Đồ án kỹ thuật thực phẩm hấp thu NH3 bằng tháp đệm

TÊN ĐỀ TÀI: “THIẾT KẾ THIẾT BỊ HẤP THUKHÍ NH 3 TRONG DÒNG KHÍ THẢI CỦA NHÀMÁY Ở ÁP SUẤT KHÍ QUYỂN BẰNG THIẾT BỊHẤP THU THÁP ĐỆM, NĂNG SUẤT 25OO M 3HỖN HỢP KHÍ THẢIH”CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN1.1. Giới thiệu về khí thải NH3Amoniac là một hợp chất vô cơ có công thức phân tử NH 3 .1.1.1. Tính chất vật lý Ở điều kiện tiêu chuẩn, nó là một chất khí độc, có mùi khai, tan nhiềutrong nước (ở điều kiện thường 1 lít nước hòa tan được 800 lít amoniac) do hình thànhliên kết hiđro với phân tử nước. Amoniac có khối lượng riêng D = 0,76 glít, hóa lỏng ở 34 o C và hóa rắn ở 78 o C. NH 3 tan trong nước phát nhiều nhiệt và cho dung dịch có dlt;1 (dung dịch NH325% có d = 0,91gcm 3 ). Nếu đun nóng lên đến 100 o C thì tất cả NH 3 trong dung dịch bayhơi hết. Amoniac có tác dụng kích thích làm chảy nước mắt, nhẹ hơn không khí. Nhiệt độtới hạn của amoniac rất cao 405,55 o K nên amoniac dễ hóa lỏng. Amoniac hóa lỏng ở239,75 o K và hóa rắn ở 195 o K. Amoniac lỏng không màu, ở gần nhiệt độ sôi có hằng sốđiện môi = 22. Amoniac lỏng là dung môi rất tốt cho nhiều muối vô cơ. Các kim loạikiềm và kiềm thổ hòa tan trong amoniac lỏng. Amoniac lỏng có enthapi bốc hơi lớn,

BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC KỸ THUẬT THỰC PHẨM

TÊN ĐỀ TÀI: “THIẾT KẾ THIẾT BỊ HẤP THU

MÁY Ở ÁP SUẤT KHÍ QUYỂN BẰNG THIẾT BỊ

Phố Hồ Chí Minh, và đặc biệt là giáo viên hướng dẫn Thầy Nguyễn Hữu Quyền đã tậntình hướng dẫn, chỉ bảo tụi em trong suốt quá trình thực hiện đồ án này.

Do kiến thức còn hạn hẹp nên không tránh khỏi những thiếu sót trong cách hiểu, lỗitrình bày Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô và Ban lãnh đạo đểbáo cáo đồ án đạt kết quả tốt hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Tp Hồ Chí Minh, ngày 27 tháng 12 năm 2019

