do_anxl nh3 bang thap dem.doc

Đồ án : Hấp thụ NH3 bằng tháp đệm GVHD: Võ Thị Thu Như

LỜI MỞ ĐẦU

Ô nhiễm không khí từ các ngành sản xuất công nghiệp ở nước ta, trong những năm gần đây đang là vấn đề quan tâm không chỉ của nhà nước mà còn là của toàn xã hội bởi mức độ nguy hại của nó đã đến mức báo động.

Bên cạnh đó, đây là một lĩnh vực mà chúng ta chưa thấy hết được mối nguy hại của nó đối con người và sinh vật. Hiện nay vẫn chưa có hệ thống quản lý môi trường thật sự hoàn chỉnh để có thể kiểm soát, và chưa được sự chú trọng đúng mức từ phía các nhà sản xuất.

Vì vậy đồ án môn học kỹ thuật xử lý ô nhiễm không khí với nhiệm vụ thiết kế tháp hấp thu khí NH3 bằng nước là một trong số những công việc cần làm vào lúc này để giúp giảm thiểu ô nhiễm từ các dòng khí thải.

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô bộ môn và các bạn sinh viên đã giúp em hoàn thành đồ án này.

Sinh viên thực hiện :Trương Minh TháiCao Thiên Tự

SV : Cao Thiên Tự 08115041 Trương Minh Thái 08115024 Trang 1


MỤC LỤC

Chương 1: Tổng quan................................................................................... 041.1. Giới thiệu về khí thải............................................................... 05

1.1.1. Tính chất vật lý.............................................................. 051.1.2. Tính chất hóa học.......................................................... 05

............................................................................................1.1.3. Độc tính của amôniăc.................................................... 051.1.4. Các vấn đề MT liên quan đến NH3................................ 06

1.2. Giới thiệu về quá trình hấp thu................................................ 071.2.1. Khái niệm...................................................................... 071.2.2. Cơ sở thiết bị................................................................. 081.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả hấp thu................. 091.2.4. Ưu điểm, nhược điểm của quá trình hấp thu………… 10

1.3. Thiết bị hấp thu ………………………………………………11 1.3.1. Tháp màng ................................................................... 11

................................................................................................................. 1.3.2. Tháp đệm........................................................................13 1.3.3. Tháp đĩa..........................................................................15

Chương 2: Quy trình công nghệ................................................................... 16

2.1. Thuyết minh quy trình công nghệ............................................ 172.2. Sơ đồ quy trình công nghệ....................................................... 17

Chương 3: Tính toán thiêt bị........................................................................ 183.1. Cân bằng vật chất .................................................................... 193.2. Tính đường kính tháp............................................................... 213.3. Tính chiều cao tháp ................................................................. 243.4. Tính trở lực của tháp................................................................ 29

3.4.1. Trở lực của lớp đệm trong tháp......................................29



3.4.2. Trở lực của đĩa phân phối chất lỏng...............................30

Chương 4: Tính toán các thiết bị phụ.......................................................... 33 4.1. Ống dẫn khí ............................................................................. 344.2. Ống dẫn chất lỏng.................................................................... 344.3. Lưới đỡ đệm .............................................................................344.4. Ống tháo đệm........................................................................... 354.5. Ống nhập liệu............................................................................354.6. Bộ phận phân phối chất lỏng.....................................................364.7. Lớp tách ẩm...............................................................................36

Chương 5: Tính toán cơ khí......................................................................... 375.1. Tính chiều dày của thân tháp................................................... 385.2. Tính đáy và nắp của thiết bị..................................................... 405.3. Mặt bích................................................................................... 425.4. Chân đỡ.................................................................................... 445.5. Tai treo..................................................................................... 465.6. Quạt.......................................................................................... 475.7. Bơm...........................................................................................495.8. Ống khói....................................................................................51




Chương 1


Tổng quan 1.1. Giới thiệu về khí thải

Amôniăc là một chất khí không màu có mùi rất khó chịu.

1.1.1. Tính chất vật lí Amôniăc là một chất không màu, mùi khai và xốc, nhẹ hơn không khí (Khối

lượng riêng D = 0,76g/l )Amôniăc hoá lỏng ở -340C và hoá rắn ở -780C. Trong số các khí, amôniăc

tan được nhiều nhất trong nước: 1 lít nước ở 200oC hoà tan được 800 lít NH3.

1.1.2. Tính chất hóa học a. Sự phân huỷ

Phản ứng tổng hợp NH3 là thuận nghịch. Điều này có nghĩa, amôniăc có thể phân huỷ sinh ra các đơn chất N2 và H2 .

Amôniăc phân huỷ ở nhiệt độ 600 – 7000C và áp suất thường. Phản ứng phân huỷ là phản ứng thu nhiệt và cũng là phản ứng thuận nghịch :

2 NH3 3 H2 + N2

b. Tác dụng với axit NH3 + HCl → NH4Cl

1.1.3. Độc tính của amôniăc : 3 dạng của amoniac- Khí amoniac (NH3) - Khí amoniac hóa lỏng - Dung dịch amonia (NH4OH)


http://en.wikipedia.org/wiki/Ammonium_chloride

http://en.wikipedia.org/wiki/Ammonium_chloride

http://en.wikipedia.org/wiki/Hydrochloric_acid

http://onthi.com/?a=OT&ot=LT&hdn_lt_id=744







a. Đối với động vật thuỷ sinh:NH3 được xem như là một trong những “kẻ giết hại” thế giới thuỷ sinh, sự

nhiễm độc NH3 thường xảy ra đối với những hồ nuôi mới hoặc những hồ nuôi cũ nhưng có mật độ nuôi lớn

b.Đối với người: Khi hít phải hoặc tiếp xúc trực tiếp với NH3

Triệu chứng : Thở khó, ho, hắt hơi khi hít phải Cổ họng bị rát, mắt, môi và mũi bị phỏng, tầm nhìn bị hạn chế. Mạch máu bị giảm áp nhanh chóng Da bị kích ứng mạnh hoặc bị phỏng Trong một số trường hợp nếu hít phải NH3 nồng độ đậm đặc có thể bị

ngất, thậm chí bị tử vong.

Trường hợp bị nhiễm độc cấp tính:

- Nồng độ khí NH3 trên 100 mg/m3 gây kích ứng đường hô hấp rõ rệt.- Trị số giới hạn cho phép làm việc với đủ phương tiện phòng hộ trong

một giờ là từ 210-350 mg/m3

1.1.4. Các vấn đề MT liên quan đến NH3

- Trong quá trình nuôi tôm, cá, các quá trình xử lý nước thải: nước thải, khí thải và bùn do phân hữu cơ, xác động vật, xác(vỏ) tôm sau khi tiêu hoá thức ăn thì chúng được thải ra trong điều kiện kỵ khí dưới sự tác dụng của vi khuẩn trong nước sinh ra H2S, NH3, CH4 … các chất này rất độc cho ao nuôi và các động vật thuỷ sinh.

- Các vụ rò rĩ khí NH3 từ các nhà máy phân bón, SX nước đá, đông lạnh… cũng ảnh hưởng lớn đến sức khoẻ công nhân và cộng đồng xung quanh.



1.2. Giới thiệu về quá trình hấp thụ

1.2.1. Khái niệm: Hấp thụ là quá trình xảy ra khi một cấu tử của pha khí khuếch tán vào pha lỏng hoặc rắn do sự tiếp xúc giữa hai pha khí và lỏng (rắn).

