Xử lý khí thải SO2

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN I. KHÁI NIỆM: 1. Khái niệm: Hấp thu là quá trình xảy ra khi một cấu tử của pha khí khuếch tán vào pha lỏng do sự tiếp xúc giữa hai pha khí và lỏng. Nếu quá trình xảy ra ngược lại, nghĩa là cần sự truyền vật chất từ pha lỏng vào pha khí, ta có quá trình nhả khí. Nguyên lý của cả hai quá trình là giống nhau. Quá trình hấp thu tách bỏ một hay nhiều chất ô nhiễm ra khỏi dòng khí thải (pha khí) bằng cách xử lý với chất lỏng (pha lỏng). Khi này hỗn hợp khí được cho tiếp xúc với chất lỏng nhằm mục đích hòa tan chọn lựa một hay nhiều cấu tử của hỗn hợp khí để tạo nên một dung dịch các cấu tử trong chất lỏng. - Khí được hấp thụ gọi là chất bị hấp thụ - Chất lỏng dùng để hấp thu gọi là dung môi (chất hất thụ ) - Khí không bị hấp thụ gọi là khí trơ. 2. Ap dụng của hấp thu: Trong công nghiệp hóa chất ,thực phẩm, quá trình hấp thu được dùng để: - Thu hồi các cấu tử quý trong pha khí - Làm sạch pha khí - Tách hổn hợp tạo thành các cấu tử riêng biệt - Tạo thành một dung dịch sản phẩm. 3. Lựa chọn dung môi: Nếu mục đích của quá trình là tách các cấu tử hỗn hợp khí thì khi đó việc lựa chọn dung môi tốt phụ thuộc vào các yếu tố sau: 1) Độ hòa tan tốt: có tính chọn lọc có nghĩa là chỉ hòa tan cấu tử cần tách và hòa tan không đáng kể các cấu tử còn lại. Đây là điều kiện quan trọng nhất. 2) Độ nhớt của dung môi: càng bé thì trở lực quá trình càng nhỏ, tăng tốc độ hấp thu và có lợi cho quá trình chuyển khối. 3) Nhiệt dung riêng: bé sẽ tốn ít nhiệt khi hoàn nguyên dung môi. 4) Nhiệt độ sôi: khác xa với nhiệt độ sôi của chất hoà tan sẽ dễ tách các cấu tử ra khỏi dung môi. 5) Nhiệt độ đóng rắn: thấp để tránh tắc thiết bị, không tạo kết tủa, không độc và thu hồi các cấu tử hòa tan dễ dàng hơn. 6) Ít bay hơi, rẻ tiền, dễ kiếm và không độc hại với người và không ăn mòn thiết bị.

doc28 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 10/01/2013 | Lượt xem: 2256 | Lượt tải: 19download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Xử lý khí thải SO2, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
CHÖÔNG I: GIÔÙI THIEÄU TOÅNG QUAN KHAÙI NIEÄM: Khaùi nieäm: Haáp thu laø quaù trình xaûy ra khi moät caáu töû cuûa pha khí khueách taùn vaøo pha loûng do söï tieáp xuùc giöõa hai pha khí vaø loûng. Neáu quaù trình xaûy ra ngöôïc laïi, nghóa laø caàn söï truyeàn vaät chaát töø pha loûng vaøo pha khí, ta coù quaù trình nhaû khí. Nguyeân lyù cuûa caû hai quaù trình laø gioáng nhau. Quaù trình haáp thu taùch boû moät hay nhieàu chaát oâ nhieãm ra khoûi doøng khí thaûi (pha khí) baèng caùch xöû lyù vôùi chaát loûng (pha loûng). Khi naøy hoãn hôïp khí ñöôïc cho tieáp xuùc vôùi chaát loûng nhaèm muïc ñích hoøa tan choïn löïa moät hay nhieàu caáu töû cuûa hoãn hôïp khí ñeå taïo neân moät dung dòch caùc caáu töû trong chaát loûng. Khí ñöôïc haáp thuï goïi laø chaát bò haáp thuï Chaát loûng duøng ñeå haáp thu goïi laø dung moâi (chaát haát thuï ) Khí khoâng bò haáp thuï goïi laø khí trô. Aùp duïng cuûa haáp thu: Trong coâng nghieäp hoùa chaát ,thöïc phaåm, quaù trình haáp thu ñöôïc duøng ñeå: Thu hoài caùc caáu töû quyù trong pha khí Laøm saïch pha khí Taùch hoån hôïp taïo thaønh caùc caáu töû rieâng bieät Taïo thaønh moät dung dòch saûn phaåm. Löïa choïn dung moâi: Neáu muïc ñích cuûa quaù trình laø taùch caùc caáu töû hoãn hôïp khí thì khi ñoù vieäc löïa choïn dung moâi toát phuï thuoäc vaøo caùc yeáu toá sau: 1) Ñoä hoøa tan toát: coù tính choïn loïc coù nghóa laø chæ hoøa tan caáu töû caàn taùch vaø hoøa tan khoâng ñaùng keå caùc caáu töû coøn laïi. Ñaây laø ñieàu kieän quan troïng nhaát. 2) Ñoä nhôùt cuûa dung moâi: caøng beù thì trôû löïc quaù trình caøng nhoû, taêng toác ñoä haáp thu vaø coù lôïi cho quaù trình chuyeån khoái. 3) Nhieät dung rieâng: beù seõ toán ít nhieät khi hoaøn nguyeân dung moâi. 4) Nhieät ñoä soâi: khaùc xa vôùi nhieät ñoä soâi cuûa chaát hoaø tan seõ deãå taùch caùc caáu töû ra khoûi dung moâi. 5) Nhieät ñoä ñoùng raén: thaáp ñeå traùnh taéc thieát bò, khoâng taïo keát tuûa, khoâng ñoäc vaø thu hoài caùc caáu töû hoøa tan deã daøng hôn. 6) Ít bay hôi, reû tieàn, deã kieám vaø khoâng ñoäc haïi vôùi ngöôøi vaø khoâng aên moøn thieát bò. QUAÙ TRÌNH HAÁP THUÏ: Cô cheá quaù trình: Haáp thu laø quaù trình quan troïng ñeå xöû lyù khí vaø ñöôïc öùng duïng trong raát nhieàu quaù trình khaùc .Haáp thu treân cô sôû cuûa quaù trình truyeàn khoái ,ñöôïc moâ taû vaø tính toaùn döïa vaøo phaân chia 2 pha (caân baèng pha, khueách taùn). Cô cheá quaù trình coù theå chia thaønh 3 böôùc: + Khueách taùn caùc phaân töû chaát oâ nhieãm theå khí trong khoái khí thaûi ñeán beà maët cuûa chaát loûng haáp thuï. Noàng ñoä phaân töû ôû phía chaát khí phuï thuoäc vaøo caû 2 hieän töôïng khueách taùn: Khueách taùn roái: coù taùc duïng laøm noàng ñoä phaân töû ñöôïc ñeàu ñaën trong khoái khí. Khueách taùn phaân töû: laøm cho caùc phaân töû khí chuyeån ñoäng veà phía lôùp bieân. Trong pha loûng cuõng xaûy ra hieän töôïng töông töï nhö theá: Khueách taùn roái: ñöôïc hình thaønh ñeå giöõ cho noàng ñoä ñöôïc ñeàu ñaën trong toaøn boä khoái chaát loûng Khueách taùn phaân töû: laøm dòch chuyeån caùc phaân töû ñeán lôùp bieân hoaëc töø lôùp bieân ñi vaøo pha kh + Thaâm nhaäp vaø hoøa tan chaát khí vaøo beà