Sinh viên thực hiện

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1

1.1 Giới thiệu về khí thải NH3 1

1.1.1 Tính chất vật lý 1

1.1.2 Tính chất hóa học 1

1.1.3 Độc tính của amoniac 2

1.1.4 Các vấn đề môi trường liên quan đến NH3 4

1.2 Giới thiệu về quá trình hấp thu 5

1.2.1 Khái niệm 5

1.2.2 Cơ sở thiết bị 6

1.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả hấp thu: 7

1.2.4 Ưu, nhược điểm của quá trình hấp thu 8

1.2.5 Cân bằng vật chất của quá trình hấp thu 9

1.2.6 Các loại tháp hấp thu 9

1.3 Thiết Bị Hấp Thu Tháp Đệm 18

1.3.1 Nguyên Lí Hoạt Động 18

1.3.2 Ưu, Nhược Điểm 18

1.3.3 Ứng Dụng 18

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG HẤP THU NH 3 20

2.1 Sơ đồ hệ thống 20

2.2 Thuyết minh sơ đồ 20

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ 21

3.1 Các thông số ban đầu 21

3.3 Các thông số dòng khí 22

3.4 Các thông số dòng lỏng: 25

3.5 Cân bằng nhiệt lượng 27

3.6 Tính lượng dung môi cần dùng 29

3.7 Tính Thiết Bị Hấp Thu 30

3.8 Tính Trở Lực Của Tháp 36

3.8.1 Tổn thất áp suất của đệm khô 36

3.8.2 Tổn thất áp suất khi đệm ướt: 37

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CƠ KHÍ 38

4.1 Tính vận tốc vào ống dẫn: 38

4.1.1 Vận tốc ống dẫn khí vào và ra: 38

4.1.2 Vận tốc ống dẫn lỏng vào và ra: 38

4.2 Tính chiều dày tháp: 39

4.3 Tính đáy và nắp: 41

4.4 Bích ghép thân với đáy, nắp: 41

4.5 Bích ghép ống dẫn khí, ống dẫn lỏng với thân tháp: 42

4.6 Tính lưới đỡ đệm và đĩa phân phối lỏng: 44

4.6.1 Đĩa phân phối lỏng: 44

4.6.2 Tính lưới đỡ đệm: 45

4.7 Tính chân đỡ và tai treo: 46

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ PHỤ 48

5.1 Tính Chiều Cao Bồn Cao Vị 48

5.2 Tính Bơm 50

5.3 Tính Quạt 53

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN 55

6.1 Nhận xét về phương pháp hấp thu: 55

6.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả hấp thu: 56

TÀI LIỆU THAM KHẢO 57

DANH MỤC BẢNG Bảng 1 1:Nồng độ/ thời gian, tác hại của NH3 khi tiếp xúc 3

Bảng 1 2: Ảnh hưởng khi tiếp xúc với amoniac trong một vài phút 4

Bảng 3 1: Số liệu đường cân bằng 22

Bảng 3 2: Bảng số liệu từ phương trình cân bằng & phương trình làm việc 34

Bảng 4 1: Bảng tra XIII.11-QTTB2 41

Bảng 4 2: Bảng tra XIII.27-QTTB2 42

Bảng 4 3: Bảng tra đường kích thước ống dẫn khí & lỏng 44

Bảng 4 4: Bảng tra XIII.35-QTTB2 47

Bảng 4 5: Bảng tra XIII.35-QTTB2 47

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1-1: Thiết bị hấp thụ phun kiểu thùng rỗng 11

Hình 1-2: Thiết bị phun sương kiểu cơ khí 12

Hình 1-3: Sơ đồ thiết bị hấp thụ tầng đệm và các loại vòng đệm 13

Hình 1-4: Tháp hấp thụ tầng đệm 14

Hình 1-5: Tháp màng dạng ống 16

Hình 1-6: Tháp đĩa 17

Hình 3-1: Đường cân bằng 22

Hình 3-2: Đường cân bằng và đường làm việc của quá trình hấp thụ NH3 26

Hình 3-3: Số mâm lý thuyết của quá trình hấp thu 35

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Sinh viên thực hiện

Võ Thị Kim Linh MSSV: 2005170426 Lớp: 08DHTP1

Kiều Mai Thanh Tuyền MSSV: 2005170207 Lớp: 08DHTP1

Nhận xét

TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2019

Giáo viên hướng dẫn (ký và ghi họ tên)

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Sinh viên thực hiện :

Kiều Mai Thanh Tuyền MSSV: 2005170207 Lớp: 08DHTP1

Nhận xét

Điểm bằng số : Điểm bằng chữ :

TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2019

Giáo viên phản biện (ký và ghi họ tên)

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 chất 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 nghành sản xuất công nghiệp ở nước ta đang là vấn đề quan tâm không chỉ củanhà nước mà còn là của toàn xã hội bởi mức độ nguy hại của nó đã lên đến mức báo động

NH3 là một trong những chất ô nhiễm không khí được sản sinh nhiều trong cácnghành sản xuất công nghiệp và sinh hoạt Việc xử lý NH3 có nhiều phương pháp khácnhau Phương pháp nào được áp dụng để xử lý tùy thuộc vào hiệu quả và tính kinh tế củaphương pháp Vì vậy, đồ án môn học với nhiệm vụ thiết kế tháp đệm hấp thu NH3 là mộttrong những phương án góp phần vào việc xử lý khí thải ô nhiễm

Nhóm em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Hữu Quyền, các thầy cô bộ môn đã tận tình hướng dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi để nhóm em có thể hoàn thành đồ án môn học này Tuy đã cố gắng hoàn thành tốt đồ án của mình nhưng chúng em vẫn còn nhiều thiếu sót trong quá trình thực hiện, mong thầy thông cảm và chỉ bảo thêm

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu về khí thải NH3

Amoniac là một hợp chất vô cơ có công thức phân tử NH3

1.1.1 Tính chất vật lý

- Ở điều kiện tiêu chuẩn, nó là một chất khí độc, có mùi khai, tan nhiềutrong nước (ở điều kiện thường 1 lít nước hòa tan được 800 lít amoniac) do hình thànhliên kết hiđro với phân tử nước

- Amoniac có khối lượng riêng D = 0,76 g/lít, hóa lỏng ở -34oC và hóa rắn ở -78oC

- NH3 tan trong nước phát nhiều nhiệt và cho dung dịch có d<1 (dung dịch NH325% có d = 0,91g/cm3) Nếu đun nóng lên đến 100oC thì tất cả NH3 trong dung dịch bayhơi hết

- Amoniac có tác dụng kích thích làm chảy nước mắt, nhẹ hơn không khí Nhiệt độtới hạn của amoniac rất cao 405,55oK nên amoniac dễ hóa lỏng Amoniac hóa lỏng ở239,75oK và hóa rắn ở 195oK Amoniac lỏng không màu, ở gần nhiệt độ sôi có hằng sốđiện môi = 22 Amoniac lỏng là dung môi rất tốt cho nhiều muối vô cơ Các kim loạikiềm và kiềm thổ hòa tan trong amoniac lỏng Amoniac lỏng có enthapi bốc hơi lớn, vìvậy được dùng để nạp các máy lạnh

- Cặp electron hóa trị tự do và tính phân cực của liên kết N-H tạo nên liên kết hidrogiữa các phân tử NH3, vì vậy NH3 dễ bị nén, có nhiệt bay hơi cao và tan nhiều trong nước

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

1.1.2 Tính chất hóa học

- Cũng do có cặp electron tự do và ít bền mà NH3 có hoạt tính hóa học cao Nó cóthể cho ba loại phản ứng: phản ứng cộng, phản ứng khử và phản ứng thế, trong đó đặctrưng hơn cả là phản ứng cộng

- Amoniac bền ở nhiệt độ thường Khi đun nóng có xúc tác amoniac tự phân hủy

- Amoniac bị phân hủy khi chiếu xạ bằng tia tử ngoại.

