intTypePromotion=1

Đồ án môn học - Xử lý chất thải

Chia sẻ: Duong Dinh Nam | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:38

0
237
lượt xem
97
download

Đồ án môn học - Xử lý chất thải

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Xử lý chất thải bằng công nghệ BioGas để lấy nhiên liệu xanh là hành động chung tay bảo vệ môi trường. 1. Nguyên liệu đầu vào: - Chất thải hữu cơ dễ phân hủy như: phân heo, phân trâu bò, các loại thực vật như bèo, rơm rạ, rau củ phế thải sinh hoạt… - Phế thải lò giết mổ gia súc, gia cầm, nước thải nhà máy tinh bột, nước thải lò bún, sửa bột hư… Các loại nước thải có độ PH mang tính chất axit hoặc bazo...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Đồ án môn học - Xử lý chất thải

  1. Đồ án môn học Kỹ thuật xử lý chất thải
  2. TAI LIEU CHI MANG TINH CHAT THAM KHAO Ñoà aùn moân hoïc xöû lyù chaát thaûi CHÖÔNG I GIÔÙI THIEÄU TOÅNG QUAN VAØ CAÙC PHÖÔNG PHAÙP XÖÛ LYÙ I.1 TOÅNG QUAN VEÀ KHÍ CACBON MONOXIT: O I.1.1 Ñaëc ñieåm lyù hoùa cuûa khí Cacbon momoxit (CO): F - Coâng thöùc phaân töû : CO N .I - Phaân töû löôïng : 44 - Coâng thöùc caáu taïo : C = O H - Laø chaát khí : khoâng maøu, khoâng muøi, khoâng vò, nheï hôn khoâng khí. N - Nhieät ñoä soâi : - 191,5 oC A - Giôùi haïn chaùy trong khoâng khí : 12 – 75 % theå tích X - Deã chaùy, chaùy trong khoâng khí vôùi ngoïn löûa maøu xanh saùng G - Troïng löôïng rieâng: N · 1,25 g/l ôû 0oC , 1 atm O · 1,145 g/l ôû 25oC , 1 atm U - Tæ troïng so vôùi khoâng khí : 0,967 - Hoøa tan trong nöôùc : ôû TR · 0oC , 1 atm ......................3,54 ml/ 100 ml I · 25oC , 1 atm ......................2,14 ml/ 100 ml O · 37oC, 1 atm ......................1,83 ml/ 100 ml M - Hoøa tan trong moät soá dung moâi höõu cô : ethyl acetate, methyl chloride, acetic acid, hoøa tan trong methanol vaø ethanol gaáp 7 laàn trong nöôùc - CO laø moät khí ñoäc I.1.2 Nguoàn goác cuûa khí cacbon oxit: - Cacbon oxit sinh ra do quaù trình ñoát chaùy khoâng hoaøn toaøn nguyeân nhieân lieäu (töùc laø quaù trình chaùy thieáu oxy) Ñoát chaùy hoaøn toaøn · Nguyeân nhieân lieäu ---------------------------- > CO2 + hôi nöôùc + caùc chaát khaùc (buïi, NOx, ….) 1 SVTH: NGUYEÃN NHAÄT TRÖÔØNG MSSV: 90102976
  3. Đồ án môn học Xử lý chất thải
  4. TAI LIEU CHI MANG TINH CHAT THAM KHAO Ñoà aùn moân hoïc xöû lyù chaát thaûi Ñoát chaùy khoâng hoaøn toaøn · Nguyeân nhieân lieäu ---------------------------------- > CO2 + hoi nöôùc + CO + Caùc chaát khaùc - Nguoàn phaùt thaûi khí CO : v Nguoàn nhaân taïo : chuû yeáu laø do quaù trình ñoát khoâng hoaøn toaøn : trong ñoäng cô xe maùy, trong caùc quaù trình coâng nghieäp, caùc thieát bò nhieät, caùc loø ñoát ( ñoát raùc, loø thieâu,...), caùc nhaø maùy luyeän kim,...(hình 2) v Nguoàn töï nhieân : do chaùy röøng, nuùi löûa, caùc phaûn öùng hoùa hoïc aâm ó, do caùc sinh vaät, vi sinh vaät( caùc taûo naâu Fucus vaø Neocystis, söùa Physalia physalis) O F N .I H N A X G N O U TR I O M Hình 1: Quaù trình hình thaønh khí CO trong töï nhieân - Löôïng phaùt thaûi khí CO töø caùc nguoàn töï nhieân vaø nhaân taïo, löôïng khí CO thaûi ra do ñoäng cô tính treân 1km ñoaïn ñöôøng,löôïng CO phaùt thaûi treân 1 taán nhieân lieäu, ñöôïc cho ôû caùc baûng :baûng 1, baûng 2, vaø baûng 3. 2 SVTH: NGUYEÃN NHAÄT TRÖÔØNG MSSV: 90102976
