Đang tải... (xem toàn văn)
CHƯƠNG 1: MỤC TIÊU THIẾT KẾThông số đầu vào.Nhà A: b = 13m, l = 50m, HA = 6mNhà B: b = 21m, l = 100m, HB = 9m L1 = 45m, Hống = 35m, u10 = 5ms, t_(khí thải)0 = 1100. Q = 25000 m3h.Thành phần chất khí.Thành phầnHàm lượng (mgm3)Clo67SO21851H2S33CO8574NO22401Hàm lượng bụi: 25gm3, khối lượng riêng của bụi: 2500kgm3Thành phần bụi.Cỡ hạt (µm)0 – 55 – 1010 – 2020 – 3030 – 4040 – 5050 – 6060 – 70%7572115141021Xử lý số liệu.Tính toán nồng độ tối đa cho phép.Theo QCVN 19:2009 BTNMT. Nồng độ tối đa cho phép của bụi và các chất vô cơ trong khí thải công nghiệp được tính theo công thức sau:Cmax = C × Kp × KvTrong đó:Cmax: là nồng độ tối đa cho phép của bụi và các chất vô cơ trong khí thải công nghiệp ( mgNm3 )C là nồng độ của bụi và các chất vô cơ cơ theo cột B của QCVN 19:2009 BTNMTKp: Hệ số lưu lượng ngồn thải. KP = 0,9 (Vì lưu lượng của nhà máy 40000m3 h (mục 2.3 – QCVN 19: 2009 BTNMT )Kv: Hệ số vùng, Kv = 1. 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 hơn hoặc bằng 2 km; cơ sở sản xuất công nghiệp, chế biến, kinh doanh, dịch vụ và các hoạt động công nghiệp khác có khoảng cách đến ranh giới các khu vực này dưới 2 km.Bảng 1: Nồng độ tối đa cho phép đối với hạt bụi và các chất vô cơ trong khí thải công nghiệp.TTThông sốC(mgNm3) cột bQCVN 192009KpKvCmax(mgNm3)1Bụi2000,911802Cl100,9193SO25000,914504H2S7,50,916,755CO10000,919006NO28500,91765
CHƯƠNG 1: MỤC TIÊU THIẾT KẾ Thông số đầu vào 1.1 Nhà A: b = 13m, l = 50m, HA = 6m Nhà B: b = 21m, l = 100m, HB = 9m L1 = 45m, Hống = 35m, u10 = 5m/s, = 1100 Q = 25000 m3/h - Thành phần chất khí Hàm lượng (mg/m3) Thành phần Clo 67 SO2 1851 H2 S 33 CO 8574 NO2 2401 Hàm lượng bụi: 25g/m , khối lượng riêng bụi: 2500kg/m3 - Thành phần bụi Cỡ hạt () 0–5 – 10 10 – 20 20 – 30 30 – 40 40 – 50 50 – 60 60 – 70 % 7 21 15 14 10 21 1.2 Xử lý số liệu 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 40000m3/ 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 C(mg/Nm3) - cột b Kp Kv Bụi Cl SO2 H2S CO NO2 QCVN 19/2009 200 10 500 7,5 1000 850 Cmax (mg/Nm3) 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 1 1 1 180 450 6,75 900 765 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) C2 (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) TT 1.3 Thông số Cmax ( mg/Nm3) C0 ( mg/ Nm3) Hiệu suất xử lý (%) Bụi 180 25000 99,28 Cl 86,11 89,55 SO2 450 2378,97 81,08 H2S 6,75 42,41 84,08 CO 900 11019,6 91,83 NO2 765 3085,85 75,21 Nhận xét: Dựa vào bảng số liệu ta thấy tiêu cần xử lý trước thải môi trường là: Bụi, Cl, SO2, H2S, CO, NO2 Đề xuất thuyết minh sơ đồ công nghệ Quy trình công nghệ Khí vào Buồng lắng bụi cyclone Túi lọc vải Khí Tháp hấp thụ SO2, H2 S Tháp hấp phụ CO Thuyết minh quy công nghệ - - - 