- Amoniac 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 + N2

- Trong oxi nguyên chất, amoniac cháy với ngọn lửa vàng nhạt tạo thành N2 và H2O.Dưới áp suất lớn, hỗn hợp amoniac và oxi có thể nổ:

2NH3 + 32O2  N2 + 3H2O ∆Ho= -768,6 KJ/mol

- Nếu có xúc tác là platin hay hợp kim platin- rodi ở 800-900oC thì khí amoniac bị

O2 không khí oxi hóa thành nito oxit:

- NH3 bền ở nhiệt độ thường nhưng khi đun nóng lên 300oC nó bắt đầu phân hủy và

ở 600oC nó phân hủy hoàn toàn

2NH3  N2 + 3H2

- NH3 có tính ăn mòn các kim loại và hợp kim chứa đồng (Cu), kẽm (Zn), nhôm(Al), vàng (Au), bạc (Ag), thủy ngân (Hg)… Vì vậy trong thực tế người ta khuyến cáokhông nên để hơi hoặc dung dịch amoniac tiếp xúc với các vật dụng có chứa các kim loạihoặc hợp kim này Khi NH3 tiếp xúc lâu dài với một số kim loại (Au, Ag, Hg, Ge, Te,Sb…) thì có thể tạo ra các hợp chất kiểu fuminat dể gây nổ nguy hiểm

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

1.1.3 Độc tính của amoniac

Ba dạng của amoniac:

- Khí amoniac (NH3)

- Khí amoniac hóa lỏng

- Dung dịch amonia (NH4OH)

a Đối với động vật thủy sinh

NH3 được xem như là một trong những “kẻ giết hại” thế giới thủy sinh, sự nhiễmđộc NH3 thường xảy ra đối với những hồ nuôi mới hoặc những hồ nuôi cũ nhưng có mật

độ nuôi lớn

b Đối với người

- Hít phải: Amoniac có tính ăn mòn Tiếp xúc với nồng độ cao amoniac trong khôngkhí gây bỏng niêm mạc mũi, cổ họng và đường hô hấp Điều này có thể phá hủy đườngthở dẫn đến suy hô hấp Hít nồng độ thấp hơn có thể gây ho và kích ứng mũi họng, kíchứng mắt gây chảy nước mắt

- Tiếp xúc trực tiếp: Nếu tiếp xúc với amoniac đậm đặc, da, mắt, họng, phổi có thể

bị bỏng rất nặng Những vết bỏng có thể gây mù vĩnh viễn, bệnh phổi, hoặc tử vong

- Nuốt phải: Vô tình ăn hoặc uống amoniac đậm đặc có thể bỏng ở miệng, cổ họng

và dạ dày, đau dạ dày nghiêm trọng, nôn

- Không có bằng chứng cho thấy amoniac gây ung thư Không có bằng chứng chothấy việc tiếp xúc với nồng độ amoniac tìm thấy trong môi trường gây ra dị tật bẩm sinhhoặc các hiệu ứng phát triển khác

Bảng 1 1:Nồng độ/ thời gian, tác hại của NH3 khi tiếp xúc

Nồng độ/ thời gian Tác hại

10.000 ppm Gây chết người

5.000 - 10.000 ppm Viêm phế quản hóa chất, tích tụ chất dịch trong phổi, bỏng

hóa chất của da và có khả năng gây tử vong nhanh chóng

700-1700 ppm Ho, co thắt phế quản, đau ngực cùng với kích ứng mắt

nghiêm trọng và chảy nước mắt

500 ppm trong 30 phút Kích ứng đường hô hấp, chảy nước mắt.

134 ppm trong 5 phút Kích ứng mắt, kích ứng mũi, ngứa họng, rát ngực

50-80 ppm trong 2 giờ Thay đổi ở mắt và kích thích họng

Biểu hiện khi ngộ độc amoniac:

Ngộ độc xảy ra nếu hít, nuốt hoặc chạm vào các sản phẩm có chứa một lượng rất lớncác amoniac

- Hô hấp: Ho, đau ngực (nặng), đau thắt ngực, khó thở, thở nhanh, thở khò khè

- Mắt, miệng, họng: Chảy nước mắt và đốt mắt, mù mắt, đau họng nặng, đau miệng,

môi sức

- Tim mạch: Nhanh, mạch yếu, sốc.

- Thần kinh: Lẫn lộn, đi lại khó khăn, chóng mặt, thiếu sự phối hợp, bồn chồn, ngẩn

ngơ

- Da: Môi xanh lợt màu, bỏng nặng nếu tiếp xúc lâu.

