đồ án xử lý khí thải và tiếng ồn xử lý khí nh3

Những nguồn thải ra khí amoniac bao gồm: quá trình sản xuất phân bón, quá trình điều chế than cốc sử dụng phương pháp khôi phục sản phẩm phụ, sự đốt cháy nguyên liệu hóa thạch, quá trình

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG

ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI VÀ

TIẾNG ỒN.

GVHD: Trần Thanh Tùng Nhóm : 6

Lớp: 53CNMT – 1

II CHƯƠNG II: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ, THUYẾT MINH QUY

2.1 Lựa chọn công nghệ xử lý 12 2.2 Thuyết minh quy trình công nghệ 13 2.2.1 Sự phát sinh khí NH 3 trong quá trình sản xuất phân bón 13 2.2.2 Quá trình thu gom khí thải của nhà máy sản xuất phân bón 14 2.2.3 Hệ thống xử lý khí thải 15 III CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ XỬ LÝ 23 3.1 Số liệu thiết kế ban đầu 23 3.2 Tính toán các số liệu thiết kế 23 3.2.1 Cân bằng vật chất cho tháp 23 3.2.2 Các thông số của dòng khí 24 3.2.3 Các thông số dòng lỏng 25 3.2.4 Tính đường kính 27 3.2.5 Tính chiều cao cột đệm 28

3.2.6 Tính chiều cao tháp 30 3.2.7 Tính cơ khí 31 3.2.8 Tính trở lực 39 3.2.9 Bơm chất lỏng 40 3.2.10 Quạt thổi khí 41

LỜI NÓI ĐẦU

Amoniac là một hóa chất dùng phổ biến trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau Sự phát xạ của không khí có chứa amoniac vào khí quyển mà không có biện pháp xử lý, gây ảnh hưởng không tốt đến sức khỏe con người và môi trường Một phương pháp có hiệu quả cao để xử lý amoniac từ khí thải là yêu cầu cấp thiết Những nguồn thải ra khí

amoniac bao gồm: quá trình sản xuất phân bón, quá trình điều chế than cốc sử dụng phương pháp khôi phục sản phẩm phụ, sự đốt cháy nguyên liệu hóa thạch, quá trình chăn nuôi và những hệ thống làm lạnh sử dụng amoniac như một môi chất lạnh….Người ta có thể kiểm soát được lượng amoniac ở những quá trình này bằng nhiều cách như: sử dụng tháp lọc khí ẩm, sử dụng phương pháp nước ngưng để loại bỏ khí, khôi phục và tái chế những dòng thải, những hệ thống thu nạp Trong đồ án này, nhóm em xin trình bày

Trong quá trình thực hiện đồ án, nhóm chúng em đã được sự giúp đỡ tận tình của thầy Tuy nhóm chúng em đã cố gắng hoàn thành tốt đồ án nhưng vẫn nhiều thiếu sót trong quátrình thực hiện Nhóm mong sự chỉ bảo của thầy!

I. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ KHÍ.

1.1 Tính chất

1.1.1 Khái niệm là gì?

(theo IUPAC) là “Azane”, “Amoniac”, “Hydrogen nitride” và một số tên khác Amoniac không màu, dạng khí có mùi cay nồng đặc trưng Nó nhẹ hơn không khí, mật độ của nó là 0,589 lần so với không khí Nó có thể dễ dàng hóa lỏng do

sự liên kết mạnh mẽ giữa các phân tử hydro, nó có nhiệt độ sôi là –33,34°C và nhiệt độ nóng chảy là –77,7°C Là phân tử có cực, amoniac là một chất khí khá

H2O

đất bằng cách phục vụ như là một tiền thân của thực phẩm và phân bón

Amoniac trực tiếp hay gián tiếp cũng là một khối xây dựng để tổng hợp nhiều dược phẩm

sôi ở –33,34°C (–28,012°F), chất lỏng phải được lưu trữ dưới áp lực cao hoặc

ở nhiệt độ thấp

1.1.2 Tính chất vật lí

dịch bay hơi hết

độ tới hạn của amoniac rất cao 405,55°K nên amoniac dễ hóa lỏng Amoniac hóa lỏng ở 239,75°K và hóa rắn ở 195°K Amoniac lỏng không màu, ở gần nhiệt độ sôi có hằng số điện môi = 22 Amoniac lỏng là dung môi rất tốt cho nhiều muối vô cơ Các kim loại kiềm và kiềm thổ hòa tan trong amoniac lỏng Amoniac lỏng có entapy bốc hơi lớn, vì vậy được dùng để nạp các máy lạnh Ở