- Khí được hấp thu gọi là chất bị hấp thụ ; chất lỏng( rắn) dùng để hút gọi là chất hất thu, khí không bị hấp thụ gọi là khí trơ.

- Mục đích: hòa tan một hay nhiều cấu tử của hỗn hợp khí để tạo nên một dung dịch (hỗn hợp) các cấu tử trong chất lỏng(chất rắn) . Các quá trình xảy ra do sự tiếp xúc pha giữa khí và lỏng (rắn). Quá trình này cần sự truyền vật chất từ pha khí vào pha lỏng (rắn). Nếu quá trình xảy ra ngược lại , nghĩa là cần sự truyền vật chất từ pha lỏng (rắn) vào pha hơi, ta có quá trình nhả khí. Nguyên lý của cả hai quá trình là giống nhau .

- Trong công nghiệp hóa chất và thực phẩm, quá trình hấp thụ dùng để: Thu hồi các cấu tử quý trong pha khí. Làm sạch pha khí. Tách hỗn hợp tạo thành các cấu tử riêng biệt. Tạo thành một dung dịch(hỗn hợp) sản phẩm.

Hấp thụ vật lý: về thực chất chỉ là sự hòa tan các chất bị hấp thụ vào trong dung môi hấp thụ, chất khí hòa tan không tạo ra hợp chất hóa học với dung môi, nó chỉ thay đổi trạng thái vật lý từ thể khí biến thành dung dịch lỏng (quá trình hòa tan đơn thuần của chất khí trong chất lỏng).

Hấp thụ hóa học: trong quá trình này chất bị hấp thụ sẽ tham gia vào một số phản ứng hóa học với dung môi hấp thụ. Chất khí độc hại sẽ biến đổi về bản chất hóa học và trở thành chất khác.

Cơ cấu của quá trình này có thể chia thành ba bước: Khuếch tán các phân tử chất ô nhiễm thể khí trong khối khí thải

đến bề mặt của chất lỏng hấp thụ



Thâm nhập và hòa tan chất khí vào bề mặt của chất hấp thụ Khuếch tán chất khí đã hoà tan trên bề mặt ngăn cách vào sâu

trong lòng khối chất lỏng hấp thụQuá trình hấp thụ mạnh hay yếu là tùy thuộc vào bản chất hóa học của

dung môi và các chất ô nhiễm trong khí thải. Như vậy để hấp thụ được một số chất nào đó ta phải dựa vào độ hòa tan chọn lọc của chất khí trong dung môi để chọn lọc dung môi cho thích hợp hoặc chọn dung dịch thích hợp (trong trường hợp hấp thụ hóa học). Quá trình hấp thụ được thực hiện tốt hay xấu phần lớn là do tính chất dung môi quyết định.

Việc lựa chọn dung môi phụ thuộc và các yếu tố sau :- Độ hòa tan tốt: có tính chọn lọc có nghĩa là chỉ hòa tan cấu tử cần tách

và không hòa tan không đáng kể các cấu tử còn lại . Đây là điều kiện quan trọng nhất.

- Độ nhớt của dung môi càng bé thì trở lực thuỷ học càng nhỏ và và có lợi cho quá trình chuyển khối.

- Nhiệt dung riêng bé sẽ tốn ít nhiệt khi hoàn nguyên dung môi. - Nhiệt độ sôi khác xa với nhiệt dộ sôi của chất hoà tan để dể tách các

cấu tử ra khỏi dung môi .- Nhiệt độ đóng rắn thấp để tránh tắc thiết bị và thu hồi các cấu tử hòa

tan dễ dàng hơn.- Ít bay hơi, rẻ tiền , dễ kiếm và không độc hại với người và không ăn

mòn kim loại.1.2.2. Cơ sở thiết bị a) Cơ sở vật lý của quá trình hấp thu :Hấp thu là quá trình quan trọng để xử lý khí và được ứng dụng trong rất

nhiều quá trình khác . Hấp thu trên cơ sở của quá trình truyền khối , nghĩa là phân chia hai pha .Phụ thuộc vào sự tương tác giữa chất hấp thu và chất bị hấp thu trong pha khí.

b) Phương trình cân bằng vật chất của quá trình hấp thu :



Phương trình cân bằng vật liệu có dạng:

GYYĐ + GXXĐ = GXXC + GYYC

Trong đó :

GX :luợng khí trơ không đổi khi vận hành ( kmol/ h)

GY: lượng dung môi không đổi khi vận hành(kmol/ h)

YĐ , YC: nồng độ đầu và cuối của pha khí (kmol/kmolkhí trơ)

XĐ , XC: nồng độ cuối và đầu của pha lỏng (kmol/kmolkhí trơ)

1.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả hấp thu

a. Ảnh hưởng của nhiệt độ:Khi các điều kiện khác không đổi mà nhiệt độ tháp tăng thì hệ số Henri sẽ

tăng . Kết quả là ảnh hưởng đường cân bằng dịch chuyển về phía trục tung . Nếu các đừơng làm việc AB không đổi thì động lực trung bình sẽ giảm , số đĩa lý thuyêt sẽ tăng và chiều cao của thiết bị sẽ tăng . Thậm chí có khi tháp không làm việc



được vì nhiệt độ tăng quá so với yêu cầu kỹ thuật. Nhưng nhiệt độ tăng cũng có lợi là làm cho độ nhớt cả hai pha khí và lỏng tăng.

b. Ảnh hưởng của áp suất :Nếu các điều kiện khác giữ nguyên mà chỉ tăng áp suất trong tháp thì hệ số

cân bằng sẽ tăng và cân bằng sẽ dịch chuyển về phía trục hoành. Khi đường làm việc AB không đổi thì động lực trung bình sẽ tăng quátrình

chuyển khối sẽ tốt hơn và số đĩa lý thuyết sẽ giảm làm chiều cao của tháp sẽ thấp hơn.

Tuy nhiên , việc tăng áp suất thường kèm theo sự tăng nhiệt độ. Mặt khác , sự tăng áp suất cũng gây khó khăn trong việc chế tạo và vân hành của tháp hấp thụ

c. Các yếu tố khác: Tính chất của dung môi , loại thiết bị và cấu tạo thiết bị độ chính xác của

dụng cụ đo, chế độ vận hành tháp… đều có ảnh hưởng nhiều đến hiệu suất hấp thu.1.2.4. Ưu, nhược điểm của quá trình hấp thu

Ưu điểm: Rẻ tiền, nhất là khi sử dụng H2O làm dung môi hấp thụ,các khí độc hại như

SO2, H2S, NH3, HF,... có thể được xử lí rất tốt với phương pháp này với dung môi nước và các dung môi thích hợp.

Có thể sử dụng kết hợp khi cần rửa khí làm sạch bụi, khi trong khí thải có chứa cả bụi lẫn các khí độc hại mà các chất khí có khả năng hòa tan tốt trong nước rửa.

Nhược điểm:Hiệu suất làm sạch không cao, hệ số làm sạch giảm khi nhiệt độ dòng khí

cao nên không thể dùng xử lí các dòng khí thải có nhiệt độ cao, quá trình hấp thụ là quá trình tỏa nhiệt nên khi thiết kế, xây dựng và vận hành hệ thống thiết bị hấp thụ xử lí khí thải nhiều trường hợp ta phải lắp đặt thêm thiết bị trao đổi nhiệt trong tháp hấp thụ để làm nguội thiết bị, tăng hiệu quả của quá trình xử lí. Như vậy, thiết bị sẽ trở nên cồng kềnh, vận hành phức tạp.