  5. TAI LIEU CHI MANG TINH CHAT THAM KHAO Ñoà aùn moân hoïc xöû lyù chaát thaûi O F Hình 2: Söï taïo thaønh khí CO do quaù trình ñoát khoâng hoaøn toaøn N .I Baûng 1. Löôïng phaùt thaûi CO chuû yeáu töø caùc nguoàn thieân nhieân vaø nhaân taïo H Taûi löôïng chaát oâ N nhieãm Nguoàn gaây oâ nhieãm A 6 ( 10 taán/naêm ) Cacbon X Nguoàn nhaân taïo Nhaân Thieân Nguoàn thieân nhieân oxit G chuû yeáu taïo nhieân (CO) N .Chaùy röøng . Ñoát nhieân lieäu O 300 > 3000 .Caùc phaûn öùng hoùa hoïc . Khí thaûi cuûa oâtoâ U aâm ó TR (Nguoàn: Taøi lieäu [1]) I Baûng 2: löôïng khí ñoäc haïi do oâ toâ thaûi ra treân 1km ñoaïn ñöôøng O Löôïng doäc haïi, g/km ñöôøng ñi M Khí ñoäc haïi Ñoäng cô xaêng Ñoäng cô Diezen Khí CO 60,00 0,69 – 2,57 Hydrocacbon 5,90 0,14 – 2,07 Nitô Oxit NOx 2,20 0,68 – 1,02 Muoäi khoùi(buïi lô löûng) 0,22 1,28 Sunfua ñioxit SO2 0,17 0,47 Chì 0,49 - 14.10-6 24.10-6 Xaêng-piren (Nguoàn: Taøi lieäu [1]) 3 SVTH: NGUYEÃN NHAÄT TRÖÔØNG MSSV: 90102976
  6. TAI LIEU CHI MANG TINH CHAT THAM KHAO Ñoà aùn moân hoïc xöû lyù chaát thaûi Baûng 3: löôïng phaùt thaûi khí ñoäc haïi CO do ñoát nhieân lieäu, nhieân lieäu (kg/taán nhieân lieäu) Caùc nguoàn ñoát Caùc nguoàn ñoát ngoaøi trong Nhieân lieäu Than ñaù loûng Chaát oâ nhieãm Ñoäng Ñoäng Sinh cô cô Sinh Nhieät hoaït vaø Nhieät xaêng Diezen hoaït vaø coâng ñieän ñieän coâng nghieäp nghieäp O Khí CO 395 9 0,005 0,025 0,25 25 F N .I (Nguoàn: [1]) H -Noàng ñoä neàn cuûa CO trong töï nhieân : 0,01 ÷ 0,23 mg/m3 ( 0,01 ÷ 0,2 ppm). N Noàng ñoä CO trong caùc thaønh phoá phuï thuoäc vaøo thôøi tieát vaø giao thoâng. Noàng A ñoä trung bình ño trong 8 giôø ≤ 20 mg/m3 ( 17 ppm). Tuy nhieân, noàng ñoä cöïc ñaïi X trong 8 giôø : treân 60 mg/m3 (53ppm) G ( nguoàn : [7]) N O I.1.3 Taùc haïi cuûa khí CO ñoái vôùi moâi tröôøng: U - Goùp phaàn taêng löôïng khí nhaø kính CO2 : vì : CO + ½ O2 = CO2 TR - CO laø khí ñoäc , aûnh höôûng ñeán söùc khoûe sinh vaät vaø con ngöôøi. I I.1.4 Taùc haïi cuûa khí CO leân söùc khoûe con ngöôøi: O - CO laø khí ñoäc. M - Noù phaûn öùng ( coù aùi löïc) raát maïnh vôùi hoàng caàu trong maùu taïo ra Cacboxy Hemoglobin (COHb) : Hb + CO Û HbCO + O2 - Hoãn hôïp HbCO laøm giaûm löôïng oxy trong maùu, ngaên caûn maùu haáp thuï vaø vaän chuyeån oxy nuoâi cô theå. - Haøm löôïng COHb trong maùu ñöôïc quan nieäm nhö sau : thoâng thöôøng trong cô theå con ngöôøi coù 5000 ml maùu vaø cöù 100 ml maùu coù chöùa 20 ml oxy. Neáu khí Cacbon oxit thay theá hoaøn toaøn cho oxy trong maùu ta goïi ñoù laø tröôøng hôïp maùu bò baõo hoøa- töùc haøm löôïng COHb baèng 100 %. % COHb = ( 3.317 x 10-5 ) . ( ppm CO )1.036 . ( RMV ) . ( t ) 4 SVTH: NGUYEÃN NHAÄT TRÖÔØNG MSSV: 90102976
  7. TAI LIEU CHI MANG TINH CHAT THAM KHAO Ñoà aùn moân hoïc xöû lyù chaát thaûi Trong ñoù : RMV (respiratory minute volume) löu löôïng khí hít thôû vaøo : Lít/phuùt Ppm CO : noàng ñoä ppm cuûa CO t : thôøi gian tieáp xuùc ( phuùt) - Haøm löôïng COHb trong maùu töø 2 ÷ 5 % baét ñaàu coù daáu hieäu aûnh höôûng ñeán heä thaàn kinh trung öông. Khi haøm löôïng COHb trong maùu taêng ñeán 10 ÷ 20 % caùc chöùc naêng hoaït ñoäng cuûa caùc cô quan khaùc nhau trong cô theå bò toån thöông. Neáu haøm löôïng COHb taêng ñeán ≥ 60%- töông öùng vôùi noàng ñoä khí CO trong khoâng khí = 1000 ppm thì tính maïng bò nguy hieåm vaø daãn ñeán töû vong.(xem baûng 5) - Tuy nhieân, khí CO khoâng ñeå laïi haäu quaû beänh lyù laâu daøi hoaëc gaây ra khuyeát O taät naëng neà ñoái vôùi cô theå. Ngöôøi bò nhieãm CO khi rôøi khoûi nôi oâ nhieãm, F noàng ñoä Cacboxy- hemoglobin trong maùu giaûm daàn do Cacbon oxit ñöôïc N thaûi ra ngoaøi qua ñöôøng hoâ haáp. .I - Bình thöôøng noàng ñoï COHb trong maùu ñöôïc giöõ ôû möùc 0,4 % do khí CO saûn H sinh beân trong cô theå khoâng phuï thuoäc vaøo nguoàn beân ngoaøi. N A X G N O Hình 3: Tính ñoäc cuûa khí CO U TR I O M Hình 4. Moái quan heä giöõa noàng ñoä khí CO vaø noâng ñoä COHb trong maùu 5 SVTH: NGUYEÃN NHAÄT TRÖÔØNG MSSV: 90102976