ứng cấu hình electron như sau: (σ x)2(σ Y)2(σZ)2

cho cặp electron đó tạo nên liên kết cho – nhận (liên kết phối trí) với các

nguyên tử khác và liên kết có độ phân cực lớn Cặp electron hóa trị tự do và

thường chỉ cần áp suất 67 atm là có thể hóa lỏng nó

1.1.3 Tính chất hóa học

cao Nó có thể cho ba loại phản ứng: phản ứng cộng, phản ứng khử và phản ứngthế, trong đó đặc trưng hơn cả là phản ứng cộng

theo chiều ngược lại của phương trình tổng hợp Phản ứng ở trạng thái cân bằngxác định

amoniac bị O2 không khí oxi hóa thành nito oxit:

với nước theo sơ đồ sau:

cân bằng kép:

amoni clorua:

 Ngoài những loại phản ứng cộng như trên đã nói, NH3 còn cho một loại phản ứng kết hợp đặc biệt với các muối tạo thành những hợp chất có thành phần

amid (NH2-):

Li3N(S) + 2 NH3 (1) → 3 Li+

(am) + 3 NH2-(am)

NH3

và ở 600°C nó phân hủy gần như hoàn toàn:

2NH3  N2 + 3H2

bị oxy hóa lên N0 (N2) và N2+ (NO)

hàn

loại Phản ứng giữa amoniac và kim loại hình thành các hợp chất amidua , imidua và nitrua trong số các amidua, phổ biến nhất là amidua của kim loại kiềm và kiềm thổ

nằm trong vùng 16 – 25%

(Al), vàng (Au), bạc (Ag), thủy ngân (Hg) Vì vậy trong thực tế người ta khuyến cáo không nên để hơi hoặc dung dịch amoniac tiếp xúc với các vật dụng

kim loại (Au, Ag, Hg, Ge, Te, Sb…) thì có thể tạo ra các hợp chất kiểu fuminat

dễ gây nổ nguy hiểm

 Amoniac lỏng phá hủy các chất dẻo, cao su, gây phản ứng trùng hợp nổ của etylen oxit.

1.2 Ứng dụng

trên toàn thế giới nhằm cung cấp đạm cho cây Vì vậy ngành công nghiệp sản xuất phân bón dựa vào amoniac là một thành phần quan trọng của ngân sách thếgiới

tiền thân của các hợp chất chứa nitơ nhất Hầu như tất cả các hợp chất nitơ tổng hợp có nguồn gốc từ amoniac Một dẫn xuất quan trọng là acid nitric, acid nitricđược tạo ra thông qua quá trình Ostwald bởi quá trình oxy hóa của amoniac với không khí trên một đĩa bạch kim có xúc tác ở 700 – 850°C, ~ 9 atm Nitric oxide là một trung gian trong việc chuyển đổi này:

liệu nổ và các hợp chất nhiều organonitrogen

chung cho các bề mặt sạch hơn, như nó được sử dụng để làm sạch kính, sứ, thépkhông gỉ và nó cũng thường được sử dụng để làm sạch lò vì amoniac có khả năng hòa tan kim loại oxit

nghiệp lên men như là một nguồn cung cấp nitơ cho vi sinh vật cũng như để điều chỉnh pH trong quá trình lên men này

lạnh Amoniac khan được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng điện lạnh công nghiệp

1.3 Độc tính

thường xảy ra đối với những hồ nuôi mới hoặc nhưngx hồ nuôi cũ nhưng có mật độ nuôi lớn

hơi khi hít phải, cổ họng bị rát, mắt, môi, và mũi bị phỏng, tầm nhìn bị hạn chế, mạch máu bị giảm nhanh chóng, da bị kích ứng mạnh và bị phòng Trong

một số trường hợp nếu hít phải NH3 nồng độ đậm đặc có thể bị ngất, thậm chí

bị tử vong

hấp rõ rệt Trị số giới hạn cho phép làm việc với đủ phương tiện phòng hộ

1.4 Cấp cứu và điều trị

hại, cho nằm nghỉ, thở oxi, điều trị triệu chứng, quan sát y học lien tục 24 giờ trở lên để phát hiện các biến đổi hô hấp

có tác dụng trung hòa để bảo vệ da, điều trị triệu chứng Trường hợp bị ô nhiễm mắt phải khẩn trương rửa mắt thật kỹ

