ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: THẦY TRẦN TẤN VIỆT LỜI MỞ ĐẦU Ơ nhiễm khơng khí từ ngành sản xuất công nghiệp nước ta, năm gần vấn đề quan tâm không nhà nước mà tồn xã hội mức độ nguy hại đến lúc báo động Bên cạnh nguyên nhân lĩnh vực mẻ mà chưa thấy hết mối nguy hiểm đối người sinh vật , mặt khác chưa có hệ thống quản lý mơi trường thật hồn chỉnh để kiểm sốt , chưa trọng mức từ phía nhà sản xuất Vì đồ án môn học kỹ thuật xử lý chất thải với nhiệm vụ thiết kế tháp hấp thu khí NH3 nước số công việc cần làm vào lúc để giúp giảm thiểu ô nhiễm từ dịng khí thải Em xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn , thầy cô môn bạn sinh viên giúp em hồn thành đồ án Sinh viên thực PHAN HỮU TÀI SVTH: PHAN HỮU TÀI Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: THẦY TRẦN TẤN VIỆT CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ NGUỒN NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SVTH: PHAN HỮU TÀI Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: THẦY TRẦN TẤN VIỆT I.1.Khái niệm: I.1 Hấp thu: trình xảy cấu tử pha khí khuếch tán vào pha lỏng tiếp xúc hai pha khí lỏng - Khí hấp thụ gọi chất bị hấp thụ ; chất lỏng dùng hút gọi dung mơi (chất hất thụ) , khí khơng bị hấp thụ gọi khí trơ - Mục đích: hòa tan hay nhiều cấu tử hỗn hợp khí để tạo nên dung dịch cấu tử chất lỏng Các trình xảy tiếp xúc pha khí lỏng Quá trình cần truyền vật chất từ pha khí vào pha lỏng Nếu trình xảy ngược lại , nghĩa cần truyền vật chất từ pha lỏng vào pha , ta có q trình nhả khí Ngun lýcủa hai q trình giống - Trong cơng nghiệp hóa chất , thực phẩm trình hấp thu dùng để: 1) Thu hồi cấu tử quý pha khí 2) Làm pha khí 3) Tách hổn hợp tạo thành cấu tử riêng biệt 4) Tạo thành dung dịch sản phẩm - Hấp thu bao gồm q trình hấp thu vạât lý hấp thu hóa học Hấp thu vật lý: dựa sở hịa tan cấu tử pha khí pha lỏng Hấp thu hóa học : hổn hợp khí dung mơi có xảy phản ứng hóa học I.2 Q trình khí với mục đích tách cấu tử hổn hợp khí lựa chọn dung môi tốt phụ thuộc yếu tố sau : 1) Độ hịa tan tốt: có tính chọn lọc có nghĩa hịa tan cấu tử cần tách khơng hịa tan khơng đáng kể cấu tử lại Đây điều kiện quan trọng 2) Độ nhớt dung mơi bé trở lực thuỷ học nhỏ và có lợi cho trình chuyển khối 3) Nhiệt dung riêng bé tốn nhiệt hồn ngun dung mơi 4) Nhiệt độ sôi khác xa với nhiệt dộ sôi chất hồ tan để dể tách cấu tử khỏi dung mơi 5) Nhiệt độ đóng rắn thấp để tránh tắc thiết bị thu hồi cấu tử hịa tan dễ dàng 6) Ít bay hơi, rẻ tiền , dễ kiếm không độc hại với người khơng ăn mịn thiết bị SVTH: PHAN HỮU TÀI Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: THẦY TRẦN TẤN VIỆT I.2 Cơ sở lý thuyết : I.2.1 Cơ sở vật lý trình hấp thu Hấp thu q trình quan trọng để xử lý khí ứng dụng nhiều trình khác Hấp thu sở trình truyền