ĐỒ ÁN MÔN HỌC: KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI “ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ CO2 BẰNG ETANOLAMIN ”

Chia sẻ: tiendat_cg

"Biến đổi khí hậu trái đất là sự thay đổi của hệ thống khí hậu gồm khí quyển, thuỷ quyển, sinh quyển, thạch quyển hiện tại và trong tương lai bởi các nguyên nhân tự nhiên và nhân tạo". Sự thay đổi này đã đang và ti ếp xảy ra làm ảnh hưởng rất lớn mọi đối tượng đặc biệt là con người chúng ta. Việc làm như thế nào để khắc phục biến đổi khí hậu phải là nhiệm vụ hàng đầu của chúng ta hiện nay. Nguyên nhân chính làm biến đổi khí hậu trái đất là do...

Bạn đang xem 10 trang mẫu tài liệu này, vui lòng download file gốc để xem toàn bộ.

Nội dung Text: ĐỒ ÁN MÔN HỌC: KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI “ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ CO2 BẰNG ETANOLAMIN ”

Tài liệu được cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam


xử lý nước thải,xử lý khí co2,môi trường,diễn đàn môi trường

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI
“ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ CO2 BẰNG ETANOLAMIN ”

http://kysumoitruong.vn



LỜI MỞ ĐẦU

"Biến đổi khí hậu trái đất là sự thay đổi của hệ thống khí hậu gồm khí
quyển, thuỷ quyển, sinh quyển, thạch quyển hiện tại và trong tương lai bởi
các nguyên nhân tự nhiên và nhân tạo".

Sự thay đổi này đã đang và ti ếp xảy ra làm ảnh hưởng rất lớn mọi đối
tượng đặc biệt là con người chúng ta. Việc làm như thế nào để khắc phục
biến đổi khí hậu phải là nhiệm vụ hàng đầu của chúng ta hiện nay.

Nguyên nhân chính làm biến đổi khí hậu trái đất là do sự gia tăng các
hoạt động tạo ra các chất thải khí nhà kính, các hoạt động khai thác quá mức
các bể hấp thụ và bể chứa khí nhà kính như sinh khối, rừng, các hệ sinh thái
biển, ven bờ và đất liền khác.

Các biểu hiện của sự biến đổi khí hậu trái đất gồm:

- Sự nóng lên của khí quyển và trái đất nói chung.

- Sự thay đổi thành phần và chất lượng khí quyển có hại cho môi trường
sống của con người và các sinh vật trên trái đất.

- Sự dâng cao mực nước biển do tan băng dẫn tới sự ngập úng của các
vùng đất thấp, các đảo nhỏ trên biển.

- Sự di chuyển của các đới khí hậu tồn tại hàng nghìn năm trên các vùng
khác nhau của trái đất dẫn tới nguy cơ đe doạ sự sống của các loài
sinh vật, các hệ sinh thái và hoạt động của con người.

- Sự thay đổi cường độ hoạt động của quá trình hoàn lưu khí quyển, chu
trình tuần hoàn nước trong tự nhiên và các chu trình sinh địa hoá khác.

- Sự thay đổi năng suất sinh học của các hệ sinh thái, chất lượng và
thành phần của thuỷ quyển, sinh quyển, các địa quyển.

1 Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Tài liệu được cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam


Các quốc gia trên thế giới đã họp tại New York ngày 9/5/1992 và đã
thông qua Công ước Khung về Biến đổi khí hậu của Liên Hợp Quốc. Công
ước này đặt ra mục tiêu ổn định các nồng độ khí quyển ở mức có thể ngăn
ngừa được sự can thiệp của con người đối với hệ thống khí hậu. Mức phải
đạt nằm trong một khung thời gian đủ để các hệ sinh thái thích nghi một cách
tự nhiên với sự thay đổi khí hậu, bảo đảm việc sản xuất lương thực không bị
đe doạ và tạo khả năng cho sự phát triển kinh tế tiến triển một cách bền vững.

PHẦN I
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN

I. TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KHÍ THẢI

KHÍ THẢI




Xử lý bụi Xử lý sương Xử lý tạp chất Xử lý tạp chất
mù và giọt lỏng khí hơi




Phươ Phươ Phươn Phươ Phươn Phươn Phươ Phươ
ng ng g pháp ng g pháp g pháp ng ng
pháp pháp điện pháp hấp xúc pháp pháp
khô ướt hấp phụ tác nhiệt ngưng
thụ tụ




Tháp Tháp Thiế Lò Thiết
Buồng Thiết Lọc
hấp hấp t bị đốt bị
lắng bị rửa điện
thụ thụ với phả ngưn
khí : khô
:phun, lớp n g tụ
trần ,
mâm, tĩnh, ứng
đệm ,
đệm, động ,
mâm , Lọc
màng, và
va điện
phun. tầng
đập. ướt
sôi.
Thiết bị
thu bụi

Lọc
sương


Xiclon
2 Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Lưới
thu giọt
Lọc: lỏng
vải,
sợi,
hạt,
Tài liệu được cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam




Phân loại các phương pháp xử lý khí thải được trình bày ở hình trên.

Để xử lý các aerosol ( bụi, khói, sương ) người ta sử dụng phương
pháp khô, ướt và tĩnh điện . Trong thiết bị ướt có sự tiếp xúc giữa khí bụi và
nước, nhờ đó bụi được sa lắng trên các giọt lỏng, trên bề mặt bọt khí hay trên
các màng chất lỏng. Trong thiết bị lọc tĩnh điện, các aerosol được tích điện và
lắng trên điện cực.

Để xử lý khí và hơi chất độc hại, người ta ứng dụng các phương pháp:
hấp thụ ( vật lý và hóa học ), hấp phụ, xúc tác, nhiệt và ngưng tụ.

Trong thực tế người ta ứng dụng nước, các dung môi hữu cơ không
tham gia phản ứng với các khí và dung dịch nước với các chất này để hấp thụ
vật lý. Còn khi hấp thụ hóa học, người ta sử dụng dung dịch nước muối và
kiềm, các chất hữu cơ và huyền phù làm chất hấp thụ.

Phương pháp hấp phụ dựa trên khả năng lôi cuốn các phân tử khí, hơi
bởi chất rắn xốp. Trên thực tế, người ta sử dụng than hoạt tính, silicagen và
zeolit làm chất hấp phụ. Trong thời gian gần đây, trong luyện kim màu, người
ta sử dụng rộng rãi Al2O3 được nghiền mịn để làm chất hấp phụ HF .

Xử lý bằng phương pháp xúc tác dựa trên sự biến đổi hóa học các cấu
tử độc hại thành không độc hại trên bề mặt xúc tác rắn. Phương pháp này
được sử dụng để xử lý NOx , SOx , COx và các tạp chất hữu cơ.

Phương pháp nhiệt hay phương pháp đốt cháy trực tiếp các chất hữu
cơ của khí thải được ứng dụng trong các nhà máy hóa dầu, nhà máy sản xuất
metanol, khai thác và vận chuyển dầu mỏ …

Phương pháp ngưng tụ dựa trên hiện tượng giảm áp suất bão hòa khi
giảm nhiệt độ, phương pháp này dùng để thu hồi dung môi hữu cơ. Để quá
trình ngưng tụ xảy ra cần phải làm lạnh khí chứa dung môi.



3 Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Tài liệu được cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam


Do thành phần hóa học của khí thải phức tạp và nồng độ chất độc cao
nên người ta áp dụng hệ thống xử lý nhiều bậc, và tổ hợp của nhiều phương
pháp khác nhau.

Để bảo vệ không khí xung quanh, đôi khi người ta phải dùng biện pháp
phát tán chất thải vào khí quyển. Trong thực tế, không thể sản xuất không
thải, không thể xử lý triệt để ô nhiễm do kỹ thuật giới hạn hay chi phí lớn …
người ta sử dụng khả năng của tự nhiên phán tán chất thải vào khí quyển. Để
phát tán chất ô nhiễm tốt, người ta xây dựng các ống khói cao đến 300 ÷ 350
m. Biện pháp này tuy có giảm chất thải trong phạm vi gần nguồn thải, nhưng
không bảo vệ được môi trường trong lành. Việc xây dựng các ống khói cao
thải khí vào thượng tầng khí quyển làm tăng khả năng chuyển hóa các oxit
thành axit. Các axit này cùng với sương mù lắng xuống mặt đất ở khoảng
cách hàng ngàn km cách ống thải. Các sương axít tác động xấu lên đất canh
tác, rừng, giảm chất lượng nước tự nhiên, ăn mòn nhà cửa và các công trình
văn hóa.

Do đó, phát tán chất thải bằng ống khói cao không phải là phương pháp
tốt để bào vệ môi trường trong lành. Tuy nhiên, phương pháp này hiện nay
vẫn được áp dụng kết hợp với các phương pháp xử lý có nồng độ thỏa mãn
tiêu chuẩn thải được phép thải qua ống khói có chiều cao thích hợp.

Để giảm ô nhiễm không khí do chất thải công nghiệp, cần hoàn thiện
các quá trình công nghệ, đảm bảo độ kín tuyệt đối cho các thiết bị, ứng dụng
phương pháp vận chuyển vật liệu trong ống dẫn khí bằng khí nén và xây
dựng các hệ thống xử lý.



II. TỒNG QUAN VỀ CO2

Tính chất lý hóa của CO2

CTPT : CO2

CTCT : O=C=O

Phân tử lượng : 44 g/mol

Tỷ trọng riêng ở 25oC là 1,98 kg/m3 , nặng hơn không khí khoảng 1,5
lần .



4 Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Tài liệu được cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam


Phân tử diôxit cacbon ( C=O=C ) chứa hai liên kết đôi và có hình dạng
tuyến tính. Nó không có lưỡng cực điện. Do nó là hợp chất đã bị ôxi hóa hoàn
toàn nên về mặt hóa học nó không hoạt động lắm và cụ thể là không cháy.

Biểu hiện : Điôxit cacbon là một khí không màu mà khi hít thở phải ở
nồng độ cao ( nguy hiểm do gắn liền với rủi ro ngạt thở ) tạo ra vị chua trong
miệng và cảm giác nhói ở mũi và cổ họng. Các hiệu ứng này là do khí hòa tan
trong màng nhầy và nước bọt, tạo ra dung dịch yếu của axit cacbonic.

Ở nhiệt độ dưới -78oC, diôxit cacbon ngưng tụ lại thành các tinh thể
màu trắng gọi là băng khô. Diôxit cacbon lỏng chỉ được tạo ra dưới áp suất
trên 5,1 bazơ ; ở điều kiện áp suất khí quyển, nó chuyển trực tiếp từ các pha
khí sang pha rắn và ngược lại theo một quá trình gọi là thăng hoa.

Tính tan : CO2 tan tương đối tốt trong nước, nhất là ở nhiệt độ thấp.
CO2 là anhydrit của axit cacbonic. Nước sẽ hấp thụ một lượng nhất định dioxit
cacbon, và nhiều hơn lượng này khi khí bị nén. Khoảng 1% dioxit cacbon hòa
tan chuyển hóa thành axit cacbonic. Axit cacbonic phân ly một phần thành các
ion bicacbonat ( HCO3- ) và cacbonat ( CO3 ).

CO2 + H2O → H2CO3 ; ( k1 = 4,01.10-7 ; k2 = 5,2 . 10-11 )

CO2 + Ca(OH)2 → CaCO3 + H2O

Nguồn gốc của khí cacbon dioxit

CO2 sinh ra do quá trình đốt cháy nguyên nhiên liệu.

Nguyên nhiên liệu đốt cháy hoàn toàn CO2 + hơi nước + các
chất khác

( bụi , NOx…)

Nguyên nhiên liệu đốt cháy không hoàn toàn CO2 + hơi
nước + CO + các chất khác

Nguồn phát thải CO2

Tự nhiên :

Dioxit cacbon nguyên thủy trong khí quyển của Trái Đất được tạo ra
trong hoạt động của các núi lửa; nó là cốt yếu để làm ấm và ổn định khí hậu
dẫn đến sự sống. Hoạt động núi lửa ngày nay giải phóng khoảng 130 – 230


5 Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Tài liệu được cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam


triệu tấn dioxit cacbon mỗi năm. Lượng khí này xấp xỉ 1% lượng dioxit cacbon
do các hoạt động của con người tạo ra.




Các thay đổi của điôxít cacbon từ thời Phanerozoic ( 542 triệu năm
trước ). Thời kỳ gần đây nằm bên trái của biểu đồ, và nó dường như là 550
triệu năm trước thì nồng độ điôxít cacbon cao hơn đáng kể so với ngày nay.




Sự thải khí điôxít cacbon toàn cầu từ năm 1751 đến năm 2004



Từ đầu thời kì cách mạng công nghiệp, nồng độ CO2 trong khí quyển
đã tăng kho ảng 110µl/l hay khoảng 40% phần lớn trong số này được giải
phóng từ năm 1945 đến nay.

6 Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Tài liệu được cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam


Sự tàn phá rừng là nguyên nhân thứ 2. Năm 1997, các đám cháy than
bùn ở Indonesia co thể giải phóng tới 13% - 40% lượng Dioxit cacbon do
nhiên liệu hóa thạch tạo ra đám cháy than bùn.




Ô nhiễm khói và ôzôn từ các đám cháy ở Indonesia năm 1997.

Nhân tạo

Ô nhiễm do quá trình đốt nhiên liệu

Tất cả các sản phẩm do quá trình đ ốt nhiên liệu đều là các khí độc hại
cho con người. Nhất là quá trình đ ốt xảy ra không hoàn toàn. Ta có thể tóm
lược quá trình đốt nhiên liệu tổng quát như sau :

Nhiên liệu + O2 → CO, CO2 , SO2, NOx, hydrocacbon và tro bụi.

Hoa Kỳ phát thải khí nhà kính tồn kho

( Nguồn www.epa.gov/climatechange/emissions/co2_human.html )

7 Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Tài liệu được cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam


Tuy nhiên tùy từng nhiên liệu và động cơ đốt cháy mà ta thu được
những sản phẩm khác nhau. Ta có thể phân biệt các nguồn gây ô nhiễm do
đốt cháy nhiên liệu thành các nhóm.

Ô nhiễm do các phương tiện giao thông



Loại động cơ máy nổ chạy bằng tia lửa điện luôn luôn hoạt động với
hỗn hợp nhiên liệu và không khí ở mọi chế độ vận hành nên rất khó bảo đảm
cho quá trình cháy được hoàn toàn.

Loại động cơ điêzen thì ch ỉ có không khí được nén theo quá trình đoạn
nhiệt không cho thoát nhiệt ra ngoài. Ở giai đoạn nén không khí, nhiên liệu
được phun vào và khi tiếp xúc với không khí nén ở nhiệt độ cao nó bốc cháy.
Vì vậy mà quá trình cháy được hoàn toàn hơn.

Khi quá trình cháy không hoàn toàn do thiếu oxi hay do trong khi cháy
nhiệt độ ngọn lửa bị giảm thấp thì một số nguyên tử cacbon và hydro không
được cấp đủ năng lượng cần thiết để hình thành các gốc tự do và cho ra các
sản phẩm cuối cùng trong ngọn lửa là CO2 và H2O. Kết quả làm ngưng trệ
các phản ứng cháy ở những giai đoạn cân bằng trung gian.

Phát thải các nguyên tử cacbon hoặc kết hợp các nguyên tử với nhau
thành muội, khói đen và mồ hóng – than chì .



Ô nhiễm do đun nấu

Quá trình đun nấu bằng củi, than, rơm đều là quá trình cháy ở nhiệt độ
ngọn lửa thấp nên quá trình cháy cũng không hoàn toàn, sản phẩm sinh ra là
các chất khí độc hại như : CO2, CO, mồ hóng, bụi, khói đen …



Ô nhiễm do các nhà máy nhiệt điện

Các chất độc hại thai ra khí quyển do đốt nhiên liệu ở các nhà máy
nhiệt điện, lượng nhiên liệu tiêu thụ rất lớn. Đây là nguồn ô nhiễm cực lớn thải
vào khí quyển hằng ngày. Vì vậy tại các nhà máy nhiệt điện cần phải quan
tâm chú ý đến các kỹ thuật tiên tiến trong quá trình đ ốt.

Ô nhiễm trong công nghiệp luyện gang thép
8 Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Tài liệu được cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam


Chất ô nhiễm từ công nghiệp sản xuất gang thép chủ yếu là : bụi, CO,
CO2, hydrocacbon ,phenol, benzene, SO2, SO3, NH3, AsH3… các sản phẩm
này sinh ra từ các công đoạn sau :




So sánh lượng thải CO2 theo các dạng nguồn năng lượng khác nhau.
Nguồn: Wikipedia



Lò cao : Quặng sắt được nung chảy trong lò cao bằng than cốc với
phản ứng hóa học

Fe2O3 + 3C = 2Fe + 3CO

Trong khí lò cao có thành phần : 55% N2 , 24 - 28% CO , 15% CO2 và
rất nhiều bụi.



Ô nhiễm trong công nghệ sản xuất phân bón

Phân urê : Chất ô nhiễm bao gồm khí thải chứa CO, CO2, NH3, SO2,
chủ yếu ở khâu khí hóa than.

Hiện nay theo số liệu của các nhà khoa học, hàm lượng CO2 trong khí
quyển của Trái Đất ngày một tăng. Điều này đã là tăng hi ệu ứng nhà kính của


9 Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Tài liệu được cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam


Trái Đất và tăng nhiệt độ trung bình của Trái Đất, gây hiệu qủa xấu đến môi
trường và con người.



Tác hại CO2 đến sức khỏe con người



Hàm lượng dioxin cacbon trong không khí trong lành là khoảng 0,004%
và trong không khí bị thải ra từ sự thở là 4,5%. Khi thở trong không khí với
nồng độ cao ( khoảng 5% theo thể tích ), nó là độc hại đối với con người và
các động vật khác .

Hemoglobin, phân tử chuyên chở oxi chính trong hồng cầu, có thể chở
cả oxi và dioxit cacbon, mặc dù theo các cách thức hoàn toàn khác nhau. Sự
suy giảm liên kết với oxi trong máu do sự tăng mức dioxit cacbon được biết
đến như là hiệu ứng Haldane, và nó là quan trọng trong việc vận chuyển
dioxit cacbon từ các mô tới phổi. Ngược lại, sự tăng áp suất thành phần của
CO2 hay pH thấp hơn sẽ sinh ra sự rút bớt oxi từ hemoglobin. Hiệu ứng này
gọi là hiệu ứng Bohr.

Hemoglobin liên kết với CO2 không giống như liên kết với oxi, CO2 liên
kết với các nhóm chứa N trên 4 chuỗi globin. Tuy nhiên, do các hiệu ứng khác
khu vực hoạt hóa trên phân tử hemoglobin, lien kết của CO2 làm giảm lượng
oxi được liên kết đối với áp suất thành phần nhất định của oxi.

Dioxit cacbon có thể là một trong các chất trung gian để tự điều chỉnh
việc cung cấp máu theo khu vực. Nếu nồng độ của nó cao thì các mao mạch
nở ra để cho nhiều máu hơn đến các mô.

Các ion bicacbonat là chủ yếu trong việc điều chỉnh pH của máu. Do
tần suất thở có ảnh hưởng tới mức CO2 trong máu, nên nhịp thở quá chậm
hay quá nông sẽ sinh ra hiện tượng nhiễm axit hô hấp, trong khi nhịp thở quá
nhanh sinh ra trong các chứng thở quá nhanh sẽ dẫn đến nhiễm kiềm hô hấp.

Mặc dù oxi là chất cần thiết của quá trình trao đổi chất của cơ thể,
nhưng không phải nồng độ thấp của oxi kích thích sự hô hấp mà lại là nồng
độ cao của dioxit cacbon. Kết quả là, sự hô hấp trong không khí loãng ( áp
suất thấp ) hay hỗn hợp khí không có oxi ( ví dụ nitơ nguyên chất) dẫn đến sự
bất tỉnh mà không cần có các vấn đề hô hấp của cá thể đó.


10 Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Tài liệu được cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam


Các giới hạn của OSHA cho nồng độ dioxit cacbon tại nơi làm việc là
0,5% cho thời gian dài, tối đa tới 3% cho phơi nhiễm ngắn ( tối đa 10 phút ).
OSHA cho rằng các nồng độ trên 4% là “ nguy hiểm ngay lập tức đối với sức
khỏe và sự sống”. Những người thở không khí chứa trên 5% dioxit cacbon
trên 30 phút có các triệu chứng tăng anhidrit cacbonic máu cấp tính, trong khi
việc thở với nồng độ dioxit cacbon từ 7% - 10% có thể làm bất tỉnh trong vài
phút.

CO2 rắn ( đá khô ) có thể gây ra những vết bỏng rất khó lành.



Tác động của CO2 với môi trường



CO2 gần như trong suốt với ánh sang nhưng lại là chất hấp thụ mạnh
và phản phát xạ bức xạ hồng ngoại, đặc biệt trong vùng bước sóng từ 12 -
18µm. Vì vậy khí CO2 tăng, gây tăng nhiệt độ vùng khí quyển thấp, do nhiều
bức xạ hồng ngoại từ trái đất bị giữ lại. Hiện tượng này được gọi là hiệu ứng
nhà kính, có thể làm tăng nhiệt độ Trái Đất lên một cách lâu dài.

Các nghiên cứu cho thấy khi nồng độ CO2 tăng từ 300 đến 600 ppm thì
nhiệt độ tăng 3,26oC. Nồng độ CO2 trung bình trong khí quyển vào khoảng
320 ppm. Nồng độ CO2 trong khí quyển tăng hang năm trung bình khoảng 0,7
ppm. Hiệu ứng nhà kính làm Trái Đất nóng lên, gây ra tác hại rất lớn đối với
sự sống trên Trái Đất, như là làm tan các biển núi băng ở hai cực Trái Đất,
lượng băng tan sẽ làm cho mực nước biển dâng cao và nước tràn ngập
những vùng đồng bằng rộng lớn ven biển. Và nếu như không có biệp pháp
hữu hiệu giảm thiểu khí nhà kính thì mực nước biển có thể dâng cao tới 1-3m
vào cuối thế kỉ này. Sau vài thế kỉ thiếp theo băng giá ở tây Antartic tan ra
chảy vào biển thì mực nước biển sẽ tăng cao tới 5 - 6m.



Cơ sở lý thuyết của các quá trình xử lý CO2



Hấp thụ bằng các dung dịch Etanolamin

Phản ứng hấp thụ CO2 bằng dung dịch mono etanolamin diễn ra như
sau :

11 Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Tài liệu được cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam


2RNH2 + CO2 + H2O → (RNH3)2CO3

(RNH3)2CO3 + CO2 + H2O → 2RNH3HCO3

2RNH2 + CO2 → RNHCOONH3R

Dung dịch hấp thụ được phục hồi bằng cách đun nóng.

Ưu điểm : giá rẻ, khả năng phản ứng cao, ổn định, dễ phục hồi. Nhược
điểm : áp suất hơi cao và dung dịch tham gia phản ứng không thuận nghịch
với COx.

Để giảm áp suất hơi, người ta thường dùng nước rửa khí để thu hồi
mono etanolamin. Khi khí có chứa COx, người ta sử dụng dietanolamin.



Hấp thụ dung dịch ammoniac

Phản ứng hấp thụ như sau :

2NH3 + CO2 → NH2COONH4

NH3 + CO2 + H2O → NH4HCO3

2NH3 + CO2 + H2O → (NH4)2CO3

Phương pháp này được ứng dụng để xử lý khí thải chứa 30% CO2.

Trong thực tế, phương pháp này cho phép giảm nồng độ CO2 từ 34%
còn 0,015% trong khi tổng hợp NH3.

Dung dịch hấp thụ được phục hồi bằng cách đun nóng.



Hấp thụ CO2 bằng dung dịch kiềm

Thường sử dụng chất hấp thụ là Na2CO3 . Phản ứng hấp thụ như sau :

Na2CO3 + CO2 + H2O → 2NaHCO3

Vận tốc hấp thụ nhỏ, để tăng vận tốc hấp thụ người ta thường dùng xúc
tác là methanol, etanol, đường …

Dung dịch được phục hồi bằng cách đun nóng bằng hơi nước.


12 Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Tài liệu được cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam


Nhược điểm : hiệu quả hấp thụ thấp và tốn nhiều hơi nước để phục hồi
dung dịch.

Do đó, để tăng hiệu quả hấp thụ, người ta cho vào dung dịch một lượng
dư NaOH và dung dịch không tái sinh mà dung vào mục đích khác.



Hấp thụ bằng nước

Phản ứng như sau :

H2O + CO2 → H+ + HCO3-

Hấp thụ CO2 bằng nước có ý nghĩa công nghiệp trong xử lý khí áp suất
cao, ví dụ như khi tổng hợp NH3. Khả năng hấp thụ của nước cao khi áp suất
riêng phần của CO2 là 3 ÷ 4 at, khi đó áp suất dư của khí tổng hợp NH3 lên
đến 14 at, điều đó làm hạn chế ứng dụng của nó.

Ưu điểm : kết cấu thiết bị đơn giản, không tốn nhiệt, dung dịch rẻ, nước
trơ với các khí COx, O2 và các tạp chất khác.

Nhược điểm : nước hấp thụ H2 trong không khí, bơm công suất lớn,
khả năng hấp thụ thấp, CO2 thu được không đạt độ tinh khiết.




III. SƠ LƯỢC VỀ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT THÉP

Sản xuất thép trong lò điện hồ quang bao gồm các khâu chuẩn bị
nguyên liệu, nạp nguyên liệu, nấu luyện, ra thép và xỉ, tinh luyện, thu gom xỉ
và đúc liên tục. Sơ đồ hình bên dưới mô tả tóm tắt các công đoạn cơ bản

13 Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Tài liệu được cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam


trong quy trình sản xuất thép bằng lò điện.

Sắt thép phế


Điện Đất cát
Chuẩn bị Chất phi KL
nguyên liệu



Điện Nạp nguyên liệu Khí thải

Điện cực Bụi
Chất tạo xỉ Tiếng ồn
Nấu chảy
VL đầm lò Chất thải rắn

Gas Nhiệt độ cao
Ra thép
Oxy Hơi nước

Dầu mỡ Dầu mỡ

Nước Tinh luyện



Nhiệt độ cao

Điện Bụi
Đúc liên tục
Dầu mỡ Chất thải rắn

Nước Hơi nước

Tiếng ồn



Sản phẩm

1. Chuẩn bị nguyên liệu

Nguyên liệu cho luyện thép lò điện là sắt thép phế, sắt xốp và gần đây ở
một số nước như Trung Quốc, Ấn Độ và cả Việt Nam cũng sử dụng một
lượng gang lỏng tới 50 - 60%.

14 Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Tài liệu được cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam


Sắt thép phế được tập trung tại bãi chứa liệu. Tại đây liệu được xử lý như
phân loại, cắt, băm thành các kích thước theo quy định. Các tạp chất như đất
cát, nhựa, gỗ và các chất gây cháy nổ như vũ khí cũ các lo ại được loại bỏ
hoặc cắt làm thoáng các ống kín… Sau khi xử lý, liệu được chất vào các
thùng chứa liệu rồi vận chuyển đến vị trí quy định của xưởng luyện.

Trong một số trường hợp nguyên liệu được gia nhiệt trong quá trình vận
chuyển (trong thùng chứa liệu hoặc trên băng tải) bằng nhiệt tuần hoàn hoặc
trong lò điện. Một số loại lò điện có hệ thống sấy liệu bằng nhiệt của khí thải
như lò ki ểu lò đ ứng (shaft furnace) hoặc consteel. Tuy nhiên việc gia nhiệt liệu
có thể dẫn đến sinh ra lượng khí thải gồm các chất độc hữu cơ chứa
halogen như polyclorin dibenzo-p-dioxin furam (PCDD/F), polyclorin biphenil
(PCB), polyciclic aromatic hydrocarbon (PAH)… cao hơn và cần thêm chi phí
xử lý.

Việc kiểm tra các đồng vị phóng xạ trong nguyên liệu là rất quan trọng.

Các nguyên liệu khác như chất tạo xỉ ở dạng cục hay bột (vôi, bột carbon),
chất hợp kim hóa, hợp kim phero, các chất khử ôxy và vật liệu chịu lửa phải
được lưu trữ, bảo quản trong các thùng hay boongke có mái che. Các vật liệu
dạng bột cần được chứa trong xilo kín.



2. Nạp nguyên liệu

Sắt thép vụn cùng với chất trợ dung như vôi, dolomit được chất vào thùng
chứa liệu. Khi nạp liệu, các điện cực được nâng lên cao, nắp lò được xoay
sang một bên để chất liệu từ thùng chứa liệu vào lò. Thông thường lần đầu
chất 50 - 60% liệu cho cả mẻ. Sau đó nắp lò đóng lại, điện cực từ từ hạ
xuống tới khoảng cách 20-30 mm tới liệu thì bắt đầu đánh hồ quang. Sau khi
liệu đầu nóng chảy thì chất phần liệu còn lại vào lò.



3. Nấu chảy

Khi bắt đầu quá trình nấu chảy cần lưu ý sử dụng công suất điện thấp để
phòng ngừa sự phá hủy tường lò và nắp lò do bức xạ nhiệt. Khi hồ quang bị
bao che bởi sắt thép phế xung quanh thì có thể nâng công suất điện cho đến
khi nấu chảy hoàn toàn. Các vòi phun oxy ngày nay cũng đư ợc sử dụng để
cường hóa quá trình nấu luyện. Ngoài điện, quá trình nấu chảy còn sử dụng

15 Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Tài liệu được cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam


nhiên liệu là khí thiên nhiên và dầu nhằm rút ngắn quá trình nấu luyện. Oxi có
thể được phun vào thép lỏng bằng những vòi phun đặc biệt ở dưới hoặc từ
hông lò. Oxi trong luyện thép lò đi ện hồ quang được sử dụng ngày càng
nhiều từ 30 năm nay không chỉ vì lý do luyện kim mà còn do yêu cầu tăng
năng suất. Việc sử dụng oxi có thể từ bình oxi lỏng hoặc từ trạm sản xuất oxi.
Về luyện kim, oxi được dùng để khử cacbon của thép lỏng và khử các chất
không mong muốn như P, Mn, Si, S. Hơn nữa, oxi còn phản ứng với cacbua
hydro tạo nên các phản ứng tỏa nhiệt, hỗ trợ cường hóa.

Cần lưu ý vi ệc thổi oxi có thể tăng khí và khói lò. Khí CO, CO 2, hạt oxit sắt
cực mịn và các sản phẩm khói khác có thể được tạo thành. Trong trường hợp
cháy sau (post composting), hàm lượng CO là dưới 0,5% thể tích. Argon và
các khí trơ khác có thể được phun vào trong thép lỏng để khuấy đảo bể thép
làm đồng đều thành phần hóa học và nhiệt độ của thép.



4. Rót thép và ra xỉ

Khi thép lỏng đạt yêu cầu thì cần tháo xỉ trước khi rót thép vào thùng để
đưa sang lò tinh luyện. Lò được nghiêng về phía cửa tháo xỉ để xỉ chảy vào
thùng xỉ. Sau đó thép lỏng được rót vào thùng chứa thép. Hiện nay thường áp
dụng công nghệ ra thép ở đáy lệch tâm (Eccentric Bottom Tapping-EBT) với
lượng xỉ phủ trên bề mặt của thùng thép lỏng là ít nhất. Trong các nhà máy
không có các thiết bị tinh luyện riêng thì các nguyên tố hợp kim được cho vào
thép trước hoặc trong khi ra thép. Các chất cho thêm như vậy cũng làm tăng
lượng khói trong quá trình ra thép. Xỉ cần được vớt ra trong quá trình nóng
chảy và oxi hóa ở cuối mẻ luyện, trước khi ra thép.



5. Tinh luyện

Tinh luyện thép thông thường được tiến hành trong lò thùng (Ladle
Furnace-LF) sau khi thép được lấy ra từ lò điện hồ quang. Trong lò thùng, bể
thép lỏng được nâng nhiệt bằng hồ quang điện và đồng đều hoá nhiệt độ
cũng như thành ph ần hoá học bằng cách thổi khí argon. Việc thổi khí argon
còn có tác dụng khử sâu các tạp chất khí và tạp chất phi kim loại. Ngoài ra
còn bón dây nhôm và CaSi vào để khử sâu lưu huỳnh, ôxy.




16 Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Tài liệu được cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam


6. Đúc liên tục

Hiện nay, trên 90% sản lượng thép sản xuất trên toàn thế giới được đúc
liên tục do công nghệ này cải thiện được năng suất và chất lượng của phôi
thép. Thép lỏng sau khi tinh luyện được rót vào thùng trung gian (tundish) của
máy đúc liên tục để đúc thành thép phôi vuông (billet), phôi dẹt (slab) … qua
hệ thống hộp kết tinh bằng đồng được làm nguội bằng nước. Tốc độ làm
nguội cần được kiểm tra chặt chẽ để đảm bảo chất lượng của phôi thép.

Để phôi thép không bám dính vào thành hộp kết tinh, người ta áp dụng cơ
cấu rung theo hướng đúc và bôi trơn hộp bằng dầu thực vật. Khi ra khỏi hộp
kết tinh, phôi thép được kéo ra liên tục và làm nguội bằng hệ thống giàn phun.
Sau khi được làm nguội, phôi thép được cắt theo chiều dài yêu cầu bằng
máy cắt ngọn lửa.



IV. TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ

Nguyên lý của phương pháp này là do khí th ải tiếp xúc với chất lỏng, khi
đó các khí này hoặc được hoà tan trong chất lỏng hoặc biến đối thành ph ần
thành chất ít độc hơn. Hiệu quả của phương pháp này phụ thuộc vào diện
tích tiếp xúc bề mặt giữa khí thải và chất lỏng, thời gian tiếp xúc, nồng độ môi
trường hấp thụ và tốc độ phản ứng giữa chất hấp thụ và khí.

Thiết bị dùng trong phương pháp hấp thụ là một thiết bị trong đó dung dịch
hấp thụ và dòng khí sẽ đi qua. Thiết bị hấp thụ gồm một số loại chủ yếu sau:

- Tháp đệm + tháp đĩa

- Tháp phun + thiết bị rửa khí

Phương pháp hấp thụ dựa vào sự phản ứng của khí với các chất hấp thụ
dạng rắn. quá trình xảy ra có thể là quá trình vật lý hay hoá học. Hiệu quả của
thiết bị hấp thụ phụ thuộc vào các yếu tố như diện tích bề mặt chất hấp thụ
cũng như kh ả năng hấp thụ của các chất đưựoc chọn. Thiết bị hấp thụ
thường được sử dụng khi cần thu hồi khí thải, hoặc để khử các khí có chất
mùi trong công nghiệp thực phẩm, thuộc da, các dung dịch hữu cơ…



V. TỔNG QUÁT VỀ ETANOLAMIN

17 Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Tài liệu được cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam


1. Ethanol amin
Ethanol amin là một loại hợp chất hữu cơ tạp chức, trong phân tử chứa
đồng thời 2 loại nhóm chức là nhóm –OH và nhóm – NH2
Công thức cấu tạo HO-CH2-CH2-NH2
Ethanol amin được điều chế bằng cách cho etylen oxit tác dụng với
ammoniac trong dung dịch nước và tạo ra sản phẩm là một hỗn hợp
gồm Ethanol amin, diethanol amin, tỉ lệ sản phẩm sinh ra phụ thuộc
vào tỉ lệ giữa etylen oxit và amoniac tham gia phản ứng ban đầu. Nếu tỉ lệ
giữa phân tử amoniac và etylen oxit ban đầu là 20:1 thì sản phẩm sinh ra
chứa 70% Ethanol amin
2. Tính chất
0
Ethanol amin (côlamin) sôi ở 171 C có trong thiên nhiên, trong thành phần
của photphotit và được tạo thành từ serin do sự decacboxyl bởi men
Ethanol amin là một chất lỏng nhớt, có tính hút ẩm mạnh, tan trong nước
và trong alcol theo bất kì tỉ lệ nào, khó tan trong các hydrocacbon và ete
Do trong phân tử của Ethanol amin mang đồng thời 2 nhóm chức nên
ethanol amin là một chất lưỡng tính. Ethanol amin vừa thể hiện được tính
chất của một rượu no đơn chức, vừa thể hiện tính chất của một amin đơn
chức.
3. Vai trò
Dung dịch Ethanol amin đậm đặc có khả năng hấp thục cacbon dioxit (
CO2 )
trong không khí


VI. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

Nhiệm vụ thiết kế:

Thiết kế tháp hấp thụ chứa khí CO2

Các thông số khí thải đầu vào

Lưu lượng đầu vào: 700 m3/h

18 Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Tài liệu được cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam


Nồng độ đầu: 0,7% ( theo thể tích )

Các giả thuyết trong quá trình tính toán

Quá trình hấp thụ là đẳng nhiệt. Khí thải gồm chủ yếu là CO2, CO, bụi …



VII. THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

Ban đầu khí thải từ lò dây chuyền sản xuất thép gồm có bụi, CO2, NOx,
SO2, . . . được đưa vào Xyclon để thu bụi. Sau đó dòng khí này tiếp tục qua
máy lọc khí ướt. Trong máy lọc khí ướt, các hạt bụi được chất lỏng cuốn đi,
chất lỏng này thường được xử lý và tái sử dụng. Khí thải của các nhà máy
thường chứa nhiều cacbuahydro và bụi nhỏ nên các máy lọc khí thông
thường (máy venturi, các máy lọc kiểu cột, tia) không đạt hiệu quả cao. Vì
vậy, một loại máy lọc khí mới được sản xuất với tên AIRFINE bao gồm một
thiết bị lọc bụi tĩnh điện để lọc bụi thô, một hệ thống làm nguội khí thải và bão
hoà độ ẩm, một hệ thống máy lọc tinh để lọc bụi nhỏ mịn và làm sạch khí và
một thiết bị xử lý nư ớc để tách sản phẩm phụ và thu hồi. Sau khi làm nguội
khí thải, SO2 và NOx được hấp thụ bằng dung dịch kiềm ( hoặc huyền phù )

Tiếp đó khí thải ra sẽ được quạt hút đưa vào tháp hấp thu để hấp thụ CO2
bằng dung dịch etanolamin. Ở giai đoạn này 90% lượng CO2 được hấp thụ
dung dịch sau khi hấp thụ từ tháp hấp thu sẽ vào bồn giải hấp để thu hồi lại
lượng etanolamin rồi dẫn vào bồn cho việc tái sử dụng và khí thoát ra sẽ
được thải ra hệ thống ống khói phát tán ra bên ngoài môi trường.