1.5 Các vấn đề môi trường liên quan đến NH 3

phân hữu cơ, xác động vật, xác(vỏ) tôm sau khi tiêu hóa thức ăn thì chúng đượcthải ra trong điều kiện kỵ khí dưới tác dụng của vi khuẩn trong nước xuất hiện

ảnh hưởng lớn đến sức khỏe công nhân và cộng đồng xung quanh

thuốc lá, trong công nghệ sản xuất các chất gây nghiện bất hợp pháp

khử chất ô nhiệm này chỉ thực hiện duy nhất một quá trình là khử nitrit Quá trình này gồm hai giai đoạn chính đó là giai đoạn nitrit hóa bán phần và khử

hại và xử lý tương đối đơn giản Vấn đề quan trọng là trong kỹ thuật làm lạnh chúng ta cố gắng hạn chế tối đa sự cố môi trường xảy ra, đồng thời luôn có biện pháp đối phó để giảm thiểu thiệt hại và ảnh hưởng môi trường xung

quanh

 Xử lý cơ học: nhờ vào khả năng hòa tan tốt trong H2O, khi sự cố môi trường xảy ra thì biện pháp đơn giản nhất đó là cách ly người dân và phun nước pha loãng.

II. CHƯƠNG II: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ

THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ.

nghiệp, các ngành công nghiệp phát sinh nhiều khí gây ô nhiễm môi trường Để xử

lý đạt hiệu quả thì phải chọn được một phương pháp xử lý phù hợp và tối ưu với từng đặc điểm của các loại khí thải Các phương pháp xử lý khí thải được dùng phổ biến hiện nay như: Phương pháp hấp thụ sử dụng các chất hấp thụ như dung môi, nước, các hợp chất để hấp thụ khí thải; Phương pháp đốt sử dụng hệ thống hút, sau đó cho vào hệ thống bình nén khí để đốt, có thể áp dụng đốt các loại khí

dễ cháy như CO; Phương pháp sử dụng vật liệu/hoá chất phản ứng sử dụng các

ra dung môi hữư cơ; Sử dụng chất xúc tác để tạo phản ứng với không khí, áp dụng

sắt từ,

trình hấp thụ trong quá trình sản xuất phân bón còn dùng để làm sạch và thu hồikhí cho sản xuất

lỏng thông qua quá trình hòa tan các chất khí trong chất lỏng khi chúng tiếp xúcvới nhau Nước được sử dụng là chất hấp phụ vì có nhiều ưu điểm và có tính chất

càng nhỏ nên tốc độ hấp thụ càng nhanh, hiệu quả càng cao; là dung môi rẻ tiền và

dễ kiếm, không gây ăn mòn thiết bị và không độc hại với người và quá trình nhả

tùy vào đặc điểm cũng như tính chất của khí thải và dung môi ta có thể chọn cácloại tháp hấp thụ khác nhau để có thể nâng cao hiệu suất xử lý.Có nhiều loại tháphấp thụ khác nhau như: Tháp phun, tháp đệm, tháp mâm, tháp sục khí và tháp suibọt Khi chọn tháp hấp thụ cần chú ý tới hiệu quả và khả năng cho khí đi qua, cókết cấu đơn giản, dễ vận hành Vì vậy các nhà máy sản xuất phân bón thường lựa

chọn phương pháp hấp thụ để xử lý khí thải của nhà máy Mặt khác sử dụng

trường và đặt biệt là mặt kinh tế

an toàn xử lý, chất lượng xử lý, độ bền thiết bị xử lý, vừa hiệu quả về mặt kinh tế

do dung môi nước rẻ hơn các dung môi khác mà hiệu quả xử lý cao, lại thuận tiệncho việc xử lý nước thải sau quá trình xử lý khí thải của nhà máy

