑ ξ H0 = v2 v2 0,77 = (4.ξ kh + 3.ξ v + ξ dv + ξ dr ) = (4.1,1 + 3.0,15 + + 0,5) = 0,19m 2g 2g 2.9,81 0,77 + 0,19 + 0,06 = 0,28m 2.9,81 Chiều cao bồn cao vị z1=H0+z2=H0+hchân đỡ+hlv hchân đỡ =0,35m hlv chiều cao làm việc 4,32m z1=0,28+0,35+4,32=5,95m 5.2 Bơm chất lỏng Phương trình BerNoulli cho mặt cắt 1-1 2-2 : P1 v12 P1 v 22 Z1 + + + H = Z2 + + + ρ.g 2.g ρ.g 2.g ∑h P2 P1 v 22 v12 ⇒ H = Z2 - Z1 + + + ρ.g ρ.g 2.g 2.g ∑h Chọn Z1 = 0, Z2 = 8m  Z2 – Z1 = 8m SVTH: Bùi Mạnh Trình 2004110192 Trang: 60 f f ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU NH3 BẰNG NƯỚC GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh Hiền Coi P2 = P1; v2 = v1 ∑h = h f ms + h cb Tổn thất dọc đường ống hms: Chế độ chảy ống: Re = vl d ρ 1,3.0,05.991,85 = = 80537 > 10000 µ 0,8007.10 −3 ⇒ Chế độ chảy rối λ= 1 = (1,81 lg Re− 1,642 ) (1,81 log 80537 − 1,642 ) = 0,25 Chọn chiều dài đường ống l =13m l.λ.vl2 13.0,25.1,32 ⇒ hms = = = 5,6m 2.d g 2.0,05.9,81 Trở lực cục bộ: Toàn đường ống có đoạn ống cong: ξod = 4.1,13 = 4,52 (Các trình thiết bị CNTP Hóa Chất Tập I, Nguyễn Bin, 96) van: ξv = 1,3 Van chiều: ⇒ hcb = ∑ ξ SVTH: Bùi Mạnh Trình 2004110192 vl 1,32 = ( 4,52 + 1,3) = 0,5m g 2.9,81 Trang: 61 ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU NH3 BẰNG NƯỚC GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh Hiền Cột áp bơm: H = + 5,6 + 0,5 = 14,1m Công suất bơm: N= Q.H ρ g 9,2.14,1.991.85.9,81 = = 1577,7 w = 1,5777Kw 1000.η 1000.0,8 Công suất thực bơm: Giá trị β cho bảng II.33 [I,tr.440] N t = β N = 1,5.1,5777 = 2,366Kw = 2,366 = 3,2 Hp 0,7457 Vậy ta chọn bơm có cơng suất 3,5- 4Hp 5.3.Quạt thổi khí Viết phương trình Benoulli cho mặt cắt mực chất lỏng mặt cắt đầu chất khí với mặt đất mặt chuẩn P1 v12 P2 v 22 Z1 + + + H = Z2 + + + ρg 2g ρg 2g ∑h (2) Trong Z1 = Z2 P1 = P2 = ΔPư = 738,3 (N/m2) v1 = v2 = 35,37 (m/s) H= P2 + ρg ∑h (2) => SVTH: Bùi Mạnh Trình 2004110192 Trang: 62 ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU NH3 BẰNG NƯỚC GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh Hiền Với Σh = h1 + h2 h1: tổn thất dọc đường ống h2: tổn thất cục co, van Tổn thất dọc ống: Re = vk D.ρ k 35,37.0,1.1,14 = = 220337,7 > 2300 µ hh 1,83.10 −5 => chế độ chảy rối l.λ.V h1 = d.α.2g Chọn ống có l = 10 m, ξ = 0,2 (II-15 381/I) Do chế độ chảy rối nên α = d 100 = = 500 ⇒ λ = 0,0042 ξ 0,1 (II-13, 379) 10.0,0042.35,372 ⇒ h1 = = 26,78m 0,1.1.2.9,81 Tổn thất cục đường ống: Hệ thống gồm khuỷa cong 90o: ε = 1,13 van: ε = 0,5 SVTH: Bùi Mạnh Trình 2004110192 Trang: 63 ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU NH3 BẰNG NƯỚC GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh Hiền Lưu lượng kế: ε = 0,15 Hệ số tổn thất khỏi ống đẩy: ε = ⇒h = ∑ ξ v2 35,372 = ( 2.1,13 + 0,5 + 0,15 + 1) = 249,3m 2.g 2.9,81 Cột áp quạt: H= 738,3 + ( 26,78 + 