Thiết kế hệ thống hấp thụ khí hcl bằng tháp mâm đệm




 !
"#$%&
'
Giảng viên hướng dẫn: THẠC SĨ CAO THANH NHÀN
Sinh viên thực hiện: TRẦN HOÀNG TỰ 10252991
Lớp: CDHD12A
Khóa: 2010 – 2013
()*+, /01)*2-)3452



 !
"#$%&
'
Giảng viên hướng dẫn: THẠC SĨ CAO THANH NHÀN
Sinh viên thực hiện: TRẦN HOÀNG TỰ 10252991
Lớp: CDHD12A
Khóa: 2010 – 2013
()*+, /01)*2-)3452
3
LỜI CẢM ƠN
Để có thể hoàn thành bài đồ án này, nhóm chúng em xin được gửi lời cảm ơn
chân thành đến quý cá nhân và tập thể sau:
Thạc sĩ hướng dẫn Cao Thanh Nhàn
Khoa bộ môn: khoa công nghệ hóa học
Thư viện trường đại học công nghiệp TP.HCM
Cùng tất cả những sự hỗ trợ giúp đỡ của bạn bè trong lớp cao đẳng hóa dầu 12A.
Chân thành cảm ơn.

TP.HCM, ngày 31 tháng 03 năm 2013
4
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN















PHẦN ĐÁNH GIÁ:
- Ý thức thực hiện:

- Nội dung thực hiện:

- Hình thức trình bày:

- Tổng hợp kết quả:

Điểm bằng số: Điểm bằng chữ:
TP.HCM, ngày … tháng … năm 2013
Giảng viên hướng dẫn

CAO THANH NHÀN
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN

5















PHẦN ĐÁNH GIÁ:
- Ý thức thực hiện:

- Nội dung thực hiện:

- Hình thức trình bày:

- Tổng hợp kết quả:

Điểm bằng số: Điểm bằng chữ:
TP.HCM, ngày … tháng … năm 2013

Giảng viên phản biện
6
MỤC LỤC
7
DANH MỤC HÌNH
8
LỜI NÓI ĐẦU
Trong xu thế phát triển chung của nền công nghiệp hiện đại,vấn đề khí thải và
bảo vệ môi trường đang là chủ đề nóng được sự quan tâm đặc biệt của tất cả các
quốc gia trên thế giới.
Đáp ứng nhu cầu đó khoa học công nghệ ngày càng phát triển, vấn đề xử lí khí
thải đã được nghiên cứu và ứng dụng thành công trong đó có công nghệ xử lí khí
thải HCl bằng phương pháp hấp thụ. Đây có thể xem là một phương pháp cổ điển
để xử lí khí thải HCl, nó đáp ứng được những chỉ tiêu cơ bản về xử lí khí thải trong
công nghiệp.
Để có thể đào sâu chi tiết hơn về công nghệ xử lí khí thải HCl nay nhóm quyết
định thực hiện việc tính toán,thiết kế hệ thống xử lí khí HCl bằng phương pháp hấp
thụ và đó cũng chính là đề tài của đồ án học phần mà nhóm sẽ nghiên cứu./.
9
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
..6)*789):;0<=/0>
...01?)?@4
Hấp thụ là quá trình lôi cuốn khí và hỗn hợp khí bởi chất lỏng.Cấu tử được
tách ra từ hỗn hợp gọi là cấu tử mục tiêu hay cấu tử chính.
Hấp thụ là quá trình khi một cấu tử của pha khí khuếch tán vào pha lỏng do sự
tiếp xúc giữa hai pha khí và lỏng. Nếu quá trình xảy ra ngược lại, nghĩa là cần sự
truyền vật chất từ pha lỏng vào pha khí, ta có quá trình nhả khí. Nguyên lý của hai
quá trình là giống nhau.
Quá trình hấp thu tách một hay nhiều chất ô nhiễm ra khỏi dòng khí thải (pha
khí) bằng cách xử lý với chất lỏng (pha lỏng). Khi này hỗn hợp khí sẽ được cho tiếp

