Đang tải... (xem toàn văn)
MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU. 1 CHƯƠNG 1: MỤC TIÊU THIẾT KẾ 2 1.1. Thông số đầu vào. 2 1.2. Xử lý số liệu. 3 1.3. Đề xuất và thuyết minh sơ đồ công nghệ 5 1.4. Tính toán lan truyền chất ô nhiễm không khí. 5 CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ BỤI. 12 2.1. Tính toán xyclon. 12 2.2. Tính toán lọc túi vải. 16 CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ 21 1. Tính toán số liệu đầu vào: 21 2. Tính toán số liệu đầu ra: 22 3. Xây dựng đường cân bằng và đường làm việc: 23
GVHD: Nguyễn Thu Huyền MỤC LỤC SV: Ngô Thị Ngọc Huyền Lớp: ĐH3CM2 GVHD: Nguyễn Thu Huyền LỜI NÓI ĐẦU Bảo vệ môi trường vấn đề xúc toàn cầu, quốc gia phát triển Nước ta đường hội nhập với giới nên việc quan tâm đến môi trường sống bảo vệ môi trường không khí xung quanh không bị ô nhiễm Đảng nhà nước, cấp quyền, tổ chức người dân quan tâm Đó không trách nhiệm cá nhân mà trách nhiệm toàn xã hội Một biện pháp tích cực bảo vệ môi trường sống, bảo vệ môi trường không khí xung quanh tránh không bị ô nhiễm có mặt chất lạ việc xử lý khí thải nói chung, đặc biệt khí thải nhà máy, đáp ứng tiêu chuẩn môi trường hành Hướng tới mục tiêu bảo vệ môi trường không khí xung quanh tổng hợp kiến thức học khoa Môi Trường- Trường Đại Học Tài Nguyên Môi Trường Hà Nội, em nhận đồ án môn học kỹ thuật xử lý khí thải Trong trình thực đồ án em giúp đỡ tận tình thầy cô giáo môn Công nghệ - Khoa Môi Trường, đặc biệt cô giáo Nguyễn Thu Huyền Em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn tới thầy cô giáo giúp đỡ em hoàn thành đồ án môn học Con xin gửi lời cảm ơn gia đình động viên, khuyến khích, tạo điều kiện tốt cho trình làm đồ án môn học Mình xin gửi lời cảm ơn tới người bạn tốt hỗ trợ việc tìm kiếm tài liệu, trao đổi thông tin, kiến thức Với trình độ thời gian hạn chế nên đồ án em không tránh khỏi nhứng thiếu sót, em mong nhận bảo, góp ý cô giáo bạn SV: Ngô Thị Ngọc Huyền Lớp: ĐH3CM2 GVHD: Nguyễn Thu Huyền SV: Ngô Thị Ngọc Huyền Lớp: ĐH3CM2 GVHD: Nguyễn Thu Huyền CHƯƠNG 1: MỤC TIÊU THIẾT KẾ Thông số đầu vào 1.1 Nhà A: b = 30m, l = 110m, HA = 10m Nhà B: b = 40m, l = 40m, HB = 5m L1 = 85m, Hống = 35m, u10 = 3m/s, = 1000 L = 40000 m3/h - Thành phần chất khí Hàm lượng (mg/m3) Thành phần Clo 61 SO2 968 H2S 25 CO 3993 NO2 1120 Hàm lượng bụi: 15g/m , khối lượng riêng bụi: 3000kg/m3 - Thành phần bụi Cỡ hạt () 0–5 – 10 % 12 10 – 20 20 – 30 30 – 40 40 – 50 50 – 60 60 – 70 17 8 17 19 11 SV: Ngô Thị Ngọc Huyền Lớp: ĐH3CM2 GVHD: Nguyễn Thu Huyền Xử lý số liệu 1.2 a - Tính toán nồng độ tối đa cho phép Theo QCVN 19:2009/ BTNMT Nồng độ tối đa cho phép bụi chất vô khí thải công nghiệp tính theo công thức sau: Cmax = C × Kp × Kv Trong đó: • Cmax: nồng độ tối đa cho phép bụi chất vô khí thải công • nghiệp ( mg/Nm3 ) C nồng độ bụi chất vô cơ theo cột B QCVN 19:2009 • /BTNMT Kp: Hệ số lưu lượng ngồn thải KP = 0,9 (Vì lưu lượng nhà máy 40000m 3/ h • (mục 2.3 – QCVN 19: 2009 /BTNMT ) Kv: Hệ số vùng, Kv = Khu công nghiệp; đô thị loại V; vùng ngoại thành, ngoại thị đô thị loại II, III, IV có khoảng cách ranh giới nội thành nội thị lớn km; sở sản xuất công nghiệp, chế biến, kinh doanh, dịch vụ hoạt động công nghiệp khác có khoảng cách đến ranh giới khu vực km Bảng 1: Nồng độ tối đa cho phép hạt bụi chất vô khí thải công nghiệp TT Thông số Bụi Cl SO2 H2S CO NO2 C(mg/Nm3) - cột b QCVN 19/2009 200 10 500 7,5 1000 850 Kp Kv 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 1 1 1 Cmax (mg/Nm3) 180 450 6,75 900 765 SV: Ngô Thị Ngọc Huyền Lớp: ĐH3CM2 GVHD: Nguyễn Thu Huyền b - Tính toán nồng độ đầu vào khí thải Theo số liệu đầu vào, nồng độ chất vô (C 1) miệng khói có nhiệt độ 110oC, nồng độ chất vô tối đa cho phép (C max) nhiệt độ 25oC Vậy nên trước so sánh nồng độ để xem bụi khí thải vượt tiêu chuẩn ta cần quy đổi C1 (100oC) C0 (25oC) Từ phương trình trạng thái khí lý tưởng : PV = nRT Trong đó: • C1, T1: Nồng độ thành phần khí thải (mg/m3) nhiệt độ tuyệt đối • T1 = 373oF C0, T0: Nồng độ thành phần khí thải (mg/Nm 3) nhiệt độ tuyệt đối T2 = 298oF Bảng 2: Nồng độ chất ô nhiễm nhiệt độ 250C (mg/Nm3) Thông số Cmax ( mg/Nm3) C0 ( mg/ Nm3) Hiệu suất xử lý (%) Bụi 180 15000 98,8 Cl 76,35 88,2 SO2 450 1211,62 62,86 H2S 6,75 31,29 78,43 CO 900 4997,94 81,99 NO2 765 1401,9 45,4 Nhận xét: Dựa vào bảng số liệu ta thấy tiêu cần xử lý trước TT - thải môi trường là: Bụi, Cl, SO 2, H2S, CO, NO2 Chọn xử lý Bụi, Cl, CO SV: Ngô Thị Ngọc Huyền Lớp: ĐH3CM2 GVHD: Nguyễn Thu Huyền Đề xuất thuyết minh sơ đồ công nghệ 1.3 Quy trình công nghệ Khí vào cyclone Túi lọc vải - Na2C03 Khí Tháp hấp thụ Clo Tháp hấp phụ CO Thuyết minh quy công nghệ Vì nồng độ bụi cao nhiều so với nồng độ cho phép (15000mg/m3> 180 mg/m3) nên ta phải xử lý bụi, cho dòng khí thải qua xyclone túi lọc - vải để thu hồi bụi Sau thu hồi bụi xong khí thổi vào tháp hấp thụ để loại bỏ Clo, dung dich hấp thụ Na2CO3 (5%) bơm từ thùng chứa lên tháp tưới - lên lớp vật liệu đệm theo chiều ngược với chiều dòng khí tháp Khí qua tháp hấp thụ lại tiếp tục thổi vào tháp hấp phụ CO than hoạt tính để loại bỏ khí CO Khí có hàm lượng bụi, nồng độ Clo CO đạt tiêu chuẩn cho phép Cmax (Theo QCVN 19: 2009/BTNMT) Tính toán lan truyền chất ô nhiễm không khí 1.4 a • • Xác định nguồn thải nguồn cao hay nguồn thấp Do nguồn thải ống khói nhà máy A nên nguồn điểm Ta có: 20oC < = = 100 – 25 = 75oC < 100oC Nguồn thải nguồn nóng Xét nhà máy A Ta có: Chiều rộng: b = 30m> 2,5 HA = 2,5 10 = 25m → nhà A : nhà rộng Chiều dài: l = 110m> 10 HA = 10 10 = 100m → nhà A : nhà dài → Nhà A: Nhà rộng, dài Xét khu dân cư B SV: Ngô Thị Ngọc Huyền Lớp: ĐH3CM2 GVHD: Nguyễn Thu Huyền - Ta có: Chiều rộng:b = 40m> 2,5 HB = 2,5 = 12,5m → Khu dân cư B khu dân cư - rộng Chiều dài: l = 40m< 10 HB = 10 = 50m → khu dân cư B khu dân cư ngắn → Khu dân cư B khu dân cư rộng ngắn Gió thổi A → B Khoảng cách từ nhà A đến khu dân cư B: x1(m) Ta có: x1 = 85m > HA = 80m Ta có : Hgh = 0,36bz + 1,7 Hnh → nhà độc lập (Công thức 4.2 trang 149, GS,TS Trần Ngọc Chấn) Trong : • • • • - Hgh : Chiều cao giới hạn nguồn điểm (m) bz: Khoảng cách từ mặt sau (mặt làm chuẩn) nhà đến nguồn thải x1: khoảng cách nhà (m) Hnh: Chiều cao nhà A (m) →Hgh = 0,36 20+ = 24,2 (m) Theo Davidson W.F: = D , m (Công thức 3.39 trang 92, GS,TS Trần Ngọc Chấn) Trong đó: • • D: Đường kính miệng ống khói, m D = 1,5m w: Vận tốc ban đầu luồng khói miệng ống khói, m/s w= Với: L: lưu lượng nguồn thải m3/s L = = 11,11 m3/s Suy ra: • w = = 6,29 m/s u: Vận tốc gió, m/s u(z) = u(10) , m/s (Công thức 2.35 trang 69, GS,TS Trần Ngọc Chấn) Với: u(10): Vận tốc gió độ cao 10m, u(10) = 5m z: độ cao cần tính vận tốc u(z),m n: Số mũ cho bảng 2.4 ( 39 trang 69, GS,TS.Trần Ngọc Chấn) Khí quyến cấp D, độ gồ nghề mặt đất m=0,01 → n = 0,12 Suy ra: u(z) = = 3,49 m/s • Tkhói: Nhiệt độ tuyệt đối khói miệng ống khói, K SV: Ngô Thị Ngọc Huyền Lớp: ĐH3CM2 GVHD: Nguyễn Thu Huyền • : Chênh lệch nhiệt độ khói không khí xung quanh, độ C K → = 1,5 = 4,1 m Ta có: Hhq = Hống + = 35 + 4,1 = 39,1 m Do: Hhq> Hgh→ Đây nguồn thải cao b Tính toán khuếch tán chất ô nhiễm từ nguồn thải cao (khuếch tán từ nhà máy A - đến khu dân cư B) Sự khuếch bụi: Theo Gauss sở ta có : C = exp exp (Công thức 3.26 trang 78, GS,TS Trần Ngọc Chấn) Trong đó: • • • • • • • C: Nồng độ chất ô nhiễm nơi tiếp nhận, g/m3 M: Lượng phát thải chất ô nhiễm nguồn điểm liên tục, g/s L = 11,1 (m3/s) ; Cbụi = 0,18 (g/m3) => M = L Cbụi = g/s u: Tốc độ gió, m/s Ta có : HB = 5m => u5 = 2,76 m/s Tra hình 3.9 trang 83 GS,TS.Trần Ngọc Chấn Tra hình 3.10 trang 84 GS,TS.Trần Ngọc Chấn y: Tọa độ điểm tính toán theo phương vuông góc với hướng gió, chiều • ngang, m z: Tọa độ điểm tính toán theo phương vuông góc với hướng gió, chiều cao, - m Sự khuyếch tán bụi từ nhà A đến vách tường đầu mái nhà B C = exp exp Với: • Khoảng cách từ nguồn thải tới điểm tính toán x = 85 + 20 = 105 (m) • • • • - Khí cấp D Theo hình 3.9 trang 83 GS,TS Trần Ngọc Chấn ta có: = 13 Theo hình 3.10 trang 84 GS,TS Trần Ngọc Chấn ta có: = y = (Điểm tính toán dọc theo trục hướng gió), z = m → C = exp = 9,8210-4 ( g/m3 ) Sự khuyếch tán bụi từ nhà A đến vách tường sau mái nhà B C = exp exp SV: Ngô Thị Ngọc Huyền Lớp: ĐH3CM2 GVHD: Nguyễn Thu Huyền Với: • Khoảng cách từ nguồn thải tới điểm tính toán x = 105 + 40 = 145 (m) • • • • - Khí cấp D Theo hình 3.9 trang 83 GS,TS Trần Ngọc Chấn ta có: = 15 Theo hình 3.10 trang 84 GS,TS Trần Ngọc Chấn ta có: = y = (điểm tính toán dọc theo trục hướng gió), z = m →C = exp = 7,910-4 (g/m3) Sự khuyến tán khí thải từ nhà A sang nhà B Tính Cmax khí thải mặt đất (theo Gauss biến dạng) Ta có: = = = 27,65 Theo hình 3.10 trang 84 GS,TS Trần Ngọc Chấn ta có: x = 750m → Điểm Cmax không rơi vào nhà B x = 750, Theo hình 3.9 trang 83 GS,TS.Trần Ngọc Chấn ta có : = 58 Ta có :Cmax = = = 4,18 10-5g/m3 - Theo Gauss biến dạng ta có: C= Trong : • • • • • • • C: Nồng độ chất ô nhiễm nơi tiếp nhận, g/m3 M: Lượng phát thải chất ô nhiễm nguồn điểm liên tục, g/s u: Tốc độ gió, m/s Ta có : HB = 5m => u5 = 2,76 m/s Tra hình 3.9 trang 83 GS,TS Trần Ngọc Chấn Tra hình 3.10 trang 84 GS,TS Trần Ngọc Chấn H: Chiều cao hiệu nguồn thải, m H = 39,1 m y: Tọa độ điểm tính toán theo phương vuông góc với hướng gió, chiều • ngang, m z: Tọa độ điểm tính toán theo phương vuông góc với hướng gió, chiều cao, m + Sự khuyếch tán khí Clo từ nguồn thải A đến nhà B Sự khuyếch tán khí Clo từ nguồn thải đến đầu nhà B phía mái nhà C= Ta có : M: Lượng phát thải chất ô nhiễm nguồn điểm liên tục, g/s L = 11,11 (m3/s) ; CClo = 0,009 (g/m3) => M = L CClo = 0,1 g/s →C= 10 SV: Ngô Thị Ngọc Huyền Lớp: ĐH3CM2 GVHD: Nguyễn Thu Huyền Thể tích bụi thu ngày: = 0,036 m3 Chọn thùng chứa bụi có chiều cao h = 0,35, chiều rộng B = 0,35, chiều dài l = 0,35 m →Kích thước thùng chứa bụi: 0,35 0,35 0,35 Như hiệu suất xử lý bụi tổng cộng qua thiết bị buồng lắng, xyclon, túi vải là: Hiệu suất xử lý bụi cần đạt tới 99,8 %, lượng bụi lại sễ xử lý với trình xử lý khí thông qua tháp đệm 19 SV: Ngô Thị Ngọc Huyền Lớp: ĐH3CM2 GVHD: Nguyễn Thu Huyền CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ Vì lưu lượng khí thải vào tháp hấp thụ lớn nên chia làm tháp hấp thụ đặt song song TÍNH TOÁN CHO THÁP HẤP THỤ Tính toán số liệu đầu vào: Vì nhiệt độ khí thải 1000C qua trình lọc bụi nhiệt độ dòng khí thải bị giảm xuống Vậy giả sử nhiệt độ khí thải sau trình lọc bụi bị giảm xuống 300C - Ta có: + Ở 1000C: PV = n1T1 + Ở 300C: PV = n2T2 n1T1 = n2T2 hay C1T1 = C2T2 C2 = = = Ta có bảng sau: Nồng độ khí clo - Ở1000C 61 Đơn vị mg/m3 Ở 300C 75,09 Lưu lượng khí vào tháp hấp thụ: L1 = = 10000(m3/h) Lượng mol hỗn hợp khí cung cấp đầu vào: = = = 402,479 ( Lượng mol khí clo đầu vào: = ( Nồng độ phần mol tuyệt đối: = ( Nồng độ phần mol tương đối: = ( Ta có bảng sau: - (mg/m3) Khí Cl2 75,09 Lượng mol khí trơ: = =402,479 – = 402,4685( M ( ( ( 71 Tính toán số liệu đầu ra: 20 SV: Ngô Thị Ngọc Huyền Lớp: ĐH3CM2 GVHD: Nguyễn Thu Huyền - Ta có: + Ở 250C: PV = n1’T1’ + Ở 300C: PV = n2T2 n1’T1’ = n2T2 hay C1’T1’= C2T2 C2 = = = (Nồng độ chất khí 250C lấy theo QCVN 19:2009/BTNMT) Ta có bảng sau: Nồng độ khí clo - - - Ở 250C 10 Đơn vị mg/m3 Ở 300C 9,835 Lượng mol hỗn hợp khí đầu ra: = + 402,48 ( Lượng mol khí đầu ra: = ( Nồng độ phần mol tuyệt đối: = ( Nồng độ phần mol tương đối: = ( Ta có bảng sau: - (mg/m3) M ( ( ( Khí Cl2 9,835 71 10-3 Bảng: Hiệu suất xử lý khí: Khí Cl2 - Cv 75,09 Cr 9,835 ɳ 86,9% Lượng mol khí Cl2 bị hấp thụ: = = 10,510-3– 10-3= 9,115 ( Xây dựng đường cân đường làm việc: - Xây dựng đường cân bằng: Phương trình đường cân có dạng: y* = mx Vì y Y nên Y* = mX Trong đó: m_Hệ số Hery (Tra 153 bảng 3.1_Các trình thiết bị công nghệ hóa chất thực phẩm-Tập 4) 21 SV: Ngô Thị Ngọc Huyền Lớp: ĐH3CM2 GVHD: Nguyễn Thu Huyền m= Với: P_áp suất (mmHg) Nhiệt độ tháp 300C Bảng phương trình cân chất khí Clo: m = = 660,526 Y* = 660,526X Xây dựng đường làm việc: PTCB vật chất: Có = - Ta có: thay vào PTCB => = (Kmol/Kmol) _nồng độ cân ứng với nồng độ đầu hỗn hợp khí Lượng dung môi tối thiểu trình hấp thụ: (Kmol/h) (CT 3.6_Các trình, thiết bị công nghệ hóa chất thực phẩmTập 4) + Chọn hệ số thừa dư thực tế 1,2 Lượng dung môi thực tế: = 1,2=1,2 (Kmol/h) - Lượng dung môi cần thiết: GX= Gtr Xc = ( ( Xc (Kmol/Kmol) Yđ Yc Khí Cl2 Đơ Kmol/Kmo Kmol/Kmo Kmol/Kmo Kmol/h n vị l l l - GX Xc Kmol/h Kmol/Kmo l Phương trình đường làm việc có dạng: Y = aX+b + Phương trình đường làm việc qua điểm: 22 SV: Ngô Thị Ngọc Huyền Lớp: ĐH3CM2 GVHD: Nguyễn Thu Huyền A( B( + Tìm a,b: a, b nghiệm hệ phương trình: =a+b =a+b • Phương trình đường làm việc khí Cl2: + Phương trình qua điểm: A1(0; 3,441×10-6) B1(3,317; 2,63×10-5) Giải hệ phương trình ta được: a=689,15; b=3,441×10-6 Phương trình làm việc có dạng: Y=689,15X+3,441×10-6 Tính toán lượng dung dịch Na2CO3 cần dùng để hấp thụ khí Cl2: Phương trình phản ứng chủ yếu xảy tháp hấp thụ: Cl2 + H2O + Na2CO3 → NaCl + NaOCl + CO2 + H2O Từ phương trình hóa học: Cl2 + H2O + Na2CO3 → NaCl + NaOCl + CO2 + H2O = = 0,96619(kg/h) Khối lượng dung dịch Na2CO3 cần thiết để hấp thụ khí Cl2là: = (kg/h) = = (m3/h) Tính toán tháp hấp thụ khí Cl2: (1) Vật liệu đệm: ( Bảng IX.8_Sổ tay trình thiết bị công nghệ _Tập 2_Trang 193) Chọn đệm xếp lộn xộn: - Đệm vòng sứ Rasich (do khí có tính axit) - Kích thước: 50 - Bề mặt riêng đệm () (m2/m3): 95 - Thể tích tự đệm ((m3/m3): 0,79 - Khối lượng riêng đệm (: 500 - Số viên đệm/1m3: 5800 (2) Đường kính tháp: D= Trong đó: Vy lưu lượng pha khí theo thể tích w vận tốc làm việc tháp: w = (0.8 – 0.9) ( CT IX.114_Sổ tay trình thiết bị công nghệ _Tập 2_Trang 187) Chọn w= 0,8 vận tốc đảo pha xác định công thức Y = 1,2 ( CT IX.114_Sổ tay trình thiết bị công nghệ _Tập 2_Trang 187) + Trong đó: X = 23 SV: Ngô Thị Ngọc Huyền Lớp: ĐH3CM2 GVHD: Nguyễn Thu Huyền ( CT IX.114_Sổ tay trình thiết bị công nghệ _Tập 2_Trang 187) • Ta có: /= 1,0466 (tra bảng I.56-Tại x=5%, t= 300C (Nội suy) _Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất_Tập 1_Trang 45) = = 1,0466 = 1046,6 (CT I.6_Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất_Tập 1_Trang 6) o • Khối lượng riêng pha khí C, atm = + Trong đó: Khối lượng riêng trung bình 00C, 1atm = = 3,23 (kg/m3) Nồng độ trung bình ban đầu hỗn hợp khí là: = = 2,63.10-5 (kmol/kmolhhk) = 1,293 (kg/m3 ) Suy = → • = 1,293 (kg/m3 ) Khối lượng riêng pha khí 1000C 1atm = = 1,293 = 0,946 (kg/m3) = = 1,293 = 1,164 (kg/m3) • - = = = 1,055 (kg/m3) (Bảng I.8_Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất_tập 1_Trang 15) Ta có: = = = 5,94( Suất lượng trung bình pha lỏng : Gx = = 5,94 = 1,749(kg/s) - Ta có: = = = 5,94( = 5,94 = 1,1715 (kg/s) Suất lượng trung bình pha lỏng : Gy = = 1,1715 (kg/s) X = = = 0,467 Y = 1,2 = 1,2 = 0,185 24 SV: Ngô Thị Ngọc Huyền Lớp: ĐH3CM2 GVHD: Nguyễn Thu Huyền • • Mà: ( CT IX.114_Sổ tay trình thiết bị công nghệ _Tập 2_Trang 187) Lại có: độ nhớt pha lỏng (Tra bảng I.101_x=5%_Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất_Tập 1_Trang 100) độ nhớt nước nhiệt độ 200C (Bảng I.102_Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất_tập 1_Trang 95) o = 3,051 (m/s) + Trong đó: Bề mặt riêng ( (m2/m3) : = 95 (m2/m3) Thể tích tự (m3/m3) : Ftd = = 0,79(m3/m3) w = 0,8 (m Đường kính tháp : D= = (m) Diện tích tiết diện ngang tháp : (3) Chiều cao tháp đệm: *Với Cl2: - Động lực trung bình đỉnh tháp hấp thụ: thay vào PTCB Y* = 660,526X ta được: = 2,19( = == ( - Động lực trung bình đáy tháp hấp thụ: thay vào PTCB Y* = 660,526X ta được: = 0( = ==( - Động lực trung bình trình: = = = 3,9 ( - Số đơn vị truyền khối: = = = 5,86 Chiều cao lớp đệm: H = hyny Trong đó: + H: Chiều cao đoạn đệm (m) + hy: Chiều cao đơn vị chuyển khối (m) + ny: Số đơn vị chuyển khối Chiều cao đơn vị truyền khối: + Theo Kafarov – Duneski thì: hy = 200 25 SV: Ngô Thị Ngọc Huyền Lớp: ĐH3CM2 GVHD: Nguyễn Thu Huyền ( CT 3.29_Các trình thiết bị công nghệ hóa chất thực phẩmTập 4_Trang 170) Trong đó: + : Tiết diện tự đệm (m 2/m2) có trị số thể tích tự đệm - + w: Vận tốc làm việc tháp (m/s) hy = 200 = 200 = 0,447 (m) Đối với Cl2: H = 0,447 5,86 = 2,62 (m) Chiều cao làm việc tháp: Hlv = HCl2 = 2,62 (m) Số đệm: Chọn hd = 2,62 m Số đoạn đệm n = Chiều cao thực tế tháp đệm: H = HLV + ZL + ZC + (n – 1)h Trong đó: + ZL, ZC: Lần lượt khoảng cách từ lớp đệm đến nắp từ lớp đệm đến đáy tháp (m) + h: Khoảng cách lớp đệm (m) Bảng lựa chọn hd: D (m) 0-0,6 0,6-1,2 1,2-1,8 ≥1,8 h (mm) 152 305 460 610 ⇒ hd = 305 (mm) - Bảng lựa chọn ZL, ZC: Đường kính, mm ZL, mm 400 – 1000 600 1200 – 2200 1000 2400 1400 ZL = 1000 (mm) Zc = 2000 (mm) H = 2,62 + + + (1 – 1) 0,35 = 5,62(m) (4) Trở lực tháp đệm: Độ nhớt hỗn hợp khí thay đổi theo nhiệt độ: = (3/2 Zc, mm 1500 2000 2500 (CT I.20_Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất_Tập 1_Trang 86) Trong đó: + : Độ nhớt động lực khí nhiệt độ 00C; + T: Nhiệt độ khí, 0K; + C: Hằng số phụ thuộc loại khí (Tra bảng I.113_Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất_Tập 1) 26 SV: Ngô Thị Ngọc Huyền Lớp: ĐH3CM2 GVHD: Nguyễn Thu Huyền Tra được: = 351 - = (3/2 = 6,158 (N.s/m2) Chuẩn số Reynol: Rey = ( CT trang 172_Các trình, thiết bị công nghệ hóa chất thực phẩm-Tập 4) Rey = = 176,01 Hệ số ma sát đệm vòng đệm đổ lỗn xộn: Rey > 40 => Ở chế độ chuyển động xoáy: = = = 5,69 CT 3.38_Các trình, thiết bị công nghệ hóa chất thực phẩmTập 4_Trang 172) Trở lực đệm khô tháp đệm: Pkhô = CT 3.36_Các trình, thiết bị công nghệ hóa chất thực phẩmTập 4_Trang 172) Trong đó:H_Chiều cao lớp đệm, m; w_Vận tốc làm việc khí tháp, m/s; (5) - - Pkhô = = 2255,27 (N/m2) Đường ống dẫn khí: Vận tốc khí ống khoảng 10-30 m/s Chọn vận tốc dẫn khí vào vận tốc dẫn khí v =15 m/s Ống dẫn khí vào: Lưu lượng khí vào: Lv = (m3/s) Đường kính ống dẫn khí vào: d = = = 0,5m Để đảm bảo phân phối khí tháp ta sử dụng đĩa đục lỗ với bề dầy 5mm - lỗ có đường kính 50mm bước lỗ 50 mm Ống dẫn khí ra: Lưu lượng khí ra: Qr Qv = (m3/s) Đường kính ống dẫn khí ra: d = = = 0,5m Để đảm bảo phân phối khí tháp ta sử dụng đĩa đục lỗ với bề dầy 5mm (6) lỗ có đường kính 50mm bước lỗ 50 mm Đường ống dẫn lỏng: - Vận tốc chất lỏng ống khoảng 1-3 m/s 27 SV: Ngô Thị Ngọc Huyền Lớp: ĐH3CM2 GVHD: Nguyễn Thu Huyền − − ống dẫn lỏng vào: Chọn vận tốc ống dẫn lỏng vào: v = 2,5 m/s Lưu lượng lỏng vào: Qlv = (m3/s) − Đường kính ống dẫn lỏng vào: d= m − − Vật liệu làm nhựa PVC Ống dẫn hàn vào thiết bị ( theo bảng XIII.32 trang 434 sổ tay trình − − thiết bị công nghệ hóa chất tập 2) chiều dài đoạn ống nối 130 mm Ống dẫn lỏng ra: Chọn vận tốc ống dẫn lỏng v = 1,5 m/s Lưu lượng lỏng ra: Qlr = Qlv = 0,073 m3/s − Đường kính ống dẫn lỏng ra: d= m − − − Chọn đường kính tiêu chuẩn d = 250 mm Vật liệu làm ống nhựa PVC Ống dẫn hàn vào thiết bị ( theo bảng XIII.32 trang 434 sổ tay trình (7) - thiết bị công nghệ hóa chất tập 2) chiều dài đoạn ống nối 135 mm Nắp đáy tháp Chọn đáy nắp tháp elip có gờ với chiều cao gờ h = 40mm Chọn vật liệu làm đáy nắp tháp với vật liệu làm thân tháp với chiều dày - thép b = 12 mm Chọn chiều dày nắp đáy elip có gờ S = 10mm Theo bảng XIII.10 XIII.11- trang 383,384,385 - Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất Tập 2, thông số đáy nắp sau: − − (8) − Dt (mm) ht (mm) 1200 300 Bề mặt (m2) 1,71 Thể tích V.10-3 (m3) 272 Đường kính phôi D (mm) 1495 Nắp elip có khoét lỗ không tăng cứng với d = 500mm Đáy elip có khoét lỗ không tăng cứng với d = 250mm Lưới đỡ đệm Lưới đỡ đệm cấu tạo nửa vỉ thép không gỉ X18H10T nối với Bên có hàn lỗ tay để dễ dàng cầm nắm hay tháo lắp, dùng đỡ đệm có kích thước 50x50 28 SV: Ngô Thị Ngọc Huyền Lớp: ĐH3CM2 GVHD: Nguyễn Thu Huyền − Theo bảng IX.22 trang 230 Sổ tay trình thiết bị hóa chất tập ta có + + + (9) − − thông số lưới ứng với đường kính tháp 1,2m sau: Khoảng cách nửa vỉ thép: 3mm Đường kính lưới: D1 = 1165 mm Chiều rộng bước: b= 41,5 mm Đĩa phân phối: Chọn đĩa phân phối loại Theo bảng IX.22 trang 230 Sổ tay trình thiết bị hóa chất tập 2, ta có thông số đĩa ứng với đường kính tháp 1,2m sau: + Đường kính đĩa: Dd= 750mm + Chiều dày đĩa: 4mm + Số lượng ống dẫn chất lỏng: 91 ống + Đường kính ống dẫn chất lỏng: d= 44,5mm + Bề dày ống dẫn lỏng: S= 2,5mm + Bước lỗ: t = 70mm (10)Cửa nhập vật liệu tháo đệm − Chọn kích thước nhập liệu giống cửa tháo đệm − Chọn cửa hình vuông có kích thước cạnh a= 250 mm Kích thước chi tiết thiết bị hấp thụ: STT Thông số Chiều cao đệm Đường kính tháp Khoảng cách từ lớp đệm đến nắp Khoảng cách từ lớp đệm đến đáy Tổng chiều cao tháp hấp thụ Đường ống dẫn khí vào, Đường ống dẫn lỏng vào Đường ống dẫn lỏng Cửa nhập vật liệu Đơn vị m m m m m m m m m Giá trị 2,8 1,2 6,15 0,5 0,2 0,25 0,25 3.2 Xử lý khí CO phương pháp hấp phụ Vì lưu lượng khí thải vào tháp hấp phụ lớn nên chia làm tháp hấp phụ đặt song song Các thông số đầu vào Công suất (L) Nồng độ CO đầu vào Nồng độ CO đầu Đơn vị m3/h mg/m3 mg/m3 Giá trị 40000 3993 900 Hiệu suất xử lý tối thiểu % 81,99 29 SV: Ngô Thị Ngọc Huyền Lớp: ĐH3CM2 GVHD: Nguyễn Thu Huyền Khối lượng riêng than hoạt tính Đường kính hạt than Độ xốp lớp hấp thụ Nhiệt độ khí thải vào Áp suất kg/m3 500 m % o C 0,004 37 30 atm a - Tính toán cân vật chất Đầu vào Nồng độ CO đầu vào: = 3993 mg/m3 = 3,993 g/m3 Nồng độ khí ban đầu: - Nồng độ mol CO: [CO]v = Nồng độ phần mol tuyệt đối: - Tỷ số mol: - Tỉ số khối lượng đầu vào: = - Phần khối lượng đầu vào: = - Đầu Nồng độ mol CO: = 900 mg/m3 =0,9 g/m3 - Nồng độ phần mol: - Tỷ số mol: - Tỉ số khối lượng đầu ra: 30 SV: Ngô Thị Ngọc Huyền Lớp: ĐH3CM2 GVHD: Nguyễn Thu Huyền - = Phần khối lượng khí đầu ra: = - Hiệu suất lý thuyết: - Lượng CO vào tháp hấp phụ là: - Lượng khí CO khỏi tháp: - Lượng khí CO bị hấp thụ là: b - Đường kính tháp khối lượng than hoạt tính cần dùng để hấp thụ CO Chọn vận tốc khí vào tháp hấp phụ: ωk=2,5 (m/s) Đường kính tháp: D = - c - →Chọn D= m Tiết diện tháp : F= = = 3,14(m2) Chọn chu trình hấp phụ làm việc 8h: T= 8h Khối lượng than hoạt tính cần dùng 8h mthan = 8=83534,86(kg) Trong đó: a: hoạt độ than CO( a=0,07 kgCO/kg than) Thể tích than lớp hấp phụ: V=== 7,07 (m3) Chiều cao tháp hấp phụ Chiều cao làm việc tháp : Hlv= == 2,25 m - Chiều cao phần tách lỏng Hc cách Hđ chọn theo bảng sau, phụ thuộc vào đường kính tháp D 1,0 – 1,8 2,0 – 2,6 2,8 – 4,0 Hc (m) 0,8 1,0 1,2 Hđ (m) 2,0 2,5 3,0 - Ta có D = m => Hc = 1m Hđ = 2,5m →Chiều cao tháp hấp thụ : H= Hlv+Hc+Hđ = 2,25 + + 2,5 = 5,75 m Bảng : Các thông thiết kế tháp hấp phụ 31 SV: Ngô Thị Ngọc Huyền Lớp: ĐH3CM2 GVHD: Nguyễn Thu Huyền STT Các thông số thiết kế Đường kính tháp Chiều cao công tác Chiều cao tổng cộng tháp Chiều cao phần hình côn đầu Cửa dẫn khí vào, cửa dẫn than vào Đơn vị m m m m Giá trị 2,25 5,75 0,5 m 0,5 32 SV: Ngô Thị Ngọc Huyền Lớp: ĐH3CM2 GVHD: Nguyễn Thu Huyền Hoàn nguyên vật liệu hấp phụ : Hoàn nguyên nhiệt (dùng nước): than hoạt tính sấy nóng để khả hấp phụ giảm xuống lúc khí CO thoát thu hồi cách cho ngưng tụ Sau đó, than hoạt tính làm nguội đưa vào sử dụng lại với thời gian hoàn nguyên 1h 33 SV: Ngô Thị Ngọc Huyền Lớp: ĐH3CM2 [...]... hiệu suất xử lý bụi tổng cộng qua 3 thiết bị buồng lắng, xyclon, túi vải là: Hiệu suất xử lý bụi cần đạt tới là 99,8 %, lượng bụi còn lại sễ được xử lý cùng với quá trình xử lý khí thông qua tháp đệm 19 SV: Ngô Thị Ngọc Huyền Lớp: ĐH3CM2 GVHD: Nguyễn Thu Huyền CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ Vì lưu lượng khí thải vào tháp hấp thụ lớn nên chia ra làm 4 tháp hấp thụ đặt song song TÍNH TOÁN CHO... 4,456 (g/m3) Sự khuếch tán khí Clo từ nguồn thải đến cuối nhà B phía trên mái nhà C= →C = = 5,46 (g/m3) Bảng 3: Thông số tính toán khuếch tán từ nhà A đến khu dân cư B Hiệu Nồng độ suất đầu ra của xử lý STT Thông số nhà A bụi, Cmax khí 3 (mg/Nm ) thải (%) 1 Tổng bụi 180 98,8 2 Clo 9 88,2 3 SO2 450 62,86 4 H2S 6,75 78,43 5 CO 900 81,99 6 NO2 765 45,4 Nồng độ bụi, khí khuếch tán đến nhà B (g/m3) QCVN05... các chất khí ở 250C là lấy theo QCVN 19:2009/BTNMT) Ta có bảng sau: Nồng độ khí clo - - - Ở 250C 10 Đơn vị mg/m3 Ở 300C 9,835 Lượng mol hỗn hợp khí đầu ra: = + 402,48 ( Lượng mol khí đầu ra: = ( Nồng độ phần mol tuyệt đối: = ( Nồng độ phần mol tương đối: = ( Ta có bảng sau: - (mg/m3) M ( ( ( Khí Cl2 9,835 71 10-3 Bảng: Hiệu suất xử lý các khí: Khí Cl2 - Cv 75,09 Cr 9,835 ɳ 86,9% Lượng mol khí Cl2... việc của khí trong tháp, m/s; (5) - - Pkhô = = 2255,27 (N/m2) Đường ống dẫn khí: Vận tốc khí trong ống khoảng 10-30 m/s Chọn vận tốc dẫn khí vào bằng vận tốc dẫn khí ra v =15 m/s Ống dẫn khí vào: Lưu lượng khí vào: Lv = (m3/s) Đường kính ống dẫn khí vào: d = = = 0,5m Để đảm bảo phân phối khí đều trong tháp ta sử dụng đĩa đục lỗ với bề dầy 5mm - lỗ có đường kính 50mm bước lỗ 50 mm Ống dẫn khí ra:... 2550 2850 1650 12796,5 - - - - - 2203,5 - - - - - 100 Hiệu suất xử lý của xyclon : = 100% = 85,31 % Như vậy, hiệu quả lọc của hệ thống chưa đạt yêu cầu hiệu suất xử lý theo quy chuẩn ⇒phải xử lý tiếp bằng túi lọc vải - Khối lượng bụi thu được trong 1 ngày Khối lượng riêng của khí thải ở 100oC :ρk = 1,2 Kg/m3 Khối lượng riêng của hỗn hợp khí và bụi ở 100oC → – ρkρhh – (ρb – ρk)Cb = 0 → - 1,2ρhh – (3000... HẤP THỤ 1 Tính toán số liệu đầu vào: Vì nhiệt độ khí thải là 1000C và qua các quá trình lọc bụi thì nhiệt độ dòng khí thải đã bị giảm xuống Vậy giả sử nhiệt độ khí thải sau quá trình lọc bụi đã bị giảm xuống còn 300C - Ta có: + Ở 1000C: PV = n1T1 + Ở 300C: PV = n2T2 n1T1 = n2T2 hay C1T1 = C2T2 C2 = = = Ta có bảng sau: Nồng độ khí clo - Ở1000C 61 Đơn vị mg/m3 Ở 300C 75,09 Lưu lượng khí vào một tháp... Lưu lượng khí thải đối với 1 xyclon: L = 2,7775m3/s : hệ số nhớt động của bụi ở 1000 C: = 2,25 10-5 (kg/m.s) : Khối lượng riêng của bụi, = 3000 ( kg/m3) r1: bán kính ống khí sạch, r1 = 0,5 d1 = 0,275 m r2: Bán kính của xyclon: r2 = D/2 = 0,55 m n: Số vòng quay của dòng khí bên trong xyclon n = = = = 6,25 vòng/s 13 SV: Ngô Thị Ngọc Huyền Lớp: ĐH3CM2 GVHD: Nguyễn Thu Huyền Với: : vận tốc của khí ở ống... thải ở nhà máy A theo QCVN19-2009 nhưng vẫn vượt tiêu chuẩn QCVN05-2013 Nên ta sẽ tính lại hiệu suất xử lý bụi của nhà máy Tại điểm cuối trên mái nhà B: Cbụi = 100/m3 = 1 10-4 g/m3 Theo Gauss cơ sở ta có: C = exp exp → M= = = 0,25 g/s → Cbụi,A = = 0,0225 ( g/m3) Vậy hiệu suất xử lý bụi là: H = = = 99,8% m3/s 11 SV: Ngô Thị Ngọc Huyền Lớp: ĐH3CM2 GVHD: Nguyễn Thu Huyền CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ... (mg/m3) = 10-3(kg/m3): là nồng độ khí đi vào xyclon • = 1,2 (kg/m3): là khối lượng riêng của khí • - = 3000 (kg/m3): là khối lượng riêng của bụi Lượng hệ khí đi vào xyclon Gv = ρhh.L = 7,3310000 = 73300 (kg/h) - Nồng độ bụi trong hệ khí đi vào xyclon (theo % khối lượng) 15 SV: Ngô Thị Ngọc Huyền Lớp: ĐH3CM2 GVHD: Nguyễn Thu Huyền Yv = 100% = = 0,205% - Nồng độ bụi trong khí thải đi ra khỏi xyclon (theo... Y=689,15X+3,441×10-6 4 Tính toán lượng dung dịch Na2CO3 cần dùng để hấp thụ khí Cl2: Phương trình phản ứng chủ yếu xảy ra trong tháp hấp thụ: Cl2 + H2O + Na2CO3 → NaCl + NaOCl + CO2 + H2O Từ phương trình hóa học: Cl2 + H2O + Na2CO3 → NaCl + NaOCl + CO2 + H2O = = 0,96619(kg/h) Khối lượng dung dịch Na2CO3 cần thiết để hấp thụ các khí Cl2là: = (kg/h) = = (m3/h) 5 Tính toán tháp hấp thụ khí Cl2: (1) Vật liệu