- Dạ dày và đường tiêu hóa: Đau dạ dày nghiệm trọng, nôn

Bảng 1 2: Ảnh hưởng khi tiếp xúc với amoniac trong một vài phút

Ảnh hưởng khi tiếp xúc với amoniac trong một vài phút

Ít hơn 5000 Đau nhói ở mắt, miệng,

đau khi nuốt, khàn giọng,ho

Sưng đỏ niêm mạc mắt,môi, miệng, phù nề họng

Phục hồi mà không cóbiến chứng ở phổi

5000 – 10000 Các triệu chứng trên trầm

trọng hơn

Đau thắt ngực, khó nuốt,

ho có đờm lẫn máu, tăngnhịp tim và hô hấp, sưng

mí mắt, rát màng nhầy

Tử vong do tắc nghẽnđường hô hấp

Lớn hơn 10000 Tương tự như các triệu

chứng trên

Sốc, bồn chồn, căng thẳng,tím tái, khó thở

Tử vong

1.1.4 Các vấn đề môi trường 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 hóa 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 thủy sinh

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

1.2 Giới thiệu về quá trình hấp thu

1.2.1 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

- Khí được hấp thụ gọi là chất bị hấp thụ ; chất lỏng dùng hút gọi là dung môi (chấthất thụ), 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 dịchcác cấu tử trong chất lỏng Các quá trình xảy ra do sự tiếp xúc pha giữa khí và lỏng Quátrình này cần sự truyền vật chất từ pha khí vào pha lỏng Nếu quá trình xảy ra ngược lại,nghĩa là cần sự truyền vật chất từ pha lỏng vào pha hơi, ta có quá trình nhả khí Nguyên lýcủa cả hai quá trình là giống nhau

- Trong công nghiệp hóa chất , thực phẩm quá trình hấp thu 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 sản phẩm

- Hấp thu bao gồm hấp thu vật lý và hấp thu hóa học:

+ Hấp thu vật lý: Về thực chất chỉ là sự hòa tan các chất bị hấp thụ vào trong dungmôi hấp thụ, chất khí hòa tan không tạo ra hợp chất hóa học với dung môi, nó chỉ thay đổitrạng thái vật lý từ thể khí biến thành dung dịch lỏng (quá trình hòa tan đơn thuần củachất khí trong chất lỏng)

+ Hấp thu hóa học: Trong quá trình này chất bị hấp thụ sẽ tham gia vào một số phảnứng hóa học với dung môi hấp thụ Chất khí độc hại sẽ biến đổi về bản chất hóa học vàtrở thành chất khác

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

+ Khuếch tán các phân tử chất ô nhễm thể khí trong khối khí thải đến bề mặt củachất lỏng hấp thụ.

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

+ Khuếch tán chất khí đã hòa tan trên bề mặt ngăn cách vào sâu trong lòng khối chấtlỏng 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 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 khônghòa 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 thủy học càng nhỏ và có lợi cho quátrình truyền 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 hòa tan để dễ tách các cấu tử rakhỏi dung môi

5 Nhiệt độ đóng rắn thấp để tránh tắc thiết bị và thu hồi các cấu tử hòa tan dễ dànghơn

6 Ít bay hơi, rẻ tiền, dễ kiếm và không độc hại với người và không ăn mòn thiết bị

1.2.2 Cơ sở thiết bị

1.2.2.1 Cơ sở vật lý của quá trình hấp thu

Hấp thu là quá trình quan trọng để xử lý khí và được ứng dụng trong rất nhều quátrình khác Hấp thu trên cơ sở của quá trình truyền khối, nghĩa là phân chia hai pha Phụthuộc vào sự tương tác giữa chất hấp thu và chất bị háp thu trong pha khí

1.2.2.2 Phương trình cân bằng vật chất của quá trình hấp thu

Phương trình cân bằng vật liệu có dạng:

GYYĐ + GXXĐ = GXXC + GYYC

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)

X+: Nồng độ pha lỏng cân bằng với pha hơi (kmol/ kmol dung môi)

1.2.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả hấp thu:

a) Ảnh hưởng của nhiệt độ:

AB không đổi thì động lực trung bình sẽ giảm, số đĩa lý thuyết sẽ tăng và chiều cao củathiết bị sẽ tăng Thậm chí có khi tháp không làm việc được vì nhiệt độ tăng quá so với yêucầu kỹ thuật Nhưng nhiệt độ tăng cũng có lợi là làm cho độ nhớt cả hai pha khí và lỏnggiảm.

b) Ảnh hưởng của áp suất:

Nếu các điều kiện khác giữ nguyên mà chỉ tăng áp suất trong tháp thì hệ số 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 trình chuyểnkhối 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, sự tăng ápsuất cũng gây khó khăn trong việc chế tạo và vận hành của tháp hấp thu

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

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

Phải tái sinh dung môi (dòng chất thải thứ cấp) khi sử dụng dung môi đắt tiền Chấtthải gây ô nhiễm nguồn nước hệ thống càng trở nên cồng kềnh phức tạp

1.2.5 Cân bằng vật chất của quá trình hấp thu

Phương trình cân bằng vật liệu có dạng:

GYYĐ + GXXĐ = GXXC + GYYC

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)

1.2.6 Các loại tháp hấp thu

1.2.6.1 Tháp Mâm Chóp

Tháp đĩa chóp là tháp được ứng dụng nhiều nhất trong công nghiệp thực phẩm vàhóa chất Bộ phận quan trọng nhất của tháp là đĩa chóp Nếu căn cứ vào các cấu tạo củađĩa chóp thì ta chia tháp đĩa chóp thành các loại: tháp chóp tròn, tháp chóp hình vuông,tháp chóp hình chữ nhật, hình chữ S,…Số đĩa chóp trong tháp phụ thuộc vào quá trìnhchuyền khối: nếu quá trình chuyển khối giữa hai pha tại mỗi đĩa đạt đến trạng thái cânbằng thì gọi là đãi lý thuyết hay còn gọi là tầng tiếp xúc lý thuyết Trong thực tế thì tại cácđĩa không bao giờ các pha đạt đến trạng thái cân bằng , sự sai khác đó được đánh giá bằng

hệ số hiệu dụng của đĩa Trên mỗi đĩa có thể là một hay nhiều chóp Loại đĩa một chópthường được áp dụng cho tháp có năng suất thấp đường kính tháp nhỏ.

Tháp làm việc theo nguyên tắc: pha lỏng từ thiết bị hồi lư chảy về đĩa chóp cao

nhất, sau đó theo bộ phận chảy chuyền lần lượt chảy qua các đĩa xuống đáy tháp Pha lỏng

ở trên các đĩa luôn luôn ngập miệng các khe chóp Pha hơi chuyển động từ đáy tháp lênđỉnh tháp Qua mỗi đĩa chóp, hơi phải vòng qua các miệng chóp, luồn qua khe chóp rồisục qua lớp chất lỏng quanh chóp Chính vì vậy mà quá trình tiếp xúc pha xảy ra, các chất

có nhiệt độ bay hơi cao hơn thì ngưng tụ ở các tầng đĩa thấp hơn, chất bay hơi ở nhiệt độthấp nhất sẽ xông lên đến tận đỉnh tháp rồi đi vào thiết bị hồi lưu, thiết bị ngưng tụ Chấtlấy ra từ đỉnh tháp gọi là sản phẩm đỉnh tháp, còn chất lỏng (dung dịch) lấy ra ở đáy thápgọi là sản phẩm đáy tháp Hiệu suất của tháp phụ thuộc vào sự tiếp xúc pha khi hơi sụcqua các lớp chất lỏng ở các tầng đĩa Chiều sâu của lớp chất lỏng trên mỗi đĩa được khốngchế nhờ bộ phận chảy chuyền Để cho lớp chất lỏng đồng đều trên đĩa thì đĩa phải vuônggóc với trục tháp (vuông góc với lực hút của Trái Đất) Chóp phải lắp sao cho miệng của

nó không bị lệch về một phía, nếu là đĩa nhiều chóp thì tất cả các miệng chóp phải cùngnằm trong một mặt phẳng song song với đĩa đỡ chóp Có như vậy hơi mới xông đềuquanh các chóp Vận tốc của hơi có ảnh hưởng lớn đến quá trình tiếp xúc pha Xungquanh chóp ta có thể chia ra ba vùng tiếp xúc pha Thứ nhất là vùng chất lỏng quanh cácchóp mà hơi xuyên qua; vùng thứ hai là lớp bọt quanh chóp (bể mặt tiếp xúc lớn nhất);vùng thứ ba là vùng hơi trên lớp bọt, ở vùng này bề mặt tiếp xúc pha chỉ là bề mặt của lớpbọt trên cùng (giống như mặt thoáng của chất lỏng) Nếu vận tốc hơi quá lớn thì khi phunqua khe chóp, hơi sẽ đẩy chất lỏng dạt ra, dẫn tới bề mặt tiếp xúc pha giảm hẳn Hơi điqua được đĩa chóp là nhờ sự chênh lệch áp lực giữa phía dưới và phía trên của đĩa Hiệu

áp suất ấy đúng bằng tổn thất áp lực khi hơi đi qua đĩa chóp Áp lực ở đáy tháp là lớnnhất

1.2.6.2 Tháp Phun

Thiết bị hấp thụ loại phun là loại thiết bị hấp thụ đơn giản Trong tháp phun, chấtlỏng được phun thành bụi mù (sương) từ phía trên xuống, khí thường đi từ dưới lên nhằmlàm tăng diện tích tiếp xúc và để nồng độ thực tế của chất cần hấp thụ trong pha khí giảmdần theo chiều từ dưới đi lên và nồng độ chất bị hấp thụ trong pha lỏng được tăng dầntheo chiều từ trên đi xuống Quá trình này rất có lợi cho việc tăng hiệu quả xử lý

Tháp hấp thụ phun có thể chia ra làm ba kiểu khác nhau: (1) thiết bị hấp thụ phunkiểu thùng rỗng, (2) thiết bị hấp thụ phun thuận dòng tốc độ cao và (3) thiết bị hấp thụphun sương kiểu cơ khí

 Đối với kiểu thùng rỗng

Hình 1-1: Thiết bị hấp thụ phun kiểu thùng rỗng

Thiết bị hấp thụ kiểu thùng rỗng có vòi phun sương thường được đặt ở phía trênphun xuống Trong trường hợp tháp hấp thụ có chiều cao lớn, người ta thường đặt các vòiphun chia ra ở các tầng khác nhau

