Đồ án: hấp thụ NH3 bằng tháp đệm ppt

Đồ án : Hấp thụ NH3 bằng tháp đệm GVHD: Võ Thị Thu Như

Đồ án:
Hấp thụ NH3 bằng
tháp đệm
SV : Cao Thiên Tự 08115041
Trương Minh Thái 08115024 Trang 1
Đồ án : Hấp thụ NH3 bằng tháp đệm GVHD: Võ Thị Thu Như
LỜI MỞ ĐẦU
Ô nhiễm không khí từ các ngành sản xuất công nghiệp ở nước ta, trong
những năm gần đây đang là vấn đề quan tâm không chỉ của nhà nước mà còn là
của toàn xã hội bởi mức độ nguy hại của nó đã đến mức báo động.
Bên cạnh đó, đây là một lĩnh vực mà chúng ta chưa thấy hết được mối nguy
hại của nó đối con người và sinh vật. Hiện nay vẫn chưa có hệ thống quản lý môi
trường thật sự hoàn chỉnh để có thể kiểm soát, và chưa được sự chú trọng đúng
mức từ phía các nhà sản xuất.
Vì vậy đồ án môn học kỹ thuật xử lý ô nhiễm không khí với nhiệm vụ thiết
kế tháp hấp thu khí NH
3
bằng nước là một trong số những công việc cần làm vào
lúc này để giúp giảm thiểu ô nhiễm từ các dòng khí thải.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô bộ môn và các bạn sinh viên đã giúp
em hoàn thành đồ án này.
Sinh viên thực hiện :
Trương Minh Thái
Cao Thiên Tự
SV : Cao Thiên Tự 08115041
Trương Minh Thái 08115024 Trang 2
Đồ án : Hấp thụ NH3 bằng tháp đệm GVHD: Võ Thị Thu Như
MỤC LỤC
Chương 1: Tổng quan 04

1.1. Giới thiệu về khí thải 05
1.1.1. Tính chất vật lý 05
1.1.2. Tính chất hóa học 05

1.1.3. Độc tính của amôniăc 05
1.1.4. Các vấn đề MT liên quan đến NH
3
06
1.2. Giới thiệu về quá trình hấp thu 07
1.2.1. Khái niệm 07
1.2.2. Cơ sở thiết bị 08
1.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả hấp thu 09
1.2.4. Ưu điểm, nhược điểm của quá trình hấp thu………… 10
1.3. Thiết bị hấp thu ………………………………………………11
1.3.1. Tháp màng 11

1.3.2. Tháp đệm 13
1.3.3. Tháp đĩa 15

Chương 2: Quy trình công nghệ 16
2.1. Thuyết minh quy trình công nghệ 17
2.2. Sơ đồ quy trình công nghệ 17
Chương 3: Tính toán thiêt bị 18
3.1. Cân bằng vật chất 19
3.2. Tính đường kính tháp 21
3.3. Tính chiều cao tháp 24
3.4. Tính trở lực của tháp 29
3.4.1. Trở lực của lớp đệm trong tháp 29
SV : Cao Thiên Tự 08115041
Trương Minh Thái 08115024 Trang 3

Đồ án : Hấp thụ NH3 bằng tháp đệm GVHD: Võ Thị Thu Như
3.4.2. Trở lực của đĩa phân phối chất lỏng 30
Chương 4: Tính toán các thiết bị phụ 33
4.1. Ống dẫn khí 34
4.2. Ống dẫn chất lỏng 34
4.3. Lưới đỡ đệm 34
4.4. Ống tháo đệm 35
4.5. Ống nhập liệu 35
4.6. Bộ phận phân phối chất lỏng 36
4.7. Lớp tách ẩm 36
Chương 5: Tính toán cơ khí 37
5.1. Tính chiều dày của thân tháp 38
5.2. Tính đáy và nắp của thiết bị 40
5.3. Mặt bích 42
5.4. Chân đỡ 44
5.5. Tai treo 46
5.6. Quạt 47
5.7. Bơm 49
5.8. Ống khói 51
SV : Cao Thiên Tự 08115041
Trương Minh Thái 08115024 Trang 4
Đồ án : Hấp thụ NH3 bằng tháp đệm GVHD: Võ Thị Thu Như
SV : Cao Thiên Tự 08115041
Trương Minh Thái 08115024 Trang 5
Chương 1
Đồ án : Hấp thụ NH3 bằng tháp đệm GVHD: Võ Thị Thu Như
Tổng quan
1.1. Giới thiệu về khí thải
Amôniăc 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 = 0,76g/l )
Amôniăc hoá lỏng ở -34
0
C và hoá rắn ở -78
0
C. Trong số các khí, amôniăc
tan được nhiều nhất trong nước: 1 lít nước ở 200
o
C hoà tan được 800 lít NH
3
.
1.1.2. Tính chất hóa học
a. Sự phân huỷ
Phản ứng tổng hợp NH
3
là thuận nghịch. Điều này có nghĩa, amôniăc có thể
phân huỷ sinh ra các đơn chất N
2
và H
2
.
Amôniăc phân huỷ ở nhiệt độ 600 – 700
0
C và áp suất thường. Phản ứng
phân huỷ là phản ứng thu nhiệt và cũng là phản ứng thuận nghịch :
2 NH
3
3 H

2
+ N
2
b. Tác dụng với axit
NH
3
+ HCl → NH
4
Cl
1.1.3. Độc tính của amôniăc : 3 dạng của amoniac
- Khí amoniac (NH
3
)
- Khí amoniac hóa lỏng
- Dung dịch amonia (NH
4
OH)
SV : Cao Thiên Tự 08115041
Trương Minh Thái 08115024 Trang 6
Đồ án : Hấp thụ NH3 bằng tháp đệm GVHD: Võ Thị Thu Như
a. Đối với động vật thuỷ sinh:
NH
3
được xem như là một trong những “kẻ giết hại” thế giới thuỷ sinh, sự
nhiễm độc NH
3
thường xảy ra đối với những hồ nuôi mới hoặc những hồ nuôi cũ
nhưng có mật độ nuôi lớn
b.Đối với người:
Khi hít phải hoặc tiếp xúc trực tiếp với NH

3
Triệu 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 NH
3
nồng độ đậm đặc có thể bị ngất,
thậm chí bị tử vong.
Trường hợp bị nhiễm độc cấp tính:
- Nồng độ khí NH
3
trên 100 mg/m
3
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 210-350 mg/m
3

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 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 H
2
S, NH
3
, CH

4
… các chất này rất độc cho ao nuôi và các động vật
thuỷ sinh.
- Các vụ rò rĩ khí NH
3
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.
SV : Cao Thiên Tự 08115041
Trương Minh Thái 08115024 Trang 7
Đồ án : Hấp thụ NH3 bằng tháp đệm GVHD: Võ Thị Thu Như
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.
+ Tách hỗn hợp tạo thành các cấu tử riêng biệt.
+ Tạo thành một dung dịch(hỗn hợp) sản phẩm.
 Hấp thụ vật lý: về thực chất chỉ là sự hòa tan các chất bị
hấp thụ vào trong dung môi hấp thụ, chất khí hòa tan
không tạo ra hợp chất hóa học với dung môi, nó chỉ thay
đổi trạng thái vật lý từ thể khí biến thành dung dịch lỏng

(quá trình hòa tan đơn thuần của chất khí trong chất lỏng).
 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. Chất khí độc hại sẽ biến đổi về bản chất hóa học và
trở thành chất khác.
Cơ cấu của quá trình này có thể chia thành ba bước:
SV : Cao Thiên Tự 08115041
Trương Minh Thái 08115024 Trang 8
Đồ án : Hấp thụ NH3 bằng tháp đệm GVHD: Võ Thị Thu Như
 Khuếch tán các phân tử chất ô nhiễm thể khí trong khối khí thải
đến bề mặt 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
trong lòng 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 phải dựa vào độ hòa tan chọn lọc của chất khí trong dung môi để
chọn lọc dung môi cho thích hợp hoặc chọn dung dịch thích hợp (trong trường hợp
hấp thụ hóa học). Quá trình hấp thụ được 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 tan không 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
trình chuyển 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 môi .
- Nhiệt độ đóng rắn thấp để tránh tắc thiết bị và thu hồi các cấu tử hòa tan dễ dàng
hơn.

- Ít bay hơi, rẻ tiền , dễ kiếm và không độc hại với người và không ăn mòn kim loại.
1.2.2. Cơ sở thiết bị
a) 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
nhiều quá trình khác . Hấp thu trên cơ sở của quá trình truyền khối , nghĩa là phân
chia hai pha .Phụ thuộc vào sự tương tác giữa chất hấp thu và chất bị hấp thu trong
pha khí.
b) Phương trình cân bằng vật chất của quá trình hấp thu :
SV : Cao Thiên Tự 08115041
Trương Minh Thái 08115024 Trang 9
Đồ án : Hấp thụ NH3 bằng tháp đệm GVHD: Võ Thị Thu Như
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 :
G

X
:luợng khí trơ không đổi khi vận hành ( kmol/ h)
G
Y
: lượng dung môi không đổi khi vận hành(kmol/ h)
Y
Đ
, Y
C
: nồng độ đầu và cuối của pha khí (kmol/kmolkhí trơ)
X
Đ
, X
C
: 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 đừơng làm việc AB không đổi thì động lực trung bình sẽ giảm , số đĩa lý thuyêt
sẽ tăng và chiều cao của thiết bị sẽ tăng . Thậm chí có khi tháp không làm việc
SV : Cao Thiên Tự 08115041
Trương Minh Thái 08115024 Trang 10
Đồ án : Hấp thụ NH3 bằng tháp đệm GVHD: Võ Thị Thu Như
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 pha khí 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
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 quátrình
chuyển khối 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 ,
sự tăng 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 H
2
O làm dung môi hấp thụ,các khí độc hại như
SO
2
, H
2
S, NH
3
, HF, có thể được xử lí rất tốt với phương pháp này với dung môi
nước và các dung môi thích hợp.
Có thể sử dụng kết hợp khi cần rửa khí làm sạch bụi, khi trong khí thải có
chứa cả bụi 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 nên không thể dùng xử lí các dòng khí thải có nhiệt độ cao, quá trình hấp thụ
là 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.
SV : Cao Thiên Tự 08115041
Trương Minh Thái 08115024 Trang 11
Đồ án : Hấp thụ NH3 bằng tháp đệm GVHD: Võ Thị Thu Như
Khi làm việc, hiện tượng “sặc” rất dễ xảy ra khi ta khống chế, điều chỉnh
mật độ tưới 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 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.
Phải tái sinh dung môi (dòng chất thải thứ cấp ) khi xử dụng dung môi đắt
tiền. Chất thải gây ô nhiễm nguồn nước hệ thống càng trở nên cồng kềnh phức tạp.
1.3. Thiết bị hấp thu
Thiết bị được sử dụng để tiến hành quá trình hấp thu được gọi là thiết bị hấp
thu hoặc cột hấp thu. Thiết bị hấp thu có thể làm việc gián đoạn hoặc liên tục và
được chia thành 4 nhóm sau:
• Thiết bị hấp thu bề mặt : được dùng khi hấp thu một lượng nhỏ có tính
hòa tan tốt.
• Thiết bị hấp thu loại đệm : được sử dụng phổ biến nhất khi chất lỏng và
chất khí tinh khiết và có mât độ phun lớn.
• Thiết bị hấp thu loại sủi bọt : được dùng khi tháp có năng suất cao và cần
thoát ra một luợng nhệt lớn .
• Thiết bị hấp thu loại phun: thành tia và thiết bị hấp thu cơ khí .
Các loại tháp thường gặp :
1.3.1. 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 :
SV : Cao Thiên Tự 08115041
Trương Minh Thái 08115024 Trang 12
Đồ án : Hấp thụ NH3 bằng tháp đệm GVHD: Võ Thị Thu Như
-Có cấu tạo tương tự thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm gồm có ống tạo
màng được giữ bằng hai vĩ ống ở hai đầu khoảng không giữa ống và vỏ thiết bị
tách khi cần thiết . chất lỏng chảy thành màng theo thành ống từ trên xuống , chất
khí ( hơi ) đi theo khoảng không gian trong màng chất lỏng từ dưới lên .


b. Tháp màng dạng tấm phẳng :
- các tấm đệm đặt ở dạng thẳng đứng được làm từ những vật liệu khác nhau
( kim loại , nhựa , vải căng treo trên khung …) đặt trong thân hình trụ . để đảm bảo
thấm ướt đều chất 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 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
ngược chiều 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
SV : Cao Thiên Tự 08115041
Trương Minh Thái 08115024 Trang 13
Đồ án : Hấp thụ NH3 bằng tháp đệm GVHD: Võ Thị Thu Như
dòng khí tăng . tiếp tục tăng vận tốc dòng khí sẽ dẫn đến cân bằng giữa trọng lực
của màng lọc và lực ma sát và dẫn đến chế độ sặc.

* Ưu và nhược điểm của tháp màng:
+ Ưu:
- 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:
- 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.
SV : Cao Thiên Tự 08115041
Trương Minh Thái 08115024 Trang 14
Đồ án : Hấp thụ NH3 bằng tháp đệm GVHD: Võ Thị Thu Như

- Để phân phối đều chất lỏng lên khối đệm chứa trong tháp , người ta dùng
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 …)
- 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,
đường kính 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 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…
- 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.
- Ứng dụng:
SV : Cao Thiên Tự 08115041
Trương Minh Thái 08115024 Trang 15
Đồ án : Hấp thụ NH3 bằng tháp đệm GVHD: Võ Thị Thu Như
+ 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, )
1.3.3. Tháp đĩa
+ Sơ đồ cấu tạo :
- Tháp đĩa thường cấu tạo gồm thân hình trụ
thẳng đứng, bên trong có đặt các tấm ngăn(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 chất lỏng 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 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.
SV : Cao Thiên Tự 08115041
Trương Minh Thái 08115024 Trang 16
Chương 2
Đồ án : Hấp thụ NH3 bằng tháp đệm GVHD: Võ Thị Thu Như
Quy trình công nghệ
2.1. Thuyết minh quy trình công nghệ:
SV : Cao Thiên Tự 08115041
Trương Minh Thái 08115024 Trang 17
Đồ án : Hấp thụ NH3 bằng tháp đệm GVHD: Võ Thị Thu Như
Nguồn khí thải NH
3
lấy từ các nhà máy sản xuất phân bón, sản xuất NH
3
… sẽ
được thu lại rồi sau đó dùng quạt thổi khí vào tháp hấp thụ (tháp đệm). Dung dịch
hấp thụ được dùng là nước. Tháp hấp thụ làm việc liên tục ngược dòng: nước được
bơm lên bồn cao vị mục đích là để ổn định lưu lượng, từ đó cho vào tháp từ trên đi
xuống thông qua một van điều chỉnh lưu lượng, hỗn hợp khí được thổi từ dưới lên
và quá trình hấp thụ xảy ra. Hỗn hợp khí sau khi đã được xử lý đi ra ở đỉnh tháp sẽ
được dẫn đến ống khói để phát tán khí ra ngoài không gây ảnh hưởng đến môi

trường. Dung dịch sau hấp thụ ở đáy tháp được cho ra bồn chứa. Tại đây, dung
dịch lỏng này sẽ được trung hòa để có thể thải ra môi trường .
2.2. Sơ đồ quy trình công nghệ ( xem hình ở trang bên):
SV : Cao Thiên Tự 08115041
Trương Minh Thái 08115024 Trang 18
Đồ án : Hấp thụ NH3 bằng tháp đệm GVHD: Võ Thị Thu Như
Tính toán thiết bị
SV : Cao Thiên Tự 08115041
Trương Minh Thái 08115024 Trang 19
Chương 3
Đồ án : Hấp thụ NH3 bằng tháp đệm GVHD: Võ Thị Thu Như
3.1. Tính cân bằng vật chất
Đường cân bằng pha :
Ở 30
o
C , ta có Ψ.10
-6
= 0,00241 mmHg
m = = =3,17
Y
*
= =
X 0 0.000
2
0.000
4
0.000
6
0.000
8

0.001 0.001
2
0.0014
Y 0 0.000
6
0.001
3
0.001
9
0.002
5
0.003
2
0.003
8
0.0045
Đường cân bằng: Y
*
= 3.1797X
*
– 2x10
-6
SV : Cao Thiên Tự 08115041
Trương Minh Thái 08115024 Trang 20
Ld
Xd
Gc
Yc
Lc
Xc

Gd
Yd
Đồ án : Hấp thụ NH3 bằng tháp đệm GVHD: Võ Thị Thu Như

Suất lượng hỗn hợp khí đầu vào :
G
d
= = = 1,16 (kg/m
3
)
Nồng độ NH
3
đầu vào :
C
d
= 1% x G
d
= 1% x 1,16 = 0,0116 ( kg/m
3
)
= 11,6 ( g/m
3
)
Nồng độ phần mol của NH
3
trong hỗn hợp khí đầu vào :
y
d
= = = 0,017 ( phân mol NH
3

)
Y
d
= = = 0,0173 ( mol NH
3
/ mol trơ )
Lượng NH
3
bị hấp thụ = 11,6 - 0,05 = 11,55 ( g/m
3
)
SV : Cao Thiên Tự 08115041
Trương Minh Thái 08115024 Trang 21
Đồ án : Hấp thụ NH3 bằng tháp đệm GVHD: Võ Thị Thu Như
Hiệu suất hấp thụ :
η = x 100% = 99,57%
Nồng độ pha khí ra khỏi tháp :
Y
c
= ( 1 - η ) x Y
d
= ( 1 – 0,9957 ) x 0,0173
= 7,44x10
-5
( mol NH
3
/mol trơ )
y
c
= = = 7,44x10

-5
( phân mol NH
3
)
Suất lượng của khí trơ :
G
tr
= G
d
. ( 1 – yd ) = 0,04 × 10
3
× 5000 × ( 1- 0,017 ) = 196600 ( mol/h )
Lưu lượng khí đầu ra :
G
c
= G
tr
. (1 + Y
c
) = 196600 x ( 1+ 7,44x10
-5
) = 196614,6 (mol/h)
X
d
= 0 ; x
d
= 0
Thay Y
d
= 0,0173 vào phương trình Y= 3,18X – 2x10

-6
Ta có X
cb
= 5,346x10
-3
L
trmin
= G
tr
= 196600 = 633474,18 ( mol/h )
L
tr
= 1,5 L
trmin
= 1,5 x 633474,18 = 950211,27 ( mol/h )
L
tr
= 17 ( m
3
/h ) ?????????????????????????????16.15
Nồng độ dung dịch ra khỏi tháp :
= = = 3,5710
-3

( mol NH
3
/mol trơ )
Phương trình đường làm việc:
Phương trình đường làm việc đi qua 2 điểm P(X
d

;Y
c
) và Q(X
c
;Y
d
), tức là P(0 ;
7,44.10
-5
) và Q(3,57.10
-3
; 0,0173) :
Y = 4,825X + 2,656.10
-7
3.2. Tính đường kính tháp
D =
Trong đó :
Q : lưu lượng trung bình pha khí ( m
3
/s )
w : vận tốc khí trung bình qua tháp ( m/s )
Tính Q :
Lượng NH3 được hấp thụ :
G
NH3
= G
tr
( Y
d
–Y

c
) = ( 0,0173 – 7,44x10
-5
)= 0,94 (mol NH
3
/s)
Q
NH3
= = = 23,35 ( l/s ) = 0,02335 ( m
3
/s)
Lưu lượng NH
3
vào : Q
đ
= = 1,389 (m
3
/s)
Lưu lượng khí ra khí ra khỏi tháp :
Q
c
= 1,389 – 0,02335 = 1,365 (m
3
/s)
SV : Cao Thiên Tự 08115041
Trương Minh Thái 08115024 Trang 22
Đồ án : Hấp thụ NH3 bằng tháp đệm GVHD: Võ Thị Thu Như
Vậy Q = = = 1,377 (m
3
/s)

Tính ω :
Vận tốc dòng khí có thể xác định theo công thức :
Y = 1,2×e
-4x
trang 187 stay qttb2
X =
Y =
Trong đó :
: vận tốc sặc (m/s)
σ: bề mặt riêng của đệm (m
2
/m
3
)
V
đ
: thể tích tự do của đệm
g : gia tốc trọng trường (m/s
2
)
G
x
, G
y
: lượng lỏng và lượng hơi trung bình (Kg/s)
, : khối lượng riêng trung bình của pha lỏng và pha hơi (Kg/m
3
)
, : độ nhớt của pha lỏng theo nhiệt độ trung bình (30
o

C) và độ nhớt của
nước ở 20
o
C , Ns/m
2
Chọn loại đệm : đệm vòng Rasiga đổ lộn xộn , đệm bằng sứ : 50×50×5mm,
V
đ
= 0,79 m
3
/m
3
, σ
đ
= 95 m
2
/m
3
, độ nhớt của pha lỏng ở 30
o
C : = 0,801 cp , độ
nhớt của nước ở 20
o
C : = 1,005 cp
Khối lượng riêng trung bình của chất lỏng :
= 1000 kg/m
3
Khối lượng riêng trung bình của pha khí :
y
tb

= = = 8,6872 .10
-3
(mol NH
3
/mol trơ)
= =
= 1,162 (kg/m
3
)
Lượng lỏng trung bình :
G
x
= = = 4,72 .10
-3
( m
3
/s) = 4,72 (Kg/s)
Lượng hơi trung bình :
G
y
= Q
tb
× = 1,377 × 1,162 = 1,600 (Kg/s)
Vậy :
X = = = 0,5631
SV : Cao Thiên Tự 08115041
Trương Minh Thái 08115024 Trang 23
Đồ án : Hấp thụ NH3 bằng tháp đệm GVHD: Võ Thị Thu Như
Y = 1,2× = 1,2× = 0,1262
=× = 0,022

→ = = 5,74 → = = 2,4 (m/s)
Chọn vận tốc làm việc : ω = 0,8× = 0,8×2,4 = 1,92 (m/s)
Do đó đường kính tháp là :
D = = 0,96 (m)
→ Chọn đường kính tháp là : 1m
3.3. Tính chiều cao tháp
Chiều cao 1 đơn vị truyền khối của tháp hấp thụ được xác định theo công thức :
h
đv
= h
1
+ h
2
cthuc nay o dau ra??????
trong đó :
m : hệ số góc của đường cân bằng ( m = 3,17 )
h
1
,h
2
: chiều cao 1 đơn vị truyền khối đối với pha hơi và pha lỏng .
h
1

=
h
2
= 256
trong đó :
V

d
: Thể tích tự do , V
d
= 0,79 m
3
/m
3
d
:
d

= 95 m
3
/m
3
a : hệ số phụ thuộc vào dạng đệm , với đệm vòng a= 0,123
G
x
: lưu lượng pha hơi Kg/s
G
y
: lưu lượng pha lỏng Kg/s
: độ nhớt của pha lỏng ở 30
o
C , = 0,801.10
-3
Ns/m
2
: khối lượng riêng của pha lỏng , = 1000 Kg/m
3

: hệ số thấm ướt của đệm , phụ thuộc vào tỷ số giữa mật độ tưới thực
tế lên tiết diện ngang của tháp (U
tt
) và mật độ tưới thích hợp (U
th
)
+ Tính
U
tt
= với V : thể tích pha lỏng
F
t
:tiết diện ngang của tháp
U
tt
= = = 21,66 ( m
3
/m
2
.h )
U
th
= B x
d
với B = 0,158
SV : Cao Thiên Tự 08115041
Trương Minh Thái 08115024 Trang 24
Đồ án : Hấp thụ NH3 bằng tháp đệm GVHD: Võ Thị Thu Như
U
th

= 0,158 x 95 = 15,01 (m
3
/m
2
.h )
Lập tỷ số = = 1,443 > 1 = 1
+ Tính Re
y
Re
y
= 0,4
với : KLR trung bình của pha hơi , = 1,162 ( Kg/m
3
)
:vận tốc làm việc , = 1,92 (m/s)
: độ nhớt của pha khí
=
Với =
= = 28,796
( = 1,05×10
-5
; = 1,94×10
-5
)
→ = = 1,85×10
-5
Do đó : Re
y
= 0,4 = 0,4× = 507,8
+ Tính Re

x
:
Re
x
= 0,04×
Với F
t
: diện tích tiết diện ngang của tháp , F
t
= = = 0,785
G
x
: lượng dung môi sử dụng, G
x
= 4,72 (Kg/s)
: độ nhớt của pha lỏng ở 30
o
C , = 0,801×10
-3
Ns/m
2
→ Re
x
=0,04× = 3,16
+ Tính Pr
y
: chuẩn số Prandl của pha khí
Pr
y
= , với D

y
: hệ số khuyếch tán trong pha hơi
Tính D
y
:
SV : Cao Thiên Tự 08115041
Trương Minh Thái 08115024 Trang 25