Khi làm việc, hiện tượng “sặc” rất dễ xảy ra khi ta khống chế, điều chỉnh mật độ tưới của pha lỏng không tốt, đặc biệt khi dòng khí thải có hàm lượng bụi lớn.

Việc lựa chọn dung môi thích hợp sẽ rất khó khăn, khi chất khí cần xử lí không có khả năng hòa tan trong nước. Lựa chọn dung môi hữu cơ sẽ nảy sinh vấn đề: các dung môi này có độc hại cho người sử dụng và môi trường hay không? Việc lựa chọn dung môi thích hợp là bài toán hóc búa mang tính kinh tế và kĩ thuật, giá thành dung môi quyết định lớn đến giá thành xử lý và hiệu quả xử lý.

Phải tái sinh dung môi (dòng chất thải thứ cấp ) khi xử dụng dung môi đắt tiền. Chất thải gây ô nhiễm nguồn nước hệ thống càng trở nên cồng kềnh phức tạp.

1.3. Thiết bị hấp thuThiết bị được sử dụng để tiến hành quá trình hấp thu được gọi là thiết bị hấp

thu hoặc cột hấp thu. Thiết bị hấp thu có thể làm việc gián đoạn hoặc liên tục và được chia thành 4 nhóm sau:

Thiết bị hấp thu bề mặt : được dùng khi hấp thu một lượng nhỏ có tính hòa tan tốt.

Thiết bị hấp thu loại đệm : được sử dụng phổ biến nhất khi chất lỏng và chất khí tinh khiết và có mât độ phun lớn.

Thiết bị hấp thu loại sủi bọt : được dùng khi tháp có năng suất cao và cần thoát ra một luợng nhệt lớn .

Thiết bị hấp thu loại phun: thành tia và thiết bị hấp thu cơ khí .

Các loại tháp thường gặp : 1.3.1. Tháp màng

- Bề mặt tiếp xúc pha là bề mặt chất lỏng chảy thành màng theo bề mặt vật rắn thường là thẳng đứng . bề mặt vật rắn có thể là ống , tấm song song hoặc đệm tấm .

a. Tháp màng dạng ống :



-Có cấu tạo tương tự thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm gồm có ống tạo màng được giữ bằng hai vĩ ống ở hai đầu khoảng không giữa ống và vỏ thiết bị tách khi cần thiết . chất lỏng chảy thành màng theo thành ống từ trên xuống , chất khí ( hơi ) đi theo khoảng không gian trong màng chất lỏng từ dưới lên .

b. Tháp màng dạng tấm phẳng :- các tấm đệm đặt ở dạng thẳng đứng được làm từ những vật liệu khác nhau

( kim loại , nhựa , vải căng treo trên khung …) đặt trong thân hình trụ . để đảm bảo thấm ướt đều chất lỏng từ cả 2 phía tấm đệm ta dùng dụng cụ phân phối đặc biệt có cấu tạo răng cưa.

c. Tháp màng dạng ống khi lỏng và khí đi cùng chiều :- Cũng có cấu tạo từ các ống cố định trên 2 vỉ , khí đi qua thân gồm các ống

phân phối tương ứng đặt đồng trục với ống tạo màng . chất lỏng đi vào ống tạo màng qua khe giữa 2 ống . khi đó tốc độ khí lớn kéo theo chất lỏng từ dưới lên chuyển động dưới dạng màng theo thành ống . khi cần tách nhiệt có thể cho tác nhân lạnh đi vào khoảng không gian giữa vỏ và ống . để nâng cao hiệu suất người ta dùng thiết bị nhiều bậc khác nhau.

- Thủy động lực trong thiết bị dạng màng : khi có dòng khí chuyển động ngược chiều sẽ ảnh hưởng 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 lọc và lực ma sát và dẫn đến chế độ sặc.

* Ưu và nhược điểm của tháp màng:+ Ưu:

- Trở lực theo pha khí nhỏ.- Có thể biết được bề mặt tiếp xúc pha (trong trường hợp chất lỏng

chảy thành màng)- Có thể thực hiện trao đổi nhiệt.

+ Nhược:- Năng suất theo pha lỏng nhỏ.- Cấu tạo phức tạp, khi vận hành dễ bị sặc.

* Ứng dụng:- Trong phòng thí nghiệm- Trong trường hợp có năng suất thấp- Trong những hệ thống cần trở lực thấp (hệ thống hút chân không,...)

* Ví dụ: Hệ thống chưng dầu vỏ hạt điều, tái sinh dầu nhờn, chưng cất tinh dầu, cô đặc nước trái cây,...

1.3.2. Tháp đệm- Cấu tạo gồm: thân tháp rỗng bên trong đổ đầy đệm làm từ vật liệu khác

nhau ( gỗ nhựa, kim loại, gôm, …) với những hình dạng khá nhau ( trụ, cầu, tấm, yên ngựa, lò xo …) , lưới đỡ đệm, ống dẫn khí và lỏng ra vào.



- 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 ; lỏng và khí trong cùng ống ); màng phân phối , vòi phun hoa sen (dạng trụ , bán cầu , khe …); bánh xe quay ( ống có lỗ, phun quay , ổ đỡ …)

- Các phần tử đệm được đặc trưng bằng dường kính d, chiều cao h , bề dày δ . khối đệm được đặc trưng bằng các kích thước : bề mặt riêng a , thể tích tự do, đường kính tương đương , tiết diện tự do S . - Khi chọn đệm cần lưu ý : thấm ướt tốt chất lỏng ; trở lực nhỏ , thể tích tự do và tiết diện ngang lớn ; có thể làm việc với tải trọng lớn của lỏng và khí , khối lượng riêng nhỏ ; phân phối đều chất lỏng ; có tính chịu ăn mòn cao; rẻ tiền; dễ kiếm…

- Nguyên lý hoạt động: Chất lỏng chảy trong tháp theo đệm dưới dạng máng nên bề mặt tiếp xúc pha là bề mặt thấm ướt của đệm .

- Ưu – nhược điểm - ứng dụng:* Ưu: cấu tạo đơn giản; trở lực theo pha khí (hoạt động ở chế độ màng/quá

độ) nhỏ.* Nhược: hoạt động kém ổn định, hiệu suất thấp; dễ bị sặc; khó tách nhiệt,

khó thấm ướt.- Ứng dụng:



+ Dùng trong các trường hợp năng suất thấp: tháp hấp thụ khí, tháp chưng cất,...

+ Dùng trong các hệ thống trở lực nhỏ (như hệ thống hút chân không,...)

1.3.3. Tháp đĩa + Sơ đồ cấu tạo :

- Tháp đĩa thường cấu tạo gồm thân hình trụ thẳng đứng, bên trong có đặt các tấm ngăn(đĩa) cách nhau 1 khoảng nhất định. Trên mỗi đĩa 2 pha chuyển động ngược hoặc chéo chiều : lỏng từ trên xuống ( hoặc đi ngang ), khí đi từ dưới lên hoặc xuyên qua chất lỏng chảy ngang, ở đây tiếp xúc pha xảy ra theo từng bậc là đĩa .

-Tháp đĩa có ống chảy chuyền : bao gồm tháp đĩa, chóp, lỗ, xupap, lưới, …trên đĩa có cấu tạo đặc biệt để chất lỏng đi từ đĩa trên xuống đĩa dưới theo đường riêng gọi là ống chảy chuyền .