maët cuûa chaát haáp thuï + Khueách taùn chaát khí ñaõ hoøa tan treân beà maët nhaên caùch vaøo saâu trong loøng chaát loûng haáp thuï. Quaù trình haáp thuï phuï thuoäc vaøo söï töông taùc giöõa chaát haáp thuï vaø chaát bò haáp thuï trong pha khí. Quaù trình trao ñoåi chaát: Khi chaát oâ nhieãm töø khí thaûi vaøo chaát loûng haáp thuï caùc phaân töû ñöôïc trao ñoåi qua vuøng ranh giôùi goïi laø lôùp bieân (maøng, phim). Caùc phaân töû ñi qua lôùp bieân töø caû 2 phía, moät soá töø phía chaát khí, moät soá töø phía chaát loûng. Cöôøng ñoä trao ñoåi phuï thuoäc vaøo caùc yeáu toá taùc ñoäng leân heä thoáng nhö aùp suaát, nhieät ñoä, noàng ñoä vaø ñoä hoøa tan cuûa phaân töû. Cöôøng ñoä trao ñoåi seõ taêng neáu giöõa pha loûng vaø pha khí coù dieãn ra phaûn öùng hoùa hoïc hay caùc phaân töû khí khoâng heå quay trôû veà khoái khí khi coù taùc ñoäng cuûa caùc quaù trình vaät lyù. Quaù trình haáp thuï keøm theo söï toûa nhieät vaø laøm taêng nhieät ñoä cuûa heä thoáng. Khi pha khí phaân taùn vaøo pha loûng xaûy ra hieän töôïng daãn nhieät laøm naêng löôïng cuûa caáu töû pha khí bò giaûm. Hieän töôïng naøy xaûy ra laø do söï chuyeån ñoäng hoãn loaïn cuûa caùc phaân töû khí, laøm cho caùc phaân töû naøy bò xaùo troän töø ñoù daãn tôùi söï caân baèng naêng löôïng giöõa hai pha. Nhôø coù chuyeån ñoäng naøy maø söï khaùc bieät cuïc boä veà noàng ñoä chaát khí trong hoãn hôïp seõ ñöôïc giaûm daàn ngay caû khi khoâng coù söï can thieäp cuûa ngoaïi löïc nhö quaáy, laéc. Maët khaùc toång theå tích cuûa heä thoáng trong quaù trình haáp thuï cuõng bò giaûm do theå tích pha khí giaûm. Theo Nguyeân lyù Le Chartelier: ñoä hoøa tan cuûa khí trong chaát loûng taêng neáu taêng aùp suaát vaø giaûm nhieät ñoä cuûa quaù trình. Trong thöïc teá coù 2 hieän töôïng haáp thuï: Haáp thuï ñaúng nhieät: ñöôïc tieán haønh vôùi söï giaûi nhieät pha loûng baèng thieát bò truyeàn nhieät boá trí trong thaùp haáp thuï. Neáu noàng ñoä ban ñaàu khoâng lôùn hoaëc khi löu löôïng chaát loûng lôùn thì söï thay ñoåi nhieät ñoä cuûa chaát loûng khoâng ñaùng keå. Haáp thuï ñaúng aùp: dieãn ra khi khoâng coù söï trao ñoåi vôùi moâi tröôøng beân ngoaøi, khi naøy cô caáu thieát bò ñöôïc ñôn giaûn hoùa nhöng ñieàu kieän caân baèng khoâng toát. Coù 2 phöông phaùp haáp thuï: Haáp thuï vaät lyù: ñöôïc döïa treân söï hoøa tan cuûa caáu töû pha khí trong pha loûng. Ôû ñaây söï truyeàn vaät chaát trong moãi pha ñöôïc xaùc ñònh baèng phöông trình truyeàn khoái oån ñònh: G = (kF(y – yp) = (lF(x – xp) Coøn quaù trình vaän chuyeån vaät chaát töø pha naøy sang pha khaùc söû duïng phöông trình: G = KkF(y – y*) = KlF(x – x*) Trong ñoù: G: soá mol vaät chaát ñöôïc chuyeån trong moät ñôn vò thôøi gian, mol/s F: beà maët tieáp xuùc pha, m2 y, x: noàng ñoä mol chaát bò haáp thuï trong pha khí vaø pha loûng, mol/m3 yp, xp: noàng ñoä chaát bò haáp thuï treân beà maët phaân chia pha trong pha khí vaø pha loûng, mol/m3 y*, x*: noàng ñoä caáu töû trong pha khí vaø pha loûng caân baèng vôùi noàng ñoä trong pha khí vaø pha loûng töông öùng, mol/m3 (k, (l: heä soá truyeàn khoái trong pha khí vaø loûng, m/s Kk, Kl: heä soá truyeàn khoái toång quaùt trong pha khí vaø loûng, m/s Quan heä giöõa heä soá truyeàn khoái ( vaø heä soá truyeàn khoái toång quaùt nhö sau:  Trong ñoù m laø haèng soá caân baèng pha Neáu heä thoáng coù ñoä hoaø tan cao m (haèng soá caân baèng pha) ( 0, vì vaäy Kk ( (k. Khi ñoù, trôû löïc cuûa quaù trình truyeàn khoái taäp trung trong pha khí. Khi ñoä hoøa tan nhoû m coù giaù trò lôùn ( Kl ( (l. Khi ñoù, trôû löïc cuûa quaù trình truyeàn khoái taäp trung trong pha loûng. Haáp thuï hoùa hoïc: coù phaûn öùng hoùa hoïc giöõa chaát bò haáp thuï vaø chaát haáp thuï. Khi naøy hieäu noàng ñoä ôû beà maët phaân chia pha taêng, vaän toác haáp thuï hoùa hoïc taêng hôn khi haáp thuï vaät lyù. Vaän toác phaûn öùng hoùa hoïc caøng taêng, vaän toác haáp thuï hoùa hoïc caøng taêng. Aùp suaát quaù trình: Neáu noàng ñoä phaàn mol cuûa chaát oâ nhieãm hoøa tan trong chaát loûng haáp thuï thaáp thì aùp suaát rieâng phaàn caân baèng cuûa chaát oâ nhieãm hoøa tan ñöôïc bieåu dieãn baèng ñònh luaät Henry: p* = Hx (1) Trong ñoù: p*: aùp suaát rieâng phaàn cuûa chaát hoøa tan trong pha khí caân baèng vôùi pha loûng x: noàng ñoä phaàn mol cuûa chaát hoøa tan trong chaát loûng, kmol/kmol H: haèng soá ñònh luaät Henry Aùp suaát rieâng phaàn p ñöôïc ñònh nghóa baèng tích soá cuûa phaàn mol pha khí y vaø aùp suaát toång coäng P: p = yP (2) Duøng giaù trò p* = y*P töø phöông trình (2) ñeå thay vaøo (1) ta ñöôïc:  (3) Trong ñoù: y*: noàng ñoä phaàn mol cuûa chaát hoøa tan trong pha khí caân baèng vôùi pha loûng : heä soá voâ thöù nguyeân coù giaù trò khoâng ñoåi cho moät heä loûng – khí ôû t = const vaø P = const Maët khaùc theo ñònh luaät Raoult ta coù: p* = P0x (4) Trong ñoù: p*: aùp suaát rieâng phaàn cuûa chaát hoøa tan trong hoãn hôïp khí caân baèng vôùi pha loûng P0: aùp suaát hôi baõo hoøa cuûa caáu töû nguyeân chaát, coù giaù trò thay ñoåi theo nhieät ñoä x: noàng ñoä phaàn mol cuûa chaát hoøa tan trong chaát loûng, kmol/kmol Thay p* trong (4) vaøo (2) ta ñöôïc:  (5) Phöông trình ñöôøng caân baèng cuûa quaù trình haáp thu coù theå ñöôïc bieåu dieãn nhö sau:  (5) Phöông trình ñöôøng caân baèng cuûa quaù trình haáp thu chæ ñuùng cho dung dòch loaõng vaø caùc thaønh phaàn khoâng phaûn öùng vôùi nhau. Ñaây laø phöông trình ñöôøng thaúng vôùi heä soá goác laø m. Trong tröôøng hôïp caùc chaát khí oâ nhieãm phaûn öùng hoaëc phaân ly trong dung dòch haáp thuï (haáp thuï hoùa hoïc), ñöôøng caân baèng laø ñöôøng cong vaø ñöôïc thieát laäp döïa treân caùc coâng thöùc thöïc nghieäm. THAÙP HAÁP THU: Caân baèng vaät chaát vaø ñöôøng laøm vieäc cuûa thaùp: Ta xeùt sô ñoà tính toaùn caân baèng vaät chaát cho thaùp: Chaát loûng vaøo Khí ra Lñ, xñ Gc, yc Ltr, Xñ Gtr, Yc Z dZ Chaát loûng ra Khí vaøo Lc, xc Gñ, yñ Ltr, Xc Gtr, Yñ Xeùt quaù trình haáp thuï xaûy ra trong thieát bò haáp thuï chæ coù moät chaát hoøa tan (chaát oâ nhieãm) A khueách taùn giöõa hai pha. Pha loûng kyù hieäu laø L, vaø pha khí kyù hieäu laø G. ta quan nieäm raèng pha khí cuõng nhö pha loûng ñeàu goàm 2 thaønh phaàn: khí trô + khí A vaø chaát loûng trô + khí A (chaát hoøa tan). Ta kyù hieäu nhö sau: Lñ, Lc: suaát löôïng mol toång coäng cuûa pha loûng vaøo vaø ra khoûi thieát bò, mol/h Gñ, Gc: suaát löôïng mol toång coäng cuûa pha khí vaøo vaø ra khoûi thieát bò, mol/h Ltr, Gtr: : suaát löôïng mol toång coäng cuûa phaàn trô trong pha loûng vaø pha khí, mol/h Xñ, xc: phaàn mol cuûa chaát A trong pha loûng vaøo vaø ra khoûi thieát bò Xñ,Xc: tyû soá mol cuûa chaát A vaø chaát trô trong pha loûng Yñ, yc: phaàn mol cuûa chaát A trong pha khí vaøo vaø ra khoûi thieát bò Yñ,Yc: tyû soá mol cuûa chaát A vaø chaát trô trong pha khí Pt: aùp suaát toång Ta thaáy L,G thay ñoåi theo töøng vò trí treân chieàu cao cuûa thaùp vì coù söï di chuyeån khí A töø pha khí sang pha loûng khi naøy phaàn trô laø haèng soá. Caân baèng vaät chaát cho toaøn boä thaùp: Gñ + Lc = Gñ + Lñ (11) Caân baèng vaät chaát chaát A khueách taùn giöõa 2 pha: Gñ yñ + Lcxc = Gcyc+ Lñxñ (12) Ta coù tyû soá mol cuûa chaát A trong pha khí  Töông töï cho pha loûng:  Phöông trình caân baèng: G.Yñ+LXñ=G.Yc+L.Xc Ta coù:   Ta coù phöông trình ñöôøng thaúng (ñöôøng laøm vieäc) treân toïa ñoä X, Y, heä soá goùc laø Ltr/Gtr vaø ñi qua ñieåm (Xñ, Yc) vaø (Xc, Yñ): Gtr(Yñ - Yc) = Ltr(Xc - Xñ) Löôïng dung moâi toái thieåu cho quaù trình haáp thu: Lmin   Trong ñoù X1max laø noàng ñoä cuûa pha loûng cöïc ñaïi öùng vôùi löôïng dung moâi toái thieåu hay noàng ñoä ra cuûa pha loûng caân baèng vôùi noàng ñoä vaøo cuûa pha khí. Theo thöïc nghieäm ta thaáy: L = (1,2(1,3)Lmin Caân baèng nhieät löôïng: Ta coù phöông trình caân baèng nhieät löôïng: GñIñ + LñCñTñ + Qñ = GcIc + LcCcTc +Qc Trong ñoù : Gñ, Gc : hoãn hôïp khí ñaàu vaø cuoái (kg/h) Lñ, Lc : löïong dung dòch ñaàu vaø cuoái (kg/h) Tñ, Tc :nhieät ñoä khí ban ñaàu vaø cuoái (oC) Iñ, Ic : entanpi hoãn hôïp khí ban ñaàu vaø cuoái(kj) Qo: nhieât maát maùt (kj/h) Qs:nhieät phaùt sinh do haáp thu khí(kj/h) Caùc loïai thaùp haáp thuï: Thieát bò haáp thuï coù chöùc naêng taïo ra beà maët tieáp xuùc giöõa hai pha khí vaø loûng caøng lôùn caøng toát. Coù nhieàu daïng thaùp haáp thu: Thaùp phun: Laø thaùp coù cô caáu phun chaát loûng baèng cô hoïc hay baèng aùp suaát trong ñoù chaát loûng ñöôïc phun thaønh nhöõng gioït nhoû trong theå tích roãng cuûa thieát bò vaø cho doøng khí ñi qua. Thaùp phun ñöôc söû duïng khi yeâu caàu trôû löïc beù vaø khí coù chöùa haït raén. Thaùp suûi boït: Khí ñöôïc cho qua taám ñuïc loã beân treân coù chöùa lôùp nöôùc moûng . Thaùp suïc khí: Khí ñöôïc phaân taùn döôùi daïng caùc bong boùng ñi qua lôùp chaát loûng. Quaù trình phaân taùn khí coù theå thöïc hieän baèng caùch cho khí ñi qua taám xoáp, taám ñuïc loã hoaëc baèng caùch khuaáy cô hoïc. Thaùp ñeäm: Chaát loûng ñöôïc töôùi treân lôùp ñeäm roãng vaø chaûy xuoáng döôùi taïo ra beà maët öôùt cuûa lôùp ñeäm ñeå doøng khí tieáp xuùc khi ñi töø döôùi leân. Thaùp ñeäm thöôøng ñöôïc söû duïng khi naêng suaát nhoû, moâi tröôøng aên moøn, tæ leä loûng: khí lôùn, khí khoâng chöùa buïi vaø haáp thuï khoâng taïo ra caën laéng. Thaùp ñóa: Cho pheùp vaän toác khí lôùn neân ñöôøng kính thaùp töông ñoái nhoû, kinh teá hôn nhöõng thaùp khaùc. Ñöôïc söû duïng khi naêng suaát lôùn, löu löôïng loûng nhoû vaø moâi tröôøng khoâng aên moøn. Thaùp haáp thuï phaûi thoaû maõn nhöõng yeâu caàu sau: hieäu quaû vaø coù khaû naêng cho khí ñi qua, trôû löïc thaáp (<3000Pa), keát caáu ñôn giaûn vaø vaän haønh thuaän tieän, khoái löôïng nhoû, khoâng bò taéc ngheõn bôûi caën sinh ra trong quaù trình haáp thuï. Khi ñoàng thôøi haáp thuï nhieàu khí, vaän toác haáp thuï cuûa moãi khí bò giaûm xuoáng. Khí haáp thuï hoaù hoïc trong thaùp xuaát hieän ñoái löu beà maët, nghóa laø treân beà maët phaân chia pha xuaát hieän doøng ñoái löu cöôõng böùc thuùc ñaåy quaù trình truyeàn khoái. CAÙC YEÁU TOÁ AÛNH HÖÔÛNG ÑEÁN HIEÄU QUAÛ HAÁP THU: Aûnh höôûng cuûa nhieät ñoä: Khi caùc ñieàu kieän khaùc khoâng ñoåi maø nhieät ñoä thaùp taêng thì heä soá Henry seõ taêng. Keát quaû laø aûnh höôûng ñöôøng caân baèng dòch chuyeån veà phía truïc tung. Neáu ñöôøng laøm vieäc AB khoâng ñoåi thì ñoäng löïc trung bình seõ giaûm, soá ñóa lyù thuyeât seõ taêng vaø chieàu cao cuûa thieát bò seõ taêng. Thaäm chí coù khi thaùp khoâng laøm vieäc ñöôïc vì nhieät ñoä taêng quaù so vôùi yeâu caàu kyõ thuaät. Nhöng nhieät ñoä taêng cuõng coù lôïi laø laøm cho ñoä nhôùt caû hai pha khí vaø loûng taêng. Aûnh höôûng cuûa