ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: THẦY TRẦN TẤN VIỆT
SVTH: PHAN HỮU TÀI Trang 1
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 tồn xã hội
bởi mức độ nguy hại của nó đã đến lúc báo động.
Bên cạnh nguyên nhân đây là một lĩnh vực còn khá mới mẻ mà chúng ta chưa
thấy hết được mối nguy hiểm của nó đối con người và sinh vật , mặt khác chưa có hệ
thống quản lý môi trường thật sự hồn chỉnh để có thể kiểm sốt , và chưa được sự chú
trọng đúng mức từ phía các nhà sản xuất.
Vì vậy đồ án môn học kỹ thuật xử lý chất thải 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 thầy hướng dẫn , các thầy cô bộ môn và các bạn sinh
viên giúp em hồn thành đồ án này .
Sinh viên thực hiện
PHAN HỮU TÀI
ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: THẦY TRẦN TẤN VIỆT
SVTH: PHAN HỮU TÀI Trang 2
CHƯƠNG I:
TỔNG QUAN VỀ NGUỒN NGUYÊN
LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ
ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: THẦY TRẦN TẤN VIỆT
SVTH: PHAN HỮU TÀI Trang 3
I.1.Khái niệm:
I.1 Hấp thu: là quá trình xảy ra khi một cấu tử của pha khí khuếch tán vào pha
lỏng do sự tiếp xúc giữa hai pha khí và lỏng.
- Khí được hấp thụ gọi là chất bị hấp thụ ; chất lỏng dùng hút gọi là dung môi
(chất hất thụ) , 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 các cấu tử trong chất lỏng . Các quá trình xảy ra do sự tiếp xúc pha giữa khí và
lỏng . Quá trình này cần sự truyền vật chất từ pha khí vào pha lỏng . Nếu quá trình xảy ra
ngược lại , nghĩa là cần sự truyền vật chất từ pha lỏng vào pha hơi , ta có quá trình nhả
khí . Nguyên lýcủa cả hai quá trình là giống nhau .
- Trong công nghiệp hóa chất , thực phẩm quá trình hấp thu dùng để:
1) Thu hồi các cấu tử quý trong pha khí .
2) Làm sạch pha khí .
3) Tách hổn hợp tạo thành các cấu tử riêng biệt .
4) Tạo thành một dung dịch sản phẩm.
- Hấp thu bao gồm quá trình hấp thu vạât lý và hấp thu hóa học.
1. Hấp thu vật lý: dựa trên cơ sở hòa tan của cấu tử pha khí trong pha lỏng.
2. Hấp thu hóa học : giữa hổn hợp khí và dung môi có xảy ra phản ứng hóa học.
I.2 Quá trình khí với mục đích là tách các cấu tử hổn hợp khí thì khi đó
lựa chọn dung môi tốt là phụ thuộc và các yếu tố sau :
1) 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.
2) Độ nhớt của dung môi càng bé thì trở lực thuỷ học càng nhỏ và và có lợi
cho quá trình chuyển khối.
3) Nhiệt dung riêng bé sẽ tốn ít nhiệt khi hồn nguyên dung môi.
4) Nhiệt độ sôi khác xa với nhiệt dộ sôi của chất hồ tan để dể tách các cấu
tử ra khỏi dung môi .
5) Nhiệt độ đóng rắn thấp để tránh tắc thiết bị và thu hồi các cấu tử hòa tan
dễ dàng hơn.
6) Ít bay hơi, rẻ tiền , dễ kiếm và không độc hại với người và không ăn mòn
thiết bị.
ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: THẦY TRẦN TẤN VIỆT
SVTH: PHAN HỮU TÀI Trang 4
I.2. Cơ sở lý thuyết :
I.2.1. 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.
I.2.2. Các quá trình cơ bản của quá trình hấp thu :
I.2.2.1. Phương trình cân bằng vật chất
Phương trình cân bằng vật liệu có dạng:
G
YYĐ + GXXĐ = GXXC + GYYC
Trong đó :
G
X :luợng khí trơ không đổi khi vận hành ( kmol/ h)
G
Y: lượng dung môi không đổi khi vận hành(kmol/ h)
Y
Đ , YC: nồng độ đầu và cuối của pha khí
(kmol/kmolkhí trơ)
X
Đ , XC: nồng độ cuối và đầu của pha lỏng
(kmol/kmolkhí trơ)
X
+: nồng độ pha lỏng cân bằng với pha hơi
(kmol/ kmoldung môi)
Lượng dung môi tối thiểu: Lmin
+
−
=
X
YY
G
Lcd
min
theo thực nghiệm ta thấy: L = (1.2÷1.3)Lmin
I.2.2.2 Phương trình cân bằng nhiệt lượng :
Phương trình cân bằng nhiệt lượng ta có :
G
đIđ + LđCđTđ + Qđ = GcIc + LcCcTc +Qc
Trong đó :
Xđ
GYc
X Y
Yđ
Xc
Gy
A
Yđ
Y
Yc
Xđ Xc
Xcbđ X
Y
B
ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: THẦY TRẦN TẤN VIỆT
SVTH: PHAN HỮU TÀI Trang 5
G
đ, Gc : hỗn hợp khí đầu và cuối (kg/h)
L
đ, Lc : lựong dung dịch đầu và cuối (kg/h)
T
đ, Tc :nhiệt độ khí ban đầu và cuối (oC)
I
đ, Ic : entanpi hỗn hợp khí ban đầu và cuối(kJ)
Q
o: nhiêt mất mát (kJ/h)
Q
s:nhiệt phát sinh do hấp thu khí(kJ/h)
I.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả hấp thu:
I.3.1 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 .
I.3.2 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 hồnh.
Khi đừong 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 thừơng 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 .
I.3.3 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.
I.4. Tính chất của NH3:
Amoniac là chất khí không màu, cómùi kích thích (mùi khai). Khi tăng áp
suất hay làm lạnh đến –33.6oC nó hố lỏng và đến – 77.8oC nó hố rắn. Dưới áp suất cao
NH3 dễ dàng hố lỏng ở nhiệt độ thường. Một thể tích nước có thể hồ tan 700 thể tích NH3
Dung dịch đặc chứa 25% NH3 có khối lượng riêng 0.91g/cm3. Dung dịch
NH3 trong nước được gọi là nước amoniac hay dung dịch amoniac, khi hồ tan NH3 vào
nước thì tạo thành amonihydroxyt.
NH3 + H2O NH4OH NH4+ + OH –
Khi đun nóng độ tan của amoniac giảm rất nhanh và nó thốt ra khỏi dung
dịch.
Trong phòng thí nghiệm amoniac được điều chế bằng cách cho muối tác dụng
với kiềm khi đun nóng.
NH4Cl + NaOH = NaCl + NH3 + H2O
Trong công nghiệp amoniac được điều chế bằng cách tổng từ nitơ và hydro:
Nhiệt phân
