ĐỒ ÁN Chưng luyện Nước – Axit axetic

Đồ Án Môn Học QTTB Lớp: CDHO4LT
TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP TPHCM
TTCN HÓA
BỘ MÔN MÁY VÀ THIẾT BỊ
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
CHUYÊN ĐỀ HẤP THU
Họ và tên sinh viên: Nguyễn T.D. Phước Thiện & Nguyễn Mạnh Thi
Lớp: CDH04LT
1. Yêu cầu:
Tính và thiết kế thiết bị hấp thu dùng để hấp thu hỗn hợp NH
3
và không khí
2. Với các số liệu ban đầu như sau:
−Năng suất tính theo hỗn hợp vào 800 m
3
/h.
−Nhiệt độ hỗn hợp khí vào là 30
0
C (điều kiện làm việc ở nhiệt độ và áp suất
thường)
−Nồng độ hỗn hợp khí vào chiếm 4% thể tích chất cần hấp thu
−Nồng độ đầu của pha lỏng là 0% mol của cấu tử chất cần hấp thụ
−Hệ số dư chất lỏng hấp thu riêng 1.4
−Hiệu suất hấp thu của tháp là 85%
3. Nhiệm vụ và nội dung tính toán:
−Chọn dung môi.
−Cân bằng vật chất.
−Tính thiết bị chính.
−Chọn bơm quạt.
−Bản vẽ (khổ A1): 1 bản vẽ so đồ qui trình công nghệ và 1 bản vẽ chi tiết
Giáo viên hướng dẫn.

Trương Văn Minh

GVHD: Trương Văn Minh Trang
Đồ Án Mơn Học QTTB Lớp: CDHO4LT
LỜI NĨI ĐẦU
− Cùng với sự phát triển kinh tế thị trường, hiện nay với sự cạnh tranh gay gắt của
nhiều thành phần kinh tế thì tình hình sản xuất kinh doanh ngày càng trở nên khó
khăn. Vì vậy mỗi cơng ty, xí nghiệp muốn tồn tại và phát triển đứng vững trong nền
kinh tế thị trường có nhiều biến động nhưng cũng có nhiều tiềm năng, đòi hỏi mỗi
doanh nghiệp phải có sự đổi mới, tư duy năng động trong sản xuất, kinh doanh.
− Trong đó việc nghiên cứu và ứng dụng thành tựu khoa học kỹ thuật cơng nghệ
hiện đại đã giúp ngành cơng nghiệp Việt Nam có những bước nhảy đáng kể, trong đó
ngành cơng nghệ hóa đã đóng góp một phần khơng nhỏ trong việc phát triển kinh tế
và cải thiện mơi trường hiện nay, là ngành chủ lực để phát triển và nghiên cứu khi ta
muốn tiến sâu vào nghiên cứu những ngành khác.
− Một trong những qui trình đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp
hoá chất đó là qui trình sử lý khí thải bằng phương pháp hấp thu và nó không thể
thiếu trong các công ty sản xuất gốm sứ, sản xuất cao su, ngành nhuộm …
− Tuy nhiên không phải mọi qui trình điều sử dung một công nghệ, do đó môn
đồ án quá trình và thiết bò sẽ giúp cho sinh viên có cái nhìn tổng quát hơn và
phần nào thiết kế sơ bộ được một tháp hấp thu. Ngày nay đất nước ta đang trên
đường hội nhập, cùng với quá trình công nghiệp hóa- hiện đại hóa đất nước.
Chúng ta ra sức học tập tiếp thu kiến thức, nâng cao trình độ để góp phần xây
dưng và phát triển đất nước. Trong xu thế đó qua quá trình học tập tại trường
chúng em đã được q thầy cô tận tình chỉ dạy, truyền đạt những nhiều kiến thức
hết sức q báo và những kinh nghiệm thực tế. Qua đó giúp chúng em thực hiện
nên cuốn đồ án này. Mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp của q thầy cô và
các bạn giúp cho đồ án hoàn thiện hơn .

GVHD: Trương Văn Minh Trang

Đồ Án Môn Học QTTB Lớp: CDHO4LT
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN QUÁ TRÌNH HẤP THU
I. Định nghĩa:
− Hấp thu là quá trình mà trong đó một hỗn hợp khí được cho tiếp xúc với chất lỏng
nhằm mục đích hòa tan, chọn lựa một hay nhiều cấu tử của hổn hợp khí tạo nên một
dung dịch các cấu tử trong chất lỏng.
II. Mục đích:
− Tạo sản phẩm
− Làm sạch môi trường
Ví dụ: Khi khí hòa tan ta thu được một hổn hợp khí, khí này với nước để hòa tan
amoniac, sau đó cho tiếp xúc với dung môi hữu cơ để hòa tan benzen, toluen. Các
quá trình như vậy cần sự truyền chất từ pha khí vào pha lỏng, ta có quá trình nhả
khí.
− Một hổn hợp dung môi gồm: benzen và toluen, ở trên được cho tiếp xúc với hơi
nước quá nhiệt để benzen và toluen sẽ đi vào pha khí và được mang đi, dung môi
ban đầu được dùng lại. Nguyên lý của hai quá trình hấp thu và nhả khí về cơ bản là
giống nhau nên ta có thể tìm hiểu hai quá trình này cùng một lúc.
III. ỨNG DỤNG
− Trong công nghiệp hóa chất thực phẩm, quá trình hấp thu được dùng để:
+ Thu hồi các cấu tử có giá trị trong pha khí
+ Làm sạch pha khí
+ Tách hổn hợp thành các cấu tử riêng biệt
+ Tạo thành một dung dịch sản phẩm
− Trong trường hợp thứ 1 và thứ 3 bắt buộc phải tiến hành quá trình nhả khí sau khi
hấp thu, để thu hồi cấu tử và dung môi.
− Trường hợp thứ 2 quá trình nhả khí không cần thiết nếu dung môi rẻ tiền, dễ kiếm
vì khí hòa tan thường là bỏ đi chỉ khi nào cần thiết thu hồi dung môi ta mới thực
hiện quá trình nhả khí.
− Nếu mục đích chính của quá trình hấp thu là để tạo nên một sản phẩm nhất định

