Đồ án thiết kế hệ thống xử lý NH3 bằng tháp đệm

Hiện nay, do sự phát triển của các ngành công nghiệp tạo ra các sản phẩm phục vụ con người, đồng thời cũng tạo ra một lượng khí thải vô cùng lớn làm phá vỡ cân bằng sinh thái gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Trong các loại ô nhiễm, ô nhiễm không khí ảnh hưởng trực tiếp đến con người, động vật, thực vật và các công trình xây dựng. Sức khỏe và tuổi thọ con người phụ thuộc rất nhiều vào độ trong sạch của môi trường. Vì vậy, trong những năm gần đây ô nhiễm không khí từ các ngành sản xuất công ở nước ta đang là vấn đề quan tâm không chỉ của các nhà chuyên môn mà là của toàn xã hội bởi mức độ nguy hại của nó đã lên đến mức báo động. NH3 là một trong những chất gây ô nhiễm không khí được sản sinh nhiều trong các ngành sản xuất công nghiệp. Việc xử lý NH3 có nhiều phương pháp khác nhau. Với mõi phương pháp điều có ưu nhược điểm riêng của chúng. Vì vậy, đồ án môn học chúng em chọn thiết kế hệ thống hấp thu NH3 bằng tháp đệm và cũng là một trong những phương pháp góp phần vào việc xử lý khí thải ô nhiễm. Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Văn Nhiều, các thầy cô bộ môn Máy và Thiết bị đã tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện cho chúng em hoàn thành đồ án môn học này.CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN1.1.Giới thiệu về khí thảiAmôniăc là một chất khí không màu có mùi rất khó chịu. 1.1.1.Tính chất vật lí Amôniăc là một chất không màu, mùi khai và xốc, nhẹ hơn không khí (Khối lượng riêng D = 0,76gl )Amôniăc hoá lỏng ở 340C và hoá rắn ở 780C. Trong số các khí, amôniăc tan được nhiều nhất trong nước: 1 lít nước ở 200oC hoà tan được 800 lít NH3.1.1.2. Tính chất hóa học a. Sự phân huỷPhản ứng tổng hợp NH3 là thuận nghịch. Điều này có nghĩa, amôniăc có thể phân huỷ sinh ra các đơn chất N2 và H2 .Amôniăc phân huỷ ở nhiệt độ 600 – 7000C và áp suất thường. Phản ứng phân huỷ là phản ứng thu nhiệt và cũng là phản ứng thuận nghịch :2 NH3 3 H2 + N2b. Tác dụng với axit NH3 + HCl → NH4Cl1.1.3. Độc tính của amôniăc : 3 dạng của amoniac Khí amoniac (NH3) Khí amoniac hóa lỏng Dung dịch amonia (NH4OH)a. Đối với động vật thuỷ sinh:NH3 được xem như là một trong những “kẻ giết hại” thế giới thuỷ sinh, sự nhiễm độc NH3 thường xảy ra đối với những hồ nuôi mới hoặc những hồ nuôi cũ nhưng có mật độ nuôi lớnb.Đối với người: Khi hít phải hoặc tiếp xúc trực tiếp với NH3Triệu chứng :Thở khó, ho, hắt hơi khi hít phảiCổ họng bị rát, mắt, môi và mũi bị phỏng, tầm nhìn bị hạn chế.Mạch máu bị giảm áp nhanh chóngDa bị kích ứng mạnh hoặc bị phỏng Trong một số trường hợp nếu hít phải NH3 nồng độ đậm đặc có thể bị ngất, thậm chí bị tử vong.Trường hợp bị nhiễm độc cấp tính:Nồng độ khí NH3 trên 100 mgm3 gây kích ứng đường hô hấp rõ rệt.Trị số giới hạn cho phép làm việc với đủ phương tiện phòng hộ trong một giờ là từ 210350 mgm3 1.1.4. Các vấn đề MT liên quan đến NH3 Trong quá trình nuôi tôm, cá, các quá trình xử lý nước thải: nước thải, khí thải và bùn do phân hữu cơ, xác động vật, xác(vỏ) tôm sau khi tiêu hoá thức ăn thì chúng được thải ra trong điều kiện kỵ khí dưới sự tác dụng của vi khuẩn trong nước sinh ra H2S, NH3, CH4 … các chất này rất độc cho ao nuôi và các động vật thuỷ sinh. Các vụ rò rĩ khí NH3 từ các nhà máy phân bón, SX nước đá, đông lạnh… cũng ảnh hưởng lớn đến sức khoẻ công nhân và cộng đồng xung quanh. 1.2. Giới thiệu về quá trình hấp thụ 1.2.1. Khái niệm: Hấp thụ là quá trình xảy ra khi một cấu tử của pha khí khuếch tán vào pha lỏng hoặc rắn do sự tiếp xúc giữa hai pha khí và lỏng (rắn). Khí được hấp thu gọi là chất bị hấp thụ ; chất lỏng( rắn) dùng để hút gọi là chất hất thu, khí không bị hấp thụ gọi là khí trơ. Mục đích: hòa tan một hay nhiều cấu tử của hỗn hợp khí để tạo nên một dung dịch (hỗn hợp) các cấu tử trong chất lỏng(chất rắn) . Các quá trình xảy ra do sự tiếp xúc pha giữa khí và lỏng (rắn). Quá trình này cần sự truyền vật chất từ pha khí vào pha lỏng (rắn). Nếu quá trình xảy ra ngược lại , nghĩa là cần sự truyền vật chất từ pha lỏng (rắn) vào pha hơi, ta có quá trình nhả khí. Nguyên lý của cả hai quá trình là giống nhau . Trong công nghiệp hóa chất và thực phẩm, quá trình hấp thụ dùng để:Thu hồi các cấu tử quý trong pha khí.Làm sạch pha khí.