Thiết bị hấp thụ thùng rỗng có ưu điểm là đơn giản, đầu tư thấp, lực cản thủy độngnhỏ và có thể sử dụng đối với khí thải có độ nhiễm bẩn cao; chất lỏng dùng để hấp thụ cóthể quay vòng cho tới khi hấp thụ no mới thải cho nên tiết kiệm được chất hấp thụ

Nhược điểm của thiết bị thùng rỗng là khí thường phân bố không đều trong toàn bộtháp dẫn dấn làm giảm hiệu suất xử lý Tuy nhiên để khí phân bố đều người ta đã tạo racác bộ phận phân phối khí như phân phối khí qua miệng thắt, phân phối khí thông quamàng phán phối xốp hay phân phối khí theo dòng xoáy kiểu cyclon

Thêm nữa, đo loại thiết bị kiểu này hiệu quả xử lý không cao vì hệ số chuyển khốithấp, nên tốc độ dòng khí không được quá lớn (phải nhỏ hơn 1 m/s) để tránh hiện tượngchất lỏng bị cuốn theo khí ra ngoài

 Thiết bị phun thuận dòng tốc độ cao

Thiết bị kiểu này phù hợp với dòng khí thải có vận tốc lớn (khoảng từ 20 - 30 m/s).Cho nên, khi vận hành chất lỏng thường bị cuốn theo cùng dòng khí, sau đó được tách rabởi một thiết bị kèm theo Thiết bị phun thuận dòng tốc độ cao có dạng như kiểu thiết bịVenturi (giống như trong xử lý bụi)

Khí thải với tốc độ cao đi qua ống thắt, cuốn theo chất lỏng từ cửa chờ dưới dạngbụi sương và cùng đi vào vùng khuếch tán rồi tới bộ phận tách chất lỏng Trong vùngkhuếch tán, động năng của dòng khí chuyển thành áp lực với mức hao hụt là cực tiểu.Thiết bị phun thuận dòng tốc độ cao được sử dụng khá phổ biến trong xử lý khí thải

 Thiết bị phun sương kiểu cơ khí

Hình 1-2: Thiết bị phun sương kiểu cơ khí

Ít được sử dụng, nó chỉ phù hợp trong những trường hợp đặc biệt Tóm lại, các loạithiết bị dùng trong hấp thụ rất hay được sử dụng trong công nghiệp bởi khả năng loại bỏđồng thời cả bụi và khí cũng như khả năng làm sạch triệt để bụi của nó Tuy nhiên, tuỳtrường hợp cụ thể, tuỳ lưu lượng, nồng độ và cường độ bụi khí thải mà chúng ta sẽ tìmchọn phương pháp phù hợp.

Được dùng phổ biến nhất Trong tháp, người ta thường nhồi các vật thể lồng cồngnhư ốc, sành sứ, lò so kim loại vụn than cốc để làm tăng diện tích tiếp xúc hai pha Khivận hành, khí thải được đi từ dưới lên trên còn chất lỏng thì đi từ trên xuống dưới Lưulượng của hai pha luôn được tính toán trước để thiết bị đạt hiệu quả cao nhất

Khi chất lỏng chảy trên bề mặt các vật thể đệm, về cơ bản chúng có đặc trưng củamàng chất lỏng Tuy nhiên về bản chất của quá trình vận hành, giữa thiết bị hấp thụ màng

và thiết bị hấp thụ đệm có sự khác nhau

Ở thiết bị hấp thụ màng, màng chất lỏng chuyển động liên tục theo chiều cao củatháp hấp thụ; còn trong thiết bị hấp thụ đệm thì khi màng chất lỏng chuyển động từ đơnnguyên của vật đệm này sang đơn nguyên của vật đệm khác thì màng cũ bị phá vỡ vàmàng mới được hình thành Quá trình này được lặp đi lặp lại trong suốt chiều dài củatháp Việc phá vỡ là do sự chuyển động ngược chiều của dòng khí

Do vậy mà tháp đệm phần nào còn mang tính chất như một tháp hấp thụ sủi bọt Sựchuyển động thuận dòng trong tháp đệm đôi khi cũng được sử dụng Đó là những trườnghợp khi tốc độ khí thải khá lớn (khoảng 10 m/s), không hoặc khó thực hiện được đối vớikiểu ngược dòng Sự bố trí thuận dòng sẽ làm tăng quá trình trao đổi chất, giảm trở lựcthủy động và giảm kích thước của thiết bị

Hình 1 1:Tháp hấp thụ tầng đệm Hình 1-4: Tháp hấp thụ tầng đệm

Trong trường hợp sự hấp thụ đi kèm với các phản ứng thủy phân hoặc tạo kết tủa thìngười ta thường dùng loại tháp hấp thụ đệm nổi Các lớp đệm nổi (những mảnh bọt xốppolyme hay các quả cầu rỗng làm bằng chất dẻo) được "treo" lơ lửng bởi dòng khí trongtháp và bởi các tấm lưới đỡ Giữa các lớp đệm là những khoảng trống để đảm bảo cho cáckết tủa không làm tắc nghẽn sự lưu thông của dòng khí qua các lớp đệm.

