Đồ án tốt nghiệp: Tính toán và thiết kế hệ thống xử lý, thu hồi NH3 trong khí phóng không của nhà máy sản xuất Amoniac

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

Môc lôc

Lêi nãi ®Çu....................................................................................5

PhÇn I.Tæng quan.........................................................................7

Ch¬ng I. ¤ nhiÔm kh«ng khÝ do khÝ th¶i trong c«ng nghiÖp ho¸ chÊt

.......................................................................................................7

I.C¸c nguån g©y « nhiÔm khÝ trong c«ng nghiÖp s¶n xuÊt ho¸ chÊt

.......................................................................................................7

1.C«ng nghiÖp s¶n xuÊt axit Sunfuric................................7

2.C«ng nghiÖp s¶n xuÊt axit Nitric.....................................8

3.C«ng nghiÖp s¶n xuÊt giÊy.............................................8

4.C«ng nghiÖp s¶n ®å nhùa..............................................9

5.C«ng nghiÖp läc ho¸ dÇu................................................9

6.C«ng nghiÖp s¶n xuÊt ph©n bãn..................................10

7.C«ng nghiÖp s¶n xuÊt xi m¨ng.....................................10

8.C«ng nghiÖp s¶n xuÊt lu huúnh....................................10

II.Lîng h¬i vµ khÝ ®éc h¹i rß rØ tõ c¸c thiÕt bÞ c«ng nghÖ.........11

III.T¸c h¹i cña c¸c chÊt g©y « nhiÔm khÝ.....................................15

1.KhÝ CO..........................................................................15

2.KhÝ Nit¬ oxit..................................................................16

3.KhÝ SO2........................................................................17

4.KhÝ H2S.........................................................................17

5.KhÝ Clo..........................................................................18

6.KhÝ Amoniac.................................................................18

IV.Mét sè ph¬ng ph¸p xö lý khÝ th¶i trong c«ng nghiÖp ho¸ chÊt19

1. Mét sè ph¬ng ph¸p xö lý khÝ th¶i trong c«ng nghiÖp ho¸ chÊt19

2. Ph¬ng ph¸p hÊp thô xö lý khÝ th¶i chøa NH3….......................22

§µo Xu©n HuÇn Trang 3

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

a.Nguyªn lý qu¸ tr×nh........................................................22

b.C¸c yÕu tè ¶nh hëng ®Õn qu¸ tr×nh ............................23

Ch¬ng II.C«ng nghÖ s¶n xuÊt NH3…..........................................24

I.LÞch sö ph¸t triÓn cña c«ng nghÖ tæng hîp NH3...........24

II.Giíi thiÖu chung vÒ qu¸ tr×nh tæng hîp Amoniac24

III.TÝnh chÊt cña Amoniac...............................................25

IV.C¬ së lý luËn qu¸ tr×nh tæng hîp NH3…………...........27

V.D©y chuyÒn s¶n xuÊt NH3….......................................33

VI.ThuyÕt minh lu tr×nh c«ng nghÖ.................................36

Ch¬ng III.TÝnh c©n b»ng vËt chÊt cña qu¸ tr×nh phãng kh«ng. .38

I.C©n b»ng vËt chÊt cho th¸p tæng hîp NH3…................40

II.C©n b»ng vËt chÊt cho thiÕt bÞ lµm l¹nh b»ng H2O.....43

III.C©n b»ng vËt chÊt cho qu¸ tr×nh phãng kh«ng...........47

IV.TÝnh c©n b»ng vËt chÊt cho qu¸ tr×nh phãng kh«ng theo

n¨ng suÊt ph©n xëng........................................................51

PhÇn II. Qu¸ tr×nh xö lý vµ thu håi NH3 trong khÝ phãng kh«ng.53

Ch¬ng I. LËp luËn tÝnh kinh tÕ cña qu¸ tr×nh xö lý vµ

thu håi NH3 trong khÝ phãng kh«ng................................53

Ch¬ng II. D©y chuyÒn c«ng nghÖ qu¸ tr×nh hÊp thô

NH3

trong khÝ phãng kh«ng.....................................................54

Ch¬ng III.TÝnh to¸n qu¸ tr×nh hÊp thô NH3 trong khÝ

phãng kh«ng….................................................................56

I.TÝnh to¸n thiÕt bÞ chÝnh...............................................56

II.TÝnh to¸n c¬ khÝ...........................................................66

III.TÝnh to¸n thiÕt bÞ phô.................................................75

IV.TÝnh c©n b»ng nhiÖt lîng cho qu¸ tr×nh hÊp thô........88

V.TÝnh c©n b»ng vËt chÊt cho qu¸ tr×nh nh¶ hÊp thô. . ..90

§µo Xu©n HuÇn Trang 4

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

KÕt luËn ......................................................................................91

Tµi liÖu tham kh¶o.......................................................................92

LêI NãI §ÇU

“B¶o vÖ m«i trêng lµ mét vÊn ®Ò sèng cßn cña ®Êt níc , cña

nh©n lo¹i, lµ nhiÖm vô cã tÝnh x· héi s©u s¾c , g¾n liÒn víi cuéc ®Êu

tranh xãa ®ãi gi¶m nghÌo cña mçi níc , víi cuéc ®Êu tranh v× hßa

b×nh vµ tiÕn bé x· héi trªn ph¹m vi toµn thÕ giíi”

§ã lµ lêi më ®Çu cña B¶n chØ thÞ sè 36-CT/TW ngµy 25/6/1998

cña Bé ChÝnh trÞ Ban ChÊp hµnh Trung ¬ng §¶ng Céng S¶n ViÖt

Nam kho¸ 8

Qu¸n triÖt tinh thÇn vµ néi dung cña chØ thÞ nªu trªn , tõ ®ã

cho ®Õn nay c«ng t¸c b¶o vÖ m«i trêng, chèng suy tho¸i m«i trêng

trong mäi lÜnh vùc ®êi sèng, c«ng nghiÖp…®· vµ ®ang ®îc c¸c

ngµnh c¸c cÊp , mäi ngêi d©n, mäi c¬ së s¶n xuÊt c«ng nghiÖp hÕt

søc quan t©m .

MÆc dï vËy m«i trêng nãi chung vµ m«i trêng kh«ng khÝ nãi

riªng, ®Æc biÖt t¹i c¸c khu c«ng nghiÖp vÉn cã nh÷ng dÊu hiÖu «

nhiÔm ®¸ng lo ng¹i . PhÇn lín c¸c nhµ m¸y xÝ nghiÖp cha ®îc trang bÞ

hoÆc trang bÞ thiÕu ®ång bé c¸c hÖ thèng xö lý khÝ th¶i, bôi, níc th¶i

vµ hµng ngµy th¶i vµo bÇu khÝ quyÓn mét lîng khæng lå c¸c chÊt ®éc

h¹i g©y « nhiÔm nghiªm träng c¶ mét vïng réng lín quanh nhµ m¸y.

Do ®Æc thï cña c«ng nghiÖp ho¸ chÊt, khÝ th¶i cña c¸c nhµ m¸y

ho¸ chÊt cßn chøa rÊt nhiÒu c¸c khÝ ®éc h¹i vµ nång ®é cña chóng v-

ît nhiÒu lÇn tiªu chuÈn cho phÐp. Theo tÝnh chÊt ho¸ lý ngêi ta ph©n

lo¹i khÝ th¶i lµm hai nhãm : Nhãm v« c¬ bao gåm c¸c khÝ SO 2 , SO3 ,

§µo Xu©n HuÇn Trang 5

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

H2S , CO , CO2 , NOX , NH3 , HCl , H2SO4 , HF…Nhãm h÷u c¬ bao

gåm : Benzen , butan , axeton , c¸c axit h÷u c¬ , c¸c dung m«i h÷u c¬.

Tuú theo thµnh phÇn vµ khèi lîng khÝ th¶i ®Ó tiÕn hµnh mét ph-

¬ng ph¸p xö lý phï hîp, ®¶m b¶o kü thuËt xö lý vµ tÝnh kinh tÕ cña ph -

¬ng ph¸p ®ã . Khi lùa chän thiÕt bÞ lµm s¹ch khÝ th¶i cÇn ph¶i tÝnh

®Õn hiÖu qu¶ lµm s¹ch, nh÷ng chi phÝ ®Çu t ban ®Çu , nh÷ng chi

phÝ trong qu¸ tr×nh vËn hµnh , tuæi thä cña hÖ thèng xö lý, ®¬n gi¶n

trong vËn hµnh , dÔ dµng kiÓm tra söa ch÷a , chi phÝ ®iÖn n¨ng hîp

lý…

Trong néi dung thiÕt kÕ tèt nghiÖp nµy, em ®· tiÕn hµnh tÝnh

to¸n, thiÕt kÕ hÖ thèng xö lý , thu håi khÝ NH 3 trong khÝ phãng kh«ng

cña nhµ m¸y s¶n xuÊt NH3. Dï ®· hÕt søc cè g¾ng nhng b¶n tÝnh

to¸n vµ thiÕt kÕ cßn nhiÒu h¹n chÕ , em rÊt mong ®îc c¸c thÇy c« h-

íng dÉn chØ b¶o thªm.

Sinh viªn §µo Xu©n HuÇn

§µo Xu©n HuÇn Trang 6

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

PhÇn i.Tæng quan

Ch¬ng I. ¤ nhiÔm kh«ng khÝ do khÝ th¶i trong c«ng nghiÖp ho¸

chÊt.

I.C¸c nguån g©y « nhiÔm trong c«ng nghiÖp ho¸ chÊt

C«ng nghÖ ho¸ chÊt bao gåm rÊt nhiÒu lo¹i nhµ m¸y, s¶n xuÊt

ra rÊt nhiÒu lo¹i s¶n phÈm kh¸c nhau, phôc vô cho ®êi sèng,

c«ng nghiÖp, quèc phßng, vµ do ®ã vÒ khÝa c¹nh « nhiÔm khÝ còng

cã rÊt nhiÒu vÊn ®Ò chuyªn m«n riªng biÖt vµ ®a d¹ng

Mét sè nguån « nhiÔm khÝ ®iÓn h×nh trong c«ng nghÖ ho¸ chÊt

nh sau:

1.C«ng nghiÖp s¶n xuÊt Axit sunfuric

Axit sunfuric H2SO4 cã thÓ ®îc s¶n xuÊt tõ lu huúnh ®¬n chÊt

( S cã thÓ ®îc thu tõ khÝ ®èt thiªn nhiªn), tõ Sunfua S¾t, quÆng

FeS2 , ph¶n øng x¶y ra nh sau: Tõ lu huúnh S + O2 (cid:0) SO2

Tõ quÆng Pirit 4 FeS2 + 1102 (cid:0) 2 Fe2O3 + 8SO2

§µo Xu©n HuÇn Trang 7

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

Sunfua ®ioxit thu ®îc tõ qu¸ tr×nh nung ®èt trªn ®©y thêng cã

hµm lîng tõ 8 (cid:0) 44% ®îc cho tiÕp xóc víi chÊt xóc t¸c ë nhiÖt ®é

4500C ®Ó oxi ho¸ SO2. 2 SO2 + O2(cid:0) 2 SO3

TiÕp theo SO3 ®îc hÊp thô bëi H2SO4 lo·ng ®Ó ®¹t ®îc ®é ®Ëm

®Æc theo yªu cÇu:

SO3 + H2O (cid:0) H2SO4

Trong thiÕt bÞ oxi ho¸ xóc t¸c nhiÒu líp (4 (cid:0) 5 líp) tû lÖ SO2 ®îc

chuyÓn ho¸ lµ 96 (cid:0) 98%, phÇn cßn l¹i ®îc ph¸t th¶i vµo khÝ quyÓn.

§èi víi nhµ m¸y c«ng suÊt 1500 tÊn H2SO4/ ngµy, lîng ph¸t th¶i ( nhê

n©ng cao hiÖu qu¶ chuyÓn ®æi ) cã thÓ h¹ xuèng tõ 44 xuèng 4 tÊn /

ngµy, tõ ®ã lµm t¨ng thªm 54 tÊn H2SO4/ ngµy

Nång ®é SO2 trong khi th¶i cña d©y chuyÒn s¶n xuÊt H2SO4

hiÖn ®¹i cã thÓ ®¹t 1,33g/ m3.

2.C«ng nghÖ s¶n xuÊt axit nitric: HNO3

Ph¬ng ph¸p phæ biÕn ®Ó ®iÒu chÕ axit nitric lµ ®èt cã xóc t¸c

Am«niac trong kh«ng khÝ. C¸c ph¶n øng x¶y ra nh sau:

4NH3 + 5 O2 (cid:0) 4 NO + 6 H2O + Q

2 NO2 + Q

2NO + O2 (cid:0) 3NO2 + H2O (cid:0) 2HNO3 + NO + Q

ChÊt « nhiÔm ph¸t th¶i vµo khÝ quyÓn chñ yÕu lµ NO2 (nång

®é ph¸t th¶i ë èng khãi dao ®éng ë kho¶ng 1500 (cid:0) 3000ppm), ngoµi

ra cßn cã NO, NH3 . C«ng nghÖ tiªn tiÕn ®· cho phÐp h¹ nång ®é khÝ

NOx ph¸t th¶i xuèng cßn 300 ppm

3.C«ng nghiÖp s¶n xuÊt giÊy

ChÊt g©y « nhiÔm chñ yÕu tho¸t ra tõ c«ng nghiÖp s¶n xuÊt

giÊy lµ khÝ SO2 , H2S, mïi h«i thèi , buån n«n . GiÊy lµ s¶n phÈm thu

®îc b»ng c¸ch Ðp c¸c líp sîi Xenluloz¬. Nguyªn liÖu lµm giÊy lµ gç.

§µo Xu©n HuÇn Trang 8

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

D¨m gç ®îc ng©m vµ nÊu díi ¸p suÊt cao trong xót (NaOH) vµ natri

sunfua (NaS)

KÕt qu¶ lµ thu ®îc dung dÞch bét giÊy mµu ®en cã chøa mét l-

îng nhá c¸c chÊt H2S vµ c¸c hîp chÊt Sunfua h÷u c¬ t¹o ra mïi h«i thèi

khã chÞu.

Ngoµi ra khi hoµn nguyªn dung dÞch nÊu bét giÊy ®Ó t¸i sö

dông b»ng c¸ch cho bèc h¬i, cÆn b· ®îc ®èt trong c¸c lß ®Æc biÖt

®Ó t¹o thµnh tro natrisunfit Na2SO3 vµ natri cacbonnat Na2CO3. Trong

qu¸ tr×nh nµy tho¸t ra nhiÒu khÝ H2S vµ c¸c chÊt CH3HS , (CH3)2S ,

(CH3)2S2 cã mïi h«i thèi khã chÞu ®Æc trng cho c«ng nghiÖp giÊy.

§µo Xu©n HuÇn Trang 9

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

4.C«ng nghiÖp s¶n xuÊt ®å nhùa:

C«ng nghiÖp s¶n xuÊt gia c«ng ®å nhùa tuy kh«ng ph¶i lµ c¸c

nguån « nhiÔm lín, tuy nhiªn l¹i rÊt ®a d¹ng do sù kh¸c nhau trong d©y

chuyÒn s¶n xuÊt, nguyªn liÖu, m¸y mãc thiÕt bÞ.

T¹i c«ng ®o¹n chÕ biÕn: Polime ho¸ c¸c nguyªn liÖu ban ®Çu

(m«n«me) ®îc tiÕn hµnh trong c¸c thïng kÝn, nguy c¬ g©y « nhiÔm

hÇu nh bÞ triÖt tiªu.

Khi söa ch÷a c¸c lo¹i thïng chøa, ®å nhùa polime, khi dän dÑp

c¸c thiÕt bÞ ph¶n øng cã thÓ lµm bèc ra mét sè h¬i, khÝ cã mïi g©y

khã chÞu, dÞ øng, nhÊt lµ cho c«ng nh©n vËn hµnh giai ®o¹n nµy.

T¹i c«ng ®o¹n Ðp khu«n: §Ó t¹o ra s¶n phÈm cã chÊt lîng cao,

ngêi ta ®· trén vµo polyme nhiÒu lo¹i phô gia cã tÝnh ®éc h¹i cao nh

c¸c kho¸ng chÊt cã gèc Ch×, Cadimi rÊt ®éc h¹i cho søc khoÎ.

5.C«ng nghÖ läc ho¸ dÇu

C«ng nghÖ chÕ biÕn dÇu má ®· cã nh÷ng bíc ph¸t triÓn m¹nh

mÏ tõ nhiÒu thËp kû tríc. Giai ®o¹n ®Çu cña qu¸ tr×nh läc dÇu lµ qu¸

tr×nh chng ¸p - ph©n ly dÇu th« ra thµnh nhiÒu cÊp cã tû träng kh¸c

nhau - ®ã lµ qu¸ tr×nh Cracking. Mét sè s¶n phÈm thu ®îc sau qu¸

tr×nh cracking cã thÓ sö dông ngay, phÇn cßn l¹i ®ßi hái ph¶i chÕ

biÕn tiÕp.

KhÝ th¶i cña nhµ m¸y läc dÇu gåm cã:

a. H¬i Hidrocacbon rß rØ tõ c¸c khe hë , n¾p ®Ëy kh«ng kÝn

cña thiÕt bÞ, thïng chøa.

b. KhÝ th¶i cña c¸c lß nung, bÕp ®un, vßi ®èt sö dông cho qóa

tr×nh chng cÊt, trong ®ã cã SO2 do ®èt c¸c t¹p chÊt cã S..

c. KhÝ cã chøa c¸c hîp chÊt cña S nh H2SO4 tho¸t ra tõ c¸c tÇng

cña th¸p chng cÊt , khÝ th¶i cña c¸c hîp chÊt cña S tõ phÇn cÊt ®îc.

§µo Xu©n HuÇn Trang 10

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

d. Bôi víi thµnh phÇn cã h¹t rÊt mÞn tho¸t ra tõ c¸c qu¸ tr×nh

hoµn nguyªn c¸c chÊt xóc t¸c. §©y lµ chÊt g©y « nhiÔm chñ yÕu cña

nhµ m¸y läc dÇu.

§µo Xu©n HuÇn Trang 11

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

6.C«ng nghiÖp s¶n xuÊt ph©n bãn ( ph©n ®¹m, ph©n

Supephotphat)

C«ng nghiÖp s¶n xuÊt ph©n bãn gèc nit¬ g©y « nhiÔm kh«ng

khÝ bëi c¸c khÝ CO, H2S, SO2 , NH3.

S¶n xuÊt ph©n Supephotphat ®îc tiÕn hµnh theo ph¬ng ph¸p

cho axit Sunfuric t¸c dông víi Phèt ph¸t thiªn nhiªn (quÆng

apatit,ph«tphat canxi ) .Trong quÆng lu«n cã thµnh phÇn flo ( (cid:0) 1 %) .

C¸c hîp chÊt chøa flo ph¶n øng víi H2SO4 vµ th¶i ra HF vµ SiF4. Lîng

ph¸t th¶i c¸c khÝ ®éc h¹i nhiÒu nhÊt ë c«ng ®o¹n lµm ®«ng ®Æc b»ng

c¸ch thæi kh«ng khÝ vµ axit photphoric. Kh«ng khÝ tho¸t ra tõ c¸c qu¸

tr×nh nµy cã chøa kho¶ng 10 g/m3 flo. Sau khi läc s¹ch khÝ th¶i nång

®é khÝ flo cã thÓ gi¶m xuèng cßn 0,2 g/m3.

7.¤ nhiÔm kh«ng khÝ trong c«ng nghiÖp s¶n xuÊt xi m¨ng

ChÊt g©y « nhiÔm chñ yÕu lµ bôi. Bôi tho¸t ra m«i trêng xung

quanh tõ c¸c c«ng ®o¹n sau ®©y:

VËn chuyÓn vµ chøa kho c¸c lo¹i vËt liÖu nh ®¸ v«i, ®Êt sÐt ,

phô gia. NÕu thao t¸c qu¸ tr×nh víi nguyªn liÖu Èm th× bôi to¶ ra sÏ ®îc

gi¶m thiÓu ®¸ng kÓ.

SÊy vµ nung: To¶ nhiÒu bôi vµ khÝ SO 2 cã nguån gèc tõ nhiªn

liÖu

NghiÒn vµ tr÷ Klinker g©y to¶ bôi

8.¤ nhiÔm kh«ng khÝ trong c«ng nghiÖp s¶n xuÊt S

Lu huúnh (S) ®îc s¶n xuÊt trªn c¬ së ®iÖn ph©n c¸c muèi alcalin

(kim lo¹i kiÒm: liti, natri, kali…) trong dung dÞch níc hoÆc ë tr¹ng th¸i

nung ch¶y. Nguy c¬ g©y « nhiÔm kh«ng khÝ thêng do Cl2, HCl bÞ

th¶i ra èng khãi.

§µo Xu©n HuÇn Trang 12

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

B¶ng1. C¸c chÊt khÝ, bôi ®éc h¹i th¶i ra tõ c¸c nhµ m¸y ho¸ chÊt.

TT Nhµ m¸y HNO3 1 C¸c chÊt khÝ ®éc h¹i th¶i ra NO, NO2 , NH3

HCl 2 HCl , Cl2

3 H2SO4

+ S¶n xuÊt theo ph¬ng ph¸p SO2, SO2, H2S, SO2, NH3.

N2 NO, NO2 , NH3, SO2 , Fe2O3

+ Ph¬ng ph¸p tiÕp xóc tõ S (bôi)

4 5 NH3 Ph©n bãn tæng hîp HCl , Cl 2 CO, CO2, H2S, SO2, NH3 NO, NO2 , NH3 , HF, H2SO4 ,

6 7 Supe Photphat Níc NH3 P2O5, HNO3 H2SO4 , HF, bôi Supephotphat NH3

P2O5, H2SO4 , HF, Ca3F( PO4) 8 Photpho vµ axit Photphoric

9 Metanol 10 Axetylen 11 Cl2 12 Sîi nh©n t¹o 13 Cacbamit (bôi) CH3OH , CO CH2=CH2, må hãng HCl, Cl2 H2S, CS2 NH3, CO , (NH3)2CO (bôi)

II.Lîng h¬i vµ khÝ th¶i ®éc h¹i rß rØ tõ c¸c thiÕt bÞ c«ng nghÖ.

§µo Xu©n HuÇn Trang 13

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

Trong c«ng nghiÖp ho¸ chÊt lu«n lu«n cã mét hÖ thèng b×nh

chøa, thiÕt bÞ cã dung tÝch, ®êng èng ¸p lùc cao… Tõ c¸c thiÕt bÞ

trªn lu«n lu«n cã mét lîng khÝ cña chÊt chøa bªn trong thiÕt bÞ tho¸t

ra ngoµi qua khe hë, bÝch nèi lµm « nhiÔm bÇu kh«ng khÝ bªn trong

ph©n xëng nÕu c¸c thiÕt bÞ ®Æt trong nhµ hoÆc lµm « nhiÔm bÇu

khÝ quyÓn nÕu thiÕt bÞ, ®êng èng ®Æt ngoµi trêi.

§Ó cã thÓ b¶o vÖ m«i trêng, an toµn lao ®éng c¸c thiÕt bÞ ¸p

lùc cÇn ph¶i ®îc thö nghiÖm vÒ ®é kÝn vµ cho phÐp cã mét ®é

kh«ng kÝn nhÊt ®Þnh ®îc tiªu chuÈn ho¸ tuú thuéc vµo møc ®é ®éc

h¹i hoÆc nguy hiÓm ch¸y næ cña m«i chÊt chøa bªn trong thiÕt bÞ.

§Ó kiÓm so¸t ®îc « nhiÔm do c¸c nguån ph¸t th¶i d¹ng trªn, cÇn

x¸c ®Þnh lîng h¬i, khÝ tho¸t ra qua khe hë cña thiÕt bÞ cao ¸p.

§é hë cña thiÕt bÞ ®êng èng x¸c ®Þnh nh sau:

1 (cid:0)

TP 12 TP 21

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) h = (cid:0) (cid:0)

Víi h: §é hë, h-1

P1, P2: ¸p suÊt tuyÖt ®èi ban ®Çu vµ cuèi cïng cña thêi gian thö

nghiÖm

T1, T2 : NhiÖt ®é tuyÖt ®èi ban ®Çu vµ cuèi thêi gian thö

nghiÖm

(cid:0) : Thêi gian thö nghiÖm , h

NÕu nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt khÝ quyÓn kh«ng thay ®æi trong suèt

thêi gian thö nghiÖm th×

1 (cid:0)

P(cid:0) P 1

h =

(cid:0) P : §é sôt ¸p suÊt trong thêi gian thö nghiÖm

h: ®é hë ,h-1

h ®îc tiªu chuÈn ho¸ cho c¸c thiÕt bÞ c«ng nghÖ kh¸c nhau.