xúc với chất lỏng nhằm mục đích hòa tan chọn lựa một hay nhiều cấu tử của hỗn
hợp khí để tạo nên một dung dịch các cấu tử trong chất lỏng.
Khí được hấp thụ gọi là chất bị hấp thụ.
Chất lỏng dùng để hấp thu được gọi là dung môi (chất hấp thụ).
Khí không bị hấp thụ gọi là khí trơ.
Hình 1.1. Sơ đồ lọc khí độc hại trong hỗn hợp khí kiểu hấp thụ.
0A/0BC0D
1-Cửa thoát khí vào khí quyển;
2-Giàn phun;
3-Buồng thiết bị hấp thụ;
4-Thiết bị phun;
5-Không khí bẩn đi vào;
6-Bể lắng hay phin lọc;
7-Bơm
10
Cơ sở của nguyên lý: Dựa trên sự tương tác giữa chất cần hấp thụ (thường là
khí hoặc hơi) với chất hấp thụ (thường là chất lỏng) hoặc dựa vào sự hòa tan khác
nhau của các chất trong chất lỏng đẻ tách chất.
Nguyên tắc: Cho khí thải tiếp xúc với chất lỏng, các khí này hoặc được hòa
tan vào chất lỏng hoặc được biến đổi thành phần.
Hiệu quả hấp thụ phụ thuộc vào:
- Sự tiếp xúc giữa pha khí và pha lỏng.
- Thời gian tiếp xúc.
- Nồng độ môi trường hấp thụ.
- Tốc độ phản ứng giữa chất hấp thụ và khí thải
..5=E>)*CF90<=/08
Trong công nghiệp hoá chất, thực phẩm, quá trình hấp thu được dùng để:
- Thu hồi các cấu tử quý trong pha khí
- Làm sạch pha khí
- Tách hỗn hợp tạo thành các cấu tử riêng biệt

- Tạo thành một dung dịch sản phẩm
..-GC0H781/IJ)0
Hấp thu là quá trình quan trọng để xử lý khí và được áp dụng trong rất nhiều
quá trình khác. Hấp thu trên quá trình hấp thu truyền khối, được mô tả và tính toán
dựa trên quá trình phân chia pha: pha lỏng và pha khí
Quá trình chia làm 3 bước:
- Khuếch tán các phân tử ô nhiễm thể khí vào trong khối khí thải đến bề mặt
của chất lỏng hấp thụ. Nồng độ phân tử ở phía chất khí phụ thuộc vào cả 2
hiện tượng khuếch tán:
- Khuếch tán rối có tác dụng làm nồng độ phân tử được đều đặn trong khối
khí.
- Khuếch tán phân tử làm cho các phân tử khí chuyển động về phía lớp biên.
Trong pha lỏng cũng xảy ra hiện tượng tương tự:
11
- Khuếch tán rối được hình thành để giữ cho nồng độ được đều đặn trong khối
chất lỏng.
- Khuếch tán phân tử làm dịch chuyển các phần tử đến lớp biên hoặc từ lớp
biên đi vào pha khí
- Thâm nhập và hoà tan chất khí vào bề mặt của chất hấp thụ
- Khuếch tán chất khí đã hoà tan trên bề mặt ngăn cách vào sâu bên trong chất
lỏng hấp thụ
Quá trình hấp thụ phụ thuộc vào sự tương tác giữa chất hấp thụ và chất bị hấp
thụ ở trong pha khí.
..KL81/IJ)0/I9MN6?C0</
Khi chất ô nhiễm vào trong chất lỏng hấp thụ thì các chất phân tử được trao
đổi qua lớp biên( màng).
Các phân tử đi qua lớp biên ở cả 2 phía( một số từ phía chất lỏng, một số từ
phía chất khí).
Cường độ trao đổi phụ thuộc vào các yếu tố tác động lên hệ thống như áp suất,
nhiệt độ, và độ hoà tan của các phân tử. cường độ tăng nếu giữa pha khí và pha lỏng