Tất nhiên ở đây chất hấp thụ lỏng cũng được chuyển động từ trên đi xuống Cácnghiên cứu thủy động học và chuyển khối trong các thiết bị hấp thụ đệm nổi cho thấy,tháp hấp thụ kiểu này có thể làm việc với tốc độ dòng khí lớn mà không bị tắc nghẽn.Nhược điểm của tháp hấp thụ đệm nổi là khó thoát nhiệt trong quá trình hấp thụ Muốntách nhiệt, người ta thường phải sử dụng làm lạnh tuần hoàn

Trong công nghiệp sản xuất axit phophoric từ quặng người ta đã sử dụng kiểu tháphấp thụ đệm nổi để hấp thụ khí SiF4 hay SiCl4 vào nước vì chúng tạo thành axit silisickhông tan trong nước hay dùng huyền phù vôi để hấp thụ các khí như CO2, SO2 Tháphấp thụ sủi bọt (giống như tháp sủi bọt trong xử lý bụi)

Thường được sử dụng trong trường hợp tải lượng cao, áp suất khí phải lớn và quátrình hấp thụ có sự toả nhiệt, cần được làm lạnh Các kiểu tháp hấp thụ sủi bọt chính gồm(l) sủi bọt qua lưới (hay vật xốp), (2) sủi bọt qua các đĩa chụp xen kẽ và (3) trộn cơ họckhí và chất lỏng Hấp thụ kiểu sủi bọt có nhược điểm lớn nhất là luôn có lớp bọt chiếmthể tích khá lớn trong thiết bị

Việc chuyển động của chất lỏng gặp phải trở lực lớn Các nhà thiết kế đã có nhiềucông trình làm giảm bớt những nhược điểm trên để có thể sử dụng kiểu hấp thụ này trongcông nghiệp vì nó có hệ số chuyển khối rất cao Chiều cao lớp chất lỏng tăng sẽ làm tăngkhả năng hấp thụ song đồng thời cũng tăng trở lực của thiết bị Vì vậy, thông thườngngười ta không tăng lớp chất lỏng quá 50 mm

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 xe quay(ống có lỗ, phun quay, ổ đỡ …)

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

Khi chọn đệm cần lưu ý : Thấm ướt tốt chất lỏng; trở lực nhỏ ,thể tích tự do và tiếtdiện 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…

1.2.6.4 Tháp Màng

Bề mặt tiếp xúc pha là bề mặt chất lỏng chảy thành màng theo bề mặt vật rắn 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

Hình 1-4: Tháp màng dạng ống

b Tháp màng dạng tấm phẳng :

Các tấm đệm đặt ở dạng thẳng đứng được làm từ những vật liệu khác nhau (kimloại, nhựa, vải căng treo trên khung…) đặt trong thân hình trụ để đảm bảo thấm ướt đềuchất lỏng từ cả 2 phía tấm đệm ta dùng dụng cụ phân phối đặc biệt có cấu tạo răng cưa

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 phốitương ứng đặt đồng trục với ống tạo màng Chất lỏng đi vào ống tạo màng qua khe giữa 2

theo thành ống Khi cần tách nhiệt có thể cho tác nhân lạnh đi vào khoảng không giangiữa 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 ngược chiều

sẽ ảnh hưởng đến chế độ chảy của màng Khi đó, do lực ma sát giữa khí và lỏng sẽ có cảntrở mạnh của dòng khí làm bề dày màng tăng lên, trở lực dòng khí tăng Tiếp tục tăng vậntốc dòng khí sẽ dẫn đến cân bằng giữa trọng lực của màng lọc và lực ma sát và dẫn đếnchế độ sặc

 Ưu và nhược điểm của tháp màng:

Ưu điểm:

Trở lực theo pha khí nhỏ

Có thể biết được bề mặt tiếp xúc pha (trong trường hợp chất lỏng chảy thành màng)

Có thể thực hiện trao đổi nhiệt

Nhược điểm:

Năng suất theo pha lỏng nhỏ

Cấu tạo phức tạp, khi vận hành dễ bị sặc

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,

1.2.6.4 Tháp Đĩa

 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 hoặcchéo 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 ống chảy chuyền

- Tháp đĩa không có ống chảy chuyền; khi có khí ( hơi hay lỏng ) và lỏng đi qua cùng 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 khácao Tuy nhiên không làm việc được với chất lỏng bẩn, khoảng làm việc hẹp hơn thápchóp (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 chungtháp chop có hiệu suất cao hơn tháp đĩa lỗ

- Tháp xupap: Dùng trong chưng cất dầu mỏ

Hình 1-5: Tháp đĩa

1.3 Thiết Bị Hấp Thu Tháp Đệm

1.3.1 Nguyên Lí Hoạt Động

- Dòng khí hấp thu đi từ dưới đáy tháp đệm, di chuyển theo chiều đi lên xuyên qualớp đệm nhờ hệ thống quạt Để điều chỉnh lưu lượng dòng khí người ta dùng các vanchỉnh qua lưu lượng kế khí Dòng khí đi ngược lên tiếp xúc với pha lỏng đi từ trên xuống.Dòng lỏng được bơm bơm từ bồn chứa để đưa lên bồn cao vị, qua van chỉnh lưu lượngqua lưu lượng kế lỏng rồi đưa vào tháp

- Quá trình tiếp xúc pha xảy ra trong tháp giữa 2 pha ngược chiều, quá trình hấp thụdiễn ra

