ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
XỬ LÝ KHÍ NH3
BẰNG PHƯƠNG PHÁP
HẤP THỤ
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ GVHD: VÕ THỊ THU NHƢ
SVTH: TRẦN VĂN BÉ BA-NGUYỄN PHÚC THỊNH TRANG 1
MỤC LỤC
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGUỒN NGUYÊN LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ NH3 ....... 3
1.1 Tính chất ................................................................................................................................ 3
1.1.1 Amoniac là gì? .............................................................................................................. 3
1.1.2 Tính chất vật lí .............................................................................................................. 3
1.1.3 Tính chất hóa học ......................................................................................................... 3
1.1.4 Tính bazo ...................................................................................................................... 3
1.1.5 Tác dụng với O2 ............................................................................................................ 3
1.1.6 Tác dụng với khí Clor .................................................................................................. 4
1.1.7 Tính acid ....................................................................................................................... 4
1.1.8 Điều chế ........................................................................................................................ 4
1.2 Ứng dụng ................................................................................................................................ 5
1.3 Độc tính .................................................................................................................................. 5
1.4 Cấp cứu và điều trị ................................................................................................................. 6
1.5 Các vấn đề môi trƣờng liên quan đến NH3 ............................................................................ 6
1.6 Các loại tháp hấp thụ ............................................................................................................. 8
1.6.1 tháp đĩa ......................................................................................................................... 8
1.6.2 Tháp phun .................................................................................................................. 10
1.6.3 Tháp đệm .................................................................................................................... 11
1.6.4 Tháp màng .................................................................................................................. 12
CHƢƠNG 2: SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ ............................................................................................ 14
CHƢƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THÁP MÂM XUYÊN LỖ ............................................ 15
3.1 Số liệu thiết kế ban đầu ........................................................................................................ 15
3.2 Tính toán các số liệu thiết kế ................................................................................................ 15
3.2.1 Sơ đồ cân bằng vật chất của tháp mâm xuyên lỗ ....................................................... 15
3.2.2 Đƣờng cân bằng .......................................................................................................... 16
3.2.3 Đƣờng cân bằng vật chất ............................................................................................ 17
3.2.3.2 Nồng độ đầu ra của NH3 ............................................................................................. 17
3.2.3.3 Hiệu suất ..................................................................................................................... 17
3.2.4 Lập đƣờng làm việc của NH3 ..................................................................................... 17
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ GVHD: VÕ THỊ THU NHƢ
SVTH: TRẦN VĂN BÉ BA-NGUYỄN PHÚC THỊNH TRANG 2
3.2.5 Tính đƣờng kính tháp ................................................................................................ 19
3.2.6 Tính chiều cao tháp tính từ hai mép nối nắp và đáy ................................................. 20
3.2.7 Thuyết kế lổ trên mâm ............................................................................................... 21
3.2.8 Tính toán trở lực ........................................................................................................ 21
Chƣơng 4:TÍNH TOÁN CƠ KHÍ VÀ CÁC THIẾT BỊ PHỤ TRỢ ............................................. 24
4.1 Tính thân thiết bị.................................................................................................................. 24
4.2 Tính đáy nắp elip có gờ ........................................................................................................ 26
4.3 Tính toán ống dẫn tháo liệu ................................................................................................. 27
4.3.1 Tính toán ống dẫn khí vào.......................................................................................... 27
4.3.2 Tính toán ống dẫn khí ra ............................................................................................ 27
4.3.3 Đƣờng kính ống dẫn lỏng ........................................................................................... 28
4.3.4 Vòi phun ..................................................................................................................... 28
4.4 Tính mặt bích ....................................................................................................................... 28
4.4.1 Bích nối các thân của thiết bị ..................................................................................... 28
4.4.2 Bích nối ống dẫn với thiết bị ...................................................................................... 29
4.5 Khối lƣợng tháp ................................................................................................................... 29
4.6 Chân đỡ ................................................................................................................................ 30
4.6.1 Chọn chân đỡ có 3 chân ............................................................................................. 30
4.6.2 Chọn tai treo ............................................................................................................... 31
4.7 Tính toán thiết bị phụ trợ .................................................................................................... 32
4.7.1 Tính toán quạt thổi khí............................................................................................... 32
4.7.2 Tính toán chọn bơm ................................................................................................... 33
4.8 Tính toán ống khói ............................................................................................................... 35
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ GVHD: VÕ THỊ THU NHƢ
SVTH: TRẦN VĂN BÉ BA-NGUYỄN PHÚC THỊNH TRANG 3
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGUỒN NGUYÊN
LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP XỬ LÝ NH3
1.1 Tính chất
1.1.1 Amoniac là gì?
Thuật ngữ 'amôniăc' có nguồn gốc từ một liên kết hoá học có tên là 'clorua
ammoni' đƣợc tìm thấy gần đền thời thần Mộc tinh Ammon ở Ai Cập.Ngƣời đầu tiên chế
ra amôniăc nguyên chất là nhà hoá học Dzozè Prisly.Ông đã thực hiện thành công thí
nghiệm của mình vào năm 1774 và khi đó ngƣời ta gọi amôniăc là 'chất khí kiềm'.