aùp suaát : Neáu caùc ñieàu kieän khaùc giöõ nguyeân maø chæ taêng aùp suaát trong thaùp thì heä soá caân baèng seõ taêng vaø caân baèng seõ dòch chuyeån veà phía truïc hoaønh. Khi ñöôøng laøm vieäc AB khoâng ñoåi daãn ñeán ñoäng löïc trung bình taêng quaù trình truyeàn khoái seõ toát hôn vì theá soá ñóa lyù thuyeát seõ giaûm laøm chieàu cao cuûa thaùp thaáp hôn. Tuy nhieân, vieäc taêng aùp suaát thöôøng keøm theo söï taêng nhieät ñoä. Maët khaùc, söï taêng aùp suaát cuõng gaây khoù khaên trong vieäc cheá taïo vaø vaäân haønh cuûa thaùp haáp thuï. Caùc yeáu toá khaùc: Tính chaát cuûa dung moâi, loaïi thieát bò, caáu taïo thieát bò, ñoä chính xaùc cuûa duïng cuï ño, cheá ñoä vaän haønh thaùp… ñeàu coù aûnh höôûng nhieàu ñeán hieäu suaát haáp thu. CHÖÔNG II: XÖÛ LYÙ KHOÙI THAÛI CUÛA NHAØ MAÙY NHIEÄT ÑIEÄN MOÂ TAÛ COÂNG NGHEÄ SAÛN XUAÁT: Vaän chuyeån vaø taäp keát nhieân lieäu: Ñeå ñaûm baûo cung caáp ñuû nhieân lieäu cho hoïat ñoäng saûn xuaát ñieän, caùc nhaø maùy nhieät ñieän ñeàu coù heä thoáng vaän taûi chính taáp keát nhieân lieäu (than, daàu…) vaøo khu vöïc kho baõi cuûa nhaø maùy. Than ñöôïc chöùa vaøo kho rieâng, daàu ñöôïc ñöa vaøo beå chöùa. Than ñöôïc ñem ñi cheá bieán (nghieàn thaønh than boät) tröôùc khi ñem vaøo loø. Taát caû caùc thieát bò, boä phaän cheá bieán than ñeàu taùc ñoäng tröïc tieáp ñeán cheá ñoä chaùy, hieäu suaát cuûa loø. Loø hôi vaø toå hôïp phaùt ñieän: Loø duøng ñeå saûn xuaát hôi coù aùp löïc vaø naêng suaát tuøy theo töøng nhaø maùy caàn cung caáp nhieät ñoä cho nöôùc laø bao nhieâu. Neáu nhieät ñoä nöôùc thaáp thì naêng suaát cuûa loø cuõng giaûm theo. Caùc boä phaän chuû yeáu cuûa loø bao goàm: Daøn oáng sinh hôi Boä saáy hôi: duøng ñeå saáy hôi baõo hoøa töø bao hôi ñeán nhieät ñoä yeâu caàu tröôùc khi theo oáng daãn vaøo tuabin Boä giaûm oàn: 1 boä kieåu beà maët, 1 boä kieåu phun coù chöùc naêng ñieàu chænh nhieät ñoä hôi Boä haâm nöôùc: ñöôïc ñaët xen keõ vôùi boä saáy khoâng khí trong buoàng ñoái löu phaàn döôùi loø nhaèm taän duïng nhieät cuûa khoùi thaûi Boä saáy khoâng khí: duøng cho heä thoáng cheá bieán than, vaän chuyeån than boät vaø cung caáp oxy cho söï chaùy Caùc voøi ñoát (voøi phun than boät) Voøi phun daàu Caùc van an toaøn… Hôi nöôùc coù aùp löïc vaø nhieät ñoä töø caùc loø hôi ñöôïc duøng ñeå chaïy caùc tuabin phaùt ñieän. Caùc maùy bieán theá ñöôïc boá trí trong maïng ñieän phaùt ra töø nhaø maùy leân löôùi ñieän. Cung caáp nöôùc laøm maùt: Löu löôïng nöùôc laøm maùt thay ñoåi phuï thuoäc vaøo coâng suaát phaùt cuûa nhaø maùy. THAN DAÀU SÔ ÑOÀ QUY TRÌNH COÂNG NGHEÄ SAÛN XUAÁT ÑIEÄN NGUOÀN GAÂY OÂ NHIEÃM: Theo töøng coâng ñoaïn saûn xuaát cuûa nhaø coù caùc nguoàn chính gaây aûnh höôûng ñeán moâi tröôøng nhö sau: Giai ñoaïn vaän chuyeån than vaø daàu thaûi ra moâi tröôøng buïi, SO2, NO2, oâ nhieãm nöôùc, tieáng oàn Heä thoáng cheá bieán than boät: buïi , oâ nhieãm oàn, oâ nhieãm nöôùc Loø hôi: SO2, NO2, oâ nhieãm nöôùc, tieáng oàn, oâ nhieãm nhieät Tuabin vaø maùy phaùt ñieän: oâ nhieãm nöôùc do nhieät, tieáng oàn Traïm bieán aùp: oâ nhieãm nöôùc do roø ræ daàu bieán theá… Nguoàn gaây oâ nhieãm cho moâi tröôøng nhieàu nhaát laø loø ñoát (than vaø daàu), löu löôïng khoùi lôùn vaø noàng ñoä caùc chaát oâ nhieãm (buïi, caùc khí ñoäc SO2, NO2…) PHÖÔNG AÙN XÖÛ LYÙ: Xöû lyù nguoàn khoùi thaûi töø nhaø maùy nhieät ñieän coù: Löu löôïng khoùi thaûi: 10000 m3/h Noäng ñoä SO2: 1413 ppm Noàng ñoä buïi: 920 mg/m3 Nhieät ñoä khoùi thaûi: 590C Xöû lí buïi: Phöông phaùp khoâ: Buoàng laéng buïi: trong thôøi gian khí ñi qua thieát bò caùc haït buïi döôùi taùc duïng cuûa löïc haáp daãn laéng xuoáng phía döôùi vaø rôi vaøo bình chöùa hoaëc ñöôïc ñöa ra ngoaøi baèng vít taûi hay baêng taûi. Thieát bò laéng quaùn tính. Xiclon: thu hoái buïi baèng xiclon dieãn ra döôùi taùc duïng cuûa löïc li taâm. Thieát bò thu hoài buïi xoaùy. Thieát bò thu hoài buïi kieåu ñoäng. Thieát bò loïc buïi Phöông phaùp öôùt: Thieát bò röûa khí traàn Thieát bò rö3a khí ñeäm. Thieát bò röûa khí vôùi lôùp ñeäm chuyeån ñoäng. Thaùp röûa khí vôùi lôùp ñeäm dao ñoäng. Thieát bò suûi boït Thieát bò röûa khí va ñaäp quaùn tính. Thieát bò ruûa khí li taâm. Thieát bò röûa khí vaän toác cao Phöông phaùp ñieän: Loïc ñieän khoâ Loïc ñieän öôùt Loïc söông Löôùi thu gioït söông. Xöû lyù SO2: Caùc tính chaát cuûa khí SO2: SO2 laø chaát khí khoâng maøu, muøi kích thích maïnh, deã hoùa loûng, deã hoøa tan trong nöôùc vôùi noàng ñoä thaáp (ôû ñieàu kieän bình thöôøng 1 theå tích nöôùc hoøa tan 40 theå tích SO2) SO2 coù nhieät ñoä noùng chaûy ôû – 750C vaø nhieät ñoä soâi ôû – 100C SO2 raát beàn nhieät ((H0tt = - 296,9 kJ/mol). Taùc haïi cuûa khí SO2: SO2 trong khí thaûi coâng nghieäp laø moät thaønh phaàn gaây oâ nhieãm khoâng khí. Noàng ñoä cho pheùp khí SO2 coù trong moâi tröôøng xung quanh chuùng ta laø raát nhoû (<300mg/m3). Noù aûnh höôûng raát nhieàu ñeán söùc khoûe, caùc hoaït ñoäng cuûa con ngöôøi, cuõng nhö ñoäng vaät, thöïc vaät vaø baàu khí quyeån. Ñoái vôùi con ngöôøi khi hít phaûi khí SO2 coù theå gaây ra caùc beänh veà ñöôøng hoâ haáp nhö: vieâm pheá quaûn, vieâm phoåi, giaõn phoåi,… Neáu hít phaûi SO2 vôùi noàng ñoä cao coù theå gaây töû vong. Khí SO2 trong khí quyeån khi gaëp caùc chaát oxy hoùa hay döôùi taùc ñoäng cuûa nhieät ñoä, aùnh