LỜI MỞ ĐẦU

Hiện nay, do sự phát triển của các ngành công nghiệp tạo ra các sản phẩm phục vụcon người, đồng thời cũng tạo ra một lượng khí thải vô cùng lớn làm phá vỡ cân bằngsinh thái gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng

Trong các loại ô nhiễm, ô nhiễm không khí ảnh hưởng trực tiếp đến con người, độngvật, thực vật và các công trình xây dựng Sức khỏe và tuổi thọ con người phụ thuộc rấtnhiều vào độ trong sạch của môi trường Vì vậy, trong những năm gần đây ô nhiễm khôngkhí từ các ngành sản xuất công ở nước ta đang là vấn đề quan tâm không chỉ của cácnhà chuyên môn mà là của toàn xã hội bởi mức độ nguy hại của nó đã lên đến mức báođộng

NH 3 là một trong những chất gây ô nhiễm không khí được sản sinh nhiều trong các

ngành sản xuất công nghiệp Việc xử lý NH 3 có nhiều phương pháp khác nhau Với mõi

phương pháp điều có ưu nhược điểm riêng của chúng Vì vậy, đồ án môn học chúng em

chọn thiết kế hệ thống hấp thu NH 3 bằng tháp đệm và cũng là một trong những phương

pháp góp phần vào việc xử lý khí thải ô nhiễm

Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Văn Nhiều, các thầy cô bộ môn Máy và Thiết

bị đã tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện cho chúng em hoàn thành đồ án môn họcnày

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. Giới thiệu về khí thải

Amôniăc là một chất khí không màu có mùi rất khó chịu

Amôniăc phân huỷ ở nhiệt độ 600 – 7000C và áp suất thường Phản ứng phân huỷ

là phản ứng thu nhiệt và cũng là phản ứng thuận nghịch :

1.1.4 Các vấn đề MT liên quan đến NH 3

- Trong quá trình nuôi tôm, cá, các quá trình xử lý nước thải: nước thải, khí thải vàbùn do phân hữu cơ, xác động vật, xác(vỏ) tôm sau khi tiêu hoá thức ăn thì chúng đượcthải ra trong điều kiện kỵ khí dưới sự tác dụng của vi khuẩn trong nước sinh ra H2S, NH3,

