(TIỂU LUẬN) báo cáo TIỂU LUẬN THIẾT kế THÁP đệm

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG
ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA KĨ THUẬT HĨA HỌC BỘ MƠN
Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ 

BÁO CÁO TIỂU LUẬN
THIẾT KẾ THÁP ĐỆM
GVHD: Tạ Đăng Khoa
SVTH: Nguyễn Thị Bích Vy
Nguyễn Thị Bích Tuyền
Đỗ Phạm Phương Thảo
Huỳnh Mai Như
Trần Thị Ngọc Ngân
Nhóm: 4
Lớp: A01

Năm học: 2019-2020



MỤC LỤC
A. TỔNG QUAN VỀ SO2:...............................................................................................9
I.

Thực trạng SO2 trong không khí hiện nay:...............................................................9

II. Tính chất của SO2:.................................................................................................. 10
III.

Tác hại của SO2:.................................................................................................. 11

B. TỔNG QUAN VỀ NƯỚC:....................................................................................... 12

I.

Tính chất của nước:................................................................................................ 12

II. Nguyên nhân sử dụng nước:................................................................................... 13
C. GIỚI THIỆU VỀ CÁC CHUẨN TRONG THIẾT KẾ THIẾT BỊ:.......................13
I.

Tiêu chuẩn ASME:................................................................................................. 13

II. Tiêu chuẩn PD5500:............................................................................................... 14
D. TÍNH TỐN THIẾT BỊ:.......................................................................................... 15
I.

Giới thiệu về thiết bị tháp đệm:.............................................................................. 15

II. Giới thiệu về vật liệu: Thép khơng gỉ 304.............................................................. 19
III.

Tính tốn thiết bị:................................................................................................ 21

1. Điều kiện ban đầu : ( SO2).................................................................................. 21
2. Cân bằng năng lượng:......................................................................................... 23
3. Tính kích thước tháp hấp thu:............................................................................. 24
a) Các thơng số vật lý của dịng khí:.................................................................... 24
b) Các thơng số vật lí của dịng lỏng:................................................................... 27
c) Tính đường kính tháp đệm:.............................................................................. 28
d) Tính bề dày thân tháp:..................................................................................... 29
e) Tính bề dày đáy nắp:....................................................................................... 30

f) Tính đường kính ống dẫn khí:......................................................................... 30
g) Tính đường kính ống lỏng:.............................................................................. 31
h) Tính mặt bích:.................................................................................................. 31
i)

Tính đường kính chân ren:............................................................................... 33

j)

Tính mặt bích nối ống dẫn khí, ống dẫn lỏng với thân :..................................33

k) Tính kích thước lưới đỡ đệm và thanh đỡ đệm:............................................... 34
l) Tính kích thước giá đỡ tay treo:....................................................................... 35
E. TÀI LIỆU THAM KHẢO:......................................................................................39


MỤC LỤC HÌNH
Hình A- 1- Nhà máy điện Yallourn Australia - một trong số những nhà máy có lượng
phát thải khí SO2 cao vào mơi trường. (Ảnh: AAP)...........................................................9
Hình A- 2- Hình ảnh thải khí ơ nhiễm mơi trường trong q trình sản xuất nơng nghiệp.
10Y
Hình D- 1-Cấu tạo tháp đệm........................................................................................... 16
Hình D- 2- Các hình dạng của đệm................................................................................. 17
Hình D- 3- Thiết bị tháp đệm thực tế (tháp chêm)........................................................... 18
Hình D- 4- Cuộn thép khơng rỉ 304................................................................................. 20
Hình D- 5- Mặt bích có cổ............................................................................................... 31
Hình D- 6- Đĩa phân phối lỏng loại 2.............................................................................. 38

MỤC LỤC BẢNG
YBảng A. 1- Lượng khí thải SO2 từ hoạt động công nghiệp giai đoạn 1997-2020
Y

Bảng D. 1- Bảng so sánh các loại thiết bị........................................................................ 19


LỜI CẢM ƠN
Qua q trình học tập mơn Cơ sở tính tốn và thiết kế thiết bị hóa chất, chúng em
đã được trang bị những kiến thức, nguyên lý cơ bản của việc thiết kế một thiết bị hóa
chất, đó là nền tảng vững chắc cho công việc trong tương lai của chúng em. Bên cạnh đó
thơng qua bài tiểu luận này chúng em cịn được tìm hiểu sâu hơn về một thiết bị cụ thể để
qua đó củng cố kiến thức và nâng cao hiểu biết của mình.
Để có thể hồn thành bài tiểu luận này nhóm chúng em gửi lời cảm ơn chân thành
đến thầy đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, truyền đạt những kiến thức, kinh nghiệm quý
báu tạo tiền đề để hoàn thành tốt bài tiểu luận.
Bài tiểu luận là kết quả của quá trình nỗ lực của tất cả các thành viên trong nhóm.
Tuy nhiên vẫn khơng thể tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế. Rất mong nhận được sự
góp ý của thầy để bài tiểu luận được hồn thiện hơn.
NHĨM THỰC HIỆN BÁO CÁO


LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, với sự phát triển của các ngành trong cơng nghiệp hóa chất một trong
những thiết bị được sử dụng rộng rãi đó là tháp đệm. Với các ưu điểm như cấu tạo đơn
giản, trở lực thấp,… mà tháp đệm được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các lĩnh vực như
chưng cất, hấp thu, trích ly lỏng- lỏng,.. Đặc biệt là ứng dụng trong hấp thụ khí thải bởi ơ
nhiễm khơng khí là vấn đề đang báo động hiện nay.
SO2 là một trong những chất gây ơ nhiễm khơng khí được sản sinh nhiều trong q
trình sản xuất cơng nghiệp và sinh hoạt chính vì vậy việc xử lí khí thải SO 2 là cấp thiết

hiện nay. Có nhiều phương pháp khác nhau để xử lí khí thải SO 2 tùy thuộc vào hiệu quả
và tính kinh kế.
Một trong những cách đó là thiết kế tháp đệm để hấp thụ khí thải SO 2 với dung
mơi là nước. Nhằm tìm hiểu xem với thiết kế thiết bị như vậy có đạt hiệu quả và kinh tế
khơng, có thể đưa vào hệ thống xử lí khí thải trong công nghiệp và sinh hoạt không.
Nội dung báo cáo: thiết kế tháp đệm xử lí khí thải SO 2 với năng suất 5000m3/h, nồng độ
SO2 trong dòng vào là 2%, nồng độ SO 2 tại đầu ra đạt tiêu chuẩn lại A(1000m 3/h) thải ra
môi trường.
Bài báo cáo được hoàn thành với sự cố gắng của tất cả các thành viên trong nhóm,
tuy nhiên khơng tránh khỏi thiếu sót. Chúng em rất mong nhận được những lời đóng góp
quý báu của thầy và các bạn để bài báo cáo hồn thiện hơn.
NHĨM THỰC HIỆN BÁO CÁO


A. TỔNG QUAN VỀ SO2:

I.Thực trạng SO2 trong khơng khí hiện nay:

Hình A- - Nhà máy điện Yallourn Australia - một trong số những nhà máy có lượng phát
thải khí SO2 cao vào môi trường. (Ảnh: AAP)
-

Trên thế giới vấn đề ơ nhiễm mơi trường do khí thải SO 2 gây ra vơ cùng nghiêm
trọng. Bởi lẽ nó gây ra sự biến đổi khí hậu, nóng lên tồn cầu, sự suy giảm tầng
ozon và mưa axit.

-

Ngày 19/8, Tổ chức Hòa Bình Xanh (Greenpeace) cơng bố bao cao cho thấy
Australia là nước phát thải khí lưu huỳnh (SO2) lớn thứ 12 thế giới và có nhiều khu

vực năm trong Top 100 điểm nóng ơ nhiễm SO2 trên tồn cầu.

-

Ở Việt Nam, ô nhiễm không khí cũng là vấn đề gây bức xúc đối với môi trường đô
thị, công nghiệp và các làng nghề. Ơ nhiễm khơng khí đã gây tác động xấu đến sức
khỏe con người, ảnh hưởng đến hệ sinh thái và biến đổi khí hậu.

-

Hàm lượng SO2 được thải ra từ các hoạt động công nghiệp của Hà Nội:
Năm
1997
2010


2020
bảng A. -Lượng khí thải SO2 từ hoạt động cơng nghiệp giai đoạn 1997-

Hình A- - Hình ảnh thải khí ô nhiễm môi trường trong quá trình sản xuất nông nghiệp.
AI.
-

Tính chất của SO2:

Khí SO2 hay cịn gọi là khí sunfurơ là chất khí khơng màu, nặng hơn khơng khí và
dễ hóa lỏng.

-

SO2 có mùi hắc, là khí độc, tan trong nước tạo thành dung dịch axit yếu H2SO3.
SO2 + H2O → H2SO3

-

Khối lượng riêng 2,63 kg/m.3

-

Nhiệt độ nóng chảy là -72,4oC và nhiệt độ sôi là -10oC.


-

Khí này cịn có khả năng làm vẩn đục nước vôi trong và làm mất màu dung dịch
brôm và màu cánh hoa hồng.

-

Nguyên tử S trong SO2 có cặp electron tự do linh động và trạng thái oxy hóa trung
gian là +4 nên SO2 có vai trị vừa có thể là chất khử cũng vừa có thể là chất oxi hóa
trong phản ứng oxi hóa khử.

-

Phản ứng khử:
SO2 + 2CO → 2CO2 + S↓

-

Phản ứng oxi hóa:
SO2 + Br2 + 2H2O → H2SO4 + 2HBr

-

SO2 trong khơng khí dễ bị oxi hóa thành SO3 trong mơi trường ảm tác dụng với
nước tạo ra acid hoặc muối sunfat gây hại cho môi trường.
SO2 +

1
2 O2 → SO3

SO3 + H2O → H2SO4
BI.
-

Tác hại của SO2:

Khí SO2 bị xem là một mối nguy hại đáng kể đối với mơi trường. Có mặt torng khói
thuốc lá, khí thải của các nhà máy, hệ thống lị sưởi, phương tiện giao thơng ... khí
này gây ơ nhiễm bầu khơng khí và là một những chất gây mưa acid làm ăn mịn
cơng trình, phá hoại cây cối...

-

Đối với con người:
Khí SO2 là một trong những chất khí gây ơ nhiễm khá điển hình. SO2 có khả
năng hịa tan trong nước cao hơn các chất khí gây ơ nhiễm môi trường khác
nên dễ phản ứng với cơ quan hơ hấp của con người và động vật. Loại khí này
gây khó thở, nóng rát trong cổ họng... là nguyên nhân của bệnh viêm phổi,

viêm đường hô hấp, viêm mắt.
SO2 trong khơng khí có thể kết hợp với các hạt nước nhỏ để tạo thành các hạt
acid H2SO4 nhỏ li ti, xâm nhập qua phổi vào hệ thống bạch huyết. Trong máu,
SO2 tham gia nhiều phản ứng hóa học để làm giảm dự trữ kiềm trong máu, gây
rối loại chuyển hóa đường và protein, gây thiếu vitamin B và C, tạo ra


methemoglobine để chuyển Fe2+ (hòa tan) thành Fe3+ (kết tủa) gây tắc nghẽn
mạch máu cũng như làm giảm khả năng vận chuyển oxy của hồng cầu.
Hàm lượng thấp, SO2 làm sưng niêm mạc. Khi hàm lượng cao (> 0,5mg/m3)
SO2 gây tức thở, ho, viêm lt đường hơ hấp. Nếu hít phải SO2 nồng độ cao có
thể gây tử vong
-

Đối với thực vật:
Các loài thực vật ảnh hưởng bời SO2 là rêu và địa y, với hàm lượng 0,15-0,3
ppm có thể gây độc tính cấp. Khí SO2 bị oxy hóa trong khơng khí và kết hợp
với nước mưa tạo nên mưa acid gây ảnh hưởng đến sự phát triển của cây trồng
và thảm thực vật.

-

Đối với các cơng trình:
Sự có mặt của SO2 trong khơng khí ẩm cịn gây ăn mịn kim loại, bê tơng và
các cơng trình kiến trúc. SO2 làm hư hỏng, làm thay đổi tính năng vật lý, làm
thay đổi màu sắc vật liệu xây dựng như đá vôi hoa cương, đá cẩm thạch, phá
hoại các tác phẩm điêu khắc, tượng đài. Sắt, thép và các kim loại khác ở trong
mơi trường khơng khí ẩm, nóng và bị nhiễm SO2 thì bị gỉ rất nhanh. SO2 cũng
làm hư hỏng và giảm tuổi thọ các sản phẩm vải, nylon, tơ nhân tạo, đồ bằng da
và giấy...

B. TỔNG QUAN VỀ NƯỚC:
I.Tính chất của nước:

-

Nước là một hợp chất hóa học của O2 và H2, có cơng thức hóa học là H2O. Với các
tính chất lý hóa đặc biệt (ví dụ như tính lưỡng cực, liên kết hiđrơ và tính bất thường
của khối lượng riêng), nước là một chất rất quan trọng trong nhiều ngành khoa học
và trong đời sống.

-

Nước là dung dịch lỏng, không màu, không mùi, không vị.

-

Khối lượng riêng của nước: 1000Kg/m3

-

Nhiệt độ nóng chảy của nước: 0oC

-

Nhiệt độ sôi của nước: 100oC

-

Độ nhớt của nước: 1cP

-

Độ dẫn nhiệt của nước: 0,58 W/m.K
IV.

-

Nguyên nhân sử dụng nước:

Là phương pháp đơn giản được áp dụng sớm nhất để loại bỏ khí SO 2 trong khí thải, nhất là trong
khói từ các lị cơng nghiệp

 Ưu điểm:
-

Trên trái đất có tới 70% là nước nên nước là nguồn nguyên liệu rẻ tiền và dễ tìm
nhất  giảm được chi phí nguồn ngun liệu.

-

Dung mơi lành tính nhất với mơi trường

-

Khơng bắt lửa, khơng gây cháy nổ

-

An tồn đối với sức khỏe của con người và môi trường xung quanh khi lị rỉ

-

Hồn ngun được.
SO2 +H2O H+ +HSO3-

 Nhược điểm:
-

Do độ hịa tan của khí SO2 trong nước q thấp nên thường phải dùng một lượng nước rất lớn và
thiết bị hấp thụ phải có thể tích rất lớn, cồng kềnh.

-

Để tách SO2 khỏi dung dịch phải nung nóng lên đến 100oC nên tốn rất nhiều năng lượng, chi phí
nhiệt lớn.
C. GIỚI THIỆU VỀ CÁC CHUẨN TRONG THIẾT KẾ THIẾT BỊ:

I.Tiêu chuẩn ASME:
-

Tiêu chuẩn ASME là bộ tiêu chuẩn Mỹ trải rộng trong các chủ đề gồm: Công nghệ
áp suất, nhà máy hạt nhân, thang máy/ thang tự động, xây dựng, tiêu chuẩn hóa,
thiết kế kĩ thuật và kiểm tra hiệu năng.

-

ASME được sáng lập năm 1880 bởi Alexander Lyman Holley, Henry Rossiter
Worthington, John Edison Sweet và Matthias N. Forney. Với nhiệm vụ là giải quyết
các sự cố nồi áp suất, lò hơi.

-

ASME được biến đến trong việc thiết lập các bộ mã và tiêu chuẩn cho các thiết bị
cơ khí. Với mục đích sáng lập ban đầu là thành lập một Liên đồn kỹ thuật với mục
đích tập trung nghiên cứu các kĩ thuật liên quan đến lĩnh vực cơ khí ở Bắc Mỹ. Và


theo dòng phát triển, ASME ngày nay đã trở thành một tổ chức đa ngành và có sức
ảnh hưởng lớn đến ngành cơ khí thiết kế chế tạo của tồn cầu.
-

ASME có sứ mệnh là phát triển các tiêu chuẩn, bộ luật và các chương trình đánh
giá phù hợp nhất các sản phẩm và dịch vụ liên quan trên thế giới vì lợi ích nhân
loại. Thu hút những người tài năng và giỏi nhất trên thế giới để cùng phát triển, duy
trì và phát động việc sử dụng ASME trong các sản phẩm, dịch vụ liên quan.

-

ASME hiện nay có hơn 14.000 thành viên ở 158 quốc gia trên thế giới.

-

ASME có những phạm vi tiêu chuẩn đáng chú ý như:
Thang máy và cầu thang tự động ( loạt tiêu chuẩn ASME A17 )
Ống và đường ống ( loạt tiêu chuẩn ASME B31)
Các thiết bị quy trình kép ( loạt tiêu chuẩn ASME BPE )
Van mặt bích, phụ kiện ống và các miếng đệm ( loạt tiêu chuẩn ASME B16)
V. Tiêu chuẩn PD5500:

-

PD 5500 "Quy cách cho các bình áp suất không hàn, hàn nhiệt" là một bộ quy tắc
thực hiện cung cấp các quy tắc cho việc thiết kế, chế tạo và kiểm tra các bình áp
suất.

-

PD 5500 trước đây là một tiêu chuẩn Anh được sử dụng rộng rãi gọi là BS 5500
nhưng đã bị rút khỏi danh sách các Tiêu chuẩn Anh vì nó khơng được hài hòa với
Chỉ thị Thiết bị Áp lực Europeran (97/23 / EC). Tại Vương quốc Anh, nó đã được
thay thế bằng EN 13445. Nó hiện đang được xuất bản như là một "tài liệu xuất bản"
(PD) của Cơ quan tiêu chuẩn Anh.

-

Ở Anh, tất cả các thiết bị áp lực thông thường sử dụng trong các ngành cơng nghiệp
hóa chất và ngành lien quan sẽ luôn luôn được thiết kế, chế tạo tuân thủ theo tiêu
chuẩn Anh PD 5500 (British standard PD 5500) hoặc tiêu chuẩn châu Âu EN 13445
( European Standard EN 13445); hoặc tiêu chuẩn tương đượng Mỹ.

-

Những quy phạm và tiêu chuẩn này bào gồm : thiết kế, vật liệu chế tạo, gia công,
kiểm tra và thử nghiệm. Chúng hình thành nền tảng cơ sở của thỏa thuận giữa nhà
sản xuất với khách hang và công ty bảo hiểm của khách hang.


-

Phiên bản 2003 của PD 5500 kiểm soát những thiết bị được chế tạo bằng thép
cacbon, hợp kim thép và nhô. Thiết kế thiết bị được chế tạo từ nhựa có gia cường
được kiểm sốt bởi BS 4994.

-

Các quốc gia khơng có sẵn quy phạm thì cách quy phạm và tiêu chuẩn của Anh và
Mỹ sẽ được áp dụng

-

PD 5500 khuyến khích một mơ hình để đảm bảo rằng tiêu chuẩn của nó cung cấp
khn khổ hữu ích được xây dựng như là một đặc điểm để cung cấp cho các tổ chức
sản xuất trong nước và quốc tế ở mọi quy mô một yêu cầu để đảm bảo các bình áp
lực được sản xuất với chất lượng cao nhất và phải an toàn cho hoạt động tiêu chuẩn
là rất cần thiết và hữu ích để đảm bảo an tồn, đúng phép đo, thiết kế, thủ tục và các
tài liệu được đưa vào tài khoản khi sản xuất phi áp lực tàu Để có một truy cập vào
tiêu chuẩn này và để mua một, Tiêu chuẩn Toàn cầu cung cấp một cổng để có được
một quyền truy cập vào BSI..
D. TÍNH TỐN THIẾT BỊ:

I.Giới thiệu về thiết bị tháp đệm:
-

Tháp hình trụ, gồm nhiều bậc nối với nhau bằng mặt bích hay hàn. Vật chêm được
cho vào tháp theo một trong hai phương pháp: xếp ngẫu nhiên hay xếp thứ tự.