- Sản phẩm sau hấp thu là khí sạch bay ra khỏi đỉnh tháp

1.3.2 Ưu, Nhược Điểm

+ Cấu tạo đơn giản; trở lực theo pha khí (hoạt động ở chế độ màng/quá độ) nhỏ.+ Hiệu suất cao vì bề mặt tiếp xúc khá lớn

+ Giới hạn làm việc tương đối rộng

 Nhược điểm: Hoạt động kém ổn định; dễ bị sặc; khó tách nhiệt, khó thấm

ướt đều đệm

1.3.3 Ứng Dụng

+ Dùng trong các trường hợp năng suất thấp: tháp hấp thụ khí, tháp chưng cất, + Dùng trong các hệ thống trở lực nhỏ (như hệ thống hút chân không, )

 Chọn loại đệm hấp thu:

Là loại vật liệu được sử dụng trong thiết bị xử lý khí thải Đặc điểm là những vậtliệu có diện tích tiếp xúc rộng, tăng cường hiệu quả hấp thu khí thải Những loại vật liệuthường được sử dụng phổ biến bao gồm: sứ, plastic, kim loại Nhưng trong đồ án thiết kếthiết bị hấp thu tháp đệm này nhóm chúng tôi chọn phương án vật liệu đệm bằng sứ vì nókhông bị biến chất trong quá trình sử dụng, bền với nhiệt độ, sứ trơ nên ít bị ăn mòn Bêncạnh đó thì chi phí đầu tư cho đệm sứ thấp, ưu điểm hơn so với đệm gỗ là nó không bịphân hủy

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG HẤP THU NH 3 2.1 Sơ đồ hệ thống

2.2 Thuyết minh sơ đồ

Dòng khí thải từ nhà máy thải ra được xử lý sơ bộ Sau đó được quạt (5) thổi qua lưulượng kế (6) đo lưu lượng và đi vào tháp đệm thực hiện quá trình hấp thu Tháp hấp thulàm việc nghịch dòng

Dung môi hấp thu là nước Nước sạch từ bể chứa được bơm lên bồn cao vị sau đó điqua lưu lượng kế đo lưu lượng dòng chảy và đi vào tháp hấp thu Nước được chảy từ trênxuống Khí NH3 được thổi từ đáy tháp lên, quá trình hấp thu được thực hiện

Khí sau khi hấp thu đạt TCVN được thải phát tán ra môi trường Dung dịch nướcsau khi hấp thu được cho chảy vào bể chứa thực hiện quá trình trung hòa và thải ra môitrường

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ 3.1 Các thông số ban đầu

Nồng độ NH3 ban đầu = 15% thể tích

Lưu lượng nhập liệu = 2500m3 khí/h

Nồng độ NH3 sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn loại A: 300mg/m3

Nhiệt độ làm việc của tháp = 30oC

Áp suất làm việc: 1atm

Chọn hiệu suất hấp thu là 85%

P: áp suất riêng phần của cấu tử trong pha khí cân bằng với pha lỏng

x: nồng độ phần mol khí hòa tan trong pha lỏng

H: hệ số Henry (tùy thuộc vào nhiệt độ)

ycb: phần mol của NH3 trong dòng khí ở điều kiện cân bằng

Pt: áp suất tổng của hệ hấp thu

Suy ra Ycb = 1+(1−m) X m X = 1+ (1−3,17) X 3,17 X

Vậy phương trình cân bằng: Ycb = 1−2,17 X 3,17 X

Trong đó:

X: nồng độ NH3 trên cơ bản cấu tử trơ (Kmol NH3/Kmol H2O)

Ycb: nồng độ NH3 trên cơ bản không khí ở điều kiện cân bằng

Từ phương trình đường cân bằng ta có các số liệu đường cân bằng:

Bảng 3 1: Số liệu đường cân bằng

Y d= y d

1− y d=

0 , 15 1−0 ,15=0 ,1765 (kmol NH

3/kmol khí trơ)

 Nồng độ thể tích đầu ra:

Yc = Yđ.(1 – η) = 0,1765.(1−¿ 0,85) = 0,026 (Kmol NH3/Kmol khí trơ)

 Suất lượng dòng khí vào tháp:

273 ].

M ).

y 1 ( M y

Trong đó: M1, M: khối lượng mol của NH3 và không khí

T: nhiệt độ làm việc trung bình của tháp, t = 300C

Suy ra: ρ ytb=

Hấp thu NH3 bằng H2O, chọn dung môi sạch khi vào tháp đệm với Xd = 0.

 Lượng dung môi tối thiểu sử dụng:

Lmin =

tr d c

* d

G (Y Y )



 (IX.10, 141, QTTB2)

X*: nồng độ pha lỏng cân bằng tương ứng Yd

Từ đồ thị đường cân bằng ta có: X* = 0,0497 (kmol NH3/kmol H2O)

Lmin= 85 ,527 (0,1765−0, 026)

(0 ,0497−0 ) =258 , 99

(Kmol H2O/h)

 Lượng dung môi thực tế cần sử dụng:

Ltr = 1,2.Lmin = 1,2 258,99 = 310,788 (Kmol H2O/h)

 Phương trình cân bằng vật chất:

G Y + L X = G Y + L X