GVHD: Trương Văn Minh Trang
Đồ Án Môn Học QTTB Lớp: CDHO4LT
Ví dụ: sản xuất dung dịch acid clohydric thì dung môi đã được xác định bởi bản
chất của sản phẩm.
− Nếu mục đích quá trình hấp thu là tách các cấu tử hỗn hợp khí thì khi đó ta có thể
lựa chọn một dung môi tốt thích hợp với quá trình cần thực hiện.
IV. TÍNH CHẤT CỦA DUNG MÔI.
− Độ hòa tan chọn lọc: đây là tính chất chủ yếu của dung môi, là tính chất chỉ hòa
tan tốt cấu tử cần tách ra khỏi hỗn hợp khí mà không hòa tan cấu tử còn lại hoặc hòa
tan không đáng kể. Tổng quát dung môi và dung chất tạo nên phản ứng hóa học khi
làm tăng độ hòa tan lên rất nhiều. nhưng nếu dung môi thu hồi để dùng lại thì phản
ứng có tính hòan nguyên.
− Độ bay hơi tương đối: dung môi có tính ăn mòn thấp để vật liệu chế tạo thiết bị dễ
tìm và rẽ tiền.
− Chi phí: dung môi dễ tìm và rẽ tiền để sự thất thóat không tốn kém nhiều.
− Độ nhớt: dung môi có độ nhớt thấp sẽ tăng tốc độ hấp thu, cải thiện điều kiện
ngập lục trong tháp hấp thu, độ giảm áp thấp và truyền nhiệt tốt.
− Các tính chất khác: dung môi nên có nhiệt dung riêng thấp để ít tốn nhiệt khi hòan
nguyên dung môi. Nhiệt độ đóng rắn thấp để tránh hiện tựợng đóng rắn làm tắt
nghẽn thiết bị, không tạo kết tủa, không độc. Trong thực tế không có dung môi nào
đáp ứng được tất cả các tính chất trên. Do đó, khi chọn dung môi phải dựa vào tính
chất và những điều kiện cụ thể khi thực hiện quá trình hấp thu. Dù sao thì tính chất
thứ 1 của dung môi cũng là quan trọng nhất.
V. PHÂN LOẠI:
− Trong sản xuất có thể dùng nhiều loại thiết bị khác nhau để thực hiện quá trình
hấp thu. Tuy nhiên, yêu cầu cơ bản của thiết bị vẫn là bề mặt tiếp xúc pha phải lớn
để tăng
hiệu suất của quá trình. Sau đây, ta xét hai loại tháp hấp thu là: là tháp chêm và tháp
mâm.

1.THÁP MÂM:
− Để xác định số mâm lý thuyết cần thiết cho quá trình hấp thu, đường làm việc và
đường cân bằng thừơng được vẽ theo tọa độ X, Y.Số mâm lý thuyết được xác định
dựa vào 2 đường này.

GVHD: Trương Văn Minh Trang
Đồ Án Môn Học QTTB Lớp: CDHO4LT
+ Hỗn hợp vào có nồng độ thấp: trong trường hợp đường làm việc và đường cân
bằng là đường thẳng, số mâm lý thuyết được xác định bằng giải tích mà không cần
dùng đến đồ thị .Nếu lượng dung chất hấp thu nhỏ, suất lượng pha lỏng vào và ra
khỏi tháp xem như không đổi L
o
= L
n
= L ,và tương tự suất lượng pha khí không đổi
G. Do đó, đường làm việc trên tọa độ phần mol với hệ số góc L/G sẽ là đường
thẳng.
+ Thừa số hấp thu A : thừa số hấp thu A = L/mG là tỉ số hệ số góc đường làm
việc với hệ số góc đường cân bằng. Với giá trị A nhỏ hơn 1 cho thấy mức độ hấp
thu bị giới hạn. Với A >1 ta có thể đạt được mức độ hấp thu nhất định nếu tháp có
đủ mâm .Với một mức độ hấp thu xác định từ lượng khí cố định, khi A tăng lượng
lỏng sử dụng nhiều hơn do đó làm dung dịch ra khỏi tháp có nồng độ lõang. Cùng
lúc đó số mâm giảm, chi phí cho thiết bị giảm. Từ những giá trị nghịch biến, ta thấy
trong tất cả các trường hợp sẽ có 1 giá trị của A, hay L/G cho quá trình hấp thu kinh
tế nhất .
+ Quá trình không đẳng nhiệt: nhiều tháp hấp thu và nhả khí họat động với điều
kiện nồng độ của dung chất trong 2 pha là thấp, điều này phù hợp với giả sử là quá
trình đẳng nhiệt.Nhưng trong thực tế quá trình hấp thu là phát nhiệt, và khi 1 số
lượng dung chất khí bị hấp thụ vào pha lỏng tạo nên 1 dung dịch đậm đặc, khi đó
không thể bỏ qua hiệu ứng nhiệt. Nếu quá trình hấp thu làm tăng nhiệt độ pha lỏng

đáng kể, độ hòa tan cân bằng pha lỏng sẽ bị giảm và năng suất tháp hấp thu sẽ bị
giảm. Nếu nhiệt phát ra qúa nhiều phải tiến hành làm nguội trong tháp trước hoặc
đưa pha lỏng ra ngoài để làm nguội rồi đưa trở vào tháp. Trường hợp nhả khí qúa
trình thu nhiệt làm giảm nhiệt độ pha lỏng
L
0
H
L0
+ G
N+1
H
GN+1
= L
n
H
LN
+ G
1
H
G1
+ Q
t
(6.1)
− Với H là enthalpy (kJ/mol) của mỗi dòng ở nồng độ và nhiệt độ xác định so với
cùng một nhiệt độ chuẩn.
H
L
= C
L
(t

L
– t
0
) M
tb
+ ∆H
S
(6.2)
− Công thức trên biểu

diễn enthalpy của dung dịch lỏng có nồng độ x phần mol với
nhiệt độ so với nhiệt độ chuẩn t
o
∆H
S
: nhiệt hòa tan của dung dịch ứng với nồng độ và nhiệt độ của dung dịch
∆H
S
< phát nhiệt

GVHD: Trương Văn Minh Trang
Đồ Án Môn Học QTTB Lớp: CDHO4LT
− Nếu dung chất là chất khí ở t
o
, 1atm thì enthalpy của pha khí chỉ có giới hạn C
G .
t
với dung dịch lý tưởng ∆H
S
= 0 và enthalpy của dung dịch là tổng enthalpy là tổng

hợp của các cấu tử riêng biệt. Nếu dung dịch lỏng lý tưởng được tạo nên từ dung
dịch khí thì nhiệt phát ra bằng lượng riêng ngưng tụ của dung chất hấp thu.
− Nếu quá trình là đọan nhiệt Q
t
= 0 nhiệt độ dòng lỏng ra sẽ cao hơn nhiệt độ vào
do nhiệt dung dịch. Thiết kế tháp hấp thu trong trường hợp này phải được tính từng
mâm từ đáy tới đỉnh. Cân bằng vật chất tổng cộng và dung chất từ đáy cho tới mâm
thêm là
L
N
+ G
N+1
= L
N
+ G
N+1
(6.3 )
L
N
X
N
+ G
N+1
+ Y
N+1
= L
N
X
N
+ G

N+1
+ Y
N+1
(6.4)
Từ đó tính được L
N
và X
N
.
− Cân bằng enthalpy:
L
N
H
L,n
+ G
N+1
H
G,n+1
= L
N
H
L,n
+ G
N+1
H
G,n+1
(6.5)
− Từ đó tính nhiệt độ của dòng L
n
. Dòng G

n
có cùng nhiệt độ với L
n
và thành phần
của dòng L
n
và G
n
là cân bằng vì các mâm là lý tưởng nên xác định được CY
n
. Áp
dụng
phương trình (6.3) và (6.5) cho mâm thứ n – 1. Lúc bắt đầu tính vì chỉ biết nhiệt độ
và các dòng vào L
0
và G
n+1
nên cần phải giả sử nhiệt độ t
1
là của G
1
(nhiệt độ này
bằng nhiệt độ mâm số 1). Để tính nhiệt độ dòng lỏng ra khỏi tháp dùng cong thức
(6.1). Nhiệt độ t
1
sẽ được kiểm tra khi phép tính từng mâm lên tới mâm đỉnh, và nếu
sai số lớn thì tòan bộ phép tính sẽ được lặp lại.
− Hiệu suất mâm và số mâm thực:
− Để chuyển số mâm lý thuyết thành số mâm thực ta cần phải biết hiệu suất mâm
− Hiệu suất tổng quát, liên quan đến toàn tháp

− Hiệu suất mâm Murphree liên quan đến mâm
− Hiệu suất cục bộ, liên quan đến vị trí cụ thể trên một mâm. Hiệu suất tổng quát E
0
đơn giản khi sử dụng, nhưng kém chính xác, E
0
được định nghĩa là tỷ số giữa số
mâm lý tưởng và số mâm thực cho toàn tháp.
E =
somamthuc
ngsomâmlýtuo
− Hiệu suất mâm Murphree

GVHD: Trương Văn Minh Trang
Đồ Án Môn Học QTTB Lớp: CDHO4LT
E
m
=
1*
1
+−
+−
YnnY
YnYn
Y
n
: nồng độ thực pha hơi rời mâm thứ n
Y
n+1
: nồng độ thực pha hơi rời mâm thứ n +1
Y

*
: nồng độ pha hơi cân bằng với pha lỏng rời khỏi ống chảy chuyền mâm thứ n
Tóm lại: hiệu suất mâm là hàm số theo nhiệt độ và thành phần của dòng lưu chất
mà chúng biến đổi từ đáy đến đỉnh. Khi hiệu suất mâm Murphree không đổi cho tất
cả các mâm và trong điều kiện đường làm việc và đường cân bằng là đường thẳng
thì hiệu suất tổng quát tính theo công thức.
E
0
=
somamthuc
ngsomamlytuo
=
A
A
E
MG
1
log
1
1
1log













−+
(6.7)
2.THÁP CHÊM:
a. Cấu tạo: tháp chêm là một tháp hình trụ gồm nhiều bậc nối với nhau bằng mặt
bích hay hàn. Vật chêm được đổ đầy trong tháp theo một trong hai phương pháp là
xếp ngẩu nhiên hay theo thứ tự. Vật chêm được sử dụng gồm nhiều loại khác nhau
phổ biến nhất là một số lọai sau:
− Vòng Raching hình trụ rỗng bằng sứ hoặc kim loại hoặc nhựa, có đường kính
bằng chiều cao.
− Vòng chêm hình yên ngựa có kích thước 10÷75 mm
− Vật chêm vòng xoắn, đường kính dày 0.3÷1 mm. Đường kính vòng xoắn từ 3-
8mm và chiều dài nhỏ hơn 25mm.
− Yêu cầu chung của các loại vật chêm là phải có diện tích bề mặt riêng lớn (tầng
chêm), ngoài ra độ rộng (hay thể tích tự do m
2
/m
3
tầng chêm) lớn để giảm trở lực
cho pha khí. Vật liệu chế tạo vật chêm phải có khối lượng riêng nhỏ và bền hóa học.
Trong thực tế không có loại vật chêm nào có thể đạt được tất cả các yêu cầu trên, vì
thế tùy theo trường hợp cụ thể mà chọn vật chêm cho thích hợp. Chất lỏng được
phân phối ở đỉnh tháp qua bộ phận phân phối lỏng, sao cho lỏng phải thấm ướt được
toàn bộ vật chêm.
b. Sự chuyển động của lưu chất qua tháp .
− Trong hầu hết các tháp chêm ngẩu nhiên, độ giảm của pha khí chịu ảnh hưởng
bởi suất lượng của pha lỏng.

GVHD: Trương Văn Minh Trang
Đồ Án Môn Học QTTB Lớp: CDHO4LT
− Vận tốc khí cố định, độ giảm áp pha khí tăng theo suất lượng pha lỏng do pha
lỏng đã chiếm các khoảng trống trong tháp chêm.
− Khi tốc độ khí tăng tại một suất lượng pha lỏng không đổi một trong những
hiện tượng sau có thể xảy ra.
+ Pha khí sủi bọt qua lớp chất lỏng tại bề mặt lớp vật chêm.
+ Pha lỏng chứa đầy tháp bắt đầutừ dưới lên và tạo nên sự đảo pha khí tiếp
tục, pha lỏng (phân tán)thành pha khí (phân tán), pha lỏng liên tục.
+ Dòng bọt khí nổi nhanh qua tháp chêm, cùng lúc đó hiện tượng pha khí
lôi cuốn chất lỏng tăng mạnh và tháp ở trạng thái ngập lụt. Độ giảm áp của pha khí
tăng rất nhanh. Điểm bắt đầu vùng ngập lụt thường xác định bằng sự thay đổi hệ số
gốc của đường biểu biển. Trong thực tế tháp được điều hành trong vùng gia trọng.
Vùng gia trọng là vùng mà lượng chất được giữ lại trong tháp tăng nhanh theo tốc
độ khí, các chổ trong tháp nhỏ dần và độ giảm áp pha khí tăng nhanh.
c. Độ giảm áp pha khí qua tháp chêm khô.
− Độ giảm áp pha khí qua tháp chêm khô không có pha lỏng chảy qua có thể
được xác định theo phương trình Ergum như sau:
z
P
K
∆
.
ε
ε
−1
3
.
2'
G

Gd
td
ρ
=
( )
e
R
ε
−1150
+ 1.75
∆P
k
:độ giảm áp pha khí qua tháp chêm khô N/m
2
Z: chiều cao phần chức vật chêm (m)
d
td
: đường kính tương đương của vật chêm (m)
d
td
= 6
( )
ρ
ε
−1
ε
: thể tích tự do của vật chêm m
3
/m
3

tầng chêm
δ
:diện tích bề mặt riêng vật chêm m
2
/m
3
tầng chêm
ρ
: khối lượng riêng của pha khí
G: suất lượng của pha khí qua 1 đơn vị tiết diện tháp kg/m
2
.s
Re = d
td

µ
G
d. Độ giảm áp qua tháp chêm ướt:
− Khi có pha lỏng chảy xuống độ giảm áp pha khí sẽ tăng lên theo hệ số
∆P
ư
= A
L
. ∆P
K

GVHD: Trương Văn Minh Trang
Đồ Án Môn Học QTTB Lớp: CDHO4LT
A
L

: được biểu diễn theo phương trình của Leva và A
L
= 10
− Giá trị được sử dụng trong sổ tay tương ứng với số loại vật chêm và chất lỏng
sử dụng là nước và L
’
là suất lượng nước cho 1 đơn vị tiết diện tháp kg/m
2
h
e. Hiện tượng ngập lụt trong tháp chêm.
− Khi suất lượng trong pha lỏng hoặc pha khí vượt quá giới hạn cho trước chất
lỏng không chảy xuống được tạo nên một cột chất lỏng trong tháp. Độ giảm áp pha
khí khi đó sẽ dao động mạnh. Điều này cần tránh khi vận hành tháp.
− Hiện tượng ngập lụt là do 2 nhóm số vô thứ nguyên có liên hệ với nhau.
1
π
=
3
ε
ρ
f
.
g
V
2
0
.
L
G
P

P
(
21
/
µµ
)
0.2
1
π
=
'
'
G
L
(
L
G
P
P
)
0.5
V
0
: vận tốc dài biểu kiến của pha khí
21
,
µµ
: độ nhớt chất lỏng khác nước và độ nhớt của nước C
p
.