  8. TAI LIEU CHI MANG TINH CHAT THAM KHAO Ñoà aùn moân hoïc xöû lyù chaát thaûi I.1.5 Caùc giôùi haïn noàng ñoä cuûa CO trong moâi tröôøng: ü Noàng ñoä giôùi haïn cho pheùp cuûa CO: Trong khu vöïc daân cö moät laàn toái ña : 3mg/m3 · Trung bình ngaøy ñeâm : 1 mg/m3 · Trong khu vöïc saûn xuaát : 20 mg/ m3 · ü Tieâu chuaån cuûa khí CO trong moâi tröôøng xung quanh theo 5937– 1995 : trung bình 1 giôø : 40 mg/m3 · Trung bình 8 giôø : 10 mg/m3 · Trung bình 24 giôø : 5 mg/m3 · ü Tieâu chuaån ñoái vôùi khí thaûi coâng nghieäp : TCVN 5939- 1995 Giôùi haïn A ( aùp duïng cho caùc cô sôû ñang hoaït ñoäng): 1500 mg/m3 O Giôùi haïn B (aùp duïng cho caùc côû sôû töø ngaøy cô quan quaûn lyù moâi tröôøng F quy ñònh ) : 500 mg/m3 N ü Giôùi haïn toái ña cho pheùp ñôùi vôùi khí thaûi loø ñoát chaát thaûi raén y teá : .I 100 mg/m3 TCVN 6560- 1999 : CO : H Giôùi haïn toái ña cho pheùp ñoái vôùi khí thaûi ñoäng cô : TCVN 6438- 2001 N ü Giôùi haïn cuûa CO trong khí thaûi ñoäng cô ñöôïc cho ôû baûng 4 A X Baûng 4. Giôùi haïn toái ña cho pheùp cuûa CO trong khí thaûi ñoäng cô G CO Ñoäng cô xaêng Ñoäng cô Diezen N (% OÂ toâ Moâ toâ OÂ toâ theå Möùc 1 Möùc 2 Möùc 3 Möùc 4 Möùc 1 Möùc 2 Möùc 1 Möùc 2 Möùc 3 O tích) U 6,5 6,0 4,5 3,5 6,0 4,5 - - - TR I.2 I CÔ SÔÛ LYÙ THUYEÁT CUÛA CAÙC QUAÙ TRÌNH XÖÛ LYÙ KHÍ CACBON OXIT: O Ñeå khöû khí ñoäc CO, coù theå duøng caùc phöông phaùp sau ñaây: M I.2.1 Phöông phaùp ñoát : - Nguyeân taéc : CO + ½ O2 ------ > CO2 - Phaûn öùng xaûy ra ôû nhieät ñoä gaàn 1000oC ---- > coù theå taän duïng nhieät do phaûn öùng sinh ra. - Phaûn öùng xaûy ra khi coù xuùc taùc chöùa Cu vaø caùc kim loaïi khaùc. - Khi haøm löôïng CO thaáp, O2 cao, khí ñöôïc ñoát trong buoàng ñoát noài hôi. - Khi coù xuùc taùc , ôû nhieät ñoä gaàn 500oC, phaûn öùng giöõa CO vaø H2O nhö sau : CO + H2O ---- > CO2 + H2 + 9,5 kcal - Coù theå söû duïng xuùc taùc laø hoãn hôïp caùc oxit cuûa Fe vaø Crom ( 87% Fe2O3 vaø 65% Cr2O3 )vôùi caùc chaát MgO vaø K2O coù chöùc naêng kích thích phaûn öùng. 6 SVTH: NGUYEÃN NHAÄT TRÖÔØNG MSSV: 90102976
  9. TAI LIEU CHI MANG TINH CHAT THAM KHAO Ñoà aùn moân hoïc xöû lyù chaát thaûi Baûng 5: Trieäu chöùng cuûa cô theå öùng vôùi noàng ñoä Cacboxy- Hemoglobin trong maùu % COHb TT Trieäu chöùng trong maùu 1 Khoâng coù daáu hieäu gì < 1,0 2 Moät vaøi bieåu hieän khoâng bình thöôøng trong thaùi ñoä öùng xöû 1,0 ÷ 2,0 Aûnh höôûng ñeán heä thaàn kinh trung öông, giaûm khaû naêng 3 phaân bieät veà khoaûng thôøi gian, keùm nhaïy caûm giaùc quan 2,0 ÷ 5,0 keùm phaân bieät ñoä saùng vaø moät vaøi chöùc naêng taâm kyù khaùc 4 Chöùc naêng tim phoåi bò aûnh höôûng 5,0 ÷ 10,0 10,0 ÷ 20* 5 Ñau ñaàu nheï, giaõn maïch maùu ngoaïi vi O 6 Ñau ñaàu, maáp maùy thaùi döông 20 ÷ 30 F Ñau ñaàu nhieàu, meät moûi, hoa maét choùng maët, buoàn noân, 7 30 ÷ 40 N .I noân möûa vaø suy suïp 8 Suy suïp, ngaát, maïch ñaäp vaø nhòp thôû chaäm daàn 40 ÷50 H 9 Ngaát , giaûm maïch ñaäp vaø nhòp thôû, hoân meâ vaø co giaät töøng côn 50 ÷ 60 N Hoân meâ, co giaät töøng côn, tim maïch suy giaûm vaø A 10 60 ÷ 70 nguy cô töû vong X 11 Maïch yeáu, thôû chaäm vaø yeáu daàn roài taét thôû sau vaøi giôø 70 ÷ 80 G 12 Cheát trong voøng < 1 tieáng ñoàng hoà 80 ÷ 90 N 13 Cheát trong voøng vaøi phuùt > 90 O (Nguoàn: Taøi lieäu [1]) U I.2.2 Phöông phaùp haáp thuï : TR - Söû duïng phöông phaùp haáp thuï , söû duïng moät trong caùc dung dòch haáp thuï v Nitô loûng I v Dung dòch [ Cu(NH3)m(H2O)n]+ O v COCH M v Dung dòch Clorua ñoàng nhoâm CuAlCl4. I.2.2.1 Haáp thuï baèng dung dòch [ Cu(NH3)m(H2O)n]+ [Cu(NH3)m(H2O)n]+ + xNH3 + yCO ↔ [Cu(NH3)m+n(CO)y(H2O)n]+ + Q - Tuøy theo töøng noàng ñoä cuûa phöùc, taêng aùp suaát cuûa CO, giaûm nhieät ñoä, thì khaû naêng haáp thuï taêng. I.2.2.2 Haáp thuï baèng Clorua ñoàng nhoâm CuAlCl4 (20- 50%) vaø (80- 90%) Toluen CuCl + AlCl3 + 2 C6H5CH3 → (CuAlCl4)( C6H5CH3)2 sau ñoù : (CuAlCl4)( C6H5CH3)2 + 2 CO → (CuAlCl4).2 CO + 2 C6H5CH3 7 SVTH: NGUYEÃN NHAÄT TRÖÔØNG MSSV: 90102976
  10. TAI LIEU CHI MANG TINH CHAT THAM KHAO Ñoà aùn moân hoïc xöû lyù chaát thaûi -Caùc khí CO2, O2, N2, H2, khoâng tham gia phaûn öùng vôùi phöùc CuAlCl4 nhöng hôi nöôùc laïi phaûn öùng : CuAlCl4 + H2O → 2HCl + CuCl + CuAlCl4 .CuOCl - Vì vaäy, tröôùc khi haáp thuï khí phaûi ñöôïc saáy khoâ. Ñaây laø nhöôïc ñieåm cuûa phöông phaùp naøy. I.2.2.3 Haáp thuï baèng Nitô loûng - Khöû CO baèng phöông phaùp ñoát coù xuùc taùc laø phuø hôïp, nhöng trong doøng khí thaûi, ngoaøi CO coøn coù caùc khí khaùc coù theå laø chaát ñoäc ñoái vôùi xuùc taùc. - Quaù trình naøy ñöôïc öùng duïng trong coâng nghieäp nitô bao goàm 3 giai ñoaïn: * Laøm nguoäi sô boä vaø saáy khoâ khí. * laøm saïch khí vaø ngöng tuï moät phaàn caùc caáu töû. O * Röûa khí (loïai boû CO, CO2, CH4, .... ). F N I.2.3 Haáp phuï baèng than hoaït tính : .I - Doøng khí thaûi ñöôïc daãn vaøo ôû ñaùy thaùp, ñi qua lôùp vaät lieäu haáp phuï baèng than H hoaït tính, chaát oâ nhieãm CO ñöôïc giöõ laïi trong caùc khe roãng cuûa than vaø treân beà N maët than. Coøn khoâng khí saïch thoaùt ra ngoaøi ñænh thaùp. A - Khi than ñaõ baõo hoøa, ngöôøi ta nhaû haáp ñeå thu hoài chaát oâ nhieãm vaø ñeå than coù X theå haáp phuï trôû laïi. G N O U TR I O M 8 SVTH: NGUYEÃN NHAÄT TRÖÔØNG MSSV: 90102976
  11. TAI LIEU CHI MANG TINH CHAT THAM KHAO Ñoà aùn moân hoïc xöû lyù chaát thaûi CHÖÔNG II YEÂU CAÀU THIEÁT KEÁ O II.1 NHIEÄM VUÏ THIEÁT KEÁ: F - Thieát keá thaùp haáp thuï khí thaûi chöùa khí CO. N .I H II.2 CAÙC THOÂNG SOÁ CUÛA KHÍ THAÛI: N II.2.1 Caùc thoâng soá cuûa khí thaûi ñaàu vaøo: A - Coâng suaát xöû lyù : 10.000 m3/h. X - Khí thaûi ban ñaàu chöùa : 6% CO + 4% N2. G II.2.2 Caùc thoâng soá cuûa khí thaûi ñaàu ra - Noàng ñoä CO sau khi ra khoûi heä thoáng xöû lyù ñaït chuaån 1000 mg/m3 N (TCVN 5939-1995) O U II.3 CAÙC GIAÛ THUYEÁT TRONG QUAÙ TRÌNH TÍNH TOAÙN: TR - Quaù trình haáp thuï laø ñaúng nhieät. I - Khí thaûi goàm chuû yeáu laø H2, CO, N2 O M 9 SVTH: NGUYEÃN NHAÄT TRÖÔØNG MSSV: 90102976