1.4 Vì nồng độ bụi cao nhiều so với nồng độ cho phép (25000 mg/m > 180 mg/m3) nên ta phải xử lý bụi, cho dòng khí thải qua buồng lắng, xyclone túi lọc vải để thu hồi bụi Sau thu hồi bụi xong khí thổi vào tháp hấp thụ để loại bỏ SO H2S, dung dich hấp thụ 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 SO 2, H2S CO đạt tiêu chuẩn cho phép Cmax (Theo QCVN 19: 2009/BTNMT) Tính toán lan truyền chất ô nhiễm không khí Xác định nguồn thải nguồn cao hay nguồn thấp Do nguồn thải ống khói nhà máy A nên nguồn điểm Ta có: 20oC < = = 110 – 25 = 85oC < 100oC Nguồn thải nguồn nóng Xét nhà máy A Ta có: - Chiều rộng: b = 13m < 2,5 HA = 2,5 = 15m → nhà A : nhà hẹp - Chiều dài: l = 50m < 10 HA = 10 = 60m → nhà A : nhà ngắn → Nhà A: Nhà hẹp, ngắn • Xét khu dân cư B Ta có: - Chiều rộng: b = 21m < 2,5 HB = 2,5 = 22,5m → Khu dân cư B khu dân cư hẹp - Chiều dài: l = 100m > 10 HB = 10 = 90m → khu dân cư B khu dân cư dài → Khu dân cư B khu dân cư hẹp dài a • Gió thổi A → B Khoảng cách từ nhà A đến khu dân cư B: x1(m) Ta có: x1 = 45m < 10 HA = 60m Ta có : Trong : → nhóm nhà Hgh = 0,36 (bz + x1) + (Công thức 4.3 trang 149, GS, TS Trần Ngọc Chấn) • • Hgh : Chiều cao giới hạn nguồn điểm (m) bz: Khoảng cách từ mặt sau (mặt làm chuẩn) nhà đến nguồn thải (m) x1: khoảng cách nhà (m) : Chiều cao nhà B (m) → Hgh = 0,36 ( 8,67 + 45 ) + = 28,32 (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 = = 6,94 m3/s Suy ra: • w = = 3,93 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 92, GS,TS.Trần Ngọc Chấn) Khí quyến cấp D, độ nhám phẳng → n = 0,12 Suy ra: • • u(z) = = 5,81 m/s Tkhói: Nhiệt độ tuyệt đối khói miệng ống khói, K : Chênh lệch nhiệt độ khói không khí xung quanh, độ C K → = 1,5 = 1,06 m Ta có: Do: Hhq = Hống + = 35 + 1,06 = 36,06 m 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 = 6,94 (m3/s) ; Cbụi = 0,18 (g/m3) => M = L Cbụi = 1,25 g/s u: Tốc độ gió, m/s Ta có : HB = 9m => u9 = 4,94 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 = 45 + 6,87 = 53,67 (m) Khí cấp D Theo hình 3.9 trang 83 GS,TS Trần Ngọc Chấn ta có: = 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 = 1,77 10-4 ( g/m3 ) Sự khuyếch tán bụi từ nhà A đến vách tường sau mái nhà B • • • • - C = exp exp Với: • Khoảng cách từ nguồn thải tới điểm tính toán x = 53,67 + 50 = 103,67 (m) Khí cấp D Theo hình 3.9 trang 83 GS,TS Trần Ngọc Chấn ta có: = 12 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 = 2,098 10-4 (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: = = = 25,5 Theo hình 3.10 trang 84 GS,TS Trần Ngọc Chấn ta có: x = 700m → Điểm Cmax không rơi vào nhà B x = 700, Theo hình 3.9 trang 83 GS,TS.Trần Ngọc Chấn ta có : = 58 Ta có :Cmax = = = 7,91 10-7 g/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 = 9m => u9 = 4,94 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 = 36,06 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 = 6,94 (m3/s) ; CClo = 0,009 (g/m3) => M = L CClo = 0,0625 g/s → C= = 1,952 (g/m3) Sự khuếch tán khí Clo từ nguồn thải đến cuối nhà B phía mái nhà C= → C= = 1,36 (g/m3) Bảng 3: Thông số tính toán khuếch tán từ nhà A đến khu dân cư B STT Thông số Tổng bụi Clo SO2 H2S CO NO2 Hiệu Nồng độ bụi, khí Nồng độ suất xử khuếch tán đến nhà B đầu lý bụi, (g/m3) nhà A khí Cmax thải Đầu Cuối (mg/Nm3) (%) 180 99,28 177 209,8 -5 89,55 1,952.10 0,0136 -4 450 81,08 9,76.10 0,681 -5 6,75 84,08 1,48.10 0,0103 900 91,83 1,95.10-3 1,36 -3 765 75,21 1,66.10 1,16 QCVN05 (μg/m3) QCVN06 (μg/m3) 100 30 50 42 10000 40 Theo bẳng ta thấy nồng độ bụi đạt tiêu chuẩn xả thải nhà máy A theo QCVN19-2009 vượt tiêu chuẩn QCVN05-2013 Nên ta tính lại hiệu suất xử lý bụi nhà máy Tại điểm cuối mái nhà B: Cbụi = 100 /m3 = 10-4 g/m3 Theo Gauss sở ta có: C = exp exp → M = = = 0,596 g/s Cbụi,A = = 0,0859 ( g/m3) → Vậy hiệu suất xử lý bụi là: H = = = 99,66% m3/s CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ BỤI 2.1 Tính toán buồng lắng bụi a Các thông số đầu vào - Các đại lượng Đơn vị Số liệu Lưu lượng m3/s 6,94 Nồng độ bụi ban đầu mg/m3 25000 Khối lượng riêng bụi kg/m3 2500 Độ nhớt không khí 00C kg/m.s 17,17.10-6 Thành phần bụi Cỡ hạt () 0–5 – 10 10 – 20 20 – 30 30 – 40 40 – 50 50 – 60 60 – 70 % 7 21 15 14 10 21 - Hiệu suất xử lý bụi: = 99,66 (%) Từ đặc điểm bụi hiệu suất xử lý ta chọn hệ thống xử lý bụi gồm có: buồng lắng, cyclon, lọc túi vải b Tính toán kích buồng lắng bụi Kích thước buồng lắng bụi: B l= (Công thức 6.11_trang 63_ Ô nhiễm không khí xử lý khí thải, Trần Ngọc Chấn, T2) Trong đó: • • • • B: chiều rộng buồng lắng, m l : chiều cao buồng lắng, m L: lưu lượng khí, L= 6,94 m3/s µ: hệ số nhớt động lực khí thải 110oC µ= µo = 17,17 10-6 = 2,22 10-5 Pa.s • • • → ρb: Khối lượng riêng bụi, ρb = 2500kg/m3 g: gia tốc trọng trường, g=9.8 m/s2 : Đường kính hạt bụi nhỏ nhất: 50 10-6m B l = = 45,3 m2 Với lưu lượng L = 25000 m3/h ta chọn buồng lắng mắc song song buồng lắng có L = 6250 m3/h Ta có: kích thước buồng lắng: B.l = 11,325 m2 Theo định luật stokes ta có: >2 H.B > B.l = 11,325 Chọn l = m B = 2,265 Vậy chọn chiều rộng buồng lắng B = 2,5m Chọn vận tốc buồng lắng m/s ( < 3m/s ) Thì chiều cao buồng lắng là: H = = = 2,776m Vậy chọn chiều cao buồng lắng là: H = 2,8 m Kiểm tra lại : = Với: - Phương trình đường cân H2S : Y =X c - Xây dựng đường làm việc Đối với khí SO2 giao điểm đường = với đường cân Y = X Ta có: = → = 1,0571.10-5 (kmolSO2/kmol dung dịch) - Nồng độ ban đầu (coi ban đầu pha lỏng nồng độ chất xét không có) - Xác định tỉ lệ →Sản lượng mol tối thiểu: = 69,615.Gtr == 55363,626 (kmol/h) - Sản lượng mol thực tế: (Lấy hệ số thừa dư 1,2) - Đường làm việc SO2 qua điểm : ( ( 0; ) Từ đồ thị đường cân đường làm việc ta xác định số đệm lí thuyết Số đệm lí thuyết nlt = → ntt = = 6,719 Chọn số đệm Đối với khí H2S - giao điểm đường = với đường cân Y = X Ta có: = - → = 3,6105.10-8 (kmolSO2/kmol dung dịch) - Nồng độ ban đầu (coi ban đầu pha lỏng nồng độ chất xét không có) - Xác định tỉ lệ →Sản lượng mol tối thiểu: = 730,771.Gtr == 581170,0405 (kmol/h) - Sản lượng mol thực tế: (Lấy hệ số thừa dư 1,2) - Đường làm việc qua điểm : ( ( 0; ) d - Từ đồ thị đường cân đường làm việc ta xác định số đệm lí thuyết Số đệm lí thuyết nlt = → ntt = = 6,719 Chọn số đệm Tính toán dung dịch NaOH cần dùng Đối với SO2 Các phản ứng xảy tháp : SO2 + 2NaOH Na2SO3 +H2O (1) Na2SO3 + SO2+ H2O 2NaHSO3 (2) SO2 + NaHSO3+ Na2SO3 +H2O NaHSO3 (3) Đối với H2S - Các phản ứng xảy tháp: H2S + 2NaOH = Na2S + 2H2O Na2S + H2S 2NaHS Na2S + H2O NaHS + NaOH - (5) (6) (7) Từ phương trình (1) ta tính mNaOH cần để hấp thụ SO2 = = = 46,88 Khối lượng dung dịch NaOH 10% cần để hấp thụ SO2 = = = 468,8 - Từ phương trình (5) ta tính mNaOH cần để hấp thụ H2S = = = 1,632 Khối lượng dung dịch NaOH 10% cần để hấp thụ H2S = = = 16,32 → Vậy khối lượng dung dịch NaOH 10% cần thiết để hấp thụ khí SO2 ,H2S M= + = 468,8 + 16,32 = 485,12 Khối lượng riêng dung dịch NaOH 10% 250C là: - ρ dd = 0,1 + 0,9 0,1 + 0, = = 1010, 0,1 0,9 0,1 0,9 + + 1117 1000 ρ ρ NaOH H 2O Thể tích dung dịch NaOH 1h cung cấp vào tháp : - = = = 0,48 e - Tính toán tháp hấp thụ Đường kính tháp Hấp thụ SO2 H2S dung dịch NaOH 10 % khối lượng Nhiệt độ làm việc tháp hấp thụ 500C Bảng 6: Khối lượng riêng dung dịch NaOH 10% (kg/m3) theo nhiệt độ (ở áp suất khí quyển) -200C 00C 200C 400C 600C 800C 1000C 1200C Dd NaOH 1117 1109 1100 1089 1077 1064 1049 10% (Trích Bảng trang 11- Bảng tra cứu Quá trình học truyền nhiệt – Truyền khối – Nhà xuất ĐH Quốc Gia Tp.HCM -2008) Bảng 7: Độ nhớt động lực dung dịch NaOH 10% (CP) theo nhiệt độ Dd NaOH 10% 00C 100C 200C 300C 400C 500C - - 1,86 1,45 1,16 0,98 (Trích Bảng trang 16 – Bảng tra cứu Quá trình học truyên nhiệt- Truyền khối – Nhà xuất ĐH Quốc gia Tp HCM – 2008) Đường kính tháp hấp thụ D= = (*) Trong đó: • lưu lượng pha khí theo thể tích • vận tốc làm việc tháp: = (0.8 – 0.9)→ chọn = 0,8 : vận tốc đảo pha xác định công thức : y = 1,2 Vật liệu đệm ( Bảng IX.8 – Trang 193 – Số tay trính thiết bị công nghệ hóa chất T2) • Chọn vật liệu đệm vòng xứ Raschig đổ lộn xộn có thông số: Kích thước: 50 (mm) Bề mặt riêng: = 95 ( m2 /m3 ) Thể tích tự do: Vđ = 0,79 (m3/m3 ) Số đệm m3 : 58.102 Khối lượng riêng đệm : =500( kg/m3) - Tính vận tốc làm việc tháp () - Theo công thức : (***) (CT IX.114 – T187 – – Số tay trính thiết bị công nghệ hóa chất T2) Với : Trong đó: • ωdp: vận tốc đảo pha : bề mặt riêng đệm, m2/m3 : thể tích tự đệm, m3/m3 Gx , Gy lượng lỏng lượng trung bình - Tính toán : • = • Vđ = 0,79 m3/m3 • : khối lượng riêng pha khí • • • : khối lượng riêng pha lỏng : = 1295,5 (kg/m3) ( Tra Trang 9_ sổ tay trình, tập 1) • : độ nhớt pha lỏng : = 0,98 10-3 (N.s/ m2 ) (Tra bảng 2) • : độ nhớt pha nước : = 1,005.10-3 (N.s/m2) • Gx : sản lượng trung bình pha lỏng - Với SO2 • Ta có: - Với H2S Ta có: Khối lượng phân tử lỏng → Sản lượng trung bình pha lỏng là: - Gy : Sản lượng trung bình pha khí: : 11,6 10-6 (Pa.s); C =306 = 11,6 10-6 = 1,37 10-5 (Pa.s) - Với khí H2S : 11,6 10-6 (Pa.s); C =331 = 11,6 10-6 = 1,38.10-5 (Pa.s) - Với không khí: : 17,3 10-6 (Pa.s); C = 124 = 17,3.10-6 = 1,98.10-5 (Pa.s) • • ytbSO2 = = =5,4035.10-4 (kmol/kmol) ytbH2S = = = 1,769 10-5 (kmol/kmol) Mhhk = 29,02 → → - Thay vào phương trình (***) ta có: ωdp= = = 2,1597(m/s) f • = 0,8 nên vận tốc làm việc tháp = 0,82,1597 =1,728 (m/s) Thay vào phương trình (*) suy : D= = 2,26( m) Chọn D= 2,3m Diện tích tiết diện tháp: F== 4,155(m2) Chiều cao tháp hấp thụ Xác định số đơn vị truyền khối tổng quát pha khí NOy Vì đường cân đường thẳng nên ta tính NOy theo cách sau: Với SO2 Động lực trình đáy tháp hấp thụ : Động lực trình đỉnh tháp hấp thụ: Động lực trung bình trình Số đơn vị truyền khối tổng quát NOy: • Với H2S Động lực trình tháp hấp thụ Động lực trình đỉnh tháp hấp thụ: Động lực trung bình trình Số đơn vị truyền khối tổng quát NOy: - Chiều cao tương đương đơn vị truyền khối Ta có: Chiều cao lớp đệm là: • • → Với SO2: m Với H2S: Chiều cao lớp đệm : HLV= = 4,838 m Chọn chiều cao lớp đệm: h = 4,9 m - Chiều cao phần tách lỏng Hcq đáy Hđ chọn theo bảng sau D Hc (m) Hđ (m) 1,0-1,8 0,8 2,0-2,6 1,0 2,5 2,8-4,0 1,2 3,0 (Tài liệu học tập Kỹ thuật Xử Lý Khí Thải - CBGV – Dư Mỹ Lệ -Qúa trình hấp thụ ) Với D= 2,26 m chọn Hc = 1m Hđ = 2,5m Chiều cao tháp hấp thụ là: Ht = HLv + Hc+ Hđ =4,838+1+2,5= 8,338 m Chọn chiều cao tháp hấp thụ: Ht = 8,4 m g Tính toán trở lực tháp - = + + ↔ = + + ↔ = 2524,262 + 43,58 + 1464004 = 1463829,133 ↔ = 1,98.10-5 ( Pa.s) Δpk = : Tốc độ khí tính toàn diện tích tháp = = 0,045 Ar0,57 ()0,43 - dtđ: đường kính tương đương dtđ = = = 0.033(m) Ar = = = 1027131078 = 0,045 10271310780,57 ()0,43 = 13622,129 (m/s) = = =8,017 (m/s) Ta có: Rey = = = 3746,297 > 40, chế độ chuyển động xoáy Hệ số ma sát: λ’= = 3,086 Δpk = = = 5065,348 (N/m2) Δpu = Δpk (1 + A ( ( () Trong : A = 8,4 ; c = 0,015 ; m = 0,405 ; n = 0,225 (tra bảng IX.7 trang 189_ Sổ tay QTTBCN tập 2_NXB Hà Nội ) → Δpu = 5065,348 (1 + 8,4 ( ( () = 19801,995 (N/m2) h Đường kính ống dẫn khí - Vận tốc khí ống khoảng 10 – 30 m/s Chọn vận tốc ống dẫn khí vào vận tốc ống dẫn khí v = 30 m/s Ống dẫn khí vào - Lưu lượng khí vào - Đường kính ống dẫn khí vào Chọn ống có đường kính ống tiêu chuẩn d = 500 mm, bề dày b = 13 mm làm thép không gỉ (Theo bảng XIII.32 trang 434 sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất tập 2) chiều dài đoạn ống nối (ứng với d = 400 mm) 150 mm Để đảm bảo phân phối khí tháp ta sử dụng đĩa đực lỗ với bề dầy 5mm lỗ có đường kính 50mm bước lỗ 50 mm Ống dẫn khí - Lưu lượng khí - Đường kính ống dẫn khí Chọn ống có đường kính ống tiêu chuẩn d = 500 mm, bề dày b = 13 mm làm thép không gỉ (Theo bảng XIII.32 trang 434 sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất tập 2) chiều dài đoạn ống nối (ứng với d = 400 mm) 150 mm i - Đường ống dẫn lỏng Vận tốc chất lỏng ống khoảng – m/s ống dẫn lỏng vào Chọn vận tốc ống dẫn lỏng vào v = 2,5 m/s Lưu lượng lỏng vào - Đường kính ống dẫn lỏng vào: • • • Chọn đường kính tiêu chuẩn d = 300 mm bề dày b =11 mm Vật liệu làm nhựa PVC Ống dẫn lỏng 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 140 mm ống dẫn lỏng - Chọn vận tốc ống dẫn lỏng vào v = 1,5 m/s - Lưu lượng lỏng - Đường kính ống dẫn lỏng ra: • • • Chọn đường kính tiêu chuẩn d = 300 mm bề dày b =11 mm Vật liệu làm nhựa PVC Ống dẫn lỏng 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 140 mm j 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 S =12mm Theo bảng XIII.10 XIII.11- trang 382,383,384 - Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất Tập 2, thông số đáy nắp sau: k - Dt (mm) ht (mm) 2300 575 Bề mặt (m2) 6,045 Thể tích V.10-3 (m3) 1769 Đường kính phôi D (mm) 2783,5 Nắp elip có khoét lỗ không tăng cứng với d = 500mm Đáy elip có khoét lỗ không tăng cứng với d = 300mm 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 tháo lắp, dùng đỡ đệm có - kích thước 5050 Theo bảng IX.22- trang 230 - Sổ tay trình thiết bị hóa chất tập 2, ta có thông số lưới ứng với đường kính tháp 2,3 m sau: • Khoảng cách nửa vỉ thép: mm • Đường kính lưới: D1 = 2250 mm • Chiều rộng bước b : 41,5 mm l Đĩa phân phối - Chọn đĩa phân phối loại làm thép không gỉ X18H10T 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 2,3 m sau: Đường kính đĩa: Dđ = 1225 mm Chiều dày đĩa: mm Số lượng ống dẫn chất lỏng: 70 ống Đường kính ống dẫn lỏng: d = 90 mm Bề dày ống dẫn lỏng: S = 2,5 mm Bước lỗ: t = 150 mm m Cửa nhập vật liệu cửa tháo đệm - Chọn kích thước cửa nhập liệu giống cửa tháo đệm - Chọn cửa hình vuông có kích thước cạnh: a = 440 m 3.2 Xử lý khí CO phương pháp hấp phụ Các thông số đầu vào Công suất (Q) Đơn vị m3/h Giá trị 25000 Nồng độ CO đầu vào mg/m3 8574 Nồng độ CO đầu mg/m3 900 Hiệu suất xử lý tối thiểu % 91,83 kg/m3 