-Tháp đĩa không có ống chảy chuyền ; khi có khí ( hơi hay lỏng ) và lỏng đi qua cùng 1 lỗ trên đĩa

+ Ưu – nhược điểm và ứng dụng:- 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. Nói chung tháp chop có hiệu suất cao hơn tháp đĩa lỗ.

- Tháp xupap: dùng trong chưng cất dầu mỏ.



Quy trình công nghệSV : Cao Thiên Tự 08115041 Trương Minh Thái 08115024 Trang 16

Chương 2


2.1. Thuyết minh quy trình công nghệ:

Nguồn khí thải NH3 lấy từ các nhà máy sản xuất phân bón, sản xuất NH3… sẽ được thu lại rồi sau đó dùng quạt thổi khí vào tháp hấp thụ (tháp đệm). Dung dịch hấp thụ được dùng là nước. Tháp hấp thụ làm việc liên tục ngược dòng: nước được bơm lên bồn cao vị mục đích là để ổn định lưu lượng, từ đó cho vào tháp từ trên đi xuống thông qua một van điều chỉnh lưu lượng, hỗn hợp khí được thổi từ dưới lên và quá trình hấp thụ xảy ra. Hỗn hợp khí sau khi đã được xử lý đi ra ở đỉnh tháp sẽ được dẫn đến ống khói để phát tán khí ra ngoài không gây ảnh hưởng đến môi trường. Dung dịch sau hấp thụ ở đáy tháp được cho ra bồn chứa. Tại đây, dung dịch lỏng này sẽ được trung hòa để có thể thải ra môi trường .

2.2. Sơ đồ quy trình công nghệ ( xem hình ở trang bên):



Tính toán thiết bịSV : Cao Thiên Tự 08115041 Trương Minh Thái 08115024 Trang 18

Chương 3


3.1. Tính cân bằng vật chất

Đường cân bằng pha :

Ở 30oC , ta có .10-6 = 0,00241 mmHg

m = = =3,17

Y* = =

X 0 0.0002 0.0004 0.0006 0.0008 0.001 0.0012 0.0014

Y 0 0.0006 0.0013 0.0019 0.0025 0.0032 0.0038 0.0045

Đường cân bằng: Y* = 3.1797X* – 2x10-6

y = 3.1797x - 2E-06R2 = 1

-0.0005

0

0.0005

0.001

0.0015

0.002

0.0025

0.003

0.0035

0.004

0.0045

0.005

0 0.0002 0.0004 0.0006 0.0008 0.001 0.0012 0.0014 0.0016


Ld

Xd

Gc

Yc

Lc

Xc

Gd

Yd


Suất lượng hỗn hợp khí đầu vào :

Gd= = = 1,16 (kg/m3)

Nồng độ NH3 đầu vào :Cd = 1% x Gd = 1% x 1,16 = 0,0116 ( kg/m3 )

= 11,6 ( g/m3 )Nồng độ phần mol của NH3 trong hỗn hợp khí đầu vào :

yd = = = 0,017 ( phân mol NH3)

Yd = = = 0,0173 ( mol NH3/ mol trơ )

Lượng NH3 bị hấp thụ = 11,6 - 0,05 = 11,55 ( g/m3)Hiệu suất hấp thụ :

η = x 100% = 99,57%

Nồng độ pha khí ra khỏi tháp :Yc = ( 1 - η ) x Yd = ( 1 – 0,9957 ) x 0,0173

= 7,44x10-5 ( mol NH3/mol trơ )

yc = = = 7,44x10-5 ( phân mol NH3 )



Suất lượng của khí trơ :Gtr = Gd . ( 1 – yd ) = 0,04 × 103× 5000 × ( 1- 0,017 ) = 196600 ( mol/h )

Lưu lượng khí đầu ra :Gc = Gtr . (1 + Yc) = 196600 x ( 1+ 7,44x10-5) = 196614,6 (mol/h)Xd = 0 ; xd = 0

Thay Yd = 0,0173 vào phương trình Y= 3,18X – 2x10-6

Ta có Xcb = 5,346x10-3

Ltrmin = Gtr = 196600 = 633474,18 ( mol/h )

Ltr = 1,5 Ltrmin = 1,5 x 633474,18 = 950211,27 ( mol/h )Ltr = 17 ( m3/h ) ?????????????????????????????16.15

Nồng độ dung dịch ra khỏi tháp :

= = = 3,57 10-3 ( mol NH3/mol trơ )

Phương trình đường làm việc:Phương trình đường làm việc đi qua 2 điểm P(Xd;Yc) và Q(Xc;Yd), tức là P(0 ;

7,44.10-5) và Q(3,57.10-3 ; 0,0173) : Y = 4,825X + 2,656.10-7

3.2. Tính đường kính tháp

D =

Trong đó :



Q : lưu lượng trung bình pha khí ( m3/s )w : vận tốc khí trung bình qua tháp ( m/s )Tính Q :

Lượng NH3 được hấp thụ :

GNH3 = Gtr ( Yd –Yc ) = ( 0,0173 – 7,44x10-5 )= 0,94 (mol NH3/s)

QNH3 = = = 23,35 ( l/s ) = 0,02335 ( m3/s)

Lưu lượng NH3 vào : Qđ = = 1,389 (m3/s)

Lưu lượng khí ra khí ra khỏi tháp :Qc = 1,389 – 0,02335 = 1,365 (m3/s)

Vậy Q = = = 1,377 (m3/s)

Tính ω : Vận tốc dòng khí có thể xác định theo công thức :

Y = 1,2×e-4x trang 187 stay qttb2

X =

Y =



Trong đó :

: vận tốc sặc (m/s)

σ: bề mặt riêng của đệm (m2/m3)Vđ: thể tích tự do của đệm g : gia tốc trọng trường (m/s2)Gx , Gy : lượng lỏng và lượng hơi trung bình (Kg/s)

, : khối lượng riêng trung bình của pha lỏng và pha hơi (Kg/m3)

, : độ nhớt của pha lỏng theo nhiệt độ trung bình (30oC) và độ nhớt của

nước ở 20oC , Ns/m2

Chọn loại đệm : đệm vòng Rasiga đổ lộn xộn , đệm bằng sứ : 50×50×5mm,

Vđ = 0,79 m3/m3 , σđ = 95 m2/m3 , độ nhớt của pha lỏng ở 30oC : = 0,801 cp ,

độ nhớt của nước ở 20oC : = 1,005 cp

Khối lượng riêng trung bình của chất lỏng :

= 1000 kg/m3

Khối lượng riêng trung bình của pha khí :

ytb = = = 8,6872 .10-3 (mol NH3/mol trơ)

= =



= 1,162 (kg/m3)

Lượng lỏng trung bình :

Gx = = = 4,72 .10-3 ( m3/s) = 4,72 (Kg/s)

Lượng hơi trung bình :

Gy = Qtb × = 1,377 × 1,162 = 1,600 (Kg/s)

Vậy :

X = = = 0,5631

Y = 1,2× = 1,2× = 0,1262

= × = 0,022

→ = = 5,74 → = = 2,4 (m/s)

Chọn vận tốc làm việc : ω = 0,8× = 0,8×2,4 = 1,92 (m/s)

Do đó đường kính tháp là :



D = = 0,96 (m)