diễn ra phản ứng hoá học hay các phân tử của khối khí không thể quay trở về khối
khí khi có tác động của quá trình vật lý.
Quá trình hấp thụ kèm theo sự toả nhiệt và làm tăng nhiệt độ của hệ thống. khi
pha khí phân tán vào pha lỏng xảy ra hiện tượng dẫn nhiệt làm năng lượng cấu tử
pha khí bị giảm. hiện tượng này xảy ra do sự chuyển động của các phân tử khí, làm
cho các phân tử này bị xáo trộn dẫn tới sự cân băng năng lượng giữa 2 pha.
Trong thực tế có 2 hiện tượng hấp thụ:
- Hấp thụ đẳng nhiệt: được tiến hành với sự giải nhiệt pha lỏng bằng thiết bị
truyền nhiệt bố trí trong tháp hấp thu. Nếu nồng độ ban đầu không lớn hoặc
khi lưu lượng chất lỏng lớn thì sự thay đổi nhiệt của chất lỏng không đáng
kể.
12
- Hấp thụ đẳng áp: diễn ra khi có sự thay đổi của nhiệt độ môi trường bên
ngoài, khi này cơ cấu thiết bị được đơn giẳn hoá nhưng điều kiện cân bằng
không tốt.
..O1C=0PG)*=01=0<=/0>
..O.*8,Q)/RC
Cơ sở của nguyên lý là dựa trên sự tương tác giữa chất cần hấp thụ
(thường là khí hoặc hơi) với chất hấp thụ (thường là chất lỏng) hoặc dựa vào khả
năng hoà tan khác nhau của các chất trong chất lỏng để tách chất. Tuỳ thuộc vào
bản chất của sự tương tác mà ta chia thành:
<=/0>:S/%TD Hấp thụ vật lý là quá trình dựa trên sự tương tác vật lý bao
gồm sự khuếch tán, hoà tan của các chất cần hấp thụ vào trong lòng chất lỏng và sự
phân bố của chúng giữa các phân tử chất lỏng.
<=/0>0M10UCD Hấp thụ hoá học là quá trình luôn đi kèm với một hay
nhiều phản ứng hoá học và bao gồm hai giai đoạn: giai đoạn khuếch tán và giai
đoạn xảy ra các phản ứng hoá học. Như vậy sự hấp thụ hoá học không những
phụ thuộc vào tốc độ khuếch tán của chất khí vào trong chất lỏng mà còn phụ
thuộc vào tốc độ chuyển hoá các chất- tốc độ phản ứng của các chất. Trong hấp thụ
hoá học, chất được hấp thụ có thể phản ứng ngay với các phân tử của chính chất hấp

thụ.
..O58N?V4
Rẻ tiền nhất là khi sử dụng nước làm dung môi hấp thu, các khí độc hại như
SO
2
, H
2
S, NH
3
, HF, v.v… có thể được xử lý rất tốt bằng phương pháp này với dung
môi nước, các dung môi thích hợp.
Có thể được 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.
..O-08,H/N?V4
13
Hiệu suất làm sạch không cao, hệ số làm giảm khi nhiệt độ dòng khí tăng cao
nên không thể dùng xử lý 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 lý
khí nhiều trường hợp ta phải lắp đặt thêm thiết bị trao đổi nhiệt trong tháp hấp thụ
để làm nguội thiết bị hiệu quả của quá trình xử lý như vậy thiết bị sẽ trở nên cồng
kềnh, vận hành phức tạp.
Khi làm việc hiện tượng “sặc” rất dễ xảy ra khi 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 lý
không có khả năng hòa tan trong nước, lựa chọn các dung môi hữu cơ sẽ nảy sinh
vấn đề: Các dung môi này có gây độc hại cho con người và môi trường hay không?
Việc lựa chọn dung môi thích hợp là bài toán hóc búa mang tính kinh tế và kỹ
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 sử dụng dung môi đắt tiền hoặc chất

thải gây ô nhiễm nguồn nước. Hệ thống càng trở nên cồng kềnh phức tạp.
14
..W1C%MX?/01=0<=/0>
..W.01=N@4
Tháp đệm là một tháp hình trụ gồm nhiều đoạn nối với nhau bằng mặt bích
hay hàn.
Hình 1.2. Mô hình tháp đệm.
Trong tháp người ta có đổ đầy đệm, tháp đệm được ứng dụng rộng rãi trong
công nghệ hóa hoc để hấp thụ,chưng cất, làm lạnh….người ta dung nhiều loại đệm
khác nhau, phổ biến nhất là các loại đệm sau đây:
- Đệm vòng(kích thước từ 10-100 mm)
- Đệm hạt( kích thước hạt từ 20-100mm)
- Đệm xoắn - đường kính vòng xoắn từ 3-8 mm.Chiều dài dây nhỏ hơn 25m.
- Đệm lưới bằng gỗ
15
Yêu cầu chung của tất cả các loại đệm là:
- Bề mặt riêng lớn (bề mặt trong một đơn vị thể tích bằng m
2
/m
3
, ký hiệu là σ)
- Thể tích tự do lớn,ký hiệu là V
tđ
tính bằng m
3
/m
3
.
- Khối lượng riêng bé.
- Bền hóa học