500 m % 0,004 37 Khối lượng riêng than hoạt tính Đường kính hạt than Độ xốp lớp hấp thụ Nhiệt độ khí thải vào o C 110 Áp suất atm a - Tính toán cân vật chất Đầu vào Nồng độ CO đầu vào: = 8574 mg/m3 = 8,574g/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: Yv Phần khối lượng đầu vào: - y = v = 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: Yr - Phần khối lượng khí đầu ra: = y r = - 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= → 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= 821925,7(kg) Trong đó: a: hoạt độ than CO ( a=0,07 kgCO/kg than) - Thể tích than lớp hấp phụ: V===43,85 (m3) c Chiều cao tháp hấp phụ - Chiều cao làm việc tháp : Hlv= == 13,96 m - Chiều cao phần tách lỏng Hc cách Hđ chọn theo bảng sau, phụ thuộc vào đường kính tháp D Hc (m) Hđ (m) 1.0 – 1.8 0.8 2.0 2.0 – 2.6 1.0 2.5 2.8 – 4.0 1.2 3.0 (Trích tài liệu học tập Kỹ thuật xử lý khí thải - CBGD Dư Mỹ Lệ - Quá trình hấp thụ) - Ta có D = m => Hc = 1m Hđ = 2,5m → Chiều cao tháp hấp thụ : H= Hlv+Hc+Hđ = 13,96 + + 2,5 = 17,46 m Chọn chiều cao tháp hấp thụ H=17,5 m Bảng : Các thông thiết kế tháp hấp phụ STT Các thông số thiết kế Đơn vị Giá trị Đường kính tháp m 2 Chiều cao công tác m 13,96 Chiều cao tổng cộng tháp m 17,5 Chiều cao phần hình côn đầu m 0,5 Chiều cao vật liệu đệm m 0,6 Số tầng vật liệu hấp phụ Tầng m 0,5 Cửa dẫn khí vào, cửa dẫn than vào 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 [...]... B = 0,4, chiều dài l = 0,4 m → Kích thước thùng chứa bụi: 0,4 0,4 0,4 Như vậy 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 99,66 %, lượng bụi còn lại sễ được xử lý cùng với quá trình xử lý khí thông qua tháp đệm CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ Thông số đầu vào Các thông số đầu vào Đơn vị Giá trị Lưu lượng (Q) m3/h 25000 Nồng... 15,72 3,67 - - - - 100 - 9022, 26 Hiệu suất xử lý của xyclon : = 100% = 73,55 % Hiệu suất xử lý bụi sau khi xử lý bằng buồng lắng và xyclon : = 100% = 87,02 % < Hiệu suất xử lý cần đạt được là : 99,66 % → phải xử lý tiếp bằng túi lọc vải Khối lượng bụi thu được trong 1 ngày - Khối lượng riêng của khí thải ở 110oC :ρk = 0,922 - Khối lượng riêng của hỗn hợp khí và bụi ở 110oC → – ρkρhh – (ρb – ρk)Cb... chiều dài l = 1 m Kích thước thùng chứa bụi: 1 1 0,4 Tính toán lọc túi vải a Thông số đầu vào: - Lưu lượng khí thải đi vào: Q = 24962,4 m3/h = 6,934 m3/s - Khối lượng riêng của bụi: = 2500 kg/m3 - Khối lượng riêng của khí ở 110oC: = 0,922 kg/m3 - Nồng độ bụi vào thiết bị: Cb = (mg/m3) 2.3 Nhiệt độ khí đầu vào là 110oC nên ta chọn vật liệu lọc của thiết bị là nitron (do độ bền nhiệt khi tác động lâu... 8574 Hiệu suất tối thiểu xử lý SO2 % 81,08 Hiệu suất tối thiểu xử lý H2S % 84,08 Hiệu suất tối thiểu xử lý CO % 91,83 Dung dịch hấp thụ (NaOH ) % 10 Khối lượng riêng của than hoạt tính kg/m3 500 Đường kính hạt than m 0,004 Độ xốp lớp hấp thụ % 37 Nhiệt độ đầu vào của tháp o 110 Nhiệt độ làm việc của tháp o 50 Nhiệt độ làm của dung dịch NaOH o C 25 atm 1 Áp suất C C 3.1 Xử lý SO2 và H2S bằng phương... 