Chuyên đề Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý khí thải lò hơi đốt dầu do công suất 1,5 tấn/h

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM VIỆN KHCN & QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG -----------š&›----------- Tiểu luận môn KỸ THUẬT KHỐNG CHẾ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ VÀ TIẾNG ỒN Tên chuyên đề: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ THẢI LÒ HƠI ĐỐT DẦU DO CÔNG SUẤT 1,5 TẤN/H TP. HCM, tháng 6 năm 2010 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU Như ta đã biết thời đại ngày nay là thời đại công nghiệp hóa; hiện đại hóa đất nước, cuộc sống ngày càng nhộn nhịp, dân số thế giới ngày càng tăng thì đòi hỏi sản phẩm sản xuất từ các ngành công nghiệp, nông nghiệp cũng phải tăng để phục vụ nhu cầu của cuộc sống. Bên cạnh những lợi ích mà con người đạt được thì cũng kèm theo đó là một số hiểm họa phát sinh từ các quá trình hoạt động của các công ty xí nghiệp và đặc biệt là hoạt động của các khu công nghiệp đã thải ra bầu trời một lượng khí độc ô nhiễm đáng kể như (Bụi, SOx, NOx, COx, HCl, H2SO4, H2S….). Các loại khí độc này là một trong những nguyên nhân làm ảnh hưởng mạnh đến sức khỏe của con người và động vật, gây nên hiện tượng hiệu ứng nhà kính, mưa axit, làm mất cân bằng hệ sinh thái,… Do vậy để giảm được những mối hiểm họa đó, giúp cho môi trường sinh thái được trong lành thì cần có những biện pháp, những quy trình xử lý có hiệu quả. Nếu không được xử lý tốt sẽ dẫn đến hàng loạt các hậu quả môi trường không thể lường trước được. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1. Khái niệm chung Không khí gồm 78,09% N2; 20,94% O2; 1- 4% hơi nước; 0,03% CO2; các khí trơ khác như Xe, He, H2. Ô nhiễm không khí là sự có mặt của các chất trong khí quyển sinh ra từ hoạt động của con người hoặc các quá trình tự nhiên và nếu nồng độ đủ lớn và thời gian đủ lâu chúng sẽ ảnh hưởng đến sự thoải mái, dễ chịu, sức khoẻ hoặc lợi ích của con người hoặc môi trường. Đối với môi trường không khí trong nhà cần phải kể thêm các yếu tố vi khí hậu như nhiệt độ, độ ẩm, bức xạ, gió. 1.2. Nguồn gốc phát sinh Tự nhiên Khí, bụi thoát ra từ núi lửa, cháy rừng. Các khoáng chất có tính phóng xạ trong tầng địa quyển do tác động bởi các tia vũ trụ phát tán vào môi trường không khí thông qua các hoạt động tự nhiên của lớp vỏ trái đất. Gió, bão mang bụi và keo muối từ biển hay từ đất liền di chuyển đến các vùng khác trên trái đất. Sản phẩm của các phản ứng hoá học trong tự nhiên: trong khí quyển, các phản ứng hoá học luôn luôn diễn ra, ngay trong tầng không khí thấp sát mặt đất, các khí hay hơi cũng luôn luôn chuyển hoá thành chất rắn, chất lỏng nhờ các quá trình oxy hoá hay đông đặc. Trong tầng khí quyển cao hơn, các chất khí chuyển hoá hóa học do phản ứng quang hoá… Mùi sinh ra do sự phân hủy tự nhiên của các chất