khối , nghĩa phân chia hai pha Phụ thuộc vào tương tác chất hấp thu chất bị hấp thu pha khí I.2.2 Các q trình trình hấp thu : I.2.2.1 Phương trình cân vật chất Phương trình cân vật liệu có dạng: GYYĐ + GXXĐ = GXXC + GYYC Trong : GX :luợng khí trơ khơng đổi vận hành ( kmol/ h) GY: lượng dung môi không đổi vận hành(kmol/ h) YĐ , YC: nồng độ đầu cuối pha khí (kmol/kmolkhí trơ) XĐ , XC: nồng độ cuối đầu pha lỏng (kmol/kmolkhí trơ) + X : nồng độ pha lỏng cân với pha (kmol/ kmoldung môi) G Xđ Y Yc X Y Yđ Yc Xc A B Yđ Gy Xđ Xc Xcbđ X Lượng dung môi tối thiểu: Lmin L Yd − Yc = G X+ theo thực nghiệm ta thấy: L = (1.2÷1.3)Lmin I.2.2.2 Phương trình cân nhiệt lượng : Phương trình cân nhiệt lượng ta có : GđIđ + LđCđTđ + Qđ = GcIc + LcCcTc +Qc Trong : SVTH: PHAN HỮU TÀI Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: THẦY TRẦN TẤN VIỆT Gđ, Gc : hỗn hợp khí đầu cuối (kg/h) Lđ, Lc : lựong dung dịch đầu cuối (kg/h) Tđ, Tc :nhiệt độ khí ban đầu cuối (oC) Iđ, Ic : entanpi hỗn hợp khí ban đầu cuối(kJ) Qo: nhiêt mát (kJ/h) Qs:nhiệt phát sinh hấp thu khí(kJ/h) I.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu hấp thu: I.3.1 Ảnh hưởng nhiệt độ: Khi điều kiện khác không đổi mà nhiệt độ tháp tăng hệ số Henri tăng Kết ảnh hưởng đường cân dịch chuyển phía trục tung Nếu đừơng làm việc AB không đổi động lực trung bình giảm , số đĩa lý thuyêt tăng chiều cao thiết bị tăng Thậm chí có tháp khơng làm việc nhiệt độ tăng so với yêu cầu kỹ thuật Nhưng nhiệt độ tăng có lợi làm cho độ nhớt hai pha khí lỏng tăng I.3.2 Ảnh hưởng áp suất : Nếu điều kiện khác giữ nguyên mà tăng áp suất tháp hệ số cân tăng cân dịch chuyển phía trục hồnh Khi đừong làm việc AB khơng đổi động lực trung bình tăng quátrình chuyển khối tốt số đĩa lý thuyết giảm làm chiều cao tháp thấp Tuy nhiên , việc tăng áp suất thừơng kèm theo tăng nhiệt độ Mặt khác , tăng áp suất gây khó khăn việc chế tạo vân hành tháp hấp thụ I.3.3 Các yếu tố khác: Tính chất dung môi , loại thiết bị cấu tạo thiết bị độ xác dụng cụ đo , chế độ vận hành tháp… có ảnh hưởng nhiều đến hiệu suất hấp thu I.4 Tính chất NH3: Amoniac chất khí khơng màu, cómùi kích thích (mùi khai) Khi tăng áp suất hay làm lạnh đến –33.6oC hố lỏng đến – 77.8oC hố rắn Dưới áp suất cao NH3 dễ dàng hố lỏng nhiệt độ thường Một thể tích nước hồ tan 700 thể tích NH3 Dung dịch đặc chứa 25% NH3 có khối lượng riêng 0.91g/cm3 Dung dịch NH3 nước gọi nước amoniac hay dung dịch amoniac, hồ tan NH3 vào nước tạo thành amonihydroxyt NH3 + H2O NH4OH NH4+ + OH – Nhiệt phân Khi đun nóng độ tan amoniac giảm nhanh khỏi dung dịch Trong phịng thí nghiệm amoniac điều chế cách cho muối tác dụng với kiềm đun nóng NH4Cl + NaOH = NaCl + NH3 + H2O Trong công nghiệp amoniac điều chế cách tổng từ nitơ hydro: SVTH: PHAN HỮU TÀI Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: THẦY TRẦN TẤN VIỆT N2 + 3H2 NH3 Chất xúc tác phản ứng hay dùng sắt có lẫn nhơm oxyt kalioxyt Q trình xảy nhiệt độ 500 – 550oC áp suất 200 – 800 atm, số thiết bị đưa áp suất lên đến 1000 atm Amoniac sản phẩm phụ cốc hố than Lượng lớn amoniac điều chế công nghiệp dùng để sản suất acid nitric phân đạm Amoniac dùng tác nhân làm lạnh máy lạnh, dùng phịng thí nghiệm y học I.5 Thiết bị hấp thụ : Thiết bị sử dụng để tiến hành trình hấp thu gọi thiết bị hấp thu cột hấp thu gọi thiếtbị hấp thu cột hấp thu , tháp hấp thu thiết bị hấp thu làm việc gián đoạn liên tục chia thành nhóm sau: • Thiết bị hấp thụ bề mặt : dùng hấp thu lương nhỏ co ùtính hịa tan tốt • Thiết bị hấp thu loại đệm : sử dụng phổ biến khi chất lỏng chất khí tinh khiết có mât độ phun lớn • Thiết bị hấp thu loại sủi bọt : đựoc dùng tháp có suất cao cầøn luợng nhệt lớn • Thiết bị hấp thu loại phun: thành tia thiết bị hấp thu khí SVTH: PHAN HỮU TÀI Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: THẦY TRẦN TẤN VIỆT CHƯƠNG II: QUI TRÌNH CƠNG NGHỆ SVTH: PHAN HỮU TÀI Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: THẦY TRẦN TẤN VIỆT Thiết minh quy trình cơng nghệ: Khí cần xử lý lấy từ nhà máy sản xuất phân bón , sản xuất phân Ure, thu lại sau dùng quạt thổi khí vào tháp hấp thụ (tháp mâm xuyên lỗ) Dung dịch dùng hấp thụ nước Tháp hấp thụ làm việc nghịch chiều: nước bơm lên dồn cao vị mục đích để ổn định lưu lượng, từ cho vào tháp từ xuống, hỗn hợp khí thổi từ lên q trình hấp thụ xảy Hấp thụ xảy đoạn tháp có bố trí mâm Hỗn hợp khí trơ đỉnh tháp cho qua ống khói để phát tán khí ngồi khơng gây ảnh hưởng đến công nhân Dung dịch sau hấp thụ đáy tháp cho bồn chứa Tại , dung dịch lỏng xử lỳ để cho nồng độ nước thải đạt nồng độ cho phép để thải mơi trường Nếu khu cơng nghiệp xử lý cho nước thải đạt tiêu chuẩn loại B (1mg/l) đặt khu sinh hoạt phải xử lý đạt tiêu chuẩn loại A (0,1mg/l) Sơ đồ quy trình cơng nghệ ( xem hình trang bên): SVTH: PHAN HỮU TÀI Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: THẦY TRẦN TẤN VIỆT CHƯƠNG III: TÍNH TỐN CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG SVTH: PHAN HỮU TÀI Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: THẦY TRẦN TẤN VIỆT III.1 Tính cân vật chất lượng cho tháp hấp thụ: III.1.1 Các thông số ban đầu: Nồng độ NH3 đầu vào: 3.5g/m3 Khí đạt tiêu chuẩn loại A: 300mg/m3 Lưu lượng khí thải :10000 m3/h Các thông số khác tự chọn Nhiệt độ làm việc tháp T= 300C Aùp suất làm việc 1atm III.1.2 Đường cân pha : Ở 30oC Ψ.10-6 =0.00241 mmHg 0.00241.106 Ψ m= = =3,17 P 760 m X 3.17 X = Y* = + (1 − m) X + (1 − 3.17) X X Y 0 0.0002 0.0004 0.0006 0.0008 0.001 0.0012 0.0014 0.00064 0.0013 0.0019 0.0025 0.0032 0.0038 0.0045 Đường cân bằng: Y ĐƯỜG CÂ BẰ G N N N 0.005 0.0045 0.004 0.0035 0.003 0.0025 0.002 0.0015 0.001 0.0005 X 0 0.0002 0.0004 0.0006 0.0008 0.001 0.0012 0.0014 0.0016 III.1.2 Cân vật chất: SVTH: PHAN HỮU TÀI Gc Yc Ld Xd Trang 10 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: THẦY TRẦN TẤN VIỆT σ : Ứng suất cho phép vật liệu làm bulông Chọn vật liệu làm bulông thép CT3; 30oC [σ] =90N/mm2 ko:Hệ số giảm ứng suất Chọn ko=0.8 [σ]' = k o [σ] =90*0.8=72N/mm2 6576.7 = 10.8mm 72 6576.7 ⇒σ = = 71.8 N / mm < [σ] 3.14 *10.8 ⇒dt=1.13 Bề dày bích liền: t = 0.41D n P σ bi ⎧ l ⎪ ⎨1 + 7.3 Db ⎪ ⎩ ⎡ ⎛ d b ⎞ [σ] ⎤ ⎫ ⎪ ⎢0.57Z⎜ ⎜ D ⎟ P − 1⎥ ⎬ ⎟ ⎢ ⎥⎪ ⎝ n⎠ ⎣ ⎦⎭ Trong đó: D = 1540 mm Dn = Dl = 1460 mm Db = 1490 mm Db − Dn : cánh tay đòn [σ bi ] = 113N/mm2 chọn thép 15 CT3 (tra sổ tay sinh viên ) l= [σ bi ]' = k o [σ bi ] = 0.8 * 113 = 90.4 N/mm2 [σ] = 72 N/mm2 Z = 40: số bulông db = 20 mm P = 0.15465 N/mm2 l= 1490 − 1460 = 15 mm 2 ⎤⎫ 0.15645 ⎧ 15 ⎡ 72 ⎪ ⎪ ⎛ 20 ⎞ − 1⎥ ⎬ t = 0.41 * 1460 ⎟ * ⎢0.57 * 40⎜ ⎨1 + 7.3 90.4 ⎪ 1490 ⎢ ⎝ 1460 ⎠ 0.15645 ⎥ ⎪ ⎣ ⎦⎭ ⎩ = 25 mm IV.4.2 Tính đường ống dẫn: Để tính đường kính tối ưu ống dẫn khí ống dẫn lỏng ta có tiêu chuẩn vận tốc thích hợp khí lỏng đường ống Vận tốc khí: 10 – 30 m/s Vận tốc lỏng: – m/s Tra bảng 9.3/80 Q2 tập triønh thiết bị công nghệ hố chất thực phẩm Đường kính ống dẫn: SVTH: PHAN HỮU TÀI Trang 24 ĐỒ ÁN MÔN HỌC d= GVHD: THẦY TRẦN TẤN VIỆT Q 0.758v Trong đó: Q: lưu lượng thể tích (m3/s) v: vận tốc dịng khí, lỏng Ống dẫn lỏng: Q = L = 25,06 m3/s Chọn v = 3m/s Vậy: d = 25,06 = 0,054 m 0,785.3600.3 Lấy d = 0,07 m = 70m Chọn bích liền (kiểu bích phẳng) d = Dy = 70 mm, p = 0.15645*10-6 N/m2 =0,15645(N/mm2) Bảng XIII.26 cho bảng thông số : Dn 76 D 160 Db 130 Dt Bulông 110 db M12 Loại Z h 14 Ống dẫn khí: Q = Gtb = 2,773 m3/s Chọn v = 30 m/s Suy d = 2,773 = 0,118 m 0.758 * 30 Chọn d = 125 mm (=Dy) P = 0.15645*10-6 N/m2 Kích thước chiều dài đoạn ống nối l = 130 mm Bảng XIII.26 cho bảng thông số Dn D Db Dt Bulông 133 235 200 178 db M16 Loại Z h 14 IV.4.3 Khối lượng thiết bị: Mtb = Mđáy + Mnắp + Mmâm + Mthân + Mbulong + Mbích + Mlỏng Trong a Mđĩa : khối lượng đĩa Mđĩa = mđĩa =32,5775 =260.62 (Kg) SVTH: PHAN HỮU TÀI Trang 25 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: THẦY TRẦN TẤN VIỆT b Mthân : khối lượng thân thiết bị Mthân = π x D x S x H x ρthep = π 1,4 0,004 4,05 7850 Mthân =559,039 kg c Mbích : khối lượng bích Chiều cao thân 5.135 m, chia đoạn có bích nối thân, bích nối nắp, đáy tháp.Vậy n = bích π Gbích =n bích *(D − Dt2 )* * h * ρ theùp d Mbulong : Khối lượng bulong Số bulong nối với thân : 40.3=120 (bulong) Mbulong =120.mbulong =120 0.0739= 8,868 (Kg) e Mlỏng : Khối lượng lỏng thiết bị π Gloûng = * D * (Nt − 1) * h * ρL ,max Trong đó: h: khoảng cách mâm ρ L = ρ xtb = 995.68 kg/m π Gloûng ,max = *1,4 * (8 − 1) * 0.45 * 995.68 = 3446,89 kg f M đáy: Khối lượng đáy Tra bảng XIII.10 T382 STT2 với chiều cao gờ h= 0.025(m) =25(mm) Ta : Fn = Fd = 2.24(m2) Vn =Vd = 0,398 (m3) g Khối lượng đáy tháp: Mđáy = (Fd – Fld) ρ S Trong đó: ρ khối lượng riêng thép X18H10T S : bề dày đáy Fd: diện tích đáy Fld : diện tích lỗ đáy nối ống dẫn lỏng 3.14 π Fld = Dl2 = (0,07)2 =0,0038(m2) 4 Suy ra: Md =(2,24-0,0038).0,004.7850=70,22(Kg) h Mnắp: khối lượng nắp 3.14 π Fln = Dl2 = (0,125)2 =0,0038(m2) 4 Suy ra: Mn =(2,24-0,0038).0,004.7850=70,22(Kg) Khối lượng thiết bị: Mtb = Mđáy + Mnắp + Mmâm + Mthân + Mbulong + Mbích + Mlỏng SVTH: PHAN HỮU TÀI Trang 26 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: THẦY TRẦN TẤN VIỆT = 70,22 +69,95 +206,62 +228,274 +8,868 +3446,89 +559,039 =4643,861(Kg) Tải trọng tháp: Gmax = G*9.81 = 4643,861*9.81 = 45556,276 N IV.4.4 Tính tai treo Chọn nguyên liệu làm tai treo thép CT3 Chọn số tai treo n = Tải trọng lên tai treo là: G* = G 45556,276 = = 1,1386 * 10 N n Chọn thông số tai treo theo bảng XIII.36 Tải trọng cho phép tai treo G.10-4N 2,5 Bề mặt Tải trọng L cho phép đỡ lên bề mặt F.10 m đỡ q.10-6 N/m2 173 1.45 B B1 H S 150 120 130 215 l a d Khối lượng tai treo (kg) 60 20 30 3,48 Tấm lót tai treo thép, chọn theo bảng XIII.37 sổ tay tập Tải trọng cho phép tai treo G.10-4N 2.5 Chiều dày tối thiểu thành thiết bị khơng có lót, mm Chiều dày tối H thiểu thành mm thiết bị có lót S, mm 200 B mm SH mm 140 IV.4.6.Tính chân đỡ: Chọn số chân đỡ 4, vật liệu tạo chân đỡ CT3 Chọn thông số theo bảng XIII.35 sổ tay tập 2: Tải trọng Bề mặt Tải trọng cho L SVTH: PHAN HỮU TÀI B B1 B2 H h s l Trang 27 d ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: THẦY TRẦN TẤN VIỆT phép lên bề mặt đỡ q.10-6 N/m2 cho phép đỡ F.104m2 chân đỡ G.10-4N 2,5 444 0.56 mm 250 180 215 290 350 185 16 90 IV.5 TÍNH TỐN CÁC THIẾT BỊ PHỤ: IV.5.1 Tính chiều cao bồn cao vị: Phương trình bernoulli cho dịng chảy từ – đến – : Với – mặt thống chất lỏng bồn cao vị: – đầu ống dẫn lỏng P1 α 1v P α v2 + = Z + + 2 + hf ' ρg ρg 2g 2g 2 P − P α v − α 1v Ho = z1 – Z2 = + 2 + hf ' ρg 2g Z1 + Trong đó: Ho chiều cao mực chất lỏng bồn cao vị so với ống dẫn lỏng vào tháp P2 − P1 ≈ (coi áp suất mặt thống áp suất đầu ống vào thiết bị ρg áp suất khí quyển) Chuẩn số Reynolds: Re = dρv μ với: d: đường kính ống dẫn lỏng, d = 70 mm ρ : khối lượng riêng nước, ρ =995.68 kg/m3 μ : độ nhớt nước 30 oC, μ =0.8007.10-3N/sm2 v: vận tốc ống dẫn lỏng vào thiết bị chọn v = v2 = 3.0 m/s Vậy: Re = 0.07 * 995,68 * 0.8007 * 10 −3 =261137,5 >104 Từ hệ số Re cho ta biết chất lỏng trạng thái chảy rối => α = Vận tốc chất lỏng mặt thống v1=0 2 α v − α 1v12 α v v 32 ⇒ 2g = 2g = 2g = * 9.81 = 0.46m hf’: tổng tổn thất đường ống dẫn từ bồn cao vị vào tháp Do chất lỏng chuyển động rối Re>104, Ta có h f ' = h d + ∑ h cb L v2 v2 λL ⎞ v ⎛ ⇒ hf ' = ⎜ ∑ ξ i + =λ + ∑ ξi ⎟ D ⎠ 2g D 2g 2g ⎝ Trong đó: SVTH: PHAN HỮU TÀI Trang 28 27 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: THẦY TRẦN TẤN VIỆT L: chiều dài ống D: đường kính ống tròn v: vận tốc dòng chảy, v = Q 4Q = A πD λ : hệ số tổn thất cột áp dọc đường Re = 261137,5 >100.000 : khu vực chảy rối thành trơn thuỷ lực λ = f (Re) Dùng Cônacốp (Re > 1000): λ= (1.8 log Re− 1.5)2 = 0.015 ξ : hệ số tổn thất cục Hệ số trở lực ống nối có góc 90o đường kính d = 70 mm => ξ = 1,1 (6 ξ1 ) Hệ số trở lực van thẳng Re < 3.105 & d = 25 mm: ξ = αβ = 0.82*0.79 = 0.73 ( ξ ) Hệ số trở lực ống ngã (2 ống) ξ = A ξ ’= 0.6*2 = 1.2 Hệ số đột thu: Tỷ số Fo 0.07 ≈ = 0.14 F1 Trong đó: Fo: tiết diện ống dẫn lỏng d = 0.07 F1: tiết diện bồn cao vị chọn H = 0.5 m => ξ 4=0.47 Vậy: ∑ ξ = * ξ1 + * ξ + * ξ + ξ =6*1,1 + 4*0.73 + 2*1.2 + 0.47 = 12,39 λ* L ⎞ 8Q ⎛ Suy ra: h f ' = ⎜ ∑ ξ i + ⎟ D ⎠ π2 * D * g ⎝ Với: λ = 0.015 Chọn L = 15 m Q = 6,96.10-3 m3/s Ta tính được: ( ) 0.015 *15 ⎞ * 6,96 *10 −3 ⎛ h f ' = ⎜12.39 + = 2,6m ⎟ 0.07 ⎠ π * 0.07 * 9.81 ⎝ v2 Và: H o = + h f ' = 0.46 + 2,6 2g = 3,06 m Chiều cao bồn cao vị: H = Ho + hchân đỡ +hđáy + Hthân Hchân đỡ = 0,185 (m) SVTH: PHAN HỮU TÀI Trang 29 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: THẦY TRẦN TẤN VIỆT Hđáy =0,375 (m) Hthân = 4,05 (m) Chiều cao bồn cao vị tính từ đáy bồn đến mặt đất : H =3,06 +0,185 +0,375 + 4,05 = 7,67 (m) IV.5.2 Tính bơm Cơng suất bơm: N= QH bρg 1000 η Trong đó: Q: lưu lượng bơm Q=6,96*10-3 m3/s Hb: Cột áp bơm, m ρ : Khối lượng riêng nước, ρ =1000kg/m3 g: Gia tốc rơi tự do; g=9.81 m3/s η : hiệu suất bơm η =0.72 ÷ 0.93 Chọn η =0.75 Phương trình Bernoulli cho dịng chảy từ 1-1 đến 2-2 (tính từ mặt thống chất lỏng bể chứa chất lỏng đến bồn cao vị) : Hb+Z1+ α 1v P1 P α v2 + = Z + + 2 + hf 2g 2g ρg ρg Trong đó: Hb=(Z2-Z1) +hf v1=v2=0 P1=P2=Pkhí trời (Z2-Z1)=H= 7,67 m hf=hd+hcb hd= α LV D2g hcb= ∑ ξ i V2 2g 2 ⎞ 8Q ⎛ λL ⎛ λL ⎞V =⎜ + ∑ ξi ⎟ − ∑ ξi ⎟ ⎠π D g ⎝ D ⎠ 2g ⎝ D ⇒hf= ⎜ Trong đó: λ = 0.015 chọn L=10m (đoạn đường ống dẫn từ bể chứa đến bồn cao vị ) D=0.07 m Hệ số trở lực gồm: ống nối có góc 90o ξ1 van thẳng ξ ống ba ngã ξ SVTH: PHAN HỮU TÀI Trang 30 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: THẦY TRẦN TẤN VIỆT Đột thu ξ (chọn bồn chứa lỏng có chiều cao h=0.5m) ⇒ ∑ ξ i = 3ξ1 + 2ξ + ξ + ξ =3*1,1+2*0,73+1,2+0,47= 6,43 ( ⎛ 0,015 * 10 ⎞ * 6,96 * 10 −3 + 6,43 ⎟ ⇒hf=( ⎜ ⎝ 0,07 ⎠ π 0,07 9.81 ) = 1,43m Mà Z2-Z1 : khoảng cách từ mặt thống chất lỏng đến bồn cao vị Giả sử mặt nước bồn chứa 1,5 (m) : Z2 –Z1 =7,67 -1,5 =6,17 (m) ⇒Hb=6,17+ 1,43 = 7,6 (m) N= 6,96 * 10 −3 * 7,6 * 1000 * 9,81 = 0.692kw =0,928 (Hp) 1000 * 0,75 Để dự phịng ta chọn bơm có cơng suất 0.7 kw dự phịng hai bơm Cơng suất động địên : Nđc = β N β : hệ số dự phòng Giá trị β =1,2 đến 1,5 , chọn β =1,3 Nđc = 1,3 0,928 =1,21 (Hp) Chọn công động 2(Hp) IV.5.3 .Quạt ly tâm: Khi tính quạt thổi vào tháp hấp thu chiều cao ống dẫn khí phải cao chiều cao mực chất lỏng tính từ cửa đáy tới ống dẫn khí để đảm bảo khí vào tháp không bị đẩy mà nước không vào ống dẫn khí Cơng suất trục động cơ: N= Q* H * g* ρ 1000* η q * η tr Trong đó: Q: suất m3/s, Q = 10000/3600= 2,78 m3/s H: áp suất tồn phần, H = Hp * 273+ t 760 ρ k * * 293 B ρ Với : Hp: trở lực tính tốn tháp Hp = ρ k = ρ itb ΔP 8193,328 = = 835,202 mm H2O 9.81 9.81 B: áp suất chổ đạt quạt B =Ptt = 1.5645*105 N/m2 = 1173,34 mm Hg ρ k : khối lượng riêng hỗn hợp khí điều kiện làm việc, = 0.724 kg/m3 ρ : khối lượng riêng khí điều kiện tiêu chuẩn, ρ =0.803 kg/m3 H = 835,202* SVTH: PHAN HỮU TÀI 273 + 30 760 0.723 * * = 504,4 mm H2O 293 1173,34 0.803 Trang 31 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: THẦY TRẦN TẤN VIỆT Hiệu suất truyền động, lắp trực tiếp với động η tr = Hiệu suất quạt lấy theo đặc tuyến quạt η q = 0.75 N= 2,78 * 504,4 * 9.81 * 0.803 = 14,73 kw 1000 * 0.75 *1 Công suất động cơ: Nđcơ = k*N Trong đó: k: hệ số dự trữ, k = 1.15 Suy ra: Nđcơ = 1.15*14,73= 16,94 kw = 22,72 Hp Chọn công suất động 23 Hp SVTH: PHAN HỮU TÀI Trang 32 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: THẦY TRẦN TẤN VIỆT CHƯƠNG 5: TÍNH TỐN KINH TẾ Tính tốn sơ giá thành thiết bị: Khối lượng thép không rỉ X18H10T (inox) Ginox = Gthân + Gnắp + Gmâm + Gđáy = 559,309 + 70,22 + 69,95 + 260,62 SVTH: PHAN HỮU TÀI Trang 33 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: THẦY TRẦN TẤN VIỆT = 959,829 kg T h ự c Vật liệu Giá Đơn vị tính Số lượng Thành tiền t ế p h ả i mua khối lượng lớn 20% nên Ginox, mua =959,829*1.2 = 1151,8kg Khối lượng thép CT3 GCT3 = Gbích + Gtai trơ + Gchân đỡ =228,274+3,48*4+4*32,42 = 371,875 kg Khối lượng thép CT3 thực tế : 371,274 1,2 = 446,2488 (Kg) SVTH: PHAN HỮU TÀI Trang 34 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: THẦY TRẦN TẤN VIỆT Thép X18H10T 50000 Kg 1151,8 57590000 Thép CT3 ống dẫn PVC Máy bơm Bulong Van nhựa co Lưu lượng kế Quạt Tiền công chế tạo Tổng cộng 10000 5000 700000đ/Hp 5000 20000 500000 600000đ/Hp Kg m Cái Cái Cái Cái Cái 317,874 35 144 40 3718740 175000 2800000 720000 800000 1000000 13800000 80603740 161207480 KẾT LUẬN • Thiết kế hệ thống xử lý khí thải hồn chỉnh biết trước lưu lượng dịng khí đầu vào SVTH: PHAN HỮU TÀI Trang 35 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: THẦY TRẦN TẤN VIỆT • Tính tốn tương đối chi tiết q trình làm việc hệ thống khả chịu bền thiết bị tính ăn mịn học hóa học , điều kiện làm việc thiết bị • Sơ tính chi phí đầu tư ban đầu cho việc xử lý nhiễm • Tuy nhiên với xu phát triển chung , ngăn ngừa ô nhiễm tiến tới sản xuất vấn đề cần quan tâm bối cảnh khoa học công nghệ giới phát triển vũ bão đòi hỏi phải đầu tư nghiên cứu ứng dụng quy trình cơng nghệ sản xuất để bắt kịp tiến thời đại , cộng với việc tiết kiệm nguồn nguyên liệu có nguy cạn kiệt vào tương lai khơng xa khả làm Tài liệu tham khảo [1] Võ Thị Ngọc Tươi, Võ Văn Bang, Vũ Bá Minh ” Quá trình thiết bị cơng nghệ hố học, tập truyền khối” NXB Đại học Quốc Gia Tp.HCM [2] Nhiều tác giả “ Sổ tay trình thiết bị công nghệ hố chất tập & 2” NXB Khoa học Kỹ Thuật SVTH: PHAN HỮU TÀI Trang 36 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: THẦY TRẦN TẤN VIỆT [3] Hồ Lệ Viên “ Thiết kế tính tốn chi tiết thiết bị hố chất” NXB Khoa học Kỹ Thuật [4] Trần Hùng Dũng, Nguyễn Văn Lục, Trần Minh Nam, Vũ Bá Minh “ Các trình thiết bị công nghệ hố học thực phẩm, tập phân riêng khí lỏng, lực ly tâm, bơm, quạt, máy Tính hệ thống đường ống” NXB Đại học Quốc Gia Tp.HCM [5] Nhiều tác giả “ Giáo trình Cơ Lưu Chất” NXB Đại học Bách Khoa Tp.HCM MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG I I.1 I.2 I.3 I.4 I.5 Tổng quan nguồn nguyên liệu phương pháp xử lý Khái niệm Cơ sở lý thuyết Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất hấp thu Tính chất NH3 Thiết bị hấp thu CHƯƠNG II Quy trình cơng nghệ II.1 Thuyết minh quy trình cơng nghệ II.2 Sơ đồ quy trình cơng nghệ SVTH: PHAN HỮU TÀI trang 5 8 Trang 37 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: THẦY TRẦN TẤN VIỆT CHƯƠNG III Tính tốn cân vật chất lượng III.1 Tính cân vật chất lượng cho tháp hấp thu III.2 Tính tốn thiết bị III.3 Trở lực củatháp 13 19 CHƯƠNG IV Tính tốn khí IV.1 Chọn vật liệu IV.2 Tính chiều dày thân IV.3 Tính chiều dày đáy , nắp IV.4 Chọn bích IV.4.1 Chọn bích nối đáy, nắp thân IV.4.2 Tính ống dẫn IV.4.3 Khối lượng thiết bị IV.4.4 Tính tai treo IV.4.5 Tính chân đỡ IV.5 Tính tốn thiết bị phụ IV.5.1 Tính chiều cao bồn cao vị IV.5.2 Tính bơm IV.5.3 Tính quạt 20 21 21 23 23 23 26 27 28 29 29 29 31 33 CHƯƠNG V Tính tốn kinh tế 35 KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO SVTH: PHAN HỮU TÀI 10 38 39 Trang 38 ... y học I.5 Thiết bị hấp thụ : Thiết bị sử dụng để tiến hành trình hấp thu gọi thiết bị hấp thu cột hấp thu gọi thiếtbị hấp thu cột hấp thu , tháp hấp thu thiết bị hấp thu làm việc gián đoạn liên... phẩm - Hấp thu bao gồm trình hấp thu vạât lý hấp thu hóa học Hấp thu vật lý: dựa sở hòa tan cấu tử pha khí pha lỏng Hấp thu hóa học : hổn hợp khí dung mơi có xảy phản ứng hóa học I.2 Q trình khí. .. hấp thu loại sủi bọt : đựoc dùng tháp có suất cao cầøn luợng nhệt lớn • Thiết bị hấp thu loại phun: thành tia thiết bị hấp thu khí SVTH: PHAN HỮU TÀI Trang ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: THẦY TRẦN TẤN VIỆT