saùng chuùng chuyeån thaønh SO3 nhôø O2 coù trong khoâng khí. Khi gaëp H2O, SO3 keát hôïp vôùi nöôùc taïo thaønh H2SO4. Ñaây chính laø nguyeân nhaân taïo ra caùc côn möa acid gaây ra thieät haïi raát lôùn. Caùc nhaø cöûa, coâng trình kieán truùc baèng kim loaïi bò aên moøn, thöc vaät, ñoäng vaät bò cheát hoaëc chaäm phaùt trieån, neáu H2SO4 coù trong nöôùc möa vôùi noàng ñoä cao seõ laøm boûng da ngöôøi hay laøm muïc naùt aùo quaàn. Caùc phöông aùn xöû lyù khí SO2: Phöông phaùp haáp thuï: Ñeå haáp thuï SO2 ta coù theå söû duïng nöôùc, dung dòch hoaëc huyeàn phuø cuûa muoái kim loaïi kieàm hoaëc kieàm thoå. + Haáp thuï baèng nöôùc: Laø phöông phaùp ñôn giaûn ñöôïc aùp duïng sôùm nhaát ñeå loaïi boû khí SO2 ra khoûi khí thaûi töø caùc loø coâng nghieäp. Nhöôïc ñieåm: do ñoä hoøa tan cuûa SO2 trong nöôùc thaáp neân phaûi caàn löu löôïng nöôùc lôùn vaø thieát bò haáp phuï coù theå tích lôùn, quaù trình haáp thuï toán nhieàu naêng löôïng chi phí nhieät lôùn. Öu ñieåm: reû tieàn, deã tìm, hoaøn nguyeân ñöôïc. SO2 + H2O H+ + HSO3- + Haáp thuï baèng huyeàn phuø CaCO3. söõa voâi: Öu ñieåm: cuûa phöông phaùp naøy laø quy trình coâng ngheä ñôn giaûn chi phí hoaït ñoäng thaáp, chaát haáp thuï deã tìm, coù khaû naêng xöû lyù maø khoâng caàn laøm nguoäi vaø xöû lyù sô boä. Coù theå cheá taïo thieát bò baèng vaät lieäu thoâng thöôøng, khoâng caàn ñeán vaät lieäu choáng acid vaø khoâng chieám nhieáu dieän tích xaây döïng. Nhöôïc ñieåm: thieát bò ñoùng caën do taïo thaønh CaSO4 vaø CaSO3, gaây taéc caùc ñöôøng oáng vaø aên moøn thieát bò. + Phöông phaùp Magie (Mg): SO2 ñöôïc haáp thuï bôûi oxít – hydro magie, taïo thaønh tinh theå ngaäm nöôùc Sunfit magie. Öu ñieåm: laøm saïch khí noùng, khoâng caàn loïc sô boä, thu ñöôïc saûn phaåm taän duïng laø H2SO4; MgO deã kieám vaø reû, hieäu quaû xöû lyù cao. Nhöôïc ñieåm: vaän haønh khoù, chi phí cao toán nhieàu MgO. + Phöông phaùp keõm: Trong phöông phaùp naøy chaát haáp thuï laø keõm: SO2 + ZnO + 2,5 H2SO4 ------> ZnSO3 + H2O Öu ñieåm: cuûa phöông phaùp naøy laø khaû naêng xöû lyù ôû nhieät ñoä cao (200 – 2500C) Nhöôïc ñieåm: coù theå hình thaønh ZnSO4 laøm cho vieäc taùi sinh ZnO baát lôïi veà kinh teá neân phaûi thöôøng xuyeân taùch chuùng vaø boå sung theâm ZnO. + Haáp thuï baèng chaát haáp thuï treân cô sôû Natri + Phöông phaùp Amoniac + Haáp thu baèng hoån hôïp muoái noùng chaûy + Haáp thuï baèng caùc Amin thôm Phöông phaùp haáp phuï: + Chaát haáp phuï laø ñaù voâi, ñoâloâmit, voâi… Öu ñieåm: phöông phaùp naøy cho pheùp taïo ra hieäu suaát haáp phuï cao (90%) Nhöôïc ñieåm: caàn chi phí ñaàu tö lôùn do vaät lieäu cheá taïo thieát bò ñaét (thieát bò laøm vieäc trong moâi tröôøng aên moøn maïnh vaø nhieât ñoä cao). Ñaây laø haïn cheá cuûa phöông phaùp naøy. + Haáp phuï SO2 baèng than hoaït tính. Phöông aùn: Vì noàng ñoä buïi töông ñoái cao, vöôït tieâu chuaån cho pheùp (theo TCVN 5939 – 1995: tieâu chuaån A laø 600 mg/m3) neân ta phaûi xöû lyù buïi. Xöû lyù buïi sô boä baèng phöông phaùp khoâ, cho khoùi thaûi ñi qua Xyclon thu hoài buïi baèng phöông phaùp loïc ly taâm. Khí thaûi moät phaàn ñaõ ñöôïc laøm saïch, duøng quaït thoåi khí vaøo thaùp ñeäm töø döôùi leân ñeå khí SO2 baèng nöôùc voâi trong Ca(OH)2 töôùi treân lôùp ñeäm baèng vaät lieäu roãng (50x50x5). Thaùp haáp thu laøm vieäc nghòch chieàu, dung dòch ñöôïc bôm töø thuøng hoaø troän (pha loaõng tinh theå Ca(OH)2 vaø H2O vôùi tyû leä 1 : 24, boå sung voâi thöôøng xuyeân) leân thaùp. Caùc phaûn öùng xaûy ra trong thaùp: SO2 + H2O ( SO3- + 2H+ SO3- + Ca(OH)2( CaSO3( + 2H2O Khí saïch ñöôïc thaûi ra ngoaøi moâi tröôøng coù noàng ñoä SO2 ñaït tieâu chuaån cho pheùp (theo TCVN 5939 – 1995 coät B). Dung dòch sau khi haáp thu coù chöùa nhieàu caën buøn sunfit vaø canxi sunfat vaø moät ít tro buïi coøn soùt laïi do ñoù dung dòch ñöôïc cho vaøo beå laéng caën ñeå taùch tinh theå. Dung dòch ñöôïc löu taïi beå naøy cho caùc phaûn öùng xaûy ra, 40% dung dòch ñöôïc bôm vaøo thuøng hoøa troän, phaàn coøn laïi cho qua bình loïc chaân khoâng ñeå laéng caën buøn roài thaûi ra ngoaøi. CHÖÔNG III: XÖÛ LYÙ KHÍ SO2 TÖØ KHOÙI THAÛI A. CHÖA HOAØN LÖU DUNG MOÂI: CAÂN BAÈNG VAÄT CHAÁT: Haáp thu SO2 baèng huyeàn phuø laø nöôùc voâi trong Ca(OH)2, vôùi tyû leä pha loaõng Ca(OH)2 vaø H2O laø 1 : 24. Huyeàn phuø Ca(OH)2 4% khoái löôïng: ρCa(OH)2 = 2200 kg/m3 ρnöôùc = 1000kg/m3 Khoái löôïng phaân töû pha loûng(huyeàn phuø ): Mhp ==18,56187 kghp/kmolhp Khoái löôïng rieâng pha loûng (huyeàn phuø): (xtb= kghp/m3 hp Phaàn traêm theå tích cuûa Ca(OH)2 trong huyeàn phuø:φ φ=.100%=18,587% Ñoä nhôùt huyeàn phuø :μhp μhp = μnöôùc.(1+2,5.φ) = 0,8937.10-3.(1+2,5.0,018587) = 0,935.10-3 Pa.s μhp=μx Löu löôïng khí V = 10000 m3/h Noàng ñoä SO2 ban ñaàu laø 1413 ppm Nhieät ñoä khoùi t = 590C Aùp suaát P = 1 at Noàng ñoä ra CcSO2 = 500mg/m3 (TCVN 5939 – 1995 – coät B) Nhieät ñoä nöôùc voâi trong 250C Choïn ñieàu kieän laøm vieäc cuûa thaùp laø nhieät ñoä trung bình cuûa doøng khí vaøo vaø doøng loûng vaøo 420C. Hoãn hôïp khí xöû lyù xem nhö goàm SO2 vaø khoâng khí: Ñaàu vaøo: Nhieät ñoä khí oC = 590C, P = 1 at Noàng ñoä SO2 vaøo:  (mg/m3) = 3,319699 (g/m3) Noàng ñoä khí ban ñaàu: = 0,0367 (mol/l)  = 36,7 (mol/m3) Noàng ñoä mol SO2:  (mol/m3) Noàng ñoä phaân mol:  (mol SO2/mol hoãn hôïp khí) Tyû soá mol:  (mol SO2/mol khí) Ñaàu ra: Noàng ñoä mol SO2:  (mol/m3) Noàng ñoä phaân mol:  (mol SO2/mol hoãn hôïp khí) Tyû soá mol:  (mol SO2/mol khí) Hieäu suaát quaù trình haáp thu:  Suaát löôïng mol hoãn hôïp: Ghh =  (kmol/h) Suaát löôïng mol cuûa caáu töû trô: Gtr = Ghh.