Đề tài: Thiết kế tháp hấp thu khí NH3 bằng nước để giúp giảm thiểu ô nhiễm từ các dòng khí thải.

Chia sẻ: Duong Dinh Nam | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:46

Thêm vào BST

Báo xấu

441
lượt xem 156
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

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 ch ỉ của nhà n ước 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 th ấy h ết được m ối nguy hại của nó đối con người và sinh vật. Hiện nay v ẫn ch ưa có h ệ th ống quản lý môi trường thật sự hoàn chỉnh để...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đề tài: Thiết kế tháp hấp thu khí NH3 bằng nước để giúp giảm thiểu ô nhiễm từ các dòng khí thải.

Luận văn Thiết kế tháp hấp thu khí NH3 bằng nước để giúp giảm thiểu ô nhiễm từ các dòng khí thải.
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 ch ỉ của nhà n ước 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 th ấy h ết được m ối nguy hại của nó đối con người và sinh vật. Hiện nay v ẫn ch ưa có h ệ th ống quản lý môi trường thật sự hoàn chỉnh để có thể kiểm soát, và chưa đ ược 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 nhi ệm v ụ thiết kế tháp hấp thu khí NH 3 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 b ạn sinh viên đã giúp em hoàn thành đồ án này. Sinh viên thực hiện : Trương Minh Thái Cao Thiên Tự MỤC LỤC Chương 1: Tổng quan.................................................................................. 04 Giới thiệu về khí thải............................................................. 05 1.1. 1.1.1. Tính chất vật lý............................................................. 05 SV : Cao Thiên Tự 08115041 Trương Minh Thái 08115024 Trang 1
1.1.2. Tính chất hóa học......................................................... 05 ............................................................................................ 1.1.3. Độc tính của amôniăc................................................... 05 1.1.4. Các vấn đề MT liên quan đến NH3.............................. 06 Giới thiệu về quá trình hấp thu.............................................. 07 1.2. 1.2.1. Khái niệm...................................................................... 07 1.2.2. Cơ sở thiết bị................................................................ 08 1.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả hấp thu............ 09 1.2.4. 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 Thuyết minh quy trình công nghệ.......................................... 17 2.1. Sơ đồ quy trình công nghệ..................................................... 17 2.2. Chương 3: Tính toán thiêt bị........................................................................ 18 3.1. Cân bằng vật chất .................................................................. 19 3.2. Tính đường kính tháp.............................................................. 21 3.3. Tính chiều cao tháp ................................................................ 24 3.4. 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 ............................................................................ 34 4.2. Ống dẫn chất lỏng.................................................................. 34 SV : Cao Thiên Tự 08115041 Trương Minh Thái 08115024 Trang 2
4.3. Lưới đỡ đệm ...........................................................................34 4.4. Ống tháo đệm.......................................................................... 35 4.5. Ống nhập liệu.......................................................................... 35 4.6. Bộ phận phân phối chất lỏng..................................................36 4.7. Lớp tách ẩm..............................................................................36 Chương 5: Tính toán cơ khí........................................................................ 37 5.1. Tính chiều dày của thân tháp.................................................. 38 5.2. Tính đáy và nắp của thiết bị................................................... 40 5.3. Mặt bích................................................................................... 42 5.4. Chân đỡ.................................................................................... 44 5.5. Tai treo..................................................................................... 46 5.6. Quạt......................................................................................... 47 5.7. Bơm.......................................................................................... 49 5.8. Ống khói................................................................................... 51 SV : Cao Thiên Tự 08115041 Trương Minh Thái 08115024 Trang 3
Tổng quan Giới thiệu về khí thải 1.1. Amôniăc là một chất khí không màu có mùi rất khó chịu. SV : Cao Thiên Tự 08115041 Trương Minh Thái 08115024 Trang 4
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) 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  SV : Cao Thiên Tự 08115041 Trương Minh Thái 08115024 Trang 5
Trong một số trường hợp nếu hít phải NH 3 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 h ộ - 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 th ức ăn thì chúng được thải ra trong điều kiện kỵ khí dưới s ự tác dụng c ủa vi khu ẩn 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(ch ất rắn) . Các quá trình x ảy ra do sự tiếp xúc pha giữa khí và lỏng (rắn). Quá trình này c ần s ự truy ền v ật ch ất từ pha khí vào pha lỏng (rắn). Nếu quá trình xảy ra ngược lại , nghĩa là c ần s ự truyền vật chất từ pha lỏng (rắn) vào pha hơi, ta có quá trình nh ả 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. SV : Cao Thiên Tự 08115041 Trương Minh Thái 08115024 Trang 6