Trong thực tế không có loại đệm nào có thể đạt tất cả các yêu cầu trên. Vì thế
mà tùy theo điều kiện cụ thể mà ta chọn đệm cho thích hợp.
Đệm lưới bằng gỗ thường được dung trong các tháp làm lạnh hay dùng trong
hấp thụ khi không cần tách triệt để lắm. vì đệm gỗ thường có kích thước lớn nên bề
mặt riêng của đệm bé.để tang độ phân tách người ta chọn đệm có kích thước bé, tức
đệm có bề mặt riêng lớn,tạo khả nẳng tiếp xúc giữa các pha tốt hơn.
Tháp đệm có những ưu điểm sau:
- Hiệu suất cao vì bề mặt tiếp xúc khá lớn.
- Cấu tạo đơn giản.
- Trở lực trong tháp không lớn lắm
- Giới hạn làm việc tương đối rộng
- Chế tạo đơn giản, trở lực thấp.
Nhược điểm:
Hiệu suất thấp,kém ổn định do sự phân bố các pha theo tiết diện tháp không
đều,khó làm ướt nhiều đệm. nếu tháp quá cao thì sẽ phân phối chất lỏng không đều.
để khắc phục nhược điểm đó ,nếu tháp quá cao thì người ta sẽ chia đệm ra làm
nhiều tầng và có đặt them bộ phận phân phối chất lỏng đối với mỗi tầng đệm.
Chế độ làm việc của tháp đệm
Trong tháp đệm chất lỏng chảy từ trên xuống theo bề mặt đệm và khí đi từ
dưới lên phân bố đều trong chất lỏng.
Trên cơ sở phân tích và giải các phương trìnhkhuếch tán phân tử và đối lưu
theo Capharôp thì chế độ chuyển động trong tháp đệm không chỉ được xác định
bằng khuếch tán phân tử mà còn phụ thuộc nhiều vào chế độ thủy động trong tháp.
..W501=NY9
16
Tháp đĩa được ứng dụng nhiều trong công nghệ hóa học. trong tháp đĩa khí
hơn phân tán qua các lớp chất lỏng chuyển động chậm dần từ trên xuống dưới, sự
tiếp xúc pha riêng biệt trên các đĩa. So với tháp đệm thì tháp đĩa khó làm hơn và tốn
kim loại nhiều hơn.
..Z1C,H8/[\)00P])*NH)781/IJ)00<=/0>

Nhiệt độ và áp suất là những yếu tố ành hưởng lên quá trình hấp thụ. Hầu hết
các thông số làm việc trong tháp đều tính theo số mol cho nên việc biến đổi nhiệt độ
và áp suất sẽ không ảnh hưởng nhiều đến sự thay đổi số mol và đường làm việc gần
như không thay đổi. ở đây sự thay đổi nhiệt đọ ảnh hưởng chủ yếu đến sự cân bằng
pha của quá trình.
Nếu nhiệt độ tăng thì hệ số Henry tăng, hệ số góc (m) đường cân bằng tăng và
đường cân bằng sẽ dịch chuyển về phía trục tung. Vậy động lực trung bình sẽ giảm,
cường độ truyền khối sẽ giảm, số mâm lý thuyết sẽ tăng.
Nếu ta tăng nhiệt độ đến một nhiệt độ tới hạn nào đó thì phương trình đường
làm việc và đường cân bằng tiếp xúc nhau khi đó quá trình truyền khối sẽ không
thực hiện được.
Ngoài ra khi áp suất tăng thì hệ số góc (m) phương trình đường cân bằng sẽ
giảm và số mâm lý thuyết sẽ giảm.
Mặt khác nhiệt độ tăng cũng sẽ ảnh hưởng tốt đến quá trình truyền khối do độ
nhớt của dung môi sẽ giảm, vận tốc khí tăng cường độ truyền khối cũng tăng.
Nếu ta tăng áp suất hỗn hợp khí thì hệ số cân bằng m sẽ giảm do đó đường cân
bằng sẽ dịch chuyển gần về trục hoành. Động lực trung bình sẽ tăng. Nhưng sự tăng
áp suất luôn kèm theo sự tăng nhiệt độ nên cũng ảnh hưởng không tốt đến quá trình
truyền khối.
.56)*789):;^0B%
.5._CN?V4%T0`9CF9^0B0,EIMC%MI89a%b
- Công thức phân tử HCl (khí)
17
- Phân tử gam: 36,4606 g/mol
- Độ hòa tan trong nước ở 20
0
C: 720g/L
- Điểm nóng chảy: -114,2
0
C

- Điểm sôi: -85,1
0
C
- Hòa tan trong nước, dung dịch NaOH, Ca(OH)
2
- HCl là khí độc hại, chất ăn mòn.
Hợp chất hóa học hydro clorua HCl, là một chất khí không màu, độc hại, có
tính ăn mòn cao, tạo thành khói trắng khi tiếp xúc với hơi ẩm. Hơi trắng này là axít
clohiđric được tạo thành khi hydro clorua hòa tan trong nước. Hydro clorua cũng
như axít clohiđric là các hóa chất quan trọng trong công nghiệp hóa chất, khoa học,
công nghệ.
Phân tử hydro clorua (HCl) là một phân tử hai nguyên tử đơn giản, bao gồm
một nguyên tử hydro và một nguyên tử clo kết hợp với nhau thông qua một liên kết
đơn cộng hóa trị. Do nguyên tử clo có độ âm điện cao hơn so với nguyên tử hiđrô
nên liên kết cộng hóa trị này là phân cực rõ ràng. Do phân tử tổng thể có mômen
lưỡng cực lớn với điện tích một phần âm δ
-
tại nguyên tử clo và điện tích dương δ
+
tại nguyên tử hydro, nên phân tử hai nguyên tử hydro clorua là phân tử phân cực
mạnh. VÌ thế, nó rất dễ dàng hòa tan trong nước cũng như trong các dung môi phân
cực khác.
Khi tiếp xúc với nước, nó nhanh chóng bị ion hóa, tạo thành các cation hydro
(H
3
O
+
) và các anion clorua (Cl
-
) thông qua phản ứng hóa học thuận nghịch sau:

HCl + H
2
O → H
3
O+ + Cl−
Dung dịch tạo thành được gọi là axít clohiđric và nó là một axít mạnh. Hằng
số điện li axít hay hằng số ion hóa Ka là rất lớn, nghĩa là HCl bị điện li hay ion hóa
toàn phần trong nước.
Kể cả khi không có mặt nước thì hydro clorua vẫn có thể có phản ứng như một
axít. Ví dụ, hydro clorua có thể hòa tan trong các dung môi phân cực khác như
mêtanol và có phản ứng như một chất xúc tác axít cho các phản ứng hóa học khi
điều kiện khan nước (anhiđrơ) là mong muốn.
HCl + CH
3
OH → CH
3
O+H
2
+ Cl−
18
HCl cung cấp proton cho phân tử mêtanol (CH3OH)
Do bản chất axít của nó, hydro clorua là một chất khí có tính ăn mòn, cụ thể là
khi có sự hiện diện của hơi ẩm.
Khói trắng của clorua hiđrôcloric làm thay đổi pH của giấy quỳ. Màu đỏ chỉ ra
rằng dung dịch có tính axít.
.55*8c)*[C=01/d?)0^0B%
HCl được sinh ra trong các quá trình:
- Quá trình điện phân muối ăn sản xuất xút.
- Quá trình gia công chế biến có sử dụng Clo (quá trình Clo hóa).
- Các cơ sở gia công chế biến kim loại có tẩy rửa bằng HCl.

- Quá trình thiêu đốt chất dẻo, giấy và rác thải công nghiệp.
- Quá trình mạ điện.
- Quá trình làm sạch các nồi đun nấu.
- Quá trình sản xuất phân bón, dệt nhuộm và chế biến thực phẩm
.5-e)00P])*CF9%N[?:f?4g?/IPh)*:+CM))*Ph?
.5-.[?:f?CM))*Ph?
Tiếp xúc với khí HCl gây ra ảnh hưởng đến sức khỏe của con người ở nhiều
dạng khác nhau bao gồm làm ngứa phổi, da và màng nhầy, làm tê liệt hóa các chức
năng của hệ thống thần kinh trung ương, ngoài ra còn các vấn đề về hô hấp và tiêu
hóa.
Tiếp xúc nhiều hơi axit clohidric có thể bị nhiễm độc, gây ra bệnh viêm dạ
dày, bệnh viêm phế quản kinh niên, bệnh viêm da và giảm thị giác.
Do tác dụng kích thích cục bộ, HCl sẽ gây bỏng, sưng tấy, tụ máu trường hợp
nặng có thể dẫn tới phổi bị mọng nước.
Tiếp xúc khí HCl qua đường hô hấp lâu ngày có thể gây ra khàn giọng, phỏng
và loét đường hô hấp, đau ngực và bệnh dị ứng phổi.
Tiếp xúc với liều lượng cao gây ra nôn mửa, dị ứng phổi và chết do nhiễm
độc.
19
Clorua hidro tạo thành axit clohidric có tính ăn mòn cao khi tiếp xúc với cơ
thể. Việc hít thở bởi hơi khói gây ra ho, nghẹt thở, viêm mũi, họng và phần phía
trên của hệ hô hấp. Trong những trường hợp nghiêm trọng là phù phổi, tê liệt hệ
tuần hoàn và tử vong. Tiếp xúc với da có thể gây mẩn đỏ, các thương tổn hay bỏng
nghiêm trọng. Nó cũng có thể gây ra mù mắt trong những trường hợp nghiêm trọng.
Theo kết quả nghiên cứu của Tổ chức Y tế thế giới (WHO), HCl có thể gây
ảnh hưởng hệ thống vị giác, mắt, da, mũi, mồm.
Bắt đầu ở nồng độ 0,1- 3,23 mg/m
3
đã thấy có mùi, từ 2,83-12,8 mg/m
3

thấy
mùi rõ và từ 8,3-32,9 mg/m
3
thấy mùi nặng.
Công nhân làm việc nồng độ 15 mg/m
3
ở thời gian dài có thể bị hỏng răng và
để bảo vệ sức khỏe công nhân nên duy trì nồng độ ở mức 2,9 mg/m
3
.Không gây ung
thư.
.5-5[?:f?4g?/IPh)*
HCl làm cho cây cối chậm phát triển, với nồng độ cao thì cây chết. HCl có tác
dụng làm giảm độ mỡ bóng của lá cây, làm cho các tế bào biểu bì của lá bị co lại.
20
CHƯƠNG 2. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
5.08,H/4?)078,/IJ)0Cg)*)*0@
Nguồn khí thải HCl từ các nhà máy được thu hồi lại và dùng quạt thổi vào
tháp đệm. Dung dịch hấp thụ được dùng là nước , được bơm lên bồn cao vị và đi
vào tháp từ trên xuống qua một van và lưu lượng kế để theo dõi và điều chỉnh lưu
lượng. Hỗn hợp khí được thổi từ dưới đi lên và quá trình hấp thụ xảy ra trong tháp.
Khí sau khi xử lý sẽ được dẫn ra ống khói. Dung dịch sau khi hấp thụ sẽ thu hồi ở
đáy tháp vào bồn chứa và được đưa đi xử lý sau đó.
Quan sát sơ đồ công nghệ (hình 3), ta thấy được nguyên lý và cơ chế của hệ
thống hấp thụ khí HCl như sau:
- Đầu tiên khí HCl được quạt khí số (6) sẽ hút khí thải HCl vào hệ thống,
thông qua một lưu lượng kế số (5) và van chỉnh lưu lượng số (9) ta có thể quan sát,
điều chỉnh lưu lượng khí hút vào hệ thống, sau khi khí HCl qua lưu lượng kế sẽ đi
vào đáy tháp hấp thụ để khí HCl bay từ dưới lên tiến hành quá trình hấp thụ làm
sạch khí HCl.

- Tiếp tục, ta có bể chứa nước số (1), tại đây nước sẽ được bơm lỏng số (7)
bơm lên bồn cao vị số (3), qua van đóng ngắt số (8) để nhằm ngăn chặn nước tràn
ngược lại bể chứa gây hỏng bơm.
- Nước từ bồn cao vị số (3) sẽ tràn xuống qua van 3 chiều số (10), một chiều
trở lại dòng hoàn lưu xuống bể chứa, một chiều qua van chỉnh lưu lượng số (9) và
lưu lượng kế số (5) đi xuống từ đỉnh tháp hấp thụ. Quá trình này là quá trình mang
tính chất quan trọng nhất đảm bảo hiệu suất hấp thụ vì nó chắc chắn rằng trong tháp
hấp thụ nước chảy từ trên xuống tiếp xúc với dòng khí HCl thổi từ dưới lên.
- Trong tháp hấp thụ, khí HCl sau khi đã làm sạch bay lên đỉnh tháp và thoát
ra từ ống khói, nước hấp thụ xong chảy xuống đáy tháp và được tháo ra vào bể chứa
số (4) chờ được xử lý.
21
55L8,/IJ)0Cg)*)*0@
Hình 2.1. Sơ đồ công nghệ.
22
CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN THIẾT BỊ
-.i[%?@8j9)Nk8
Thông số ban đầu: lưu lượng hỗn hợp khí vào tháp là 9000 m
3
/h ở 30
o
C, áp
suất 760 mmHg. Thành phần HCl ban đầu bằng 7 % thể tích. Dung môi hấp thụ là
nước. Hiệu suất hấp thụ 90 %. Các thông số khác tự chọn.
-5B)0/M1)Cl)jm)*:S/C0</
-5.T0?@8/B)0/M1)
X
đ
: Tỷ số mol khí trong dòng lỏng vào tháp hấp thụ, (kmol HCl/kmol dung môi)
X

c
: Tỷ số mol khí trong dòng lỏng đi ra tháp hấp thụ, (kmol HCl/kmol dung môi)
Y
đ
: Nồng độ mol tương đối của khí trong hỗn hợp khí thải vào tháp hấp thụ, (kmol
HCl/kmol khí trơ)
Y
c
: Nồng độ mol tương đối của khí trong hỗn hợp khí thải khi đi ra tháp hấp thụ,
(kmol HCl/kmol khí trơ)
x
d
: Phần mol khí trong pha lỏng đi vào tháp hấp thụ, (kmolHCl/kmol dung dịch)
x
c
: Phần mol khí trong pha lỏng ra khỏi tháp hấp thụ, (kmolHCl/kmol dung dịch)
y
d
: Phần mol khí trong dòng khí đi vào tháp hấp thụ, (kmolHCL/kmol hỗn hợp khí)
y
c
: Phần mol khí trong dòng khí ra khỏi tháp hấp thụ, (kmolHCL/kmol hỗn hợp khí)
C
kk
: nồng độ mol khí(kmol/m
3
)
: nồng độ mol HCl vào tháp (kmol HCl/m
3
)

: nồng độ mol HCl ra khỏi tháp (kmol HCl/m
3
)
G
đ
: Suất lượng trong hỗn hợp khí, (kmolhh/h)
G
tr
: Suất lượng khí trơ, (kmol khí trơ/h)
L: Suất lượng nước, (kmol H
2
0/h)
L
tr
: Suất lượng cấu tử lỏng trơ, (kmol trơ/h)
23
-55H/78\/B)0/M1)
T=303K; P=1atm; A=0.9
Nhập liệu khí theo khối lượng: G
đ
= 9000 m
3
/h
Phần mol khí đầu vào: y
d
= 0.07 (kmolHCL/kmol hỗn hợp khí)
Tỉ số mol khí đầu vào:Y
d
= y
d

/(1 – y
d
) = 0.0753 (kmol HCl/kmol khí trơ)
Tỉ số mol khí ra: Y
c
= Y
d
.(1-A) = 0.00753 (kmol HCl/kmol khí trơ)
Phân tử khối trung bình khí vào: M = 0.07x36,5 + 0.93x29 = 29,53 (kg/kmol);
Khối lượng riêng khí vào:
)/(1885,1
303.082,0
53,29.1
.
.
3
mkg
TR
MP
yd
===
ρ
Nhập liệu khí theo mol:
)/(23,362
53,29
1885,1.9000
.
hkmol
M
G

G
d
ydd
d
===
ρ
Phương trình đường cân bằng:
Hệ số Henry cho dung dịch nước của HCl ở 30
o
C:
H = 0.0022.10
6
(mmHg)
Áp dụng định luật Raoult: y
cb
= (H/P).x = 2,89.x
X
X
Xm
mX
Y
cb
89,11
89,2
)1(1 −
=
−+
=
Thay Y
đ

= 0.0753, ta được X
cmax
= 0.0247
Nhập liệu lỏng: L
d
= L
tr
=1.2L
trmin

Do nhập liệu nước tinh khiết nên X
đ
= 0
Suất lượng mol khí trơ:
G
tr =
G
đ
*(1-y
đ
)= 362.23*(1-0.07)=336.87(kmol/h)
)/(3,924
00247,0
00753,00753,0
.87,336.
max
min
hkmol
XX
YY

GL
dc
cd
trtr
=
−
−
=
−
−
=
24
L
tr
= 1.2L
trmin
= 1.2 x 924.3 = 1109.18 (kmol/h) = 40485.07 (kg/h) = 40.66 (m
3
/h)
(
68,995
2
=
OH
ρ
kg/m
3
, trang 12,STT1,M=36.5)
Phương trình đường làm việc:

cd
tr
tr
tr
tr
YX
G
L
X
G
L
Y +−=
=> Y = 3.29X + 0.00753
Thế Y
d
=0,0753 vào phương trình đường làm việc, ta được X
c
= 0.0206

0202,0
0206,01
0206,0
1
=
+
=
+
=
c
c

c
X
X
x
Phần mol khí ra: y
c
= Y
c
/(1 + Y
c
) = 0.0753/(1 + 0.0753) = 0.07 (kmolHCL/kmol hỗn
hợp khí)
Lượng khí bị hấp thụ: G
ht
= G
d .
y
d
.A = 362.23 x 0.07 x 0.9 = 22.82 (kmol/h)
Suất lượng khí ra: G
c
= G
d
– G
ht
= 362.23 – 22.82 = 339.42 (kmol/h)
Phân tử khối khí ra(10% HCl): M = 0.007x36.5 + (1-0.007)x29 = 29.05 (kg/kmol)
Khối lượng riêng khí ra:
)/(169,1
303.082,0

05,29.1
.
.
kmolkg
TR
MP
===
ρ
Suất lượng mol lỏng ra: L
c
= L
d
+ G
ht
= 1109.18 + 22.82 = 1132 (kmol/h)
Phân tử khối trung bình lỏng ra: M = 0.0202x36.5 + (1-0.0202)x18 = 18.374
(kg/kmol)
Suất lượng khối lượng lỏng ra: L
c
= 1132 x 18.374 = 20799.4 (kg/h)
25
Phương trình đường làm việc:
cd
tr
tr
tr
tr
YX
G
L

X
G
L
Y
+−=

 Y = 3.29X + 0.00753
Phương trình đường cân bằng:
Hệ số Henry cho dung dịch nước của HCl ở 30
o
C:
H = 0.0022.10
6
(mmHg)
Áp dụng định luật Raoult: y
cb
= (H/P).x = 2,89.x
X
X
Xm
mX
Y
cb
89,11
89,2
)1(1 −
=
−+
=
Bảng 3.1. Số liệu tọa độ đường làm việc và đường cân bằng

n  

0 0.0075 0
0.001 0.0108 0.0029
0.002 0.0141 0.0058
0.003 0.0174 0.0087
0.004 0.0207 0.0116
0.005 0.024 0.0146
0.006 0.0273 0.0175
0.007 0.0306 0.0205
0.008 0.0339 0.0235
0.009 0.0371 0.0265
0.01 0.0404 0.0295
0.012 0.047 0.0355
0.014 0.0536 0.0416
0.016 0.0602 0.0477
0.018 0.0668 0.0539
0.0206 0.0753 0.0619