CH4 … các chất này rất độc cho ao nuôi và các động vật thuỷ sinh

- Các vụ rò rĩ khí NH3 từ các nhà máy phân bón, SX nước đá, đông lạnh… cũngảnh hưởng lớn đến sức khoẻ công nhân và cộng đồng xung quanh

1.2 Giới thiệu về quá trình hấp thụ

1.2.1 Khái niệm: Hấp thụ là quá trình xảy ra khi một cấu tử của pha khí khuếch

tán vào pha lỏng hoặc rắn do sự tiếp xúc giữa hai pha khí và lỏng (rắn)

- Khí được hấp thu gọi là chất bị hấp thụ ; chất lỏng( rắn) dùng để hút gọi là chấthất thu, khí không bị hấp thụ gọi là khí trơ

- Mục đích: hòa tan một hay nhiều cấu tử của hỗn hợp khí để tạo nên một dungdịch (hỗn hợp) các cấu tử trong chất lỏng(chất rắn) Các quá trình xảy ra do sự tiếp xúcpha giữa khí và lỏng (rắn) Quá trình này cần sự truyền vật chất từ pha khí vào pha lỏng(rắn) Nếu quá trình xảy ra ngược lại , nghĩa là cần sự truyền vật chất từ pha lỏng (rắn)vào pha hơi, ta có quá trình nhả khí Nguyên lý của cả hai quá trình là giống nhau

- Trong công nghiệp hóa chất và thực phẩm, quá trình hấp thụ dùng để:

+ Thu hồi các cấu tử quý trong pha khí

+ Làm sạch pha khí

+ Tách hỗn hợp tạo thành các cấu tử riêng biệt

+ Tạo thành một dung dịch(hỗn hợp) sản phẩm

 Hấp thụ hóa học: trong quá trình này chất bị hấp thụ sẽ tham

gia vào một số phản ứng hóa học với dung môi hấp thụ Chấtkhí độc hại sẽ biến đổi về bản chất hóa học và trở thành chấtkhác

Cơ cấu của quá trình này có thể chia thành ba bước:

 Khuếch tán các phân tử chất ô nhiễm thể khí trong khối khí thải đến bềmặt của chất lỏng hấp thụ

 Thâm nhập và hòa tan chất khí vào bề mặt của chất hấp thụ

 Khuếch tán chất khí đã hoà tan trên bề mặt ngăn cách vào sâu tronglòng khối chất lỏng hấp thụ

Quá trình hấp thụ mạnh hay yếu là tùy thuộc vào bản chất hóa học của dung môi

và các chất ô nhiễm trong khí thải Như vậy để hấp thụ được một số chất nào đó ta phảidựa vào độ hòa tan chọn lọc của chất khí trong dung môi để chọn lọc dung môi cho thíchhợp hoặc chọn dung dịch thích hợp (trong trường hợp hấp thụ hóa học) Quá trình hấp thụđược thực hiện tốt hay xấu phần lớn là do tính chất dung môi quyết định

Việc lựa chọn dung môi phụ thuộc và các yếu tố sau :

- Độ hòa tan tốt: có tính chọn lọc có nghĩa là chỉ hòa tan cấu tử cần tách và không hòa tankhông đáng kể các cấu tử còn lại Đây là điều kiện quan trọng nhất

- Độ nhớt của dung môi càng bé thì trở lực thuỷ học càng nhỏ và và có lợi cho quá trìnhchuyển khối

- Nhiệt dung riêng bé sẽ tốn ít nhiệt khi hoàn nguyên dung môi

- Nhiệt độ sôi khác xa với nhiệt dộ sôi của chất hoà tan để dể tách các cấu tử ra khỏi dung

Phương trình cân bằng vật liệu có dạng:

G Y Y Đ + G X X Đ = G X X C + G Y Y C

Trong đó :