Lîng h¬i, khÝ rß rØ tõ c¸c thiÕt bÞ c«ng nghÖ

§µo Xu©n HuÇn Trang 14

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

GG 2 (cid:0)

1 (cid:0)

VP 1 RT 1

VP 2 RT 2

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) G = (cid:0) (cid:0)

NÕu T1 = T2 = T

(cid:0)

VP . RT . 1

(cid:0) (cid:0) G =

(cid:0) Rót trÞ sè (cid:0) P tõ trªn ta cã

P1 V. RT

G = h.

Víi: G: Lîng h¬i, khÝ rß rØ tõ thiÕt bÞ , Kg/ h

V: Dung tÝch thiÕt bÞ , m3

R: H»ng sè chÊt khÝ trong thiÕt bÞ , J/ Kg. K Trong c«ng thøc trªn P1/RT chÝnh lµ khèi lîng ®¬n vÞ (cid:0) 1

(kg/m3 ) cña khÝ chøa trong thiÕt bÞ øng víi ¸p suÊt vµ nhiÖt ®é lµm

viÖc , do ®ã ta cã thÓ viÕt c«ng thøc trªn díi d¹ng:

G=h.(cid:0) 1.V , kg/h

C«ng thøc trªn cho phÐp x¸c ®Þnh lîng khÝ rß rØ nÕu thiÕt bÞ

®îc thö ®é kÝn b»ng chÝnh lo¹i khÝ lµm viÖc cña nã.

Tiªu chuÈn ViÖt Nam 3959 - 1995. ChÊt lîng khÝ - Tiªu chuÈn

khÝ th¶i c«ng nghiÖp ®èi víi bôi vµ c¸c chÊt v« c¬

1. Ph¹m vi ¸p dông

a. Tiªu chuÈn nµy quy ®Þnh gi¸ trÞ nång ®é cña c¸c chÊt v« c¬

vµ bôi trong khÝ th¶i c«ng nghiÖp (tÝnh b»ng mg/m3 khÝ th¶i) vµo

kh«ng khÝ xung quanh.

KhÝ th¶i c«ng nghiÖp nãi trong tiªu chuÈn nµy lµ khÝ vµ khÝ cã

chøa bôi do c¸c qu¸ tr×nh s¶n xuÊt, kinh doanh, dÞch vô, vµ do c¸c

ho¹t ®éng kh¸c t¹o ra.

b.Tiªu chuÈn nµy ¸p dông ®Ó kiÓm so¸t nång ®é c¸c chÊt v« c¬

vµ bôi cã trong khÝ th¶i c«ng nghiÖp tríc khi th¶i vµo m«i trêng

§µo Xu©n HuÇn Trang 15

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

2. B¶ng 2.Gi¸ trÞ giíi h¹n cho phÐp cña bôi trong khÝ th¶i

c«ng nghiÖp (mg/m3)

TT Th«ng sè 1 Khãi bôi: - NÊu kim lo¹i Gi¸ trÞ giíi h¹n (A) Gi¸ trÞ giíi h¹n (B) 400 200

- Bª t«ng nhùa 500 200

- Xi m¨ng 400 100

-C¸c nguån 600 400

kh¸c Bôi: - Chøa Silic 2 100 50

- Chøa ami¨ng

kh«ng 40 30 20 30 150 150 250 500 100 6 1500 1500 kh«ng 25 10 1 10 20 30 20 200 10 2 500 500 Antimon 3 Asen 4 Cadimi 5 Ch× 6 §ång 7 KÏm 8 9 Clo 10 HCl 11 Fl, axit HF c¸c nguån 12 H2S 13 CO 14 SO2

2500 1000 NOX (c¸c nguån)

4000 1000 15 16 NOx (C¬ së axit)

§µo Xu©n HuÇn Trang 16

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

17 H2SO4 (c¸c nguån) 18 HNO3 19 Amoniac 300 2000 300 35 70 100

Ghi chó: Ph¬ng ph¸p lÊy mÉu, ph©n tÝch, tÝnh to¸n x¸c ®Þnh

tõng th«ng sè cô thÓ ®îc quy ®Þnh trong c¸c tiªu chuÈn ViÖt Nam t-

¬ng øng

Gi¸ trÞ giíi h¹n A: ¸p dông cho c¸c c¬ së ®ang ho¹t ®éng.

Gi¸ trÞ giíi h¹n ë cét B : ¸p dông cho tÊc c¶ c¸c c¬ së kÓ tõ ngµy

c¬ quan qu¶n lý m«i trêng quy ®Þnh

§èi víi khÝ th¶i cña mét sè ho¹t ®éng s¶n xuÊt, kinh doanh dÞch

vô ®Æc thï, khÝ th¶i vµo khÝ quyÓn theo c¸c quy ®Þnh riªng.

III.T¸c h¹i cña c¸c chÊt g©y « nhiÔm khÝ

Lîng kh«ng khÝ mµ c¬ thÓ cÇn cho sù h« hÊp hµng ngµy cña

mét con ngêi vµo kho¶ng 10 m3, do ®ã nÕu trong kh«ng khÝ cã lÉn

nhiÒu chÊt ®éc h¹i ®ã sÏ t¹o ®iÒu kiÖn cho chóng x©m nhËp s©u vµo

c¬ thÓ, g©y ra nh÷ng hËu qu¶ rÊt nghiªm träng cho tÝnh m¹ng vµ søc

khoÎ con ngêi.

1.KhÝ CO:

C¸cbonoxit CO lµ mét lo¹i khÝ ®éc do nã cã ph¶n øng rÊt m¹nh

(cã ¸i lùc) víi hång cÇu trong m¸u vµ t¹o ra cacboxy hemoglobin

(COHb) lµm h¹n chÕ sù trao ®æi vµ vËn chuyÓn oxy trong m¸u ®i

nu«i c¬ thÓ.

Tuy nhiªn khÝ CO kh«ng ®Ó l¹i hËu qu¶ bÖnh lý l©u dµi hoÆc

g©y ra khuyÕt tËt nÆng nÒ ®èi víi c¬ thÓ.

Ngêi bÞ nhiÔm CO khi rêi khái n¬i « nhiÔm, nång ®é CO-Hb

trong m¸u gi¶m dÇn do CO ®a th¶i ra ngoµi qua ®êng h« hÊp.

§µo Xu©n HuÇn Trang 17

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

§µo Xu©n HuÇn Trang 18

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

B¶ng 3 . TriÖu chøng cña c¬ thÓ øng víi nång ®é COHb trong m¸u

TT TriÖu chøng

% COHb trong m¸u < 1,0 1,0 - 2,0 1 2 Kh«ng cã dÊu hiÖu g× Mét vµi biÓu hiÖn kh«ng b×nh thßng trong th¸i

3 ®é øng xö ¶nh hëng ®Õn hÖ thÇn kinh trung ¬ng, kÐm

nh¹y c¶m, gi¸c quan, kÐm ph©n biÖt ®é s¸ng, 2,0 (cid:0) 5,0

4 5 6 7 rèi lo¹n t©m lý Chøc n¨ng tim phæi bÞ ¶nh hëng §au ®Çu nhÑ, gi¶m m¹ch m¸u ngo¹i vi §au ®Çu, mÊp m¸y th¸i d¬ng §au ®Çu nhiÒu, mÖt mái , hoa m¾t, chãng 5,0 (cid:0) 10 (cid:0) 20 (cid:0) 30 (cid:0) 10 20 30 40

8 9 mÆt, buån n«n, n«n möa, suy sôp Suy sôp, ngÊt, m¹ch vµ nhÞp thë chËm dÇn NgÊt, gi¶m m¹ch ®Ëp vµ nhÞp thë, co giËt tõng 40 (cid:0) 50 (cid:0) 50 60

c¬n

10 H«n mª, co giËt tõng c¬n, tim m¹ch suy gi¶m, 60 (cid:0) 70

nguy c¬ chÕt

11 M¹ch yÕu, thë chËm, yÕu dÇn vµ t¾t thë sau 70 (cid:0) 80

vµi giê

12 ChÕt trong vßng 1 tiÕng 13 ChÕt trong vßng vµi phót 80 (cid:0) > 90

2. KhÝ Nit¬ oxit NOx

Cã tÊt c¶ 6 lo¹i Nit¬ oxit: N2O, NO , NO2, N2O3, N2O4, N2O5.

Trong sè ®ã NO2 lµ ®¸ng chó ý nhÊt vÒ møc ®é ®éc h¹i .

Nit¬ oxit ®îc biÕt ®Õn nh lµ mét chÊt g©y kÝch thÝch viªm tÊy

vµ cã t¸c h¹i ®èi víi hÖ thèng h« hÊp. T¹i n¬i lµm viÖc cña c«ng nh©n

cã « nhiÔm khÝ NOx cã nång ®é < 3 ppm th× t¸c h¹i cña NOx cã thÓ

thÊy râ sau 3 (cid:0) 5 n¨m. HiÖn nay khÝ NOx ®îc coi lµ chÊt ®éc h¹i tiÒm

tµng g©y lªn bÖnh viªm x¬ phæi m·n tÝnh.

§µo Xu©n HuÇn Trang 19

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

B¶ng 4: T¸c h¹i cña NO2 phô thuéc vµo nång ®é vµ thêi gian tiÕp

xóc

Nång ®é NO2 (cid:0)

500 300 (cid:0) 400 150 (cid:0) 200 ppm 48 giê 2 (cid:0) 3 (cid:0) Thêi gian tiÕp xóc ChÕt ngêi 10 ngµy G©y viªm phæi vµ chÕt 5 tuÇn

Viªm x¬ cuèng phæi Viªm cuèng phæi vµ mµng 50 (cid:0) 100 6 (cid:0) 8 tuÇn phæi

3. KhÝ SO2:

KhÝ SO2 lµ lo¹i khÝ dÔ hoµ tan trong níc vµ ®îc hÊp thô hoµn

toµn rÊt nhanh khi hÝt thë ë ®o¹n trªn cña ®êng h« hÊp. Khi hÝt thë

kh«ng khÝ cã chøa SO2 víi nång ®é thÊp ( 1- 5 ppm) sÏ thÊy xuÊt

hiÖn sù co th¾t t¹m thêi c¸c c¬ mÒm cña khÝ qu¶n, ë nång ®é 5 ppm

- c¬ thÓ cã biÓu hiÖn bÖnh lý râ rµng khã thë , tøc lång ngùc. Khi

nång ®é > 10 ppm th× ®êng h« hÊp bÞ co th¾t nghiªm träng.

4. KhÝ H2S.

KhÝ H2S lµ lo¹i khÝ kh«ng mµu , dÔ ch¸y vµ cã mïi ®Æc biÖt

gièng mïi trøng ung. T¹i c¸c khu c«ng nghiÖp c¸c nhµ m¸y ho¸ chÊt cã

c«ng ®o¹n ®èt S, nång ®é H2S trong kh«ng khÝ cã thÓ lªn ®Õn 0,13

pmm. Ngìng nhËn biÕt mïi cña H2S dao ®éng trong kho¶ng 0,0005 (cid:0)

0,13 ppm. ë nång ®é 10 (cid:0) 20 ppm th× H2S lµm ch¶y níc m¾t, viªm

m¾t. Khi hÝt thë ph¶i khÝ H2S sÏ g©y xuÊt tiÕt níc nhÇy vµ g©y viªm

toµn bé tuyÕn h« hÊp, ë nång ®é > 150 ppm , H 2S g©y tª liÖt c¬ quan

khøu gi¸c.

§µo Xu©n HuÇn Trang 20

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

5.KhÝ Clo.

§©y lµ lo¹i khÝ mµu vµng xanh, cã mïi h¨ng cay vµ g©y t¸c h¹i

®èi víi m¾t, da vµ ®êng h« hÊp. HÝt thë kh«ng khÝ « nhiÔm, bëi khÝ

Clo ta c¶m thÊy khÝ thë, báng r¸t da, cay ®á m¾t vµ nh×n bÞ mê.

B¶ng 5.T¸c h¹i cña khÝ Clo ë c¸c nång ®é kh¸c nhau:

Nång ®é khÝ Clo T¸c h¹i ®èi víi c¬ thÓ

Cã mïi nhÑ, kh«ng g©y t¸c h¹i Mïi khã chÞu, g©y ch¶y níc m¾t, mòi, viªm trong 0,5 1 (cid:0) 3

m¾t mòi Viªm cæ häng Ho, ®au r¸t, cæ häng Tæn th¬ng phæi nghiªm träng nÕu tiÕp xóc 6 30 40 (cid:0) 60

60 phót

100 1000 trùc tiÕp 30 (cid:0) G©y chÕt ngêi ChÕt sau vµi nhÞp thë

6. KhÝ NH3

Amoniac cã thÓ cã trong kh«ng khÝ díi d¹ng láng vµ khÝ

§©y lµ lo¹i khÝ kh«ng mµu, cã mïi h¾c, khai. T¸c h¹i chñ yÕu cña

nã lµ lµm viªm da vµ ®êng h« hÊp. Mïi am«niac cã thÓ nhËn biÕt ®îc

ë nång ®é 5 (cid:0) 10 ppm, ë nång ®é 150 (cid:0) 200 ppm g©y khã chÞu vµ

cay m¾t , ë nång ®é 400 (cid:0) 700 ppm g©y viªm m¾t, mòi , tai , häng

mét c¸ch nghiªm träng, ë nång ®é (cid:0) 2000 ppm da bÞ ch¸y báng ng¹t

thë vµ tö vong sau vµi phót.

§µo Xu©n HuÇn Trang 21

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

IV.Mét sè ph¬ng ph¸p xö lý khÝ th¶i trong c«ng nghiÖp ho¸ chÊt.

1.Mét sè ph¬ng ph¸p xö lý khÝ th¶i trong c«ng nghiÖp ho¸ chÊt.

KhÝ th¶i cña c¸c nhµ m¸y, xÝ nghiÖp c«ng nghiÖp cßn chøa

rÊt nhiÒu chÊt ®éc h¹i vît nhiÒu lÇn tiªu chuÈn cho phÐp. Tïy theo

thµnh phÇn vµ khèi lîng khÝ th¶i mµ ta chän ph¬ng ph¸p xö lý phï hîp

®¶m b¶o kü thuËt xö lý vµ tÝnh kinh tÕ cña ph¬ng ph¸p. Khi lùa chän

thiÕt bÞ lµm s¹ch khÝ th¶i cÇn ph¶i tÝnh ®Õn hiÖu qu¶ lµm s¹ch,

nh÷ng chi phÝ ®Çu t ban ®Çu, nh÷ng chi phÝ trong qu¸ tr×nh vËn

hµnh, tuæi thä cña hÖ thèng xö lý, ®¬n gi¶n trong vËn hµnh, dÔ kiÓm

tra, söa ch÷a, diÖn tÝch chiÕm chç hîp lý, chi phÝ ®iÖn n¨ng ë møc

tèi u.

a.Ph¬ng ph¸p hÊp thô

Xö lý c¸c chÊt ®éc h¹i cã trong khÝ th¶i b»ng ph¬ng ph¸p hÊp

thô (hót thu vµ hoµ tan) ®îc sö dông nhiÒu khi lu lîng dßng khÝ th¶i lín

vµ nång ®é c¸c khÝ ®éc h¹i cao. Ngoµi ra khi ¸p dông ph¬ng ph¸p nµy

cã thÓ ®¹t hiÖu qu¶ kinh tÕ cao vµ cã thÓ thu håi c¸c chÊt ®Ó sö

dông tuÇn hoµn hoÆc chuyÓn sang c«ng ®o¹n s¶n xuÊt s¶n phÈm

kh¸c.

Sù hÊp thô lµ qu¸ tr×nh hót thu chän läc mét hay mét sè thµnh

phÇn cña hçn hîp khÝ b»ng chÊt hót thu thÓ dÞch , chÊt hót thu thÓ

dÞch nµy gäi lµ chÊt hÊp thô.

Qu¸ tr×nh hÊp thô cã thÓ chia thµnh hÊp thô vËt lý vµ hÊp thô

ho¸ häc. Khi x¶y ra hÊp thô vËt lý nh÷ng phÇn tö bÞ hÊp thô kh«ng ®i

vµo nh÷ng phÇn tö hÊp thô, nghÜa lµ qu¸ tr×nh hÊp thô thµnh phÇn

riªng b»ng chÊt hÊp thô kh«ng kÐo theo ph¶n øng ho¸ häc. Khi ¸p suÊt

riªng phÇn cña khÝ thµnh phÇn cã trong hçn hîp khÝ cao h¬n ¸p suÊt

c©n b»ng trªn bÒ mÆt dÞch th× qu¸ tr×nh hÊp thô tiÕp tôc. Khi hÊp

thô ho¸ häc nh÷ng thµnh phÇn bÞ hÊp thô sÏ t¸c ®éng t¬ng hç ho¸ häc

víi c¸c ph©n tö ho¹t tÝnh cña chÊt hÊp thô vµ t¹o thµnh hçn hîp ho¸

§µo Xu©n HuÇn Trang 22

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

häc míi . Khi nµy ¸p lùc c©n b»ng cña khÝ thµnh phÇn trªn bÒ mÆt

dung dÞch Ýt h¬n mét chót so víi sù hÊp thô vËt lý vµ nã cã kh¶ n¨ng

t¸ch ra hoµn toµn khái dßng khÝ th¶i.

Sù phèi hîp hÊp thô vµ khö hÊp thô cho phÐp sö dông thêi gian

dµi mµ kh«ng bÞ tiªu hao dÞch hÊp thô trong mét vßng kÝn hÊp thô-

khö hÊp thô-hÊp thô vµ nhËn ®îc thµnh phÇn bÞ hÊp thô ë d¹ng s¹ch.

b.Ph¬ng ph¸p hÊp phô

Ph¬ng ph¸p hÊp phô (hót b¸m) cã ý nghÜa quan träng khi cho

phÐp l«i cuèn c¸c t¹p chÊt khÝ ®éc h¹i ra khái khÝ th¶i.

Nh÷ng chÊt hÊp phô ®îc ¸p dông ®Ó xö lý khÝ th¶i ph¶i cã bÒ

mÆt riªng rÊt lín vµ ph¶i ®¸p øng mét sè c¸c yªu cÇu sau:

Cã kh¶ n¨ng hÊp phô lín

Kh«ng t¸c dông ho¸ häc víi c¸c thµnh phÇn khÝ riªng biÖt cã

trong khÝ th¶i

Cã tÝnh chän läc cao

Cã ®é bÒn lín

Cã kh¶ n¨ng hoµn nguyªn

Cã gi¸ thµnh h¹

Mét sè chÊt hÊp phô ®îc sö dông phæ biÕn lµ : Than ho¹t tÝnh,

Silicagen, Aliumogen, Zeolit

Sù khö hÊp phô lµ mét giai ®o¹n quan träng cña chu tr×nh hÊp

phô –khö hÊp phô. §©y lµ qu¸ tr×nh nh»m kh«i phôc l¹i ho¹t tÝnh vèn

cã cña chÊt hÊp phô vµ ®©y chÝnh lµ qu¸ tr×nh hÊp phô ngîc.

c.Ph¬ng ph¸p thiªu huû

Ph¬ng ph¸p thiªu huû ®îc ¸p dông khi kh«ng cã yªu cÇu hoÆc

kh«ng cã kh¶ n¨ng thu håi c¸c khÝ sinh ra, ph¬ng ph¸p nµy ®îc sö

dông réng r·i víi c¸c khÝ kh«ng sinh ra ®éc h¹i thø cÊp. Ngoµi ra cßn

cã thÓ tËn dông ®îc nhiÖt cña c¸c ph¶n øng.

§µo Xu©n HuÇn Trang 23

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

Thiªu huû khi kh«ng cã chÊt xóc t¸c ®îc thùc hiÖn khi ®èt trùc

tiÕp khÝ th¶i ë nhiÖt ®é cao :800-1100 OC. Ph¬ng ph¸p nµy ¸p dông

víi c¸c khÝ th¶i cã nång ®é cao vît qu¸ giíi h¹n cho phÐp vµ nång ®é

Oxy ®ñ lín. Cã thÓ thiªu ch¸y khÝ th¶i ë trong c¸c lß ®èt khi cÇn tËn

dông nhiÖt to¶ ra.

Thiªu huû cã chÊt xóc t¸c cÇn diÖn tÝch bÒ mÆt lín vµ nhiÖt ®é

thiªu ®èt kho¶ng 200-300oC. Trong ph¬ng ph¸p nµy sö dông c¸c bÒ

mÆt kim lo¹i nh c¸c d¶i b¨ng b¹ch kim , ®ång, crom, niken…lµm chÊt

xóc t¸c. Lµm s¹ch khÝ th¶i theo ph¬ng ph¸p nµy cã gi¸ thµnh rÎ h¬n so

víi thiªu ®èt kh«ng cã xóc t¸c. Ph¬ng ph¸p nµy thÝch hîp víi c¸c chÊt

khÝ ®éc h¹i cã nång ®é thÊp gÇn giíi h¹n b¾t löa.

d.Ph¬ng ph¸p trao ®æi ion.

Sù hÊp thô khÝ b»ng trao ®æi ion lµ sù hÊp thô ph©n tö. Khi

nµy ph¶n øng ho¸ häc cña phÇn tö khÝ víi chÊt trao ®æi ion ®îc thùc

hiÖn, ®ång thêi cßn x¶y ra sù hoµ tan mét sè chÊt khÝ trong níc (nÕu

níc cã trong chÊt trao ®æi ion). Nh÷ng chÊt trao ®æi ion cã ®ång thêi

tÝnh chÊt cña chÊt hÊp phô thÓ r¾n vµ tÝnh chÊt cña chÊt hÊp phô

thÓ láng.

ThiÕt bÞ trao ®æi ion ¸p dông ®Ó lµm s¹ch kh«ng khÝ khái

nh÷ng chÊt ®éc h¹i kh¸c nhau. Trong bé läc sö dông nh÷ng d¶i b¨ng

xuyªn th«ng lµm tõ nh÷ng sîi trao ®æi ion vµ ®îc ®Æt trong khung.

Nh÷ng khung cã b¨ng läc ®îc ®Æt trong vá thiÕt bÞ , cã c¸c èng nèi ®-

êng ra, ®êng vµo cña dßng kh«ng khÝ.

Kh¶ n¨ng lu th«ng cña dßng khÝ qua bé läc 7000 (cid:0) 10 000 m2/ h

cho 1m2 bÒ mÆt phin läc, søc kh¸ng khÝ ®éng cña dßng khÝ 200 (cid:0)

300 Pa

Møc ®é lµm s¹ch kh«ng khÝ cña lo¹i thiÕt bÞ nµy rÊt cao 97 (cid:0)

99%. VËt liÖu sîi trao ®æi ion cho phÐp hoµn nguyªn vµ sö dông

§µo Xu©n HuÇn Trang 24

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

nhiÒu lÇn. VËt liÖu nµy cã thÓ cho phÐp lÊy ra mét sè khÝ ®éc h¹i cã

trong dßng khÝ th¶i trong cïng mét thêi gian lµm viÖc.

e.Ph¬ng ph¸p ngng tô:

Trong ph¬ng ph¸p nµy sö dông mét chÊt l¹nh trung gian ®Ó h¹

thÊp nhiÖt ®é dßng khÝ th¶i tíi nhiÖt ®é nhÊt ®Þnh mµ khi ®ã c¸c

khÝ thµnh phÇn ngng ®äng l¹i vµ t¸ch dßng khÝ th¶i. Ph¬ng ph¸p nµy

thêng ¸p dông víi c¸c dung m«i h÷u c¬ nh x¨ng, dÇu, axeton, toluen.