Hình D- -Cấu tạo tháp đệm
-

Cấu tạo của tháp đệm gồm:
Thân hình trụ (1)

Bộ phận phối lỏng (2)
Trong thân hình trụ đổ vật rắn trơ (đệm) (3)
Lưới đỡ đệm (4)
Bộ phân phối lại chất lỏng (5)
Ống xiphong (6) để tạo chế độ nhũ tương
-

Đệm được chế tạo từ những vật liệu khác nhau: hợp kim, kim loại, gốm sứ,
thủy tinh, chất dẻo, gỗ, đá …


Hình D- - Các hình dạng của đệm
-

Có nhiều hình dạng kích thước khác
nhau: Đệm vịng
Đệm tấm
Đệm n ngựa

-

u cầu chung của tháp đệm:
Thấm ướt tốt chất lỏng

Trở lực thủy lực nhỏ, thể tích tự do lớn và tiết diện ngang lớn
Có thể làm việc với tải trọng lớn của lỏng và khí, ε và S lớn

Khối lượng riêng nhỏ
Phân phối đều lỏng
Có tính chịu ăn mịn cao, rẻ tiền, dễ kiếm...:


Để làm việc với chất lỏng bẩn nên chọn đệm cầu có khối lượng riêng
nhỏ Chọn đệm cần căn cứ vào yêu cầu giảm hiệu ứng thành thiết bị

Hình D- - Thiết bị tháp đệm thực tế (tháp chêm)
-

Ưu điểm:
Có bề mặt tiếp xúc pha
lớn Hiệu suất cao
Cấu tạo đơn giản
Trở lực trong tháp không lớn lắm
Giới hạn làm việc tương đối rộng

-

Nhược điểm:
Khó làm ướt đều vật liệu  Lỏng phân bố không đều cần đặt thêm bộ phận
phân phối lịng  Tốn chi phí


 So sánh ưu nhược điểm của từng loại tháp.

Tháp

- Cấu tạo k

- Trở lực th
Ưu điểm

- Làm việc

lỏng bẩn n

cócủa chất

- Do có hiệ

hiệu suất tr

- Độ ổn địn
vận hành.

Nhược

- Do có hiệ

điểm

khi tăng nă
ứng thành
năng suất.

- Thiết bị k
VI.
-

Giới thiệu về vật liệu: Thép không gỉ 304

SA304 hay Inox 304 ( hay còn gọi là thép 304) là 1 loại thép không gỉ được ứng
dụng trong hầu hết mọi lĩnh vực. Inox 304 thể hiện được khả năng chống ăn mịn
tuyệt vời của mình khi được tiếp xúc với nhiều loại hóa chất khác nhau. Inox 304 có
khả năng chống gỉ trong hầu hết các môi trường của q trình chế biến thực phẩm
và rất dễ vệ sinh.Ngồi ra, Inox 304 còn thể hiện khả năng chống ăn mịn của mình
trong hầu hết các acid vơ cơ.


Hình D- - Cuộn thép khơng rỉ 304
-

Khả năng chịu nhiệt Inox 304:
Inox 304 có khả năng chống oxi hóa tốt ở nhiệt độ 870 độ C,và tiếp tục thể
hiện được lên đến nhiệt độ 925 độ C.
Trong những trường hợp yêu cầu độ bền nhiệt cao, thì người ta u cầu vật
liệu có hàm lượng cacbon cao hơn.

-

Cơ tính và tính chất vật lý Inox 304:
Giống như các loại thép trong dịng Austenitic thì từ tính của Inox 304 là rất
yếu và hầu như là khơng có. Nhưng khi làm việc trong mơi trường có nhiệt độ
thấp,thì từ tính lại rất mạnh.
Tơi là phương pháp chính để sản xuất Inox 304. Điều này được thực hiện bằng
cách nung nóng lên đến 1010 độ C-1120 độ C, và sau đó nhanh chóng làm mát
-thường là phương pháp làm nguội bằng nước lạnh.

-

Khả năng gia cơng:
Inox 304 có khả năng tạo hình rất tốt, nó có thể dát mỏng khơng cần gia nhiệt.
Điều này làm cho Inox 304 độc quyền trong việc sản xuất các chi tiết Inox.
Inox 304 thể hiện khả năng hàn tuyệt vời, loại Inox này phù hợp với tất cả các
kĩ thuật hàn (trừ kĩ thuật hàn gió đá).


Khả năng cắt gọt của Inox 304 kém hơn so với các loại thép Cacbon, khi gia
công vật liệu này trên các máy cơng cụ thì phải u cầu tốc độ quay thấp,
quán tính lớn, dụng cũ cắt phải cứng, bén và không quên dung nước làm mát.
-

Ưu điểm:
Điểm nổi trội nhất của inox chính là khả năng chống ăn mịn lớn khơng bị ảnh
hưởng trong những mơi trường khơng tốt như khi tiếp xúc với nhiều loại hóa
chất, và ngay cả những hóa chất có tính ăn mịn cao .
Dễ lau chịu nếu như bị dính bẩn, kể cả là các vết bẩn khó đi.
Chịu nhiệt rất tốt nhiệt độ từ 870925oC. Khả năng hàn tuyệt vời.

-

Nhược điểm:
Dê bi ăn mon tư cac dung dich Clorua, hoăcc̣ tư nhưng môi trương nươc môi
như bơ biên bơi cac ion Clo co thê pha bo lơp bao vê cc̣ ua Crom trong inox đê
gây oxy hoa bên trong vâṭliêụ. Khi tiêp xuc vơi dung dich co chưa it nhât la
25pp Natri Clorua, inox 304 băt đâu bi ăn mon.
VII. Tính tốn thiết bị:
1. Điều kiện ban đầu : ( SO2)

-

Nhập liệu V= 5000m3/h

-

Nồng độ ban đầu yđ = 2%

-

Nồng độ cuối yc= 1000 mg/m3

-

Nhiệt độ T=25oC

-

Nồng độ đầu của pha khí theo tỉ số mol:
yđ
Yđ = 1
y =0,0204 (KmolSO2/Kmol khí trơ)
−

đ

Y c=
3

1( m


¿ 0,000382(kmol SO2/kmol khí trơ)

Hấp thu SO2 bằng nước, lựa chọn dung môi sạch khi vào tháp nên: Xđ=0
Với Xđ: nồng độ đầu của pha lỏng, kmolSO2/kmolH2O.
=

Gtr

Lượng dung môi tối thiểu được sử dụng:
Y −Y
đ

X¿−Xđ

L

c min

Với Gtr: suất lượng dòng khí trơ trong hỗn hợp.
X*: nồng độ pha lỏng cân bằng tương ứng với Xđ
-

Từ đồ thị đường cân bằng ta xác định được:
X*= 0,00042 (kmolSO2/kmolH2O)

Suy ra:
L

min = 0,0204−0,000382 =47,662
Gtr

0,00042−0

- Chọn Ltr = 1,2.Lmin
Với Ltr: lượng dung môi không đổi khi vận hành, kmol/h
Suy ra:
Ltr
Gtr

=1,2. L

min

=1,2.47,662=57,2

Gtr

- Lưu lượng hỗn hợp khí vào tháp hấp thu:
G =

PV

RT
- Suất lượng dịng khí trơ trong hỗn hợp:

hh

Gtr = Ghh.(1-yđ)=204,63.(1-0,0204) = 200,53 (kmol/h)

- Suất lượng dung môi làm việc:
Ltr = 57,2.Gtr = 57,2.200,53 =11470,32 (kmolH2O/h)
- Phương trình cân bằng vật chất có dạng:
Gtr.Yđ + Ltr.Xđ = Gtr.Yc + Ltr.Xc


Suy ra:
L
tr

Gtr
→ Xc=

Y

đ

−Y

c

= 0,0204−0,000382=0.000175

Ltr57,2kmol H2 O

( mol SO )
2

G tr
2. Cân bằng năng lượng:

-

Phương trình cân bằng nhiệt lượng có dạng:

-

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

-

Nhiệt độ mất mát ra môi trường xung quanh không đáng kể, Q0 = 0

-

Nhiệt độ của hỗn hợp khí ra khỏi tháp bằng nhiệt độ dung dịch vào tháp:

tc = tđ= 25 ℃
C
Tỷ nhiệt của dung dịch khơng đổi trong q trình hấp thu: Cđ = Cc = H O
Trong q trình hấp thu có thể phát sinh nhiệt, do đó nếu ký hiệu q là nhiệt phát
sinh của một mol cấu tử bị hấp thu, thì ta có
-

2

Qs = q.Ltr.(Xc-Xđ)
Với mức độ gần đúng có thể coi q khơng đổi trong suốt q trình hấp thu:
Hoặc: T c=

Lđ

. tđ +

Lc

GđIđ + LđCTđ + qLtr(Xc-Xđ) = GcIc + CTc
Gđ Iđ −Gc Ic qL
+

Lc C

( Xc−Xđ )

Lc

L
Vì lượng cấu tử hịa tan trong dung dịch nhỏ nên có thể lấy: ≈1đ
Lc

Đồng thời ta cũng có thể bỏ qua mức độ biến đổi nhiệt của pha khí, tức là:
Gđ I đ −Gc Ic ≈ 0

Như vậy, công thức tính nhiệt độ cuối Tc của dung dịch sẽ có dạng như sau:
T c=T đ +

q . Ltr

Lc C

( Xc−X đ )

Do lượng cấu tử hòa tan trong dung dịch nhỏ nên:
q .
T c=T đ + C ¿)

L =L =L
đ

c

tr

Phương trình hấp thu của SO2 trong dung môi nước

-

SO2 + H2O  H+ + HSO3-

Theo sổ tay hoa lý, nhiệt sinh của:
SO2: ∆ H SO =−70,96 kcal/mol
2

H2O:∆ H H
H+:

∆H
H

2

+¿

O=−68,317

kcal/mol

=0 kcal /mol ¿

∆H
HSO3-:
HSO =−12157,29 kcal / mol¿
Nhiệt phát sinh của 1 mol cấu tử SO2 bị hấp thu:
−3¿



q = (-70,96 -68,317) - (0 - 12157,29) = 12018,013 kcal/mol
-

Nhiệt độ cuối của dung dịch ra khỏi tháp:
T c=T đ + q . ¿) ¿ 25+ 12018,013.4,18 . 103 .0,000175 =25,12℃
C4200.18

Như vậy: T c ≈ T đ =25 ℃ .
Ta xem quá trình hấp thu là đẳng nhiệt.
3. Tính kích thước tháp hấp thu:
a) Các thơng số vật lý của dịng khí:

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

ytb

Vđ,Vc – lượng khí vào và ra khỏi tháp, m3/h.
Vc = Vtr (1+Yc) = Vđ.(1-yđ).(1-Yc) = 5000(1-0,02)(1+0,000382)= 4901,87 (m3/h)

Suy ra: V y =
Khối lượng riêng trung bình của pha khí:
tb

ρ

[ytb1 M 1 +(1− ytb1

ytb

Trong đó:

) M 2 ].273


M ,M

: khối lượng mol của SO2 và khơng khí.
T : nhiệt độ làm việc trung bình của tháp hấp thu: T=25 ℃
1

2

y

: nồng độ phần mol của SO2 lấy theo giá trị trung bình.
yd + yc
y tb =
2
tb1

1

Với
yd 1

1

1

y

;y

: nồng độ phần mol của SO2 vào và ra khỏi tháp.
= yd = 0,01
d

c1

1

=

y
c1

Yc

Y c+ 1

y

Suy ra:
=

=

(

M1 MSO2 64 mol

g

tb1

)

M2=Mkk =28,

Suy ra:
- Độ nhớt trung bình của pha khí (của hỗn hợp khí)
M
m .M

m .M
hh =
1
1 +
2
2
μhh

μ1

μ2

M1, M2, Mhh: khối lượng phân tử của hỗn hợp khí, của SO2 và khơng khí
(kg/kmol).
M1

M2

=M

=M

Mhh =

(molg )

=64

SO2

kk

=28,8

y

(molg )

y
.M1 + (1- tb ).M2 = 0,0102.64 + (1-0,0102).28,8 = 29,3 (kg/kmol).
m1, m2: nồng độ của SO2, khơng khí tính theo phần thể tích.

tb1

1

m1 =

y

m2 = 1-

tb1

= 0,0102

y
tb1

= 0,9898

ρtb=