3.ƯU NHƯỢC ĐIỂM TỪNG LOẠI THÁP:
a. THÁP ĐĨA LỖ
− Hiệu suất hấp thu cao, cấu tạo đơn giản, gọn nhẹ
− Khó khống chế vận tốc khí và thiết bị thích hợp do lổ ăn mòn
b. THÁP ĐỆM
− Hiệu suất hấp thu cao, trở lực thủy lực nhỏ và cấu tạo đơn giản.
− Dung môi không được tưới đều lên tòan bộ bề mặt của tháp đệm.
c. THÁP ĐĨA CHÓP.
− Năng suất và hiệu suất tháp cao, trở lực thủy lực nhỏ
− Cấu tạo phức tạp
− Nguyên lý làm việc: dung môi được bơm đưa vào đĩa trên cùng của tháp chảy
tràng qua miệng ống chảy xuống các đĩa phía dưới còn hỗn hợp khí được đưa vào
đáy tháp, hỗn hợp khí sẽ đi qua các khe chóp, sục vào lớp chất lỏng trên bề mặt của
đĩa tạo thành một lớp màng linh động, những cấu tử khi bị hút vào bể lỏng tạo thành
dung dịch có nồng độ tăng dần từ đỉnh tháp xuống đáy tháp và ra ngoài gọi là sản
phẩm, còn pha khí có nồng độ giảm dần từ đáy tháp đến đỉnh tháp và ra ngoài gọi là
khí trơ.

GVHD: Trương Văn Minh Trang
Đồ Án Môn Học QTTB Lớp: CDHO4LT
VI. LÀM SẠCH KHÍ THẢI KHỎI CÁC KHÍ ĐỘC HẠI.
♦Khái niệm chung:
− Khí thải các nhà máy, các xí nghiệp công nghiệp còn chứa nhiều các khí độc
hại và nồng độ của chúng vượt hơn rất nhiều lần so với tiêu chuẩn cho phép. Các
khí độc hại thải vào môi trường xung quanh rất đa dạng. Theo tính chất hóa lý
người ta phân khí thải ra thành nhiều nhóm. Nhóm vô cơ gồm các khí: SO
2
, SO
3
,

CO, H
2
S, CO
2
, NO
X
, NH
3
, HCl, HF, ….Nhóm hữu cơ gồm: benzen, aceton,
axetylen, các acid hữu cơ và các dung môi hữu cơ….
− Tùy theo thành phần và khối lượng khí thải mà người ta lựa chọn phương pháp
xử lý thích hợp, đảm bảo kỹ thuật xử lý và tính kinh tế của phương pháp đó. Khi lựa
chọn thiết bị làm sạch khí thải cần phải tính đến hiệu quả làm sạch, những chi phí
đầu tư ban đầu, những chi phí trong vận hành, tuổi thọ của hệ thống xử lý, đơn giản
trong vận hành, dễ kiểm tra và sửa chữa, diện tích chiếm chỗ và chi phí điện năng .
− Xử lý các chất độc hại có trong khí thải bằng phương pháp hấp thụ được sử
dụng nhiều khi lưu lượng dòng khí thải lớn so với nồng độ các khí độc hại khá cao.
Ngoài ra khi áp dụng các phương pháp này đạt hiệu quả kinh tế cao và có thể thu
hồi các chất để sử dụng tuần hoàn hoặc chuyển sang công đọan sản xuất sản phẩm
khác. Trong số các phương pháp làm sạch khí thải phương pháp hấp thụ có ý nghĩa
quan trọng, nó cho phép lôi cuốn các tạp chất khí độc hại ra khỏi dòng khí thải.
− Trong trường hợp không yêu cầu hoặc không có khả năng thu hồi khí sinh ra
thì có thể dùng phương pháp thiêu hủy đối với các khí không sinh ra các khí độc hại
thứ cấp.
− Xử lý giảm khí độc hại có trong khí thải bằng trao đổi ion cũng đang được áp
dụng trong một số lĩnh vực chuyên ngành khác nhau.
− Xử lý các chất độc hại bằng phương pháp sinh học có ý nghĩa trong việc bảo vệ
môi trường sống xung quanh chúng ta.
− Người ta phân làm 2 loại hấp thụ: hấp thụ vật lý và hấp thụ hóa học.
− Khi xảy ra hấp thụ vật lý: những phần tử hấp thụ không đi vào phần tử hấp thụ

nghĩa là quá trình hấp thụ thành phần riêng bằng chất hấp thụ không kéo theo phản
ứng hóa học. Khi áp suất riêng phần của khí thành phần có trong hỗn hợp khí cao
hơn áp suất cân bằng trên bề mặt thì quá trình hấp thụ liên tục.

GVHD: Trương Văn Minh Trang 10
Đồ Án Môn Học QTTB Lớp: CDHO4LT
− Khi hấp thụ hóa học thì những phần tử bị hấp thụ sẽ tác động tương hổ hóa học
với các phân tử hoạt tính của chất hấp thụ và tạo thành hỗn hợp hóa học mới. Khi
này áp suất cân bằng của khí thành phần trên bề mặt dung dịch ít hơn một chút so
với sự hấp thụ vật lý và nó có khả năng tách ra hòan toàn khỏi dòng khí thải.
− Sự phối hợp hấp thụ và khử hấp thụ cho phép sử dụng thời gian dài mà không
bị tiêu haodịch hấp thụ trong 1 vòng kín hấp thụ - khử hấp thụ - hấp thụ và nhận
được thành phần bị hấp thụ ở dạng sạch.
− Chất hấp thụ về nguyên tắc có thể sử dụng bất kỳ loại nào miễn sao nó có thể
hòa tan được thành phần tách ra từ dầu khí. Tuy nhiên những chất hấp thụ công
nghiệp áp dụng trong quá trình làm sạch liên tục dòng khí thải cần phải thỏa mãn
một số yêu cầu sau:
+ Có đủ khả năng hấp thu
+ Có tính chọn lọc cao theo quan hệ với thành phần cần được tách ra.
+ Có thể có tính bốc hơi nhỏ
+ Có những tính chất động học tốt
+ Có khả năng hoàn nguyên tốt
+ Có tính ổn định nhiệt hoá học
+ Không ăn mòn thiết bị
+ Giá thành rẽ và dễ kiếm trong sản xuất công nghiệp
− Ta nhận thấy rằng yêu cầu thứ nhất nhằm giảm lưư lượng chất hấp thu, dẫn tới
làm giảm hao phí năng lượng để vận chuyển dịch trong khi làm việc và hòan
nguyên chất hấp thu.
− Yêu cầu thứ 2 bảo đảm khả năng phân ly hoàn toàn hỗn hợp khí. Khi thưhc
hiện quá trình hấp thụ áp suất riêng phần, hơi chất hấp thu không cần lớn để tránh

