Đang tải... (xem toàn văn)
MỤC LỤCLỜI MỞ ĐẦU1CHƯƠNG 1: THÔNG SỐ THIẾT KẾ.41.Thông số đầu vào.42.Xử lý số liệu.52.1.Tính toán nồng độ tối đa cho phép.52.2.Tính toán nồng độ đầu vào của khí thải.6CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN LAN TRUYỀN Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ.81.Tính toán khuếch tán82.Tính toán lan truyền chất ô nhiễm từ nguồn cao.93.Tính toán nồng độ chất ô nhiễm ở 1km, 3km so với nguồn thải123.1.Tính toán khuếch tán đối với bụi12CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ.161.Đối với bụi:161.1.Buồng lắng bụi.161.2. Xyclon.171.3. Các loại lưới lọc bụi:181.4.Thiết bị lọc bụi tĩnh điện:202.Đối với khí:202.1.Lựa chọn phương pháp xử lý khí:202.2.Lựa chọn thiết bị hấp thụ:222.3Lựa chọn dung môi hấp thụ:233.Sơ đồ công nghệ xử lý khí thải của nhà máy A.233.1. Thông số đầu vào.233.3. Thuyết minh sơ đồ công nghệ xử lý.25CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ XỬ LÝ.271.Tính toán thiết bị xử lý bụi.271.1Xử lý bằng buồng lắng bụi:271.2.Xử lý bằng Cyclon:311.3.Lưới lọc bụi:342. Tính toán thiết bị xử lý khí.362.1. Tính toán hấp thụ xử lý H2S.362.2.Tính toán một số thiết bị phụ trợ452.2.1.Đường ống dẫn452.2.2.Thân tháp462.2.3.Nắp và đáy tháp482.3.Hấp phụ SO2 bằng than hoạt tính.482.4Tính hệ số truyền khối522.5. Tính toán cơ khí các thiết bị tháp54TÀI LIỆU THAM KHẢO58
Đồ án môn học kỹ thuật xử lý khí thải MỤC LỤC GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn SVTH: Nguyễn Thị Dung Đồ án môn học kỹ thuật xử lý khí thải DANH MỤC BẢNG VÀ HÌNH: STT TÊN BẢNG VÀ HÌNH Bảng 1.1: Thành phần khí bụi Bảng 1.2: Cỡ hạt bụi thành phần % khối lượng Bảng 1.3: Nồng độ tối đa cho phép hạt bụi chất vô khí thải công nghiệp Bảng 1.4: Nồng độ thành phaanftrong khói thải Bảng 1.5: Hiệu suất tối thiểu để xử lý tiêu Bảng 4.1: Các thông số đầu vào Bảng 4.2: Dải phân cấp cỡ hạt Bảng 4.3: Hiệu lắng bụi buồng lắng Bảng 4.4: Kích thước buồng lắng bụi 10 Bảng 4.5: Hiệu suất cỡ hạt 11 Bảng 4.6: Bảng phân cỡ hạt ban đầu hạt bụi 12 Bảng 4.7: Kích thước Xyclon 13 Bảng 4.8: Kích thước thiết bị lọc bụi túi vải 14 Bảng 4.9: Các thông số kích thước tháp hấp thụ 15 Bảng 4.10: Các thông số kích thước tháp hấp phụ 16 Hình 2.1: Sơ dồ cấu tạo buồng lắng bụi 17 Hình 2.2: Sơ dồ cấu tạo Xyclon 18 Hình 2.3: Sơ dồ cấu tạo thiết bị ọc bụi túi vải 19 Hình 2.4: Sơ dồ công nghệ xử lý khí thải GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn SVTH: Nguyễn Thị Dung Đồ án môn học kỹ thuật xử lý khí thải LỜI MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Sự tiến khoa học kỹ thuật thúc đẩy mạnh mẽ phát triển ngành sản xuất công nghiệp, làm cho xã hội loài người biến đổi rõ rệt Các nhà máy, xí nghiệp, khu công nghiệp, trại chăn nuôi tập trung hình thành tất phát triển hướng tới tạo sản phẩm mới, đáp ứng nhu cầu người tạo điều kiện sống tốt Nhưng đồng thời thải loại thất thải khác làm cho môi trường ngày trở nên xấu Các chất thải độc hại có tác động xấu tới người, sinh vật, hệ sinh thái, công trình nhân tạo Nếu môi trường tiếp tục suy thoái dẫn hậu nghiêm trọng cho loài người Vì việc bảo vệ môi trường, giảm thiểu tác động có hại chất ô nhiễm vấn đề toàn cầu Khí thải từ ống khói nhà máy, xí nghiệp, khu công nghiệp xem nguyên nhân dẫn đến tình trạng ô nhiễm không khí Các chất khí độc hại như: SO x , NOx , VOC, CO, CO2, hydocacbon, bụi dần gia tăng bầu khí Gây nên tượng, hiệu ứng nhà kính, mưa axít, sương mù quang hóa tác động xấu đến người, sinh vật hệ sinh thái, hoạt động lao động sản xuất Để bảo vệ môi trường bảo vệ cho sống người, sinh vật khí thải từ ống khói nhà máy, từ hoạt động khác cần xử lý trước thải vào