2.2 Thuyết minh quá trình công nghệ:

2.2.1 Sự phát sinh khí NH 3 trong sản xuất phân bón:

đến nồng độ thích hợp trước khi khí thải ra ngoài môi trường

2.2.2 Quá trình thu gom khí thải của nhà máy sản xuất phân bón:

Hình 2.1: Sơ đồ thu gom khí thải

Dựa vào sơ đồ trên ta thấy hệ thống thu gom khí thải không chỉ có nhiệm vụ thu gom khí thải cần xử lý mà còn có nhiệm vụ đưa khí thải đến thiết bị xử lý thông qua hệ thống quạt hút và quạt đẩy

Khí thải từ nhà máy được các quạt hút thu gom, sau đó nhờ hệ thống quạt đẩy khí thải sẽ đi vào bề hấp thụ có châm dung dịch hóa chất hấp thụ Tại đây khí

thải thông qua hệ thống phân phối khí tiếp xúc với nước và hóa chất, một phần khí

SO2, NOx, NH3 được hấp thụ, các thành phần bụi bẩn trong khí thải cũng được giữ lại Nồng độ hóa chất hấp thụ, hệ thống phân phối khí được tính toán kỹ lưỡng đảm bảo hiệu quả hấp thụ một cách tối ưu, tránh các trường hợp dư thừa, lãng phí hóa chất gây hư hại thiết bị xử lý

Khí thải sau khi đi qua bể hấp thụ tiếp tục được hệ thống quạt đẩy đẩy vào tháp

hấp phụ Cấu tạo tháp hấp phụ bao gồm các lớp vật liệu đệm, vật liệu hấp phụ và

hệ thống phân phối dung dịch hóa chất hấp thụ được bố trí một cách hợp lý, đảm

bảo hấp phụ hoàn toàn các thành phần ô nhiễm còn lại cũng như triệt tiêu hoàn toàn các bụi bẩn còn sót lại.

(hỗn hợp) các cấu tử trong chất lỏng (chất rắn) Các quá trình xảy ra do sựtiếp xúc pha giữa khí và lỏng (rắn) Quá trình này cần sự truyền vật chất từpha khí vào pha lỏng (rắn) Nếu quá trình xảy ra ngược lại, nghĩa là cần sựvật chất từ pha lỏng (rắn) vào pha hơi, ta co quá trình nhả khí

khí thải Để hấp thụ được một chất nào đó ta phải dựa vào độ hòa tan chọnlọc của chất khí trong dung môi để chọn lọc dung môi cho thích hợp hoặcchọn dung dịch cho thích hợp

môi quyết định

không hòa tan không hớòa tan đáng kể các cấu tử còn lại Đây là điều kiện quan trọng nhất

o quá trình chuyển khối

tử ra khỏi dung môi

Về thực chất chỉ là sự hòa tan các chất hập thụ vào trong dung môi hấp thụ, chấtkhí hòa tan không tạo ra các hợp chất hóa học với dung môi, nó chỉ thay đổi trạng thái từthể khí biến thành dung dịch lỏng (quá trình hòa tan đơn thuần của chất khí trong chấtlỏng).

học với dung môi hấp thụ Chất khí độc hại sẽ bị biến đổi về bản chất hóahọc và biển thành chất khác

của chất lỏng hập thụ

khối chất lỏng hấp thụ

tăng

đĩa lý thuyết sẽ tăng và chiều cao của thiết bị sẽ tăng Thậm chí có khi tháp không làm việc được vì nhiệt độ quá cao so với yêu cầu kỹ thuật

tăng

cân bằng 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 quá trìnhchuyển khối sẽ tốt hơn và số đĩa lý thuyết sẽ giảm làm chiều cao của tháp

sẽ thấp hơn

sự tăng áp suất cũng gây khó khăn trong việc chế tạo và vân hành của tháp hấp thụ

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

 Ưu, nhược điểm của quá trình hấp thu:

nước và các dung môi thích hợp

chứa cả bụi lẫn các khí độc hại mà các chất khí có khả năng hòa tan tốt trong nước rửa

cao nên không thể dùng xử lí các dòng khí thải có nhiệt độ cao, quá trình hấp thụ l