tiêu hao các chất này, yêu cầu thứ 3 cũng nhằm mục đích như vậy.
− Hoàn thành yêu cầu thứ 4 sẽ làm giảm chiều cao thiết bị. Yêu cầu thứ 5, khi
điều kiện dễ dàng hoàn nguyên chất hấp thụ sẽ làm giảm thời gian hoàn nguyên và
giảm lưu chất mang nhiệt. Khi này chất hấp thụ cần có nhiệt độ sôi khá cao để ngăn
ngừa tổn thất nhiệt do sự bay hơi trong giai đọan hoàn nguyên. Nhiệt độ sôi của
chất hấp thụ sử dụng thường trong khỏang 170÷200
0
C.

GVHD: Trương Văn Minh Trang 11
Đồ Án Môn Học QTTB Lớp: CDHO4LT
− Thời gian sử dụng chất hấp thụ trong quá trình khép kín phụ thuộc vào sự hoàn
thành yêu cầu thứ 6 đối với chất hấp thụ.
− Khi những tính chất hóa lý gần như tương tự nhau thì sử dụng chất hấp thụ có
độ nhớt thấp hơn. Độ nhớt có ảnh hưởng đến tốc độ trao đổi nhiệt khối, vì vậy ảnh
hưởng đến kích thước biên của thiết bị hấp thụ và khử hấp thụ (hoàn nguyên).
Ngoài ra sự giảm độ nhớt sẽ dẫn tới sự giảm sự hao phí năng lượng khi vận chuyển
dịch hấp thu.
− Cần chú ý rằng không có chất hấp thụ tổng hợp nào thỏa mãn tất cả các yêu cầu
trên. Vì vậy trong mỗi trường hợp cụ thể nên chọn chất hấp thụ thỏa mãn được
nhiều những yêu cầu cơ bản. Những chất hấp thụ hay dùng hơn cả là những chất
làm cho quá trình hấp thụ thành phần trong hỗn hợp khí được thực hiện bằng con
đường hấp phụ vật lý hay bằng con đường hóa học với phản ứng thuận nghịch trong
pha dịch.
− Khi hấp thụ vật lí thường ngừơi ta sử dụng chất hấp phụ phổ biến nhất là nước ,
đồng thời cả những dung dịch hữu cơ không điện phân, không phản ứng với khí
thành phần và dung dịch của chúng. Sử dụng nước hợp lí để làm sạch thể tích lớn
khí thải áp suất thấp (khí thải sản xuất công nghiệp ), bởi vì trong những thiết bị lớn
khó mà tránh khỏi những tổn hao dung dịch hấp thụ, mà nước là chất hấp phụ rẻ, dễ
kiếm

− Khi hấp thụ hóa học có thể sử dụng những chất hấp phụ sau: dung dịch
monoetanolamin , amoniac, những dung dịch cacbonatnatri, cacbonatcanxi…Những
phân tử của khí thành phần hòa tan trong dung dịch đi vào phản ứng với những
phân tử thành phần họat tính của chất hấp phụ. Đa số các phản ứng tỏa nhiệt và
thuận nghịch, do đó khi tăng nhiệt độ dung dịch thì hợp chất hóa học tạo thành được
phân hủy và sẽ tách ra những thành phần ban đầu.
VII. TÍNH CHẤT CỦA NH
3
− Ở điều kiện thường NH
3
là khí không màu, có mùi khai, có nhiệt độ nóng chảy
và nhiệt độ sôi thấp ( t
nc
= 77,75
0
C, t
s
= -33,35
0
C ).
− Amoniac là một chất khí khá nhẹ ( d = 0,596g/cm
3
), tan nhiều trong nước: 1 lít
nước ở 0
0
C và 20
0
C hòa tan tương ứng là 1176 lít và 762 lít khí NH
3
.

GVHD: Trương Văn Minh Trang 12
Đồ Án Môn Học QTTB Lớp: CDHO4LT
− NH
3
tan trong nước phát nhiều nhiệt và cho dung dịch có d <1 (dung dịch NH
3
25% có d = 0.91g/cm
3
). Nếu đun nóng lên 100
o
C thì tất cả NH
3
trong dung dịch
bay hơi hết.
− Do sự lai hóa sp
3
của nguyên tử nitơ mà cặp electron hóa trị tự do (ở N) phân
bố trên 1 ON sp
3
được định hướng rõ rệt trong không gian, vì vậy phân tử NH
3
rất
dễ cho cặp electron đó tạo nên liên kết cho- nhận (liên kết phối trí) với các nguyên
tử khác và liên kết có độ phân cực lớn (
µ
NH3
= 1.47D)
− Cặp electron hóa trị tự do và tính phân cực của liên kết N-H tạo nên liên kết
hyđrô giữa các phân tử NH

3
, vì vậy NH
3
dễ bị nén, có nhiệt bay hơi cao và tan nhiều
trong nước.
− Ở nhiệt độ thường chỉ cần áp suất 6÷7 atm là có thể hóa lỏng nó (nhờ khả năng
này và có nhiệt bay hơi cao nên NH
3
được dùng làm tác nhân lạnh. Ở trạng thái
lỏng amoniac là một dung môi phân cực tốt cho nhiều hợp chất.
− Cũng do có cặp electron hóa trị tự do và ít bền mà NH
3
có họat tính hóa học
cao. Nó có thể cho 3 lọai phản ứng: phản ứng cộng ,phản ứng khử và phản ứng thế,
trong đó đặc trưng hơn cả là phản ứng cộng.
Amoniac cộng hợp được với rất nhiều chất: nước , axít và muối.
− Quan trọng nhất là phản ứng cộng với nước. Khi tan trong nước, NH
3
tác dụng
với nước theo sơ đồ sau:
NH
3
+ HOH ↔ NH
4
+
+ OH
-
− Sự xuất hiện ion OH
-
tạo nên môi trường bazơ của dung dịch ( nhưng là bazơ

yếu vì có hằng số điện ly K = 1,8.10
-5
). Trong dung dịch amoniac luôn có một cân
bằng kép:
NH
3
+ HOH ↔ NH
4
OH ↔ NH
4
+
+ OH
-
− Vì vậy trong dung dịch nước luôn có mùi NH
3
và có thể xem không có
NH
4
OH.
− Ngay ở trạng thái khí, cũng cho phản ứng cộng với HCl tạo thành muối amoni
clorua :
NH
3
+ HCl = NH
4
Cl

GVHD: Trương Văn Minh Trang 13
Đồ Án Môn Học QTTB Lớp: CDHO4LT
− Muối của NH

4
OH gọi là muối amoni, vì kích thước của cation NH
4
+
(R
+
NH4
=
1,43
0
A
) và cation K
+
( R
K
+
=1,33
0
A
) gần nhau nên tính chất của muối amoni giống
tính chất của muối kali tương ứng.
− Chẳng hạn, các muối amoni hầu hết tan trong nước, khi tan nó điện ly hòan
tòan. Các muối amoni cũng dễ kết tinh và có mạng tinh thể giống muối kali. Các
muối amoni không bền, ngay ở nhiệt độ thường chúng cũng có mùi NH
3
, có khí
NH
3
tự tách ra, như muối (NH
4

)
2
CO
3
để trong không khí mất dần NH
3
biến thành
NH
4
HCO
3
. Còn đối với các muối amoni khác khi đun nóng đều bị phân hủy.
Muối amoni của axít kết hợp càng mạnh thì càng bền. Ví dụ trong dãy NH
4
F –
NH
4
Cl – NH
4
Br – NH
4
I độ bền nhiệt của muối tăng dần.
− Tuy nhiên, khi nhiệt phân muối amoni không phải trường hợp nào cũng đều
cho NH
3
tách ra, mà tùy theo gốc axít kết hợp. Nếu axít kết hợp có tính oxy hóa thì
tùy theo mức độ oxy hóa của axít mà khi nhiệt phân muối amoni sẽ tạo ra N
2
hay
nitơ oxít ( vì NH

3
có tính khử, bị oxy hóa biến thành nitơ hoặc oxít nitơ ). Ví dụ
NH
4
Cl
=
0
T
NH
3
↑ + HCl
NH
4
NO
2

=
0
T
N
2
↑ + 2H
2
O
NH
4
NO
3

=

0
T
N
2
O↑ + 2H
2
O
Bazơ kiềm phân hủy muối amoni cho NH
3
bay ra:
NH
4
Cl + NaOH = NH
3
+ NaCl + H
2
O
− Ngoài những phản ứng cộng như trên đã nói, NH
3
còn cho một lọai phản ứng
kết hợp đặc biệt với các muối tạo thành những hợp chất có thành phần giống như
những hyđrát gọi là các amoniacat.
Ví dụ: AgNO
3
.2NH
3
, CuSO
4.
4NH
3

… Hoặc tạo thành các hợp chất phức với nhiều
muối.
− NH
3
bền ở nhiệt độ thường nhưng khi đun nóng đến 300
o
C nó bắt đầu phân hủy
và ở 600
o
C nó phân hủy gần như hoàn toàn:
NH
3

C
0
600
⇔
N
2
+ 3H
2
− H
2
tạo thành làm cho NH
3
nóng có tính khử mạnh.

GVHD: Trương Văn Minh Trang 14
Đồ Án Môn Học QTTB Lớp: CDHO4LT
− N

-3
có thể bị oxy hóa lên các trạng thái oxy hóa cao hơn của nitơ, đặc biệt là
dễ bị oxy hóa lên NO(N
2
) và N
+2
(NO).
− NH
3
không cháy trong không khí ở nhiệt độ thường. Nhưng nếu đun nóng lên
900
o
C thì nó cháy:
4NH
3
+ 3 O
2

0
t
=
2 N
2
+ 6 H
2
O
− Nếu dùng Pt xúc tác thì nhiệt độ hạ xuống 300÷500
o
C và oxy hóa được NH
3

thành NO bằng oxy không khí:
4NH
3
+ 5 O
2

0
t
Pt
=
4 N
2
O + 6 H
2
O
− Phản ứng này là cơ sở để điều chế HNO
3
trong công nghiệp. Các chất oxy hóa
như: CuO, Br
2,
Cl
2
nước Javen oxy hóa được NH
3
thành N
2
:
3 CuO + 2 NO
3
= 3 Cu + 3 H

2
O↑ + N
2
− Phản ứng này được dùng để khử sạch lớp oxít kim lọai trên bề mặt kim lọai khi
hàn.
− Các nguyên tử H trong phân tử NH
3
có thể được thay thế một phần hay tất cả
bằng kim lọai, Halogen hoặc gốc OH
-
. Quan trọng nhất là phản ứng thế với kim
lọai.
Ví dụ: ở 350
o
C , Natri tác dụng được với NH
3
cho amiđua natri NaNH
2
:
2 Na + 2 H
3
N = 2 NaNH
2
+ H
2
− Ngoài ra, natri còn có thể thay thế 2 nguyên tử hyđrô tạo thành imiđua natri
Na
2
NH và thế cả ba nguyên tử hyđrô để tạo thành nitrua Na
3

H.
− Ở nhiệt độ cao, rất nhiều kim lọai tạo được nitrua vói amoniac:
2 Al + 2 NH
3
= 2 AlN + 3 H
2
− Người ta nhận thấy có dấu vết NH
3
trong không khí , trong tự nhiên do sự thối
rửa của các hợp chất hữu cơ chứa nitơ.
− Trong phòng thí nghiệm, người ta điều chế NH
3
bằng cách đun nóng một dung
dịch NH
4
OH hoặc một muối amoni với dung dịch kiềm:
NH
4
Cl (r) + KOH (dd) = KCl + NH
3
+ H
2
O
− Trong công nghiệp, điều chế NH
3
bằng phương pháp tổng hợp từ nguyên tố nhờ
nhiệt độ, xúc tác và áp suất:
N
2
+ 3H

2

⇔
Pt
xtác
,
0
2NH
3

GVHD: Trương Văn Minh Trang 15
Đồ Án Môn Học QTTB Lớp: CDHO4LT
− Nhiệt độ cần thiết cho phản ứng này khỏang từ 400-500
o
C, xúc tác trước đây
thường dùng Pt, , ngày nay Pt được thay thế bằng bột sắt khử có trộn thêm chất tăng
cường xúc tác là Al
2
O
3
, K
2
O, áp suất từ 200-1000 atm.
− Về nguyên liệu , người ta dùng nitơ lấy từ không khí bằng phương pháp chưng
phân đọan, còn hyđrô là sản phẩm điện phân nước hoặc lấy từ khí than ướt.
NH
3
là một trong những hóa chất cơ bản của công nghiệp hóa học . Phần lớn NH
3
được dùng để tổng hợp HNO

3
và các muối amoni, đặc biệt trong công nghiệp sản
xuất phân đạm. Một phần NH
3
được dùng làm chất sinh hàn trong các máy lạnh.
Các muối amoni ngòai tác dụng làm phân đạm còn có nhiều tác dụng khác, như
NH
4
Cl dùng để làm sạch kim lọai, NH
4
NO
3
dùng để điều chế thuốc nổ.
− Trong phòng thí nghiệm, NH
3
là một bazơ yếu quan trọng, được dùng trong
nhiều phản ứng tạp phức.

GVHD: Trương Văn Minh Trang 16
Đồ Án Môn Học QTTB Lớp: CDHO4LT
CH ƯƠNG 2
QUI TR ÌNH CÔNG NGHỆ
Thuyết minh qui trình: Nước từ bồn chứa (1) được bơm (2), bơm lên bồn cao vị
(3) và từ bồn cao vị nước được dẫn qua hệ thống lưu lượng kế (4) đưa vào tháp (5)
ở phía trên, đồng thời bồn cao vị có ống chảy tràng để ổn định mực chất lỏng. Hỗn
hợp khí NH
3
và không khí được quạt hút (8), hút đưa qua hệ thống lưu lượng kế và
dẫn vào tháp đi từ dưới lên. Nước từ trên chảy xuống, hỗn hợp khí từ dưới lên tiếp
xúc với nhau xảy ra quá trình hấp thu trong lòng chất lỏng, lượng khí trơ thóat ra

ngòai ở đỉnh tháp và dung dịch NH
3
được xả bỏ ra môi trường ở đáy tháp.

GVHD: Trương Văn Minh Trang 17
Đồ Án Môn Học QTTB Lớp: CDHO4LT
CHƯƠNG 3
CÂN BẰNG VẬT CHẤT.
ĐỀ:
− Năng suất tính theo hỗn hợp vào 800 (m
3
/h)
− Nhiệt độ hỗn hợp khi vào là 30
0
C (điều kiện làm việc ở nhiệt độ và áp suất
thường)
−Nồng độ hỗn hợp khí vào chiếm 4% thể tích chất cần hấp thu
−Nồng độ của pha lỏng la 0% mol của cấu tử cần hấp thụ
−Hệ số dư chất lỏng hấp thu riêng 1.4
−Hiệu suất hấp thu của tháp là 85%
−Nhiệm vụ và nội dung tính toán
−Chọn dung môi
−Cân bằng vật chất
−Tính thiết bị chính
−Chọn bơm quạt
I. Cân bằng vật chất
Y
đ
=
đ

đ
y
y
−1
=
04.01
04.0
−
= 0.042 (kmolNH
3
/kmol khí trơ)
G
y
=
RT
PV
=
303082.0
8001
x
x
= 32.198 (kmolNH
3
/kmolhh)
G
tr
= G
y
(1- y
đ

) = 32.198(1- 0.04) = 30.91 (kmol/h)
Y
c
= Y
đ
(1 – A) = 0.042(1 – 0.85) = 0.0063 (kmolNH
3
/kmolhh)
L
min
=
tr
G
G
min
=
đc
cđ
XX
YY
−
−
*
max
( IX.11, STT2/141)
Với: X
c
*
=
đ

đ
Ymm
Y
)1( −+
=
042.0)1276.3(276.3
042.0
−+
= 0.0125 (kmolNH
3
/kmoldm)
m =
P
H
=
6.735
1000241.0
6
x
= 3.276
suy ra: L
min
=
0125.0
0063.0042.0 −
G
tr
= 88.279 (kmol/h)
L
th

=
ϕ
.L
min
= 1.4 x 88.279 = 123.5906 (kmol/h)

GVHD: Trương Văn Minh Trang 18
Đồ Án Môn Học QTTB Lớp: CDHO4LT
Lượng dung môi tối thiểu tiêu tốn
l =
tr
th
G
L
=
91.30
5906.123
= 3.9984 (kmoldm/kmol khí trơ)
II. Phương trình cân bằng trong quá trình hấp thu
Y
cb
=
Xm
mX
)1(1 −+
(IX.4, STT2 /140)
Y
cb
=
Xm

mX
)1(1 −+
=
X
X
276.21
276.3
−
X 0 0.01 0.02 0.03
Y 0 0.033 0.0685 0.1054
Phương trình đường làm việc trong quá trình hấp thu
Y = AX + B (IX.6, STT2/141)
Với: A = 3.9984 (kmoldm/kmol khí trơ)
B = Y
c
-
tr
y
G
G
X
d
(X
d
= 0)
Suy ra: B = Y
c
= 0.0063
Vậy: Y = 3.9984X + 0.0063
X 0 0.01 0.02 0.03

Y 0.0063 0.0463 0.0863 0.1263

GVHD: Trương Văn Minh Trang 19
Đồ Án Môn Học QTTB Lớp: CDHO4LT
Vẽ số mâm: gồm có 5 mâm
Y

GVHD: Trương Văn Minh Trang 20
X
Đồ Án Môn Học QTTB Lớp: CDHO4LT
CHƯƠNG 4
TÍNH THIẾT BỊ CHÍNH CỦA QUÁ TRÌNH HẤP THU
I. Các thông số dòng khí
Lượng khí trung bình di qua tháp hấp thu
V
tb
=
2
cd
VV +
(IX.101, STT2/183)
V
d
= 800 m
3
/h
V
c
= V
tr

(1 + y
c
)
V
d
: năng suất hỗn hợp đầu (m
3
/h)
V
tr
: lưu lượng khí trơ (m
6
/h)
y
c
: nống độ cấu tử trong phân bố trong khí thải (m
3
/m
3
khí trơ)
với: V
tr
= V
d
(1 – y
d
) = 800(1 – 0.04) = 768 (m
3
/h)
V

c
= V
tr
(1+ y
c
) = V
tr
(1 +
c
c
Y
Y
−1
)
V
c
= 768(1+ 0.00626) = 772.8 (m
3
/h)
V
ttb
=
2
8.772800 +
= 786.4 (m
3
/h) = 0.2184 (m
3
/s)
Khối lượng riêng trung bình đi trong tháp hấp thu.

ytb
ρ
=
)273(4.22
273])1([
2111
T
MyMy
tbtb
+
−+
(IX.102, STT2/183)
y
tb1
=
2
cd
yy +
=
2
00626.00403.0 +
= 0.02328 (kmolNH
3
/ kmol hh)
Suy ra :
ytb
ρ
=
)30273(4.22
273]29)02328.01(1702328.0[

+
−+x
= 1.155 (kg/m
3
)
Suất lượng trung bình pha khí
G
ytb
=
2
cd
GG +
G
d
=
3600
.
hhdy
MG
M
hhd
= y
d
.M
NH3
+ (1- Y
d
)M
kk
M

hhd
= 0.0403x17 + ( 1- 0.0403)x29 = 28.5164 (kg/mol)

GVHD: Trương Văn Minh Trang 21
Đồ Án Môn Học QTTB Lớp: CDHO4LT
M
ra
= M
kk
= 29 kg/mol
G
d
=
3600
5164.28198.32 x
= 0.2551 (kg/s)
G
c
=
3600
)1(
hhcctr
MYG +
=
3600
29)0063.01(91.30 xx +
= 0.2506 (kg/s)
G
ytb
=

2
2506.02549.0 +
= 0.2527 (kg/s)
II. Các thông số dòng lỏng.
Khối lượng riêng của nước.
xtb
ρ
=
30
2
OH
ρ
= 996 (kg/m
3
)
Suất lượng trung bình dòng lỏng.
L
xtb
=
2
ravào
LL +
(kg/s)
L
vào
=
3600
.
xth
ML

=
3600
185906.123 x
= 0.618 (kg/s)
L
ra
= L
vào
(1 + x
c
) = 0.618(1+ 0.0003) = 0.618 (kg/s)
L
xtb
= 0.618 (kg/s)
Tốc độ dòng khí đi trong tháp.
Y = 1.2e
-4x
(IX.114, STT2/187)
Y =
xtbđ
tbds
Vg
y
ρ
σω
3
2
.

ω

: vận tốc dòng khí (m/s)
d
σ
: bề mặt riêng 195 m
2
/m
3
V
đ
: thể tích tự do của đệm 075 m
3
/m
3
Suy ra:
2
s
ω
=
16.0
3











y
x
ytbd
xtbđ
M
M
YVg
ρσ
ρ
x = (
ytb
xtb
G
L
)
0.25
x (
xtb
ytb
ρ
ρ
)
0.125

GVHD: Trương Văn Minh Trang 22
Đồ Án Môn Học QTTB Lớp: CDHO4LT
x = (
2527.0
618.0
)

0.25
x (
996
155.1
)
0.125
= 0.537
Y = 1.2.e
-(4x0.537)
= 0.14
2
s
ω
=
16.0
3
)
801.0
105
(155.195.1
14.0996)75.0(81.9
xx
xxx
= 2.454
⇒
s
ω
= 1.567
Vậy:
tb

ω
= 0.85 x 1.567 = 1.332
III. Các thông số về thiết bị.
1.Đường kính tháp hấp thu.
D =
3600.
.4
tb
tb
V
ωπ
=
3600332.114.3
4.7864
xx
x
= 0.457 (m)
Vậy đường kính được chọn lại theo qui cách chuẩn là 0.5 m = 500 mm
2.Chiều cao tháp đệm.
H = N
1
.h
td
+ (0.8 ÷1) (IX.50, STT2/168)
N
1
: số mâm lý thuyết
(0.8 ÷1) khoảng cách mâm cho phép ở đỉnh và đáy tháp (phần khấu trừ kỹ thuật)
h
td

: khoảng cách mâm
h
td
= 200(
)
đ
đ
V
σ
1.2
x
4.0
1
ω
(IX.51, STT2/168)
h
td
= 200(
)
195
75.0
1.2
x
4.0
332.1
1
= 0.226
H = 5 x 0.226 + 1 = 2.13 (m)
− Chọn chiều cao lại theo qui cách kỹ thuật là 2.5 (m)
− Chọn đệm vòng Rasching đổ lộn xộn, đệm bằng sứ

− Kích thước đệm 25x25x3mm
− Bề mặt riêng
đ
σ
= 195 m
2
/m
3
− Thể tích tự do của đệm V
đ
= 0.75 m
3
/m
3
− Khối lượng riêng xốp đệm
đ
ρ
= 600 kg/m
3
− Số đệm trong 1 m
3
của đệm là 46.10
3
m
3
− Các thông số dòng lỏng

GVHD: Trương Văn Minh Trang 23
Đồ Án Môn Học QTTB Lớp: CDHO4LT
− Khối lượng riêng dòng lỏng

−
OlH
2
ρ
,
lNH
3
ρ
: khối lượng riêng dòng lỏng của nước và NH
3
− Khối lượng riêng NH
3
lỏng là 595 kg/m
3

OH
X
2
=
0045.0
2
0089.0
=
+

⇒
xtb
ρ
=595x0.0045 + (1- 0.0045)x996 = 994.218 kg/m
3

8.1








ytb
xtb
G
L
.








x
y
ρ
ρ
.
2.0









y
x
µ
µ
=
8.1
2527.0
618.0






.






218.994
155.1
.

2.0
3
3
100185.0
10801.0








−
−
x
x
= 0.013 < 0.5
L
xtb
: lưu lượng dòng lỏng và khí (kg/s)
ρ
x,
ρ
y
: khối lượng riêng lỏng, khí (kg/m
3
)
µ
x,

µ
y
: độ nhớt dòng lỏng và dòng khí (kg/ms)
Vậy chọn A = 8.4, m = 0.405, n = 0.225, c = 0.015 (STT2/189)
IV. Trở lực tháp đệm.
∆
P
Ư
=
∆
P
k .
[1 + A
m
y
x
G
G








.
n
x
y









ρ
ρ
.
c
y
x








µ
µ
]
⇒
∆
P
Ư
= 1099.14x[ 1 + 8.4

405.0
2527.0
618.0






x
225.0
218.994
155.1






x
015.0
3
3
100185.0
10801.0









−
−
x
x
∆
P
Ư
= 4167.143
− Trở lực đệm khô
∆
P
k
=
3
2.02.18.08.1
56.1
đ
yxyy
V
WxH
µρρ
(IX.121, STT2/189)
y
µ
=
30
3

NH
µ
.X
NH3
+
kk
µ
.X
kk
= 1.05x10
-3
x 0.00029 + 0.0182x10
-3
(1- 0.00029)
= 0.185x10
-3
∆
P
k
=
( ) ( ) ( )
( )
3
2.0
3
2.18.08.1
75.0
100185.0.195.155.1.332.15.256.1
−
xxx

= 1099.14 N/m
2

GVHD: Trương Văn Minh Trang 24
Đồ Án Môn Học QTTB Lớp: CDHO4LT
CHƯƠNG 5
TÍNH TOÁN CƠ KHÍ
I. Chọn vật liệu
− Chọn vật liệu là thép không rĩ (STT2/310)
− Chọn thép X18H10T
− Độ nhớt va đập là 2.10
6
(J/m
2
)
− Độ giản dài tương đối
δ
(%) = 38
− Chiều dài tấm thép 20 mm
− Giới hạn bền kéo
k
σ
= 550.10
6
N/m
2
− Giới hạn bền chảy
chay
σ
= 220.10

6
N/m
2
− Hệ số dẫn nhiệt ở 20÷100
0
C là 16.3 w/
mđộ
− Khối lượng riêng
ρ
= 7.85.10
3
− Chiều dài thân hình trụ hàn
− Áp suất thiết bị trong
P
LV
= P
tt
+P
mtr
(XIII.10, STT2/360)
Mà: P
tt
= g.H.
ρ
= 994.218 x 9.81 x 2.5 = 24383.196 N/m
2
P
mtr
= 1at = 9.81x10
4

N/m
2
(XIII.10, STT2/360)
H: chiều cao tháp
⇒ P
LV
= 24383.196 + 98100 = 122483.196 N/m
2
− Giá trị hệ số an toàn của 1 số vật liệu chế tọa cơ bản: cán, rèn, dập … bằng thép
không rĩ
n
k
= 2.6
n
c
= 1.5
n
bl
= 1.5
− Ứng suất cho phép giới hạn bền chảy (XIII.10, STT2/355)
[
k
σ
] =
9.0
6.2
10550
.
6
x

x
n
b
k
=
η
σ
= 190.385x10
6
N/m
2
[
c
σ
] =
9.0
5.1
10220
.
6
x
x
n
c
c
=
η
σ
= 132.10
6

N/m
2

GVHD: Trương Văn Minh Trang 25