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 h ợp ch ất hóa học với dung môi, nó chỉ thay đổi trạng thái vật lý t ừ th ể khí bi ến 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 h ấp th ụ. Ch ất khí đ ộc 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 thụ Quá trình hấp thụ mạnh hay yếu là tùy thuộc vào bản chất hóa học của dung môi và các chất ô nhiễm trong khí th ải . Như vậy để hấp thụ được một số chất nào đó ta phải dựa vào độ hòa tan chọn l ọc c ủa ch ất khí trong dung môi để chọn lọc dung môi cho thích hợp hoặc chọn dung dịch thích h ợp (trong trường hợp hấp thụ hóa học). Quá trình hấp th ụ được thực hi ện t ốt hay x ấu 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 t ử còn lại . Đây là đi ều ki ện 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. SV : Cao Thiên Tự 08115041 Trương Minh Thái 08115024 Trang 7
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 s ở c ủa quá trình truy ền kh ối , 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) SV : Cao Thiên Tự 08115041 Trương Minh Thái 08115024 Trang 8
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 h ệ s ố Henri sẽ tăng . Kết quả là ảnh hưởng đường cân bằng dịch chuy ển 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 thi ết b ị s ẽ tăng . Th ậm chí có khi tháp không làm việc được vì nhiệt độ tăng quá so với yêu c ầu kỹ thu ật. 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 s ẽ 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 ch ế tạo và vân hành c ủa tháp h ấp t hụ 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 H 2O 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. SV : Cao Thiên Tự 08115041 Trương Minh Thái 08115024 Trang 9
Có thể sử dụng kết hợp khi cần rửa khí làm sạch bụi, khi trong khí th ải 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 th ải có nhiệt độ cao, quá trình hấp thụ là quá trình tỏa nhiệt nên khi thiết kế, xây dựng và vận hành h ệ th ống thiết bị hấp thụ xử lí khí thải nhiều trường hợp ta phải lắp đặt thêm thi ết b ị trao đổi nhiệt trong tháp hấp thụ để làm nguội thiết bị, tăng hiệu qu ả c ủa 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 th ải có hàm lượng bụi lớn. Việc lựa chọn dung môi thích hợp sẽ rất khó khăn, khi ch ất khí c ần x ử 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 tr ường hay không? Việc lựa chọn dung môi thích hợp là bài toán hóc búa mang tính kinh t ế và kĩ thuật, giá thành dung môi quyết định lớn đến giá thành x ử lý và hi ệu qu ả 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 thu Thiết bị được sử dụng để tiến hành quá trình hấp thu được gọi là thi ết bị hấp thu hoặc cột hấp thu. Thiết bị hấp thu có th ể làm vi ệc gián đo ạn ho ặc 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. SV : Cao Thiên Tự 08115041 Trương Minh Thái 08115024 Trang 10
• Thiết bị hấp thu loại đệm : được sử dụng phổ biến nh ất 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 b ề m ặt vật rắn thường là thẳng đứng . bề mặt vật rắn có th ể 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 t ừ trên xuống , chất khí ( hơi ) đi theo khoảng không gian trong màng ch ất l ỏng t ừ dưới lên . b. Tháp màng dạng tấm phẳng : SV : Cao Thiên Tự 08115041 Trương Minh Thái 08115024 Trang 11
- 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 chuy ển 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 s ẽ dẫn đ ến cân b ằng gi ữa 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,...) SV : Cao Thiên Tự 08115041 Trương Minh Thái 08115024 Trang 12
* 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 li ệu khác nhau ( gỗ nhựa, kim loại, gôm, …) với những hình dạng khá nhau ( tr ụ, c ầu, 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 , ng ười 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 th ước : bề m ặt riêng a , th ể tích tự do, đường kính tương đương , tiết diện tự do S . - Khi chọn đệm cần lưu ý : thấm ướt tốt chất lỏng ; trở l ực nh ỏ , th ể 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 ch ịu ăn mòn cao; rẻ tiền; dễ kiếm… SV : Cao Thiên Tự 08115041 Trương Minh Thái 08115024 Trang 13
- 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 th ẳng đứng, bên trong có đ ặt các tấm ngăn(đĩa) cách nhau 1 khoảng nhất định. Trên mỗi đĩa 2 pha chuy ển động ngược hoặc chéo chiều : lỏng từ trên xuống ( hoặc đi ngang ), khí đi t ừ dưới lên hoặc xuyên qua chất lỏng chảy ngang, ở đây tiếp xúc pha x ảy 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 ( h ơi hay l ỏng ) và l ỏng 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). SV : Cao Thiên Tự 08115041 Trương Minh Thái 08115024 Trang 14
- 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 nghệ SV : Cao Thiên Tự 08115041 Trương Minh Thái 08115024 Trang 15
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 h ấp th ụ (tháp đệm). Dung dịch hấp thụ được dùng là nước. Tháp hấp th ụ làm vi ệc liên t ục 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 s ẽ đ ược dẫn đ ến ống khói đ ể 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 s ẽ được trung hòa để có thể thải ra môi trường . 2 . 2 . Sơ đồ quy trình công nghệ ( xem hình ở trang bên): SV : Cao Thiên Tự 08115041 Trương Minh Thái 08115024 Trang 16
Tính toán thiết bị 3.1. Tính cân bằng vật chất Đường cân bằng pha : Ở 30oC , ta có Ψ.10-6 = 0,00241 mmHg m ===3,17 Y* == X 0 0.000 0.000 0.000 0.000 0.001 0.001 0.0014 2 4 6 8 2 Y 0 0.000 0.001 0.001 0.002 0.003 0.003 0.0045 6 3 9 5 2 8 Đường cân bằng: Y* = 3.1797X* – 2x10-6 SV : Cao Thiên Tự 08115041 Trương Minh Thái 08115024 Trang 17
0.005 0.0045 y = 3.1797x - 2E-06 0.004 R2 = 1 0.0035 0.003 0.0025 0.002 0.0015 0.001 0.0005 0 -0.0005 0 0.0002 0.0004 0.0006 0.0008 0.001 0.0012 0.0014 0.0016 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) SV : Cao Thiên Tự 08115041 Trương Minh Thái 08115024 Trang 18
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 : = 3,5710 -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 ) SV : Cao Thiên Tự 08115041 Trương Minh Thái 08115024 Trang 19