  12. TAI LIEU CHI MANG TINH CHAT THAM KHAO Ñoà aùn moân hoïc xöû lyù chaát thaûi CHÖÔNG III ÑEÀ XUAÁT VAØ THUYEÁT MINH COÂNG NGHEÄ III.1 CHOÏN PHÖÔNG PHAÙP XÖÛ LYÙ: O Löïa choïn coâng ngheä : phöông phaâp haáp thuï , vì: ÿ F - Khöû CO baêng phöông phaùp ñoát coù xuùc taùc laø phuø hôïp, nhöng trong doøng khí N .I thaûi, ngoaøi CO coøn coù caùc khí khaùc coù theå laø chaát ñoäc ñoái vôùi xuùc taùc. - Phöông phaùp haáp phuï baèng than hoaït tính thì chi phí cao, do than hoaït tính H ñaét tieàn. N - Haáp thuï baèng Clorua ñoàng nhoâm CuAlCl4, hay haáp thuï baèng Haáp thuï baèng A dung dòch [ Cu(NH3)m(H2O)n]+ laø haáp thuï hoùa hoïc , phaùt sinh caùc hoùa chaát X thöù caáp, caàn phaûi saáy khoâ doøng khí --- > chi phí cao, sinh caùc chaát oâ nhieãm G thöù caáp. N - Haáp thuï CO baèng nitô loûng laø haáp thuï vaät lyù, ñôn giaûn , chi phí thaáp. O Öu ñieåm cuûa phöông phaùp haáp thuï : v Phöông phaùp haáp thuï coù theå aùp duïng khi caàn xöû lyù vôùi löu löôïng lôùn, noàng U ñoä chaát oâ nhieãm cao ( > 1%). TR v Ñaït hieäu quaû kinh teá cao. I v Coù theå thu hoài caùc chaát ñeå söû duïng tuaàn hoaøn laïi , hoaëc chuyeån sang coâng O ñoaïn saûn xuaát ra saûn phaåm khaùc. M Do ñoù ta löïa choïn phöông phaùp haáp thuï. III.2 SÔ LÖÔÏC VEÀ PHÖÔNG PHAÙP HAÁP THUÏ VAØ CAÙC LOAÏI THIEÁT BÒ HAÁP THUÏ: III.2.1 Sô löôïc veà phöông phaùp haáp thuï - Söï haáp thuï laø quaù trình huùt thu choïn loïc 1 hay moät soá thaønh phaàn cuûa hoãn hôïp khí baèng chaát huùt thu theå dòch, ta goïi chaát huùt thu theå dòch laø chaát haáp thuï. Coù 2 phöông thöùc haáp thuï : Haáp thuï vaät lyù vaø haáp thuï hoùa hoïc. - + Haáp thuï vaät lyù : nhöõng phaàn töû bò haáp thuï khoâng ñi vaøo nhöõng phaàn töû haáp thuï ( khoâng xaûy ra baát cöù phaûn öùng hoùa hoïc naøo), quaù trình xaûy ra do söï cheânh leäch aùp suaát rieâng phaàn cuûa chaát caàn haáp thuï trong doøng khí vaø trong dung dòch haáp thuï. 10 SVTH: NGUYEÃN NHAÄT TRÖÔØNG MSSV: 90102976
  13. TAI LIEU CHI MANG TINH CHAT THAM KHAO Ñoà aùn moân hoïc xöû lyù chaát thaûi + Haáp thuï hoùa hoïc : nhöõng phaàn töû bò haáp thuï seõ taùc ñoäng töông hoã hoùa hoïc vôùi caùc chaát haáp thuïvaø taïo thaønh hoãn hôïp hoùa hoïc môùi. Ñoäng hoïc cuûa quaù trình laø do cheânh leäch noàng ñoä vaø do phaûn öùng hoùa hoïc cô baûn. Yeâu caàu cuûa chaát haáp thuï : - 1. Coù khaû naêng haáp thuï cao --- > giaûm löu löôïng chaát haáp thuï --- > giaûm chi phí naêng löôïng vaø chi phí cho chaát haáp thuï. 2. Coù tính choïn loïc cao theo quan heä vôùi chaát caàn ñöôïc taùch ra --- >ñaûm baûo khaû naêng phaân ly hoaøn toaøn hoãn hôïp khí. 3. Coù theå coù tính boác hôi nhoû -- > vì khoâng caàn aùp suaát rieâng phaàn cuûa chaát haáp thuï lôùn. 4. Coù nhöõng tính chaát ñoäng hoïc toát. -- > Giaûm chieàu cao thieát bò. O 5. Coù khaû naêng hoaøn nguyeân toát --- > giaûm thôøi gian hoaøn nguyeân vaø giaûm löu F löôïng chaát mang nhieät. N 6. Coù tính oån ñònh nhieät hoùa hoïc --- > taêng thôøi gian söû duïng chaát haáp thuï .I 7. Khoâng coù taùc ñoäng aên moøn thieát bò. H 8. Coù giaù thaønh reû vaø deã tìm treân thò tröôøng. N III.2.2 CAÙC LOAÏI THIEÁT BÒ HAÁP THUÏ: A - Thieát bò haáp thuï coù chöùc naêng taïo ra beà maët tieáp xuùc giöõa hai pha khí vaø loûng X caøng lôùn caøng toát. Coù nhieàu daïng thaùp haáp thu: G III.2.2.1 Thaùp phun: - Laø thaùp coù cô caáu phun chaát loûng baèng cô hoïc hay baèng aùp suaát trong ñoù chaát N loûng ñöôïc phun thaønh nhöõng gioït nhoû trong theå tích roãng cuûa thieát bò vaø cho O doøng khí ñi qua. Thaùp phun ñöôc söû duïng khi yeâu caàu trôû löïc beù vaø khí coù chöùa U haït raén. TR III.2.2.2 Thaùp suûi boït (thaùp maâm): I - Khí ñöôïc cho qua taám ñuïc loã beân treân coù chöùa lôùp nöôùc moûng. O III.2.2.3 Thaùp suïc khí: M - Khí ñöôïc phaân taùn döôùi daïng caùc bong boùng ñi qua lôùp chaát loûng. Quaù trình phaân taùn khí coù theå thöïc hieän baèng caùch cho khí ñi qua taám xoáp, taám ñuïc loã hoaëc baèng caùch khuaáy cô hoïc. III.2.2.4 Thaùp ñeäm: - Chaát loûng ñöôïc töôùi treân lôùp ñeäm roãng vaø chaûy xuoáng döôùi taïo ra beà maët öôùt cuûa lôùp ñeäm ñeå doøng khí tieáp xuùc khi ñi töø döôùi leân. Thaùp ñeäm thöôøng ñöôïc söû duïng khi naêng suaát nhoû, moâi tröôøng aên moøn, tæ leä loûng: khí lôùn, khí khoâng chöùa buïi vaø haáp thuï khoâng taïo ra caën laéng. III.2.2.5 Thaùp ñóa: - Cho pheùp vaän toác khí lôùn neân ñöôøng kính thaùp töông ñoái nhoû, kinh teá hôn nhöõng thaùp khaùc. Ñöôïc söû duïng khi naêng suaát lôùn, löu löôïng loûng nhoû vaø moâi tröôøng khoâng aên moøn. 11 SVTH: NGUYEÃN NHAÄT TRÖÔØNG MSSV: 90102976
  14. TAI LIEU CHI MANG TINH CHAT THAM KHAO Ñoà aùn moân hoïc xöû lyù chaát thaûi Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa thaùp haáp thuï (xem hình 5) Chaát loûng vaøo Doøng khí ra Z xLyG X Ltr Y Gtr dZ O F Chaát loûng ra Doøng khí vaøo N .I Hình 5: Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa thaùp haáp thuï H ü Doøng khí ñöôïc daãn vaøo ôû ñaùy thaùp, dung dòch haáp thuï ñöôïc phun ôû ñænh thaùp. N ü Doøng khí caàn xöû lyù tieáp xuùc vôùi dung dòch haáp thuï, chaát caàn xöû lyù ñöôïc giöõ laïi A trong dung dòch haáp thuï vaø ñöôïc thu ôû ñaùy thaùp. Doøng khoâng khí saïch thoaùt ra X ngoaøi treân ñænh thaùp G Thaùp haáp thuï phaûi thoûa maõn nhöõng yeâu caàu sau: N ü Hieäu quaû vaø coù khaû naêng cho khí ñi qua. O ü Trôû löïc thaáp (
  15. SÔ ÑOÀ COÂNG NGHEÄ HAÁ P THUÏ KHÍ CO BAÈNG NITÔ LOÛ NG TRONG QUAÙ TRÌNH SAÛN XUAÁT AMONIAÊC LOÛNG M MSSV: 90102976 10 O 13 9 I 12 NH3 khí Khí saïc h CO 11 3 TR 2 5 1 Khí thaûi U nhieã m CO 2 2 4 6 SVTH: NGUYEÃN NHAÄT TRÖÔØNG O Boàn c höùa N Ñoà aùn moân hoïc xöû lyù chaát thaûi NH3 Boà n loû ng G Boàn 8 chöùa 14 c höùa X A N H Ghi chuù 7 Nitô loûng .I Ñöôø ng oán g daã n khí nhieã m CO Ñöôø ng oá ng daã n loûng TAI LIEU CHI MANG TINH CHAT THAM KHAO N Ñöôø ng oá ng daã n khí saï ch CO TRÖÔØNG ÑAÏ I HOÏ C BAÙCH KHOA 1,5- Thieá t bò truyeàn nhieät khí khí ÑOÀ AÙN MOÂN HOÏC XÖÛ LYÙ CHAÁT THAÛI TP. HOÀ CHÍ MINH 9- Quaï t huùt F KHOA MOÂ I TRÖÔØNG 2- Bình taù ch loû ng 11- Maùy neù n SOÁ BAÛN VEÕ: 2 THIEÁT KEÁ THAÙ P HAÁ P THUÏ KHÍ CO DUØ NG DUNG MOÂ I 3,6,10- Thieá t bò truyeà n nhieä t khí loû ng 12- Valve B AÛ N VEÕ SOÁÕ : 2 NITÔ LOÛ NG, COÂ NG SUAÁ T 10000 M3/H 4- Bình huù t aå m(H2O) baè ng silicagel 13- Boà n cao vò chöù a nitô loû ng O TS. NGUYEÃN PHÖÔÙC 7- Valve tieá t löu CNBM TL DAÂN 14- Bôm 8- Thaù p maâm ñuï c loã haá p thuï CO DÖ MYÕ LEÄ GVHD NN: SÔ ÑOÀ COÂNG NGHEÄ NGUYEÃ N NHAÄT 9 0102976 SVTH NHT:30-05-05 TRÖÔØNG Hình 6: Sô ñoà coâng ngheä thaùp haáp thuï CO trong quaù trình saûn xuaát amoniaêc loûng 13
  16. TAI LIEU CHI MANG TINH CHAT THAM KHAO Ñoà aùn moân hoïc xöû lyù chaát thaûi III.4 THUYEÁT MINH QUI TRÌNH COÂNG NGHEÄ: - Khí thaûi tröôùc khi vaøo thaùp haáp thuï ñöôïc laøm nguoäi vaø laøm laïnh qua nhieàu baäc baèng chính nguoàn khí saïch ñi ra töø thaùp haáp thuï vaø baèng NH3 (amoniaêc) loûng hoùa hôi qua caùc thieát bò truyeàn nhieät kieåu oáng xoaén,voû oáng.Trong töøng baäc, moät soá thaønh phaàn trong khí ngöng tuï ñöôïc taùch ra baèng caùc bình taùch loûng, baèng caùc thieát bò huùt aåm chöùa vaät lieäu huùt aåm silicagel. - Ban ñaàu, khí thaûi (coù aùp suaát 2,8÷3 Mpa, nhieät ñoä 303÷318oK) ñöôïc daãn qua thieát bò truyeàn nhieät khí-khí (1) ñeå ñöôïc laøm laïnh baèng khí saïch ñi ra töø thaùp. - Sau ñoù, khí thaûi ñöôïc daãn qua bình taùch loûng (2) roài ñöôïc daãn tieáp qua thieát bò trao ñoåi nhieät khí-loûng (3). Taïi ñaây, khí thaûi ñöôïc laøm laïnh laàn nöõa baèng O NH3 loûng. F - Khí thaûi ra khoûi (3) ñöôïc taùch aåm baèng bình taùch aåm silicagel (4) vaø ñöôïc laøm N .I laïnh laàn nöõa baèng khí saïch sau thaùp taïi thieát bò trao ñoåi nhieät khí-khí (5). Khí thaûi ñöôïc daãn tieáp qua bình taùch loûng (2/ ),roài qua thieát bò trao ñoåi nhieät H khí-loûng (6). N - Tröôùc khi vaøo thieát bò (6), nhieät ñoä khí thaûi khoaûng 103oK. Dung dòch röûa ôû ñaùy A thaùp ñöôïc boác hôi nhôø valve tieát löu (7). Valve tieát löu coù nhieäm vuï giaûm aùp X dung dòch röûa töø 2,5 Mpa xuoáng coøn khoaûng 1,64 MPa, laøm cho dung dòch G röûa chuyeån thaønh hôi. Hôi naøy vaøo thieát bò (6) ñeå laøm laïnh cho khí thaûi N xuoáng coøn 83o K. O - Sau ñoù khí thaûi vaøo thaùp haáp thuï. Hôi dung dòch röûa ñöôïc taùch loûng baèng bình U taùch loûng (2// ), ra khoûi (2// ), hôi N2 ñöôïc neùn leân aùp suaát 3 Mpa nhôø maùy TR neùn (11) tröôùc khi vaøo thieát bò trao ñoåi nhieät (10). - I Khí thaûi sau khi qua (6) ñöôïc daãn vaøo ñaùy thaùp haáp thuï. Nitô loûng ñöôïc bôm (14) bôm leân boàn cao vò (13) roài ñöôïc phaân phoái vaøo ñænh thaùp. Trong thaùp O haáp thuï. Nitô loûng vaø khí thaûi ñeàu ôû nhieät ñoä khoaûng 83oK, aùp suaát khoaûng M 2,25 Mpa. Nitô loûng vaø khí chuyeån ñoäng ngöôïc chieàu xaûy ra qua trình tieáp xuùc giöõa pha loûng vaø pha khí. Khi ñoù, CO ñöôïc haáp thuï vaø ñöôïc giöõ laïi trong pha loûng. Moät phaàn N2 khueách taùn vaøo pha khí. Khí saïch ( noàng ñoä CO ñaït yeâu caàu) ñöôïc quaït (9) daãn qua thieát bò trao ñoåi nhieät (10). Taïi ñaây, hôi N2 ñöôïc ngöng tuï thaønh loûng vaø tuaàn hoaøn vaøo thaùp haáp thuï. CHÖÔNG IV 14 SVTH: NGUYEÃN NHAÄT TRÖÔØNG MSSV: 90102976
  17. TAI LIEU CHI MANG TINH CHAT THAM KHAO Ñoà aùn moân hoïc xöû lyù chaát thaûi TÍNH TOAÙN THIEÁT BÒ – TÍNH TOAÙN COÂNG NGHEÄ IV.1 TÍNH SOÁ BAÄC TRUYEÀN KHOÁI: - Thaønh phaàn khí thaûi coù : CO, H2, N2 vôùi noàng ñoä nhö sau : yco = yd = 0, 06 ; y N 2 = 0, 04 ; y H 2 = 0, 9 O o - Khoái löôïng rieâng ôû điều kiện 0 C, 1 atm : F r co = 1, 25(kg 3 ) ; r N 2 = 1, 25(kg 3 ) ; N m m .I kg ) r H 2 = 0, 0899( H m3 - Khoái löôïng mol hoãn hôïp ñaàu : N M hh = yco M co + y N 2 M N 2 + yH 2 M H 2 A X M hh = 0, 06 * 28 + 0, 04 * 28 + 0, 9 * 2 = 4, 6(kg ) kmol G - Neáu xem hoãn hôïp ñaàu goàm khí CO(caáu töû A) vaø khí trô N2 + H2(caáu töû B) thì N khoái löôïng mol caùc caáu töû trong hoãn hôïp laø: O M A = 28 U 4, 6 - 0, 06 * 28 M - yd M A = 3,106 MB = M B = hh TR 1 - 0, 06 1 - yd I - Khoái löôïng rieâng hoãn hôïp khí ôû ñk chuaån (0oC, 1 atm) laø : O y y y 1 = d + N2 + H2 M r 0 r co r N 2 r H 2 0, 06 0, 04 0, 9 1 = + + r 0 1, 25 1, 25 0, 0899 r 0 = 0,1(kg 3 ) m - Choïn ñieàu kieän laøm vieäc cuûa thaùp haáp thuï : § P=22.5 (at) § T=83oK (-190oC) - Khoái löôïng rieâng hoãn hôïp khí ôû 83oK: 15 SVTH: NGUYEÃN NHAÄT TRÖÔØNG MSSV: 90102976