1.1.2 Tính chất vật lí
Amôniăc là một chất không màu, mùi khai và xốc, nhẹ hơn không khí (Khối lƣợng
riêng D = 0,76g/l. Amôniăc hoá lỏng ở -34oC và hoá rắn ở -78oC. Trong số các khí,
amôniăc tan đƣợc nhiều nhất trong nƣớc. Một lít nƣớc ở 20oC hoà tan đƣợc 800 lít NH3.
Hiện tƣợng tan đƣợc nhiều giải thích do có tƣơng tác giữa NH3 và H2O, là những chất
đều có phân tử phân cực.
1.1.3 Tính chất hóa học
Sự phân huỷ nhƣ đã biết, phản ứng tổng hợp NH3 là thuận nghịch. Điều này có
nghĩa, amôniăc có thể phân huỷ sinh ra các đơn chất N2 và H2. Amôniăc phân huỷ ở nhiệt
độ 600 – 700oC và áp suất thƣờng. Phản ứng phân huỷ là phản ứng thu nhiệt và cũng
thuận nghịch.
2NH3 3H2 + N2
1.1.4 Tính bazo
Nhúng hai đũa thuỷ tinh vào hai bình đựng dung dịch HCl đặc và dung dịch NH3
đặc sau đó đƣa hai đầu đũa thủy tinh lại gần nhau thì sẽ thấy khói màu trắng. Khói màu
trắng là những hạt nhỏ của tinh thể muối amoni clorua . Chất này đƣợc tạo do hai khí HCl
và NH3 hoá hợp với nhau theo phƣơng trình phản ứng:
NH3 + HCl NH4Cl
1.1.5 Tác dụng với O2
Đốt amôniăc trong oxi, nó cháy với ngọn lửa màu vàng tƣơi NH3 bị oxi hoá bởi
oxi tạo ra N2 và H2O .
4NH3 + 3O2 2N2 + 6H2O + Q
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ GVHD: VÕ THỊ THU NHƢ
SVTH: TRẦN VĂN BÉ BA-NGUYỄN PHÚC THỊNH TRANG 4
Trong thí nghiệm hỗn hợp NH3 và O2 đƣợc dẫn đi qua ống đựng chất xúc tác Pt
nung nóng. Khí NO sinh ra, đi tới bình cầu là nơi có nhiệt độ thƣờng, thì hoá hợp với
trong không khí tạo ra khí NO2 màu nâu đỏ.
NH3 + 5O2 4NO + 6H2O
NO2 2NO + O2
1.1.6 Tác dụng với khí Clor
Dẫn khí NH3 vào bình khí Cl2, hỗn hợp khí tự bốc cháy tạo ra ngọn lửa có khói
trắng . Phƣơng trình phản ứng:
2NH3 + 3Cl2 6HCl + N2
Khói trắng là những hạt nhỏ tinh thể NH4Cl đƣợc tạo nên do HCl sau khi sinh ra
lại hoá hợp ngay với NH3: NH3 + HCl NH4Cl .
1.1.7 Tính acid
Nhƣ ta đã biết NH3 là một bazơ tuy nhiên nó còn là một acid:
Li3N(s)+ 2NH3 (l) 3Li+(am) + 3 NH2−(am)
NH3 nhƣ là Ligand Tetraamminecopper(II), [Cu(NH3)4]2+, có màu xanh dƣơng
đậm khi thêm ammonia vào trong dung dịch muối đồng (II). Diamminesilver(I),
[Ag(NH3)2]+, đƣợc gọi là tác chất Tollens' reagent.
1.1.8 Điều chế
Tổng hợp từ thiên nhiên:
Trong không khí có một lƣợng amôniăc không đáng kể sinh ra do quá trình phân
rã của động vật và thực vật.
NH3 đƣợc sản xuất từ N2 trong không khí dƣới xúc tác của các enzim
nitrogenases.
Trong cơ thể các động vật trong quá trình trao đổi chất sinh ra NH3 và nó ngay lập
tức chuyển thành Urê.
Tổng hợp hoá học
NH3 đƣợc sản xuất bằng cách chƣng cất than tạo muối amôni sau đó đem tác dụng
với vôi sống:
2 NH4Cl + 2 CaO CaCl2 + Ca(OH)2 + 2 NH3
Trong công nghiệp ngƣời ta điều chế NH3 từ H2 (đƣợc điều chế bằng nhiều cách
khác nhau) sau đó đem tác dụng với N2 lấy từ không khí. Phản ứng xảy ra thuận nghịch
nên phải thêm xúc tác để cho sản phẩm và hiệu suất mong muốn