Xử lý SO2 phương pháp hấp thụ dùng tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền – Nguyễn Thái Bình Hạnh – Lớp KTMT K53 MỤC LỤC MỞ ĐẦU .2 I Giới thiệu khí SO2 II Giới thiệu phương pháp hấp thụ Tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền III Sơ đồ công nghệ : A TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THÁP HẤP THỤ I Phương trình cân vật chất II Tính đường kính, chiều cao, trở lực tháp hấp thụ : .7 III Tính toán mô : 18 B TÍNH TOÁN CƠ KHÍ THÁP 19 I Vật liệu chế tạo .19 II Chiều dày thân thiết bị 20 III Đáy nắp thiết bị 22 IV Mặt bích .24 V Chân đỡ 28 C THIẾT KẾ CÁC THIẾT BỊ PHỤ .31 I II Bơm 31 Quạt 35 KẾT LUẬN .39 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường, ĐHBKHN - ĐT: 0438681686 - Fax: 0438693551 Xử lý SO2 phương pháp hấp thụ dùng tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền – Nguyễn Thái Bình Hạnh – Lớp KTMT K53 MỞ ĐẦU Ô nhiễm không khí khí thải từ hoạt động sản xuất công nghiệp vấn đề quan tâm năm gần trở nên đáng lo ngại Phần lớn nhà máy, xí nghiệp hoạt động dây chuyền công nghệ kiểu cũ, chưa trang bị hệ thống xử lý bụi khí độc hại, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng không khí xung quanh Từ đặt vấn đề phải thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy trước thải môi trường Đồ án môn học “Quá trình thiết bị công nghệ môi trường” giải toán xử lý khí SO2 – loại khí thải độc hại công nghiệp, phương pháp hấp thụ I Giới thiệu khí SO2 Tên thông thường : Lưu huỳnh Dioxit ( Anhidrit Sunfuro) Công thức hóa học : SO2 Phân tử gam : 64,054 g mol-1 Là chất khí không màu, có mùi hăng cay nồng độ khí 1ppm[1-73] Điểm nóng chảy : -72,4°C (200.75°K) Điểm sôi : -10°C (263°K) Độ hòa tan nước : 9,4g/100ml (ở 25°C) SO2 ôxit axit, tan nước tạo thành dung dịch axit yếu H2SO3 SO2 + H2O > H2SO3 SO2 chất khử tác dụng chất oxi hóa mạnh SO2 + 2KMnO4 + 2H2O > K2SO4 + 2MnSO4 + H2SO4 SO2 chất oxi hóa tác dụng với chất khử mạnh Viện Khoa học Công nghệ Môi trường, ĐHBKHN - ĐT: 0438681686 - Fax: 0438693551 Xử lý SO2 phương pháp hấp thụ dùng tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền – Nguyễn Thái Bình Hạnh – Lớp KTMT K53 SO2 + 2H2S -> 3S + 2H2O SO2 chất khí gây ô nhiễm điển hình Nó sinh chủ yếu từ trình đốt cháy nhiên liệu có chứa lưu huỳnh, có trình tinh chế dầu mỏ, luyện kim, tinh luyện quặng đồng, sản xuất xi măng giao thông vận tải Nó chất gây mưa axit ăn mòn công trình, phá hoại cối, biến đất đai thành vùng hoang mạc Khí SO2 gây bệnh cho người viêm phổi, mắt, da II Giới thiệu phương pháp hấp thụ Tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền Giới thiệu hấp thụ : Hấp thụ trình hút khí chất lỏng, dùng để thu hồi cấu tử quý, làm khí tách hỗn hợp khí thành cấu tử riêng biệt Khí hút gọi chất bị hấp thụ, chất lỏng để hút dung môi khí không bị hấp thụ gọi khí trơ Quá trình hấp thụ chia thành loại :  Hấp thụ vật lý : trình thuận nghịch bao gồm hấp thụ nhả hấp thụ  Hấp thụ hóa học : trình không thuận nghịch Quá trình hấp thụ phụ thuộc vào dung môi hấp thụ nên việc lựa chọn dung môi quan trọng Nước(H2O) dung môi chọn để giải toán hấp thụ SO2 hỗn hợp khí thải đặt toán Giới thiệu tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền : Tháp đĩa loại tháp ứng dụng nhiều công nghệ hóa chất thực phẩm Tháp đĩa phân thành nhiều loại theo kết cấu đĩa vận chuyển chất lỏng qua lỗ đĩa theo ống chảy chuyền đĩa Loại tháp sử dụng đồ án tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền Tháp hình trụ, bên có nhiều đĩa, có lỗ tròn rãnh Chất lỏng chảy từ xuống qua ống chảy chuyền, khí từ lên qua lỗ rãnh đĩa Tổng tiết diện lỗ rãnh chiếm từ 8÷15% tiết diện tháp Viện Khoa học Công nghệ Môi trường, ĐHBKHN - ĐT: 0438681686 - Fax: 0438693551 Xử lý SO2 phương pháp hấp thụ dùng tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền – Nguyễn Thái Bình Hạnh – Lớp KTMT K53 Đường kính lỗ từ 3÷8mm Đĩa lắp cân bằng, lắp xiên góc với độ dốc 1/45÷1/50 [2-178] III Sơ đồ công nghệ : Hình : Sơ đồ hệ thống hấp thụ xử lý SO2 Chú thích : Thùng chứa khí; Quạt thổi khí; Bể chứa nước; Bơm; Tháp hấp thụ SO2; Van tiêu chuẩn; Bể chứa dung dịch sau hấp thụ Thuyết minh công nghệ : Hỗn hợp khí cần xử lý SO – không khí quạt thổi khí đưa vào đáy tháp, đường dẫn khí vào tháp có lắp van an toàn, van điều chỉnh để điều chỉnh lưu lượng phù hợp yêu cầu Viện Khoa học Công nghệ Môi trường, ĐHBKHN - ĐT: 0438681686 - Fax: 0438693551 Xử lý SO2 phương pháp hấp thụ dùng tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền – Nguyễn Thái Bình Hạnh – Lớp KTMT K53 Nước từ bể chứa bơm ly tâm bơm lên đỉnh tháp Trên đường ống dẫn lỏng có van điều chỉnh ống dẫn khí Khí SO2 sau xử lý lên nắp tháp qua cửa thoát khí nắp Nước hấp thụ SO2 qua cửa tháo lỏng đáy tháp đưa đến hệ thống nhả hấp thụ A TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THÁP HẤP THỤ I Phương trình cân vật chất  Nồng độ khí thải vào tháp (theo đề bài) : Yđ = 0,1 kmol/kmol khí trơ  Lượng khí trơ : Ta có lượng hỗn hợp khí vào tháp hấp thụ tính sau : Gy = Gtrơ + GSO2 = Gtrơ + Gtrơ.Yđ Mà Gy = 15000 Nm3/h → Gy = → Gtrơ = Gy 1+Y đ = 612,2449 1+0,1 15000 24,5 = 612,2449 (kmol/h) = 556,5863(kmol/h) Gy, Yđ  Lượng SO2 bị hấp thụ vào pha lỏng : GSO2 = ŋ Yđ Gtrơ = 0,85 0,1 556,5863 = 47,3098(kmol/h)  Nồng độ SO2 pha khí đỉnh tháp : Yc = (1 – ŋ).Yđ = (1 – 0,85) 0,1 = 0,015 (kmol/kmol khí trơ)  Phương trình cân vật chất cho toàn tháp hấp thụ : Gtrơ Yđ + Gx Xđ = Gtrơ Yc + Gx Xc ↔ Gtrơ (Yđ – Yc) = Gx (Xc – Xđ) Y đ−Y c Gy, Yc → Gx = Gtrơ X c−X đ  Phương trình đường cân : y* = mx = ❑SO P x Với � : số Henry Ở 25°C ta có �SO2 = 0,031 106 mmHg = 40,7895 at [3-139] Viện Khoa học Công nghệ Môi trường, ĐHBKHN - ĐT: 0438681686 - Fax: 0438693551 Gx , X c Gx , X đ Xử lý SO2 phương pháp hấp thụ dùng tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền – Nguyễn Thái Bình Hạnh – Lớp KTMT K53 → y* = m.x = Y* = 40,7895 mX 1+ ( 1−m ) X = x = 40,7895.x 40,7895 X 1+ ( 1−40,7895 ) X = 40,7895 X 1−39,7895 X Đồ thị đường cân Y*=f(X) 0.09 0.08 0.07 0.06 0.05 Nồng độ SO2 cân pha khí Y* 0.04 0.03 0.02 0.01 0 0 0 0 0 0 Nồng độ SO2 pha lỏng X B - B0 Yđ Nồng độ tối đa SO2 pha lỏng : Xcmax B≡B0 Tại B0 ta có : Y*c=Yđ=0,1 kmol/kmol khí trơ αmin Yc → 40,7895 X 1−39,7895 X → Xcmax = Xđ Xc = - = 0,1 Yđ 40,7895+39,7895.Y đ 0,1 40,7895+39,7895.0,1 = 0,0022 Tính lượng dung môi tối thiểu : Gmin B ≡ B0 Lúc đó: tgαmin = Y đ −Yc Xcmax−X đ = 0,1−0,015 0,0022−0 = 38,6364 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường, ĐHBKHN - ĐT: 0438681686 - Fax: 0438693551 Xử lý SO2 phương pháp hấp thụ dùng tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền – Nguyễn Thái Bình Hạnh – Lớp KTMT K53 Gmin = Gtrơ tgαmin = 556,6863 38,6364 = 21508,3546(kmol/h) Lượng dung môi thực tế thường lớn Gmin 20% → Gx = 1,2 Gmin = 1,2 21508,3546 = 25810,0255 (kmol/h)  Phương trình đường làm việc : Nồng độ cấu tử hấp thụ pha lỏng khỏi tháp : - - Xc = - G SO GX = 47,3098 25810,0255 = 0,0018 (kmol SO2/kmol H2O) Phương trình đường làm việc : GX G X +Y c − X X đ [3-140] G tr Gtr 25810,0255 = X + 0,015 556,6863 Y= = 46,3637.X + 0,015 0.12 0.1 0.08 Nồng độ SO2 pha khí 0.06 0.04 0.02 0 0 0 0 0 Nồng độ SO2 pha lỏng II Tính đường kính, chiều cao, trở lực tháp hấp thụ : Tính đường kính tháp : Công thức tính đường kính tháp hấp thụ : D= √ 4.V tb π 3600.❑tb (m) [3-181] Trong : Vtb : lượng (khí) trung bình tháp, m3/h Viện Khoa học Công nghệ Môi trường, ĐHBKHN - ĐT: 0438681686 - Fax: 0438693551 Xử lý SO2 phương pháp hấp thụ dùng tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền – Nguyễn Thái Bình Hạnh – Lớp KTMT K53 �tb : Tốc độ (khí) trung bình tháp, m/s -  Lượng khí trung bình tháp hấp thụ Vtb : Lưu lượng thể tích khí vào tháp : G y M ❑tb Vvào = tb Mtb : khối lượng mol trung bình pha khí, kmol/kg �tb : khối lượng riêng trung bình pha khí Mtb P T 22,4.T P G y M G y 22.4 T P0 G y M → Vvào = = M ytb P T = ❑tb P T 22.4 T P0 612,2449.22,4 ( 273+25 ) = = 14970,1727 (m3/h) 1.273 �tb = Mtb P R.T = ytb tb - Lưu lượng thể tích khí khỏi tháp : Vra = Vtrơ + VSO2 lại Gtr 22 T P G SO 22 T P0 + P T P T 22.4 T P0 = Gtrơ (1+Yc) P T0 22,4 ( 273+25 ) = 556,6863 (1+0,015) 1.273 = - = 13815,8691 (m3/h) Lưu lượng khí trung bình tháp hấp thụ : Vtb = Vv o+Vra = 14970,1727+13815,8691 = 14393,0209(m3/h)  Tốc độ khí trung bình tháp : Đối với tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền làm việc đặn, công thức tính tốc độ (khí) trung bình tháp sau : �gh = 0,05 Trong : �gh : tốc độ giới hạn trên, m/s √ ρx ρy [3-186] �x, �y : khối lượng riêng lỏng hơi, kg/m3 - Pha khí :  ytb = ❑ y đ +❑ yc Khối lượng riêng hỗn hợp khí đầu vào : Viện Khoa học Công nghệ Môi trường, ĐHBKHN - ĐT: 0438681686 - Fax: 0438693551 Xử lý SO2 phương pháp hấp thụ dùng tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền – Nguyễn Thái Bình Hạnh – Lớp KTMT K53 Y đ M SO 2+ ( 1−Y đ ) M kk �yđ = T 22,4 T0 0,1.64,06+ ( 1−0,1 ) 29 273+25 = 22,4 273 = 1,3294 (kg/m3) Khối lượng riêng hỗn hợp khí đầu Y c M SO 2+ ( 1−Y c ) M kk T 22,4 T0 0,015.64,06+ ( 1−0,015 ) 29 273+25 22,4 273 �yc = = = 1,2075 (kg/m3) → �y = - ❑ y đ +❑ yc = 1,3294 +1,2075 Pha lỏng : MSO2 = 64,06 [4-13] = 1,26845 (kg/m3) a 1−atb 1 = tb1 + ρxtb ρtb1 ρtb [3-183] Trong : �xtb : khối lượng riêng trung bình lỏng, kg/m3 �tb1, �tb2 : khối lượng riêng trung bình cấu tử pha lỏng lấy theo nhiệt độ trung bình, kg/m3 atb1 : phần khối lượng trung bình cấu tử pha lỏng Khối lượng riêng hỗn hợp pha lỏng đầu vào : �xđ = �H2O = 997,08 kg/m3 [4-11] Khối lượng riêng hỗn hợp pha lỏng đầu : 1−x (¿¿ c) ρ H 2O (298 K) xc = +¿ ρxc ρSO (298 K ) Xc 0,0018 xc = = 1+ Xc 1+0,0018 = 0,0018(kmol/kmol khí) Nồng độ phần khối lượng : ac = = x c M SO x c M SO + ( 1−x c ) M H O 0,0018.64,06 0,0018.64,06+ ( 1−0,0018 ) 18 = 0,0064 (kg SO2/ kg hỗn hợp lỏng) Viện Khoa học Công nghệ Môi trường, ĐHBKHN - ĐT: 0438681686 - Fax: 0438693551 Xử lý SO2 phương pháp hấp thụ dùng tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền – Nguyễn Thái Bình Hạnh – Lớp KTMT K53 Tra bảng I.2 [4-9] ta có : �SO2 (20°C) = 1383 kg/m3 �SO2 (40°C) = 1327 kg/m3 Dùng phép nội suy ta có : ρSO 2(20 ° C)− ρSO 2(25 ° C) 20−25 ↔ ρSO 2(25 ° C)− ρSO 2(40 ° C) 25−40 = 1383−ρ SO 2(25 ° C ) −5 ρ SO2 ( 25 ° C )−1327 −15 = → �SO2 (25°C) = 1369 kg/m3 → ρxc = 0,0064 1369 1−0,0064 997,08 + = 0,001 → �xc = 998,8166 (kg/m3) ❑x đ +❑xc �xtb = → �gh = 0,05 √ = ρx ρy 997,08+998,8166 = 997,9483 (kg/m3) 997,9483 = 0,05 = 1,4024 (m/s) 1,26845 √ Để tránh tạo bọt ta chọn vận tốc làm việc 90% → �y = 90% �gh = 1,2622 (m/s) → Đường kính tháp : D= √ 4.14393,0209 π 3600 1,2622 = 2,01 (m) Quy chuẩn D = 2,0 (m) Tính lại vận tốc khí tháp : y = V tb π 3600 D = 4.14393,0209 π 3600 22 = 1,2733(m/s)  Thiết kế sơ đĩa A Hđ O H h hc dlỗ - B Đường kính tháp : D = 2,0 m 10 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường, ĐHBKHN - ĐT: 0438681686 - Fax: 0438693551 Lc Xử lý SO2 phương pháp hấp thụ dùng tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền – Nguyễn Thái Bình Hạnh – Lớp KTMT K53 Kích thước bề mặt đệm lót lấy bảng XIII.30[3-432]: Py.10-6 Dy B b1 Z (số rãnh) 0,25 – 21 350 Kích thước chiều dài ống nối Tra bảng XIII.32[3-434] , với áp suất nhỏ 2,5.106 N/m2 l = 150mm  Ống dẫn lỏng vào tháp: Lưu lượng lỏng vào tháp: Gx = 25810,0255 kmol/h Lưu lượng thể tích: Vxv = G X M H2O ρ H 2O 25810,0255.18 997,08 = = 465,9410 m3/h Chọn vận tốc chất lỏng vào tháp: x,v = 2,0 m/s Đường kính ống: Dx,v = √ V x ,v 0,785 3600.xv = √ 465,9410 0,785 3600.1 = 0,287 (m) Quy chuẩn: Dx,v = 0,3 m.Tra bảng XIII.26[3-415] Ống Kích thước nối Kiểu bích Dy ,mm Py 10-6 N/m Dt D1 Bulông I (ĐKtrong) Dn 25 0,1 D db z h Viện Khoa học Công nghệ Môi trường, ĐHBKHN - ĐT: 0438681686 - Fax: 0438693551 Mm 300 325 435 395 365 M20 mm 12 22 Xử lý SO2 phương pháp hấp thụ dùng tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền – Nguyễn Thái Bình Hạnh – Lớp KTMT K53 Kích thước bề mặt đệm lót lấy bảng XIII.30[3-432] : Py.10-6 Dy B b1 Z (số rãnh) 0,25 – 21 300 Chiều dài đoạn ống nối (Tra bảng XIII.32[3-434].Kích thước chiều dài đoạn ống nối) l = 140 mm  Ống dẫn lỏng khỏi tháp: Lưu lượng lỏng khỏi tháp: Gx,r = 25810,0255 + 47,3098 = 25857,3353 kmol/h Lưu lượng thể tích: Vxr = G x ,r M x ,r ρx ,r 25857,3353.18,0415 998,8166 = = 467,0578 m3/h Chọn vận tốc lỏng khỏi đáy tháp: x,r = 1,0 m/s Đường kính ống: Dx,r = √ V x, v 0,785 3600 xr √ = 467,0578 0,785 3600.1 = 0,4065 (m) Quy chuẩn: Dx,r = 0,4 (m) Tra bảng XIII.26[3-416] Ống Kích thước nối Kiểu bích Dy ,mm Py 10-6 D Dt D1 Bulông Dn N/m2 db Mm 0,1 I (ĐKtrong) 400 426 535 495 465 M20 z h mm 16 22 Kích thước bề mặt đệm lót lấy bảng XIII.30[3-432] : Py.10-6 Dy B b1 Z (số rãnh) 26 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường, ĐHBKHN - ĐT: 0438681686 - Fax: 0438693551 Xử lý SO2 phương pháp hấp thụ dùng tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền – Nguyễn Thái Bình Hạnh – Lớp KTMT K53 0,25 – 21 400 Chiều dài đoạn ống nối (Tra bảng XIII.32[3-434].Kích thước chiều dài đoạn ống nối) l = 150 mm V Chân đỡ Tính khối lượng tháp :  Khối lượng thân tháp: Khối lượng riêng thép CT3 – Tra bảng XII.7[3-313] ta được: t = 7,85.103 kg/m3 - Thể tích thân tháp: Vtt = π (D2n− D2t ) H= π (2,012 −2 ) 7,4 = 0,2797 (m3) - Khối lượng thân tháp: m1 = t Vtt = 7,85.103 0,2797 = 2195,645(kg)  Khối lượng đáy nắp tháp: Tra bảng XIII.11[3-384] Với tháp có đường kính 2000 mm, chiều dày đáy S = 10 mm, chiều cao gờ 40 mm, khối lượng đáy (nắp) 364 kg m2 = 2.364 = 728 kg  Khối lượng đĩa: Đĩa làm thép CT3 , dày  = 0,01m π D 2t m3 =  t = π 22 0,01.7,85.103 = 246,49 (kg)  Khối lượng bích: - Bích nối thân với nắp nối thân thiết bị (4 cái) Đường kính trong: Dt = 2000 (mm) Đường kính ngoài: Dn = 2000+2.6 = 2012 (mm) Đường kính bích: D = 2141 (mm) Chiều cao bích: Hbt = 32 (mm) Khối lượng bích: π (D 2−D2n) hb 7,85.103 2 π (2,141 −2,012 ) 0,032.7,85.103 = 105,6431(kg) mbt = Vbt bt = = - Bích nối ống dẫn với thiết bị:  Bích nối ống dẫn khí ( bích) Đường kính ống: 350mm Đường kính ống: 377 mm 27 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường, ĐHBKHN - ĐT: 0438681686 - Fax: 0438693551 Xử lý SO2 phương pháp hấp thụ dùng tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền – Nguyễn Thái Bình Hạnh – Lớp KTMT K53 Đường kính bích: 485 mm Chiều cao: h = 22mm Khối lượng bích: 2 π (0,485 −0,377 ) mbk = Vbk bk = 0,022 7,85.103 =12,621 (kg)  Bích nối ống dẫn lỏng vào : Đường kính ống: 400 mm Đường kính ống: 426 mm Đường kính bích: 535 mm Chiều cao: h = 22 mm Khối lượng bích: mbl = Vbl bl = π (0,535 −0,426 ) 0,022 7,85.103 = 14,2008 (kg) Tổng khối lượng bích: m4 = mbt + mbk + 2.mbl = 463,595 (kg)  Khối lượng dung dịch tháp: Tính cho trường hợp tháp chứa đầy chất lỏng: m5 = π D 2t H xtb = π 7,4 997,9483= 23188,3267 (kg)  Tổng khối lượng tháp: ∑ mi M= = 2195,645 + 728 + 246,49 + 463,595 + 23188,3267 = 26822,0567 (kg)  Trọng lượng toàn tháp: P = M.g = 26822,0567.9,81 = 263124,3762 (N) Chân đỡ tai treo :  Chân đỡ : sử dụng loại chân đỡ thiết bị thẳng đứng Chọn kiểu chân đỡ số I (XIII.21[3-436]) kiểu chân nguyên Trọng lượng chân đỡ(tai treo) phải chịu : 264160,735/4 = 66040,18375 (N) Tra bảng XIII.35[3-437] ta có : Tải trọng cho phép Bề mặt đỡ F.104,m2 Tải trọng L cho phép bề mặt B B1 B2 H h s l 28 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường, ĐHBKHN - ĐT: 0438681686 - Fax: 0438693551 d Xử lý SO2 phương pháp hấp thụ dùng tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền – Nguyễn Thái Bình Hạnh – Lớp KTMT K53 đỡ q.10-6, N/m2 chân G.10-4,N 6,0 711 0,84 300 24 260 37 450 22 18 110 34  Tai treo : Dùng tai treo kiểu VII, thiết bị vỏ mỏng phải có lót để tăng thêm độ cứng chỗ hàn thân Tra bảng XIII.36[3-438] ta có: Tải trọng Bề mặt cho phép đỡ tai F.104,m2 treo G.10-4,N Tải trọng cho phép bề mặt đỡ q.10-6, N/m2 L B B1 H h s l D Khối lượn g1 tai treo, kg 4,0 1,34 190 16 170 28 10 80 25 30 7,35 297 Tra bảng XIII.37[3-439] Tấm lót tai treo thép : Tải trọng cho phép Chiều dày tối thiểu tai treo G.10-4,N thành thiết bị lót Chiều dày tối thiểu thiết bị có lót S H B SH 4,0 46 320 12 29 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường, ĐHBKHN - ĐT: 0438681686 - Fax: 0438693551 Xử lý SO2 phương pháp hấp thụ dùng tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền – Nguyễn Thái Bình Hạnh – Lớp KTMT K53 C THIẾT KẾ CÁC THIẾT BỊ PHỤ I Bơm Năng suất bơm Năng suất bơm ly tâm phụ thuộc vào tốc độ tương đối chất lỏng rãnh guồng, vào bề dày đường kính guồng Tra bảng II.36[4-444] Bơm chất lỏng thường Chọn bơm loại B – bơm ly tâm cấp thẳng đứng để bơm nước nguội, trung tính, Năng suất m3/h Áp suất Số vòng toàn quay, phần, m vòng/ph Nhiệt độ, °C Chiều cao hút,m Vỏ Bánh guồng Trục (55-58).103 29-90 4000→ Chế đô ôch ay xoáy μ 0,0002915  Hê ê số ma sát tính theo công thức : 6,81 0,9 ∆ ¿ + 3,7 ℜ ¿ =−2 ∙lg ¿ √λ Với Δ : đô ê nhám tương đối, xác định theo công thức : 35 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường, ĐHBKHN - ĐT: 0438681686 - Fax: 0438693551 Xử lý SO2 phương pháp hấp thụ dùng tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền – Nguyễn Thái Bình Hạnh – Lớp KTMT K53 ∆= ε d td [4-380] Chọn ống thép không hàn có ε = 0,8mm ⟹ ∆= ε 0,8 = =0,0013 d td 616,2623 Suy : 6,81 0,0013 ¿0,9 + 42159,9942 3,7 ¿ ⇒ λ=0,0255 =−2 ∙lg ¿ √λ Chọn chiều dài toàn bô ê ê thống ống dẫn L = 15m ⟹ ∆ Pms =0,0255 ∙ 15 1,3294.15 ∙ =92,8213 ( N /m2 ) 0,6163 + Tính Pcb : Trở lực cục bô ê đường ống tính theo công thức : Pc =ξ ∙ ω2 ρ ( N /m2 ) [4-377] Trên ê thống ống có van tiêu chuẩn (ξv =5,5), khuỷu 90° mă êt cắt hình vuông dòng ngoă êt từ từ (ξk =0,38) → ξ = 2.ξv + 2.ξk = 2.5,5 + 5.0,38 = 12,9 → Trở lực cục bô ê đường ống : ω 22 ρ 152 1,3294 Pc ,đ =ξ ∙ =12,9 ∙ =1929,29175 ( N /m2 ) 2 Suy : ΔP = ΔPms+ΔPcb = 92,8213 + 1929,29175 = 2022,11305 (N/m2)  Áp suất toàn phần quạt tạo : P=( P2 −P )+ ∆ Ph +∆ Pd + ω2 ρ 152 1,3294 ( + ( ρ k −ρ ) g H =( 1−1 ) +2022,11305+ + 1,369−1,3294 ) 9,81 3≈ 2 Công suất trục động điện : N= Q ∆P 4,4719 2022,11305 = =9,0427 ( k W ) 1000 ηq ηtr 1000.1.1 [4-463] + ηq : hiê suất quạt, lấy ηq =1 + ηtr : hiê suất truyền đô êng lắp trực tiếp với trục đô êng điê ên : tηr = Công suất thiết lập động điện : 36 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường, ĐHBKHN - ĐT: 0438681686 - Fax: 0438693551 Xử lý SO2 phương pháp hấp thụ dùng tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền – Nguyễn Thái Bình Hạnh – Lớp KTMT K53 Nđc = k3.N ( kW) [4-464] Theo bảng II.48[4-464], ê số dự trữ k3 = 1,5 nên : Nđc = k3.N = 1,5 9,0427= 13,5641( kW) KẾT LUẬN Trên toàn phần tính toán Đồ án môn học “Các trình thiết bị công nghệ môi trường”, thiết kế tháp hấp thụ xử lý SO sử dụng dung môi đơn giản nước Việc xử lý SO2 phần quan trọng việc xử lý khí thải Tuy 37 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường, ĐHBKHN - ĐT: 0438681686 - Fax: 0438693551 Xử lý SO2 phương pháp hấp thụ dùng tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền – Nguyễn Thái Bình Hạnh – Lớp KTMT K53 nhiên với phương pháp hấp thụ sử dụng dung môi nước tốn dung môi, hiệu xử lý không cao sinh nước thải Vì thực tế tháp không sử dụng phải thay loại dung môi phù hợp Trong trình thực đồ án môn học, sinh viên củng cố kiến thức lý thuyết môn học chương trình : Các trình thủy lực công nghệ môi trường, Các trình truyền nhiệt công nghệ môi trường, Các trình chuyển khối công nghệ môi trường Bên cạnh đó, sinh viên tiếp cận làm quen với việc tra cứu sử dụng sổ tay, tài liệu tham khảo, cách thực vẽ kỹ thuật hoàn chỉnh Trong trình thực không tránh khỏi thiếu sót, mong nhận góp ý quý thầy cô TÀI LIỆU THAM KHẢO Đặng Kim Chi(2006), Hóa học môi trường, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội 38 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường, ĐHBKHN - ĐT: 0438681686 - Fax: 0438693551 Xử lý SO2 phương pháp hấp thụ dùng tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền – Nguyễn Thái Bình Hạnh – Lớp KTMT K53 GS.TSKH Nguyễn Bin(2008), Các trình, thiết bị công nghệ hóa chất thực phẩm – Tập 4, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội TS Trần Xoa, Pgs TS Nguyễn Trọng Khuông(2006), Sổ tay Quá trình thiết bị công nghệ hóa chất – Tập 2, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội TS Trần Xoa, TS Nguyễn Trọng Khuông(2006), Sổ tay Quá trình thiết bị công nghệ hóa chất – Tập 1, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, Hà Nội 39 Viện Khoa học Công nghệ Môi trường, ĐHBKHN - ĐT: 0438681686 - Fax: 0438693551 [...]... 0,091456578 Ta có đồ thị đường cong động học như sau : Từ đồ thị ta có 11 bậc nằm giữa đường cong phụ và đường làm việc Đây là số đĩa thực tế của tháp → Ntt = 11 c) Trở lực của toàn tháp : Trở lực của tháp đĩa có ống chảy chuyền được tính bằng công thức: 16 Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường, ĐHBKHN - ĐT: 0438681686 - Fax: 0438693551 Xử lý SO2 bằng phương pháp hấp thụ dùng tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền. . .Xử lý SO2 bằng phương pháp hấp thụ dùng tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền – Nguyễn Thái Bình Hạnh – Lớp KTMT K53 D2 4 - Diện tích tiết diện ngang của đĩa : F =  - Diện tích phần chảy chuyền lỏng chiếm 15% diện tích đĩa → Diện tích dành cho chảy chuyền : Fch = 0,15.F = 0,15.3,14 = 0,471 m2 Đường kính ống chảy chuyền chọn là d = 0,2 m Diện tích thực của đĩa : Ft = F – Fch = 3,14... 0438681686 - Fax: 0438693551 Xử lý SO2 bằng phương pháp hấp thụ dùng tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền – Nguyễn Thái Bình Hạnh – Lớp KTMT K53 Tháp có chiều cao khá lớn 6,4m với 11 đĩa do đó ta phải sử dụng thêm bích nối thân thiết bị Như vậy số mặt bích phải dùng là 5 bích 2 Bích nối ống dẫn và các bộ phận của thiết bị : Chọn bích liền bằng kim loại đen  Ống dẫn khí : Lưu lượng khí đi vào tháp ở điều kiện nhiệt... - Fax: 0438693551 Xử lý SO2 bằng phương pháp hấp thụ dùng tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền – Nguyễn Thái Bình Hạnh – Lớp KTMT K53 a) Tính trở lực của một đĩa :  Trở lực của đĩa khô ∆ Pk : ρ y ω2o ∆ Pk = 2 ,N/m2 [3-194]  - Hệ số trở lực, Chọn đĩa có tiết diện tự do của lỗ bằng 10%   = 1.82 ytb – khối lượng riêng trung bình của pha hơi, ytb = 1,26845 kg/m3 o – tốc độ hơi qua lỗ, o =  Pk = ρ... tháp hấp thụ thường lớn hơn 3,dựa vào bảng mô phỏng áp suất ta chọn P = 1at, D = 2m, H = 6,4 m Như vậy, khi tăng lượng dung môi, giữ nguyên áp suất và nhiệt độ thì : - Đường kính tháp không thay đổi Chiều cao tháp giảm Trở lực tháp tăng Ta có các giá trị : 18 Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường, ĐHBKHN - ĐT: 0438681686 - Fax: 0438693551 Xử lý SO2 bằng phương pháp hấp thụ dùng tháp đĩa lỗ có ống chảy. .. 0438681686 - Fax: 0438693551 Xử lý SO2 bằng phương pháp hấp thụ dùng tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền – Nguyễn Thái Bình Hạnh – Lớp KTMT K53 ( √ ( )) Gx ∆ Pt =1,3 K hc + K m Lc 3 - 2 g ρ x , N /m 2 [3-194] hc : chiều cao ống chảy chuyền nhô lên khỏi bề mặt đĩa Chọn hc = 50mm = 0,05 m Gxm : lưu lượng lỏng ,kg/s Nồng độ mol trung bình pha lỏng: xtb = xđ + xc 2 = 0+0.0018 2 = 0,0009 kmol SO2/ kmol hỗn hợp Khối... 0438693551 Xử lý SO2 bằng phương pháp hấp thụ dùng tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền – Nguyễn Thái Bình Hạnh – Lớp KTMT K53 0,25 – 21 400 5 1 3 Chiều dài đoạn ống nối (Tra bảng XIII.32[3-434].Kích thước chiều dài đoạn ống nối) được l = 150 mm V Chân đỡ 1 Tính khối lượng của tháp :  Khối lượng thân tháp: Khối lượng riêng của thép CT3 – Tra bảng XII.7[3-313] ta được: t = 7,85.103 kg/m3 - Thể tích thân tháp: ... 0,1701 myT =  CyT = e m yT = 0,765728042 = e 0,765728042 = 2,150559503 Đường kính tháp D=2,0 m nên phải tính đến lượng chất lỏng bị bắn từ đĩa dưới lên đĩa trên U Ta có : 14 Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường, ĐHBKHN - ĐT: 0438681686 - Fax: 0438693551 Xử lý SO2 bằng phương pháp hấp thụ dùng tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền – Nguyễn Thái Bình Hạnh – Lớp KTMT K53 U = ( A ωy 2 -1 )2.B kg chất lỏng kg... trên ta có σ = 106,6783 N/m2 thỏa mãn Vậy S = 4mm 21 Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường, ĐHBKHN - ĐT: 0438681686 - Fax: 0438693551 Xử lý SO2 bằng phương pháp hấp thụ dùng tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền – Nguyễn Thái Bình Hạnh – Lớp KTMT K53 III Đáy và nắp thiết bị  Áp suất làm việc trong thiết bị là 2,126.105 N/m2 > 7.104 N/m2, thiết bị thẳng đứng nên chọn đáy và nắp elip có gờ Với tháp có đường... −2,012 ) 0,032.7,85.103 = 105,6431(kg) 4 mbt = Vbt bt = = - Bích nối ống dẫn với thiết bị:  Bích nối ống dẫn khí ( 2 bích) Đường kính trong ống: 350mm Đường kính ngoài ống: 377 mm 27 Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường, ĐHBKHN - ĐT: 0438681686 - Fax: 0438693551 Xử lý SO2 bằng phương pháp hấp thụ dùng tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền – Nguyễn Thái Bình Hạnh – Lớp KTMT K53 Đường kính ngoài của bích: ... sử dụng đồ án tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền Tháp hình trụ, bên có nhiều đĩa, có lỗ tròn rãnh Chất lỏng chảy từ xuống qua ống chảy chuyền, khí từ lên qua lỗ rãnh đĩa Tổng tiết diện lỗ rãnh chiếm... 0438693551 Xử lý SO2 phương pháp hấp thụ dùng tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền – Nguyễn Thái Bình Hạnh – Lớp KTMT K53 nhiên với phương pháp hấp thụ sử dụng dung môi nước tốn dung môi, hiệu xử lý không... 0438681686 - Fax: 0438693551 Xử lý SO2 phương pháp hấp thụ dùng tháp đĩa lỗ có ống chảy chuyền – Nguyễn Thái Bình Hạnh – Lớp KTMT K53 Tháp có chiều cao lớn 6,4m với 11 đĩa ta phải sử dụng thêm bích