→ Chọn đường kính tháp là : 1m

3.3. Tính chiều cao tháp

Chi u cao 1 đ n v truy n kh i c a tháp h p th đ c xác đ nh theo công ề ơ ị ề ố ủ ấ ụ ượ ịth c :ứ

hđv = h1 + h2 cthuc nay o dau ra??????

trong đó :m : hệ số góc của đường cân bằng ( m = 3,17 )h1 ,h2 : chiều cao 1 đơn vị truyền khối đối với pha hơi và pha lỏng .

h1 =

h2 = 256

trong đó :Vd : Thể tích tự do , Vd = 0,79 m3/m3

d : d = 95 m3/m3

a : hệ số phụ thuộc vào dạng đệm , với đệm vòng a= 0,123Gx : lưu lượng pha hơi Kg/s



Gy : lưu lượng pha lỏng Kg/s

: độ nhớt của pha lỏng ở 30oC , = 0,801.10-3 Ns/m2

: khối lượng riêng của pha lỏng , = 1000 Kg/m3

: hệ số thấm ướt của đệm , phụ thuộc vào tỷ số giữa mật độ tưới

thực tế lên tiết diện ngang của tháp (Utt) và mật độ tưới thích hợp (Uth)

+ Tính

Utt = với V : thể tích pha lỏng

Ft :tiết diện ngang của tháp

Utt = = = 21,66 ( m3/m2.h )

Uth = B x d với B = 0,158

Uth = 0,158 x 95 = 15,01 (m3/m2.h )

Lập tỷ số = = 1,443 > 1 = 1

+ Tính Rey



Rey = 0,4

với : KLR trung bình của pha hơi , = 1,162 ( Kg/m3)

:vận tốc làm việc , = 1,92 (m/s)

: độ nhớt của pha khí

=

Với =

= = 28,796

( = 1,05×10-5; = 1,94×10-5 )

→ = = 1,85×10-5

Do đó : Rey = 0,4 = 0,4× = 507,8

+ Tính Rex :



Rex = 0,04×

Với Ft : diện tích tiết diện ngang của tháp , Ft = = = 0,785

Gx : lượng dung môi sử dụng, Gx = 4,72 (Kg/s)

: độ nhớt của pha lỏng ở 30oC , = 0,801×10-3 Ns/m2

→ Rex =0,04× = 3,16

+ Tính Pry : chuẩn số Prandl của pha khí

Pry = , với Dy : hệ số khuyếch tán trong pha hơi

Tính Dy :

Dy = × (cm2/s)

Với T : nhiệt độ hỗn hợp khí , T=303oKVNH3 ,Vkk : thể tích mol của khí NH3 và không khí ,

VNH3 = 25,8(cm3/mol), Vkk= 29,9(cm3/mol)



P:áp suất của khí quyển , P=1at

→ Dy = × = 0,189 (cm2/s)

Dy= 1,89(m2/s)

Do đó Pry = = 0,84

+ Tính Prx : chuẩn số Prandl của pha lỏng

Prx =

Với μx = 0,801 Ns/m2 , ρx = 1000Kg/m3

Dx : hệ số khuyếch tán của pha lỏng Tính Dx

Dx = 7,4.10-8 × (cm2/s)

Với V: thể tích mol của NH3 , V= 25,8 (cm3/mol) M: khối lượng phân tử của dung môi (H20) ,M=18

θ : hệ số kết hợp của các phân tử dung môi , θ = 2,6

→Dx = 7,4×10-8× = 0,027 (cm2/s)



=2,7×10-6 (m2/s)

Do đó Prx = = 0,3

Tính h1:

h1 = × × = × ×

h1 = 0,29 (m)

Tính h2 :

h2 = 256× × × = 256× × ×

h2 = 0,012 (m)

Chiều cao của 1 đơn vị truyền khối là :

hđv = h1 + .h2= 0,29 + ×0,012 = 0,3 (m)

→ Chiều cao của 1 đơn vị truyền khối là 0,3 (m)

Tính số đơn vị truyền khối :



Ny =

Với yd = 0,017 (phân mol NH3) ; yc = 7,44×10-5 (phân mol NH3) , ∆ytb : động lực trung bình của tháp hấp thụ .

Tính ∆ytb : ∆ytb =

Với ∆yd : động lực trung bình tại đáy tháp hấp thụ

∆yd = yd – yd* = yd – m . xc = 0,017 – 3,17×2,4×10-5

∆yd= 0,017

∆yc : động lực trung bình tại đỉnh tháp hấp thụ.

∆yc = yc – yc* = yc =7,44×10-5

→ ∆ytb = = 3,12×10-3

Do đó : ny = = = 5,43

Chiều cao của lớp vật liệu đệm :



H = ny×hđv =5,43×0,3 = 1,63 (m)

Chọn H=1,7(m)

Chiều cao tháp là : H tháp = H + Hc +Hđ

Chiều cao phần tách lỏng Hc và đáy Hđ có giá trị phụ thuộc vào đường kính tháp, tháp có đường kính D=1m , ta chọn Hc=0,8m và Hđ=1m .

Vậy chiều cao của tháp hấp thụ là :Htháp = 1,7 + 0,8 + 1 = 3,5 (m)

3.4.Tính trở lực của tháp 3.4.1. Trở lực của lớp đệm trong tháp

∆Pđệm = Max

Với : ∆Pk : trở lực của đệm khô∆Pư : trở lực của đệm ướt

Tính trở lực của đệm khô :

∆Pk =λ’. . = × ×

Trong đó :

H: là chiều cao lớp đệm, H = 1,7 (m)

: vận tốc khí tính trên toàn bộ tiết diện tháp , = = 1,92 (m/s)

: bề mặt riêng của đệm, = 95 (m2/m3)

Vđ : thể tích tự do của đệm , Vđ = 0,79 (m3/m3)

: KLR trung bình của pha khí , = 1,162 (Kg/m3)



λ’ : hệ số trở lực của đệm

Rey = 507,8 > 40 → λ’ = = = 4,6

Vậy ∆Pk = × × = 806,8 (N/m2)

Tính trở lực của đệm ướt :

∆Pư = ∆Pk

Ta có × × = × ×

= 0,017 < 0,5Nên ta chọn A= 8,4 ; m= 0,405 ; n= 0,225 ; c= 0,015 ( tra bảng trang 189 – Sổ

tay quá trình thiết bị và hóa chất Tập 2 – Vũ Bá Minh).

→ ∆Pư = 806,8×

∆Pư = 3236,4 (N/m2)

Vậy trở lực của lớp đệm là : ∆ Max = 3236,4 ( N/m2)

3.4.2. Trở lực của đĩa phân phối chất lỏng trong tháp ΔPđĩa = ΔPk + ΔPt



Ta có: ΔPk : trở lực đĩa khô (N/m2) ΔPk = ξ × công thức (IX.144 stt2/trang 195)

Trong đó- ωo (m/s) tốc độ khí qua lỗ - ρy (kg/m3 ) khối lượng riêng của khí- ξ hệ số trở lực ( đối với đĩa lỗ ξ = 2.1, đối với đĩa lưới ξ = 1.4 ÷ 1.5,

đối với đĩa lưới ống làm bằng các đoạn lưới ống trên đĩa ξ = 0.9 ÷ 1).Chọn ξ = 1

Ftd = = (m2/m3)

Ta có Ftd từ 10% 30%, chọn Ftd=20%=0.2

Vận tốc khí qua lỗ được tính

ωo = = = 9,6 (m/s)

ΔPk = ξ × = 1× = 53,5 (N/m2)

ΔPt : trở lực thuỷ tĩnh của lớp chất lỏng trên đĩa.

ΔPt = ρb × g× hb

Trong đó:



-hb chiều cao lớp bọt trên đĩa:

hb = 4×dtđ×( )0.2

hb = 4×0,0445×( )0.2 = 0.5 (m)

-ρb khối lượng riêng của lớp bọt trên đĩa (kg/m3)

ρb ×

Trong đó :Gx = 4,72(kg/s).Gy = 1,6 (kg/s).ρx= 1000 (kg/m3).ρy= 1,162 (kg/m3).µx = 0.801×10-3 (N.s/m2)µy = 1,85×10-5 (N.s/m2)

→ ρb = 0,43 . . 1000

= 207,4 kg/m3

→ΔPt = 207,4×9.81×0,5= 1017,3

ΔPđĩa = ΔPk + ΔPt

= 53,5 + 1017,3 = 1070,8

Do sử dụng 2 đĩa nên trở lực của đĩa phân phối chất lỏng :SV : Cao Thiên Tự 08115041 Trương Minh Thái 08115024 Trang 35


ΔPđĩa = 2×1070,8= 2141,6

Vậy trở lực của toàn tháp được xác định :

ΔPtháp = ∆ + ΔPđĩa = 3236,4 + 2141,6 = 5378 N/m2



Tính toán các thiết bị phụ


Chương 4


4.1. Ống dẫn khí

Chọn đường ống dẫn khí (vào và ra) là d1 = 400mm = 0,4 m , chiều dài đoạn ống nối l1 = 150 mm

Khi dó vận tốc khí vào tháp :

D1 = → = = = 11,1 (m/s)

4.2. Ống dẫn chất lỏng

Chọn đường kính ống dẫn chất lỏng là d2 = 80 mm = 0,08 m , chiều dài đoạn ống nối là l2 = 110mm

Khi đó vận tốc chất lỏng vào tháp là :

D2 = → = = = 1 ( m/s)

4.3. Lưới đỡ đệm

Chọn đường kính lưới đỡ đệm theo bảng IX.22 - trang 230 - Sổ tay quá trình thiết bị và hóa chất Tập 2 - Vũ Bá Minh.

Ta có các thông số của lưới :( với đường kính tháp Dt = 1000mm )Đường kính lưới D1 = 980 mmChiều rộng của bước b (đệm 50×50 ) = 41,5 (mm)

S = = = 0,76 (m2)



Khối lượng đệm :

Mđ = × × ×

Trong đó :Dt : đường kính tháp , Dt = 1mHđ : chiều cao lớp đệm , hđ = 1,7 m

:khối lượng riêng của đệm , = 500 Kg/m3

Vđ : thể tích tự do , Vđ = 0,79

→ mđ = × 1,7 × 500 ×( 1 – 0,79 ) = 140,1 Kg

Khối lượng dung dịch đệm : ( tính cho trường hợp ngập lụt )

Mdd = × × = ×1,7×1000×0,79 = 1054,3 (Kg)

→ Tổng khối lượng mà lớp đệm phải chịu là :m = mđ + mdd = 140,2 + 1054,3 = 1194,5 ( Kg)

4.4. Ống tháo đệm Chọn ống tháo đệm dựa theo bảng XIII.32 - Sổ tay quá trình thiết bị và hóa chất

Tập 2 - Vũ Bá Minh.Áp suất làm việc cho phép 0,137 . 106 N/m2 .Chọn đường kính ống tháo đệm d = 150mm.Vật liệu là thép không gỉ CT3.ống tháo đệm dược hàn vào thân thiết bị, bên ngoài có lắp mặt bích.Theo bảng tra, chiều dài đoạn ống nối bằng 130mm.

4.5. Ống nhập liệu



Ta chọn kích thước ống nhập liệu giống như ống tháo đệm.Sử dụng kính quan sát để có thể theo dõi quá trình khi vận hành.Đường kính của kính quan sát d = 150mm.Chiều dài đoạn ống nối bằng 130mm.

4.6. Bộ phận phân phối chất lỏng Chọn theo tiêu chuẩn của thép CT3: dùng đĩa loại 2 (tra bảng IX.22 trang 230

Sổ tay quá trình thiết bị và hóa chất Tập 2 – Vũ Bá Minh).

Đường kính tháp, mm

Đĩa phân phối loại 2

Đường kính đĩa Dd, mm

ống dẫn chất lỏng

d x S t Số lỗ(loại 2)

mm chiếc

1000 600 44,5x2,5 70 40

Đường kính lỗ: d = 44,5 mmBước lỗ (khoảng cách giữa các lỗ): t = 70 mm

4.7. Lớp tách ẩm:Ta dùng lớp tách ẩm này để tách hơi lỏng ra khỏi khí trước khi hỗn hợp khí

thoát ra ngoài qua ống dẫn khí ra.Ta chọn lớp tách ẩm dày 300mm và làm bằng vật liệu đệm. Khối lượng lớp tách ẩm :

mta = ×h× × = ×0,3×520×0,74 = 93,1 (Kg)



chọn lớp tách ẩm dày 200mm. làm bằng lớp tôn dập xéo.

Vta= (3.14xD2 )x h/4=?


Chương 5


Tính toán cơ khíThiết bị làm việc ở môi trường ăn mòn , nhiệt độ làm việc ở 300C , áp suất làm

việc P = 1atm → chọn vật liệu là thép không gỉ để chế tạo thiết bị .Kí hiệu : thép CT3

Vật liệu thép CT3 có :Giới hạn bền : σk = 380 .106 (N/m2)Giới hạn chảy : σc = 240 .106 (N/m2)Chiều dày tấm thép : b = 4 -20 mmĐộ giãn dài tương đối : σ = 25%Hệ số dẫn nhiệt : λ = 50 W/ m.0CKhối lượng riêng : φt = 7850 (Kg/m3)Hệ số hiệu chỉnh : η = 1Hệ số an toàn kéo : ηk = 2,6Hệ số an toàn chảy : ηc = 1,5Chiều cao của tháp : H = 3,5 m

Môi trường làm việc : = 1000 Kg/m3

Hệ số mối hàn φh = 0,955.1. Tính chiều dày của thân thápXác định áp suất làm việc :

P =Pmt + Pt + ∆Pt



∆Pt : trở lực của tháp , ∆Pt = 5378 (N/m2 )Pmt : áp suất pha khí trong thiết bị : Pmt = 1atm = 105 N/m2

Pt : áp suất thủy tĩnh của cột chất lỏng trong thiết bị Pt = g . ρlỏng . H = 9,81 . 1000 . 3,5 = 34335 (N/m2 )

→ P = 105 + 34335 + 5378 = 139713 N/m2 ≈ 0,140 . 106 N/m2

Ứng suất cho phép của thép CT3 :

Theo giới hạn bền : = . η = . 1 = 146 .106 (N/m2)

Theo giới hạn chảy : = . η = . 1 = 160 .106 ( N/m2)

Ta lấy giá trị bé hơn trong 2 ứng suất cho phép ở trên làm ứng suất cho phép

tiêu chuẩn : = 146.106 (N/m2)

Nên chiều dày thân hình trụ làm việc chịu áp suất P được xác định theo công thức :

S = + C (m)

Vì = 0,95 = 992,7 > 50 nên có thể bỏ qua đại lượng P ở mẫu

số .

→ S = + C



Với

Dt : là đường kính trong của tháp , Dt = 1mP : áp suất làm việc trong thiết bịC : hệ số bổ sung do ăn mòn , bào mòn và dung sai về chiều dày .

C = C1+ C2 + C3

Trong đó

C1 = 1mm : đối với vật liệu bền (0,05 – 1mm/năm )

C2 = 0 : do đại lượng bổ sung do hao mòn C2 chỉ cần tính đến trong trường hợp nguyên liệu có chứa các hạt chuyển động với vận tốc lớn trong thiết bị .

C3 = 0,8 mm : đại lượng bổ sung do dung sai của chiều dày phụ thuộc vào chiều dày của tấm vật liệu .

→ C = 1+0,8+0 = 1,8 (mm) = 1,8. 10-3 (m)

Do đó : S = + 1,8 . 10-3 = 2,3 (mm)

Chọn S = 3 (mm)

Kiểm tra ứng suất của thành theo áp suất thử theo công thức :

σ = ≤

Trong đó P0 : áp suất thử tính toán được xác định theo công thức

P0 = Pth + Pt

Pth: áp suất thủy lực lấy theo bảng XIII.5 trang 358 Sổ tay quá trình thiết bị và hóa chất Tập 2 – Vũ Bá Minh.



Pth = 1,5P = 1,5 x 139713 =209569,5 (N/m2)

Pt = 34335 N/m2 : áp suất thủy tĩnh của nước

→ P0= 209569,5 + 34335 = 243904,5 ≈ 0,24 x106 N/m2

Do đó σ = = 105,4 x 106 (N/m2)

σ =105,4 x 106 (N/m2) < = = 200 .106 ( N/m2)

5.2. Tính đáy và nắp của thiết bị

Đối với thiết bị thân trụ đúc thì nên dùng đáy và nắp dạng Elip cho bất kỳ áp suất nào . Đối với Elip chuẩn , chiều cao phần cong của đáy được tính theo công thức :

Hb = 0,25 . Dt = 0,25 . 1 = 0,25 (m)Chiều dày của đáy và nắp làm biệc chịu áp suất trong :

S = × + C (m)

Với

R là hệ số không thứ nguyên : R = 1 -

d : đường kính lớn nhất của lỗ không tăng cứng , chọn d = 0,1mm



→ R = 1 - = 0,9

Vì × R × = × 0,9 × 0,95 = 893,5 > 30

Nên có thể bỏ qua đại lượng P ở mẫu số.

S = × + C (m) = × + C

= 5,9 .10-4 + C (m) ≈ 0,6 + C (mm)

S – C = 0,6 (mm) < 10 (mm)

Nên giá trị C được tăng lên 2 mm nghĩa là C = 1,8 + 2 = 3 (mm)

Do đó chiều dày của đáy và nắp tháp là :

S = 5,9.10-4 + 3,8.10-3 = 4,4 .10-3 (m) = 4,4 (mm)

Chọn S = 5 mm

Kiểm tra ứng suất của thành ở áp suất thủy lực :

σ = ≤ (N/m2)

σ = = 123,2 .106 (N/m2)



σ = 123,2 .106 < = 200 .106 (N/m2)

5.3. Mặt bích

Bích được dùng để ghép nắp với thân thiết bị và nối của các phần thiết bị với nhau .

Chọn kiểu bích liền vì áp suất và nhiệt độ làm việc không cao .

Chọn mặt bích :

Vật liệu : thép CT3

+ Mặt bích nối đáy tháp với thân , chọn bích liền bằng thép để nối thiết bị :

Đường kính trong : Dt = 1000mmĐường kính ngoài : Dn = 1000 + 2×3 = 1006 mmTra bảng XIII.27 – trang 417 – Sổ tay quá trình thiết bị và hóa chất Tập 2 – Vũ

Bá Minh, ta có :Đừng kính ngoài của bích : D= 1140 mmĐường kính tâm bulong : Db = 1090 mmĐường kính mép vát : D1 = 1060 mm Đường kính bulong : db = M20 Số bulong : z = 28 cái Chiều cao bích : h = 22 mmKhối lượng bích :

m1 = × × h ×

= ×0,022×7850 =39 (Kg)



+ Mặt bích nối ống dẫn và thiết bị :

Ống dẫn lỏng vào và ra : d = 80 mm

Chọn loại bích liền bằn kim loại đen để nối .

(Tra bảng XIII.26 – trang 417 - Sổ tay quá trình thiết bị và hóa chất Tập 2 – Vũ Bá Minh).

Đường kính ngoài của ống : Dn = 89 mmĐừng kính ngoài của bích : D= 185 mmĐường kính tâm bulong : Db = 110 mmĐường kính mép vát : D1 = 128 mm Đường kính bulong : db = M12 Số bulong : z = 12 cái Chiều cao bích : h = 12 mmKhối lượng bích :

m2 = ×0,012×7850 = 2,3(Kg)

Ống dẫn khí vào và ra : D = 400 mm

Chọn loại bích liền bằn kim loại đen để nối .Đường kính ngoài : Dn = 426 mmĐừng kính ngoài của bích : D= 535 mmĐường kính tâm bulong : Db = 495 mmĐường kính mép vát : D1 = 465 mm Đường kính bulong : db = M20 Số bulong : z = 16 cái Chiều cao bích : h = 22 mmKhối lượng bích :



m3 = ×0,012×7850 = 14,2 (Kg)

+ Tổng khối lượng bích :

mb = 4.m1 + 4.m2 + 4.m3 = 222 (Kg)

5.4. Chân đỡ Để tính toán chân đỡ thích hợp trước hết phải tính tải trọng của toàn tháp . chọn vật liệu làm chân đỡ là thép CT3 :

Khối lượng riêng của thép CT3 : = 7,85 .10-3 (Kg/m3)

+ Khối lượng thân :

mt = V×ρ = × ×H×ρ = × ×3,5×7,85.10-3

mt = 259,6 (Kg)

+ Khối lượng đáy và nắp : tra bảng XIII.11 – trang 384 , Sổ tay quá trình thiết bị và hóa chất Tập 2 – Vũ Bá Minh.

mđn = 2×47,9 = 95,8 (Kg)+ Khối lượng mà lưới đỡ đệm phải chịu :

m = 1194,5 (Kg)+ Khối lượng lớp tách ẩm :

mta = 93,1 (Kg)

+ Khối lượng của bích :mb= 222 (kg)

→ Khối lượng tổng cộng của toàn tháp :m tháp = mt + mđn + m + mta + mb = 259,6 + 95,8 + 1194,5 + 93,1 + 222

= 1865 (Kg)SV : Cao Thiên Tự 08115041 Trương Minh Thái 08115024 Trang 49


Tải trọng của toàn tháp :G tháp = m tháp × 9,81 = 1865×9,81 = 18295,7 (N)

Ta chọn chân đỡ gồm 3 chân . Tải trọng của mỗi chân đỡ :

= = 6098,6 N

Thông số của chân đỡ tra bảng XIII.35 trang 437 – Sổ tay quá trình thiết bị và hóa chất Tập 2 – Vũ Bá Minh.

m



5.5. Tai treo Tháp có 4 tai treo.Tải trọng trên mỗi tai treo :

= = 4648,2 (Kg)

Thông số của tai treo tra bảng XIII.36 – trang 438 Sổ tay quá trình thiết bị và hóa chất Tập 2 – Vũ Bá Minh).



