Đồ án Kỹ thuật xử lý khí thải với các thông số cho trước

CHƯƠNG I: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÍ1.1.Kiểm tra khí cần xử lí:•Thông số đầu vào:Công suất: 45000 m3hNồng độ chất thải tại cửa ra thiết bị hútChỉ tiêuNồng độĐơn vịClo71Mgm3SO21886Mgm3H2S50Mgm3CO7781Mgm3NO21200Mgm3Bụi25000Mgm3•Thông số đầu ra:Theo QCVN 192009 BTNMT. Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải công nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ. Áp dụng cột B.Các giả thuyết tính toán:Nhiệt độ khí thải 70 Áp suất 1 atKhối lượng riêng bụi: 2500 kgm3Hệ thống xả thải nằm trong khu vực III (Khu công nghiệp; đô thị loại V; vùng ngoại thành, ngoại thị đô thị loại II, III, IV có khoảng cách đến ranh giới nội thành, nội thị lớn hơn hoặc bằng 2 km; cơ sở sản xuất công nghiệp, chế biến, kinh doanh, dịch vụ và các hoạt động công nghiệp khác có khoảng cách đến ranh giới các khu vực này dưới 2 km .

CHƯƠNG I: ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN XỬ LÍ 1.1.Kiểm tra khí cần xử lí:

 Thông số đầu vào:

 Thông số đầu ra:

Theo QCVN 19-2009- BTNMT Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thảicông nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ Áp dụng cột B

Các giả thuyết tính toán:

Nhiệt độ khí thải 70

Áp suất 1 at

Khối lượng riêng bụi: 2500 kg/m3

Hệ thống xả thải nằm trong khu vực III (Khu công nghiệp; đô thị loại V;vùng ngoại thành, ngoại thị đô thị loại II, III, IV có khoảng cách đếnranh giới nội thành, nội thị lớn hơn hoặc bằng 2 km; cơ sở sản xuất côngnghiệp, chế biến, kinh doanh, dịch vụ và các hoạt động công nghiệp khác

có khoảng cách đến ranh giới các khu vực này dưới 2 km

 Kiểm tra khí cần xử lý:

(mg/

m 3 )

Nồng độ chất ô nhiễm ở 25

(mg/

m 3 )

C max

QCVN 19:2009 (mg/m 3 )

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN LAN TRUYỀN

→ Nguồn thải cao

Xét nồng độ chất ô nhiễm khi khuếch tán với nồng độ thải ra đạt QCVN06:2009 – BTNMT

Đối với Clo:

M = Cmax QCVN× L = × 12,5 = 0,1125 (g/s)

Xét tại điểm trên tường chắn gió nóc nhà B có: x= 75 , y=0 , z= 8

Theo Gauss: Cmax=

= 8,219×10-6 g/m3 = 8,219 ( )

Áp dụng QCVN 06/2009-BTNMT nồng độ Clo cho phép tại 1h là 100 (

) nồng độ Clo tại nhà B đạt quy chuẩn cho phép

Đối với khí SO 2 :

M(SO2) = L× CSO2 = 12,5 = 5,625 (g/s)

Xét điểm trên tường chắn gió nóc nhà B có: x= 75, y= 0, z= 8

Theo Gauss: : Cmax=

= 4,12×1 (g/m3) = 412(µg/m3)

Áp dụng QCVN 05/2009-BTNMT nồng độ SO2 cho phép tring bìnhtrong 1 giờ là 350(µg/m3) nồng độ SO2 tại nhà B không đạt quychuẩn cho phép

Xét điểm trên tường chắn gió nóc nhà B có: x= 75, y= 0, z= 8

Theo Gauss: Cmax=

= 5,33×1 (g/m3) = 53,3 (µg/m3)

Áp dụng QCVN 06/2009-BTNMT nồng độ H2Scho phép trung bình 1giờ là 42(µg/m3) nồng độ H2S tại nhà B không đạt quy chuẩn chophép

Xét điểm trên tường chắn gió nóc nhà B có: x=75, y= 0, z= 8

Theo Gauss: : Cmax=

8,22×1 (g/m3) = 822 µg/

m3)

Áp dụng QCVN 05/2009-BTNMT nồng độ CO cho phép theo trung bình

1 giờ là 30000 µg/m3) nồng độ CO tại nhà B đạt quy chuẩn chophép

Đối với NO 2 :

M = C×L = ×12,5= 9,5625 (g/s)

Xét điểm trên tường chắn gió nóc nhà B có: x= 75, y= 0, z= 8

Theo Gauss: : Cmax=

- Khối lượng riêng hạt bụi: ρb = 2500 kg/m3

- Khối lượng riêng của khí tại 70oC : ρk = 0,34 kg/m3

- Độ nhớt động lực tại 70oC : µ = 2,05.10-5 Pa.s

- Nhiệt độ của khí thải vào thiết bị : 70oC

- Với lưu lượng L = 45000 m3/h

- Chọn 2 buồng lắng lắp song song => L’ = 45000/2 = 22500 m3/h =6.25m/s

- Nồng độ bụi đầu vào: Cv = 25000 mg/m3

- Nồng độ bụi đầu ra theo QCVN19:2009/BTNMT- cột B : Cr = 200mg/m3

- Hiệu suất tổng thể cần xử lý bụi :

Đường kính

hạt bụi ( µm) 0-5 5-10

20

10-30

20-40

30-50

40-60

50-70

60-% khối lượng

bụi

Bảng phân cấp cỡ hạt bụiĐường kính cỡ hạt

d(s) (μm)m) <5 5 -10 10 - 20 20 -30 30-40 40-50 50-60 60-70 Phần trăm khối

sau khi qua buồng

lắng (g/m 3 )

1.2375 1.218 1.122 1.65 1.098 0.6894 0 0

Tổng lường bụi còn lại sau lắng =7.0149 g/m3

- Hiệu suất làm sạch của buồng lắng :

TÍNH TOÁN XICLON

- Chọn 4 xiclon làm việc song song

=> Lưu lượng tính cho mỗi xiclon là : L’= 45000/4= 11250 m3/h =3.125 m/s

- Nồng độ bụi đầu vào: Cv = = 1.754 g/m3

- Nồng độ bụi đầu ra theo QCVN19:2009/BTNMT- cột B : Cr = 200mg/m3

 Hiệu suất tổng thể cần xử lý bụi :

 Tính toán xiclon theo phương pháp chọn, dựa vào đường kính thân

xiclon theo Stairmand C.J ( Hình 7.8a – giáo trình: ô nhiễm không khí

- Chiều dài của miệng ống dẫn khí vào: a = 0,5D

- Chiều rộng của miệng ống dẫn khí vào: b = 0,2D

- Chiều cao của thân hình trụ: h = 1,5D

- Chiều cao thiết bị xiclon: H = 1,5D+2,5D = 4.D

- Chiều cao phần bên ngoài ống trung tâm:

h1 = 0,5 D

- Chiều cao ống trung tâm : h2 = h1+ 0,5D = D

- Đường kính trong của cửa tháo bụi:

- l = H – a = 4D – 0,5D = 3,5D

- µ= 2,05.10-5 (Pa.s) : độ nhớt động lực

- n: số vòng quay của dòng khí trong xiclon (vòng/s)

ve : vận tốc của k hí ở ống dẫn vào xiclon:

Các thông số thiết kế xiclon:

- Đường kính thân hình trụ (đường kính xiclon): D = 1,2 m

- Bán kính thân hình trụ: r2 = 0,5.D = 0,5 1,2 = 0,6 m

- Đường kính ống trung tâm : d1= 0,5.D = 0,6 m

- Bán kính ống trung tâm: r1 = 0,5.d1 = 0,25D = 0,25 1,2 = 0,3 m

- Chiều dài của miệng ống dẫn khí vào: a = 0,5D = 0,6 m

- Chiều rộng của miệng ống dẫn khí vào: b = 0,2D = 0,24 m

- Chiều cao của thân hình trụ: h = 1,5D = 1,5 1,2 = 1,8 m

- Chiều cao thiết bị xiclon: H = 1,5D+2,5D = 4.D = 4 1,2 = 4,8 m

- Chiều cao làm việc hiệu quả của xyclon: l = H-a = 4,8 - 0,6 =4,2 m

- Chiều cao phần bên ngoài ống trung tâm: h1 = 0,5.D = 0,5.1,2 = 0,6 m

- Chiều cao ống trung tâm : h2 = D = 1,2 m

- Đường kính trong của cửa tháo bụi:

(g/m3) 1.237 1.218 1.122 1.65 1.098 0.689

Hiệu quả

lọc theo cỡ

hạt H% 15.085 52.93 88.48 100 100 100Lượng bụi

- Tổng lượng bụi còn lại sau khi đi qua xiclon: 1.751g

- Hiệu suất làm sạch của xiclon:

TÍNH TOÁN TÚI LỌC VẢI

Lưu lượng khí đầu vào: Q = 45000 (m3/h) = 750 (m3/phút)

Nồng độ bụi vào thiết bị : Cv = 1751 mg/m3 = 1.751 g/m3

Hiệu suất xử lý : = .100% = 88.6 %

Vì to = 70oC nên ta chọn loại túi vải tổng hợp

Cường độ lọc : v = 0,3 0,9 m/phút Chọn v = 0,9 / phútTổng diện tích bề mặt túi vải :

S = = .0,886= 783.3 m2

- Chọn đường kính túi vải D = 300 mm (D =125÷300mm)

- Chiều cao túi vải H = 3 m (h = 2÷3,5 )

Diện tích túi vải : Svải = D.h = 0,3 3= 2,82 (m2)

Số túi vải:

- Giữa túi vải ngoài cùng đến mặt trong của thiết bị là d3 = 0,1 m

- Khoảng cách giữa 2 đơn nguyên: d4 = 0,1 m

- Chọn đế dày của thiết bị là = 0,003 m

- Chiều dài của 1 đơn nguyên :

L1 = D.n1 + (n1 – 1).d1 + 2d3= 0,3.20 + (20 – 1).0,1 + 2.0,1 = 8,1 m

 Chiều dài của thiết bị: 8,1 m

- Chiều rộng của 1 đơn nguyên:

B1 = D.n2 + (n2 – 1).d2 + 2d3= 0,3.14 + (14 – 1).0,1 + 2.0,1 = 5,7 m m

 chiều rộng của thiết bị B = 5,7 m

 Chiều cao thiết bị

H= + + (2÷3,5m)

: chiều cao túi vải = 3m

: chiều cao bộ phận chấn động trên túi vải (thường lấy

∆p= ξ (N/ )

h: bề dày túi lọc chọn = 3,3

D:đường kính sợi túi lọc = 10 m

Theo công thức của Kazenhi-kaman:

=54,32(N/ )

 Khối lượng bụi thu được :

- Lượng hệ khí vào ống tay áo :

Gs = Gv = 15300 =15221.205 (kg/h)

- lưu lượng hệ khí đi ra khỏi thiết bị:

Chọn thời gian lưu bụi T=8 tiếng

- khối lượng bụi cần chứa : m = Gb.T = 69.85 8 = 558.8 (kg)

- thể tích thùng chứa bụi : V= = = 0.224 (m3)

 chọn thể tích thùng chứa bụi :V=0,23 m3

 diện tích ngăn chứa bụi s= V/h =0.23/0,2 = 1.15 m2

chọn chiều dài ngăn chứa bụi: l=1.15 m

chọn chiều rộng ngăn chứa bụi: b= 1 m

CHƯƠNG IV: XỬ LÍ KHÍ THẢI

Chỉ tiêu

Nồng độ chất ô nhiễm ở 70 (mg/m 3 )

Nồng độ chất

ô nhiễm ở 25 (mg/m 3 )

C max

QCVN 19:2009 (mg/m 3 )

Hiệu suất (%)

Vậy hiệu suất của quá trình hấp thụ là 92%

- Hỗn hợp khí sau khi qua xử lý bụi đến thiết bị làm mát (quạt), sau

đó được đưa sang tháp hấp thụ khí SO2, NO2, Clo bằng tháp hấp thụ vớidung dịch hấp thụ là NaOH 10% Chọn điều kiện làm việc của tháp lànhiệt độ trung bình của dòng khí vào và dòng lỏng vào t= 30

Đối với SO 2 :

Lượng mol khí SO2 đầu vào:

=

= 416.99(mol/h) = 0,417(kmol/h)Nồng độ phần mol của SO2:

- Nồng độ phần mol của Cl2:

= - = 444,43- 0,417= 444,013

- Lượng mol khí trơ của Cl2:

= - = 444,43 - 0,01415 = 444,416(kmol/h)

- Lượng mol khí trơ của NO2:

= - = 444,43- 0,396 = 444,034(kmol/h)