môi trường không khí Hiện có nhiều phương pháp dây chuyền công nghệ để xử lý khí thải áp dụng cụ thể loại khí thảivà nhà máy Mục tiêu đồ án Thiết kế trạm xử lý khí thải cho nhà máy để khí thải sau qua hệ thống xử lý đạt QCVN 19/2009,cột B trước thải môi trường, góp phần kiểm soát ô nhiễm khí thải sinh GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn SVTH: Nguyễn Thị Dung Page Đồ án môn học kỹ thuật xử lý khí thải LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đồ án này, em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo tận tình hướng dẫn, giảng dạy suốt trình học tập, nghiên cứu rèn luyện Trường Đại học Tài nguyên Môi trường Hà Nội Xin chân thành cảm ơn giúp đỡ tận tình thầy cô giáo môn công nghệ - khoa môi trường, đặc biệt thầy giáo hướng dẫn ThS Mai Quang Tuấn Em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn tới thầy cô giáo giúp đỡ em hoàn thành đồ án Mặc dù có nhiều cố gắng để thực đồ án cách hoàn chỉnh nhất, nhiên tránh thiếu sót Kính mong quý thầy giáo, cô giáo toàn thể bạn bè góp ý để tập lớn em hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn! Hà nội, tháng năm 2016 Sinh viên Nguyễn Thị Dung GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn SVTH: Nguyễn Thị Dung Page Đồ án môn học kỹ thuật xử lý khí thải BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI ĐỒ ÁN KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI Họ tên sinh viên: Nguyễn Thị Dung Lớp : ĐH3CM1 Họ tên giảng viên hướng dẫn: Mai Quang Tuấn 1- Đề xuất sơ đồ công nghệ tính toán công trình hệ thống xử lý khí thải theo số liệu đây: - Lưu lượng khí thải: 2.000 m3/giờ - Chỉ tiêu khí thải: Chỉ tiêu Đơn vị đo Giá trị Chỉ tiêu Đơn vị đo Giá trị SO2 mg/m3 980 5-10 µm 12% CO mg/m3 21 10-20 µm 13% H2S mg/m3 3000 20-30 µm 13% NO2 mg/m3 400 30-40 µm 10% Bụi g/m3 15 40-50 µm 16% 0-5 µm 12% 50-60 µm 12% 60-70 µm 12% 2- Thể nội dung nói vào : - Bản vẽ sơ đồ công nghệ xử lý khí thải cho nhà máy A Bản vẽ chi tiết công trình xử lý bụi Bản vẽ chi tiết công trình xử lý khí Tính toán phát tán nồng độ chất ô nhiễm vị trí cách nguồn thải 1km, 3km Sinh viên thực Giảng viên hướng dẫn CHƯƠNG 1: THÔNG SỐ THIẾT KẾ GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn SVTH: Nguyễn Thị Dung Page Đồ án môn học kỹ thuật xử lý khí thải Thông số đầu vào - Lưu lượng nguồn thải: L = 30000 m3/ h = 8.33 (m3/s ) - Hàm lượng bụi 15 g/m3 = 15000 mg/m3 -Thành phần chất khí: Bảng 1.1: Thành phần khí bụi Thành phần Hàm lượng ( mg/m3 ) Bụi 15000 SO2 980 H2 S 3000 CO 21 NO2 400 - Khối lượng riêng bụi : 3500 kg/m3 Bảng 1.2: Cỡ hạt bụi phần trăm khối lượng Cỡ hạt m ( % ) 0-5 5-10 10-20 20-30 30-40 40-50 50-60 60-70 12 12 13 13 10 16 12 12 - Nhiệt độ khí thải miệng ống khói : 50oC - Nhiệt độ môi trường : 20oC A lA lB B 2/3bA GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn SVTH: Nguyễn Thị Dung Page Đồ án môn học kỹ thuật xử lý khí thải bA - L1 bB Kích thước nhà: Nhà A: - Nhà B: bA= 40 m bB= 30 m lA= 100 m lB= 50 m hA= 15 m hB= 10 m L1 = 200 m Hô= 60 m; uo=2 m/s; Tkt= 50oC; Txq=20oC 2.1 - Lưu lượng L = 30000 (m3/h) Xử lý số liệu Tính toán nồng độ tối đa cho phép Theo QCVN 19:2009 /BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia khí thải công nghiệp bụi chất vô Cmax = C KpKv Trong đó: + Cmax : Nồng độ tối đa cho phép hạt bụi chất vô khí thải công nghiệp + C : Nồng độ bụi chất vô theo cột B QCVN 19:2009 /BTNMT + KP:Hệ số lưu lượng nguồn thải KP = 0.9 (Vì lưu lượng nhà máy 30000m3/ 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 GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn SVTH: Nguyễn Thị Dung Page Đồ án môn học kỹ thuật xử lý khí thải Bảng 