Tải trọng cho phép trên 1 chân đở G.10-4N

L B B1 H s l a d

mm

0,5 100 75 85 155 6 40 15 18

5.6. QuạtCông suất của quạt 1 :

Nq = k3

Q: lưu lượng khí, m3/sηq: hiệu suất quạt, ηq = 0,7ηtr: hiệu suất truyền động, ηtr = 1: lắp trực tiếp với động cơΔP: trở lực của hệ thốngk3: hệ số dự trữ (tra bảng II.48 trang 464 – Sổ tay quá trình thiết bị và

hóa chất Tập 1 – Vũ Bá Minh), chọn k3 = 1,5Hệ số trở lực cục bộ: Ʃşcb = Ʃş co ngoặt

Tại các ngoặt sử dụng co 90o tiết diện tròn ş co ngoặt = 0,35 (Kỹ thuật thông gió _ Hoàng Thị Hiền).

Hệ số trở lực do ma sát: ş ms = λ

Với: l : chiều dài đường ống từ chụp hút đến thiết bịλ : hệ số ma sát được xác định dựa vào chuẩn số Reynold



Re = , với ω= = = 11,06 (m/s)

Re = = 2,8 x 105

Dựa vào bảng II.15 trang 381 - Sổ tay quá trình thiết bị và hóa chất Tập 1 – Vũ Bá Minh, chọn ống dẫn khí là ống thép mới không hàn (ống nguyên), độ nhám tuyệt đối ε = 0,1 mm

Hệ số Reynold giới hạn trên (khu vực nhẵn thủy học)

Regh = 6( )8/7 = 6( )8/7 = 0,78 x 105

Hệ số Reynold khi bắt đầu xuất hiện vùng nhám

Ren = 220( )9/8 = 220( )9/8 = 24,8 x 105

Regh < Re < Ren khu vực quá độ (là khu vực nằm giữa khu vực nhẵn thủy học và khu vực nhám)

λ = 0,1(1,46 + )0,25 = 0,1(1,46 + )0,25 = 0,0164

Trở lực của đường ống: ΔPs = ΔPcb + ΔPms



ΔPcb = . ρ

ΔPms = . ρ

: hệ số trở lực cục bộ

l: chiều dài đường ống từ chụp hút đến quạt, chọn l = 20

ΔPcb = 2 x 0,35 x 1,162 x = 49,8 (N/m2)

ΔPms = x 1,162 x = 58,3 (N/m2)

ΔPs = ΔPcb + ΔPms = 49,8 + 58,3 = 108,1 (N/m2)

ΔP = ΔPs + ΔPt = 108,1+ 5378 = 5486 (N/m2)

Nq = k3 = 1,5 = 16,3 kW

Chọn quạt có công suất 17 kW.

5.7. BơmTính toán bơm dùng đề bơm dung dịch hấp thụ lên bồn cao vị đưa vào tháp hấp

thụ.



Công suất trục bơm

N = β

ρ: khối lượng riêng chất lỏng ,kg/m3

Q: năng suất của bơm, m3/sη = η0 . ηtl . ηck

η0: hiệu suất thể tích, η0 = 0,96ηtl: hiệu suất thủy lực, ηtl = 0,85ηck: hiệu suất cơ khí, ηck = 0,96

(tra bảng II.32 trang 439 – Sổ tay quá trình thiết bị và hóa chất Tập 1 – Vũ Bá Minh).

η = 0,96 x 0,85 x 0,96 = 0,783

β: hệ số dự trữ công suất, β = 1,5 (tra bảng II.33 trang 440 – Sổ tay quá trình thiết bị và hóa chất Tập 1 – Vũ Bá Minh).

Lưu lượng lỏng vào Lx = 17 m3/h.

Chọn chiều dài đoạn ống hút là: L1 = 1m.

Chọn chiều dài đoạn ống đẩy là: L2 = 4m.



Áp dụng phương trình becnuolli cho (1-1) và (C-C).

Hb + + z1 + = + z2 + + Hf

Hb = z2 - z1 + + + Hf

Vớiz = z1 - z2 = 5m

P1 = P2 : áp suất khí quyển: v1 = v2 = 0 (tại mặt thoáng chất lỏng)

Hb = z1 - z2 + Hf



Với Hf = ( + (

ξ: hệ số tổn thất cục bộTại các ngoặt sử dụng co 90o tiết diện tròn ξ = 1

g= 9.81 m/s2 gia tốc trọng trường.λ1 = λ2 = λ : hệ số ma sát được xác định dựa vào chuẩn số Reynold

Re = , với ω= v0 = = = 0,94 (m/s)

Re = = 9,4 x 104

λ = = = 0.018

Hf = (ξđầu vào + ) x + (ξco + ) x

= ( 0 + ) + (1,1 + )

= 0,1 mH2O H = 5 + 0,1 = 5,1 mH20



Công suất bơm: Nb = β = 1,5 = 0,45 KW

Chọn bơm có công suất 1 kW.????????????? 1,5 lần

5.8. Ống khóiChiều cao ống khói

H =

A: hệ số khu vực địa lý, A = 200 – 240 , chọn A = 200L: lưu lượng khí thải ra khỏi tháp hấp thụ , m3/s

L = 1,365 m3/s

M: tải lượng chất ô nhiễm (g/s)M = L.Ccp = 1,365 x 0,05 = 0,0683 (g/s)

F: hệ số,chọn F = 1: chất ô nhiễm là khíN: số nguồn thải, N = 1

Ccp = 0,05 g/m3 . = 0,051 g/m3

Cnền = 0ΔT: hiệu số nhiệt khí thải và khí quyẻn

ΔT = 30 – 28 = 2 (0K)m,n: hệ số không thứ nguyên tính đến điều kiện thoát thải khí từ cổ

ống khói



chọn m = n = 1

H = = 13,85 (m)

Chọn H = 14 mChọn vận tốc khí trong ống khói là: v = 10 m/s

Đường kính: Dok = = = 0,42 m

KẾT LUẬN



Khí NH3 là loại khí thải có ảnh hưởng đến sức khoẻ con người, phát sinh rất nhiều trong các hoạt động sản xuất công nghiệp, và có thể áp dụng công nghệ xử lý khí NH3 theo phương pháp hấp thu bằng tháp đệm trong nhiều lĩnh vực.

Việc thiết kế tháp đệm hấp thu khí thải có thể cho ta hiệu suất xử lý lên đến hơn 80%. 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 nước ngoài khả năng xử lý khí SO2 ta có thể ứng dụng để xử lý các khí có nguồn gốc acid khác như: SO2, HCl, HF… Do đó sẽ mở rộng được phạm vi ứng dụng của đề tài.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Phạm Văn Bôn - Kỹ thuật xử lý khí thải công nghiệp - Trường đại học Bách Khoa Tp.HCM



[2] Trần Ngọc Chấn Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải - Tập 1,2,3, NXB Khoa học và Kỹ thuật.

[3] Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất - Tập 1,2,3 Bộ môn quá trình và thiết bị công nghệ hoá chất (khoa Hoá, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội,) Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật.

[4] Vũ Bá Minh - Quá trình và thiết bị trong công nghiệp hoá học - Truyền khối - Tập 3 - Trường đại học Bách Khoa TP.HCM.

[5] Hoàng Thị Hiền - Kỹ thuật thông gió - Nhà xuất bản xây dựng 2007


do_anxl nh3 bang thap dem.doc

Documents