19801,995 (N/m2) h Đường kính ống dẫn khí - Vận tốc khí trong ống khoảng 10 – 30 m/s Chọn vận tốc ống dẫn khí vào bằng vận tốc trong ống dẫn khí ra v = 30 m/s Ống dẫn khí vào - Lưu lượng khí vào - Đường kính ống dẫn khí vào Chọn ống có đường kính ống tiêu chuẩn d = 500 mm, bề dày b = 13 mm làm bằng thép không gỉ (Theo bảng XIII.32 trang 434 sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập 2) thì... phần tách lỏng Hcq và đáy Hđ được chọn theo bảng sau D Hc (m) Hđ (m) 1,0-1,8 0,8 2 2,0-2,6 1,0 2,5 2,8-4,0 1,2 3,0 (Tài liệu học tập Kỹ thuật Xử Lý Khí Thải - CBGV – Dư Mỹ Lệ -Qúa trình hấp thụ ) Với D= 2,26 m chọn Hc = 1m và Hđ = 2,5m Chiều cao của tháp hấp thụ là: Ht = HLv + Hc+ Hđ =4,838+1+2,5= 8,338 m Chọn chiều cao tháp hấp thụ: Ht = 8,4 m g Tính toán trở lực tháp - = + + ↔ = + + ↔ = 2524,262... cửa là hình vuông có kích thước cạnh: a = 440 m 3.2 Xử lý khí CO bằng phương pháp hấp phụ Các thông số đầu vào Công suất (Q) Đơn vị m3/h Giá trị 25000 Nồng độ CO đầu vào mg/m3 8574 Nồng độ CO đầu ra mg/m3 900 Hiệu suất xử lý tối thiểu % 91,83 kg/m3 500 m % 0,004 37 Khối lượng riêng của than hoạt tính Đường kính hạt than Độ xốp lớp hấp thụ Nhiệt độ khí thải vào o C 110 ... trong tháp : - = = = 0,48 e - Tính toán tháp hấp thụ Đường kính tháp Hấp thụ SO2 và H2S bằng dung dịch NaOH 10 % khối lượng Nhiệt độ làm việc của tháp hấp thụ là 500C Bảng 6: Khối lượng riêng của dung dịch NaOH 10% (kg/m3) theo nhiệt độ (ở áp suất khí quyển) -200C 00C 200C 400C 600C 800C 1000C 1200C Dd NaOH 1117 1109 1100 1089 1077 1064 1049 10% (Trích Bảng 4 trang 11- Bảng tra cứu Quá trình cơ học... bụi mà buồng lắng có thể giữ lại được trọng lượng riêng của bụi ( kg/m3) µ: hệ số nhớt động lực của khí thải ở 110oC µ= µo = 17,17 10-6 = 2,22 10-5 Pa.s • ρ: khối lượng riêng của khí thải ở 1100C: ρ = 1,293 = 1,293 = 0,922 kg/m3 Trong đó : 1,293: Khối lượng khí ở 0oC, 760 mmHg, kg/m3 t : Nhiệt độ khí thải. oC g: gia tốc trọng trường (m/s2) B: chiều rộng của buồng lắng bụi B = 2,5m : chiều dài của buồng... của hạt bụi: d0 = Trong đó: L: Lưu lượng khí thải đối với 1 xyclon: L = 3,467 m3/s : hệ số nhớt động của bụi ở 1100 C: = 2,22 10-5 (kg/m.s) : Khối lượng riêng của bụi, = 2500 ( kg/m3) r1: bán kính ống khí sạch, r1 = 0,5 d1 = 0,3 m r2: Bán kính của xyclon: r2 = D/2 = 0,6 m n: Số vòng quay của dòng khí bên trong xyclon n = = = = 5,96 vòng/s Với: : vận tốc của khí ở ống dẫn vào xyclon = = = 24,08 m/s