PHẦN II
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

Các thông số tính toán:

Lưu lượng: 700 m3/h

Nồng độ đầu: 0,7%

Hiệu suất: 90%

Nhiệt độ vào: 27

Nhiệt độ tháp: 25


19 Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Tài liệu được cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam


Nhiệt độ dung môi: 25

Áp suất: 1atm = 101325 Pa

I. CÂN BẰNG VẬT CHẤT

Ta có:

Xđ = 0

yđ = 0,007 ( molCO2/molKK )

Yđ = = = 0,00705 ( molCO2/molKK )

Yc = yđ *(1 – 0,9 ) = 0,00705*(1 – 0,9) = 0,000705 ( molCO2/molKK )

yc = = = 0,000704503 ( molCO2/molKK )


ytb = = = 0,003852251 ( molCO2/molKK )

MCO2 = 44

MKK = 29

M = ytb * MCO2 + ( 1 - ytb )* MKK = 0,003852251*44 + ( 1 - 0,003852251 )*29 =
29,05778377 = 29,0578

= 1,9768 ( kg/m3 ) theo bảng 1.7 trang 13 sổ tay quá trình và thiết bị Công
Nghệ Hóa Chất tập 1

= 1,2928 ( kg/m3 ) theo bảng 1.7 trang 13 sổ tay quá trình và thiết bị Công
Nghệ Hóa Chất tập 1

= 1,9768* = 1,811 ( kg/m3 )

= 1,2928* = 1,1844 ( kg/m3 )


=

= 1,1884 ( kg/m3 )


20 Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Tài liệu được cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam


= + = + = 24,4843

Giá trị của bước nhảy:

= = 0,0006345 ( molCO2/molKK )

Ta có: Y =


Suy ra: = = = 135,5432773 ( Pa )


[CO2] = =
= 0,149036857 ( mol/m3 ) = 0,000149036 ( kmol/m3 )

X= = 0,000149036 *24,4843 = 0,003649063

Bảng số liệu đường cân bằng:



Yđ P* [CO2] ( kmol/m3 ) X

0.0013395 135.5432773 0.000149036000 0.0036490421348

0.001974 199.6214972 0.000183316000 0.0044883639388

0.0026085 263.6186133 0.000212708000 0.0052080064844

0.003243 327.5347797 0.000238892000 0.0058491033956

0.0038775 391.3701497 0.000262757000 0.0064334212151

0.004512 455.1248766 0.000284842000 0.0069741569806

0.0051465 518.7991129 0.000305503000 0.0074800271029

0.005781 582.393011 0.000324990000 0.0079571526570

0.0064155 645.9067229 0.000343486000 0.0084100142698

0.00705 709.3404002 0.000361132000 0.0088420642276


21 Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Tài liệu được cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam




Suất lượng mol hỗn hợp:

Ghh = = 28,646 ( kmol/h )

Suất lượng mol khí trơ:

Gtr = Ghh ( 1 – Yđ ) = 28,646*(1 – 0,00705 ) = 28,444 ( kmol/h )

Suất lượng khí CO2 đầu vào:

GCO2 vào = Ghh - Gtr = 28,646 – 28,444 = 0,202 ( kmol/h )

Lượng dung môi tối thiểu dùng để hấp thụ:

Lmin = Gtr . = 28,444. = 20,4112

Lượng dung môi cần thiết:

L = k*Lmin = 1,5*20,4112 = 30,6168

Nồng độ dung dịch ra khỏi tháp:

Xc = ( Yđ – Yc ) = *( 0,00705 – 0,000705 ) = 0,0059

Tọa độ đường làm việc: A ( Xđ; Yc ) B ( Xc; Yđ )

A ( 0 ; 0,000705 )

B ( 0,0059 ; 0,00705 )



Phương trình đư ờng làm việc: y = 1,075x + 0,000705




22 Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Tài liệu được cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam




Bảng số liệu để xác định số bậc truyền khối:

Trong đó:

X và Y* được lấy từ bảng số liệu đường cân bằng

Y được tính từ phương trình đư ờng làm việc: y = 1,075x + 0,000705
∆ Y = Y sau – Y trước


nOy = *∆Y



X Y* Y Y - Y* 1/(Y - Y*) ∆Y nOy

0.0036490421348 0.0013395 0.006926617 0.005587117 178.9831909

0.0044883639388 0.001974 0.008357661 0.006383661 156.6499342 0.001431044 0.240152884

0.0052080064844 0.0026085 0.009584651 0.006976151 143.3455199 0.00122699 0.184045711

0.0058491033956 0.003243 0.010677721 0.007434721 134.5040333 0.00109307 0.151854505

0.0064334212151 0.0038775 0.011673983 0.007796483 128.2629588 0.00996262 1.308923845

0.0069741569806 0.004512 0.012595938 0.008083938 123.7020921 0.000921955 0.116150219



23 Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Tài liệu được cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam


0.0074800271029 0.0051465 0.013458446 0.008311946 120.308767 0.000862508 0.105230659

0.0079571526570 0.005781 0.014271945 0.008490945 117.7725173 0.000813499 0.096839443

0.0084100142698 0.0064155 0.015044074 0.008628574 115.8940008 0.000772129 0.084270661

0.0088420642276 0.00705 0.01578072 0.00873072 114.5380972 0.000736646 0.084873441

2.372341368



Chọn nOy = 2



II. TÍNH TOÁN THÁP HẤP THỤ



Chọn vật liệu đệm là vòng sứ sếp ngẫu nhiên ( tra bảng IX.8 trang 193 sổ
tay quá trình và thiết bị Công Nghệ Hóa Chất tập 2 ) ta được:

Kích thước: 20 * 20 * 2,2

Diện tích bề mặt riêng: ( m2/m3 )

Thể tích tự do của tầng chêm.: Vr = 0,73 ( m2/m3 )

Số đệm trong 1 m3 : 95*103

Khối lượng riêng xốp: = 650 ( kg/m3 )

Khối lượng riêng của pha lỏng: = 1012 kg/m3

Khối lượng riêng của pha khí: = 1,1884 kg/m3

C = 0,022

L: Gx: suất lượng dòng lỏng (kg/h)

G: Gy: suất lượng dòng khí (kg/h)

Gy = Gtr.Mkk+ (Ghh – Gtr).MCO2 = 28,444*29 + ( 28,646 - 28,444)*44

= 833,764 (kg/h)

Gx= L.Ghh= 30,6168*28,646 = 877,049 (kg/h)

24 Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Tài liệu được cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam


Độ nhớt động học của chất lỏng etanolamin: µx = 2,3.10-3 ( N.S/m2 ) (
tra bảng I.33, trang 113, sổ tay quá trình và thiết bị Công Nghệ Hóa Chất tập
1)

Độ nhớt động học của chất khí: µy = 0,0147 .10-3 ( N.S/m2 ) ( tra bảng VI,
trang 45, Ví dụ bài tập 10 )

 v f 2 . ñ . ytb   0,16  1/ 4
 L    ytb 
1/ 8

lg  .    C  1,75.  .
x
  
 G   l 
3
 g .Vt .l  l  
   


lg = 0,022 –

1,75 .

lg (0,166* = - 0,74



vf = 1,047

v = 0,9* vf = 0,9*1,047 = 0,9423



1. Đường kính tháp



D= = = 0,512 ( m )


Chọn D = 0,5 m

Tiết diện tháp:

S= = = 0,19625 ( m2 )

Tính chiều cao tháp đệm:

hp = hOy *nOy

Trong đó: hoy: chiều cao một bậc truyền khối ( m )

25 Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Tài liệu được cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam


noy: số bậc truyền khối



Áp dụng công thức

Tính chiều cao 1 đơn vị truyền khối:

hOy = h1 + h2

Trong đó:

hoy: chiều cao 1 đơn vị truyền khối (m)

h1: chiều cao 1 đơn vị truyền khối ứng với pha khí (m)

h2: chiều cao 1 đơn vị truyền khối ứng với pha lỏng (m)

Gx: lưu lượng lỏng (kg/s)

Gy: lưu lượng khí (kg/s)

m: giá trị trung bình của tan góc nghiêng của đường cân bằng với mặt
phẳng ngang



2. Mật độ tưới thực tế



Utt= Ltt/F

Trong đó:

Ltt : lưu lượng thực tế

F: tiết diện tưới ( tiết diện tháp)

Ltt= L *61,08*10-3= 30,6168*61,08*10-3= 1,87 (m3etanolamin/h)

Utt= = 9,53 (m3etanolamin/m2h)

3. Mật độ tưới thích hợp

Uth = B*

26 Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Tài liệu được cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam


Trong đó: B = 0,158 (m3/m.h) tra bảng IX.6 trang 177 sổ tay quá trình và
thiết bị Công Nghệ Hóa Chất tập 2

= 240 bề mặt riêng của đệm

Uth = 0,158*240 = 37,92 (m3H2O/m2.h)

Vậy Utt/ Uth = 9,53/37,92 = 0,25

Hệ số thấm ướt = 0,25 tra biểu đồ IV trang 178 sổ tay quá trình và thiết bị
Công Nghệ Hóa Chất tập 2



