Tính toán cơ khí trong thiết kế thiết bị hấp thụ khí thải và thiết bị phụ trợ

Tháp rỗng

 Phương pháp này là sự kết hợp giữa quá trình cháy với quá trình khử khí SO2 thành 1 quá trình thống nhất trong buồng đốt của lò mà không đòi hỏi phải lắp đặt thêm nhiều thiết bị phụ trợ khác.  Trong một số trường hợp khác, người ta còn dùng vôi dưới dạng vữa (30% chất rắn trong nước theo khối lượng) và phun vào dòng khói thải trong thiết bị gọi là buồng sấy khô kiểu phun đặt trên đường khói của lò. Khi các giọt vữa được làm khô bằng nhiệt của khói thải, chúng sẽ trở thành những hạt rắn có nhiều lỗ rỗng và được tách Ra khỏi khói thải trong thiết bị lọc bụi.

Người ta gọi đó là phương pháp rửa khí ướt-khô hỗn hợp bằng đá vôi.

Tháp đệm

 Để phân phối đều chất lỏng lên khối đệm chứa trong tháp, người ta dùng bộ phận phân phối dạng: lưới phân phối (lỏng đi trong ống – khí ngoài ống;.  Khi chọn đệm cần lưu ý: thấm ướt tốt chất lỏng; trở lực nhỏ, thể tích tự do và và tiết diện ngang lớn; có thể làm việc với tải trọng lớn của lỏng và khí khi ε và S lớn; khối lượng riêng nhỏ; phân phối đều lỏng; có tính chịu ăn mòn cao, rẻ tiền, dễ kiếm. • Chế độ hãm AB: từ A tăng tốc độ khí sẽ làm tăng ma sát của dòngkhí với bề mặt lỏng và kìm hãm sự chảy của màng lỏng, lượng lỏng giữ lại trong đệm tăng.

• Chế độ nhũ tương BC: Khí-lỏng tạo thành hệ nhũ tương không bền 2 pha liên tục-gián đoạn của khí-lỏng đổi vai trò cho nhau liên tục, làm tăng bề mặt tiếp xúc pha và cường độ truyền khối lên cực đại, đồng thời trở lực thủy lực cũng tăng nhanh; chế độ này duy trì rất khó mặc dù cường độ truyền khối lớn. • Chế độ cuốn theo: quá giới hạn sặc, nếu tăng tốc độ khí, toàn bộ chất lỏng sẽ bị giữ lại trong tháp và cuốn ngược trở ra theo dòng khí.  Hiệu ứng thành thiết bị (channeling effect): Chất lỏng có xu hướng chảy từ tâm ra thành thiết bị, gây giảm hiệu suất do tiếp xúc pha kém.

• Nếu chiều cao đệm lớn hơn 5 lần đường kính đệm thì chia đệm thành từng đoạn; giữa các đoạn đệm đặt bộ phận phân phối lại chất lỏng.  Tháp đĩa có ống chảy chuyền: bao gồm tháp đĩa, chóp, lỗ, xupap, lưới,..Trên đĩa có cấu tạo đặc biệt để lỏng đi từ đĩa trên xuống đĩa dưới theo đường riêng gọi là ống chảy chuyền, đĩa cuối cùng ống chảy chuyền ngập sâu trong khối chất lỏng đáy tháp tạo thành van thủy lực ngăn không cho khí (hơi hay lỏng) đi theo ống lên đĩa trên.

Tháp màng

 Tháp đĩa lỗ: ưu điểm là kết cấu khá đơn giản, trở lực tương đối thấp, hiệu suất khá cao. Tuy nhiên không làm việc được với chất lỏng bẩn, khoảng làm việc hẹp hơn tháp chop (về lưu lượng khí).  Tháp chóp: có thể làm việc với tỉ trọng của khí, lỏng thay đổi mạnh, khá ổn định.

Song có trở lực lớn, tiêu tốn nhiều vật tư kim loại chế tạo, kết cấu phức tạp.  Khi có dòng khí chuyển động ngược chiều sẽ ảnh hưởng lớn đến chế độ chảy của màng. Khi đó, do lực ma sát giữa khí và lỏng sẽ có cản trở mạnh của dòng khí làm bề dày màng tăng lên, trở lực dòng khí tăng.

Tiếp tục tăng vận tốc dòng khí sẽ dẫn đến cân bằng giữa trọng lực của màng lỏng và lực ma sát và dẫn đến chế độ sặc (nhiều khi pha khí chỉ 3-6m/s đã xảy ra sặc). Khi tốc độ vượt qua tốc độ sặc sẽ làm kéo chất lỏng theo pha khí ra ngoài. - Có thể biết được bề mặt tiếp xúc pha (trong trường hợp chất lỏng chảy thành màng).

Nồng độ của SO 2

Nồng độ SO2 cực đại trong dung môi (nước) khi ra khỏi tháp hấp thụ Xmax= ứng với Yv= nằm trên đường cân bằng Y* = 47,9X (đường làm việc cắt đường cân bằng).  Chiều cao của phần tách lỏng Hl và đáy Hđ được chọn phụ thuộc vào đường kính tháp.

TÍNH TOÁN CƠ KHÍ VÀ CÁC THIẾT BỊ PHỤ TRỢ

 Vận tốc khí trong tháp hấp thụ bằng 50 ÷ 70% vận tốc giọt lỏng được phun vào tháp nhằm tránh hiện tượng khí đẩy các giọt lỏng lên trên, năng cản quá trình tiếp xúc giữa 2 pha. Thiết bị làm việc ở nhiệt độ t = 30oC trong điều kiện ăn mòn, chọn vật liệu là thép không gỉ CT3 để chế tạo thiết bị.  Thiết bị được hàn dọc, hàn tay bằng hồ quang điện, hàn giáp mối 2 mặt.

Trong đó: d - đường kính lớn nhất (kích thước lớn nhất của lổ không phải hình tròn) của lỗ không tăng cứng.  Mặt bích là bộ phận quan trọng dùng để nối các bộ phận của thiết bị cũng như nối các bộ phận khác với thiết bị. Tương tự như chân đỡ ta có các thông số cho tai treo (theo bảng XIII.36 trang 438 sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập2).

• Khí SO2 là loại khí thải có ảnh hưởng đến sức khỏe con người, phát sinh rất nhiều trong các hoạt động sản xuất công nghiệp, do đó có thể áp dụng công nghệ xử lý khí SO2 theo phương pháp hấp thu bằng tháp đệm trong nhiều lĩnh vực khác ngoài công nghệ đốt. • Thiết kế tháp đệm hấp thu khí SO2 đã giúp giải quyết được vấn đề khí thải từ lò đốt theo công nghệ nhiệt phân - đang được ứng dụng khá phổ biến trên thế giới. • Việc thiết kế tháp đệm hấp thu khí thải có thể cho ta hiệu suất xử lý cao.

Những ưu điểm khi chọn phương pháp xử lý bằng tháp đệm với dung dịch hấp thu nước là công nghệ và thiết bị đơn giản, dễ vận hành, giá thành không cao so với các thiết bị xử lý khác. • Hấp thu bằng dung dịch nước ngoài khả năng xử lý khí SO2 ta có thể ứng dụng để xử lý các khí: NH3, CO2 … Do đó sẽ mở rộng được phạm vi ứng dụng của đề tài.