Khối lượng riêng pha khí ở 0 và 1 atm:

Trong đó: Khối lượng riêng trung bình ở 0 , 1atm

= Tra bảng sổ tay quá trình thiết bị công nghệ - tập1ta có :

= + = 444,034+ 0,219= 444,253(Kmol/h)

- Nồng độ mol khí đầu ra:

= Tra bảng sổ tay quá trình thiết bị công nghệ - tập1ta có :

Do đó phương trình đường cân bằng được viết lại như sau:

Xmax = 4,81× (kmol Cl2/kmol dung môi)= Xcbđ

- Phương trình cân bằng vật liệu trong tháp hấp thụ:

 Lượng dung môi thực tế:

Gx = Gmin+ 20%Gmin = 1.2Gmin = 1,2.269883,4 = 323860,1 (kmol/h)

- Khối lượng dung dịch NaOH 10% thực tế cần thiết:

ρđ, ρc: khối lượng riêng của khí đầu và ra.

 Lượng dung môi thực tế:

Gx = Gmin+ 20%Gmin = 1,2Gmin = 1,2×16831,7= 20198 (kmol/h)

Khối lượng dung dịch NaOH 10% thực tế cần thiết:

Lượng dung môi tiêu hao riêng (tính theo 1 m3 khí trơ)

L = = = 45,5 (kmol/h)

Mà =

 Y = X + Yc - Xđ = 45,5 X+ –45,5×0

= 45,5 X+

= 1,63 (kmolSO2/kmoldungmôi)

(Xc: nồng độ cuối của pha lỏng)

Phương trình đường làm việc đi qua 2 điểm: A(Xđ;Yc), B(Xc;Yđ)

Xmax = 0,35× (kmol SO2/kmol dung môi)= Xcbđ

 Lượng dung môi thực tế:

Gx = Gmin+ 20%Gmin = 1,2Gmin = 1,2×1137,14= 1364,57(kmol/h)

Khối lượng dung dịch NaOH 10% thực tế cần thiết:

= 3,2 X+

=> Xc = =

=(kmolNO2/kmoldung môi)

(Xc: nồng độ cuối của pha lỏng)

Phương trình đường làm việc đi qua 2 điểm: A(Xđ;Yc), B(Xc;Yđ)

Lg = A – 1,75

Trong đó:

+ σ: bề mặt riêng của đệm, m2/m3

+Vđ: thể tích tự do của đệm, m3/m3

+ ρk, ρl : khối lượng riêng của pha khí và pha lỏng

ρl = ρNaOH10%, 30 = 1104,5 (kg/m3) – tra bảng sổ tay thiết bị công nghệtập 1

µx: độ nhớt pha lỏng theo nhệt độ làm việc

Tra bảng, sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất- tập 1

= 0,022 – 1,75

 wđp = 5,5(m/s)

Chiều cao tương đương của 1 đơn vị truyền khối:

Theo Kafarov- dunesski: Htđ = 200 ×

Đối với khí SO2: Htđ = 200× × = 0,98

Chiều cao làm việc của tháp:

= Htđ× = 0,98×3,03 = 2,97 (m) = Htđ× = 0,9× 2,52= 2,268 (m)

Vậy chiều cao thực tế của tháp:

D3 = = =

= 0,25m

Bộ phận phối lỏng:

Chọn theo tiêu chuẩn thép X18H10T : dùng đĩa phân phôi loại 2 bảng

IX.22 trang 230 –sổ tay quá trình và thiết bị tập 2

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải – tập 1, Trần Ngọc Chấn, nhà xuất bản

Khoa học và Kỹ thuật

2 Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải – tập 2, Trần Ngọc Chấn, nhà xuất bản

Khoa học và Kỹ thuật

3 Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải – tập 3, Trần Ngọc Chấn, nhà xuất bản

Khoa học và Kỹ thuật

4 Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất – tập 1, TS Trần Xoa, TS nguyễn

Trong Khuông, KS Hồ Lê Viên, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật.

5 Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất – tập 2, TS Trần Xoa, TS nguyễn

Trong Khuông, TS Phạm Xuân Toản, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật.

6 Các quá trình thiết bị trong công nghệ hóa chất và thực phẩm tập 1,2,3,4 –

GS.TSKH Nguyễn Bin

7 Giáo trình “ kỹ thuật xử lý khí thải