§µo Xu©n HuÇn Trang 25

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

f.Ph¬ng ph¸p sinh ho¸-vi sinh

Ph¬ng ph¸p sinh ho¸-vi sinh xö lý khÝ th¶i cã ý nghÜa quan träng

trong viÖc b¶o vÖ m«i trêng sèng quanh chóng ta. Ph¬ng ph¸p nµy lîi

dông c¸c vi sinh vËt trong m«i trêng xung quanh (®Êt , níc, kh«ng

khÝ…) ®Ó hÊp phô , ph©n huû c¸c khÝ thµnh phÇn ®éc h¹i trong

dßng khÝ th¶i. Ngoµi ra c¸c vi sinh vËt cßn tiªu thô mét phÇn ®¸ng kÓ

c¸c t¹p chÊt cã trong hçn hîp khÝ, nhÊt lµ khÝ th¶i cña c¸c nghµnh

c«ng nghiÖp chÕ biÕn thùc phÈm , nhµ m¸y tæng hîp h÷u c¬…§©y lµ

ph¬ng ph¸p ®¬n gi¶n tuy nhiªn l¹i mang l¹i hiÖu qu¶ kinh tÕ nhÊt

®Þnh.

2.Ph¬ng ph¸p hÊp thô xö lý khÝ th¶i cã chøa NH3

a. Nguyªn lý qu¸ tr×nh

- Ph¶n øng x¶y ra trong th¸p hÊp thô.

(1)

(3)

NH4OH + Q (8430 KCal) (2) (cid:0) +OH (cid:0) NH3K (cid:0) NH3L NH3l + H2O (cid:0) NH4OH (cid:0) NH4

+ Ph¶n øng (1) ®Æc trng cho qu¸ tr×nh hoµ tan NH3 trong níc,

®ã lµ qu¸ tr×nh hoµ tan vËt lý tu©n theo ®Þnh luËt Henry

. NH

(cid:0)

3NHC

: Nång ®é cña NH3 trong dung dÞch

3NHP : ¸p suÊt riªng phÇn cña NH3 trong pha khÝ

H: H»ng sè Henry

+ Ph¶n øng (2) lµ ph¶n øng ho¸ häc thuËn nghÞch to¶ nhiÖt,

®Æc trng cho ph¶n øng lµ h»ng sè c©n b»ng Kc.

NH C

NH 4 PH .

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) Kc =

3NHP )

(cid:0) Kc = F (t0 ,

§µo Xu©n HuÇn Trang 26

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

+ Ph¶n øng (3) lµ ph¶n øng ®iÖn ly ®îc ®Æc trng b»ng h»ng sè

®iÖn ly.

4 NH

OH (cid:0)OH

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) KH = (cid:0)

C¸c gi¸ trÞ Kc, KH ®îc tra trong c¸c sæ tay ho¸ lý tõ ®ã, cã thÓ

3NHC

t×m ®îc ë nhiÖt ®é bÊt kú.

§é hoµn tan cña NH3 ë trong níc lµ tæng sè NH3 ë c¸c d¹ng.

§é hoµ tan = [NH3l] + [NH4OH] + [NH4

KÕt luËn: §é hoµ tan cña NH3 phô thuéc vµo nhiÖt ®é vµ ¸p

suÊt riªng phÇn cña NH3 trong pha khÝ.

b. C¸c yÕu tè ¶nh hëng ®Õn qu¸ tr×nh hÊp thô.

- Dung dÞch NH3 kh«ng æn ®Þnh, khi t¨ng nhiÖt ®é th× ph¶n

øng x¶y ra theo chiÒu ngîc l¹i cña ph¶n øng (2) v× vËy nÕu ë ¸p suÊt

nhÊt ®Þnh khi nhiÖt ®é gi¶m th× ®é hoµ tan t¨ng. ¸p dông tÝnh chÊt

nµy ®Ó khèng chÕ nhiÖt ®é , ¸p suÊt trong qu¸ tr×nh hÊp thô vµ ph¸t

sinh NH3.

- Ph¶n øng hÊp thô cña níc vµ NH3 lµ ph¶n øng thuËn nghÞch

to¶ nhiÖt vµ gi¶m thÓ tÝch v× vËy ë ®iÒu kiÖn nhiÖt ®é thÊp, ¸p suÊt

cao sÏ cã lîi cho ph¶n øng. §Ó gi¶m nhiÖt ®é cña ph¶n øng trong thiÕt

bÞ hÊp thô cßn lµm l¹nh gi¸n tiÕp b»ng níc.

P cao th× lµm hiÖu suÊt hÊp thô cao nhng P cao qu¸ l¹i kh«ng

tèt cho qu¸ tr×nh.

§µo Xu©n HuÇn Trang 27

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

Ch¬ng II. c«ng nghÖ s¶n xuÊt NH3

I. LÞch sö ph¸t triÓn cña c«ng nghÖ tæng hîp NH3

Am«niac lµ s¶n phÈm chñ yÕu cña c«ng nghiÖp ho¸ häc nãi

chung vµ c«ng nghÖ s¶n xuÊt c¸c hîp chÊt cña Nit¬ nãi riªng. Nã lµ

s¶n phÈm ®Çu ®Ó tõ ®ã tiÕn hµnh s¶n xuÊt c¸c hîp chÊt kh¸c cña

Nit¬ nh c¸c lo¹i ph©n ®¹m chøa Nit¬, HNO3.

§Õn ®Çu thÕ kû 20, ph¬ng ph¸p tæng hîp Am«ni¸c míi ®îc ph¸t

triÓn theo quy tr×nh c«ng nghÖ cô thÓ . N¨m 1913 , mét nhµ m¸y

tæng hîp Am«niac ®Çu tiªn ra ®êi t¹i §øc.

Sau §¹i chiÕn thÕ giíi lÇn thø nhÊt kü thuËt tæng hîp Am«ni¾c

®îc phæ biÕn ®Õn mét lo¹t c¸c quèc gia kh¸c, nh÷ng c¶i tiÕn quan

träng trong qu¸ tr×nh tæng hîp ®· ®îc ¸p dông, ®Æc biÖt, kü thuËt s¶n

xuÊt Am«niac ®· tiÕn tíi bíc tù ®éng ho¸ mét phÇn. Quy m« s¶n xuÊt

®îc më réng, nh÷ng nhµ m¸y s¶n xuÊt NH3 vµ c¸c chÕ phÈm NH3 lÇn

lît ra ®êi.

§Õn giai ®o¹n hiÖn nay, c«ng nghÖ tæng hîp NH3 ®· ®¹t ®îc bíc

tiÕn vît bËc víi viÖc øng dông tin häc, tù ®éng ho¸ vµo qu¸ tr×nh s¶n

xuÊt. Víi nhiÒu lo¹i d©y chuyÒn tæng hîp kh¸c nhau, trong ®ã nhiÖt

n¨ng cña qu¸ tr×nh ®· ®îc tËn dông tèi ®a , gi¸ thµnh s¶n xuÊt ®· gi¶m

®¸ng kÓ. N¨m 1950 s¶n lîng NH3 trªn toµn thÕ giíi lµ 4 triÖu 430

ngh×n tÊn, ®Õn n¨m 1960 lµ 17 triÖu tÊn, 1981 ®· lµ 78 triÖu 500

ngh×n tÊn.

II. Giíi thiÖu chung qu¸ tr×nh tæng hîp NH3

§µo Xu©n HuÇn Trang 28

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

Tæng hîp NH3 tøc lµ thùc hiÖn ph¶n øng tæng hîp N2 +3H2 (cid:0)

2NH3, ph¶n øng thùc hiÖn ë ®iÒu kiÖn nhiÖt ®é cao trong sù cã mÆt

cña xóc t¸c r¾n.

Qu¸ tr×nh tæng hîp ®i theo 3 bíc nh sau:

Bíc 1: S¶n xuÊt khÝ nguyªn liÖu N2 , H2, cã thÓ lÊy N2 , H2 tõ c¸c

nguyªn liÖu r¾n (than hoÆc cèc) , nhiªn liÖu láng (dÇu), nhiªn liÖu

khÝ (khÝ thiªn nhiªn CH4). HoÆc b»ng ph¬ng ph¸p l¹nh s©u ph©n ly

kh«ng khÝ , ®iÖn ph©n H2O

Bíc 2. Tinh chÕ khÝ nguyªn liÖu :

Trong khÝ nguyªn liÖu thêng cã chøa c¸c t¹p chÊt c¬ häc nh bôi,

vÈy s¾t . C¸c t¹p chÊt lµm ngé ®éc xóc t¸c nh H2S, CO, CO2 O2, H2O.

Do ®ã ph¶i lµm s¹ch khái ¨n mßn lµm t¾c thiÕt bÞ, ®êng èng hay ngé

®éc xóc t¸c.

Bíc 3. Tæng hîp NH3

Sau qu¸ tr×nh tinh chÕ khÝ ta thu ®îc hçn hîp khÝ N2 + H2 cã tû

20 ppm ®îc nÐn ®Õn ¸p suÊt cÇn lÖ N2 :H2=3:1, chøa [CO + CO2 ] (cid:0)

thiÕt råi ®a sang ph©n xëng tæng hîp Am«niac .

ChuyÓn ho¸ CO

S Khö H 2

Hçn hîp khÝ , nguyªn liÖu N 2 S , H ,CO, CO H 2 2 2

20atm

Khö CO

Khö CO 2

NÐn khÝ

300

atm

Tæng hîp NH 3

S¬ ®å qu¸ tr×nh tæng hîp nh sau:

III. TÝnh chÊt cña Am«niac.

§µo Xu©n HuÇn Trang 29

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

1.TÝnh chÊt vËt lý:

ë nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt thêng Am«niac lµ mét chÊt khÝ kh«ng

mµu, mïi khai, cã tÝnh kiÒm.

Mét sè tÝnh chÊt cña Am«niac.

Tû träng ë P = 1atm , t0 thêng 0,771Kg/m3

t0 s«i ë P = 1atm - 33,350C

t0 tíi h¹n - 77,750C

P tíi h¹n 111,5 atm

(cid:0) t0 ph©n huû khi kh«ng cã xóc t¸c 12000C

khi cã xóc t¸c 3000C

Tû nhiÖt ë 250C 8,523 cal/mol ®é.

NH3 hoµ tan tèt trong H2O , 1 VH2O hoµ tan 700 VNH3 ë 200C , 1

atm

2. TÝnh chÊt ho¸ häc:

Am«niac cã thÓ t¸c dông trùc tiÕp víi axit hoÆc oxit axit ®Ó t¹o

c¸c lo¹i muèi amon.

2NH3 + H2SO4 = (NH4)2 SO4

NH3 + HNO3 = NH4NO3

NH3 + H2O + CO2 = NH4HCO3

NH4HCO3 + NH3 = (NH4)2 CO3

NH3 t¸c dông víi CO2 sÏ t¹o thµnh dung dÞch Cacbamat amon,

lo¹i bá níc sÏ t¹o thµnh Urª.

NH2

2NH3 + CO2 = CO

ONH4

NH2 NH2

CO = CO + H2O

ONH4 NH2

Khi cã mÆt xóc t¸c Pt , NH3 t¸c dông víi O2 t¹o NO

§µo Xu©n HuÇn Trang 30

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

4NH3 + 502 = 4NO + 6H2O

Khi cã mÆt xóc t¸c Cu hoÆc Pd

4NH3 + 302 = 2N2 + 6H2O.

PhÇn lín c¸c chÊt kh«ng bÞ NH3 láng vµ khÝ NH3 ¨n mßn , nhng

trong ®iÒu kiÖn cã níc th× x¶y ra ¨n mßn kim lo¹i nh Cu, Ag, Zn . NH3

tù ®èt ch¸y ë 6300C khi ch¸y sÏ to¶ ra khãi mµu xanh. NH3 trén lÉn víi

kh«ng khÝ hoÆc O2, ®Õn mét tû lÖ nhÊt ®Þnh sÏ bïng næ nÕu gÆp

tia löa, ë nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt thêng, ph¹m vi (giíi h¹n) næ cña NH3

trong kh«ng khÝ lµ 15,5 (cid:0) 82%. 18% vµ trong khÝ O2 lµ 13,5 (cid:0)

IV. C¬ së lý luËn cña qu¸ tr×nh tæng hîp NH3

1. C©n b»ng cña ph¶n øng

a. §Æc ®iÓm cña ph¶n øng:

§©y lµ ph¶n øng 2 chiÒu, to¶ nhiÖt, gi¶m thÓ tÝch, do ®ã nÕu

nhiÖt ®é gi¶m, ¸p suÊt t¨ng th× c©n b»ng chuyÓn dÞch vÒ bªn ph¶i,

hiÖu suÊt ph¶n øng tæng hîp t¨ng.

H»ng sè c©n b»ng ph¶n øng

. 2 2*

N P

Kp =

P* lµ ¸p suÊt riªng phÇn cña cÊu tö i ë ®iÒu kiÖn cÇn b»ng

Mét sè c«ng thøc thùc nghiÖm tÝnh Kp.

2077 T

(cid:0) lg - +2,4943 T + (cid:0) T - 1,8564 . 10-7 . T2 + I

I: h»ng sè tÝch ph©n (cid:0) : hÖ sè hiÖu chØnh ®èi víi ¸p suÊt.Cho theo b¶ng sau:

P(atm) (cid:0)

I 100 1,256.10-4 -2,113 300 1,256.10-4 -2,206 600 1,0856.10-3 -3,059 1000 2,6833-3 -4,473

NÕu duy tr× ®îc tû lÖ yH 2 : y N 2 = 3 vµ

§µo Xu©n HuÇn Trang 31

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

(cid:0) (cid:0) (cid:0) 100%

200

308

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) Th× ta cã:

NH3 ®îc biÓu hiÖn theo sè liÖu ë b¶ng sau

Gi¸ trÞ y*

T0K

598 673 698 723 748 773 Nång ®é NH3cb ë c¸c ¸p suÊt, atm 10 10,38 3,85 2,80 2,04 1,61 1,20 100 - 24,91 20,23 13,35 12,98 10,40 300 - - - 35,5 31,0 26,2 600 - - - 53,6 47,5 42,1 1000 - - - 69,4 63,5 -

b. ¶nh hëng cña nhiÖt ®é vµ ¸p suÊt ®Õn c©n b»ng

Tõ b¶ng sè liÖu thùc nghiÖm, ta cã mét sè nhËn xÐt nh sau:

Khi P = Const , nhiÖt ®é cµng thÊp th× nång ®é NH3cb cµng cao

Khi T = Const, ¸p suÊt cµng cao th× nång ®é NH3cb cµng lín.

Khi ¸p suÊt P t¨ng cao qu¸ th× kh«ng cã lîi v× nång ®é NH3 t¨ng

kh«ng ®¸ng kÓ vµ l¹i tèn nhiÒu n¨ng lîng nÐn khÝ nguyªn liÖu.

c. ¶nh hëng cña tû lÖ N2/H2

Gi¶i thiÕt r»ng : - Hçn hîp khÝ ban ®Çu cã sè phÇn tö lµ no.

Tû lÖ N2/H2 = r0

Na lµ sè ph©n tö NH3 t¹o thµnh

i lµ nång ®é cña c¸c cÊu tö t¬ng øng t¹i thêi ®iÓm c©n b»ng.

Khi ®ã ta cã :

§µo Xu©n HuÇn Trang 32

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

(cid:0)

1 2 P

1 1

1 2

1( 1

3 2

y r 0

r 0

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) Kp = (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

a ë c¸c ¸p suÊt

Tõ ph¬ng tr×nh trªn øng víi mçi r0 sÏ t×m ®îc mét y*

kh¸c nhau.

* lín

NhËn xÐt rót ra:

ë cïng mét nhiÖt ®é vµ c¸c ¸p suÊt kh¸c nhau, nång ®é ya

nhÊt khi r0 = 3 phï hîp víi tû lÖ tiªu hao theo ph¶n øng, nh vËy tû lÖ

thÝch hîp cho c©n b»ng ®¶m b¶o suèt qu¸ tr×nh lµ 3.

d. ¶nh hëng cña khÝ tr¬ (CH4+Ar)

NÕu trong hçn hîp khÝ ban ®Çu cã khÝ tr¬ Ar vµ CH4 (nång ®é

ai sÏ nhá h¬n y *

a (kh«ng cã khÝ

i0) th× nång ®é NH3 khi c©n b»ng y *

tr¬), ngêi ta ®· t×m ®îc khi i0 < 0,2 cã thÓ dïng c«ng thøc:

1 1

i 0 i 0

(cid:0) (cid:0) (cid:0)

Nguyªn nh©n lµ do: KhÝ tr¬ lµm gi¶m ¸p suÊt riªng phÇn cña

* =

cÊu tö ph¶n øng. Lµm c©n b»ng chuyÓn dÞch sang tr¸i:

* a = 0,82 ya

9,0 1,1

y* Ch¼ng h¹n: io = 0,1 (cid:0) yai

Khi cã khÝ tr¬ (nång ®é i0) vµ H2/N2 = 3/1 th×

i o

)

i o

3 4

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) ;

e. Hµm lîng NH3 t¹i c©n b»ng:

Môc ®Ých cña qu¸ tr×nh tÝnh to¸n h»ng sè c©n b»ng lµ ®Ó t×m

5,1

hµm lîng NH3 c©n b»ng, ta cã:

y * y

)

y i

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) = Kp . P. (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

Víi Kp : H»ng sè c©n b»ng

NH3: % thÓ tÝch NH3 khÝ c©n b»ng

yi: % thÓ tÝch khÝ tr¬ c©n b»ng

§µo Xu©n HuÇn Trang 33

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

P: ¸p suÊt cña hÖ thèng

r : tû lÖ H2/N2.

§µo Xu©n HuÇn Trang 34

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

2.§éng häc qu¸ tr×nh tæng hîp NH3

a.C¬ chÕ ph¶n øng gi÷a H2 vµ N2

Díi t¸c dông cña xóc t¸c r¾n ®Ó t¹o thµnh NH 3 phô thuéc vµo sù

tiÕp xóc cña hai pha khÝ vµ r¾n. Th«ng thêng c¬ chÕ xóc t¸c hÖ khÝ

r¾n ®îc tiÕn hµnh theo bíc nh sau:

1.ThÓ khÝ tham gia ph¶n øng khuyÕch t¸n lªn bÒ mÆt xóc t¸c.

2.ChÊt tham gia ph¶n øng tõ bÒ mÆt ngoµi cña xóc t¸c

khuyÕch t¸n vµo m¹ch bªn trong xóc t¸c

3. HÊp thô lªn bÒ mÆt ho¹t ®éng cña xóc t¸c

4.ThÓ tÝch ë tr¹ng th¸i hÊp thô ph¶n øng ho¸ häc lªn bÒ mÆt

xóc t¸c vµ t¹o ra s¶n phÈm.

5. S¶n phÈm nh¶ ra khái bÒ mÆt ho¹t tÝnh cña xóc t¸c.

6. S¶n phÈm khuyÕch t¸n rêi c¸c mao m¹ch bªn trong xóc t¸c ra

ngoµi bÒ mÆt.

7. S¶n phÈm tõ bÒ mÆt xóc t¸c khuyÕch t¸n ra ngoµi.

Trong c¸c bíc trªn, bíc 1 vµ 7 lµ qu¸ tr×nh khuyÕch t¸n ngoµi 2,

6 lµ qu¸ tr×nh khuyÕch t¸n trong, c¸c bíc 3, 4 , 5 lµ qu¸ tr×nh ®éng häc

ho¸ häc. Bíc chËm nhÊt quyÕt ®Þnh tèc ®é toµn bé qu¸ tr×nh.

C¬ chÕ cña qóa tr×nh tæng hîp NH3 vÒ c¬ b¶n thuéc vÒ c¬ chÕ

khÝ - r¾n vµ c¬ chÕ qu¸ tr×nh ®îc gi¶ thiÕt nh sau:

H2 vµ N2 tõ kh«ng gian pha khÝ khuyÕch t¸n ®Õn bÒ mÆt xóc

t¸c, phÇn lín thÓ khÝ nµy khuyÕch t¸n vµo mao m¹ch bªn trong xóc t¸n

®ång thêi tiÕn hµnh hÊp phô ho¹t tÝnh ho¸ häc trªn bÒ mÆt Êy. N 2

hÊp phô (N2hp) ph¶n øng víi H2 hÊp phô (H2hp) vµ H2 pha khÝ (H2k)

lÇn lît t¹o thµnh NH, NH2, NH3. S¶n phÈm cuèi cïng t¸ch ra khái bÒ

mÆt xóc t¸c vµ ®i vµo pha khÝ. Qu¸ tr×nh biÓu diÔn theo s¬ ®å nh

+ Fe + H 2 FeN (cid:0) N2(k) (cid:0) N2hp (cid:0) + H Fe2NH (cid:0) 2 + H FexNH2 (cid:0) 2 FexNH3

§µo Xu©n HuÇn Trang 35

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

(cid:0) xFe (cid:0) NH3hp (cid:0) NH3 khÝ

Trong qu¸ tr×nh ph¶n øng trªn, khi tèc ®é dßng khÝ t¬ng ®èi ®ñ

lín vµ cì h¹t xóc t¸c nhá vµ võa th× ¶nh hëng cña c¸c nh©n tè khuÕch

t¸n ngoµi vµ khuÕch t¸n t¬ng ®èi trong ®èi víi ph¶n øng lµ rÊt nhá, mµ

tèc ®é cña N2 hÊp phô lªn bÒ mÆt xóc t¸c s¾t th× rÊt gÇn víi tèc ®é

tæng hîp NH3, tøc lµ bíc hÊp phô ho¹t tÝnh cña N2 tiÕn hµnh chËm

nhÊt vµ lµ mÊu chèt quyÕt ®Þnh tèc ®é ph¶n øng.

5,1

Ph¬ng tr×nh ®éng häc cña ph¶n øng cã d¹ng.

PPK N

P NH 5,1

dP NH (cid:0) d

1 P NH

(cid:0) (cid:0) W =

Víi W: Tèc ®é tøc thêi cña ph¶n øng. B»ng hiÖu sè tèc ®é ph¶n

øng thuËn vµ nghÞch.

K1, K2 : H»ng sè tèc ®é ph¶n øng thuËn vµ nghÞch P N 2 , PNH 3 ,

PN 2 : ¸p suÊt riªng phÇn cña c¸c cÊu tö t¹i thêi ®iÓm xÐt.

b. C¸c yÕu tè ¶nh hëng ®Ón tèc ®é cña ph¶n øng

b1.¸p suÊt:

NÕu lÊy yN 2 , yH 2 SO 4 , yNH 3 lÇn lît lµ nång ®é tøc thêi cña N2, H2,

NH3 , P lµ ¸p suÊt chung th×: PH 2 = yH2 .P, PN 2 = yN 2 . P, PNH 3 = YNH 3 .

Thay vµo ph¬ng tr×nh ®éng häc ta cã:

5,1

5,0

5,1 y

K 1

. NH 3 5,1 y

(cid:0) (cid:0) W =

VËy tèc ®é ph¶n øng tû lÖ thuËn víi luü thõa 1,5 cña ¸p suÊt, tèc

®é ph¶n øng tû lÖ nghÞch víi luü thõa bËc 0,5 cña ¸p suÊt. N©ng cao

¸p suÊt cã thÓ t¨ng nhanh tèc ®é t¹o thµnh NH3.

b2.NhiÖt ®é:

T¨ng nhiÖt ®é, tèc ®é ph¶n øng ho¸ häc sÏ t¨ng lªn, nhng t¨ng

nhiÖt ®é kh«ng cã lîi cho c©n b»ng cña ph¶n øng. Do vËy nhiÖt ®é

§µo Xu©n HuÇn Trang 36

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

cña qu¸ tr×nh ph¶i phï hîp víi ho¹t tÝnh cña xóc t¸c vµ tõ ®ã sÏ cã nhiÖt

®é thÝch hîp mµ tèc ®é ph¶n øng vµ c©n b»ng ph¶n øng lµ lín nhÊt.

§µo Xu©n HuÇn Trang 37

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

b3.¶nh hëng cña nång ®é khÝ tr¬:

KhÝ tr¬ lµm gi¶m ¸p suÊt riªng phÇn cña H2 vµ N2.

);

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

¸p suÊt cña qu¸ tr×nh tæng hîp ph¶i lµ ¸p suÊt thùc cña hçn hîp

N2 + H2. Gi¸ trÞ cña ¸p suÊt hiÖu qu¶ khi cã khÝ tr¬ ®îc tÝnh theo

Php = P ( 1-i)2

i: Nång ®é khÝ tr¬ trong hçn hîp khÝ (phÇn thÓ tÝch)

Sù phô thuéc cña nång ®é khÝ tr¬ ®Õn nång ®é NH 3 ra th¸p

theo tû lÖ nghÞch. Do ®ã ph¶i t×m c¸ch gi¶m lîng khÝ tr¬ ®Õn < 1%

2.¶nh hëng cña tèc ®é kh«ng gian:

T¨ng tèc ®é kh«ng gian sÏ lµm t¨ng n¨ng suÊt cña thiÕt bÞ (tøc lµ

t¨ng ®îc s¶n lîng), mÆc dï t¨ng tèc ®é kh«ng gian th× nång ®é NH 3 ra

th¸p sÏ gi¶m. Nhng tèc ®é kh«ng gian kh«ng thÓ t¨ng lín qu¸ v× sÏ g©y

lªn mÊt c©n b»ng nhiÖt cña th¸p tæng hîp vµ g©y trë lùc cña hÖ thèng

lín, thêng trong s¶n xuÊt b×nh thêng ë ¸p suÊt trung ¸p, ta khèng chÕ

tèc ®é kh«ng gian vµo kho¶ng 25000 - 30000 Nm3/m3xt. h

3.Xóc t¸c cho qu¸ tr×nh tæng hîp NH3

Cã rÊt nhiÒu chÊt cã thÓ lµm xóc t¸c cho qu¸ tr×nh tæng hîp

NH3 nh c¸c nguyªn tè Fe, Pt, Mn, W, nh÷ng lo¹i xóc t¸c lÊy Fe lµm

thµnh phÇn chÝnh ®îc sö dông réng r·i do cã nguån nguyªn liÖu

chÝnh lµ Fe dåi dµo, gi¸ thµnh rÎ, dÔ kiÕm, ë nhiÖt ®é thÊp còng cã

ho¹t tÝnh tèt, kh¶ n¨ng chèng ®éc m¹nh, tuæi thä cao.

Thµnh phÇn cña xóc t¸c:

CÊu tö ho¹t tÝnh lµ Fe ®îc ®iÒu chÕ díi d¹ng Fe3O4 (oxit s¾t tõ)

cã ®é xèp lín vµ ho¹t tÝnh cao Fe3O4 = FeO . Fe2O3 theo tû lÖ = 0,47

(cid:0) 0,57 trong ®ã FeO chiÕm 24 (cid:0) 28%

ChÊt phô gia lµ Al2O3 , K2O, CaO

§µo Xu©n HuÇn Trang 38

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

T¸c dông cña chÊt phô gia: Lµm t¨ng ho¹t tÝnh cña xóc t¸c , cô

thÓ khi cã chÊt phô gia lµm cho nång ®é c¸c electron tù do lín víi liªn

kÕt yÕu, lµm gi¶m c«ng chuyÓn ®iÖn tö, dÔ t¹o hîp chÊt trung gian,

kÕt qu¶ lµ ho¹t tÝnh cña xóc t¸c t¨ng.

Thø tù cho phô gia Al2O3 - K2O - CaO.

V. D©y chuyÒn s¶n xuÊt, lùa chän ®iÒu kiÖn c«ng nghÖ

Trong qu¸ tr×nh ph¸t triÓn cña c«ng nghÖ tæng hîp NH 3 ®· xuÊt

hiÖn nhiÒu lo¹i d©y chuyÒn kh¸c nhau, s¶n xuÊt víi c¸c ph¬ng ph¸p

kh¸c nhau. Song tÊt c¶ c¸c d©y chuyÒn ®Òu bao gåm mét sè bíc nh

Bíc 1: NÐn khÝ nguyªn liÖu

Sau khi hçn hîp khÝ N2, H2 víi tû lÖ H2: N2= 3:1 ®îc khö s¹ch c¸c

t¹p chÊt cã h¹i , tiÕn hµnh nÐn hçn hîp qua m¸y nÐn ®Ó n©ng ¸p

suÊt ®Õn ¸p suÊt tæng hîp NH3. . Nh ta biÕt ¸p suÊt cµng cao cµng cã

lîi cho c©n b»ng vµ tèc ®é ph¶n øng ®ång thêi cêng ®é s¶n xuÊt cña

thiÕt bÞ lín, dÔ ph©n ly NH3 . Song n©ng cao ¸p suÊt th× yªu cÇu

thiÕt bÞ phøc t¹p, thao t¸c khã kh¨n, tiªu hao n¨ng lîng, tuæi thä xóc t¸c

gi¶m. §Ó phï hîp víi ®iÒu kiÖn s¶n xuÊt ë ViÖt Nam ta chän ¸p suÊt

320 at.

Bíc 2 : Tinh chÕ lÇn cuèi .

Hçn hîp khÝ qua c«ng ®o¹n tinh chÕ nãi chung ®· ®îc khö s¹ch

toµn bé c¸c hîp chÊt cña lu huúnh vµ phèt pho. Song vÉn cßn c¸c hîp

20 ppm th× chÊt chøa CO, CO2 , O2 . NÕu hµm lîng CO + CO2 + O2 (cid:0)

khÝ sau khi qua m¸y nÐn vµ khö dÇu cã thÓ ®a sang tæng hîp ngay.

Nhng nÕu hµm lîng CO + CO2 + CO2 t¬ng ®èi lín cÇn ph¶i tinh chÕ l¹i

lÇn cuèi b»ng c¸ch ®a hçn hîp khÝ ®i qua thiÕt bÞ khö CO, CO2 CO2

®Ó thùc hiÖn c¸c ph¶n øng hy®ro ho¸ nh»m chuyÓn ho¸ thµnh CH4

kh«ng ®éc víi xóc t¸c.

§µo Xu©n HuÇn Trang 39

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

C¸c ph¶n øng:

2H2 + O2 = 2H2O + Q

CO + 3H2 = CH4 + H2O + Q

CO2 + 4H2 = CH4 + 2H2O + Q

§µo Xu©n HuÇn Trang 40

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

Bíc 3: H©m nãng khÝ vµ tiÕn hµnh tæng hîp .

CÇn n©ng cao nhiÖt ®é khÝ ®Õn nhiÖt ®é ho¹t tÝnh cña xóc t¸c. NhiÖt ®é khÝ cµng cao th× tèc ®é ph¶n øng lín nhng hiÖu suÊt c©n b»ng gi¶m. V× vËy ta ph¶i duy tr× nhiÖt ®é thÝch hîp . Qu¸ tr×nh ph¶n øng to¶ nhiÖt kh¸c nhau . Rót nhiÖt bé èng lång èng l¹i phøc t¹p cång kÒnh . Rót nhiÖt trung gian ( cho níc lµm l¹nh ®Ó s¶n xuÊt h¬i níc ) dïng trong thiÕt bÞ cã n¨ng suÊt lín . TruyÒn nhiÖt thiÕt bÞ lo¹i híng kÝnh , ®êng ®i cña t¸c nh©n ng¾n lµm gi¶m tæn thÊt ¸p suÊt, tæng hîp víi xóc t¸c cña qu¸ tr×nh lµ Fe3O4 th× nhiÖt ®é thÝch hîp lµ 450-5000C . Khi b¾t ®Çu ch¹y m¸y viÖc h©m nãng hçn hîp khÝ ph¶n øng ®îc tiÕn hµnh trong thiÕt bÞ truyÒn nhiÖt nh ®· nãi ë trªn .

Bíc 4: Ph©n ly NH3 .

Do ®Æc ®iÓm cña ph¶n øng tæng hîp cho nªn sau khi hçn hîp

khÝ ®i qua th¸p tæng hîp chØ cã mét phÇn NH 3 ®îc sinh ra ( víi hÖ

viÖc lµm viÖc trung ¸p [NH3] = 15 -20% , hÖ lµm viÖc ë ¸p suÊt cao

[NH3] kh«ng vît qu¸ 25% ).

§Ó t¸ch NH3 t¹o thµnh sau khi tæng hîp ngêi ta dïng ph¬ng ph¸p

l¹nh ngng tô . Nguyªn t¾c chñ yÕu cña ph¬ng ph¸p nµy lµ h¹ thÊp

nhiÖt ®é nh»m h¹ thÊp ¸p suÊt b·o hoµ ®Ó NH 3 ngng tô . Muèn vËy

ngêi ta lµm s¹ch hçn hîp khÝ ®Õn nhiÖt ®é thêng hoÆc thÊp h¬n , ë

¸p suÊt cao NH3 láng sÏ t¸ch ra mét phÇn. Sau khi khÝ ®i qua thiÕt bÞ

lµm l¹nh, NH3 ®îc t¸ch ra ë thiÕt bÞ ph©n ly . Trong NH3 láng cßn hoµ

tan 1 lîng nhá N2, H2, CH4 , Ar , hµm lîng cña nã phô thuéc vµo ¸p suÊt

thao t¸c vµ nhiÖt ®é . V× vËy NH3 láng ®îc ®a ®Õn thïng chøa qua

van gi¶m ¸p , phÇn lín khÝ ®îc t¸ch ra ë ®©y .

Bíc 5: Xö lý khÝ cha ph¶n øng

§Ó tËn dông mét lîng khÝ lín hçn hîp khÝ N2, H2 cha ph¶n øng

sau khi ®· t¸ch NH3. MÆt kh¸c ®Ó bµi trõ viÖc gi¶m ¸p suÊt hÖ thèng

(trë lùc hÖ thèng , gi¶m thÓ tÝch do ph¶n øng, do ngng tô NH3 tæn

§µo Xu©n HuÇn Trang 41

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

thÊt ¸p suÊt do phãng kh«ng ). Ngêi ta dïng m¸y nÐn tuÇn hoµn n©ng

¸p suÊt khÝ lªn 320 at ®a khÝ trë vÒ th¸p tæng hîp . Víi ¸p suÊt tæng

hîp NH3 lµ 320 at tèc ®é khÝ vµo th¸p kho¶ng 20000 - 30000

Nm3/m3.h. ViÖc n©ng cao tèc ®é kh«ng gian nµy cã ¶nh hëng lín ®Õn

qu¸ tr×nh.

Bíc 6: Th¶i khÝ tr¬

Trong nguyªn liÖu míi ®a vµo th¸p nãi chung cã chøa mét lîng

khÝ tr¬ ( CH4 , Ar) kho¶ng 0,5-1,5 %. Trong hÖ thèng tuÇn hoµn mét

phÇn khÝ tr¬ nµy hoµ tan trong NH3 láng, mét phÇn tÝch luü l¹i trong

hÖ thèng ngµy cµng nhiÒu theo víi chu tr×nh tuÇn hoµn. Lîng khÝ tr¬

tÝch luü qu¸ nhiÒu trong hÖ thèng tuÇn hoÇn th× bÊt lîi cho qu¸

tr×nh tæng hîp. V× vËy ta ph¶i ®Þnh kú gi¶m hµm lîng khÝ tr¬ trong

hÖ thèng . Qu¸ tr×nh th¶i khÝ tr¬ nµy lîi cho qóa tr×nh nhng nã còng

g©y tæn thÊt nguyªn liÖu t¬ng ®èi lín v× vËy ta ph¶i tÝnh to¸n lîng

phãng kh«ng cô thÓ, ®iÒu nµy phô thuéc vµo ho¹t tÝnh cña xóc t¸c vµ

gi¸ c¶ nguyªn liÖu .

Tãm l¹i : Qu¸ tr×nh tæng hîp NH3 ®¹t hiÖu suÊt thÊp cho dï lµm

viÖc ë ¸p suÊt nµo, chÝnh v× vËy lîng khÝ nguyªn liÖu cha tham ra

ph¶n øng lín. TuÇn hoµn l¹i hçn hîp khÝ cha ph¶n øng quay l¹i th¸p lµ

vÊn ®Ò lín ®îc ®Æt ra v× nã mang l¹i tÝnh hiÖu qu¶ trong toµn hÖ

thèng . Tuú thuéc vµo tõng d©y chuyÒn s¶n xuÊt mµ c¸c chØ tiªu

c«ng nghÖ còng nh ph¬ng ph¸p tiÕn hµnh mµ tõng bíc trªn ®îc cô thÓ

ho¸ . 1. D©y chuyÒn lµm viÖc ë ¸p suÊt cao 450 (cid:0) 1000 at

¦u ®iÓm: Cã lîi cho c©n b»ng vµ tèc ®é ph¶n øng, cêng ®é s¶n

xuÊt cña thiÕt bÞ lín .

Ph©n ly NH3 dÔ dµng ra khái hçn hîp khÝ ph¶n øng , c«ng tiªu

hao cho m¸y nÐn tuÇn hoµn gi¶m.

§µo Xu©n HuÇn Trang 42

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

Nhîc ®iÓm: ChÕ t¹o thiÕt bÞ khã kh¨n , thao t¸c phøc t¹p , thêi

gian lµm viÖc cña xóc t¸c gi¶m.

2. D©y chuyÒn lµm viÖc ë ¸p suÊt thÊp 100 (cid:0) 200 at

ThiÕt bÞ dÔ chÕ t¹o , an toµn cho ngêi vµ c¸c thiÕt bÞ nhng nã

l¹i nhiÒu nhîc ®iÓm.

HiÖu suÊt tæng hîp thÊp 8 (cid:0) 20% , xóc t¸c dÔ ngé ®éc khã

khèng chÕ nhiÖt ®é , ¸p suÊt thÊp kh«ng cã lîi cho c©n b»ng , nång

®é NH3 c©n b»ng nhá , khã ph©n ly, lîng khÝ tuÇn hoµn t¨ng , tèc ®é

kh«ng gian h¹n chÕ.

3. D©y chuyÒn lµm viÖc ë ¸p suÊt trung b×nh 280 (cid:0) 350 at

Thao t¸c ®¬n gi¶n , kü thuËt vµ an toµn ®ßi hái kh«ng ngÆt

nghÌo nh d©y chuyÒn ¸p suÊt cao, xóc t¸c Ýt bÞ ngé ®éc. Nhîc

®iÓm : Ph¶i ph©n ly NH3 theo hai giai ®o¹n b»ng níc , b»ng NH3.

C¸c c«ng nghÖ ®· ®a ra ë trªn ®Òu lµ c«ng nghÖ hiÖn ®¹i , m¸y

mãc thiÕt bÞ ho¹t ®éng hiÖu qu¶ hiÖu qu¶, kinh tÕ, tiÕt kiÖm nguyªn

liÖu vµ n¨ng lîng. HiÖn nay c¸c s¬ ®å c«ng nghÖ nµy ®îc nhiÒu quèc

gia x©y dùng vµ ®a vµo sö dông. Nh÷ng víi kh¶ n¨ng kinh tÕ cña ViÖt

Nam th× cha thùc sù phï hîp v× mét lý do sau:

Vèn ®Çu t cho l¾p ®Æt d©y chuyÒn c«ng nghÖ lín,

Tr×nh ®é kinh tÕ cña ViÖt Nam cha n¾m b¾t kÞp thêi.

Kh¶ n¨ng tù ®éng ho¸ cña nhµ m¸y cao, kh«ng gi¶i quyÕt ®îc

nguån lao ®éng d thõa t¹i ®Þa ph¬ng.

Do vËy mµ ta lªn chän c«ng nghÖ ®¬n gi¶n, vèn ®Çu t kh«ng

qu¸ lín, phï hîp víi tr×nh ®é kinh tÕ vµ nÒn kinh tÕ ViÖt Nam.

Tõ nh÷ng thùc tÕ nÒn c«ng nghÖ níc ta vµ nh÷ng khuyÕt ®iÓm

cña 3 lo¹i d©y chuyÒn trªn ta trän d©y chuyÒn lµm viÖc ë ¸p suÊt

trung b×nh lµ phï hîp.

§µo Xu©n HuÇn Trang 43

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

vi.ThuyÕt minh lu tr×nh c«ng nghÖ

Hçn hîp khÝ Hy®ro vµ Nit¬ sau lµm s¹ch cã nhiÖt ®é 35 (cid:0) 400C

dÉn vµo ®o¹n VI m¸y nÐn khÝ nguyªn liÖu n©ng ¸p suÊt lªn tíi 300 (cid:0)

320 at, qua thiÕt bÞ ph©n ly dÇu níc vµ c¸c lo¹i t¹p chÊt kh¸c, råi cïng

khÝ tuÇn hoµn tõ bé ph©n ly dÇu sau Tuabin ra, ®i vµo phÇn trªn

th¸p 3 kÕt hîp , cïng ®i vµo bªn trong èng trao ®æi nhiÖt cña bé lµm

l¹nh.

Hçn hîp khÝ nµy ®îc lµm l¹nh b»ng khÝ ®i lªn tõ bé ph©n ly NH 3

ë phÇn díi th¸p 3 kÕt hîp, råi ®i vµo trong èng trao ®æi nhiÖt cña bé

phËn bèc h¬i NH3. T¹i thiÕt bÞ bèc h¬i , NH3 láng ®i ngoµi èng, nhËn

nhiÖt, bèc h¬i, cßn hçn hîp khÝ tiÕp tôc ®i xuèng, ®îc lµm l¹nh xuèng

-20C, NH3 ngng tô vµ NH3 láng ®îc t¸ch ra ë thiÕt bÞ ph©n ly lÇn II.

Hçn hîp khÝ cßn l¹i ®i vµo èng trung t©m cña bé bèc h¬i ngng tô

®i lªn vµo kh«ng gian gi÷a c¸c èng trao ®æi nhiÖt cña bé lµm l¹nh ®Ó

trao ®æi nhiÖt víi khÝ trong èng, nhiÖt ®é t¨ng lªn kho¶ng 30 0C vµ ®i

ra khái th¸p 3 kÕt hîp ®i vµo m¸y nÐn tuÇn hoµn.

KhÝ ra khái m¸y nÐn tuÇn hoµn ¸p suÊt t¨ng lªn 300 (cid:0) 320 at, t0

= 400C ®îc chia vµo hai ®êng ®i vµo th¸p tæng hîp. Trong th¸p ë ®iÒu

kiÖn nhiÖt ®é cao, ¸p suÊt lín vµ sù cã mÆt cña chÊt xóc t¸c, Hy®ro

vµ Nit¬ sÏ tæng hîp thµnh Amoniac.

Hçn hîp khÝ ra khái th¸p tæng hîp ®îc ®a vµo thiÕt bÞ lµm l¹nh

b»ng níc gi¶m nhiÖt ®é hçn hîp khÝ xuèng 350C ®îc ®a qua thiÕt bÞ

ph©n ly lÇn 1 t¸ch mét phÇn NH3 láng t¹o thµnh. KhÝ ra khái th¸p

ph©n ly cã nång ®é NH3 < 10% ®îc ®a vµo ®Ønh th¸p 3 kÕt hîp.

Amoniac láng ®îc t¸ch ra tõ ph©n ly I , II , qua gi¶m ¸p cßn 24 at ®îc

®a vÒ thïng chøa trung gian. T¹i ®©y phÇn lín khÝ hoµ tan trong NH3

láng ®îc nh¶ ra, sau ®ã NH3 láng ®îc ®a vµo thïng chøa.

PhÇn khÝ tr¬ ®îc tÝch luü trong hÖ thèng ngµy cµng t¨ng cao

cho nªn ta ph¶i th¶i bít b»ng c¸ch phãng kh«ng. KhÝ tr¬ ®îc th¶i sau

§µo Xu©n HuÇn Trang 44

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

ph©n ly I cã hµm lîng NH3 10% ®îc ®a qua th¸p hÊp thô ®Ó thu håi,

3%. NH3 khÝ ra khëi th¸p hÊp thô cã hµm lîng NH3 (cid:0)

§µo Xu©n HuÇn Trang 45

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

Ch¬ng III:

C©n b»ng vËt chÊt cña qu¸ tr×nh phãng kh«ng.

Môc ®Ých tÝnh c©n b»ng vËt chÊt cho tõng thiÕt bÞ trong d©y

chuyÒn tõ ®ã lµm c¬ së cho tÝnh c©n b»ng vËt chÊt cho thiÕt bÞ

phãng kh«ng, tõ ®ã tÝnh to¸n lîng khÝ ®îc phãng kh«ng cÇn thiÕt víi

mét n¨ng suÊt NH3 cho tríc.

S¬ ®å tÝnh to¸n cña hÖ thèng.

V 5 V V 4 5 4

3’

V 2

I III IV

I W a

1 V W a II B

I.Th¸p tæng hîp

II.ThiÕt bÞ lµm l¹nh

III. ThiÕt bÞ ngng tô P. VÞ trÝ phãng kh«ng

IV. ThiÕt bÞ bèc h¬i B. VÞ trÝ bæ xung khÝ míi

V. M¸y nÐn tuabin

§µo Xu©n HuÇn Trang 46

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

C¸c sè liÖu ban ®Çu

300 TÊn NH3/24 giê 300 at 5000C, T = 7730K 24000 Nm3/h.m3xt

N¨ng suÊt tæng hîp ¸p suÊt trung b×nh NhiÖt ®é trung b×nh Tèc ®é kh«ng gian Thµnh phÇn khÝ míi (lÊy theo sè liÖu nhµ m¸y)

TÝnh theo % thÓ tÝch

74,1% : H2

24,7% : N2

1,2% : CH4+Ar

Tû lÖ thµnh phÇn H2/N2=3/1

Thµnh phÇn khÝ vµo th¸p tæng hîp (%V):

: 65,1% H2

: 21,7% N2

: 2,2% NH3

: 11% CH4 + Ar

Tû lÖ : H2/N2 =3/1

Ta quy íc c¸c quý hiÖu nh sau:

V : thÓ tÝch c¸c cÊu tö , m3

y : nång ®é c¸c cÊu tö % thÓ tÝch ,

, m3 Wa: lîng NH3 ngng tô

kg , Ga : lîng NH3 láng

C¸c chØ sè kÌm theo

a: amoniac

i: khÝ tr¬

hh: hçn hîp khÝ H2 + N2

m: khi míi

pk: phãng kh«ng

§µo Xu©n HuÇn Trang 47

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

B¶ng ph©n bè nhiÖt ®é, ¸p suÊt trë lùc trong c¸c thiÕt bÞ

ST Tªn thiÕt bÞ Trë lùc,at NhiÖt ®é0C Vµo

T 1 2 Th¸p tæng hîp 35 Lµm l¹nh 190 ¸p suÊt, at Ra Vµo 295 310 292 295 Ra 190 35 15 3

3 4 5 b»ng níc Ngng tô Bèc h¬i NH3 M¸y nÐn tua 35 20 25 292 288 284 288 284 310 25 -2 35 4 4 -26

bin

I.TÝnh c©n b»ng vËt chÊt cho th¸p tæng hîpNH3

,y V 5 5

,y V 1 1

(TÝnh cho 100 m3 khÝ vµo th¸p)

Thµnh phÇn khÝ míi hay thµnh phÇn hçn hîp khÝ ban ®Çu

(%thÓ tÝch )

74,1% : H2

24,7% : N2

1,2% : CH4+Ar

Tû lÖ H2/N2= 3/1

5 Hy

Thµnh phÇn khÝ vµo th¸p tæng hîp amoniac

5 Hy

: 65,1%

: 21,7%

§µo Xu©n HuÇn Trang 48

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

iy 5

: 2,2%

: 11%

Tû lÖ thµnh phÇn H2/ N2= 3/1

1.Lîng khÝ vµo th¸p:

yV . 5

(cid:0) : =100.0,651 = 65,1 m3 Víi H2

yV . 5

(cid:0) : = 100,0,217 = 21,7 m3 N2

yV . 5

(cid:0) : = 100.0,022 = 2,2 m3 NH3

yV . 5

(cid:0) i : = 100.0,11 =11 m3

2. Lîng khÝ ra khái th¸p

- Víi NH3

Lîng hçn hîp khÝ vµo th¸p tæng hîp (V5) b»ng lîng hçn hîp khÝ ra

khái th¸p céng víi lîng NH3 t¹o thµnh

a - V5y5

a ) (1)

V5 = V1 +( V1y1

i =V1yl

- Víi khÝ tr¬: lîng khÝ tr¬ kh«ng ®æi trong qu¸ tr×nh V5y5

(2)

308

K p

- Nång ®é NH3cb ®îc tÝnh theo c«ng thøc ë [I - 98]

y* 2 - 200y* - + 10 4 =0 (3)

Trong ®ã :

P - ¸p suÊt trung b×nh th¸p tæng hîp 300 at

y* - lµ nång ®é NH3 lóc c©n b»ng ,%V

KP - h»ng sè c©n b»ng cña ph¶n øng

MÆt kh¸c ta l¹i cã theo [I - 97]

pK =

2074 T

(cid:0) lg + 2,49431gT + (cid:0) .T - 1,8564 . 10-7 . T2 + J

(4)

Trong ®ã :

T - NhiÖt ®é trung b×nh cña th¸p tæng hîp 7730K

§µo Xu©n HuÇn Trang 49

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

(cid:0) , J - c¸c h»ng sè phô thuéc nhiÖt ®é, ¸p suÊt.

T = 7730K, P =300 at theo b¶ng ë [ I-97]

ë Th× (cid:0) = 1,256.10-4, J = - 2,206

Thay vµo ph¬ng tr×nh (4), ta cã :

pK =

2074 T

(cid:0) 1g +2,4943 .1g 773 + 1,256 . 10-4 . 773

- 1,8564 . 10 -7 .773 2 - 2,206.

pK = 199,55

Gi¶i ra ta cã:

.308

Thay vµo ph¬ng tr×nh (3)

55,199 300

y* 2 - 200 y* - . y* + 104 = 0

Gi¶i ph¬ng tr×nh nµy ta cã nghiÖm y* = 26, 42% lµ thÝch hîp.

Theo tµi liÖu Sæ tay c«ng nghÖ h÷u c¬ tËp I trang (60, 64) th× ë

300 at, T = 5000C nång ®é c©n b»ng cña NH3 = 26,44% lµ phï hîp

= 22, 64%. Vµ ë Phq = P (1-i)2 = 310 (1 - 0,1)2 = 252 at th×

VËy nång ®é NH3 ra khái th¸p cã tÝnh hÖ sè hiÖu chØnh ®èi víi

viÖc gi¶m ¸p suÊt hiÖu qu¶.

857,0

64,22 42,26

(cid:0)

MÆt kh¸c ë 5000 C vµ 300 at theo ®å thÞ ta t×m ®îc hµm lîng

NH3 trong khÝ lµ 21,5%. VËy nång ®é NH3 ra khái th¸p cã hÖ sè hiÖu

chØnh.

a = 21,5 . 0,857 = 18,43 % V

43,18 42,26

= 0,698 nång ®é c©n b»ng Nh vËy nång ®é NH3 t¹o thµnh b»ng

Tõ ph¬ng tr×nh (1)

100

V . 5

,01 ,01

022 1843

y y

1 1

(cid:0) (cid:0) (cid:0) = 86,30m3 V1 = (cid:0) (cid:0)

a = V1 . y1

a = 86,30. 0,1843 = 15,91 m3

Víi NH3: V1

i=V5

i y1

i = 100 . 0,11 = 11 m3

Víi khÝ tr¬: V1y1

§µo Xu©n HuÇn Trang 50

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

a =

10 30,86

10 1V

(cid:0) (cid:0) Suy ra: y1 11,59% V

Víi Nit¬ (tÝnh theo tû lÖ H2/N2 = 3/1)

100(

)

(

1 4

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) 100 - 18,43 - 11,59)

1 Ny

(cid:0) 17,495% V

1 NV

1 Ny

(cid:0) 86,30 . 0,17495 = 15,10 m3 = V1.

Víi hydr«

100(

)

3 4

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (100 - 18,43 - 11,59)

1 Hy

(cid:0) 52,485%V

yV . 1

(cid:0) = 86,30 . 0,52485 = 42,59 m3

(cid:0)

Khèi lîng riªng cña c¸c cÊu tö ë ®iÒu kiÖn tiªu chuÈn tra ë [II - 13]

3NH

(cid:0)

(cid:0) = 1,2507 kg/m3

= 0,0898 kg/m3 = 0,7708 kg/m3

4CH

= 0,7167 kg/m3

Tõ ®ã ta tÝnh ®îc khèi lîng c¸c cÊu tö theo c«ng thøc

m = (cid:0) . V , kg

CÊu tö

H2 N2 NH3 i Céng Vµo m3 65,1 21,7 2,20 11,00 100 Kg 5,846 27,14 1,696 7,884 42,566 % V 65,1 21,7 2,2 11,00 100 Ra m3 45,29 15,10 15,91 11 87,3 Kg 4,107 18,886 12,263 7,884 43,14 % V 51,88 17,30 18,22 12,60 100

II. TÝnh c©n b»ng vËt chÊt cho thiÕt bÞ lµm l¹nh b»ng níc

S¬ ®å tÝnh to¸n

y V 2 2

+ (cid:0) CI GI y V 1 1 WI a

§µo Xu©n HuÇn Trang 51

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

1.Lîng vµ thµnh phÇn khÝ vµo thiÕt bÞ lµm l¹nh b»ng níc chÝnh

b»ng lîng vµ thµnh phÇn khÝ ra khái th¸p tæng hîp.

2. Lîng khÝ vµo thiÕt bÞ lµm l¹nh b»ng níc b»ng tæng lîng khÝ

ra khái thiÕt bÞ céng víi lîng NH3 ngng tô vµ lîng cÊu tö hoµ tan trong

NH3 láng.

a + (cid:0) CIGI

a (5)

V1 = V2 + WI

Trong ®ã:

a lîng NH3 khÝ ra khái thiÕt bÞ, m3

V1, V2 - lîng hçn hîp khÝ vµo ra khái thiÕt bÞ, m3

a CI - tæng lîng c¸c cÊu tö hoµ tan trong NH3 láng

WI (cid:0) GI

- Víi NH3 : lîng NH3 vµo thiÕt bÞ l¹nh b»ng lîng NH3 ngng tô céng

víi lîng NH3 khÝ ra khái thiÕt bÞ , m3/m3 NH3 láng.

a = V2y2

a + WI

(6) V1y1

§Ó tÝnh lîng cÊu tö hoµ tan trong NH3 láng ta tÝnh theo c«ng thøc

Cj = Sj . yj m3/ m3 NH3 láng

NH3 láng ë ®iÒu kiÖn tiªu

Cj - lîng cÊu tö hoµ tan trong 1 m3

chuÈn , m3/Nm3 NH3 láng.

Sj - lµ ®é hoµ tan cÊu tö j khi yj = 1 ®¬n vÞ m3/m3 NH3 láng

Mét c¸ch gÇn ®óng víi sai sè trong ph¹m vi cho phÐp, tÝnh lîng

hoµ tan c¸c cÊu tö øng víi nhiÖt ®é khÝ ra thiÕt bÞ ë 350C vµ 292 at.

Ta cã b¶ng

CÊu tö H2 N2 i Sj(m3/ m3 NH3 láng) 20,35 22,12 71,80 yj% V 51,88 17,30 12,60

H yS 2 H

Thay sè:

2H =

3NH láng

CI = 20,35 . 0,5188 = 10,558 m3/ m3

§µo Xu©n HuÇn Trang 52

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

N yS 2 N

2N =

3NH láng

CI = 22,12 . 0,1730 = 3,827 m3/ m3

CI i = Si yi = 71,80 + 0,1260 = 9,047m3/ m3

3NH láng.

(cid:0) CI = 23,432 m3/ m3

ThÓ tÝch NH3 khÝ chuyÓn sang d¹ng láng theo c«ng thøc

W .

a 0

(cid:0)

M V

(cid:0)

Ma - Khèi lîng ph©n tö cña NH3 b»ng 17,03 kg/ Kmol

0 - thÓ tÝch ph©n tö NH3 ë ®iÒu kiÖn tiªu chuÈn b»ng 22,4

Kmol/m3 (cid:0) a - khèi lîng riªng NH3 láng ë 350C b»ng 587,5 kg/m3

a - lîng NH3 ngng tô ë thÓ khÝ, m3

03,17

a =

a = 1,294 . 10-3 WI a

587

4,22.5,

GI . WI

a vµo ph¬ng tr×nh (5)

Thay (cid:0) CI vµ GI

a + 1,294 . 10-3 . WI

a . 23,432

(7) 86,30= V2 + WI

Nång ®é NH3 khÝ ra khái thiÕt bÞ ë t0 = 350C vµ P = 292 at

tÝnh theo c«ng thøc Larson - blek ë [I - 114]

544,109 t 273

98788 P

98788

(cid:0) 1gy = 4,1856 + (cid:0)

a = 4,1856 +

544,109 308

292

2 = 9,25%

(cid:0) 1gy2

Suy ra ya

Thay vµo ph¬ng tr×nh (6)

(8) 86,30. 0,1843 = 0,0925 V2 + WI

Tõ (7) vµ (8) ta cã:

30,86

0303

W .

905,15

0925

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

Gi¶i hÖ ph¬ng tr×nh, ta ®îc

a = 8,757 m3

§µo Xu©n HuÇn Trang 53

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

V2 = 77, 28 m3

Lîng c¸c cÊu tö hoµ tan NH3 láng

H 2 . GI

a = 10,7 . 1,294 . 10-3 . 8,757 = 0,121 m3

H2 : CI

a = 3,88. 1,294 . 10-3 . 8,757 = 0,044 m3

. GI N2 :

i . GI

a = 8,25 . 1,294 . 10-3 . 8,757 = 0,0935 m3

i: CI

Lîng khÝ NH3 khÝ ra khái thiÕt bÞ ngng tô

a = V2 . y2

a = 77,28 . 0,0925 = 7,1484 m3

Lîng khÝ tr¬ vµo lµm l¹nh b»ng níc b»ng lîng khÝ tr¬ hoµ tan trong

NH3 láng céng lîng khÝ tr¬ ra theo khÝ

i = V2y2

i + CI

i . GI

V1y1

yV 1

i =

I GC . i V 2

(cid:0) Tõ ®ã y2

0935

82,12

i =

,0 28,77

(cid:0) (cid:0) Suy ra y2 %V

i = V2y2

i = 77,28. 0,1282 = 9,907 m3

- Víi N2

100(

)

100(

25,9

)82,12

1 4

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

= 19,48%V

- Víi H2

100(

)

100(

25,9

)82,12

3 4

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

=58,45%V

,0.28,77

5845

17,45

yV 2

(cid:0) (cid:0) (cid:0)

B¶ng c©n b»ng vËt chÊt cho b»ng thiÕt bÞ lµm l¹nh b»ng níc

§µo Xu©n HuÇn Trang 54

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

Vµo Ra Cén CÊu

g tö kg

45,17 15,06

4,07 18,90

15,91

12,26

18,22

7,145

5,51

9,25

8,757 6,75

12,26

3 1,04

7,884

12,60

9,907

7,1

12,82 0,093 0,067

7,167

m3 45,29 15,10 kg 4,107 18,89 %V m3 51,88 17,30 kg 4,06 18,84 %V m3 58,45 0,121 0,01 19,49 0,044 0,055 H2 N2 %V kg 1,34 0,49 97,1 NH3

i Cén

87,3

43,14

100 77,282 35,51

100 9,016 6,882

100 42,40

III. c©n b»ng vËt chÊt cho qu¸ tr×nh phãng kh«ng

S¬ ®å tÝnh to¸n V 4

II Wa (cid:0) CII.Ga

V 3

Thµnh phÇn khÝ míi

H2 : 74,1%

N2 : 24, 7% Tû lÖ H2/ N2 = 3/1

CH4: 1,2%

§µo Xu©n HuÇn Trang 55

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

C¸c th«ng sè cÇn tÝnh: VPK, Vm .

§µo Xu©n HuÇn Trang 56

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

1. LËp ph¬ng tr×nh c©n b»ng

- Víi NH3:

Lîng NH3 sau thiÕt bÞ lµm l¹nh b»ng níc b»ng tæng lîng NH3

phãng kh«ng, lîng NH3 ngng tô vµ lîng NH3 quay vÒ th¸p tæng hîp.

a = VPKyPK

a + WII

a. V4y4

(9) V2y2

- Víi khÝ tr¬

Lîng khÝ tr¬ míi vµo b»ng lîng khÝ tr¬ hoµ tan trong NH3 láng

lÇn 1 vµ lÇn 2 céng víi lîng khÝ tr¬ phãng kh«ng.

i = CI

i. GI

a + GII

a + Vpk.ypk

(10) Vmym

- Víi hçn hîp khÝ H2 + N2

Lîng hçn hîp N2 + H2 bæ xung b»ng hai lÇn (lîng NH3) ngng tô

lÇn 1, lÇn 2 céng lîng NH3 phãng kh«ng) céng lîng H2, N2 hoµ tan

trong láng lÇn 1, lÇn 2.

hh = 2 (WI

a + WII

a + Vpk . ypk

a) + CI

hh. GI

Vmym

hh . GII

a + Vpk.ypk

+ CII (11)

2. TÝnh to¸n

NhiÖt ®é khÝ ra khái thiÕt bÞ bèc h¬i ®îc tÝnh theo c«ng thøc

Larson - blek ë [I - 114]

gy 1

1856

1099 t

544, 273

98788 P

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

Trong ®ã:

P: ¸p suÊt khÝ ra khái thiÕt bÞ bèc h¬i 284 at

3NHy

: nång ®é khÝ NH3 trong hçn hîp khÝ ra khái thiÕt bÞ bèc

h¬i

3NHy

= 3%

544, 273

98788 284

1099 xt

(cid:0) VËy 1g3 = 4,1856 + (cid:0)

Suy ra: tx = - 2,430C Chän tx = -20C

§µo Xu©n HuÇn Trang 57

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

TÝnh gÇn ®óng ta lÊy thµnh phÇn cÊu tö b»ng thµnh phÇn

trung b×nh céng cña hçn hîp khÝ vµo ra thiÕt bÞ

1,65

,61

%775

h 2

45,58 2

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

7,21

48,19 2

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) 20,59 %

82,12 2

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) 11,91%

Tõ t = - 20C vµ ¸p suÊt p = 284 at tra b¶ng

Ta cã

CÊu tö H2 N2 i Sj(m3/ m3 NH3 láng) 11,94 10,96 46,7 y% V 61,775 20,59 11,91

y 2 H

Lîng c¸c cÊu tö hoµ tan trong NH3 láng lµ:

2H =

3NH láng

y 2 N

CII = 11,94 . 0,61775=7,376 m3/ m3

2N =

3NH láng

iy = 46,7 . 0,1191=5,562 m3/ m3

3NH láng

CII = 10,96 . 0,2059=2,257 m3/ m3

CII i = Si

ThÓ tÝch NH3 khÝ chuyÓn sang d¹ng láng:

W .

a =

a 0

(cid:0)

03,17 4,22.6,641

M V

(cid:0) GII = 1,185. 10-3 . WII

Thay c¸c gi¸ trÞ ®· biÕt vµo ph¬ng tr×nh (9, 10 , 11)

Tõ ph¬ng tr×nh (9)

a = VPKyPK

a + WII

a + V4y4 a

V2y2

a + 3

7,1484 = VPK . 0,0925 + WII

a = 4,1484 - 0,0925. VPK

Suy ra: WII

Tõ ph¬ng tr×nh (10)

i . GI

a + CII

aCII

a + VPK. yPK

Vmym = CI

a + 0,1282 VPK

0,012Vm = 0,0935 + 5,562 . 1,185 . 10-3 WII

§µo Xu©n HuÇn Trang 58

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

Tõ ph¬ng tr×nh (11)

a + WII

a + Vpk . yk

a) + C I

hh. GI

Vmyhh m = 2 (WI

hh . GII

a + Vpk.ypk

+ CII

+ 0,0925Vpk) + 0,164 + 0,965. a

0,988 Vm = 2(8,757+ WII

a + 0,7804Vpk

1,185. 10-3 WII

a = 0,988Vm - 0,9564Vpk - 17,678

Suy ra 2,0114 WII

Ta cã hÖ ph¬ng tr×nh:

a =4,1484 - 0,0925 . Vpk

WII

a = 0,01Vm - 0,1282Vpk - 0,0935

6,591 . 10-3 WII

a = 0,988Vm - 0,9654Vpk - 17,678

2,0114 WII

Gi¶i hÖ ta cã:

a = 4,04m3

WII

VPK = 1,20 m3

Vm = 27,28 m3

a. Lîng vµ thµnh phÇn hçn hîp khÝ phãng kh«ng

yV . pk

(cid:0) = 1,2. 0,5845 = 0,70 m3

yV . pk

(cid:0) = 1,2. 0,1948 = 0,23 m3

yV . pk

(cid:0) = 1,2. 0,0925 = 0,11 m3

yV . pk

(cid:0) = 1,2. 0,1282 = 0,16 m3

b. Hçn hîp khÝ sau phãng kh«ng

3 HV

V3 = V2 - VPK

3 NV

= 45,17-0,7=44,47 m3

3 NHV

= 15,06-0,23=14,83 m3

iV 3 = 9,91 - 0,16 = 9,75 m3

=7,15-0,11=7,04 m3

Suy ra V3 = 76, 09 m3

C©n b»ng vËt chÊt cho thiÕt bÞ phãng kh«ng

§µo Xu©n HuÇn Trang 59

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

Cén

CÊu

Vµo Ra

tö

kg g kg kg

%V m3 0,7 58,4 kg 0,06 %V m3 58,4 44,4 %V 58,4 m3 45,1 3,99 4,06 4,06 H2 2

18,5 4 19,4 5 19,4 7 14,8 18,8 7 15,0 5 19,4 18,8 0 0,2 0,29 N2 4 9 8 3 5 8 4

6 7,14 0,08 3 0,1 5,51 9,25 9,25 7,04 5,43 9,25 5,51 NH3 5

5 9,90 12,8 1 0,1 12,8 12,8 i 7,15 0,11 9,76 6,99 7,15 2 2 3

7 77,2 35,5 6 1,2 35,5 34,9 100 Céng 100 0,55 100 76,1 8 1 0 1 6

IV.TÝnh c©n b»ng vËt chÊt cña thiÕt bÞ phãng kh«ng theo n¨ng

suÊt ph©n xëng

N¨ng suÊt 300 tÊn NH3/ngµy

300000 24

N¨ng suÊt tÝnh theo giê =12500 kg/h

Khi tÝnh to¸n cho 100 m3 hçn hîp khÝ vµo th¸p tæng hîp ta thu

a=8,757+4,038=12,795 m3

®îc

a+WII

Wa=WI

ChuyÓn sang kg: 12,795.0,77=9,862 (kg)

Tõ ®ã x¸c ®Þnh ®îc lîng khÝ vµo th¸p theo n¨ng suÊt thiÕt kÕ

NÕu 100 m3 th× thu ®îc 9,862 kg

100

12500

VËy G m3 vµo th¸p ®Ó thu ®îc 12500 kg/h

. 862,9

G = = 126749 m3/h

§µo Xu©n HuÇn Trang 60

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

LËp c©n b»ng vËt chÊt cho thiÕt bÞ phãng kh«ng ta nh©n c¸c

126749 100

kÕt qu¶ thu ®îc víi hÖ sè qui ®æi m = = 1267,49

Tõ ®ã ta cã b¶ng c©n b»ng vËt chÊt cho thiÕt bÞ phãng

kh«ng

CÊu

Vµo

tö

m3/h 57252

Kg/h %V 5141

58,45

Ra Phãng kh«ng m3/h Kg/h %V 79,6 887

58,45

Sau phãng kh«ng m3/h 5636

Kg/h %V 5062

58,44

19088

2387

19,49

292

19,48

2350

19,48

5 365,

5 1879

NH3

9056

9,25

139

9,25

2 107,

7 8917

9 6873

9,25

3 6980

12557

9000

12,82

203

12,82

1235

8854

12,83

1 145,

Céng 97953

4499

100 1520 697,

100 4429

100 4 9643

5

3

8

4

§µo Xu©n HuÇn Trang 61

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

PhÇn II. Qu¸ tr×nh xö lý vµ thu håi NH3 trong khÝ phãng

kh«ng

Ch¬ng I. LËp luËn tÝnh kinh tÕ cña qu¸ tr×nh xö lý vµ thu håi NH 3

trong khÝ phãng kh«ng

Nh ®· tr×nh bÇy ë c¸c néi dung trªn ®Ó t¹o lËp mét d©y chuyÒn

c«ng nghÖ tæng hîp NH3 kinh tÕ , hiÖu qu¶ vµ ®¹t hiÖu suÊt cao

nhÊt sÏ phô thuéc vµo rÊt nhiÒu yÕu tè, vÒ mÆt thuû ®éng, vÒ ho¸ lý,

nhiÖt ®é , ¸p suÊt lµm viÖc, tû lÖ H2/N2, nång ®é khÝ tr¬ Ar, CH4 …

Hoµn thiÖn c«ng nghÖ tæng hîp NH3 cÇn chó ý mét sè vÊn ®Ò

§Ó tuÇn hoµn l¹i khÝ H2, N2 cha ph¶n øng ph¶i gi¶i quyÕt

-T¸ch NH3 ra khái khÝ cha ph¶n øng b»ng lµm l¹nh ngng tô

-X¶ bá mét phÇn khÝ tr¬ ®Ó gi÷ nång ®é khÝ tr¬ trong khÝ

tuÇn hoµn kh«ng ®æi, c©n b»ng gi÷a lîng khÝ tr¬ vµo theo khÝ míi

§µo Xu©n HuÇn Trang 62

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

theo khÝ míi (t¬ng øng víi lîng NH3 t¹o thµnh ) vµ lîng khÝ tr¬ ra khái

hÖ thèng

-Bï trõ tæn hao ¸p suÊt b»ng m¸y nÐn tuÇn hoµn do:

+Trë lùc hÖ thèng

+Ph¶n øng gi¶m thÓ tÝch

+NH3 ngng tô

+X¶ khÝ tr¬

Dïng xóc t¸c cã 3-4 chÊt phô gia cho phÐp t¨ng thêi gian lµm

viÖc víi ho¹t tÝnh cao

Dïng xóc t¸c cã nhiÖt ®é ho¹t tÝnh thÊp 225-380oC ë ¸p suÊt

100atm lµm t¨ng hiÖu suÊt , gi¶m lîng nÐn khÝ

Hoµn thiÖn cÊu t¹o th¸p tæng hîp cã n¨ng suÊt lín , th¸p lo¹i h-

íng kÝnh (cì h¹t nhá,trë lùc nhá)

TËn dông nhiÖt ®Ó s¶n xuÊt h¬i níc . Cø 1 tÊn NH3 thu ®îc

0,9-0,95 tÊn H2O h¬i ë P=17-18at

Dïng m¸y nÐn vµ b¬m kiÓu tuèc bin cho n¨ng suÊt lín

Tù ®éng hãa ®iÒu chØnh qu¸ tr×nh, t¨ng n¨ng suÊt lao ®éng

Nh vËy trong qu¸ tr×nh tæng hîp NH3 khÝ tr¬ kh«ng tham gia

ph¶n øng tuÇn hoµn lµm nång ®é cña nã t¨ng dÇn , thêng ta duy tr×

nång ®é khÝ tr¬ trong khÝ tuÇn hoµn tõ 8-12%, do ®ã ph¶i th¶i bá

mét phÇn theo c©n b»ng vËt chÊt.

Tuy nhiªn viÖc th¶i bá khÝ tr¬ l¹i lµm n¶y sinh mét sè vÊn ®Ò

+Lµm mÊt khÝ nguyªn liÖu

+MÊt NH3 (kho¶ng 9%) cã trong khÝ phãng kh«ng

+MÊt n¨ng lîng

+G©y « nhiÔm m«i trêng .

Do ®ã viÖc thiÕt kÕ mét hÖ thèng thu håi l¹i NH3, khÝ nguyªn

liÖu trong khÝ phãng kh«ng lµ cã c¬ së khoa häc ®óng vµ cã tÝnh

§µo Xu©n HuÇn Trang 63

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

thùc tiÔn cao. NÕu thiÕt kÕ ®îc mét hÖ thèng xö lý , thu håi l¹i NH3

trong khÝ phãng kh«ng sÏ thu ®îc rÊt nhiÒu lîi Ých thiÕt thùc , ®Æc

biÖt trong giai ®o¹n hiÖn nay, khi mµ vÊn ®Ò b¶o vÖ m«i trêng trong

s¶n xuÊt c«ng nghiÖp ®ang rÊt ®ùoc quan t©m .

Ch¬ng Ii.d©y chuyÒn c«ng nghÖ qu¸ tr×nh hÊp thô NH3 trong khÝ

th¶i phãng kh«ng.

Hçn hîp khÝ sau phãng kh«ng ë ¸p suÊt khÝ quyÓn p=1at,

t=35oC ®îc ®a vµo m¸y nÐn ®Ó nÐn ®Õn ¸p suÊt p2, t2 , råi qua bé

phËn t¸ch dÇu ®Ó t¸ch c¸c t¹p chÊt trong hçn hîp khÝ . Hçn hîp khÝ

sau ®ã ®îc dÉn qua thiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt d¹ng èng chïm ®Ó lµm

nguéi hçn hîp khÝ. Sau ®ã ®îc n¹p vµo kÐt khÝ ®Ó æn ®Þnh lu lîng

tríc khi ®îc ®a sang th¸p hÊp thô.

T¹i th¸p hÊp thô khÝ ®îc phun tõ díi lªn . Níc mÒm qua b¬m

t¨ng ¸p ®îc déi tõ ®Ønh th¸p xuèng . Hai pha láng vµ khÝ sÏ tiÕp xóc

víi nhau t¹i c¸c tÇng ®Öm vµ ë ®©y sÏ x¶y ra qu¸ tr×nh hÊp thô cña

dung m«i níc ®èi víi NH3 trong hçn hîp khÝ . HiÖu suÊt hÊp thô ®¹t

90%.

KhÝ kh«ng bÞ hÊp thô cã nång ®é NH3 (cid:0) 1% ®îc ®i qua bé gia

nhiÖt nguyªn liÖu . KhÝ ra khái bé gia nhiÖt nguyªn liÖu cã nhiÖt ®é

45oC ®i vµo 4 bé ph©n ly mµng rçng , trong lßng bé ph©n ly mµng

rçng nµy chÌn ®Çy c¸c bã sîi xenluloz¬ rçng khÝ nguyªn liÖu ®i vµo

kh«ng gian cña bã èng nµy, do cã sù chªnh lÖch ¸p suÊt gi÷a kh«ng

gian èng vµ vµ phÝa trong c¸c èng xenluloz¬ rçng lªn H 2 ®îc khuÕch

t¸n vµo bªn trong sîi xenluloz¬, lµm cho phÝa trong lßng rçng cña èng

xenluloz¬ t¹o ra hçn hîp khÝ giµu H2. ThÓ khÝ giµu H2 nµy ®i ra tõ bé

ph©n ly mµng rçng ®i vµo mét ®êng èng chung råi ®¬c ®a sang hÖ

thèng tæng hîp NH3 . KhÝ kh«ng thÈm thÊu ®îc ®a ra khái hÖ thèng

ph©n ly mµng rçng råi ®a vÒ hÖ thèng khÝ ®èt chung.

§µo Xu©n HuÇn Trang 64

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

Níc NH3 ®i ra ®¸y th¸p hÊp thô cã nång ®é NH3 13% ®îc gi¶m

¸p xuèng 1at råi ®a vÒ thïng chøa NH3 ®Ó ®a sang c«ng ®o¹n nh¶

hÊp thô , hoÆc ®a th¼ng sang c¬ng vÞ khö vi lîng.

Trong c«ng ®o¹n nh¶ hÊp thô, dung dÞch NH3OH tõ thïng chøa

cã nhiÖt ®é (cid:0) 40oC ®îc b¬m n©ng ¸p lªn 10 bar råi ®i qua bé trao ®æi

nhiÖt ®Ó n©ng nhiÖt ®é cña dung dÞch lªn 165oC råi ®i vµo th¸p ch-

ng ë ®Üa tiÕp liÖu. Dung dÞch trong th¸p chng ®îc ®un nãng ®Õn

2000C , khi ®ã NH3 bèc h¬i cã lÉn h¬i níc qua c¸c tÇng ®Öm ®i lªn,

gÆp dung dÞch nguéi ®i tõ trªn xuèng võa lµm bèc h¬i mét phÇn NH 3

trong dung dÞch ®i xuèng, võa ngng tô mét phÇn h¬i níc trong hçn hîp

h¬i quay trë l¹i phÝa díi . LÆp l¹i nhiÒu lÇn bèc h¬i vµ ngng tô nh vËy

cuèi cïng trªn ®Ønh th¸p ta thu ®îc khÝ NH3 nång ®é cao ®i vµo bé

ngng tô håi lu ë ®Ønh th¸p .ë ®©y khÝ NH3 ®îc níc tuÇn hoµn lµm l¹nh

gi¸n tiÕp bªn ngoµi èng chïm h¹ nhiÖt ®é xuèng cßn 50-52oC , lµm cho

h¬i níc cã lÉn trong khÝ NH3 ngng tô thµnh dÞch trë l¹i th¸p (lîng dÞch håi lu) , cßn khÝ NH3 nång ®é (cid:0) 98% ®i qua bé lµm l¹nh ngng tô

b»ng níc tuÇn hoµn thµnh NH3 láng råi ®i vµo thïng chøa sau ®ã ®îc

®a ®i c¬ng vÞ tæng hîp Ure

Ch¬ng IIi.tÝnh to¸n qu¸ tr×nh hÊp thô NH3 trong khÝ phãng kh«ng.

I.tÝnh to¸n thiÕt bÞ chÝnh.

1. X©y dùng ®êng c©n b»ng.

- ¸p suÊt c©n b»ng vµ nång ®é cña cÊu tö bÞ hÊp thô NH3 ®îc

tÝnh theo c«ng thøc:

Pcb = Mpc . C

Trong ®ã: C: Nång ®é cÊu tö hÊp thô NH3 trong dung m«i

§µo Xu©n HuÇn Trang 65

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

( Kmol/m3)

Mpc: HÖ sè phô thuéc vµo nhiÖt ®é ( bar. m3/ kmol)

Sù phô thuéc cña hÖ sè Mpc vµo nhiÖt ®é ®îc liªn hÖ bëi c«ng

thøc sau:

+ Khi nång ®é cña dung dÞch < 3M.

1922 T

lg Mpc = 4,705 -

+ Khi nång ®é dung dÞch > 3M th×

1750 T

lg Mpc = 4,125 + 0,1 lgC -

Trong ®ã: T: nhiÖt ®é cña qu¸ tr×nh hÊp thô , oK

C: Nång ®é cña NH3 trong dung dÞch .

§Ó x©y dùng ®êng c©n b»ng ta ph¶i thiÕt lËp mèi quan hÖ gi÷a nång

®é C (M) vµ nång ®é phÇn mol; phÇn mol t¬ng ®èi cña cÊu tö trong

pha láng vµ pha khÝ.

a. Liªn hÖ gi÷a nång ®é C(M) vµ nång ®é phÇn mol t¬ng ®èi X

( Kmol/Kmol dung m«i).

Gi¶ sö 1m3 dung dÞch cã C Kmol NH3

NghÜa lµ nång ®é cÊu tö bÞ hÊp thô (NH3) trong dung dÞch lµ

OHm

C (M).

2 =

Suy ra khèi lîng cña H2O trong dung dÞch chÊt hÊp thô lµ

3NHM

d - C .

3NHM : khèi lîng ph©n tö NH3.

Víi d: Khèi lîng riªng cña H2O ë 350C (Kg/m3)

Tõ ®ã phÇn mol t¬ng ®èi ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc

C 18 MCd .

OH 2 18

035

(cid:0) (cid:0) X = ( Kmol NH3/ Kmol H2O)

OH 2

Cã = 994,06 (Kg/m3)

OHm

(cid:0) = 994,06 - C. 17 (Kg)

§µo Xu©n HuÇn Trang 66

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

Khèi lîng H2O gÇn nh kh«ng ®æi trong suèt qu¸ tr×nh do ®ã

.18 06,994

X = ( Kmol NH3/ Kmol H2O) (cid:0)

b. HÖ sè Mpc.

1922 T

+ NÕu C < 3M : lg Mpc = 4,705 -

1750 T

+ NÕu C > 3M : lg Mpc = 4, 125 + 0,1 lg C -

Víi T = 35 + 273 = 308 K.

c. Nång ®é c©n b»ng trong pha khÝ.

Theo ®Þnh luËt Dalton: Pi = P * y*

Víi Pi : ¸p suÊt c©n b»ng cña khÝ i (NH3)

y* : Nång ®é phÇn mol cña NH3 trong pha khÝ .

P : ¸p suÊt chung cña hçn hîp khÝ, P = 8 bar.

MÆt kh¸c: ¸p suÊt c©n b»ng vµ nång ®é cÊu tö bÞ hÊp thô NH 3

®îc x¸c ®Þnh.

Pi = Mpc . C

Mpc: hÖ sè Henry (bar. m3/ Kmol)

C: Nång ®é cÊu tö NH3 trong dung m«i (Kmol/m3).

VËy Mpc . C = y*. P

M pc . C P

(cid:0) y* =

Y 1 Y

MÆt kh¸c : y* = (cid:0)

CM pc CMP

VËy y* = víi P = 8 bar. (cid:0)

Ta cã b¶ng sè liÖu tæng hîp nh sau:

C 1 3 5 X 0,0184 0,0573 0,0990 Mpc 0,0292 0,0292 0,0326 Y* 3,663.10-3 0,0111 0,0208

§µo Xu©n HuÇn Trang 67

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

7 9 10 12 14 16 17 18 19 20 21 0,1440 0,1926 0,218 0,2734 0,333 0,3989 0,434 0,471 0,5096 0,5504 0,593 0,0337 0,0346 0,0349 0,0356 0,0361 0,0366 0,0368 0,0370 0,0372 0,0347 0,0376 0,0304 0,0405 0,0456 0,0564 0,0674 0,0790 0,0848 0,0908 0,0969 0,1032 0,1095

Tõ b¶ng sè liÖu trªn vÏ ®îc ®êng c©n b»ng cña qu¸ tr×nh hÊp

thô. NH3 trong hçn hîp khÝ bëi H2O.

2. C©n b»ng vËt chÊt qu¸ tr×nh hÊp thô, x¸c ®Þnh ®êng nång ®é

lµm viÖc.

0925

Tõ sè liÖu ban ®Çu y® = 0,0925

d y

,0 ,01

0925

(cid:0) (cid:0) = 0,1019 Yd = (cid:0) (cid:0)

Y® = 0,1019 (Kmol NH3/ Kmol hçn hîp khÝ)

Tõ ®å thÞ víi Y® = 0,0925 (cid:0) Xcbc = 0,5420

Lîng dung m«i tèi thiÓu cÇn thiÕt cho qu¸ tr×nh hÊp thô lµ

Y d X

Y c X

cbc

(cid:0) (Kmol/h) Gmin=GTR. (cid:0)

Víi møc hÊp thô 90% (cid:0) Yc=(1-(cid:0) ).Yd=(1-0,9).0,1019=0,01019

N¨ng suÊt hÊp thô quy vÒ ®iÒu kiÖn tiªu chuÈn theo tÝnh to¸n ®· biÕt

lµ: V =1520m3/h. §©y còng lµ lu lîng thÓ tÝch ë ®iÒu kiÖn tiªu chuÈn.

VËy lu lîng

V 4,22

1520 4,22

= = 67,857 (Kmol/h) Gy =

lîng khÝ tr¬ trong hçn hîp khÝ Tõ y® = 0,0925 (cid:0)

GTR = (1 - y®). Gy = (1 - 0,0925) . 67,857 = 61,580 (Kmol/h).

0102

580,61

,10

419

Y d X

Y c X

1019 ,0

,0 5420

cbc

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (Kmol/h) Gmin = GTR . (cid:0)

§µo Xu©n HuÇn Trang 68

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

Gmin = 10,419 (Kmol/h)

Lîng dung m«i thùc tÕ ®îc lÊy d 20% so víi lîng dung m«i tèi

,10

419

thiÓu.

120 (cid:0) 100

120 100

= 12,502 (Kmol/h) Gx = Gmin .

§êng lµm viÖc trong th¸p:

Yx c

G G

(cid:0)X

01019

(cid:0) (cid:0) Y = . X® (cid:0)

502,12 580,61

Y =

Y = 0,20302 X + 0,01019.

3. §êng kÝnh thiÕt bÞ.

§êng kÝnh cña th¸p hÊp thô lo¹i ®Öm.

(cid:0)

tbV .4 3600

(cid:0) .

D = (m)

D: §êng kÝnh thiÕt bÞ (mÐt)

y: VËn tèc cña dßng khÝ ®i trong th¸p (m/s)

Vtb: Lu lîng thÓ tÝch trung b×nh (m3/h) (cid:0)

a. Lu lîng thÓ tÝch trung b×nh.

Cã V = 1520 (m3/h) ë 00C vµ 1 at

Tõ ®ã lu lîng thÓ tÝch ë ®iÒu kiÖn lµm viÖc ®îc tÝnh theo c«ng

thøc sau:

- Theo ph¬ng tr×nh tr¹ng th¸i cña khÝ lý tëng;

P.V = G. R.T

Víi R: H»ng sè khÝ lý tëng [at. m3/ Kmol. K]

R= 0,082

P: ¸p suÊt lµm viÖc cña thiÕt bÞ (at)

8 98,0

P = 8 bar = at = 8,163 at

T: NhiÖt ®é lµm viÖc cña th¸p.

§µo Xu©n HuÇn Trang 69

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

T = 273 + 35 = 308 K

G: Lu lîng mol cña pha khÝ

(cid:0)V 0 4,22

1520 4,22

G = = 67,857 (Kmol/h)

V: Lu lîng thÓ tÝch cña pha khÝ V = V®.

( V® : ThÓ tÝch pha khÝ ë ®Çu qu¸ tr×nh hÊp thô).

VËy ta cã ph¬ng tr×nh.

8,163 . V§ = 67,857 . 0,082 . 308

(cid:0) V® = 209,947 (m3/h)

Suy ra: Lu lîng thÓ tÝch khÝ tr¬ ë ®iÒu kiÖn lµm viÖc:

VTR = (1 - Y§). V® = (1- 0,1019) 209, 947

= 188,553 (m3/h)

V× lîng khÝ tr¬ kh«ng bÞ hÊp thô, tøc lµ coi nh kh«ng ®æi trong

suèt qóa tr×nh nªn ta suy ra:

Lu lîng hçn hîp khÝ cuèi qu¸ tr×nh hÊp thô:

VC = VTR(1 + YC) = 188,553 ( 1+ 0,0102)

= 190,476 (m3/h)

V (

)

947,209

,190

476

d V 2

VËy lu lîng thÓ tÝch trong b×nh cña dßng khÝ. (cid:0) (cid:0) (cid:0) = 200,212 (m3/h) Vytb =

b. VËn tèc lµm viÖc cña dßng khÝ.

4/1

16,0

8/1

Ta cã:

(cid:0)

(cid:0) .

ytb

022

75,1

(cid:0) (cid:0)

(cid:0)

. (cid:0)

G G

d 3 .

xtb

s Vg . d

xtb

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) lg (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

s: VËn tèc ®¶o pha (m/s).

Víi + (cid:0)

+ (cid:0) x, (cid:0) y: Khèi lîng riªng trung b×nh cña pha láng vµ pha h¬i.

(Kg/m3)

+ g: Gia tèc träng lîng g = 9,81 m/s2 +(cid:0) d : BÒ mÆt riªng cña ®Öm m2/m3

+Vd: ThÓ tÝch tù do cña ®Öm m3/m3

§µo Xu©n HuÇn Trang 70

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

b1. Khèi lîng riªng trung b×nh (cid:0) ytb, (cid:0) xtb.

* (cid:0) ytb:

[

273

My . tb 1

1( .4,22

PMy ). . tb 1 PT . 0

(cid:0) (cid:0) (cid:0) ytb =

Víi M1, M2 : khèi lîng mol cña cÊu tö 1 vµ 2

T = 308K ; P = 8,163at ; P0 = 1 at

ytb1 : Nång ®é phÇn mol cña cÊu tö 1

c 1

(cid:0) ytb1 =

y®1 , yc1: Nång ®é phÇn mét cña cÊu tö ë lóc ®Çu vµ cuèi qu¸

tr×nh hÊp thô.

ë ®©y: CÊu tö 1 (cÊu tö ph©n bè) : NH3.

= 17 MNH 3

CÊu tö 2: Hçn hîp khÝ vµo M =10,04

Ta cã y®1 =0,0925 (cid:0)

yc1 = ( 1- 0,9) . 0,0925 = 0,00925

0925

00925

c 1

050875

,0 2

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) ytb1 =

,0[

050875

17.

,01(

].04,10).

273

163,8.

050875 308 1.

.4,22

(cid:0) (cid:0) = 3,357(Kg/m3) (cid:0) ytb =

(cid:0) xtb: Khèi lîng riªng trung b×nh cña pha láng ®îc coi lµ khèi lîng

(cid:0)

riªng cña níc ë 350c

OH 2

= 994,06 Kg/m3 VËy (cid:0) xtb =

020

(cid:0)

b2. §é nhít.

xhh .Ta cã

= 10-3 (Ns/m2)

* * (cid:0) lg (cid:0) xhh = x1 lg (cid:0) 1 + (1 - x1) lg (cid:0) 2.

(cid:0) 1, (cid:0) 2: §é nhít cña cÊu tö thµnh phÇn NH3 vµ H2O

x1: Nång ®é phÇn mol cña NH3 trong dung dÞch:

§µo Xu©n HuÇn Trang 71

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

x (cid:0)

Cã x1 = x1tb =

40543

Ta cã: X® = 0 (cid:0) xd = 0

,0 ,01

40543

= 0,2884 Xc = 0,40543 (cid:0) xc = (cid:0)

2884 2

(cid:0)

(cid:0) = 0,1442. xtb1 =

LNH 3

035

(cid:0)

= 0,2125 . 10-3 Ns/m2 Tõ ®ã: Víi (cid:0) 1 =

OH 2

= 0,7225 . 10-3 Ns/m2 (cid:0) 2 =

3].

(cid:0) lg (cid:0) xhh = [ 0,1442 [lg 0,2125. 10-3] + (1- 0,1442) lg 0,7225 . 10-

(cid:0) (cid:0) xhh = 6,056 . 10-4 Ns/m2

b3. Lu lîng trung b×nh Gx , Gy (Kg/s)

Cã: (cid:0) ytb = 3,357 (Kg/m3)

,200

212

Vytb = 200,212 (m3/ h)

3600

= 0,0556 (m3/s) Vytb =

Tõ ®ã: Ta cã lu lîng (Kg/s) trung b×nh

ytb=(cid:0) ytb.Vytb=3,357.0,0556=0,187 kg/s

Gkg/s

*Lu lîng láng trung b×nh Gx( kg/s)

OH 2

ltb

(cid:0)

tb 1

OH 2

OHG

(cid:0) (cid:0) Kg/s Gxtb = Gxtb = (cid:0)

NHG

Víi : Lu lîng níc thùc tÕ (Kg/s)

tbX 1 : Nång ®é phÇn khèi lîng t¬ng ®èi trung b×nh

: Lîng NH3 hÊp thô vµo pha láng (Kg/s)

Mx . tb 1

x ltb=

Ta cã:

Mx . tb 1

Mx ). tb 1

(cid:0) (cid:0)

§µo Xu©n HuÇn Trang 72

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

17.

1442 ,01(

1442

17.

1442

04,10)

222

= = 0,222 (cid:0) (cid:0)

2853

,0 ,01

222

x tb 1 x tb 1

(cid:0) (cid:0) (cid:0) X 1tb = (cid:0) (cid:0)

Kmol/h

OHG

Tõ ®ã:

OHM .

1 3600

+ = Gx thùc tÕ

1 3600

= 12,502 . . 18 = 0,06251 (Kg/s)

+ Gxtb = 0,06251 (1 + 0,2853) = 0,08 (Kg/s)

VËy ta cã: (cid:0) ytb = 3,357 (Kg/m3)

(cid:0) xtb = 994,06 (Kg/m3)

(cid:0) xtb = 6,056. 10-3 (Ns/m2)

Gytb = 0,187 (Kg/s)

Gxtb = 0,08 (Kg/s)

g = 9,81 (m/s2)

16,0

4/1

8/1

Tõ ®ã: thay vµo c«ng thøc:

(cid:0)

357,3.

022

27,1

d 3

10. 3

08,0 187,0

357,3 06,994

056 10

(cid:0) . V .81,9

06,994

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) lg (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

(cid:0)

88,305

(cid:0) . 3

s V d

(cid:0)

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

(cid:0)

d 3

y 8,0

V d

(cid:0)

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) = 305,88 (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

(cid:0) 2. y V d

(cid:0) = 195,764.

Chän ®Öm sø : 5 x 5 x 1,0 cã; (cid:0) ® = 1000 m2/ m3.

V® = 0,62 m3/ m3

§µo Xu©n HuÇn Trang 73

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

y = 0,216 m/s

(cid:0) (cid:0)

s =

216 8,0

(cid:0) (cid:0) = 0,270 m/s

4.ChiÒu cao cña th¸p hÊp thô:

Hlv = Nlt . htd.

Víi Nlt : Sè ®Üa lý thuyÕt cña th¸p

htd : ChiÒu cao t¬ng ®¬ng cña 1 bËc thay ®æi nång ®é:

a. TÝnh Nlt : Nlt = 9 ®Üa:

045

2,0

225

405

(cid:0)

b. TÝnh ht®.

(cid:0)

(cid:0) .

2,1

(cid:0) .

V .

(cid:0)

y (cid:0)

(cid:0) (cid:0)

G x Gm . y G

m .

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) . htd = 302,4 . (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

Ngoµi c¸c ®¹i lîng ®· biÕt th×: (cid:0) y: §é nhít cña cña pha khÝ Ns/m2

m: Gi¸ trÞ trung b×nh cña tg gãc nghiªng ®êng c©n b»ng vµ

mÆt ph¼ng n»m ngang. * TÝnh (cid:0) yhh

M (cid:0)

MmMmMmMmMm 3 (cid:0)

1. (cid:0)

4 (cid:0)

2 (cid:0)

5 (cid:0)

hhk

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

Víi: M1, M2, M3, M4, M5: Träng lîng ph©n tö cña c¸c khÝ thµnh

phÇn (kg/kmol)

(cid:0) hhk , (cid:0) 1, (cid:0) 2,(cid:0) 3, (cid:0) 4, (cid:0) 5: §é nhít cña hçn hîp vµ cña c¸c khÝ

thµnh phÇn (Ns/m2)

(cid:0)

m1, m2, m3, m4 , m5 : PhÇn thÓ tÝch cña c¸c khÝ trong hçn hîp.

(cid:0)

= 105,5 . 10-7 Ns/m2 Cã: M1 = 17 (NH3) ; m1 = 9,25% ;

035

(cid:0)

= 1811 . 10-8 Ns/m2 M2 = 28 (N2) ; m2 = 19,48% ;

(cid:0)

= 228,9 . 10-7 Ns/m2 M3 = 40 (Ar) ; m3 = 1,82% ;

= 893,4 . 10-8 Ns/m2 M4 = 2 (H2) ; m4 = 58,45% ;

§µo Xu©n HuÇn Trang 74

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

C035 =113,5.10-7 Ns/m2

M5=16(CH4) ; m 5=11%; (cid:0) CH 4

17%. 7

2%. 8

25,9 10.5,105

48,19 1811

28%. 8 10.

82,1 40%. 7 10.9,228

45,58 10.4,893

16%. 10.5,113

68,10 hhM

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

(cid:0) Myhh = 1,39.10-5 Ns/m2

* X¸c ®Þnh m : m = 0,0195.

2,0

405

225

VËy

2,1

(cid:0) .

V . d

s 5

(cid:0) . 571,4 10.39,1

,0 ,0

254 076

06,994 571,4

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) htd = 302,4 . (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

045

lg.

,01

0195

,0 254

076 .0.

0195

,0 ,0

254 076

571,4 10. 056

-1,2

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

0,2 . (cid:0) d

. V d

= 11121,56. (cid:0)

= 11121,56. 0,27-0,2.1000-1,2 . 0,62 = 1,333

KÕt qu¶ tÝnh to¸n cho :

D=0,8 m

H=12m

II.TÝnh to¸n c¬ khÝ.

I. ChiÒu dµy th©n th¸p, n¾p th¸p

Chän vËt liÖu lµm th¸p : ThÐp CT3

Th¸p chÞu ¸p suÊt bªn trong : Plv = 8 bar

1. BÒ dµy th©n th¸p

PDt . (cid:0) ]. (cid:0)

S = + C (m) (cid:0)

Trong ®ã:

Dt : §êng kÝnh trong (m)

§µo Xu©n HuÇn Trang 75

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

(cid:0) : HÖ sè bÒn cña thanh h×nh trô

C: HÖ sè bæ sung do ¨n mßn (m)

P: ¸p suÊt trong thiÕt bÞ N/m2

(N/m2) a. P = PL + PK

(N/m2) Víi PL=f. g. HL

HL: ChiÒu cao cét chÊt láng (m) (cid:0) : Khèi lîng riªng cña chÊt láng (Kg/m3): (cid:0) = 994,06 Kg/m3.

HL = 12 (mÐt) P = PL + PK = (cid:0) . g . HL + PK

8 89,0

P = 994, 06 . 9,81. 12 + . 105

= 9,33. 105 N/m2.

(cid:0)

(cid:0) .

b. øng suÊt cho phÐp.

[(cid:0) K] =

Trong ®ã : (cid:0) : HÖ sè ®iÒu chØnh

nK: HÖ sè an toµn.

= 0,9 Víi thÐp CT3 : (cid:0)

k = 380 . 106 N/m2

(cid:0)

380

nk = 2,6

10. 6,2

.0,9 = 131,54 . 106 N/m2. [(cid:0) K] =

c. Chän kiÓu hµn: Gi¸p mèi hai bªn

C¸ch hµn: Hµn tù ®éng b»ng m¸y; (cid:0) h =1

d. HÖ sè C = C1 + C2 + C3

Trong ®ã: C1: HÖ sè bæ sung do ¨n mßn .

LÊy C1 = 1 mm/n¨m ®èi víi vËt liÖu bÒn, thêi gian lµm viÖc tõ 15

(cid:0) 20 n¨m.

C2: HÖ sè bæ sung do hao mßn

§µo Xu©n HuÇn Trang 76

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

LÊy C2 = O : Do kh«ng cã dßng chÊt r¾n ®i trong th¸p

C3 : HÖ sè bæ sung do dung sai C3 = 0,8, chiÒu dµy tÊm thÐp tõ 8 (cid:0) 25 mm

VËy C = 1 + 0 + 0,8 = 1,8 mm

(cid:0)

e. XÐt tû sè

(cid:0) .

K P

(cid:0)

(cid:0) (cid:0) (cid:0) 50. Cã thÓ bá qua P mÉu sè

(cid:0) .

K P

10.54,131 5 10.33,9

(cid:0) (cid:0) (cid:0) = 140,99 > 50

VËy chiÒu dµy th©n thiÕt bÞ lµ

tDP . (cid:0) (cid:0) (cid:0) .

S = + C (cid:0)

10.8,1

8,0.10.33,9 6 10.54,131 .2

(cid:0) (cid:0) =

= 0,005 (mÐt)

(cid:0)

KiÓm tra øng suÊt cña thµnh theo ¸p suÊt thö , øng suÊt theo ¸p suÊt thö ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau.

D t

( CS

PCS ). 0 (cid:0) ).

c 2,1

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) = N/m2 (cid:0)

¸p suÊt thö thuû lùc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc

P0 = Pth + P1

Víi Pth = 1,25P

10).8,15(8,0[

(cid:0)

6 (10.6,160

mN /

)

10.28,1]. 3

10).8,15(2

(cid:0)

10.

 P0= 1,25.9,33.105 + 994,06 . 9,81.12 = 1,28.106 (N/m2) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

200

10.

(cid:0)c 2,1

1240 2,1

(cid:0)

(cid:0) Cã

c 2,1

(cid:0) VËy (cid:0) chiÒu dµy th©n th¸p tho¶ m·n ®iÒu kiÖn bÒn .

§µo Xu©n HuÇn Trang 77

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

2.TÝnh chiÒu dµy cña ®¸y vµ n¾p th¸p. §¸y vµ n¾p th¸p ®îc chÕ t¹o cïng mét lo¹i vËt liÖu víi th©n th¸p lµ CT3. Nèi víi th©n thiÕt bÞ b»ng c¸ch ghÐp bÝch .

BÝch cã d¹ng Elip cã gê . TÝnh chiÒu dµy cña ®¸y vµ n¾p th¸p:

mC (

)

PD . t (cid:0) K . ].

(cid:0) [8,3

D t h 2 b

(cid:0) (cid:0) (cid:0)

Chän hb = 0,25. Dt

hb = 0,25 . 0,8 = 0,2(m) = 200mm

Chän h = 25mm * K lµ hÖ sè kh«ng thø nguyªn

(cid:0) 1

d tD

(cid:0)

2 mm. Ta t¨ng C lªn 2mm

(cid:0) [

Coi c¸c lç ë ®¸y ®îc t¨ng cøng hoµn toµn , K = 1 * C = C1 + C2 + C3 C = 1,8.10-3 (m) = 1,8mm Do S - C (cid:0) VËy C = 3,8mm

(cid:0) .

1.1.

] k K . p

10.54,131 5 10.33,9

(cid:0) XÐt tû sè

= 140,99 >30 . Do ®ã cã thÓ bá qua ®¹i lîng P ë mÉu sè , tõ ®ã

chiÒu dµy cña n¾p thiÕt bÞ

(cid:0)S

10.8,3

8,0 2,0.2

10.33,9.8,0 6 1.1.10.

131

.8,3

(cid:0) (cid:0)

S = 0,007 m Chän S = 0,008 (m) KiÓm tra øng suÊt thµnh cña n¾p thiÕt bÞ theo ¸p suÊt thö

[

10).

D t

CSh (2 b

(cid:0)

10.16,128

(

mN /

)

10.28,1]. 3

10).8,38(2,0.1.1.6,7

(cid:0)

240

10.

thuû lùc b»ng c«ng thøc (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

200

10.

mN /

2,1

2,1 (cid:0)

(cid:0)

(cid:0) (cid:0)

C 2,1

(cid:0) vËy tho¶ m·n ®iÒu kiÖn

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

S Dt ChiÒu cao gê

Khèi lîng cña ®¸y vµ n¾p th¸p 49(kg) 0,8m 8mm h=25mm

3. BÝch nèi : a. Th¸p ®îc chia lµm lµm hai tÇng ®Öm mçi tÇng cao 3,5m . C¸c tÇng ®îc ghÐp víi nhau th«ng qua bÝch nèi. Th¸p lµm viÖc ë ¸p suÊt 8 bar, ta chän bÝch kiÓu I

P.10-6 N/m2 Dt (mm) KÝch thíc nèi

h Bulong Z db 0,8 800 D 930 Db 880 D1 850 D0 811 M 20 24 22

b.§Ó nèi c¸c bé phËn cña thiÕt bÞ vµ èng dÉn dïng bÝch liÒn b»ng D1 kim lo¹i ®en kiÓu I

h Dy

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

Tõ b¶ng ®êng kÝnh vµ ¸p suÊt lµm viÖc trong c¸c èng ta tra ®îc b¶ng sau

èng nèi h Dy Dn D Dt D1 P.10-6 N/m2 Z

0,8 70 76 160 110 4 20

0,8 100 215 158 8 22 DÉn chÊt láng vµo DÉn chÊt láng ra 10 8

DÉn khÝ vµo 0,8 70 76 160 110 4 20

DÉn khÝ ra 0,8 150 280 210 8 24 15 9 13 0 18 0 13 0 24 0 Bulon g d b M 12 M 16 M 12 M 20

Trong ®ã ®êng kÝnh cña c¸c èng ®îc tÝnh nh sau

b1.èng dÉn chÊt láng vµo

V L 785

(cid:0).

(cid:0)

(cid:0) Ta cã :

(cid:0)

: VËn tèc chÊt láng vµo th¸p

(cid:0) = 1,5 (cid:0)

Chän = 1,5m/s ( 2,5 m/s)

3(cid:0)

VL=4,6 .10-3 m3/s

Lvaod

10.6,4 785 ,0

5,1.

(cid:0) VËy =0,063 m.LÊy d=70mm

b2. èng dÉn chÊt láng ra khái th¸p

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

Lra

V L 785

(cid:0).

(cid:0)

Trong ®ã : vËn tèc trung b×nh chÊt láng qua èng dÉn.

Dßng ch¶y ra khái thiÕt bÞ tõ n¬i cã ¸p suÊt cao tíi n¬i cã ¸p

(cid:0)

/1(cid:0) sm

suÊt thÊp, ®ã lµ qu¸ tr×nh ch¶y tù nhiªn.

3(cid:0)

Chän

Lrad

10.6,4 785 ,0

(cid:0) =0, 076 m.LÊy dLáng ra=100 mm

b3. èng dÉn khÝ vµo th¸p

VËn tèc dßng khÝ vµo lµ vËn tèc chÊt khÝ ®i trong èng ®Èy m¸y

(cid:0)

nÐn

sm )/

kvao

(cid:0) Chän

0189

3 sm /

(cid:0)

kvaoD

,0 ,0

0189 6. 785

(cid:0) VËy : =0,063 m

LÊy Dkvµo = 70(mm) b4. §êng kÝnh èng dÉn khÝ ra

VËn tèc khÝ ra lµ vËn tèc th«ng giã tù nhiªn v× dßng khÝ di

(cid:0)

chuyÓn tõ n¬i cã ¸p suÊt cao ®Õn n¬i cã ¸p suÊt thÊp

sm )/

(cid:0) Chän

kraD

,0 ,0

0495 785 3.

(cid:0) =0,145 m

Chän Dkra=150 mm 4. Khèi lîng th¸p * Vá th¸p

ChiÒu cao toµn th¸p H = 12 m

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

(cid:0)

DiÖn tÝch vá th¸p lµ :

(

)

(

)

2 n

2 R t

2 n

2 D t

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

2 81,0(

2 )8,0

01264

(

)

14,3 4

(cid:0) (cid:0) (cid:0)

Vá th¸p lµm b»ng thÐp CT3 cã (cid:0) = 7,85.103 kg/m3

(cid:0)

Suy ra : Khèi lîng vá th¸p. mvá = (cid:0) .V = (cid:0) .F.H = 7,85.103.0,01264.12 = 1190 (kg) * Khèi lîng cña ®¸y vµ n¾p. mn¾p = 49x 2 = 98 ( kg) *Khèi lîng ®Öm

2 t h . d

D . 4

(cid:0)

+ ThÓ tÝch mét tÇng ®Öm =

900

mkg /

(cid:0) + §Öm chän cã

(cid:0)

VËy tæng khèi lîng 2 tÇng ®Öm lµ :

h .

dem

2 D t 4

(cid:0) (cid:0)

.5,3.

900

3165 (

)

8,0.14,3 4

(cid:0) (cid:0)

* Khèi lîng láng (coi chÊt láng cho¸n ®Çy th¸p) Gi¶ sö dung m«i ngËp võa ®Öm

Ta cã Vtù do ®Öm = a = 0,62 (m2/m3 ) => ThÓ tÝch tù do ®Öm Vtù do ®Öm = a .hd =0,62 .3,5= 2,17 m3

(cid:0)

VËy khèi lîng pha láng lµ :

HHD

(cid:0) l. Vtù do ®Öm + l

14,3 4

l = (cid:0) xtb = 994,6(kg/m3)

(cid:0) (cid:0) (cid:0) . = 2.994,6.2,17 +994,6. 0,82. . mláng = 2.(cid:0)

(12-3,5.2)= 6815 (kg) ( ta cã (cid:0) Khèi lîng cña bÝch nèi mb=300 kg

VËy M toµn th¸p = mvá + m ®¸y + n¾p + m® + mL+mb M toµn th¸p=1190+98+3165+6815+300=11568 kg

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

5. Líi ®ì ®Öm Chän líi ®ì ®Öm cã d¹ng h×nh vÏ : Gåm c¸c thanh ®îc ghÐp víi nhau.

b = 3mm

(cid:0)

- V× chän ®Öm 5 x 5x 1 -> Chän c¸c thanh cã kÝch thíc nh sau : + ChiÒu réng b = 3mm + Mçi thanh c¸ch 4 mm Thanh ë gi÷a sÏ chÞu øng suÊt lín nhÊt. Tæng khèi lîng mét tÇng ®Öm lµ : m = m®Öm + mláng m = 1582 + 2158 = 3740(kg) => Träng lùc ®Öm ph¶i chÞu : P = mg = 3740 x 9,81 = 36689 (N)

.14,3

5024

(

)

2 Dt 4

8,0 4

(cid:0) (cid:0) SmÆt c¨t th¸p =

Thanh thÐp ë gi÷a ph¶i chÞu øng suÊt uèn lín nhÊt. DiÖn tÝch

chÞu lùc thanh ®ã lµ : S1 = 6.10-3.0,8 = 0,0048

Träng lùc t¸c dông lªn thanh

,0.

0048

350

(

)

P 1

S . 1

P 1

P S

36689 5024 ,0

(cid:0)

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) ®ã lµ :

M(cid:0) (cid:0)

Ta cã :

(cid:0)

(cid:0) : øng suÊt mµ thanh ph¶I chÞu (N/m3)

J y

J (cid:0)

(cid:0) : momen tiÕt diÖn chèng uèn

3bh 12

y (cid:0)

h 2

: momen diÖn tÝch cÊp 2

p b a a b M : Momen chèng uèn (N.m)

(

)

abP . l

lP . 4

l 2

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

(cid:0)

M (cid:0) (cid:0)

h 2

lP . 4 hb . 12

J (cid:0)

lP .3 . 2..2 hb

(cid:0) Suy ra øng suÊt

140 10. 2 h

.3 350 10.3.2

8,0. 2 3 h .

(cid:0) (cid:0) (cid:0)

(cid:0)

380

(cid:0)

§iÒu kiÖn (cid:0) < [(cid:0) ] Víi thÐp CT3 cã (cid:0) k = 380.106(N/m2) (cid:0) ch = 240.106 (N/m2)

(cid:0) .

9,0.

(54,131

mN /

)

10. 6,2

k nk

(cid:0) (cid:0) [ ] =

10.54,131

105 10. 2 h

(cid:0) Suy ra :

=> h = 0,033(m) LÊy h = 35(mm)

Ta cã : Khèi lîng cña toµn th¸p M= 11567 (kg)

 Träng lîng toµn th¸p lµ :

 P = M.g = 11567 x 9,81 = 113472,27 N

113472

27,

Nh vËy : Chän 8 tai treo, bè trÝ thµnh hai tÇng treo. Träng lîng cho phÐp trªn mét tai treo lµ.

10.8,1

4 N (

)

P 6

(cid:0) (cid:0) (cid:0)

B 1

a

H

s

S

a

20 B

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

Tra b¶ng XIII.36 STHC II ta ®îc b¶ng SL sau :

l B H S a d B1

270 240 240 240 14 25 34 G 1,8.104(N ) m1 tai 21,5k g

L 210 B 150 B1 180 B2 245 H 300 h 160 s 14 l 75 d 23

iii.TÝNH TO¸N THIÕT BÞ PHô I. M¸y nÐn khÝ

Hçn hîp khÝ ban ®Çu ë nhiÖt ®é thêng ®îc nÐn ®Õn ®iÒu

kiÖn lµm viÖc.

P = 1at t = 350C V = 1520 m3/h P = 8 bar t = 35 0C.

Chän m¸y nÐn Pittong t¸c dông ®¬n gåm hai cÊp nÐn cã lµm

l¹nh trung gian.

(cid:0)

1(cid:0)

(cid:0)

NhiÖt ®é cña hçn hîp khÝ ra khái m¸y nÐn.

(cid:0)

. Víi

P 4 P 1

(cid:0) lµ tû sè nÐn T4 = T1

Trong ®ã T1 = T3 : NhiÖt ®é vµo mçi cÊp nÐn T2 = T4 : NhiÖt ®é ra sau mçi cÊp nÐn (cid:0) : Sè mò ®a biÕn n = 1,4

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

1 2

15,1 . 5,1

308.8,16

K437

P1 : ¸p suÊt vµo (P1= 1 at) P4 : ¸p suÊt sau khi qua m¸y nÐn P4 = 8,16at (cid:0) VËy (cid:0) (cid:0) (cid:0)

T2 = T4 = 1640C

C«ng suÊt lý thuyÕt cña m¸y nÐn ®a biÕn

N lt

.LG 1000

(cid:0)

nRT 1

(cid:0)

Trong ®ã G : c«ng suÊt m¸y nÐn ; G=697 kg/h L : c«ng ®a biÕn (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

14,1 2.4,1

.2.

.33,262

308

16,8

4,1 14,1

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) L= (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

L=197792 Nm/kg

N lt

697 . 3600

197792 1000 .

ltN = 38 (Kw)

(cid:0) (cid:0) VËy :

38 8,0

= 48 Kw Ntt=

II. ThiÕt bÞ lµm l¹nh :

- Chän thiÕt bÞ lµm l¹nh èng chïm, ®Æt th¼ng ®øng èng truyÒn

nhiÖt cã g©n.

t0C

t0

C

t1 = 1640C

t1 = 1500C

- Dïng H2O lµ chÊt lµm l¹nh. Níc ®i trong èng vµ khÝ ®i ngoµi èng. - ChiÒu chuyÓn ®éng cña 2 lu thÓ : Ngîc chiÒu NhiÖt ®é khÝ vµo thiÕt bÞ NhiÖt ®é H20 lµm l¹nh

ra t1’ = 350C t2 = 200C ra t2’ = 450C

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

t1’ = 350C

164

119

max

t 1

t2’ = 450C

min

t '1

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

t2 = 200C

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

119

max

min

2,50

ttb

max

5 119 5

t t

min

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) VËy : (cid:0)

- èng truyÒn nhiÖt ®Æt th¼ng ®øng, bè trÝ song song.

h

t

(cid:0) g

D

èng=2 mm)

(10

)

(cid:0)

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) Suy ra Chän chiÒu dµi èng l = 2m §êng kÝnh èng (trong) dt = 26mm ((cid:0) §êng kÝnh g©n D = 50mm §êng kÝnh ngoµi èng dn= 30mm Bíc g©n t = 4mm ChiÒu dµi g©n (cid:0) g = 1mm dD 30 2

(cid:0) n .

(

t )(1

)

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

n = 499(g©n) Chän sè èng trªn mét hµng vu«ng gãc víi chiÒu chuyÓn ®éng cña dßng khÝ lµ : 14 èng 1. X¸c ®Þnh nhiÖt ®é trung b×nh cña dßng chÊt t¶i nhiÖt V× níc Ýt biÕn ®æi nhiÖt ®é

5,32

tbH

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

5,32

2,50

07,82

tbKhi

tbH

tb 1

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

54,0

14,0

4,0

n Pr.Re.

d t

h t

2. HÖ sè cÊp nhiÖt cña hçn hîp khÝ bªn ngoµi èng cã g©n (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

V× èng xÕp th¼ng hµng : C = 0,116

(cid:0)

n = 0,72

(cid:0)Re

l (cid:0)

(cid:0) d: ®êng kÝnh ngoµi cña èng (m) d = dn = 0,03(m) t : bíc g©n (m) t = 0,004 (m) h : bÒ réng g©n h = 0,01 m a.TÝnh chuÈn sè Re (cid:0) (cid:0)

(cid:0) : Tèc ®é dßng khÝ ë mÆt c¾t hÑp nhÊt (m/s)

l : KÝch thíc h×nh häc chñ yÕu (m) l = t = 0,004 (m)

7,82

ttb 1

(cid:0) (cid:0) (cid:0)

= (cid:0) max

max .

10).10

3 2.

499

10.10.

3 10.1.

(025

min

: ®é nhít ®éng häc cña hçn hîp khÝ ë (cid:0) : KLR trung b×nh ë ttb1=82,70C + Khi ®i qua khe hÑp nhÊt th× (cid:0) Gy = 0,056 (m3/s) = fmin. (cid:0) fmin: tiÕt diÖn mÆt c¾t qua khe hÑp nhÊt vu«ng gãc víi chiÒu chuyÓn ®éng cña dßng khÝ : (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

(24,2

sm )/

max

,0 ,0

056 025

(cid:0) (cid:0) suy ra (cid:0)

*TÝnh ®é nhít cña hçn hîp khÝ

* TÝnh (cid:0) hh

M (cid:0)

MmMmMmMmMm 3 (cid:0)

1. (cid:0)

4 (cid:0)

2 (cid:0)

5 (cid:0)

hhk

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

phÇn.

(cid:0) hhk , (cid:0) 1, (cid:0) 2,(cid:0) 3, (cid:0) 4, (cid:0) 5: §é nhít cña hçn hîp vµ cña c¸c khÝ thµnh

phÇn.

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

7,82

(cid:0)

m1, m2, m3, m4 , m5 : PhÇn thÓ tÝch cña c¸c khÝ trong hçn hîp.

7,82

(cid:0)

= 117. 10-7 Ns/m2 Cã: M1 = 17 (NH3) ; m1 = 9,25% ;

07,82

(cid:0)

= 2017 . 10-8 Ns/m2 M2 = 28 (N2) ; m2 = 19,48% ;

7,82

(cid:0)

= 253 . 10-7 Ns/m2 M3 = 40 (Ar) ; m3 = 1,82% ;

7,82

(cid:0)

= 990 . 10-8 Ns/m2 M4 = 2 (H2) ; m4 = 58,45% ;

127.10-7 Ns/m2 M5=16(CH4) ; m 5=11%;

2%. 8

68,10 (cid:0)

25,9 117

17%. 7 10.

48,19 2017

28%. 8 10.

82,1 253

40%. 7 10.

45,58 990

10.

11 127

16%. 7 10.

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

(cid:0) (cid:0) yhh = 1,547.10-5 Ns/m2

*Khèi lîng riªng cña hçn hîp khÝ:

(cid:0) hhk=(cid:0) NH 3 .yNH 3 + (cid:0) N 2 .yN 2 + (cid:0) Ar.yAr + (cid:0) H 2 .yH 2 + (cid:0) CH 4 .yCH 4

(cid:0)

Khèi lîng riªng cña mét khÝ bÊt kú t¹i 82,70C cßn ®îc x¸c ®Þnh

PT 0 PT . 0

(cid:0) theo

Víi T- NhiÖt ®é tuyÖt ®èi cña khÝ, 0K

T0=2730K

P, P0: ¸p suÊt cña khÝ ë ®iÒu kiÖn lµm viÖc vµ ®iÒu kiÖn tiªu

273

(cid:0)

chuÈn (atm)

3,6

16,8. 1).7,82

(

273

PT 0 PT . 0

(cid:0) (cid:0) (cid:0) VËy (cid:0)

KÕt qu¶ tÝnh to¸n ®îc tæng hîp trong b¶ng sau

KhÝ yi(PhÇn (cid:0) .103(kg/l) (cid:0) 0.103(kg/l) (cid:0) .103.yi

0,7708 1,2517 2,134 00898 0,7167 4,86 7,88 13,44 0,57 4,52 NH3 N2 Ar H2 CH4 (cid:0) mol) 0,0925 0,1948 0,0182 0,5845 0,11 1 0,45 1,54 0,245 0,333 0,497 3,065

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

5,1

VËy (cid:0) hhk=3,065.10-3 kg/l (cid:0) hhk=3,065. kg/m3 *HÖ sè dÉn nhiÖt cña hçn hîp khÝ (cid:0) hhk=(cid:0) 1y1+(cid:0) 2y2+(cid:0) 3y3+(cid:0) 4y4+(cid:0) 5y5 víi (cid:0) 1, (cid:0) 2, (cid:0) 3, (cid:0) 4, (cid:0) 5: hÖ sè dÉn nhiÖt cña c¸c khÝ thµnh phÇn y1, y2, y3, y4, y5: Nång ®é phÇn mol cña c¸c cÊu tö cã trong hçn hîp MÆt kh¸c

(cid:0)

C 273 CT

T 273

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) ,W/m.®é (cid:0) (cid:0) (cid:0)

Víi (cid:0) 0:HÖ sè dÉn nhiÖt cña khÝ ë O0C T=273+82,7=355,70K Víi NH3 (cid:0) 0=0,0172;C=626;(cid:0) =2,34.10-2 Víi H2 (cid:0) 0=0,1370;C=94;(cid:0) =0,166 Víi N2 (cid:0) 0=0,0209;C=102;(cid:0) =2,55.10-2 Víi Ar (cid:0) =3,88.10-2 Víi CH4 (cid:0) =7,02.10-2 KÕt qu¶ tæng hîp trong b¶ng sau

KhÝ (cid:0) (W/m.®é) (cid:0) 0(W/m.®é)

0,0172 0,0209

0,1370

yi(phÇn mol) 0,0925 0,1948 0,0182 0,5845 0,11 2,34.10-2 2,55.10-2 3,88.10-2 0,166 7,02.10-2 NH3 N2 Ar H2 CH4

(cid:0) .yi(W/m.®é ) 0,216.10-2 0,497.10-2 0,071.10-2 0,097 0,772.10-2 0,11256

(cid:0) hhk=0,11256(cid:0) W/m.®é

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

*TÝnh nhiÖt dung riªng cña hçn hîp khÝ t¹i T=82,70C Ci(kcal/kg ®é) 0,583 0,2507 0,489 3,452 0,567 STT NH3 N2 Ar H2 CH4

(cid:0) yi.Ci 0,054 0,049 0,0088 2,02 0,062 2,194 yi(%) 9,25 19,48 1,82 58,45 11 100

(cid:0)

t ..

,0.24,2

NhiÖt dung riªng cña hçn hîp khÝ Chhk=2,194 kcal/kg Chhk=9,17 kJ/kg .®é

17750

,3. 065 5

max (cid:0)

004 10.

547,1

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) VËy :

(cid:0).

b. ChuÈn sè Pr

pC (cid:0)

(cid:0)

: ®é nhít hçn khÝ Ns/m3

(cid:0)

10.

26,1

PC (cid:0)

3 547,1.10.17,9 ,0 11256

Trong ®ã : (cid:0) (cid:0) : HÖ sè dÉn nhiÖt khÝ W/m ®é (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) VËy :

54,0

14,0

72,0

4,0

(cid:0)Nu

116,0

(

)

(

)

( 17750

)

14,1.

03,0 004 ,0

01,0 004 ,0

(cid:0) (cid:0) Suy ra :

(cid:0)

l .

t .

Nu = 43

k (cid:0)

(cid:0)

(cid:0) (cid:0) MÆt kh¸c :

1210

(cid:0) Nu . t

,0.43 ,0

11256 004

(cid:0)

(cid:0) (cid:0) (cid:0) => W/m.®é

978

(cid:0) W/m.®é

8,0

43,0

25,0

c. HÖ sè cÊp nhiÖt cña níc .

021

(cid:0) .

Re.

Pr.

(

)

Pr t Pr

(cid:0)

H dn

2 03,0

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) Ta cã : H = 2m

d = 0,03m

410

OH 2

(cid:0) Gi¶ sö : ( níc ë chÕ ®é xo¸y )

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

7,82(

(cid:0)C )

OH 2

(cid:0)

OH 2

839,44

(cid:0)

(cid:0) (cid:0) suy ra : Thay c«ng thøc trªn Nu = 0,021.1.104.0,8. 20,43.10,25 = 44,839 Nu (cid:0) . d

1165

98,

6761 3

OH 2

,0. 10.26

(cid:0)

7,82(

(cid:0)C )

618

(cid:0) (cid:0) (cid:0) W/m.®é

OH 2

Trong ®ã : W/m.®é

(cid:0)

d. X¸c ®Þnh bÒ mÆt truyÒn nhiÖt + Fng = Fcanh + Fkh«ng c¸nh

l (

(cid:0) n .

(cid:0) d .)

(cid:0) n .

(cid:0) .

n .2.

(

)

2 g

2 ng

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

499

10.1.

10.30.14,3).

499

10.1.

10.50.14,3.

Fng

(cid:0)

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

499

.2.

05,0(

2 ,1)03,0

4765 (

)

(cid:0) (cid:0) (cid:0)

(cid:0)

d .

l .

10.26.14,3

1633

trong

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

VËy : HÖ sè truyÒn nhiÖt

1 1

(cid:0)

trong

OH 2

(w/m ®é) (cid:0)

(cid:0)K

114

1 1 1165

,1 ,0

4765 1633

98,

1 978

(cid:0) (w/m ®é) (cid:0)

BÒ mÆt truyÒn nhiÖt

144

(

)

Q tk .

825093 2,50. 114

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

f. X¸c ®Þnh sè èng vµ sè ng¨n. a. Sè èng :

144 (cid:0) 4765 ,1

F ngF

(cid:0) (cid:0) èng

b. Sè èng t¹o thµnh mét hµng.

n 14

98 14

(cid:0) (cid:0) (cid:0) ( èng)

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

0096

(cid:0)

c. Sè ng¨n. - VËn tèc thùc tÕ

1846

(

sm )/

,0.4 ,0.14,3.98

026

n .

G n (cid:0) d . 4

(cid:0) (cid:0) (cid:0)

(cid:0)

VËn tèc gi¶ sö (Re = 104)

(cid:0) .Re (cid:0) d .

(cid:0)

5,32(

)

7601

10.

(

mNs /

)

OH 2

(cid:0)

(cid:0) (cid:0)

0 )5,32(

(995

mkg /

)

OH 2

10.

(cid:0)

294

(

sm )/

4 ,0.10 ,0

7601 .

026

995 (cid:0)

(cid:0) (cid:0) =>

59,1

(cid:0)

,0 294 1846 ,0

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) vËy : sè ng¨n (ng¨n)

VËy thiÕt bÞ ®îc chia thµnh hai ng¨n.

3. B¬m vËn chuyÓn chÊt láng .

§Ó vËn chuyÓn chÊt láng lªn th¸p víi lu lîng yªu cÇu ta

dïng b¬m pit t«ng.

4

5

2

1

S¬ ®å b¬m Pit t«ng ®Ó vËn chuyÓn chÊt láng

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

1. Thïng chøa ; 2- Rä ch¾n r¸c; 3- B¬m pittong; 4- Van tiÕt lu; 5-Th¸p hÊp thô.

¸p suÊt toµn phÇn do b¬m t¹o ra.

P 2

P 1

(cid:0)

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (m)

H : ¸p suÊt toµn phÇn do b¬m t¹o ra P1: ¸p suÊt trªn bÒ mÆt chÊt láng trong kh«ng gian hót P1 = Pkq

=1at

P2 : ¸p suÊt vµo P2 = Plv = 8,16 at (cid:0) : KLR dung m«i (cid:0) = 994,06 kg/m3) g = 9,81 (m/s2) H0: ChiÒu cao ®Èy cña b¬m (m) hm : ChiÒu cao (¸p suÊt ) tiªu tèn ®Ó th¾ng toµn bé trë lùc trªn

èng ®Èy (m)

a) Chän chiÒu cao h×nh häc mÆt tho¸ng cña bÓ chøa dung

m«i ®Õn cöa vµo chÊt láng trªn th¸p. H0 = 5(m)

b) ¸p suÊt tiªu tèn ®Ó th¾ng trë lùc ®êng èng

)

(cid:0)

p g

p(cid:0)

(cid:0) (cid:0)

: ¸p suÊt toµn phÇn ®Ó kh¾c phôc tÊt c¶ c¸c søc c¶n thuû

lùc trong hÖ thèng.

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

p wp(cid:0) mp(cid:0)

Trong ®ã : : ¸p suÊt tiªu tèn ®Ó t¹o vËn tèc dßng.

: ¸p suÊt t¹o ra ®Ó th¾ng trë lùc ma s¸t khi dßng

hp(cid:0)

ch¶y chuyÓn ®éng trong èng

: ¸p suÊt cÇn thiÕt ®Ó kh¾c phôc ¸p suÊt thuû

cp(cid:0)

tÜnh

(cid:0)

: ¸p suÊt cÇn thiÕt ®Ó th¾ng trë lùc côc bé

(

mN /

)

. 2

(cid:0) (cid:0) +

lµ vËn tèc cña lu thÓ trong èng chän (cid:0) = 3m/s

Trong ®ã : (cid:0) (cid:0) = 994,06 (kg/m3)

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

2 .3

06,994

4473

(27,

mN /

)

(cid:0)

(cid:0) (cid:0) (cid:0) VËy :

P m

P w

L . d

(cid:0)(cid:0) . 2

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) +

(cid:0)

Trong ®ã : L : ChiÒu dµi ®êng èng dÉn ( chän L = 15 m) d : §êng kÝnh t¬ng ®¬ng cña èng d = 80 mm

,330

206

10.

(cid:0) d (cid:0)

.08,0.3 7225 ,0

06,994 3 10.

(cid:0) : §é nhít cña H2O ë 250C : (cid:0) = 0,7225.10-3 (Ns/m2) => HÖ sè ma s¸t (cid:0) ®îc tÝnh theo c«ng thøc sau :

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) Ta cã :

9,0

lg2

(

)

1 (cid:0)

81,6 Re

7,3

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

10.25,1

10.1,0 08,0

tdd

(cid:0) : §é nh¸m tuyÖt ®èi (cid:0) = 0,1 (mm) ( èng tr¸ng kÏm)

®é nh¸m t¬ng ®èi, ®îc x¸c ®Þnh. (cid:0) Trong ®ã : (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

9,0

lg2

(

)

1 (cid:0)

10.25,1 7,3

81,6 206

10.

,330

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) Suy ra : (cid:0) (cid:0)

(cid:0)

15.

(cid:0) = 0,021

4473

27,

17613

/5,

P m

P w

L d

021 08,0

(cid:0)

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) VËy :

mNP

(

)

P c

. 2

(cid:0)

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) +

mNP

(

)

P c

. 2 (cid:0) : HÖ sè trë lùc côc bé Trªn ®êng èng ta thiÕt kÕ hai ®o¹n èng cong 900, 2 van tiªu

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) +

chuÈn (bè trÝ tríc vµ sau b¬m ) vµ ®ét më ë cöa ra chÊt láng.

(cid:0)

CBA . . (cid:0)

(cid:0) (cid:0) A = 1

C = 1

090 R/®td = 2 (cid:0) B = 0,15 Chän tØ sè a/b = 1 (cid:0) (cid:0) => 1

= 1.0,15.1 = 0,15

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

9,4

(cid:0)

(cid:0) 2(

P c

P w

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

(cid:0)

vËy cP(cid:0) =(2.0,15+0,25+4,9).4473,27 = 24379,32 (N/m2)

5.81,9.06,994

48758

(64,

mN /

)

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

17613

48758

64,

24379

22,

90751

(36,

2mN /

)

P m

P h

P C

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

90751

(3,9

)

(cid:0)

P g

36, 06,994

.81,9

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) =>

¸p suÊt toµn phÇn do b¬m t¹o ra

10.98,0.16,8

10.98,0

3,95

(86

)

h m

PP 2 1 (cid:0) g

81,9.06,994

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0)

- C«ng suÊt trªn trôc cña b¬m.

(

)

N tr

(cid:0) gHQ (cid:0) 1000

(cid:0)

Trong ®ã : Q : N¨ng suÊt b¬m

310.6,0

502,12 . 3600

18. 06,994

(cid:0)

(cid:0) (cid:0) Q = (m3/s)

(cid:0) .

(cid:0) .0

(cid:0) : Khèi lîng riªng cña chÊt láng (kg/m3) (cid:0) : HiÖu suÊt b¬m. (cid:0)

(cid:0)

Trong ®ã (cid:0) : HiÖu suÊt thÓ tÝch tÝnh ®Õn sù hao hôt cña chÊt láng tõ

(cid:0)

vïng ¸p suÊt cao ®Õn vïng ¸p suÊt thÊp vµ do chÊt láng rß ra chç hë cña b¬m.

(cid:0)

= 0,9

:HiÖu suÊt thuû lùc, tÝnh ®Õn ma s¸t vµ sù t¹o ra dßng xo¸y

(cid:0)

trong ®o¹n b¬m.

= 0,8

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

(cid:0)

: HiÖu suÊt c¬ khÝ tÝnh ®Õn ma s¸t vµ sù t¹o ra dßng xo¸y

trong b¬m.

610

75,0

N tr

(cid:0) = 0,94 (cid:0) = 0,9.0,8.0,94 = 0,6768 (cid:0) gHQ (cid:0) 1000

. 1000

86.81,9.06,994 6768

,0.

trN = 0,75 Kw

(cid:0) (cid:0) (cid:0) (cid:0) VËy : kW

- C«ng suÊt ®éng c¬ h÷u Ých.

(cid:0) .

94,0.75,0

(705

)

(cid:0) (cid:0) (cid:0) -

C«ng suÊt ®éng c¬ ®iÖn

(04,1

)

N (cid:0)

,0 705 6768 ,0

(cid:0) (cid:0) (cid:0)

§Ó lµm viÖc an toµn ngêi ta thêng chÕ t¹o ®éng c¬ cã

c«ng suÊt tÝnh to¸n.

(cid:0)

04,1.1,1

(15,1

)

Ntt

.(cid:0) Trong ®ã : (cid:0) = 1,1 (cid:0)

(cid:0) (cid:0) .

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

cho qu¸ tr×nh hÊp thô Lîng nhiÖt Q (Kcal/h) cÊp cho hÊp thô ®îc tÝnh theo ph¬ng

G.i’G+ L.i’L+ qa=G.i”G + L.i’’L + Q Rót ra Q = G.i’G + L.i’L + qa- G.i”G - L.i’’L

Trong ®ã :i’, i’’ :hµm nhiÖt cña khÝ vµ láng ra vµ vµo th¸p , kcal/kg

G, L :Lîng khÝ vµ láng trong th¸p , kg/h CG, CL:NhiÖt dung t¬ng øng , kcal/kg ®é t’G, t’L:NhiÖt ®é cña khÝ vµ láng vµo th¸p ,oC t’’G , t’’L:NhiÖt ®é cña khÝ vµ láng ra th¸p ,oC w: Lîng chÊt ®îc hÊp thô ,kg/h qa: NhiÖt hoµ tan kcal/kg Ta cã

G=697 kg/h

L= Gx.M 2H O=12,502.18=225 kg/h

t’G =35 t’L=35oC t’’G=70oC t’’L=700C w =107,1kg/h qa=496 kcal/kg Níc vµo th¸p ë 350C : i’L= 35 kcal/kg Níc ra th¸p ë 700C : i’’L= 70 kcal/kg

C 2H 0=0,99859 Kcal/kg

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

Hçn hîp khÝ vµo th¸p:

i’i(kJ/kg) 1374,0 199,4 163,0 455 511 STT NH3 N2 Ar H2 CH4

’=449,0855 kJ/kg VËy iG iG’=107,26 kcal/kg

(cid:0) ai(%) 14,72 51,05 6,81 10,94 16,47 100 aii’i 202,2558 101,7937 11,1063 49,777 84,1617 449,0855 Vi(%) 9,25 19,48 1,82 58,45 11 100

’’(kJ/kg) ii 1456,0 226 180 480 610

Hçn hîp khÝ ra th¸p

STT NH3 N2 Ar H2 CH4

(cid:0) ai(%) 1,68 58,87 7,84 12,62 18,99 100 aii’’ 24,4608 133,0462 14,112 60,576 115,839 348,039 Vi(%) 1 21,25 1,98 63,76 12 100

Hçn hîp khÝ ra th¸p cã: i’’G=348,034 kJ/kg i’’G=83,1225 cal/kg TÝnh nhiÖt dung riªng cña hçn hîp khÝ trong th¸p

CiG(kcal/kg ®é 0,517 0,2491 0,452 3,41 0,522 STT NH3 N2 Ar H2 CH4

(cid:0) xi(%) 9,25 19,48 1,82 58,45 11 100 xi.CiG 0,0478 0,0485 0,008 1,993 0,057 2,1543

NhiÖt dung riªng cña hçn hîp khÝ trong th¸p CG=2,1543 kcal/kg Nh vËy Q = 697.107,26+225.35+496-697.83,1225-225.70=9444,84 kcal/h

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

PhÇn V:

C¸c sè liÖu ban ®Çu : N¨ng suÊt thiÕt bÞ tÝnh theo hçn hîp ®Çu: F = 225kg/h Nång ®é cÊu tö dÔ bay h¬i trong

Hçn hîp ®Çu : xF = 14,42% (mol) S¶n phÈm ®Ønh : xP = 98%(mol) S¶n phÊm ®¸y : xW = 2%(mol) ChuyÓn ®æi phÇn mol sang phÇn khèi lîng

xF=14,42% (mol) xP=98%(mol) xW=2%(mol) aF=13,73 %(khèi lîng) aP=97,88 %(khèi lîng) aW=1,89 %(khèi lîng)

F=P+W §èi víi cÊu tö dÔ bay h¬i : F.aF=P.aP+W.aW Tõ ®ã :

a a

73,13 88,97

89,1 89,1

a W a W

(cid:0) (cid:0) Lîng s¶n phÊm ®Ønh : P=F. = 225. =27,75 kg/h (cid:0) (cid:0)

Lîng s¶n phÈm ®¸y : W= F- P = 225-27,75= 197,2 kg/h

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

KÕt luËn

Trong thêi gian lµm ®å ¸n tèt nghiÖp , qua qu¸ tr×nh t×m hiÓu vµ nghiªn cøu nghiªm tóc cïng víi sù gióp ®ì tËn t×nh cña c¸c thÇy c« gi¸o , em ®· hoµn thµnh néi dung thiÕt kÕ tèt nghiÖp “ TÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ hÖ thèng xö lý , thu håi NH3 trong khÝ phãng kh«ng cña nhµ m¸y s¶n xuÊt Amoniac” .

VÊn ®Ò xö lý khÝ th¶i trong c«ng nghiÖp nãi chung vµ trong c«ng nghiÖp ho¸ chÊt nãi riªng ®ang rÊt ®îc quan t©m trong giai ®o¹n hiªn nay. KhÝ th¶i c«ng nghiÖp lµ mét trong nh÷ng nguyªn nh©n lín lµm cho m«i trêng bÞ « nhiÔm nghiªm träng , ¶nh hëng trùc tiÕp ®Õn ®êi sèng cña con ngêi. VÊn ®Ò thay ®æi c«ng nghÖ míi, sö dông n¨ng lîng “s¹ch” nh»m gi¶m lîng ph¸t th¶i c¸c chÊt khÝ g©y « nhiÔm , c¸c chÊt khÝ g©y hiÖu øng nhµ kÝnh, g©y ma axit cÇn ®îc thùc hiÖn ngay tríc khi m«i trêng bÞ suy tho¸i nghiªm träng.

Víi néi dung thiÕt kÕ tèt nghiÖp nµy , em ®· tiÕn hµnh tÝnh to¸n lîng ph¸t th¶i khÝ NH3 trong khÝ phãng kh«ng cña qu¸ tr×nh tæng hîp NH3. §ång thêi tÝnh to¸n thiÕt kÕ mét hÖ thèng xö lý , nh»m thu håi l¹i lîng NH3 ®ã. Ph¬ng ph¸p xö lý NH3 trong khÝ phãng kh«ng ®îc sö dông lµ ph¬ng ph¸p hÊp thô b»ng níc; ®©y lµ ph¬ng ph¸p ®¬n gi¶n nhng ®¹t hiÖu qu¶ kinh tÕ cao. Trong thùc tÕ qu¸ tr×nh xö lý nµy ®· ®îc ¸p dông cã hiÖu qu¶ t¹i C«ng ty Ph©n ®¹m vµ ho¸ chÊt Hµ B¾c , ®· gãp phÇn lµm gi¶m thiÓu « nhiÔm m«i trêng t¹i khu vùc nhµ m¸y vµ c¸c khu d©n c phô cËn.

Víi kh¶ n¨ng vµ thêi gian cã h¹n , cïng kinh nghiÖm thùc tÕ Ýt ái , dï ®· hÕt søc cè g¾ng nhng b¶n thiÕt kÕ cßn nhiÒu thiÕu sãt, em rÊt mong ®îc c¸c thÇy c« gi¸o trong bé m«n , héi ®ång b¶o vÖ thiÕt kÕ tèt nghiÖp híng dÉn, chØ b¶o ®Ó b¶n thiÕt kÕ ®îc hoµn thiÖn h¬n.

Mét lÇn n÷a em xin ch©n thµnh c¸m ¬n thÇy gi¸o GS .TSKH. NguyÔn Bin vµ toµn thÓ c¸c thÇy c« gi¸o trong héi ®ång b¶o vÖ ®· quan t©m gióp ®ì em hoµn thµnh b¶n thiÕt kÕ tèt nghiÖp nµy.

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

Hµ Néi ,ngµy 25 th¸ng 5 n¨m

Tµi liÖu tham kh¶o

I. Lª ThÞ TuyÕt. C«ng nghÖ s¶n xuÊt c¸c hîp chÊt Nit¬. Trêng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi . 2000 II. TËp thÓ t¸c gi¶. Sæ tay qu¸ tr×nh vµ thiÕt bÞ c«ng nghÖ ho¸ chÊt . TËp 1. Nhµ xuÊt b¶n Khoa häc vµ Kü thuËt. Hµ Néi . 1992 III. TËp thÓ t¸c gi¶. Sæ tay qu¸ tr×nh vµ thiÕt bÞ c«ng nghÖ ho¸ chÊt . TËp 2. Nhµ xuÊt b¶n Khoa häc vµ Kü thuËt. Hµ Néi . 2005 IV. GS.TS NguyÔn Bin .TÝnh to¸n qu¸ tr×nh vµ thiÕt bÞ trong c«ng nghÖ ho¸ chÊt vµ thùc phÈm. TËp 1. Nhµ xuÊt b¶n Khoa häc vµ Kü thuËt. Hµ Néi. 1999. V. GS.TS . NguyÔn Bin .TÝnh to¸n qu¸ tr×nh vµ thiÕt bÞ trong c«ng nghÖ ho¸ chÊt vµ thùc phÈm. TËp 2 . Nhµ xuÊt b¶n Khoa häc vµ Kü thuËt. Hµ Néi.2000 VI. .GS.TS. NguyÔn Bin . C¸c qu¸ tr×nh vµ thiÕt bÞ trong c«ng nghÖ ho¸ chÊt vµ thùc phÈm. TËp 4. Nhµ xuÊt b¶n Khoa häc vµ Kü thuËt. Hµ Néi . 2004 VII. .GS.TS NguyÔn Bin . C¸c qu¸ tr×nh vµ thiÕt bÞ trong c«ng nghÖ ho¸ chÊt vµ thùc phÈm. TËp 5. Nhµ xuÊt b¶n Khoa häc vµ Kü thuËt. Hµ Néi. 2005 VIII. PGS.TS Ph¹m Xu©n To¶n . C¸c qu¸ tr×nh vµ thiÕt bÞ trong c«ng nghÖ ho¸ chÊt vµ thùc phÈm. TËp 3. Nhµ xuÊt b¶n Khoa häc vµ Kü thuËt. Hµ Néi. 2003 IX. NguyÔn ThÞ Minh HiÒn. ChÕ biÕn khÝ tù nhiªn vµ khÝ ®ång hµnh. Trêng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi. 2000

Líp QT&TB – K46

§å ¸n tèt nghiÖp

X. Bïi H÷u Cêng , TrÞnh V¨n C«ng . C«ng nghÖ tæng hîp Amoniac . C«ng ty Ph©n §¹m vµ ho¸ chÊt Hµ B¾c. Trung t©m øng dông c«ng nghÖ ho¸ häc. TËp I. Hµ B¾c. 1994 XI. Bïi H÷u Cêng ,TrÞnh V¨n C«ng . C«ng nghÖ tæng hîp Amoniac. C«ng ty Ph©n §¹m vµ ho¸ chÊt Hµ B¾c. Trung t©m øng dông c«ng nghÖ ho¸ häc. TËp II. Hµ B¾c. 1994 XII. Bïi H÷u Cêng ,TrÞnh V¨n C«ng . C«ng nghÖ tæng hîp Amoniac. C«ng ty Ph©n §¹m vµ ho¸ chÊt Hµ B¾c. Trung t©m øng dông c«ng nghÖ ho¸ häc. TËp III. Hµ B¾c. 1994 XIII.PTS NguyÔn Duy §éng. Th«ng giã vµ kü thuËt xö lý khÝ th¶i. Nhµ xuÊt b¶n Gi¸o Dôc .1999. XIV. GS.TS TrÇn Ngäc ChÊn . ¤ nhiÔm kh«ng khÝ vµ xö lý khÝ th¶i. Nhµ xuÊt b¶n Khoa häc vµ Kü thuËt .TËp 1. 2000 XV. GS.TS TrÇn Ngäc ChÊn . ¤ nhiÔm kh«ng khÝ vµ xö lý khÝ th¶i. Nhµ xuÊt b¶n Khoa häc vµ Kü thuËt .TËp 2 ,TËp 3. 2003 XVI.Hoµng Kim C¬. Kü thuËt läc bôi vµ lµm s¹ch khÝ. Nhµ xuÊt b¶n Gi¸o Dôc Hµ Néi. 1999. XVII. T¨ng V¨n §oµn, TrÇn §øc H¹. Gi¸o tr×nh kÜ thuËt m«i trêng. Nhµ xuÊt b¶n Gi¸o Dôc Hµ Néi . 1997