GX :luợng khí trơ không đổi khi vận hành ( kmol/ h)

GY: lượng dung môi không đổi khi vận hành(kmol/ h)

YĐ , YC: nồng độ đầu và cuối của pha khí (kmol/kmolkhí trơ)

XĐ , XC: nồng độ cuối và đầu của pha lỏng (kmol/kmolkhí trơ)

1.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả hấp thu

a Ảnh hưởng của nhiệt độ:

Khi các điều kiện khác không đổi mà nhiệt độ tháp tăng thì hệ số Henri sẽ tăng Kết quả là ảnh hưởng đường cân bằng dịch chuyển về phía trục tung Nếu các đừơnglàm việc AB không đổi thì động lực trung bình sẽ giảm , số đĩa lý thuyêt sẽ tăng và chiềucao của thiết bị sẽ tăng Thậm chí có khi tháp không làm việc được vì nhiệt độ tăng quá

so với yêu cầu kỹ thuật Nhưng nhiệt độ tăng cũng có lợi là làm cho độ nhớt cả hai phakhí và lỏng tăng

b Ảnh hưởng của áp suất :

Nếu các điều kiện khác giữ nguyên mà chỉ tăng áp suất trong tháp thì hệ số cânbằng sẽ tăng và cân bằng sẽ dịch chuyển về phía trục hoành

Khi đường làm việc AB không đổi thì động lực trung bình sẽ tăng quátrình chuyểnkhối sẽ tốt hơn và số đĩa lý thuyết sẽ giảm làm chiều cao của tháp sẽ thấp hơn.

Tuy nhiên , việc tăng áp suất thường kèm theo sự tăng nhiệt độ Mặt khác , sựtăng áp suất cũng gây khó khăn trong việc chế tạo và vân hành của tháp hấp thụ

c Các yếu tố khác:

Tính chất của dung môi , loại thiết bị và cấu tạo thiết bị độ chính xác của dụng cụ

đo, chế độ vận hành tháp… đều có ảnh hưởng nhiều đến hiệu suất hấp thu

1.2.4 Ưu, nhược điểm của quá trình hấp thu

 Ưu điểm:

Rẻ tiền, nhất là khi sử dụng H2O làm dung môi hấp thụ,các khí độc hại như SO2,

H2S, NH3, HF, có thể được xử lí rất tốt với phương pháp này với dung môi nước và cácdung môi thích hợp

Có thể sử dụng kết hợp khi cần rửa khí làm sạch bụi, khi trong khí thải có chứa cảbụi lẫn các khí độc hại mà các chất khí có khả năng hòa tan tốt trong nước rửa

 Nhược điểm:

Hiệu suất làm sạch không cao, hệ số làm sạch giảm khi nhiệt độ dòng khí cao nênkhông thể dùng xử lí các dòng khí thải có nhiệt độ cao, quá trình hấp thụ là quá trình tỏanhiệt nên khi thiết kế, xây dựng và vận hành hệ thống thiết bị hấp thụ xử lí khí thải nhiềutrường hợp ta phải lắp đặt thêm thiết bị trao đổi nhiệt trong tháp hấp thụ để làm nguộithiết bị, tăng hiệu quả của quá trình xử lí Như vậy, thiết bị sẽ trở nên cồng kềnh, vậnhành phức tạp

Khi làm việc, hiện tượng “sặc” rất dễ xảy ra khi ta khống chế, điều chỉnh mật độtưới của pha lỏng không tốt, đặc biệt khi dòng khí thải có hàm lượng bụi lớn

Việc lựa chọn dung môi thích hợp sẽ rất khó khăn, khi chất khí cần xử lí không cókhả năng hòa tan trong nước Lựa chọn dung môi hữu cơ sẽ nảy sinh vấn đề: các dungmôi này có độc hại cho người sử dụng và môi trường hay không? Việc lựa chọn dung môi

thường là thẳng đứng bề mặt vật rắn có thể là ống , tấm song song hoặc đệm tấm

a. Tháp màng dạng ống :