1.3 Nồng độ tối đa cho phép hạt bụi chất vô khí thải công nghiệp 2.2 Thành phần C (mg/Nm3) – cột B QCVN 19/2009 Cmax ( mg/Nm3) Bụi 200 180 SO2 500 450 H2S 7,5 6,75 CO 1000 900 NO2 850 765 Tính toán nồng độ đầu vào khí thải Theo số liệu đầu vào, nồng độ chất vô (C1) miệng khói có nhiệt độ 50oC, nồng độ chất vô tối đa cho phép (Cmax ) nhiệt độ 25oC Vậy nên trước so sánh nồng độ để xem bụi khí thải vượt tiêu chuẩn ta cần quy đổi C1(50oC) C2 (25oC) Đây trường hợp điều kiện đẳng áp với p1 = p2 = 760 mmHg t1 = 50oC T1 = 323oF t2 = 25oC T2 = 298oF Từ phương trình trạng thái khí lý tưởng : PV = nRT Trong : C1, T1 : Nồng độ thành phần khí thải (mg / m3 ) nhiệt độ tuyệt đối T1 = 323oF C2, T2 : Nồng độ thành phần khí thải (mg/Nm3) nhiệt độ tuyệt đối T2 = 298oF GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn SVTH: Nguyễn Thị Dung Page Đồ án môn học kỹ thuật xử lý khí thải Bảng 1.4 Nồng độ thành phần khói thải STT Cmax Thành phần (mg/m3) ( mg/m3 ) Kết luận ( mg/m3) Bụi 15000 15000 180 Vượt QC ~ 83.33 lần SO2 980 1062.2 450 Vượt QC ~ 2.36 lần H2 S 3000 3251.68 6.75 Vượt QC ~ 481.73 lần CO 21 22.76 900 Đạt NO2 400 433.56 765 Đạt - Nhận xét: Dựa vào bảng số liệu Những tiêu cần xử lý trước xả thải môi trường : Bụi, SO2, H2S - Hiệu suất tối thiểu để xử lý tiêu Trong đó: η :Hiệu suất tối thiểu để xử lý tiêu : Hàm lượng chất X hỗn hợp khí thải vào (mg/m3) : Hàm lượng chất X hỗn hợp khí thải ( mg/m3) Bảng 1.5: Hiệu suất tối thiểu để xử lý tiêu Thành phần ( mg/Nm3 ) (mg/m3) η (%) Bụi 15000 180 98.8 SO2 1062.2 450 57.63 H2S 3251.68 6.75 99.8 CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN LAN TRUYỀN Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn SVTH: Nguyễn Thị Dung Page Đồ án môn học kỹ thuật xử lý khí thải Tính toán khuếch tán • Nhà A có kích thước: Chiều rộng: b = 40 m, chiều dài : l = 100 m, chiều cao: hA = 15 m - Xét b = 40 > 2.5×hA = 37.5 m => Nhà rộng l = 100 m < 10×hA = 150m => Nhà ngắn • - Nhà B có kích thước: Chiều rộng: b = 30 m, chiều dài: l = 50 m, chiều cao: hB = 10 m Xét b = 30 m > 2.5×hB = 25 m => Nhà rộng l = 50 m < 10×hB = 100m => Nhà ngắn Ta có x1 khoảng cách mép tường sau nhà thứ đến mép tường trước nhà sau x1 = L1 = 200 m Xét x1 = 200m > 8×h = 120 m => Nhà A nhà rộng, đứng độc lập Hgh = 0.36×bz+1.7×hA = 0.36× Trong đó: bz : Khoảng cách từ mặt sau nhà đến nguồn thải hA : chiều cao nhà A cấp gió ổn định cấp D,chọn hệ số mũ n = 0.12 Vận tốc gió miệng ống khói: Trong đó: u0: Vận tốc gió quan trắc chiều cao z= 10m Ta có u10 = m/s z: Chiều cao ống khói HÔ = 60m GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn SVTH: Nguyễn Thị Dung Page 10 Đồ án môn học kỹ thuật xử lý khí thải Thông số Đơn vị Giá trị Chiều cao đệm m 2.4 Đường kính tháp m 2.4 Chiều cao tách lỏng Hc m 1.4 Chiều cao phía đáy m 2.5 Tổng chiều cao tháp hấp thụ m 9.4 10 Đường ống đẫn khí ra, khí vào m 0.65 Lượng dung dich NaOH 20% cần cho kmol/h Trở lực tháp đệm Áp dụng công thức ∆P = ∆Pu + ∆Pk Trong đó: ∆Pk • ∆Pu • :Tổn thất đệm khô :Tổn thất đệm ướt Tháp hấp thụ đạt hiệu suất cao vận tốc khí vận tốc điểm đảo pha => Trở lực tháp đệm hệ khí-lỏng điểm đảo pha xác định công thức sau: G ∆Pu = (1 + K )∆Pk = ∆Pk 1 + A1 x Gy 0,405 ÷ ÷ 0,225 ρ y ÷ ρx µ x µy 0,045 ÷ ÷ Trong đó: • • ∆ Pu: tổn thất áp suất đệm ướt điểm đảo pha có tốc độ khí tốc độ khí qua đệm khô(N/m2) ∆ PK: tổn thất đệm khô (N/m2) GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn SVTH: Nguyễn Thị Dung Page 42 Đồ án môn học kỹ thuật xử lý khí thải Gx, Gy: lưu lượng lỏng khí (kg/h) • ρx, ρy : khối lượng riêng lỏng khí (kg/m3) • µx ,µy : độ nhớt lỏng khí (Ns/m2) • A1: hệ số (ứng với điểm tốc độ làm việc 0.85 tốc độ đảo pha) • => A1 = 5,1 a Tổn thất áp suất đệm khô 2 H ρ y ω t λ' H δ d ω y ρ y ∆PK = λ = d td Vd ' Chuẩn số Reynol pha khí tháp đệm: Rey = Trong đó: µy độ nhớt động học pha khí tính độ ướt cấu tử hơi: = + • • yA: nồng độ mol NO2 pha khí, yA = (kmolv/kmol kk) Mk: khối lượng phân tử khí hỗn hợp Như vậy, độ nhớt là: = + => µy = 0,0179610-3 (Ns/m2) Rey = = 5500 λ' = Ta có Rey = 5500 > 40 => 16,0 Re0,2 y = = 2,857 Vậy trở lực đệm khô: ∆Pk = λ ' Hσ d ω y ρ y × × Vd = = 1068,46(N/m2 ) b Tổn thất áp lực đệm ướt GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn SVTH: Nguyễn Thị Dung Page 43 Đồ án môn học kỹ thuật xử lý khí thải G ∆Pu = (1 + K )∆Pk = ∆Pk 1 + A1 x G y 0,405 ÷ ÷ 0,225 ρ y ÷ ρx µ x µ y 0,045 ÷ ÷ = 1068,46 = 20672,38N/m2 Vậy = 20672,38+1068,46 = 21695,84(N/m2) Vậy, trở lực trình : 21695,84(N/m2) a 2.2.Tính toán số thiết bị phụ trợ 2.2.1.Đường ống dẫn Chiều cao làm việc tháp: Ht = 4.7 m Chiều cao thân tháp: H = 8.6 m Đường kính tháp: Dt = 2.4m Đường ống dẫn khí - Vận tốc dòng khí ống 10÷30m/s, chọn vận tốc khí vào 25m/s D1 = = = 0.65 (m) - Chọn đường kính ống dẫn khí vào tháp: D1 = 650 mm = 0.65 m - Chọn đường kính ống dẫn khí khỏi tháp: D2 = D1 = 650mm = 0.65 m, làm thép không rỉ, bề dày ống B = 10mm b Đường ống dẫn lỏng Ống lỏng vào: - - Ta có: Gx = (Gxđ + Gxc)/2 = = = 880762.17 (kmol/h) = 9786.25(kg/s) Gy === 1.413(kmol/h) = 9.42.10-3(kg/s) Vận tốc lỏng vào tháp khoảng – m/, chọn vận tốc V = m/s D3 = = = 0.3 (m) Chọn đường kính ống dẫn lỏng vào D3 = 300 mm Bề dày ống b = 4mm, ống làm thép CT3 Ống dẫn lỏng ra: Vận tốc lỏng tháp khoảng 0.1 – 0.5 m/s, chọn v = 0.5 m/s GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn SVTH: Nguyễn Thị Dung Page 44 Đồ án môn học kỹ thuật xử lý khí thải D4 = = = 0.6 m Chọn đường kính ống dẫn lỏng tháp : D4 = 600 m 2.2.2.Thân tháp - Thiết bị làm việc môi trường ăn mòn - Nhiệt độ làm việc: 25oC - Áp suất làm việc : p = 1at =>Chọn vật liệu thép không gỉ để chế tạo thiết bị - Ký hiệu thép: X18H10T ( C50 Nên bề dày thân tháp tính theo công thức: S= +C Trong đó: + Dt: đường kính tháp, Dt = 2.4m + C = C1 + C2 + C3 C1: hệ số bổ sung ăn mòn ( vật liệu bền có tốc độ ăn mòn 0.005 – 0.1 mm/năm, ta chọn C1 = 1mm tính theo thời gian làm việc từ 15 – 20 năm) • C2: hệ số bổ sung hao mòn (C2 = 0) • C3: hệ số bổ sung dùng sai chiều dày ( tra bảng XIII.9 – sổ tay trình thiết bị tập 2), C3 = 0.8 mm • =>C = + + 0.8 = 1,8 mm = 1.8.10-3 m - Bề dày thân tháp: S = + 1.810-3 = 11.3610-3 (mm) Chọn bề dày thân tháp S = 12 mm c Kiểm tra lại ứng suất thành thiết bị theo áp suất thử tính toán - Áp suất thử tính toán po tính theo công thức: po = pth + p1 Trong đó: Pth = 1.5ptt = 1.51.11106= 1.665106 (N/m2) GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn SVTH: Nguyễn Thị Dung Page 46 Đồ án môn học kỹ thuật xử lý khí thải (Theo bảng XIII.5 – Sổ tay trình thiết bị, tập 2) - Áp suất thử tính toán: Po = 1.665106 + 93224.43 = 1.76106(N/m2) - Ứng suất thân tháp theo áp suất thử: σ = = = 1.1106 (N/m2) Xét tỉ số: = = 0.93106 (N/m3) > σ Chọn S = 12mm hợp lý 2.2.3.Nắp đáy tháp - Chọn đáy nắp elip có gờ, với chiều cao gờ h = 40mm - Chọn vật liệu làm đáy nắp tháp vật liệu làm thân tháp - Chọn chiều dày nắp đáy elip S = 10 mm - Theo bảng XIII.10 XIII.11 – số tay trình thiết bị công nghệ hóa chất, tập 2, thông số nắp sau: Dt ht Bề mặt Thể tích mm mm m2 V 103 m3 2400 600 7.67 421 Đường kính phôi D, mm 1275 Hấp phụ SO2 than hoạt tính 2.3 Yêu cầu : Thiết kế hệ thống xử lý SO2 thiết bị tháp hấp phụ Nguồn khói thải có thông số sau : - Lưu lượng khí : 30000 m3/h Nồng độ SO2 : 980 mg/m3 Nhiệt độ khói thải : 500C = 3230K Quy chuẩn : Theo QCVN 19 – 2009/BTNMT, nồng độ tối đa SO2 tính theo công thức : Cmax = C Kp Kv = 500 ×0.9× = 450 (mg/m3) Trong : C : nồng độ SO2 quy định mục 2.2 – cột B, C= 500mg/m3 GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn SVTH: Nguyễn Thị Dung Page 47 Đồ án môn học kỹ thuật xử lý khí thải Kp : hệ số lưu lượng nguồn thải mục 2.3, ta có lưu lượng nguồn thải 30000m 3/h >20000m3/h nên hệ số Kp = 0.9 Kv : hệ số vùng, khu vực quy định mục 2.4, ta chọn Kv = Ta áp dụng QCVN 19 – 2009/BTNMT cho đầu thiết bị xử lý Hiệu suất trình xử lý hấp thụ theo lý thuyết n = 57.6 % Ta có: = 980 mg/m3 (50oC) =450 mg/m3 (25oC)=450.10-6 kg/m3 -Trong tháp: = 1.045.10-3 kg/m3 = 4.8.10-4 kg/m3 -Đầu vào: -Lượng hỗn hợp khí cung cấp đầu vào : Gđ hh – GH2S = 1207.44 – (2.82 – 5.86.10-3) =1204.63 kmol/h -Lượng mol khí SO2 đầu vào: -Nồng độ phần mol SO2 là: 10-4 kmol/kmol -Nồng độ phần mol tương đối SO2 là: -4 kmol/kmol -Lượng mol khí trơ là: Gtr=Gđhhk-GđSO2=1207.44 – 0.49= 1206.95 kmol/h -Đầu ra: -Lượng mol khí SO2 đầu ra: GcSO2 = -Lượng mol khí đầu ra: GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn SVTH: Nguyễn Thị Dung Page 48 Đồ án môn học kỹ thuật xử lý khí thải Gchhk=Gtr+GcSO2 = 1206.95 + 0.225 = 1207.175 kmol/h -Nồng độ phần mol SO2 là: 10-4 kmol/kmol -Nồng độ phần mol tương đối SO2 là: -4 kmol/kmol -Lượng khí SO2 chuyển từ pha khí sang pha lỏng là: ⧍Y = Yđ –Yc = - -4-4 = 2.202.10-4 kmol/kmol Lượng SO2 vào tháp 1h = L = 30000 ×1.045.10-3 = 31.35 kg/h Lượng khí SO2 khỏi tháp: = L = 30000×4.8.10-4- = 14.4 kg/h Lượng SO2 bị giữ lại tháp 1h: = - =31.35 – 14.4 = 16.95 (kg/h) Thể tích SO2 bị giữ lại tháp: (Theo công thức I.3- giáo trính Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất – tập ) - Nồng độ khí SO2 khỏi tháp = (1 – η) =4.8×10-4 ×(1 – 0.576 ) = 2.035.10-4 mg/m3 Khối lượng than hoạt tính cần dung cho tháp M1= / 4×aSO2 = 16.95/4.0.0188 = 225.4 kg Với aSO2 hoạt độ hấp phụ SO2, aSO2 = 0.0188 kgSO2/kg than Tính toán tháp hấp phụ: Ta chọn tháp hấp phụ - Chọn vận tốc khí thiết bị hấp phụ 2.5 m/s Đường kính tháp hấp phụ - Tiết diện tháp: π D2 / - F= = 3.47 m2 Chiều cao công tác tháp H1 = 2D = 2.1=4.2 m Chiều cao phụ đầu tháp h1 = h2 = 0.5m Chiều cao tổng cộng tháp H = 5.2 m GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn SVTH: Nguyễn Thị Dung Page 49 Đồ án môn học kỹ thuật xử lý khí thải - - - Tính toán lượng than hoạt tính cần cho trình hấp phụ SO2 Chọn than bùn có kích thước hạt dạng hình trụ 2.85÷4mm Khối lượng riêng than hoạt tính = 340kg/m3 Độ xốp bên hạt 40 – 50 % Độ xốp lớp 37% Đường kính mao quản 22Å Diện tích bề mặt hấp phụ 1300m2/g (Theo bảng X.1 – Trang 243 – Sổ tay 2) Thể tích lớp vật liệu hấp phụ: V = H1.F =4.2×3.47 = 14.574 m3 Số tầng vật liệu hấp phụ Chọn tầng, 1tầng 0.8m, khoảng cách tầng 0.2m Tổng chiều cao lớp vật liệu = 0.8×5 + 0.2×4 = 4.8m Số lượng than hoạt tính cần cho tầng 225.4 : = 45.08 kg Cửa tháo vật liệu hấp phụ, chọn d=0.15m/lớp Tiết diện đường kính dẫn khí vào, khỏi tháp Vận tốc khí dẫn vào thiết bị đường ống chọn v0 = m/s Với v0 : vân tốc dòng khí ống (m/s) V: lượng khí ống dẫn( m3/h) Đường kính ống dẫn khí vào tháp Bảng 4.10: Các thông số thiết kế tháp hấp phụ STT Các thông số thiết kế Đơn vị Giá trị Đường kính tháp m 2.1 Chiều cao tổng cộng tháp m 5.2 Chiều cao phần hình côn đầu m 0.5 Chiều cao vật liệu đệm m 4.8 Số tầng vật liệu hấp phụ Tầng 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 2.4 Tính hệ số truyền khối GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn SVTH: Nguyễn Thị Dung Page 50 Đồ án môn học kỹ thuật xử lý khí thải Hệ số truyền khối H2S Hệ số khuếch tán H2S 25oC atm: D25 = = = 0,1405(cm2/s)= 0,140510-4 (m2/s) Với = 32.9 (cm3/mol); = 29.9 (cm3/mol) (tra bảng VIII.2 trang 127 Sổ tay Quá trình thiết bị tập 2) Hệ số truyên khối: = 1,6 = 1,6 = 41.0444 ( m/s) Tính thời gian hấp phụ chu kỳ chiều cao tháp hấp phụ Thời gian hấp phụ chu kỳ tính theo công thức: = -b Trong đó: = nông độ chất bị hấp phụ cân với nồng độ dòng khí vào thiết bi Cđ: nồng độ đầu chất bị hấp phụ tiết bị Đối với khí H2S = = 0.0121500 = 6.05 (kg/m3) Cđ = 43.8 (kg/m3) = 1.98(m/s) b: hệ số xác định theo bảng X.6 trang 260 – Sổ tay trình chất b = 0.785 với = 0.15 thiết bị hóa Vậy thời gian hấp phụ tính theo H2S là: = – 0.785 = 264.09 – 58.01 Với H = 1.0 (m) = 42468 (s) = 11.79 (h) H = 1.1 (m) = 47947 (s) = 13.3 (h) H = 1.2 (m) = 53493 (s) = 14.8 (h) lớn chất hấp phụ bị hấp phụ nhiều, ta chọn chiều cao lớp than H = 1.2m, thời gian hấp phụ mẻ = 14.8 (h) Khối lượng than cần thiết: I M = H = 1.2500 = 3183.96 (kg) Tính trở lực than Chuẩn số Reynolds: Re = = = 442.45 GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn SVTH: Nguyễn Thị Dung Page 51 Đồ án môn học kỹ thuật xử lý khí thải Hệ số ma sát dòng khí qua tháp hấp phụ: = + 0.8 = 0.8628 Đường kính tương đương khe hở lớp vật liệu: = = = 0.00156 (m) Vận tốc thật dòng khí: = = = 5.35 (m/s) Trở lực than: = 0,86281,16725 = 59129 (Pa) = 77.8 (mmHg) 2.5 Tính toán khí thiết bị tháp Tính chiều dày thân tháp đáy nắp a Chiều dày thân tháp Ta chọn thép CT3 làm vật liệu than tháp Theo bảng XII.4 trang 309 ( sổ tay Quá trình thiết bị công nghệ hóa chất – Tập 2), thép CT3 có chiều dày thép – 20 mm Giới hạn kéoσk = 380 (N/mm2) Giới hạn chảyσc = 240 (N/mm2) Theo bảng XII.7 trang 313 (Sổ tay Quá trình thiết bị công nghệ hoá chất – Tập 2), thép CT3 có khối lượng riêngρ = 7.85.103 (kg/m3) Ứng suất cho phép thép CT3: [σ k ] = σ k η nk (4.8) [σ c ] = σ c η nc (4.9) Trong đó: + η: hệ số hiệu chỉnh.Tháp hấp phụ thiết bị loại II, theo bảng XIII.2 trang 356 (Số tay trình thiết bị hóa chất công nghệ tập 2), ta tra đượcη = + nk, nc:hệ số an toàn theo giới hạn kéo chảy Theo bảng XIII.3 trang 356 (Số tay trình thiết bị hóa chất công nghệ tập 2), ta nk = 2,6 nc = 1,5 Thế tất vào (4.8) (4.9), ta có: GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn SVTH: Nguyễn Thị Dung Page 52 Đồ án môn học kỹ thuật xử lý khí thải [σ k ] = σ k η = 380 = 146( N / mm ) nk 2,6 [σ c ] = σ c η = 240 = 160( N / mm ) nc 1,5 [σ ] = ( [σ k ], [σ c ] ) = 146( N / mm ) Áp suất thân thiết bị: P = Plv = (at) = 0.1 (N/mm2) Xác định hệ số bền mối hàn: Tháp có thân trụ hàn giáp mối bên, Dt> 700 mm Theo bảng XIII.8 trang 362 (Số tay trình thiết bị công nghệ hóa chất tập 2) ϕh = 0,95 Chiều dày nhỏ thân tháp: Theo bảng 5.1 trang 128 (Sách thiết kế tính toán chi tiết thiết bị hóa chất_Hồ Lê Viên), với Dt = 2100 m, chọn bề dày thân nhỏ Smin = (mm) Bề dày thân thiết bị: St = Smin + C St = Smin + (Ca + Cb + Cc + Co) Trong đó: - Ca: hệ số bổ sung ăn mòn, C a = mm (Bảng XII.1 trang 305Sổ tay trình thiết bị công nghệ tập 2) Cb: hệ số ăn mòn học, Cb = Cc:Hệ số bổ sung sai lệch kích thước chế tạo Với thép dày mm, Cc = -0.5 mm (Bảng XIII.9 trang 364Sổ tay trình thiết bị công nghệ tập 2) Co: hệ số làm tròn, Co = 0.5 mm Vậy St = + + – 0.5 + 0.5 = 7(mm) GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn SVTH: Nguyễn Thị Dung Page 53 Đồ án môn học kỹ thuật xử lý khí thải Kiểm tra bề dày thiết bị: = = 2.31 10-3 < 0,1 ( thoản mãn) Vậy thân tháp có chiều dày St = mm b Chiều dày đáy, nắp - Ta chọn CT3là vật liệu làm đáy, nắp tháp Dấy nắp tháp có dạng hình elip theo tiêu chuẩn S dn = Dt P D t +C 3,8.[σ ].k ϕ h − P 2.ht - Bề dày đáy nắp tháp: - Với k hệ số không thứ nguyên k = [σ ] k.ϕ P h = 146 1.0,95 = 1387 > 30 0,1 →bỏ qua đại lượng P mẫu số - Xét - ht: chiều cao phần lồi đáy Tra bảng XIII.10 trang 382 (Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất tập 2), với Dt = 2100 mm, ht = 650 mm C: hệ số bổ sung C tính có tăng thêm mm S – C ≤ 10 mm, C = mm - Thế vào ta có chiều dày đáy tháp: Sdn = + = +3 = 4.03 (mm) Chọn chiều dày đáy nắp tháp Sdn = 12 mm Vậy chiều dày đáy nắp tháp Sdn = 12 mm Tính đường kính ống dẫn khí a ống dẫn hỗn hợp khí vào - Lưu lượng dòng khí vào tháp: Q = 30000 m3/h = 8.33 (m3/s) - Vận tốc khí ống vk = 25m/s (khoảng cho phép 4-30 m/s theo bảng II.2 trang 369 Sổ tay Qúa trình thiết bị công nghệ hóa chất – tập 1) - Vậy đường kính ống dẫn hỗn hợp khí vào: Dk = = = 0.65 (m) - Chọn Dk = 650mm - Bề dày ống chọn b =13 (mm) ống dẫn hỗn hợp khí Ta lấy giá trị ống dẫn hỗn hợp khí vào: GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn SVTH: Nguyễn Thị Dung Page 54 Đồ án môn học kỹ thuật xử lý khí thải - Đường kính ống dẫn hỗn hợp khí ra: 825mm Bề dày ống, chọn b = 13mm Đường kính ông dẫn nước nhiệt đầu vào Theo dk = 650 mm ta chọn dhnuoc = 250mm Bề dày chọn 5mm Đường kính ống dẫn nước ngưng ra: Thường chọn dngưng = dhnuoc = 250 = 125(mm) Chọn bề dày 4mm Tính lưới đỡ vật liệu a b - Lưới tinh chắn lớp than: Chọn lưới thép CT3, khe 2mm Đường kính lưới m Bề dày lưới 5mm Lưới lớn đỡ lớp than Chọn lưới thép CT3, đặt lớp than nhằm chịu lực đỡ lớp than đặt lên gờ hàn với than tháp Đường kính 2.1 m Đường kính 2.08 m Bề rộng khe 10 mm Bề rộng 10 mm Bề dày lưới 30 mm TÀI LIỆU THAM KHẢO Trần Ngọc Chấn, “Ô nhiễm không khí xử lý khí thải - Tập 1”, nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Trần Ngọc Chấn, “Ô nhiễm không khí xử lý khí thải - Tập 2”, nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Trần Ngọc Chấn, “Ô nhiễm không khí xử lý khí thải - Tập 3”, nhà xuất Khoa học Kỹ thuật TS Trần Xoa, TS Nguyễn Trọng Khuông, “Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất - Tập Bộ môn trình thiết bị công nghệ hoá chất (khoa Hoá, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội)”, Nhà xuất khoa học kỹ thuật TS Trần Xoa, TS Nguyễn Trọng Khuông, “Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất - Tập Bộ môn trình thiết bị công nghệ hoá chất (khoa Hoá, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội)”, Nhà xuất khoa học kỹ thuật TS Trần Xoa, TS Nguyễn Trọng Khuông, “Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất - Tập Bộ môn trình thiết bị công nghệ hoá chất (khoa Hoá, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội)”, Nhà xuất khoa học kỹ thuật GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn SVTH: Nguyễn Thị Dung Page 55 Đồ án môn học kỹ thuật xử lý khí thải TS Trần Xoa, TS Nguyễn Trọng Khuông, “Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất - Tập Bộ môn trình thiết bị công nghệ hoá chất (khoa Hoá, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội)”, Nhà xuất khoa học kỹ thuật GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn SVTH: Nguyễn Thị Dung Page 56 [...]... Mai Quang Tuấn SVTH: Nguyễn Thị Dung Page 25 Đồ án môn học kỹ thuật xử lý khí thải 3.2 Đề xuất sơ đồ công nghệ xử lý Khí thải chứa bụi Buồng lắng bụi Xyclon Lọc bụi túi vải Hấp thụ H2S bằng NaOH Tháp hấp thụ khí H2S 2O Tháp hấp phụ khí SO2 Hấp thụ SO2 bằng than hoạt tính Khí đạt yêu cầu thải ra ngoài môi trường Hình 2.4: Sơ đồ công nghệ xử lý khí thải của nhà máy 3.3 Thuyết minh sơ đồ công nghệ xử lý. .. băng tải Ở đó, hạt bụi đi qua thiết bị xả đi ra ngoài Hỗn hợp khí chưa xử lý hết bụi lại tiếp tục được đưa GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn SVTH: Nguyễn Thị Dung Page 26 Đồ án môn học kỹ thuật xử lý khí thải - sang thiết bị lọc bụi túi vải để loại bỏ bụi ra khỏi dòng khí thải sao cho đạt QCVN 19: 2009/ BTNMT Hỗn hợp khí còn lại được đưa sang tháp hấp thụ bằng dung dịch NaOH để xử lý khí H2S , dung dịch được... lên tháp Dung dịch này sau khi hấp thụ ở đáy tháp được đưa ra bồn chứa Tại đây, dung dịch lỏng này sẽ được xử lý sao cho nồng độ của nước thải đạt được nồng độ cho phép để có thể thải ra môi trường Tiếp theo hỗn hợp khí được dẫn sang tháp hấp phụ vật liệu hấp phụ là than hoạt tính để xử lý SO2 Sau khi đi qua tháp hấp phụ khí sạch đã đạt qui chuẩn thải ra môi trường GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn SVTH: Nguyễn... hiệu suất cần xử lý H2S đạt 99.8 % nên lựa chọn phương pháp xử lý H2S bằng NaOH đảm bảo khử được 100 % H2S trong khí thải (GT.TR129: Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải tập 3_GS.TS.Trần Ngọc Chấn) Công suất: L = 30000 (m3/h) a Tính toán số liệu đầu vào: Vì nhiệt độ khí thải là 500C 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... của thiết bị m 0.003 9 Chiều dài của một đơn nguyên L1’ m 2.6 10 Chiều rộng của một đơn nguyên B1’ m 4.4 11 Chiều rộng của thiết bị B’ m 9.1 12 Chiều dài của thiết bị L’ m 2.9 2 Tính toán thiết bị xử lý khí 2.1 Tính toán hấp thụ xử lý H2S Sử dụng tháp hấp th để xử lí H2S,Ta lựa chọn phương pháp hấp thụ bằng xút NaOH 10%.Trước khi xử lí khí ta hạ nhiệt độ của khí thải xuống còn 30oC Vì hiệu suất cần xử. .. m 0.6 Lưới lọc bụi: GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn SVTH: Nguyễn Thị Dung Page 34 Đồ án môn học kỹ thuật xử lý khí thải Lưu lượng khí thải: L= 500 (m3/ph) Trọng lượng riêng của bụi: b = 3500 (kg/m3) Trọng lượng riêng của khí: k = 1.1 (kg/m3) Nồng độ bụi vào thiết bị: Cv = 2.437 (g/m3) = 2437 (mg/m3) Hiệu suất tối thiểu mà lưới lọc bụi cần xử lý để bụi thải ra đạt QCVN 19: 2009/ BTNMT là: ηXL = ×100% = = 92.6... p = 0.05 và q = 0.08 (Trang 74_GT Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ VÀ XỬ LÝ KHÍ THẢI) GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn SVTH: Nguyễn Thị Dung Page 11 Đồ án môn học kỹ thuật xử lý khí thải Khoảng cách từu nguồn (chân ống khói) đến vị trí có nồng độ cực đại C max trên mặt đất là: xM = = = = 426.875 (m) Nồng độ tối đa cho phép thải ra ngoài môi trường của các khí: (Theo QCVN 19: 2009/ BTNMT) = 6.75 (mg/m3) = 6.75 (g/m3) = 765... 13 10 16 12 12 1.Tính toán thiết bị xử lý bụi 1.1 Xử lý bằng buồng lắng bụi: - Lựa chọn thiết bị buồng lắng để xử lý bụi Dựa vào dải phân cấp cỡ hạt bụi trên Chọn nghĩa là buồng lắng có thể lọc toàn bộ cỡ hạt d 0 - Với công thức: (Công thức 6.4 Tr60.Sách ô nhiễm môi trường và xử lý khí thải tập 2_Trần Ngọc Chấn) Trong đó: + µ : Độ nhớt của khí thải ở 50oC GVHD: Th.S Mai Quang Tuấn SVTH: Nguyễn Thị... 28 Đồ án môn học kỹ thuật xử lý khí thải Hệ số nhớt động lực của khí thải ở 50oC, tính theo công thức gần đúng của Sutherland 5.14_sách ô nhiễm môi trường và xử lý khí thải tập 2_Trần Ngọc Chấn - Gọi: L : lưu lượng khí thải, L = 8.33 (m3/s) ρb : Trọng lượng riêng của bụi, ρb = 3500 kg/m3 l : Chiều dài buồng lắng (m) B: Chiều rộng buồng lắng (m) - Hiệu suất tối thiểu cần để xử lý bụi: ηo=×100 = ×100 =... bụi giảm mạnh Không thích hợp với việc làm sạch khí chứa chất dễ nổ Cồng kềnh, đắt tiền Phải tùy thuộc vào hiệu suất yêu cầu xử lý bụi và đặc điểm của dòng khí thải mà lựa chọn phương pháp xử lý bụi Đối với đặc điểm của dòng thải này thì ta sẽ chọn xử lý bụi bằng: buồng lắng, và thiết bị lọc bụi túi vải 2 Đối với khí: 2.1 Lựa chọn phương pháp xử lý khí: a Phương pháp hấp thụ: b • • Hấp thụ là một