  18. TAI LIEU CHI MANG TINH CHAT THAM KHAO Ñoà aùn moân hoïc xöû lyù chaát thaûi PT rT * TT ; = r 0 * T0 P0 273 22, 5 * 735 = 7,148(kg 3 ) 8o r d 3 K = 0,1 * * m 83 761 - Suaát löôïng hoãn hôïp khí ban ñaàu : 10000 * 7,148 = 19, 86(kg ) Gd = Qd * r d ; Gd = s 3600 - Phaàn khoái löôïng cuûa CO trong pha hôi : y .M 0, 06 * 28 = 0, 365(kgCO ) ; yd = yd = d A kg .hh 1 * 4, 6 1.M hh - Phaàn khoái löôïng cuûa CO trong pha hôi ban ñaàu : O ( ) y d = 0, 365 kgCO F kg .hhkhí N .I - Suaát löôïng CO ban ñaàu : GAd = 19, 86 * 0, 365 = 7, 25(kg ) GAd = Gd * y d ; H s N - Suaát löôïng khí trô : A Gtro = 19, 86 - 7, 25 = 12, 61(kg ) ; Gtro = Gd - G Ad s X - Tyû soá khoái löôïng trong hoãn hôïp ñaàu: G 7, 25 G = 0, 575(kgCO ) Yd = N Y d = Ad kg .tro 12, 51 Gtro O - Noàng ñoä CO cho pheùp theo tieâu chuaån: U Cco = 1000(mg 3 ) cp TR m .hh.dkc - Phaàn mol (hay phaàn theå tích) trong hoãn hôïp cuoái: ICco 1000.10-6 cp O = 0, 0008 yc = = 1, 25 r co M - Phaàn khoái löôïng trong hoãn hôïp cuoái: Cco 1000.10-6 cp = 0, 01(kgCO ) yc = = kg .hh 0, 01 r0 - Tyû soá khoái löôïng trong hoãn hôïp cuoái: G Ac ; yc = GAc + Gtro 12, 61 G = 0,1274(kg ) GAc = tro = s 1 1 -1 -1 0, 01 yc 16 SVTH: NGUYEÃN NHAÄT TRÖÔØNG MSSV: 90102976
  19. TAI LIEU CHI MANG TINH CHAT THAM KHAO Ñoà aùn moân hoïc xöû lyù chaát thaûi G Ac 0,1274 = 0, 01(kgCO ) Yc = = kg .tro 12, 61 Gtro - Löôïng khí CO ñöôïc haáp thuï trong thaùp: M = GAd - GAc = 7, 25 - 0,1274 = 7,1226(kg ) s - Phöông trình ñöôøng caân baèng : M H X Y= A* * M B P M A + (1 - H ) X MB P - Heä soá Henry tra baûng coù: H = 40000(mmHg ) - Phöông trình ñöôøng caân baèng trôû thaønh: O 28 40000 X F * * Y= 3,106 22, 5 * 735 28 40000 N + (1 - )X .I 3,106 22, 5 * 735 - Noàng ñoä CO toái ña trong N2 loûng : X max = 0, 229 æ kgCO ö khi H ç kgN 2 ÷ è ø N Y d = 0.575 A - Soá lieäu treân ñöôøng caân baèng : X G Y* X N 0.700 Đ ườ ng 0.000 0.000 O cân 0.020 0.049 U bằ ng 0.600 0.040 0.097 c ủa TR 0.060 0.147 quá trình I 0.080 0.196 0.500 hấ p 0.100 0.246 O thụ 0.120 0.296 M 0.400 0.140 0.346 0.160 0.397 0.300 0.180 0.448 0.190 0.474 0.200 0.200 0.499 0.210 0.525 0.220 0.551 0.100 0.229 0.575 0.000 0.000 0.050 0.100 0.150 0.200 0.250 17 SVTH: NGUYEÃN NHAÄT TRÖÔØNG MSSV: 90102976
  20. TAI LIEU CHI MANG TINH CHAT THAM KHAO Ñoà aùn moân hoïc xöû lyù chaát thaûi - Löôïng N2 loûng toái thieåu caàn : mmin = tga min = 2, 426 - Löôïng N2 thöïc teá : m = 1, 2 * mmin = 1, 2 * 2.426 = 2, 9112 - Löôïng N2 loûng caàn ban ñaàu: Ld = m * Gtro = 2, 9112 * 12, 61 = 36, 71(kg ) s - Noàng ñoä CO trong N2 thöïc teá sau khi haáp thuï : Y d - Y c 0.575 - 0, 01 = 0.232 æ kgCO ö X= = ç kgN 2 ÷ 2.426 è ø m - Soá maâm lyù thuyeát aùp duïng cho thaùp haáp thuï CO baèng nitô loûng: O A -h lg 1 F 1-h nlt = -1 N .I lg A1 (Nguoàn: Taøi lieäu [4]) H - Trong ñoù: N Z N 2long A A1: yeáu toá haáp thuï A1 = 0,133 * Ztro X Z N 2long : suaát löôïng mol pha loûng(mol/s ;kmol/s; kmol/h) G N 36, 71 Ld = 1, 311(kmol ) Z N 2long = = s O MN2 28 U Z tro : suaát löôïng mol caùc chaát khí khoâng hoøa tan(mol/s ;kmol/s; kmol/h) TR 12, 61 G = 4, 06(kmol ) Z tro = tro = s 3,106 I M tro yd - yc O : möùc ñoä taùch chaát oâ nhieãm h= yd M y - yc 0, 06 - 0, 0008 = 0, 98667 h= d = 0, 06 yd Z N 2long 1, 311 - Do ñoù: = 2, 428 A1 = = 0,133 * Ztro 0.133 * 4, 06 2, 428 - 0, 98667 lg 1 - 0, 98667 - Soá baäc lyù thuyeát: - 1 = 5, 28 nlt = lg 2, 428 - Hieäu suaát thaùp maâm : E = 0,3 ÷ 0,8 - Choïn E = 0,6 18 SVTH: NGUYEÃN NHAÄT TRÖÔØNG MSSV: 90102976
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2