à quá trình tỏa nhiệt nên khi thiết kế, xây dựng và vận hành hệ thống thiết bị hấp thụ xử lí khí thải nhiều trường hợp ta phải lắp đặt thêm thiết bị trao đổi nhiệt trong tháp hấp thụ để làm nguội thiết bị, tăng hiệu quả của quá trình xử lí Như vậy, thiết bị sẽ trở nên cồng kềnh, vận hành phức tạp

mật độ tưới của pha lỏng không tốt, đặc biệt khi dòng khí thải có hàm lượng bụi lớn

không có khả năng hòa tan trong nước Lựa chọn dung môi hữu cơ sẽ nảy sinh vấn đề: các dung môi này có độc hại cho người sử dụng và môi trường hay không ? Việc lựa chọn dung môi thích hợp là bài toán hóc búa mang tính kinh tế và kĩ thuật, giá thành dung môi quyết định lớn đến giá thành xử lý và hiệu quả xử lý

Chất thải gây ô nhiễm nguồn nước hệ thống càng trở nên cồng kềnh phức tạp

hấp thu hoặc cột hấp thu Thiết bị hấp thu được chia thành 4 nhóm sau:

tốt

chất khí tinh khiết và có mât độ phun lớn

cần thoát ra một luợng nhệt lớn

 Tháp đệm

nhau (gỗ nhựa, kim loại, gốm,…) 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 dung

bộ phận phân phối dạng: lưới phân phối (lỏng đi trong ống – khí ngoài ống ; lỏng

và khí trong cùng ống); màng phân phối, vòi phun hoa sen (dạng trụ, bán cầu,khe…); bánh xe quay (ống có lỗ, phun quay, ổ đỡ …)

đường kính tương đương, tiết diện tự do S

do và tiết diện ngang lớn; có thể làm việc với tải trọng lớn của lỏng và khí, khối lượng riêng nhỏ; phân phối đều chất lỏng; có tính chịu ăn mòn cao; rẻ tiền; dễ kiếm…

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

thấm ướt

các tấm ngăn (đĩa) cách nhau 1 khoảng nhất định Trên mỗi đĩa hai pha chuyển độngngược hoặc chéo chiều: lỏng từ trên xuống (hoặc đi ngang), khí đi từ dưới lên

hoặc xuyên qua chất lỏng chảy ngang, ở đây tiếp xúc pha xảy ra theo từng bậc là đĩa

cấu tạo đặc biệt để chất lỏng đi từ đĩa trên xuống đĩa dưới theo đường

riêng gọi là ống chảy chuyền

cùng 1 lỗ trên đĩa

 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).

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

- Chọn quy trinh công nghệ:

vào tháp

vì nước là dung môi hấp thụ rẻ tiền, dễ kiếm, không ăn mòn thiết bị, có tính kinh

tế cao

ắng làm cản trở dòng khí và lỏng

- Thuyết minh quy trình công nghệ:

quạt đẩy đưa đến SCRUBƠ, tại đây bụi và các chất rắn khác có trong khí thải sẽ được xử lý, tiếp theo quạt đẩy đưa khí thải từ SCRUBƠ vào tháp hấp thu để xử lý các loại khí như SO2, NO2, NH3

bơm lên bồn cao vị mục đích là để ổn định lưu lượng, từ đó cho vào tháp từ trên đixuống, hỗn hợp khí được thổi từ dưới lên và quá trình hấp thụ xảy ra Hấp thụ xảy

ra trong đoạn tháp có bố trí vật liệu đệm

ngồi không gây ảnh hưởng đến công nhân Dung dịch sau hấp thụ ở đáy tháp đượccho ra bồn chứa Tại đây , dung dịch lỏng này sẽ được xử lý để sao cho nồng độ của nước thải đạt được nồng độ cho phép để có thể thải ra môi trường

l) hoặc nếu đặt trong khu sinh hoạt thì phải xử lý cho đến khi đạt tiêu chuẩn loại A(0,1mg/l)

BỒN

CAO VỊ

THÁP HẤP THU THÁP ĐỆM

BỂ CHỨA

NƯỚC

ỐNG KHÓI

HỆ THỐNG XLNT

Hình 2.3: Bản vẽ mặt bằng

Hình 2.4: Bản vẽ chi tiết tháp hấp thu

III CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ

LÝ KHÍ NH3

3.1 Số liệu thiết kế ban đầu: