đồ án môn học quá trình và thiết bị


MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU
Sự bùng nổ của khoa học kĩ thuật và sự phát triển mạnh mẽ của công nghiệp đã tạo ra
các sản phẩm phục vụ nhu cầu ngày càng cao của on người, đồng thời cũng tạo ra một lượng
khí thải vô cùng lớn làm phá vỡ cân bằng sinh thái, gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.
Ô nhiễm không khí ảnh hưởng trực tiếp đến con người, động vật, thực vật, cảnh quan
môi trường và các công trình xây dựng. Sức khỏe và tuổi thọ của con người phụ thuộc rất
nhiều vào môi trường sinh thái. Vì vậy ô nhiễm không khí do khí thải từ các nhà máy, khu sản
xuất công nghiệp ở nước ta đang là vấn đề nóng được sự quan tâm của nhà nước và xã hội bởi
mức độ nguy hại của nó đã lên mức báo động.
SO
2
là một trong những khí gây ô nhiễm không khí được sản sinh ra từ các nghành sản
xuất công nghiệp và sinh hoạt. Việc xử lý khí SO
2
có rất nhiều phương pháp khác nhau và việc
lựa chọn phương pháp nào sao cho hiệu quả và có tính kinh tế nhất. Với nhiệm vụ đồ án môn
học, nhóm chúng em quyết định chọn đề tài: “ Thiết kế tháp đệm dùng để hấp thu SO
2
bằng
nước”
Với đồ án này nhóm chúng em đã nghiên cứu, tính toán các thông số cũng như tính chi
tiết kích thước thiết bị hấp thu để rồi vẽ chi tiết cơ khí của thiết bị. Với việc thực hiện đồ án
này giúp chúng em cũng cố kiến thức về thiết bị, là cơ sở để phục vụ công tác nghiên cứu về
ngành hóa sau này.
Em xin chân thành cảm ơn cô Vy Thị Hồng Giang đã tận tình giúp đỡ, tạo mọi điều
kiện thuận lợi để nhóm chúng em hoàn thành đồ án môn học này.
 

Chương I TỔNG QUAN VỀ KHÍ SO

2
1.1 Tính chất hóa lí của SO
2
!
"
#$%&'('$)*+'(&(,* #/* 0&&12
3456)'789&:&;&(20&<=&;&( !
"
>?0&&12
&,1&$-)-@)A)1B$&&,4"-,CD)#$ !
"
?
"
!B$EF/#$
"
!
G
?
!
"
7&5HI4JK
1
LB$7&5H@4=
1
L?
)M&N &1EO&N !
"
PEQ#Q&1&R-1#5HB$&,&1S
&)3T<>M !
"

&;&EIU&Q16)';)')
− LH'&5V@WS
− R7EIU'N
− R7EIUS
1&:''(* !
"
 8SB$8D&$ !
G
&1'(X);? !
G
&-YB2
"
!&1&:ZB$8D&$-1P)W@)A&?L[@\
&'/'(X);B$S)WO.&:5%&B$&:
2?
1.2 Tác hại của khí SO
2
 "

!
"
#$#1,'(5H,']5WB2@U'/Q1:*5HB^&$0I
4M&5D&:?
 Đối với sức khỏe con người:
_$%&&('(&(*45H%&5&;O1^&4&C'(
X)I?`5H#2@\O&a&D&-4M,5:'(X)I?&DES[B2
&[&;&,1&$S-?
!
"
&;SO^EB$1&;1:X)X)%E1PX)

&M)@)'5b0&&128&?L)W+*[SO^EB$17&)F
1$?
&DES[B28Y !
"
&;&,1,&S&/'IaSO^EB$1
)D&,D)'(&2C[/"Gµ?
!
"
&;SO^EB$1&;X)-B$O);5V?D&X)I#$
$#b'6&1)I*18&1&5:&;)B$I45D
&)D28&?
1)* !
"
&6)EIU*OW#1,);5:B$
E1&Q*O&D)B&cB$L*UDQdQ1S-d*&,1Q&11#18Q5;);
eQ
"T
30&>&$eQ
GT
3'D&&C>O&\,)f#$I'Ia
B^);1SCF)*O1gE-O&X)I*'&4?
 Đối với thực vật
L#1$&RB^&,IB2 !
"
#$M)B$5
cI?5HO5H
5H3EE> ,
=?=G h45D@&4C)X)I
=?Ki=?G O5H'M
" L%&#O@)B$:&DES[

 Đối với môi trường:
!
"
81S1$''(B$EIUB22&,1&$S&@)#A)
)W@)#A&O7&bS&*I4S%)5D&9SO-RB$
&:?
 Quá trình hình thành mưa axit:
1'(&I7EB$'(&IC5H5W&&13&*SQ>
U'( !
"
*!*!
"
*jL'($&-YB21S!
"
B$2&1''(:
S[&C1S&'#1,3&1'*8Y$>1P1d1*&,1S&@)A)
"
!
<
B$S&&!
G
*&Q1E&9EIU@)
 G

kS&
"
!
<
B$!
G

&B$12&,1S&?15S&
"
!
<
#$&$
EFCD)CS&?
 Tác hại của mưa axit:
7S&#$).(4H&@W&M&D2?
S&I4S%)&2&)lBR31*>?L-0I-1S&5VB$1
*1@\#$5HEC*1I5*@B^&&1*1@)D)1P
D&1$&1$?
S&I4S%)&25%&-12FS)W5%&#$&a5H)C
5%&*1$&)M&W&15%&F&D&1OS3L>*M3>*???#$@)
&15%&*OW'mE&&;?
S&I45D7&RB^&&M&5%&*#$1'IaX)bEC
OI*1a@)%&&%E?
S&0E)lB^&#7)#$8n'#1,@&*5*'\*???#$I
&)V&&9SO-R?
S&EC&b5$#$&o5Z&,*5B*5ED?$EF
(C#1,5$#$LL!
G
*X)&9EC&;7X)EIU

1.3 Các nguồn tạo ra khí SO
2
− ( !
"
&,1#$-1@R5W&bE%&U#))p)M&N#)
)p?3(-YbE%&q)U#))p&1&*-F)/*
X)PE&3eQ

"
>*5W&U6)'(
"
*X)P@)A)#j
− ( !
"
#$#1,%&O.EV8D%&&1@IS)%&7EB$
@1,&?)&I !
"
CD)&o
+ L$7&57?
+ L#0)*5W&8nM#7)&5*'(5W&*-F)/B$'(
5W&U#))p?
+ !
"
@&o$@IS)%&7E$#-F)*$
#)7'*#05[*$@IS)%&
"
!
<
j
+ (&I1&?
1.4 Các phương pháp xử lý SO
2
1.4.1 Phương pháp hấp thụ
 <

%E&Y !
"
@N-Y-)-1P)6E+C)W'#1,'6B$'#1,

'6&V?
?<??%E&Y8n2
 51,
%E&Y'( !
"
8nE)2B$1-0'(&I1P1'(&I5X)#2E
B^&#7)57r2?
s)&9%E&Y !
"
8n2-.&Q1E&9
 51,"
I&1&'( !
"
'/%&%E&Y5;&) !
"
3D)F>B$2@,?
U0&C'( !
"
&12I'7&5H2&a1*-157&5H
2%EB$17&W%E&Y'( !
"
EI5C&%E?L05;I&1&'( !
"
'/2&9
7&5HC2EI1?LY&;#$7&5H==
1
L&9'( !
"
&1&H&1$&1$
B$&1'(&1&#t2?cnEEE&Y:&&;&)

5b'( !
"
B25H5^5Pu==v5;-+B$1Y5(@IS)%&S&@)A)?
H0&C !
"
&12&%EMF#)#b#2B$&D&8%E&Y&;
&(#2? !
"
&1&'/-)-'7&5H1?
 w)5;
• L%)&,15I
• L&;&) !
"
-+1Y5('3@IS)%&S&
"
!
<
>
 b5;
• LF#)#b2#2*&D&8%E&Y&;&(#2?
• _1, !
"
'/-)-&R78n5)5D==
1
L*
FE(7&#2?
?<??"%E&Y8n-)-@qB
_$EEEE-Y%&Hx&17EB97)X)ISN#(1*)M
#7)y&6B$@z4?
LEIUSI&1X)&9SN#(@)

7)@)%&%E&Y !"8n@qB5,&{|v? UI'(5HC7&W'
Bb&X)"=H&2?
)M#7)B5b@N-YH&1$&1$*Y&;#$P8+&o7&WSN#}
'(&I&;5b@N-Y#$%&'D&-(&1SO-R@)');@)~&
&$@)A&&1#0)?
 w)5;CEEE
• s)&975IE(1,&5H&%E*%&%E&Y
&9B$y?
 K

• L'IaSN#}$'F#$)HB$SN#}@8H?
 b5;
D&85P-1&,1&$L !
<
B$L !
G
?<??G•N#}'( !
"
8nQ1S&3!>
LEIUSI@)
 w)5;L&;#$@,'($'F#$@,@8H*&)5b
S&@)#A)#$@IEZC@R&)*7)X)ISN#}1*! 'D
B$y?
 b5;s)&97EU&,E*B^$'*E(1*&V1
!'6)?
?<??<?•N#} !
"
8n'\@)#A&'D&bEB2&@)#~&?
 w)5;50/SN#}@8H'&I*7)X)ISN#}1?
 b5;7&WSN#}'EU&,EB$&M)16))W&

?<??K•N#} !
"
8n1?
€EE$%E&Y'( !
"
8n-)-1&,1)W1@)#~&B$
18@)#~&&Q1EIU@)
 w)5;7)X)I%&1*%&%E&Y 'DB$&)5b)W1@)#~&
B$18@)#~&#$@IEZF&D&?
 b5;%&&W'm*E(5F)&B$B^$%&1?
?<??••N#} !
"
8n%&%E&Yq)?
•N#}'( !
"
&1'(&I8n%&%E&Yq)5bE-Y6)&1
7E#)7'$)?L%&%E&Y'( !
"
5b@N-YEV8D#$&
#*&1#)5*S#5B$5Q&##?
€&9EIU

 •

) !
"
B$EY-)-%E&Y&D$&1&E4==
1
L?
1.4.2 Phương pháp hấp phụ:

Hấp phụ khí SO
2
bằng than hoạt tính
€EE$&;E-Y%&&W&5;SN#}'&I&o$7&57*
$#)7'B$@IS)%&S&@)#A)B27)X)I'&D5';?
 w)5; 57&W5IB$B,a*&;E-Y5b1
X)&97&I'( !
"
H&#M&Y51,*1EmE
#$5bB2'(&I7&5H1&M==
1
L?
 b5;+&)HB$1X)&91$)M&;#$&M)16)B^&
#7)%EEY1P@IEZ&)1A5b#t6)S&@)#A)B$&^
-Y''a*EISN#}&DE2@N-Y5b?
1.5 Tháp đệm
_$#1,&E9&Y6)51,WB2)8nP&8($?1
&E:&5V5F57*&E575bU-YHx&1'‚75;
%E&Y*%&B$#$#,?
ƒM)F))C#1,57#$
− c6P&M#2σ3
"
„
G
>
− ;&(&R-1#2
&-
3
"
„

G
>
− W#bM8m
− c6
w)5;C&E57
− 7)@)%&1B986P&&DES[#2
− L%)&,15I
− 4#R&1&E'#2#
− 2,#$B7&5WH?
 J

Chương II: TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ
 Phương pháp hấp thụ SO
2
Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống hấp thụ CO
2
 |
K
G
<
"

1 c;U-)
2 c%&#/
3 E%E&Y
4 m'(
5 &1$

Thuyết minh dây chuyền:
• Hỗn hợp khí có chứa SO

2
và không khí được máy nén khí đưa vào từ dưới đáy
tháp. Nước từ bể chứa được bơm li tâm, trên đường ống có van điều hỉnh lưu
lượng và đồng hồ đo lưu lượng. Nước được bơm vào tháp với lưu lượng thích
hợp, tưới từ trên xuống theo chiều cao tháp hấp thụ.
• Hỗn hợp khí sau khi đi qua lớp đệm xảy ra qua trình hấp thụ sẽ đi lên đỉnh tháp
và theo đường ống khí thoát ra ngoài. Khí đi ra khỏi tháp có nồng độ SO
2
giảm
và tùy thuộc vào hiệu suất của quá trình hấp thụ, nhưng sẽ giảm một lượng đáng
kể khí SO
2
gây ô nhiễm môi trường.
• Nước sau khi hấp thụ SO
2
đi xuống đáy tháp và ra ngoài theo đường ống thoát
chất lỏng. Nước sau khi hấp thụ nếu nồng độ SO
2
cao sẽ được xử lí và thu SO
2
phục vụ vào mục đích sản xuất axit sulphuric.
 Tính toán thiết kế
Tháp đệm dùng để hấp thu SO
2
bằng nước, làm việc ở áp suất 2 atm và quá trình hấp
thu là đẳng nhiệt ở 30
0
C.
Các thông số ban đầu:
Hỗn hợp cần tách: SO

2
trong không khí.
Dung môi: nước tinh khiết
Lưu lượng khí vào tháp: 10000 m
3
/h.
Nồng độ SO
2
vào tháp (% thể tích): 3,5%.,
Hiệu suất quá trình hấp thụ: 80%.
Gọi:
− G
y
: lượng hỗn hợp khí vào tháp hấp thụ (kmol/h)
− L
tr
: lượng nước(dung môi) vào tháp hấp thụ (kmol/h).
− G
tr
: lượng khí trơ vào thiết bị tháp (kmol/h).
− Y
đ
: nồng độ đầu của hỗn hợp khí (hay nồng độ phần mol của SO
2
trong khí đi vào
tháp) (kmol SO
2
/kmol không khí).
− Y
c

: nồng độ cuối của hỗn hợp khí (hay nồng độ phần mol của SO
2
trong khí đi ra
tháp) (kmol SO
2
/kmol không khí).
− X
đ
: nồng độ đầu của dung môi (hay nồng độ phần mol của SO
2
trong nước đi vào
tháp) (kmol SO
2
/kmol dung môi).
− X
c
: nồng độ cuối của dung môi (hay nồng độ phần mol của SO
2
trong nước đi ra
tháp) (kmol SO
2
/kmol dung môi).
− X
c max
: nồng độ cân bằng ứng với nồng độ đầu của hỗn hợp khí.
 {

Tính toán các dữ kiện ban đầu:
Theo các dự liệu đã cho, ta có:

=3,5% thể tích => ( kmol SO
2
/kmol không khí).
Và hiệu suất hấp thụ là 80%, nên tháp đã hấp thụ được 80% lượng khí SO
2
đi vào tháp.
Nồng độ phần mol của SO
2
trong khí đi ra tháp:
Y
c
= Y
đ
(1-0,8)=0,0363(1-0,8)=7,26.10
-3
(kmol SO
2
/kmol không khí).
(kmol/kmol).
Dung môi ban đầu là nước tinh khiết nên: X
đ
= 0.
Theo phương trình trạng thái:
pV=GRT
Trong đó:
p : áp suất của khí, p=2atm
V: thể tích hỗn hợp khí, V=10000 m
3
/h.
R: hằng số khí bằng 0,082 m

3
atm/kmol.K.
T: nhiệt độ của khí, T=273+30=303
0
C.
G: lưu lượng hỗn hợp khí, kmol/h.
Ta có, lượng hỗn hợp khí vào tháp hấp thụ :
(kmol/h)
Lượng khí trơ vào thiết bị tháp:

G
tr
= G
y
(1-Y
đ
) = 804,96(1-0,0363)=775,74(kmol/h)
2.1 Xây dựng phương trình đường cân bằng và đường làm việc
2.1.1Thiết lập phương trình đường cân bằng:
(m là hằng số cân bằng).
Theo định luật Henry: Y
cb
=(H/P).x=m.x (H là hệ số Henry (mmHg)).
 =


Tra bảng sổ tay thiết bị tập 2 trang 139, ta được, ở 30
0
C của khí SO
2

có hệ số Henry
H=0,0364.10
6
mmHg.
Áp suất làm việc của tháp là P= 2atm = 1520 mmHg = 2,0652at.
 Vậy, hằng số cân bằng : .
Phương trình đường cân bằng:

2.1.2Thiết lập phương trình đường làm việc:
Y = + Y
c
-
Nồng độ pha lỏng( nước tinh khiết) đi vào tháp là : X
đ
= 0, nên phương trình trở thành:

Lượng dung môi tối thiểu để hấp thụ được xác định khi nồng độ cuối của dung môi đạt
đến nồng độ cân bằng , ta có:
Từ phương trình đường cân bằng:


Mà Y
đ
=0,0363 (kmol SO
2
/kmol không khí)
 (kmol SO
2
/kmol
dung môi)

Lượng dung môi tối thiểu :
 

(kmol/h).
Lượng dung môi cần thiết đê hấp thụ: L
tr
=β.L
tr min.
Trong thực tế các thiết bị hấp thụ thụ không bao giờ đạt được cân bằng giữa các pha hay
nồng độ cân bằng luôn lớn hơn nồng độ thực tế vì thế lượng dung môi thực tế luôn lớn hơn
lượng dung môi tối thiểu, thường ta lấy lượng dung môi thực tế lớn hơn lượng dung môi tối
thiểu khoảng 20%.
Thông thường, β =1,2-1,5. Chọn β=1,2.
 L
tr
=β.L
tr min
=1,2.15472,18=18566,616(kmol/h).
• Phương trình đường làm việc:
.
Ta có: Y
đ
=0,0363( kmol SO
2
/kmol không khí)
 (kmol SO
2
/kmol dung môi).

(kmol/kmol)

Lập bảng:
X Y Y
cb
0 0,00726 0
0,0002 0,012205 0,004811
0,0004 0,016834 0,00967
0,0006 0,0216204 0,01457
0,0008 0,026401 0,01952
0,001232 0,0363 0,03036
0,001465 0,0363
Đồ thị đường cân bằng và đường làm việc trên cùng một hệ trục toạ độ:
 "

2.2 T ính các thông số của tháp:
2.2.1Tính khối lượng riêng.
• Đối với pha lỏng:

Trong đó:

: khối lượng riêng trung bình của hỗn hợp lỏng, Kg/m
3
.

: phần khối lượng của SO
2
trong pha lỏng.

: khối lượng riêng của SO
2
và H

2
O ở 30
0
C, Kg/m
3
.
(Tra sổ tay quá trình thiết bị tập 1, trang 9: (20
0
C) là 1383 (Kg/m
3
), (40
0
C) là
1327 Kg/m
3
.)
Dùng phương pháp nội suy, => (30
0
C)=1355 (Kg/m
3
).
(Tra sổ tay quá trình thiết bị tập 1, trang 12: (30
0
C)=995,68 Kg/m
3
).
Phần khối lượng của SO
2
trong pha lỏng:
Trong đó:

: phần khối lượng trung bình của SO
2
trong hỗn hợp.

: nồng độ phần mol trung bình của SO
2
trong pha lỏng, kmol SO
2
/kmol nước.
 G


(kmol SO
2
/kmol nước).
 .
Khối lượng mol phân tử trung bình của hỗn hợp lỏng:

Mặc khác:
 (Kg/m
3
).
• Đối với pha khí:
Khối lượng mol phân tử trung bình của hỗn hợp khí:
Trong đó:

: phần mol trung bình của SO
2
trong hỗn hợp.

(kmol SO
2
/ kmol hỗn hợp khí)

Khối lượng riêng trung bình của hỗn hợp khí:
 <

 =>

2.2.2 Lượng khí và lỏng trung bình đi trong tháp
 Lượng khí trung bình đi trong tháp

(m
3
/h)
Trong đó: : lưu lượng hỗn hợp đầu ở điều kiện làm việc (m
3
/h); lưu lượng khí trơ
đi ra khỏi tháp (m
3
/h).
(m
3
/h).
(m
3
/h).
 (m
3
/h).

 (m
3
/h).
 Lưu lượng lỏng trung bình đi trong tháp

(kmol/h)=18577,88.18,0283(kg/h)=334927,594(kg/h)=93,035(kg/s).

Lượng hơi trung bình trong tháp :
 K

(kmol/h)=793,7.29,761425(kg/h)=2361,643(kg/h)=6,562(kg/s).
2.2.3 Độ nhớt
µ
x
,
µ
y
• Đối với pha lỏng


Trong đó:

, là độ nhớt của SO
2
và H
2
O ở 30
0
C.
(Tra sổ tay quá trình thiết bị, tập 1/trang 9,

µ
H20
(30
0
C)=0,8007.10
-3
N.S/m
2
,
µ
SO2
(30
0
C)=
0,279.10
-3
N.S/m
2
).
 = 6,16.10
-4
.lg(0,279.10
-3)
+(1-6,16.10
-4
)lg(0,8007.10
-3
)= -3,0968.

x

=8,002.10
-4
(N.S/m
2
).
• Đối với pha khí:

, , : độ nhớt trung bình của pha khí, của SO
2
và của không khí ở điều kiện
làm việc 30
0
C , (N.S/m
2
).
, , : khối lượng phân tử của pha khí, của SO
2
và của không khí ở điều
kiện làm việc 30
0
C và P=2atm.
(Tra đồ thị STTB truyền nhiệt: ta có N.s/m
2
)

N.s/m
2
.
 •


(N.s/m
2
).
2.2.4 Tính đường kính tháp:
• Đường kính tháp được tính theo công thức:
.
Trong đó: 

S
#$#)#b'(&)895&1&E…{|K{?K•
G
„
†#$B^&W#$B7&1&E…3=*|=*{>?†
-E?
?3†
-E
#$B^&W5I1E>
Vận tốc đảo pha được xác định theo công thức:

…*"?Q
<•

Trong đó:
∗ …?3
=*•

∗ , : độ nhớt của pha lỏng theo nhiệt độ trung bình và độ nhớt của nước
ở 20
0
C( nước nhẹ có =1,005.10

-3
Pa.s ).
∗ Wdp: vận tốc đảo pha, m/s
∗ : bề mặt riêng của đệm, m
2
/m
3

∗ e
&-
: tiết diện tự do của đệm, m
2
/m
3
. về mặt trị số thì tiết diện tự do bằng thể
tích tự do.
∗
∗ : #$#b#/&)89…{G*=GK'„@
∗ : là lượng hơi trung bình = 6,562 kg/s
∗ ρ
x
: khối lượng riêng trung bình của hỗn hợp lỏng = 2,3942 kg/m
3
 J

∗ ρ
y
: khối lượng riêng trung bình của hỗn hợp khí = 996,2586 kg/m
3
( các số liệu đã tính toán ở trên )

 Chọn vật liệu đệm: Đệm vòng sứ Rasiga xếp ngẫu nhiên có kích thước
mm (Tra bảng IX.8, đặc trưng của đệm trang 193 của sổ tay quá trình thiết
bị tập 2, ta có: bề mặt riêng
σ
= 165m
2
/m
3
, thể tích tự do V
d
= 0.76m
3
/m
3
,khối lượng
riêng xốp
ρ
d
= 570 kg/m
3
)

Từ phương trình…?3
=*•

Suy ra :
m/s
Chọn : W=0,8.W
dp
=0,8.0,59 = 0,47 m/s.

→ ^ 2,72 m.
Quy tròn kích thước chọn D = 2,8 m
 Tính toán mật độ tưới
3@V&&D&8&^E"„JJ>
• Mật độ tưới thực tế:

Với : F
t
: diện tích mặt cắt tháp, m
2
; V
xtb
: lưu lượng thể tích trung bình của chất lỏng:
 |

m
3
/h.

• Mật độ tưới tới hạn (hay mật độ tưới thích hợp):


Trong đó:

= 0,158 m
3
/m
2
.h ( bảng IX.6/177 sổ tay tập 2)
: bề mặt riêng của đệm =165 m

2
/m
3
.
 ).


2.2.5 Tính chiều cao của tháp đệm:
( Các công thức tính theo sổ tay thiết bị tập 2/177)
Đối với tháp đệm, chiều cao làm việc của tháp được xác định theo công thức:





: số đơn vị chuyển khối được xác định theo nồng độ trong pha hơi(khí)



: chiều cao của một đơn vị chuyển khối.
2.2.5.1 Tính c hiều cao của một đơn vị chuyển khối
 {

Áp dụng công thức: ( m).
Trong đó:


, : chiều cao của một đơn vị chuyển khối pha khí, pha lỏng(m).

, : lưu lượng trung bình của pha lỏng, pha khí (kg/h).

: hệ số góc của đường cong cân bằng.
 Tính : (m)
( công thức IX.76 sổ tay thiết bị tập 2, trang 177)
Trong đó:


: thể tích tự do của đệm, =0,76 (m
3
/m
3
)
a: hệ số phụ thuộc vào dang đệm, đệm vòng a=0,123
Re
y
: chuẩn số Reynold cho pha hơi; Pr
y
: chuẩn số Prandt cho pha hơi


: hệ số thấm ướt của đệm.
Vì , nên =1.
Ta có:
Trong đó:
: vận tốc khí đi trong tháp(m/s): (m/s).
 "=



: khối lượng riêng trung bình của hỗn hợp khí trong tháp (kg/m

3
).


: bề mặt riêng của đệm, =165(m
2
/m
3
)


; độ nhớt trung bình của pha khí.(N.s/m
2
).
• Chuẩn số Renoyd đối với pha khí:

Chuẩn số Prandt cho pha hơi:

Hệ số khuếch tán của pha khí: (áp dụng công thức VIII.5, sổ tay tập 2/127)

(Tra bảng sổ tay quá trình thiết bị tập 2, trang 127, ta có: thể tích mol của S0
2
và của
không khí lần lượt là: =44,8 cm
3
/mol, =29,9 cm
3
/mol).
 (m
2

/s).

 =
 Tính : (m)

 "

( Công thức IX.77, sổ tay tập 2/177)

: độ nhớt trung bình của pha lỏng, N.s/m
2
.

: khối lượng riêng trung bình của pha lỏng, kg/m
3
.
• Chuẩn số Renoyd đối với pha lỏng

Chuẩn số Prandt đối với pha lỏng:

: Hệ số khuếch tán của SO
2
vào nước ở 30
0
C.

:Hệ số khuếch tán của SO
2
vào nước ở 20
0

C: (áp dụng công thức VIII.15 sổ tay
tập 2/134)
(m/s).
Trong đó:
A,B: là hệ số liên hợp. với chất khí tan trong nước A=1, với dung môi là nước
B=4
: độ nhớt của nước ở 20
0
C; , : thể tích mol của SO
2
và nước
(cm
3
/mol).
(Tra bảng sổ tay quá trình thiết bị 2, trang 127: =44,8 cm
3
/mol, =18,9
cm
3
/mol).
(Tra bảng sổ tay quá trình thiết bị 1, trang 94: =1,005.10
-3
N.s/m
2
=1,005 cP).
 ""

 (m
2
/s).

( công thức VIII.16, sổ tay tập 2/135)
Trong đó:

: độ nhớt của nước ở 20
0
C, : khối lượng riêng của nước ở 20
0
C.
(Tra bảng sổ tay quá trình thiết bị 1, trang 11: =998,23 kg/m
3
).


.
.
 Hệ số góc m của đường cân bằng: dựa vào phương trình đường cân bằng đã vẽ trên biểu
đồ, ta xác định được m=24,791.

⇒ Vậy: chiều cao của một đơn vị chuyển khối bằng 1,409m
2.2.5.2 Xác định số đơn vị chuyển khối :
Vì đường cân bằng gần như là đường thẳng nên ta có thể nh số đơn vị chuyển khối theo công thức
đại số sau:
my =
 "G

( Công thức 10-45 trang 27, Quá trình và Thiết bị trong công nghệ hóa học, NXB Đại học và trung học
chuyên nghiệp)
• Động lực đầu của quá trình:
Yđ = Yđ – Yđcb = 0,0363 – 0,0299 = 6,4.10-3
(Trong đó Yđcb được nh theo phương trình cân bằng, với X = Xc = 1,2133.10-3 thế vào

ƒ
8
……=*="{{
• Động lực cuối của quá trình:
Yc = Yc – Yccb = 7,26.10-3 - 0 = 7,26.10-3
( Trong đó Yccb cũng được nh theo phương trình cân bằng, với X = Xđ = 0)
→ Động lực trung bình của quá trình:
∆ƒ
&8
……•*|"?=
G
Vậy số đơn vị chuyển khối bằng 4,258


………<*"K|
Chiều cao làm việc của tháp :
= 1,409 x 4,258 = 6 (m)
Đây chỉ là chiều cao lớp đệm, chiều cao tháp hấp thụ được tính như sau:
H = H
đ
+ H
c
+ H
đáy
+ H
nắp-đáy elip
Chiều cao phần tách lỏng H
c
và đáy H
đ

được chọn theo bảng ứng với đường kính tháp
2,8 m như sau:
Đườn kính D
(m)
H
c
(m) H
đáy
(m)
1,0 -1,8 0,8 2,0
2,0 -2,6 1,0 2,5
2,8 -4,0 1,2 3
( Trích Kĩ thuật xử lý khí thải-Quá trình hấp thụ, CBGD Dư Mỹ Lệ)
Chiều cao nắp đáy elip được tính
 "<

H
đáy-nắp elip
= 2(h + h
b
) = 2.(40 + 700) = 2200mm = 1480mm
Trong đó:
h là chiều cao gờ = 40mm
h
b
= 0,25D
t
= 0,25.2800 = 700 mm
(Hình XIII.11, trang 381, sổ tay tập 2)
Khi đó chiều cao tháp hấp thụ:

H = 6 + 1,2 + 3 + 1,48 = 11,68 (m)
Kiểm tra điều kiện:
H/D
t
= 11,68/2,8 = 4,17 < 30
→ Vậy chiều cao này là hợp lý
2.2.6 Trở lực:
Áp dụng công thức:
.
Trong đó:
: tổn thất đệm khô. : tổn thất đệm ướt.
Tháp hấp thụ đạt hiệu suất cao nhất khi vận tốc cảu khí bằng vận tốc điểm đảo pha.
 Trở lực của tháp đệm đối với hệ khí-lỏng tại điểm đảo pha có thể xác định được bằng công
thức sau:
∆
Pư
= ∆
Pk
[1 + A?3>

?3>

?3>

]

Trong đó:

: tổn thất áp suất khi đệm ướt tại điểm đảo pha có tốc độ của khí bằng tốc độ
của khí đi qua đệm khô (N/m

2
).

: tổn thất của đệm khô (N/m
2
).

, : lưu lượng của lỏng và của khí (kg/m
3
).
 "K