-Có cấu tạo tương tự thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm gồm có ống tạo màngđược giữ bằng hai vĩ ống ở hai đầu khoảng không giữa ống và vỏ thiết bị tách khi cầnthiết chất lỏng chảy thành màng theo thành ống từ trên xuống , chất khí ( hơi ) đi theokhoảng không gian trong màng chất lỏng từ dưới lên

c. Tháp màng dạng ống khi lỏng và khí đi cùng chiều :

- Cũng có cấu tạo từ các ống cố định trên 2 vỉ , khí đi qua thân gồm các ống phân phối tương ứng đặt đồng trục với ống tạo màng chất lỏng đi vào ống tạo màng qua khe giữa 2 ống khi đó tốc độ khí lớn kéo theo chất lỏng từ dưới lên chuyển động dưới dạng

màng theo thành ống khi cần tách nhiệt có thể cho tác nhân lạnh đi vào khoảng không gian giữa vỏ và ống để nâng cao hiệu suất người ta dùng thiết bị nhiều bậc khác nhau

- Thủy động lực trong thiết bị dạng màng : khi có dòng khí chuyển động ngượcchiều sẽ ảnh hưởng đến chế độ chảy của màng khi đó , do lực ma sát giữa khí và lỏng

sẽ có cản trở mạnh của dòng khí làm bề dày màng tăng lên , trở lực dòng khí tăng tiếptục tăng vận tốc dòng khí sẽ dẫn đến cân bằng giữa trọng lực của màng lọc và lực ma sát

- Năng suất theo pha lỏng nhỏ

- Cấu tạo phức tạp, khi vận hành dễ bị sặc

* Ứng dụng:

- Trong phòng thí nghiệm

- Trong trường hợp có năng suất thấp

- Trong những hệ thống cần trở lực thấp (hệ thống hút chân không, )

* Ví dụ: Hệ thống chưng dầu vỏ hạt điều, tái sinh dầu nhờn, chưng cất tinh dầu, cô đặc

nước trái cây,

1.3.2 Tháp đệm

- Cấu tạo gồm: thân tháp rỗng bên trong đổ đầy đệm làm từ vật liệu khác nhau ( gỗ

nhựa, kim loại, gôm, …) với những hình dạng khá nhau ( trụ, cầu, tấm, yên ngựa, lò xo …), lưới đỡ đệm, ống dẫn khí và lỏng ra vào

- Để phân phối đều chất lỏng lên khối đệm chứa trong tháp , người ta dùng bộ phậnphân phối dạng : lưới phân phối ( lỏng đi trong ống – khí ngoài ống ; lỏng và khí trongcùng ống ); màng phân phối , vòi phun hoa sen (dạng trụ , bán cầu , khe …); bánh xequay ( ống có lỗ, phun quay , ổ đỡ …)

- Các phần tử đệm được đặc trưng bằng dường kính d, chiều cao h , bề dày δ khối đệm được đặc trưng bằng các kích thước : bề mặt riêng a , thể tích tự do, đườngkính tương đương , tiết diện tự do S

- Khi chọn đệm cần lưu ý : thấm ướt tốt chất lỏng ; trở lực nhỏ , thể tích tự do vàtiết diện ngang lớn ; có thể làm việc với tải trọng lớn của lỏng và khí , khối lượng riêngnhỏ ; phân phối đều chất lỏng ; có tính chịu ăn mòn cao; rẻ tiền; dễ kiếm…

- Nguyên lý hoạt động: Chất lỏng chảy trong tháp theo đệm dưới dạng máng nên

bề mặt tiếp xúc pha là bề mặt thấm ướt của đệm

- Ưu – nhược điểm - ứng dụng:

* Ưu: cấu tạo đơn giản; trở lực theo pha khí (hoạt động ở chế độ màng/quá độ) nhỏ

* Nhược: hoạt động kém ổn định, hiệu suất thấp; dễ bị sặc; khó tách nhiệt, khó thấm ướt

+ Sơ đồ cấu tạo :

- Tháp đĩa thường cấu tạo gồm thân hình trụ thẳng đứng, bên trong có đặt các tấmngăn(đĩa) cách nhau 1 khoảng nhất định Trên mỗi đĩa 2 pha chuyển động ngược hoặc

chéo chiều : lỏng từ trên xuống ( hoặc đi ngang ), khí đi từ dưới lên hoặc xuyên qua chấtlỏng chảy ngang, ở đây tiếp xúc pha xảy ra theo từng bậc là đĩa

-Tháp đĩa có ống chảy chuyền : bao gồm tháp đĩa, chóp, lỗ, xupap, lưới, …trên đĩa

có cấu tạo đặc biệt để chất lỏng đi từ đĩa trên xuống đĩa dưới theo đường riêng gọi là ốngchảy chuyền

-Tháp đĩa không có ống chảy chuyền ; khi có khí ( hơi hay lỏng ) và lỏng đi quacùng 1 lỗ trên đĩa

+ Ưu – nhược điểm và ứng dụng:

- Tháp đĩa lỗ: ưu điểm là kết cấu khá đơn giản, trở lực tương đối thấp, hiệu suất khá cao Tuy nhiên không làm việc được với chất lỏng bẩn, khoảng làm việc hẹp hơn tháp chop (về lưu lượng khí)

- Tháp chóp: có thể làm việc với tỉ trọng của khí, lỏng thay đổi mạnh, khá ổn định Song có trở lực lớn, tiêu tốn nhiều vật tư kim loại chế tạo, kết cấu phức tạp Nói chung tháp chop có hiệu suất cao hơn tháp đĩa lỗ

- Tháp xupap: dùng trong chưng cất dầu mỏ

CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH

CÔNG NGHỆ

Thuyết minh quy trinh công nghệ:

Khí cần được xử lý được lấy từ các nhà máy sản xuất phân bón, sản xuất phân Ure, sẽđược thu lại rồi sau đó dùng quạt thổi khí vào tháp hấp thụ ( tháp đệm) Dung dịch dùnghấp thụ là nước

Tháp hấp thụ làm việc nghịch chiều: nước được bơm lên bồn cao vị mục đích là để ổnđịnh lưu lượng, từ đó cho vào tháp từ trên đi xuống dưới, hỗn hợp khí được thổi từ dướilên và quá trình hấp thụ xảy ra.

Hỗn hợp khí trơ đi ra ở đỉnh tháp sẽ được cho đi qua ống khói để phát tán khí ra ngoàikhông ảnh hưởng đến công nhân Dung dịch sau hấp thu ở đáy tháp được cho ra bồnchứa Tại đây, dung dịch lỏng này sẽ được xử lý để sao cho nồng độ của nước thải đạtđược nồng độ cho phép để có thể thải ra môi trường

Nếu trong khu công nghiệp thì xử lý sao cho nước thải đạt tiêu chuẩn loại B ( 1mg/l) hoặcnếu đặt trong khu sinh hoạt thì phải xử lý cho đến khi đạt tiêu chuẩn loại A (0,1mg/l)

1- Bồn chứa nhiên liệu

10- Quạt

CHƯƠNG 3: CÂN BẰNG

VẬT CHẤT

M = = = 3.17

(1) Y* = =

Nồng độ thể tích ban đầu của dòng khí :

(kmol NH3/kmol hh)Nồng độ đầu của pha khí theo tỷ số mol :

Yđ = = 7.312 ×10-4 (kmol NH3/kmol khí trơ)

(kmol NH3/kmol hh)

Nồng độ cuối của pha khí theo tỷ số mol :

Yc = (kmol NH3/kmol khí trơ)

Hấp thu NH3 bằng nước, chọn dung môi sạch khi vào tháp nên : Xđ = 0

Với Xđ : nồng độ đầu của pha lỏng, kmol NH3/kmol H2O

Xc : nồng độ đầu ra của pha lỏng, kmol NH3/ kmol H2O :

Từ phương trình (1)

Ta thế (kmol NH3/kmol khí trơ)

(kmol NH3/kmol khí trơ)

Lưu lượng hỗn hợp khí vào tháp hấp thu :

Suất lượng dòng khí trơ trong hỗn hợp :

Gtr = Ghh(1-yđ ) = (1-)× 603.7 = 603.3 (kmol/h)Lượng dung mơi tối thiểu được sử dụng :

Gtr : suất lượng dòng khí trơ trong hỗn hợp

4.1 Cân Bằng Năng Lượng:

Ký hiệu:

Gđ, Gc – lượng hổn hợp khí đầu và cuối

Lđ, Lc - lượng dung dịch đầu và cuối

tc, tc – nhiệt độ khí ban đầu và cuối,

Tđ , Tc – nhiệt độ dung dịch đầu và cuối,

Iđ , Ic – entanpy hỗn hợp khí ban đầu và cuối, kj/kg

Q0 – nhiệt mất mát, kj/h

Qs – nhiệt lượng phát sinh do hấp thụ khí, kj/h

Phương trình cân bằng nhiệt lượng có dạng:

GđIđ + LđCđTđ + Qs = GcIc + LcCcTc + Q0

Để đơn giản hóa vấn đề tính tóan, ta có thể giả thiết như sau :

- Nhiệt độ mất mát ra môi trường xung quanh không đáng kể,

Q0 = 0

- Nhiệt độ của hổn hợp khí ra khỏi tháp bằng nhiệt độ dung dịch vào tháp: tc = tđ = 300C

- Tỷ nhiệt của dung dịch không đổi trong suốt quá trình hấp thu: Cđ = Cc = C

Như vậy, công thức tính nhiệt độ cuối Tc của dung dịch sẽ có dạng như sau :

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH

5.1 Tính kích thước tháp hấp thu:

5.1.1 Các thông số vật lý của dòng khí :

- Lưu lượng khí trung bình đi trong tháp hấp thu :

+ T: nhiệt độ làm việc trung bình của tháp hấp thu.

= 1735,7 (kg/h) = 4,8266 (kg/s).

5.1.2 Các thông số vật lý của dòng lỏng:

- Vxtb : lưu lượng dòng lỏng trung bình

Do lượng cấu tử hòa tan trong dung dịch nhỏ, xem quá trình hấp thu không làm thay đổiđáng kể thể tích nên:

Với: : khối lượng riêng của nước ở 300C

= 995 (kg/m3)

Mtr: khối lượng phn tử của H2O, kg/kmol

Ltr: lưu lượng nước, kmol/h

Suy ra: m3/h.

- Khối lượng riêng trung bình của pha lỏng:

, : khối lượng riêng trung bình của NH3, H2O trong pha lỏng

, Vtb2 : thể tích trung bình của NH3, H2O trong pha lỏng

Do lượng NH3 hòa tan trong dung dịch nhỏ nên: Vtb1≈ 0

- Độ nhớt trung bình của pha lỏng:

Do lượng cấu tử NH3 hòa tan trong dung dịch nhỏ nên có thể xem:

(kg/m.s) hoặc (Nm/s2)

- Lưu lượng khối lượng trung bình của pha lỏng:

Tốc độ bắt đầu tạo nhũ tương , còn gọị là tốc độ đảo pha W’s (m/s ) được xác định theocông thức:

[2]-IX115, trang 197Với:

+ Lx, Gy: lưu lượng dòng lỏng và khí trung bình, (kmol/h)

hL: chiều cao một đơn vị truyền khối tương ứng pha lỏng, m.

Suy ra: (m2/s)

5.1.4.2 Hệ số khuếch tán trong pha khí:

[2]-VIII.5, trang 127Trong đó: T = 273 +30 = 3030K

P = 1 at, áp suất khuếch tán

MA, MB: là khối lượng mol khí NH3 và không khí