hữu cơ cũng là một nguồn tự nhiên phát sinh chất ô nhiễm khí. Phấn hoa, vi khuẩn, nấm mốc… Nhân tạo Giao thông vận tải Các phương tiện giao thông vận tải khi hoạt động thải vào không khí từ 150-200 chất, trong đó có các chất ô nhiễm chủ yếu là bụi, các khí oxit cacbon (COx: CO, CO2), hydrocacbon, chì… Lượng xe ô tô trên thế giới đến cuối thế kỉ 20 đã đạt đến 500 triệu chiếc, trong đó Mỹ là nước có nhiều ô tô nhất, bình quân 0,73 chiếc/người. Theo số liệu của Cục thống kê, năm 1999 nước ta có khoảng 500.000 xe ô tô và 6.500.000 xe gắn máy các loại. Ở Thành phố Hồ Chí Minh lượng xe gắn máy các loại vào khoảng 1,5 triệu chiếc. Sản xuất công nghiệp Các ngành công nghiệp phát triển đi kèm với ô nhiễm không khí như: sản xuất phân bón, hóa chất, luyện kim, hóa dầu, giấy, công nghiệp thuộc da,… Phần lớn khí thải sinh ra do đốt các sản phẩm dầu mỏ với các chất ô nhiễm là CO2, CO, NOx, SO2,… Mỗi năm luợng khí CO2 sinh ra do đốt nhiên liệu thải vào khí quyển đến trên 5 tỉ tấn, đồng thời tốc độ gia tăng hàng năm là 0,5%. Hàm lượng CO2 trong khí quyển của thế kỷ trước là 300 ppm, đến năm 2000 tăng lên 365 – 380 ppm và trong tương lai còn tăng nhanh hơn nữa. Ngoài ra, hàng năm công nghiệp còn thải ra 200 triệu tấn SO2, 150 triệu tấn oxit Nitơ và 110 triệu tấn bụi. Nhà máy gang thép và luyện kim màu cũng thải vào khí quyển các loại bụi vô cơ và bụi kim loại độc hại. Các nhà máy hóa chất thải ra các chất kích thích, chất ăn mòn, chất có mùi hôi thối vô cơ và hữu cơ. Nền công nghiệp của Việt Nam gần đây đã phát triển đủ tất cả các ngành nghề, với sản lượng tuy chưa cao nhưng do sự lạc hậu về công nghệ, thiết bị cũ, nên tỷ lệ thải chất thải rất cao và đã hình thành các khu ô nhiễm công nghiệp cục bộ, đặc biệt là các khu công nghiệp (KCN) cũ tập trung. Các khí thải từ nhà máy ở nước ta thải ra ngày càng lớn và đa dạng. Ô nhiễm không khí trong nhà. Nguồn ô nhiễm do sinh hoạt của con người chủ yếu là bếp đun và lò sưởi sử dụng các nhiên liệu than, củi, dầu lửa, khí đốt… Nhìn chung, nguồn ô nhiễm này nhỏ, nhưng thường gây ô nhiễm cục bộ trong một phòng nhỏ hay trong ngôi nhà. Các chất ô nhiễm là bụi tro, oxit cacbon (CO, CO2), oxit lưu huỳnh (SO2), hơi dầu xăng, khí đốt (gas),… Các sản phẩm tạo điều kiện tiện nghi cho cuộc sống của con người cũng tạo ra các chất ô nhiễm không khí: sử dụng chất tẩy rửa, thuốc xịt khử mùi, sơn vecni, keo dán, thuốc nhuộm, thuốc uốn tóc, hơi dung môi hữu cơ như axeton (CH3COCH3), formaldehyt (HCHO)...; máy photocopy sinh khí ozon (O3); khu vực nhà xe, nơi đậu xe máy sẽ phát thải vào không khí hơi xăng dầu là các hợp chất hữu cơ. Các sinh hoạt cá nhân như hút thuốc sinh ra bụi và các khí monoxit cacbon (CO), nicotin… Khói thuốc lá là chất ô nhiễm lớn nhất trong các môi trường kín như trong ôtô, tàu hoả, ở cửa hàng, trong lớp học, phòng làm việc,… Các chất ô nhiễm không khí sinh ra do phân hủy chất thải sinh hoạt từ ao, hồ, cống rãnh, bể tự hoại hoặc từ các thùng chứa rác, bô rác,… chủ yếu là mêtan (CH4), sunfua hydro (H2S), amoniac (NH3), mùi hôi thối của cá, thịt ươn,… Lượng phát thải chất ô nhiễm không khí từ nguồn tự nhiên lớn hơn nhiều so với nguồn nhân tạo nhưng phân bố đồng đều trên thế giới. Ở khu tập trung đông dân cư thì mật độ phát thải do con người tập trung cao hơn và gia tăng mức độ tác hại. 1.3. Đặc tính khí thải lò hơi đốt dầu DO Trong quá trình hoạt động của các hệ thống lò hơi đốt dầu DO sinh ra các chất khí ô nhiễm đặc trưng như bụi, COX, NOX, SOX… Bảng 1.1: Các chất ô nhiễm đặc trưng STT Ngành sản xuất Các chất ô nhiễm đặc trưng Ngành công nghiệp năng lượng Nhà máy nhiệt điện, lò nung, nồi hơi đốt bằng nhiên liệu hóa thạch: than đá, dầu mỏ (DO, FO) Bụi, SOx, NOx, COx, hydrocacbon aldehyt. Ngành công nghiệp luyện kim Luyện kim, đúc Bụi, SO2 , COx (CO, CO2), HF, chì Ngành công nghiệp hoá chất Sản xuất hoá chất cơ bản Axit sunfuric Amoniac Xút – Clo SOx (SO2, SO3). NH3. Cl2, HCl Sản xuất phân bón Superphotphat, phân lân nung chảy Ure Bụi, HF, SiF4, SO3 CO, CO2, NH3, SO2 Lọc dầu Hydrocacbon, bụi, COx, SOx, NOx. Ngành công nghiệp vật liệu xây dựng Sản xuất xi măng, vật liệu xây dựng Bụi, CO, CO2, SO2, NOx, HF Tôn mạ kẽm Bụi kim loại, NH3, HCl, SO2 Ngành công nghiệp nhẹ Dệt, nhuộm Bụi, xơ sợi, hợp chất hữu cơ Sản xuất giấy Bụi, mùi hôi (H2S, metylmercaptan, dimetylsunfit…), Clo Gốm sứ, thuỷ tinh Bụi, COx, HF Keo, sơn, vecni Bụi, hợp chất hữu cơ Xà bông, bột giặt Bụi, kiềm Sản xuất thuốc lá Bụi, mùi , nicôtin , menthol Sản xuất thuốc trừ sâu Bụi, thuốc trừ sâu Công nghệ thuộc da Mùi hôi Sản xuất nhựa, cao su, chất dẻo Bụi, mùi hôi, hợp chất lưu huỳnh Ngành công nghiệp thực phẩm Sản xuất nước đá NH3 Chế biến hạt điều Bụi, mùi hôi, phenol Chế biến sữa, thịt, cá, hải sản Mùi hôi, clo, tác nhân lạnh (NH3, CFC… ) Chăn nuôi amoniac (NH3), mùi hôi (sunfuahydro (H2S), mercaptan...); (nguồn: giáo trình kỹ thuật môi trường của viện khoa học công nghệ và quản lý môi trường – Trường ĐH Công Nghiệp TPHCM) CHƯƠNG 2: ẢNH HƯỞNG VÀ TÁC ĐỘNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG VÀ CON NGƯỜI 2.1. Khí COX 2.1.1. Tới con người Cacbon monooxit là một khí độc, con người có thể chết đột ngột khi tiếp xúc hít thở khí CO, nó tạo hợp chất bền với hemoglobin (mạnh gấp 250 lần so với O2). CO có thể thế O2 trong hemoglobin tạo ra cacboxy-hemoglobin, do đó làm giảm khả năng tải O2 của máu: O2Hb + CO ⇌ COHb + O2 Nhiễm độc cấp CO thường bị đau đầu, ù tai, chống mặt, buồn nôn, mệt mỏi, co giật rồi bị hôn mê. Nếu bị nhiễm nặng thì bị hôn mê ngay, chân tay mềm nhũn, mặt xanh tím, bị phù phổi cấp. Nhiễm độc mãn tính CO thường bị đau đầu dai dẵng, chống măt, mệt mỏi, sút cân. Mỗi năm trên thế giới có hàng trăm người bị chết do trúng độc khí CO Khi cấp cứu người bị nhiễm độc CO, trước hết phải đưa nạn nhân ra chỗ thoáng và cho thở oxy để phản ứng giải hấp CO xảy ra: HbCO + O2 ⇌ HbO2 + CO Bảng 2.1 Ảnh hưởng độc hại của CO đối với con người ở các nồng độ khác nhau Nồng độ CO (ppm) % Chuyển hóa HbO2 -> HbCO Ảnh hưởng độc hại đối với con người 10 2 Rối loạn khả năng phán đoán, giảm tầm nhìn 100 15 Đau đầu, chóng mặt, mệt mỏi 250 32 Ngất, bất tỉnh 750 60 Chết sau vài giờ 1000 66 Chết rất nhanh (Nguồn: giáo trình hóa môi trường của Hoàng Thái Long- ĐH Khoa học Huế) 2.1.2. Tới cây cối (thực vật) Thực vật ít nhạy cảm với CO so với con người và động vật, nhưng khi nồng đọ CO cao (100-10000 ppm) làm cho lá rụng, bị xoắn quăn, cây non bị chết, cây côi chậm phát triển. 2.2. Khí NOx 2.2.1. Tới con người NO cũng có khả năng tạo liên kết với hemoglobin như CO (mạnh gấp 1500 lần so với khí CO), làm giảm hiệu suất vận chuyển Oxy của máu. Song, trong không khí bị ô nhiễm, lượng NO thấp hơn nhiều lần so với khí CO, vì vậy tác động của nó đến hemoglobin cũng nhỏ hơn nhiều. Khí NO2 với nồng 100ppm có thể làm chết người và động vật chỉ sau vài phút, với nồng độ 5ppm có thể gây tác hại bộ máy hô hấp sau mấy phút tiếp xúc, với nồng đô 15 – 50 ppm gây hiểm cho tim, phổi, gan sau vài giờ tiếp xúc, với nồng độ khoảng 0,06 ppm cũng có thể gây bệnh phổi cho người nếu tiếp xúc lâu dài. NO2 là loại khí gây nguy hại nhiều đến con người. Bảng 2.2 Ảnh hưởng độc hại của NO2 với con người ở các nồng độ khác nhau Nồng độ NO2 (ppm) Thời gian phơi nhiễm Mức độ độc hại đối với con người 50 - 100 Dưới 1 giờ Viêm phổi khi phơi nhiễm 6-8 tuần 150 - 200 Dưới 1 giờ Hủy hoại khí quản, chết nếu phơi nhiễm 3-5 tuần >=500 2 - 10 ngày Chết (Nguồn: giáo trình hóa môi trường của Hoàng Thái Long- ĐH Khoa học Huế) 2.2.2. Tới cây cối (thực vật) NOX chỉ ảnh hưởng đến thực vật khi nồng độ của nó đủ lớn. Người ta thấy ở vùng đô thị hóa cao, nồng độ NOX đạt khoảng 3,93ppm, sự quang hợp của thực vật chỉ giảm đi 25%. Một số thực vật nhạy cảm đối với môi trường sẽ bị tác hại khi nồng độ NO2 1 ppm và khoảng thời gian tác động trong khoảng một ngày, nếu nồng độ NO2 ít, chỉ độ 0,35 ppm thì thời gian tác động khoảng một tháng. Ngoài ra NOX còn ảnh hưởng tới quá trình quang hợp. 50 100 100 50 150 150 200 200 Hình 2.1. Ảnh hưởng NO đến quang hợp Hình 2.2. Ảnh hưởng của NO2 đến quang hợp Khi nồng độ NOX lớn hơn 0,5 ÷ 0,7ppm chúng sẽ làm giảm sự quang hợp. Hình 3.1 và 3.2 cho thấy rằng NO và NO2 làm giảm sự quang hợp với nhiều mức độ khác nhau đối với cùng thời gian tác động. Sự giảm quang hợp đạt đến trạng thái cân bằng đối với NO nhanh hơn đối với NO2 và sau khi môi trường hết ô nhiễm, sự quay trở lại trạng thái ban đầu đối với NO nhanh hơn đối với NO2. Trong những vùng đô thị hóa cao (nồng độ NOx đạt khoảng 3,93ppm), sự quang hợp có thể bị giảm đi 25%. 2.2.3. Tới quá trình phát triển kinh tế xã hội Không khí ở thành phố và khu công nghiệp bị ô nhiễm NOX mạnh. NO và NO2 hình thành khói quang học. NOX làm phai màu thuốc nhuộm vải, làm hỏng vải, làm hoen gỉ kim loại. 2.3. Khí SOX 2.3.1. Tới con người Khí sunfurơ gây tác hại chủ yếu ở đường hô hấp, kích thích và gây ngạt. Hầu hết mọi người đều bị kích thích khi nồng độ SO2 trong không khí bằng hoặc cao hơn 5 ppm. Những người nhạy cảm có thể bị kích thích ngay ở nồng độ thấp hơn 1 - 2 ppm SO2. Nhiễm độc SO2 ở nồng độ cao hơn 5 - 10 ppm SO2 có thể gây co thắt phế quản mạnh. Ô nhiễm SO2 kèm với khói có thể gây ra hiện tượng synergism, đặc biệt trong các sự cố sương khói kiểu London. Mặc dù nồng độ gây chết người khá lớn, đến 500 ppm, nhưng khí SO2 vẫn được xem là tác nhân gây ô nhiễm không khí đáng kể nhất, do nó có thể gây tác hại đến người già, người có bệnh đường hô hấp, tim mạch. Bảng 2.3. Một số ảnh hưởng của SO2 đối với con người Nồng độ (ppm) Thời gian tiếp xúc Ảnh hưởng 0,03 - 0,5 liên tục Viêm cuống phổi 0,3 - 1 20 giây Thay đổi hoạt động của não 0,5 - 1,4 1 phút Ngửi thấy mùi 0,3 - 1,5 15 phút Tăng độ nhạy thị giác 1 - 5 30 phút Ngạt thở mất khả năng khứu giác 1,6 - 5 > 6 giờ Co đường hô hấp (khí quản, phổi) 5 - 20 > 6 giờ Tổn thương phổi có thể hồi phục >20 > 6 giờ Phù phổi nước, tê liệt, chết (Nguồn: giáo trình hóa môi trường của Hoàng Thái Long- ĐH Khoa học Huế) 2.3.2. Tới cây cối (thực vật) Đối với thực vật, ở nồng độ cao, SO2 phá hủy các mô lá, làm hư hại vùng rìa và vùng nằm giữa các gân lá. Khi độ ẩm tương đối trong không khí tăng lên thì tác hại của SO2 đối với thực vật cũng tăng lên. Tác hại này trở nên nghiêm trọng khi những lỗ nhỏ trên lớp biểu bì bề mặt dùng để trao đổi khí bị nở ra. Tiếp xúc lâu dài với khí quyển chứa SO2 ở nồng độ thấp sẽ nguy hiểm với cây trồng hơn tiếp xúc với nồng độ cao trong thời gian ngắn. Ngoài ra nó còn tác hại đến sự sinh trưởng của rau quả, làm cho cây vàng lá, rụng lá hoặc bị chết. 2.3.3. Tới quá trình phát triển kinh tế xã hội Làm thay đổi tính năng vật liệu; Làm thay đổi màu sắc các loại đá; Ăn mòn kim loại; Giảm độ bền của sản phẩm và đồ tiêu dùng. => Chất lượng sản phẩm giảm, ảnh hưởng đến các công trình máy móc gây tổn thất không nhỏ trong quá trình sản xuất. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 3.1. Tính toán thiết kế hệ thống xử lý bụi bằng cyclon Số liệu tính toán: Vận tốc khí vào cyclon: V= 20 m/s Lưu lượng khí thải: Q = 5000 m3/h = 1.39 m 3/s Ta có: W x H = Q/V ½ x ¼ D2 =1.39/20 D = 0.746 m . Ta chọn D = 0.8 m Đường kính ống ra: Dc= 0.373 m => Dc=0.4 m Đường kính ống đứng : Dd= 0.1865 m =>Dd=0.2 m Chiều cao ống vỏ: L1 = 2xD= 1.492 m =>L1= 1.6 m Chiều cao phần nón: L2 = 2xD =1.492 m =>L2=1.6 m Chiều cao cửa vào: H= 0.5D= 0.373 m =>H= 0.4 m Chiều rộng cửa vào: B= 0.1865 m => B= 0.2 m Chiều cao ống ra: L3= 0.249 m =>L3=0.27 m 3.1.2. thiết kế (kèm phai autocad) 3.2. Tính toán tháp đệm 3.2.1. Xác định các thông số đầu vào Đốt 2 lít dầu DO có thành phần trọng lượng có thành phần sử dụng của nhiên liệu được cho trong bảng sau: Thành phần cháy C H O N S % trọng lượng 84.6 11 0.3 0.2 1.6 Độ tro(A) 0.3 Độ ẩm(W) 2 Khối lượng riêng của dầu DO ở 150C: d = 0,97kg/l Lượng dầu cần đốt trong 1 giờ: B = 2 * 0,97 = 1,94 kg/h Các đại lượng của quá trình cháy được tính: Lượng kk khô cần thiết cho quá trình cháy = 10,476 (m3 chuẩn/ kg nhiên liệu) Lượng không khí ẩm cần thiết cho quá trình cháy t = 300C,φ = 65% => d = 17 (g/kg) = 10,760 (m3 chuẩn/ kg nhiên liệu) Lượng kk ẩm thực tế với hệ số thừa kk α = 1,4 = 10,760 (m3 chuẩn/ kg nhiên liệu) Lượng kk ẩm thực tế với hệ số thừa kk α = 1,4 = 15,064 (m3 chuẩn/ kg nhiên liệu) Lượng khí SO2 trong spc = 0,011 (m3 chuẩn/ kg nhiên liệu) Lượng khí CO trong spc với hệ số cháy không hoàn toàn η = 0,06 = 9,467x10-3 (m3 chuẩn/ kg nhiên liệu) Lượng CO2 trong spc = 1.158 (m3 chuẩn/ kg nhiên liệu) Lượng hơi nước trong spc = 1,655 (m3 chuẩn/ kg nhiên liệu) Lượng N2 trong spc = 11,902 (m3 chuẩn/ kg nhiên liệu) Lượng O2 trong không khí thừa =0,60304 (m3 chuẩn/ kg nhiên liệu) Lượng NOx trong Spc =9,451x10-4 (m3 chuẩn/ kg nhiên liệu) Lượng N2 tham gia phản ứng tạo NOx = 4,725x10-4 m3 (m3 chuẩn/ kg nhiên liệu) Lượng O2 tham gia phản ứng tạo NOx =9,451x10-4 m3 (m3 chuẩn/ kg nhiên liệu) Lượng spc tổng cộng ở điều kiện chuẩn =16,034 (m3 chuẩn/ kg nhiên liệu) Lưu lượng khói spc ở đk thực tế (tkhói=1500C) =0,0133 m3/s Tải lượng SO2, ρ = 2,926 =0,0173 g/s Tải lượng CO, ρ = 1,25 =6,377x10-3 g/s Tải lượng CO2, ρ = 1,977 =1,659 Tải lượng NOx = 1,046.10-3 Tải lượng tro bụi a = 0,3 =3,233x10-4 Với (kg/h) Nồng độ phát thải các chất ô nhiễm SO2 ==1,3 g/m3 CO = =0,479 g/m3 CO2 ==124,736 g/m3 NOx ==0,786 g/m3 Bụi ==21,697 g/m3 Tiến hành làm lạnh hạ nhiệt độ khói thải xuống 600C ta xác định lại lưu lượng thực tế và xác định các thông số về nồng độ các chất khi trong khói thải ta có số liệu như sau: Lưu lượng khói spc ở đk thực tế (tkhói=600C) Nồng độ các chất ô nhiễm ở 600C CSO2 = 1647,62(mg/m3) CCO = 607,33(mg/m3) CCO2 = 158 000(mg/m3) CNOx = 99,619(mg/m3) So sánh với TCVN 5939-2005 Nhận thấy: SO2 vượt tiêu chuẩn cho phép, cần phải xử lý trước khi thải ra môi trường * Các thông số ban đầu: Lưu lượng dòng khí thải V =37,8 m3/h Nồng độ SO2 ban đầu C =1,64762 g/m3 Nhiệt độ dòng khí thải đầu vào t1 = 600C Chọn nhiệt độ làm việc của thiết bị tk =320C Chọn dung môi phun vào tháp đệm là nước Nhiệt độ nước đi vào tháp t = 250C Áp suất làm việc của thiết bị p = 800 mmHg Hỗn hợp khí xem như gồm SO2 và khí thải 3.2.2. Xác định các dòng vật chất – Đường cân bằng pha - Pha khí Suất lượng hỗn hợp khí thải Nồng độ hỗn hợp khí thải Nồng độ SO2 ban đầu Nồng độ phần mol SO2 đầu vào Tỷ suất mol SO2 trong pha khí Nồng độ mol SO2 đầu ra Lấy theo tiêu chuẩn Việt Nam 5939 – 2005 CSO2ra = 0,5(g/m3) Nồng độ phần mol SO2 đầu ra Tỷ suất mol SO2 đầu ra (mol SO2/mol khí) Suất lượng SO2 ban đầu Suất lượng mol của cấu tử trơ Gtr = Ghh.(1 - Yñ) = 1456*(1 – 0,668*10-3) = 1455,027 (mol/h) Hiệu quả của quá trình hấp thu Lượng SO2 bị hấp thụ Lượng SO2 còn lại Suất lượng hỗn hợp khí thải đầu ra Khối lượng riêng của hỗn hợp khí thải Khối lượng mol của hỗn hợp khí Phương trình đường cân bằng cho quá trình hấp thụ khi hấp thụ SO2 bằng nước (t=320C, H =38000) Trong đó: H là hằng số Henry để xác định đường cân bằng Phương trình đường cân bằng y*= mx Xác định điểm Xcmax Giả sử dung môi ban đầu đi vào tháp đệm là nước sạch, Xđ =0 Ta xét giao điểm đường làm việc với đường cân bằng là điểm (Xc,Yd) Lúc này Y*cb = Yd = 0,668 * 10-3(mol/h) thế vào phương trình đường làm việc ta có Xác định lượng dung môi tối thiểu cần cho tháp Lượng dung môi cần thiết Vì trong các thiết bị hấp thụ không bao giờ đạt được cân bằng giữa các pha điều đó có nghĩa nồng độ cân bằng luôn lớn hơn nồng độ thực tế Lượng dung môi cần thiết lấy bằng 1,5 lượng dung môi tối thiểu Ltt = 1,5 * Lmin = 1,5 * 48197 = 72295,5 (mol/h)=1301,319(kg/h) = 0,3615(kg/s) Nồng độ dung dịch ra khỏi tháp Xc = 9,366*10-6 (mol SO2/molhp) Phương trình đường làm việc đi qua 2 điểm A(0 ; 0,2026 * 10-3), B(9,366 * 10-6 ; 0,668 * 10-3) Chọn vật liệu đệm Vòng sứ xếp ngẫu nhiên Kích thước 20 x 20 x 2,2 Bề mặt riêng σ =240 m2/m3 Thể tích tự do Vđ =0,73 m3/m3 Số đệm trong 1 m3 = 95 * 103 Khối lượng riêng 650kg/m3 Vận tốc khí đi trong tháp Tháp đệm có thể làm việc ở các chế độ thủy động khác nhau: chế độ màng, chế độ treo và chế độ nhũ tương. Nếu sử dụng chế độ nhũ tương gây ra hiện tượng khuấy trộn ngước, còn chế độ treo sẽ khó khăn vì chế độ này sẽ tồn tại 1 khoảng rất hẹp. Vì vậy chế độ màng thường được chọn cho sự làm việc của tháp nên vận tốc làm việc được chọn = (80% ¸ 90%) vận tốc sặc ws Vận tốc sặc ứng với điểm đảo pha được tính bằng công thức thực nghiệm Trong đó: Tháp đệm A = 0,022 : khối lượng riêng trung bình của pha lỏng và pha khí trong tháp, kg/m3 : độ nhớt của nước ở 320C và 250C, Ns/m2 Ltb, Gtb: Suất lượng trung bình của pha lỏng và pha khí trong tháp(kg/s) Độ nhớt của nước ở 250C =0,8937 * 10-3 Ns/m2 Độ nhớt của nước ở 320C = 0,7679 * 10-3 Ns/m2 Suất lượng trung bình của hỗn hợp khí thải Chọn lượng dung môi và ra khỏi tháp gần như bằng nhau Vậy vận tốc dòng khí đi trong tháp = 0,45(m/s) Đường kính tháp (m) Chọn D = 0,2 (m) = 20 (cm) Tiết diện của tháp Kiểm tra chế độ làm việc Với D =0,2 m Vậy chế độ thuỷ động trong tháp ở chế độ chuyển tiếp Vtb: Lưu lượng khí trung bình đi qua tháp Xác định chiều cao lớp đệm H =noy*hoy Tính số đơn vị truyền khối noy Ta có phương trình đường làm việc: Phương trình đường cân bằng Bằng phương pháp tích phân số ta tính được noy = 2,214 Chiều cao một đơn vị chuyển khối Độ nhớt củ