Chuẩn số cho pha khí

Rey = = = 141

Dx, Dy hệ số khuếch tán CO2 trong pha lỏng và pha khí ở 250C

Dy = D o = 13,8*10-6* = 1,5738*10-5 ( m2/s ) tra bảng 42

trang 428 sách VD & BT 10

Pry = = = 0,786

Chuẩn số pha lỏng

= 1,8*10-9 ( m2/s ) tra bảng 43 trang 429 sách VD & BT 10

Dx = 1,8*10-9*[ 1 + 0,02*( 25 – 20 )] = 1,98*10-9 ( m2/s )

Gx = L* = 30,6168* = 0,519 ( kg/s )

Gy = Q* = 700/3600*1,1884 = 0,231 ( kg/s )

Rex = = = 0,19


Prx= = = 1147,842


h1 = *1410.25 *0,7862/3 = 0,29 ( m )

27 Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Tài liệu được cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam


h2 =



= 0,99 (m )



Tính m: hệ số góc
X Y ∆X ∆Y Tg m m

( ∆Y/∆X )

0.003649042 0.0013395

0.004488364 0.001974 0.000839322 0.0006345 0.755967493 0.647509362

0.005208006 0.0026085 0.000719643 0.0006345 0.881687727 0.722605208

0.005849103 0.003243 0.000641097 0.0006345 0.989709963 0.780226582

0.006433421 0.0038775 0.000584318 0.0006345 1.085881653 0.826547752

0.006974157 0.004512 0.000540736 0.0006345 1.173401207 0.865012863

0.007480027 0.0051465 0.00050587 0.0006345 1.25427451 0.897720013

0.007957153 0.005781 0.000477126 0.0006345 1.329838644 0.926035016

0.008410014 0.0064155 0.000452862 0.0006345 1.401090271 0.950914985

0.008842064 0.00705 0.00043205 0.0006345 1.468580169 0.972984139

7.58955592




Suy ra: mtb= = 0.84


Vậy hOy = h1 + h2 = 0,29 + 0,99 = 1 ( m )

H = hOy*nOy = 1*2 = 2 ( m )

Chọn H = 2 (m)

H = hOy*nOy + ( 0,8 ÷ 1 ) = 2 + 1 = 3 ( m )


28 Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Tài liệu được cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam


( Công thức trang 168 sổ tay quá trình và thiết bị Công Nghệ Hóa Chất tập
1)

Chọn chiều cao phần hút ẩm: 0,1 ( m )

Chọn chiều cao phần tách lỏng: 0,15 ( m )

Chọn chiều cao phần đĩa phân ph ối lại: 0,15 ( m )

Chọn chiều cao phần bên dưới lớp đệm: 0,3 ( m )

Chọn chiều cao phần nắp: hn = 0,25D + h = 0,25*0,5 + 0,025 = 0,15 ( m )

Chọn chiều cao phần đáy: hđ = 0,25D + h = 0,25*0,5 + 0,025 = 0,15 ( m )



4. Tính trở lực của tháp



Tổn thất áp suất của đệm khô:

=


Công thức IX.119 trang 189 sổ tay II

Tổn thất áp suất đệm khô:




Bảng IX.119 trang 189 sổ tay quá trình và thiết bị Công Nghệ Hóa Chất tập
2

Hệ số phụ thuộc chuẩn số Raynon ( hệ số trở lực của đệm )

Với Rey = 141 > 40 nên λ= = = 5,945

Tốc độ khí của khí tính trên toàn bộ tiết diện tháp ( m/s )

vy’ =



29 Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Tài liệu được cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam


: đường kính tương đương của đệm

= 0,01217 ( m )


Ar = = = 98296698,84


Re’y = 0,045* = 0,045* = 195,04


Suy ra: vy’ = = 0,198

Tốc độ thực của khí trong lớp đệm:

vy = = = 0,27 ( m/s )




= 119,16 N/m2

Các hệ số A, m, n, c phụ thuộc vào hệ:

* * = * * = 0,014 < 0,5 ( tra

bảng IX.7 trang 189 sổ tay quá trình và thiết bị Công Nghệ Hóa Chất tập 2 )

Cho nên :

A = 8,4

m = 0,405

n = 0,225

c = 0,015


= 119,16*


= 447,56 N/m2

30 Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Tài liệu được cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam




5. Chọn bề dày thân



Chọn vật liệu là thép không rỉ ký kiệu X18H10T ( X: crom 18%, H: niken
10%, T: titan 1 -15% ) tra bảng XII.4 trang 309 sổ tay quá trình và thiết bị
Công Nghệ Hóa Chất tập 2

Giới hạn kéo: = 550. ( N/m2 )

Giới hạn chảy: = 220. ( N/m2 )

Khối lượng riêng: ( kg/m3 )

Chọn công nghệ gia công là hàn tay hồ quang điện và kiểu hàn là hàn giáp
mối một bên tra bảng XIII.8 trang 363 sổ tay quá trình và thiết bị Công Nghệ
Hóa Chất tập 2

Hệ số bền mối hàn: = 0,7

Hệ số an toàn khí kéo theo gia hạn bền: = 2,6

Hệ số gia hạn chảy: = 1,5

Hệ số gia hạn mỏi: = 1,5

Hệ số điều chỉnh: η = 1

Chọn chiều dày: 4 mm

Ứng suất cho phép của vật liệu bền ( CT XIII.1, XIII.2 trang 355 sổ tay quá
trình và thiết bị Công Nghệ Hóa Chất tập 2 )

= = *1 = 0,000212 ( N/m2 )


= = *1 = 0,000147 ( N/m2 )

Tính nắp đáy:

Chọn nắp và đáy thiết bị dạng elip có gờ


31 Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Tài liệu được cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam


Đường kính tháp D = 500 mm

Tra bảng XIII.11 , XIII.10 trang 382 sổ tay quá trình và thiết bị Công Nghệ
Hóa Chất tập 2 ta được:

a/ Đáy:

Chiều cao hình elip hđ= 125 mm

Chiều cao gờ h = 25 mm

Bề dày đáy s = 4 mm

Khối lượng m = 10 kg

Khối lượng thực của đáy là: m = 1,01*10 = 10,1 kg

b/ Nắp:

Chiều cao hình elip hn = 125 mm

Chiều cao gờ h = 25 mm

Bề dày nắp s = 4 mm

Khối lượng m = 10 kg

Khối lượng thực của đáy là: m = 1,01*10 = 10,1 kg



6. Tính cơ khí



a/ Tính đường ống dẫn khí

Vận tốc trong ống khoảng 10 – 20 m/s

Chọn v1 = v2 = 15 m/s

D1 = = = 0,128 m

Chọn đường kính ống dẫn khí vào bằng đường kính ống dẫn khí ra

D1 = D2 = 130 mm


32 Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Tài liệu được cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam


Bề dày 4 mm

b/ Tính đường kính ống dẫn lỏng

Ống vào : vận tốc khoảng 1 – 2 m/s (chọn V3 = 1,5 m/s )

D3 = = = 0,0143 m


Với Q = = = 0,867 m3/h

Chọn D3 = 15 mm

Ống ra: vận tốc khoảng 1 m/s

D4 = = = 0,0175 m

Chọn D4 = 18 mm

Chọn bề dày thép của ống vào = 3 mm

Chọn bề dày thép của ống ra = 3 mm



7. Tính bích



a/ Tính bích nối vào thân tháp

Ta chọn bích liền bằng thép kiểu I để nối thiết bị: tra bảng XIII.27 sổ tay
quá trình và thiết bị Công Nghệ Hóa Chất tập 2

Với Dtháp = 500 mm ; P = 1atm

Đường kính ngoài của tháp: Dngoài = Dtrong + s*2 = 500 + 5*2 = 508
mm

Đường kính bích = 700 mm

Đường kính tâm bulông Db = 650 mm

Đường kính bulông = 20 mm loại M20

Đường kính mép vát DI = 610 mm
33 Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Tài liệu được cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam


Do = 563 mm

Dt = 550 mm

Số lượng bulông 20 cái

Chiều cao bích h = 25 mm

Khối lượng bích:

m1 =



b/ Tính bích nối ống dẫn lỏng vào thiết bị

Ta chọn bích nối kim loại đen kiểu I để nối tra bảng XIII.26 trang 409 sổ
tay quá trình và thiết bị Công Nghệ Hóa Chất tập 2

Đường kính trong của ống dẫn lỏng Dống = 15 mm

Đường kính ngoài của ống dẫn lỏng D = 23 mm

Đường kính bích D = 75 mm

Đường kính bulong: M10

Dn = 14 mm

D = 50 mm

D1 = 35 mm

Số lượng bulông 4 cái

Chiều cao bích h = 12 mm

Khối lượng bích:

m2 =




c/ Tính bích nối ống dẫn lỏng ra thiết bị

Tra bảng XIII.26 sổ tay quá trình và thiết bị Công Nghệ Hóa Chất tập 2

34 Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Tài liệu được cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam


Đường kính trong của ống dẫn lỏng ra Dống = 18 mm

Đường kính ngoài của ống dẫn lỏng ra D = 26 mm

Đường kính bích D = 75 mm

Đường kính bulong: M10

Dn = 14 mm

D = 50 mm

D1 = 35 mm

Số lượng bulông 4 cái

Chiều cao bích h = 12 mm

Khối lượng bích:

m3 =




d/ Tính bích nối ống dẫn khí vào

Đường kính trong của ống dẫn khí vào D = 130 mm

Đường kính ngoài của ống dẫn khí vào D = 138 mm

Đường kính bích D = 205 mm

Đường kính bulong: M16

Dn = 108 mm

D = 170 mm

D1 = 148 mm

Số lượng bulông 4 cái

Chiều cao bích h = 16 mm

Khối lượng bích:


35 Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Tài liệu được cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam


m4 =




e/ Tính bích nối ống dẫn khí ra

Đường kính trong của ống dẫn khí ra D = 130 mm

Đường kính ngoài của ống dẫn khí ra D = 138 mm

Đường kính bích D = 205 mm

Đường kính bulong: M16

Dn = 108 mm

D = 170 mm

D1 = 148 mm

Số lượng bulông 4 cái

Chiều cao bích h = 16 mm

Khối lượng bích:

m5 =




8. Đĩa phân phối



Tra bảng IX.22 trang 230 sổ tay quá trình và thiết bị Công Nghệ Hóa Chất
tập 2

Đường kính tháp : 500 mm

Chọn đĩa phân phối loại 2

Đường kính đĩa Dd = 300 mm

Đường kính ống 25 mm


36 Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Tài liệu được cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam


Bề dày ống 3 mm

Số lượng ống 22



9. Lưới đỡ đệm



Đường kính trong của tháp là 500 mm. tra bảng IX.22 trang 230 sổ tay quá
trình và thiết bị Công Nghệ Hóa Chất tập 2

Chọn đường kính lưới Dl = 480mm

Chiều rộng lưới b = 18,4 mm

Chọn chiều dày: 15 mm

Chiều rộng thanh: 5 mm

Số thanh đỡ đệm Dl / b = 480 /( 18,4 + 5 ) = 20,5 ta chọn 20 thanh

Diện tích bề mặt lưới đỡ đệm:

S=

Tổng khối lượng mà lưới phải chịu :

m = mdd + mđệm khô

Với mdd = Vđệm *

= 400,85 kg

mđệm khô =

Vậy m = 400,85 + 587,808 = 988,658 kg.



10. Khối lượng toàn tháp



Khối lượng nắp và đáy: m = 10,1 + 10,1 = 20,2 kg
37 Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Tài liệu được cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam


Khối lượng thân tháp: trong đó H = 3 – ( 0,15 + 0,15 ) = 2,7 m

m = π*Dtrong*H* 3,14*0,5*2,7*7900*4.10-3 = 133,953 kg

Khối lượng lưới đỡ đệm: m = 988,658 kg

Khối lượng tất cả bích: m = 35,96 + 0,379 + 0,368 + 2,28 + 2,28 = 41,267
kg

Vậy khối lượng toàn tháp: m = 20,2 + 133,953 + 988,658 + 41,267 =
1184,078 kg



11.Tính chân đỡ bằng ống thép tròn



Tải trọng toàn tháp:

Pt = m * g = 1184,078 * 9,81 = 11615,8 N

Tải trọng 1 chân tháp :

Pc =

Chọn tải trọng cho phép là G = 0,5.104 N

Tra bảng XIII.35 trang 437 sổ tay quá trình và thiết bị Công Nghệ Hóa Chất
tập 2

Bề mặt đỡ F = 172*104 N

L = 160 mm

B = 110 mm

B1 = 135 mm

B2 = 195 mm

H = 240 mm

h = 145mm

s = 10 mm

38 Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Tài liệu được cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam


l = 55 mm

d = 23 mm



12.Tính tai treo



Chọn tải trọng cho phép là 0,5.104 N

Tra Bảng XIII.36 trang 438 sổ tay quá trình và thiết bị Công Nghệ Hóa
Chất tập 2

Khối lượng của 1 tai treo : 2 kg

Bề mặt đỡ : 89,5.104 m2

L = 100 mm

B = 75 mm

B1 = 85 mm

H = 155 mm

S = 6 mm

l = 40 mm

a = 15 mm

d = 18 mm




III. TÍNH KINH TẾ

Đơn vị tính: Đồng
LOẠI QUY
VẬT LIỆU SỐ LƯỢNG ĐƠN GIÁ THÀNH TIỀN
CÁCH
Thép
Thân tháp 133,953 kg 62000/kg 8305086
X18H10T


39 Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Tài liệu được cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam


Thép
Đáy và nắp 20,2 kg 62000/kg 1252400
X18H10T
Bộ phận phân Thép
2 cái 500000/cái 1000000
phối lỏng X18H10T
Thép
Bộ phận đỡ đệm 2 cái 400000/cái 800000
X18H10T
82,534 kg
Bích Thép 30000/kg 2476020
(2*41,267)

Chân đỡ Thép 66 kg 30000/kg 1980000

Tai treo Thép 8 kg 30000/kg 240000
Đường ống dẫn
Thép 20 m 150000/m 3000000
khí
Đường ống dẫn
Thép 20 m 80000/m 1600000
lỏng
Bộ phận hút ẩm 1 cái 200000/cái 200000
Cửa tháo đệm
4 cái 200000/cái 800000
và cho đệm vào
Bulông M20 Sắt 20 cái 4000/cái 80000

Bulông M10 Sắt 8 cái 2000/cái 16000

Bulông M16 Sắt 8 cái 3000/cái 24000

Quạt 1 cái 2000000/cái 2000000

Máy bơm 2 cái 1000000/cái 2000000
Van ống dẫn
4 cái 40000/cái 160000
lỏng
Van ống dẫn khí 3 cái 60000/cái 180000
Vòng sứ
Đệm 0,3925 m3 700000/m3 274750
rasiga

26388256
Chi phí vật liệu: 26.388.256 đồng

Chi phí phụ khác: 10% chi phí vật liệu = 2,638825.6 đồng

Tổng chi phí vật liệu: 29027081,6 đồng
40 Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Tài liệu được cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam


Chi phí chế tạo và chi phí lắp đặt bằng tổng chi phí vật liệu: 29027081,6
đồng

Chi phí nhân công: 30% chi phí lắp đặt = 8708124,48 đồng

Tổng chi phí: 66.762.287,68 đồng.



http://kysumoitruong.vn | xử lý nước thải,xử lý khí co2,môi trường




41 Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Đề thi vào lớp 10 môn Toán |  Đáp án đề thi tốt nghiệp |  Đề thi Đại học |  Đề thi thử đại học môn Hóa |  Mẫu đơn xin việc |  Bài tiểu luận mẫu |  Ôn thi cao học 2014 |  Nghiên cứu khoa học |  Lập kế hoạch kinh doanh |  Bảng cân đối kế toán |  Đề thi chứng chỉ Tin học |  Tư tưởng Hồ Chí Minh |  Đề thi chứng chỉ Tiếng anh
Theo dõi chúng tôi
Đồng bộ tài khoản