(1 - Yñ) = 367,3229.(1 – 0.001414) = 366,8035 (kmol/h) Phöông trình ñöôøng caân baèng cho quaù trình haáp thu, khi haáp thu SO2 baèng nöôùc voâi trong:  Trong ñoù: P*SO2: aùp suaát rieâng phaàn SO2 caân baèng (Pa) [SO2}:noàng ñoä SO2 caân baèng (mol/l) T: nhieät laøm vieäc cuûa thaùp (0K) (trang 28/ saùch Kyõ thuaät xöû lyù khí thaûi coâng nghieäp – Phaïm Vaên Boân)   Trong ñoù:  (kg/m3)  (g)  (mol SO2/mol hoãn hôïp khí)  SO2  0.005  0.0125  0.02  0.0275  0.035  0.0425  0.05  0.0575  0.065  0.0725     1.062  5.894  14.195  25.75  40.423  58.117  78.758  102.282  128.637  157.78   X.10-3  0.091  0.227  0.363  0.499  0.636  0.772  0.908  1.044  1.18  1.316   Y.10-3  0.011  0.06  0.145  0.263  0.412  0.593  0.804  1.044  1.313  1.611   Veõ ñöôøng caân baèng (X – Y)  Löôïng dung moâi ñi trong thaùp: Giaû söû ban ñaàu dung dòch haáp thuï saïch Xñ = 0 Suaát löôïng toái thieåu cuûa Ca(OH)2: Töø ñoà thò ñöôøng caân baèng X – Y ( Xc* = 0,001233 (mol SO2/mol dung dòch)  (kmol/h) Löôïng dung moâi caàn thieát: Vì trong caùc thieát bò haáp thu khoâng bao giôø ñaït ñöôïc caân baèng giöõa caùc pha, ñieàu ñoù coù nghóa noàng ñoä caân baèng luoân lôùn hôn noàng ñoä thöïc teá do ñoù: L = (.Lmin choïn ( = 1,5 ( L = 1,5.357,3972 = 536,0939 (kmol/h) Noàng ñoä dung dòch ra khoûi thaùp:  (mol SO2/mol dung dòch) Ñöôøng caân baèng vaø ñöôøng laøm vieäc cuûa thaùp: Ñöôøng laøm vieäc cuûa thaùp ñi qua 2 ñieåm coù toïa ñoä (Xñ, Yc) vaø (Xc, Yñ):  TÍNH THAÙP HAÁP THU: Choïn vaät lieäu ñeäm: Voøng söù xeáp ngaãu nhieân : Kích thöôùc: 50x50x5 mm σ = 78 m2/m3 Vd = 78 m3/m3 Soá ñeäm trong 1 m3: 58.102 Khoái löôïng rieâng xoáp: (ñ = 500 kg/m3 Vaän toác khí ñi trong thaùp: Thaùp ñeäm coù theå laøm vieäc ôû caùc cheá ñoä thuyû ñoäng khaùc nhau: cheá ñoä maøng, cheá ñoä treo vaø cheá ñoä nhuõ töông. Neáu söû duïng cheá ñoä nhuõ töông gaây ra hieän töôïng khuaáy troän ngöôïc, coøn cheá ñoä treo seõ khoù khaên vì cheá ñoä naøy seõ toàn taïi 1 khoaûng raát heïp. Vì vaäy cheá ñoä maøng thöôøng ñöôïc choïn cho söï laøm vieäc cuûa thaùp neân vaän toác laøm vieäc ñöôïc choïn  = (80% ( 90%) vaän toác saëc ws Vaän toác saëc töông öùng vôùi ñieåm ñaûo pha ñöôïc tính baèng coâng thöùc thöïc nghieäm:  Trong ñoù: A = 0,022 : khoái löôïng rieâng trung bình cuûa pha loûng vaø pha khí trong thaùp, kg/m3 : ñoä nhôùt cuûa nöôùc ôû 42OC vaø 25oC, Ns/m2 Ñoä nhôùt cuûa nöôùc ôû nhieät ñoä 42oC: N.s/m2 (tra baûng I.102- Soå tay quaù trình vaø thieát bò coâng ngheä hoaù chaát) Ñoä nhôùt cuûa nöôùc ôû nhieät ñoä 25oC :  N.s/m2 : beà maët rieâng vaø theå tích rieâng cuûa ñeäm : löu löôïng cuûa pha loûng vaø pha khí, kg/s G = 366,8035.29/3600 = 2,955 kg/s L = 536,094.1022,305 = 2,681 kg/s g = 9,81 m/s2 ( ws = 1,38 m/s ( wy = 0,9.ws = 1,24 m/s Ñöôøng kính thaùp: Ñöôøng kính thaùp ñöôïc tính theo löu löôïng khoùi thaûi:  Trong ñoù: Vtb: löu löôïng khí trung bình ñi qua thaùp,  m3/h (y: vaän toác laøm vieäc, m/s ( D = 1,685 m choïn ñöôøng kính theo tieâu chuaån D = 1,8 o1( (y = 1,09 m/s Tính heä soá thaám öôùt: ψ Maät ñoä töôùi thöïc teá: Utt = Lx/S = 3.825 m3/m2h Maät ñoä töôùi thích hôïp: Utö=0,158.95=15,01 m3/m2h ψ = 0.3 Tính chieàu cao 1 baäc truyeàn khoái Hoy: Rex =  Dx = 4,56.10-8 Prx = μx/ρx.Dx = 20,1 Rey = 4.ωy.ρy/σ.μy = 3261,573 Dy = 1,245.10-5 Pry = μy/ρy.Dy = 1,131 m = 1,084 a = 0,123 hy = Pry0,66.Rey0,25.Vd/a.ψ.σ =1,848 m hx = 256.(μx/ρx)2/3.Rex0,25.Prx0,5 = 0,284 m Hoy = hy + hx.m.G/L = 2,19 m Tính chieàu cao lôùp vaät lieäu ñeäm: H= Hoy.Noy = 5,51 m Vôùi Noy laø soá baäc thay ñoåi noàng ñoä Laäp phöông trình ñöôøng laøm vieäc: Y=1,46144.X + 2,127.10-4 X=(0 ÷ 0,000822) Y=(0,2127 ÷1,414).10-3 Tính Noy baèng phöông phaùp tích phaân soá Noy = 2,518 Tính trôû löïc thaùp: Toån thaáp aùp suaát cuûa ñeäm khoâ: Δpk =   Toån thaát aùp suaát cuûa ñeäm öôùt Δpö =  Trong ñoù: A = 8,4 c = 0,015 m = 0,405 n = 0,225 Trôû löïc cuûa thaùp ΔP = Δpö Chieàu cao coät chaát loûng trong thaùp: Goïi h laø chieàu cao coät chaát loûng trong thaùp (nhaèm taïo ra aùp löïc lôùn hôn toån thaát aùp suaát trong thaùp ñeå giöõ cho doøng khí thaûi vaøo thaùp khoâng ñi ra ôû ñaùy thaùp). Do ñoù: (.g.h ( ΔP ( h = 0,155 m B. HOAØN LÖU DUNG MOÂI: CAÂN BAÈNG VAÄT CHAÁT: Ñieàu kieän ñaàu vaøo vaø ra gioáng nhö khi chöa hoaøn löu, cuøng giaù trò Yñ, Yc, cuøng ñöôøng caân baèng. Ñoä nhôùt dung dòch vaø hoãn hôïp khí khoâng thay ñoåi, khoái löôïng rieâng cuõng khoâng thay ñoåi. Löôïng dung moâi ñi trong thaùp: Löu löôïng loûng ñöôïc hoaøn löu laø 40%. Ta tính laëp ñeå xaùc ñònh löôïng dung moâi caàn thieát maø thaùp haáp thu hoaït ñoäng oån ñònh. L  Lhl  Yd  Yc  Xc  Xd  X*  G   536.0958  214.4383  0.001414114  0.000212733  0.000822  0  0.001233  366.8035   731.0398  292.4159  0.001414114  0.000212733  0.0006028  0.0003288  0.001233  366.8035   666.4175  266.567  0.001414114  0.000212733  0.000661253  0.00024112  0.001233  366.8035   682.506  273.0024  0.001414114  0.000212733  0.000645666  0.000264501  0.001233  366.8035   678.1403  271.2561  0.001414114  0.000212733  0.000649822  0.000258266  0.001233  366.8035   679.299  271.7196  0.001414114  0.000212733  0.000648714  0.000259929  0.001233  366.8035   678.9896  271.5958  0.001414114  0.000212733  0.00064901  0.000259486  0.001233  366.8035   679.0721  271.6288  0.001414114  0.000212733  0.000648931  0.000259604  0.001233  366.8035   679.0501  271.62  0.001414114  0.000212733  0.000648952  0.000259572  0.001233  366.8035   679.056  271.6224  0.001414114  0.000212733  0.000648946  0.000259581  0.001233  366.8035   679.0544  271.6218  0.001414114  0.000212733  0.000648948  0.000259578  0.001233  366.8035   679.0548  271.6219  0.001414114  0.000212733  0.000648947  0.000259579  0.001233  366.8035   679.0547  271.6219  0.001414114  0.000212733  0.000648947  0.000259579  0.001233  366.8035   679.0547  271.6219  0.001414114  0.000212733  0.000648947  0.000259579  0.001233  366.8035   Trong ñoù: Töø ñoà thò ñöôøng caân baèng X – Y ( Xc* = 0,001233 (mol SO2/mol dung dòch) Lhl = 0,4.L  Suaát löôïng toái thieåu cuûa Ca(OH)2: Ôû böôùc laëp cuoái cuøng ta coù: Noàng ñoä SO2 trong dung dòch vaøo thaùp Xñ = 0,0002596 (mol SO2/mol dung dòch)  (kmol/h) Löôïng dung moâi caàn thieát: L = (.Lmin choïn ( = 1,5 ( L = 1,5.452,037 = 697,055 (kmol/h) = 12,33 (m3/h) ( Lhl = 4,932 (m3/h) Noàng ñoä dung dòch ra khoûi thaùp:  (mol SO2/mol dung dòch) Ñöôøng caân baèng vaø ñöôøng laøm vieäc cuûa thaùp: Ñöôøng laøm vieäc cuûa thaùp ñi qua 2 ñieåm coù toïa ñoä (Xñ, Yc) vaø (Xc, Yñ):  TÍNH THAÙP HAÁP THU: Vaät lieäu ñeäm khoâng thay ñoåi. Vaän toác khí ñi trong thaùp: ws = 1,23 m/s ( wy = 1,11 m/s Ñöôøng kính thaùp: D = 1,78 m choïn theo tieâu chuaån D = 1,8 m Chieàu cao moät baäc truyeàn khoái: Hoy Rex =  Dx = 4,56.10-8 Prx = μx/ρx.Dx = 20,1 Rey = 4.ωy.ρy/σ.μy = 3261,573 Dy = 1,245.10-5 Pry = μy/ρy.Dy = 1,131 m = 1,084 a = 0,123 hy = Pry0,66.Rey0,25.Vd/a.ψ.σ =1,68 m hx = 256.(μx/ρx)2/3.Rex0,25.Prx0,5 = 0,3 m Hoy = hy + hx.m.G/L = 1.96 m Tính chieàu cao lôùp vaät lieäu ñeäm: H= Hoy.Noy = 5,39 m Vôùi Noy laø soá baäc thay ñoåi noàng ñoä Laäp phöông trình ñöôøng laøm vieäc: Y=3,08817.X - 5,90225.10-4 X=(0,26 ÷ 0,649). 10-3 Y=(0,2127 ÷1,414).10-3 X  Y  log(SO2)  P*  Y*  Y-Y*  1/(Y-Y*)    0.00026  0.000212699  -1.8451  7.56634  7.71348E-05  0.000136  7376.568  0.866523   0.00031  0.000367108  -1.76871  10.51313  0.000107179  0.00026  3847.208  0.500322   0.00036  0.000521516  -1.70377  13.90501  0.000141763  0.00038  2633.291  0.359231   0.00041  0.000675925  -1.64729  17.73338  0.000180801  0.000495  2019.698  0.283305   0.00046  0.000830333  -1.59731  21.99089  0.000224218  0.000606  1649.852  0.235688   0.00051  0.000984742  -1.5525  26.67116  0.000271951  0.000713  1402.937  0.203018   0.00056  0.00113915  -1.51188  31.76854  0.000323943  0.000815  1226.682  0.179228   0.00061  0.001293559  -1.47474  37.27799  0.000380144  0.000913  1094.793  0.126933   0.000649  0.001413997  -1.44783  41.85846  0.000426874  0.000987  1013.045    Tính Noy baèng phöông phaùp tích phaân soá Noy = 2,754 Trôû löïc thaùp: Toån thaát aùp suaát cuûa ñeäm khoâ: Δpk = 537,634 Pa Toån thaát aùp suaát cuûa ñeäm öôùt, cuõng laø trôû löïc cuûa quaù trình: Δpö = ΔP = 1640 Pa Chieàu cao coät chaát loûng trong thaùp: h = 0,163 m Choïn chieàu cao coät loûng trong thaùp h = 0.2 m Xaùc ñònh löôïng Ca(OH)2 söû duïng: SO2 + H2O ( SO3- + 2H+ SO3- + Ca(OH)2( CaSO3( + 2H2O nSO2 = nCa(OH)2 = 0,0519 mol/m3 = 0,0519.10000 = 519 mol/h Do hieäu suaát söû duïng khoaûng 50% neân: kgCa(OH)2 = 519.74.2 = 76,812 (kg/h) Khoái löôïng Ca(OH)2 khi hoøa troän vôùi nöôùc laø: 0,04.L = 0,04.697,055.1022,305 = 504 (kg/h) Ta thaáy löôïng voâi caàn nhoû hôn raát nhieàu löôïng voâi cho vaøo neân khoaûng 6h ta theâm Ca(OH)2 moät laàn. CAÂN BAÈNG NAÊNG LÖÔÏNG: Ta xem toån thaát nhieät laø khoâng ñaùng keå vaø ñöôïc buø ñaép baèng löôïng nhieät toûa ra do phaûn öùng haáp thu. Do nhieät ñoä vaøo cuûa khí khoâng cheânh leäch nhieàu so vôùi nhieät ñoä cuûa dung moâi neân boû qua phaàn caân baèng nhieät löôïng. TÍNH CÔ KHÍ: Chieàu cao laøm vieäc cuûa thaùp Hlv = 5,39 (m) Chieàu cao thaân thaùp H = 5,39 + 1,4 + 0,8 + 0,15 = 7,74 (m) Ñöôøng kính thaùp Dt = 1,8 (m) Tính ñöôøng oáng daãn khí: Vaän toác khí trong oáng khoaûng 10 – 30 m/s, ta choïn vaän toác doøng khí vaøo baèng vôùi vaän toác doøng khí ra: v1 = v2 = 22 (m/s)  (m)  (m) Trong ñoù:   (m/s) Choïn ñöôøng kính oáng daãn D1 = D2 = 400 (mm) Beà daøy oáng b = 13 (mm) Tính ñöôøng oáng daãn loûng: Vaän toác loûng khoaûng 1 – 3 (m/s) OÁng daãn loûng vaøo: Choïn vaän toác v3 = 2,5 (m/s)  (m) Choïn ñöôøng kính oáng D3 = 50 (mm) Beà daøy oáng b = 5 (mm) Oáng daãn loûng ra: Choïn vaän toác v4 = 1.5 (m/s)  (m) Choïn ñöôøng kính oáng D4 = 70 (mm) Beà daøy oáng b = 6 (mm) Tính beà daøy thaân: Choïn vaät lieäu: Thieát bò laøm vieäc ôû moâi tröôøng aên moøn Nhieät ñoä laøm vieäc t0C = 400C Aùp suaát laøm vieäc Plv = 1at = 9,81 (N/m2) Choïn vaät lieäu laø theùp khoâng gæ ñeå cheá taïo thieát bò - Kyù hieäu theùp: X18H10T (C ( 0,12%, Cr 18%, N10%, T naèm trong khoaûng 1 – 1,5%) - Giôùi haïn beàn:(K = 550.106 (N/m2) - Giôùi haïn chaûy: (c = 220.106 (N/m2) - Chieàu daøy taám theùp: b = 4 – 25 (mm) - Ñoä daõn töông ñoái: ( = 40% - Heä soá daãn nhieät: ( = 16,3 (W/m.0C) - Khoái löôïng rieâng: ( = 7900 (kg/m3) Choïn coâng ngheä gia coâng laø haøn tay baèng hoà quang ñieän, baèng caùch haøn giaùp moái 2 beân. Heä soá hieäu chænh: ( = 1 Heä soá an toaøn beàn keùo: nk = 2,6 Heä soá an toaøn beàn chaûy: nc = 1,5 Heä soá beàn moái haøn: Coâng thöùc XIII – 16 – taäp 2 soå tay thieát bò:  Vôùi d laø toång ñöôøng kính caùc oáng loã Do treân thaân coù boá trí caùc loã: 2 cöûa thaùo ñeäm ( = 400 mm 1 oáng daãn khí vaøo ( = 400 mm 1 oáng daãn loûng vaøo ( = 50 mm Öùng suaát cho pheùp cuûa vaät lieäu theo giôùi haïn beàn:  (N/m2)  (N/m2) Vaäy duøng [(k] = 146,667.106 (N/m2) ñeå tính toaùn Chieàu daøy thaân: Aùp suaát tónh trong phaàn döôùi thaân thieát bò: Ptt = (gH = 1022,305.9,81.7,74 = 7,762.104 (N/m2) Aùp suaát tính toaùn trong thieát bò: P = Pmt + Ptt = 9,84.104 + 7,762.104 = 17,572.104 (N/m2) Xeùt:  Neân coâng thöùc tính beà daøy thaân thieát bò:  (m) Vôùi C = C0 + C1 + C2 + C3 C0 = 1,05 (mm): heä soá quy troøn kích thöôùc C1 = 1,5 (mm): heä soá boå sung do baøo moøn hoùa hoïc trong thôøi haïn söû duïng thieát bò laø 15 naêm vôùi toác ñoä aên moøn 0.1mm/naêm C2 = 0: heä soá boå sung do baøo moøn cô hoïc C3 = 0,8 (mm): heä soá boå sung do dung sai aâm (tra baûng XIII – 9 – taäp 2 soå tay thieát bò) ( C = 3,35 mm ( S = 4,635 mm Choïn S = 8 mm Kieåm tra laïi öùng suaát thaønh thieát bò theo aùp suaát thöû tính toaùn: Aùp suaát thöû P0 ñöôïc tính theo coâng thöùc baûng XIII – 5 – taäp 2 soå tay thieát bò: P0 = 1,5.P = 1,5.17,572 = 26,358.104 (N/m2) Öùng suaát theo aùp suaát thöû tính toaùn:  (N/m2) Xeùt:  (N/m2) > ( Vaäy S = 8 mm laø hôïp lyù Tính naép vaø ñaùy thieát bò: Choïn naép vaø ñaùy thieát bò daïng elip tieâu chuaån, coù gôø. Tra baûng XIII – 11 – taäp 2 soå tay thieát bò, ta coù: Chieàu cao gôø h = 25 mm Beà maët trong F = 3,65 m2  Tra baûng XIII – 10 – taäp 2 soå tay thieát bò, ta coù hb = 450 mm Xeùt:  > 30 Trong ñoù k laø heä soá voâ thöù nguyeân  Chieàu daøy naép, ñaùy:  Laáy C gioáng tính beà daøy thaân S = 1,739.10-3 + 3,35 = 5,089 (mm) Choïn S = 8 mm Kieåm tra öùng suaát cho pheùp theo aùp suaát thöû P0 < Vaäy choïn S=8 (mm)laø hôïp lyù. Tra baûng XIII – 11 – taäp 2 soå tay thieát bò Tính bích: Tính bích noái ñaùy thaùp vôùi thaân, choïn bích lieàn baèng theùp ñeå noái thieát bò: Ñöôøng kính trong:Dt =1800 mm Ñöôøng kính ngoaøi Do=1800+2.8=1816(mm) Ñöôøng kính ngoaøi cuûa bích :D =1940 Ñöôøng kính taâm bu lon:Dz=1890 Ñöôøng kính meùp vaùt :Dl=1860 mm Ñöôøng kính Bulon db=M20 Soá bulon :z=40 caùi Chieàu cao bích: h = 28 mm  Khoái löôïng bích: (kg)  Tính maët bích noái oáng daãn vaø thieát bò: Oáng daãn loûng vaøo: D = 50 mm Choïn loaïi bích lieàn baèng kim loaïi ñen ñeå noái Ñöôøng kính ngoaøi Do=57 (mm) Ñöôøng kính ngoaøi cuûa bích :D =1940 Ñöôøng kính taâm bu lon:Dz=1890 Ñöôøng kính meùp vaùt :Dl=1860 mm Ñöôøng kính Bulon db=M20 Soá bulon :z=40 caùi Chieàu cao bích: h = 28 mm  (kg) Oáng daãn loûng ra: D4 = 70 mm Choïn loaïi bích lieàn baèng kim loaïi ñen ñeå noái Ñöôøng kính ngoaøi Do = 76 (mm) Ñöôøng kính ngoaøi cuûa bích :D = 160 mm Ñöôøng kính taâm bu lon:Dz = 110 mm Ñöôøng kính meùp vaùt :Dl = 110 mm Ñöôøng kính Bulon db = M12 Soá bulon :z = 4 caùi Chieàu cao bích: h = 16mm Khoái löôïng bích:  (kg) Oáng daãn khí vaøo vaø ra: D = 400 mm Choïn loaïi bích lieàn baèng kim loaïi ñen ñeå noái Ñöôøng kính ngoaøi Do = 426 (mm) Ñöôøng kính ngoaøi cuûa bích :D = 535 mm Ñöôøng kính taâm bu lon:Dz = 495 mm Ñöôøng kính meùp vaùt :Dl = 465 mm Ñöôøng kính Bulon db = M20 Soá bulon :z = 16 caùi Chieàu cao bích: h = 22 mm Khoái löôïng bích:  (kg) Tính toång khoái löôïng bích: mb = 4. m1 + 2.m2 + 2.m3 + 2. m4 = 358,57 (kg) Ñóa phaân phoái Ñöôøng kính cuûa thaùp Dt = 1800 mm Tra baûng IX.22 ta co ù ( ñöôøng kính ñóa Dñ = 1350 mm ( oáng daãn chaát loûng d(S = 64 ( 3 ( choïn theùp hôïp kim khoâng ræ X18H10T coùchieàu daøy S = 5 mm ( soá löôïng = 150 caùi ( böôùc t = 92 mm Löôùi ñôõ ñeäm: Töø ñöôøng kính trong Dt = 1800 mm Choïn ñöôøng löôùi 1740 mm Chieàu roäng löôùi b = 41,5 (ñeäm 50(50(5) Choïn chieàu daøy laø 30 mm Tính tai treo vaø ñôõ ñeäm : ( khoái löôïng rieâng cuûa theùp CT3 laø: (o = 7.85.103 kg/m3 ( khoái löôïng rieâng cuûa theùp laø ( = 1.01( (o = 7.93(103 kg/ m3 Khoái löôïng cuûa naép vaø ñaùy m= 232(2 = 464 kg Khoái löôïng cuûa thaân thaùp: mt = V(( =  =  = 2778,47 kg Khoái löôïng cuûa ñeäm: mñ = 6857,94 kg khoái löôïng dung dòch trong thaùp  =  = 18769,457 (kg) Khoái löôïng ñóa phaân phoái khí, löôùi ñôõ ñeäm, cöûa nhaäp vaø thaùo ñeäm, bulong coù khoái löôïng quaù nhoû so vôùi khoái löôïng dung dòch trong thaùp neân coù theå boû qua. Suy ra khoái löôïng cuûa toaøn thaùp: 29228,437 kg ( taûi troïng cuûa toaøn thaùp: P = (m( g = 286730,967 (N) Choïn thaùp coù 4 chaân ñôõ oáng theùp troøn ( taûi tronïg ñaët leân 1 chaân ñôõ G =  Choïn taûi troïng cho pheùp treân 1 chaân laø 8N/m2. Tra baûng trong soå tay taäp hai ta ñöôïc: L = 320mm B = 265 mm B1 = 270 mm H = 500 mm S = 22 mm l = 120 mm d = 34 mm h = 275 mm Tai Treo Choïn thaùp coù 4 tai treo Suy ra taûi troïng ñaët leân moät tai laø 7,168.104 N Choïn taûi troïng cho pheùp treân moät tai G = 8(104 N Tra baûng ta ñöôïc L = 270 mm B = 240 mm B1 = 240 mm H = 420 mm S = 14 mm l = 120 mm a = 25 mm d = 34 mm

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docHAP THU SO21.doc
  • dwgnhat linh.dwg
  • dwgsdcn.dwg