249,3) = 340,2m 1,1745.9,81 Cơng suất quạt: Do quạt có suất trung bình => chọn η = 0,6 N= 1000.340,2.1,1745.9,81 = 1,8Kw 3600.1000.0,6 Công suất thực quạt: Nt = k.N k = 1,1 1,98 = 2,66 Hp 0,7457 => Nt = 1,1.1,8 = 1,98 (Kw) = Vậy ta chọn quạt có cơng suất 3Hp SVTH: Bùi Mạnh Trình 2004110192 Trang: 64 ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU NH3 BẰNG NƯỚC GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh Hiền NHẬN XÉT VÀ KẾT LUẬN Ơ nhiễm mơi trường hoạt động cơng nghiệp gây mà nguy lớn ô nhiễm khơng khí, bảo vệ mơi trường bảo vệ sức khoẻ Hơn ta tận dụng khí thải cho ngành cơng nghiệp khác Qua q trình nghiên cứu, tính tốn em hồn thành đồ án môn học giao với đề tài: “Thiết kế thiết bị tháp hấp thu NH dạng đệm” Em có số nhận xét sau: Tháp đệm có khả loại bỏ NH từ khí thải cách hiệu Trong thực tế việc sử dụng nước tinh khiết làm dung mơi có nhược điểm loại bỏ khí NH thấp so với dung mơi khác phát sinh nước thải Khi sử dụng dung mơi khác: H2SO4, NaOCl, NaOH hiệu hấp thu tăng giảm lượng nước thải Trong q trình tính tốn kết có sai số sử dụng phương pháp nội suy ngoại suy nên khơng tránh nhiều sai xót Mong thầy thơng cảm SVTH: Bùi Mạnh Trình 2004110192 Trang: 65 ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU NH3 BẰNG NƯỚC GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh Hiền TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Sổ tay Q trình Thiết bị Cơng nghệ hố chất, tập 1, NXB Khoa học Kỹ thuật [2] Sổ tay Q trình Thiết bị Cơng nghệ hố chất, tập 2, NXB Khoa học Kỹ thuật [3] Truyền khối, Võ Văn Bang – Vũ Bá Minh, NXB Đại học quốc Gia TP.HCM [4] Quá trình thiết bị truyền nhiệt, Trường Đại học Công nghiệp Thực Phẩm TP.HCM [5] Bài tập Quá trình thiết bị học, Nguyễn Văn Lục – Hoàng Minh Nam, NXB Đại học quốc Gia TP.HCM [6] Cơng nghệ hố học vơ cơ, Trần Hồng Côn – Nguyễn Trọng Uyển, NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội SVTH: Bùi Mạnh Trình 2004110192 Trang: 66 ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU NH3 BẰNG NƯỚC SVTH: Bùi Mạnh Trình 2004110192 Trang: 67 GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh Hiền ...ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU NH3 BẰNG NƯỚC GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh Hiền ĐỒ ÁN MÔN HỌC I Tên đồ án Thiết kế tháp đệm hấp thu NH3 nước II Nhiệm vụ đồ án ( nội dung... pha lỏng + Hấp thu hóa học: chất bị hấp thu chất hấp thu cấu tử pha lỏng xảy phản ứng hóa học 2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình hấp thu Sự hấp thu phụ thu? ??c vào chất cấu tử (chất hấp thu dung... 2004110192 Trang: 20 ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ THÁP ĐỆM HẤP THU NH3 BẰNG NƯỚC GVHD:Th.S Nguyễn Thị Thanh Hiền 2.7.3 Thiết bị loại màng Thiết bị loại ống: Cấu tạo thiết bị giống thiết bị trao đổi nhiệt Chất