Thiết kế tháp đệm xử lý SO2, công suất 12300 m3/h

TRƯỜNG ĐẠI HỌC DUY TÂN
KHOA MÔI TRƯỜNG
ĐỒ ÁN KĨ THUẬT KIỂM SOÁT Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ
TIẾNG ỒN VÀ PHÓNG XẠ
THIẾT KẾ THÁP ĐỆM XỬ LÝ SO
2
.
CÔNG SUẤT 12300 m
3
/h.
Giảng viên hướng dẫn : PGS.TS ĐINH XUÂN THẮNG
Sinh viên thực hiện : NGUYỄN THỊ Ý NHI
Mã số sinh viên : 152255763
Lớp : K15KMT
Nhóm : 11
Đà Nẵng tháng 3/2013
Đồ án kĩ thuật kiểm soát ô nhiễm không khí tiếng ồn và phóng xạ
GVHD: PGS.TS ĐINH XUÂN THẮNG
MỞ ĐẦU
Hiện nay, sự phát triển của các ngành công nghiệp tạo ra các sản phẩm phục vụ con
người , đồng thời cũng tạo ra một lượng chất thải vô cùng lớn làm phá vỡ cân bằng sinh
thái mà các quá trình sinh thái không kịp xử lý nên gây ô nhiễm môi trường.
Những tác nhân gây ô nhiễm gồm chất thải ở dạng rắn, lỏng, khí và các dạng năng
lượng như nhiệt độ, tiếng ồn… Trong môi trường tự nhiên luôn tồn tại những yếu tố này
nhưng nếu nồng độ vượt mức chịu đựng và khả năng tự làm sạch của môi trường sẽ gây
ra tác động xấu đến con người, sinh vật thì nó trở thành chất ô nhiễm.
Các chất ô nhiễm không khí chủ yếu là oxit cacbon, oxit lưu huỳnh, oxit nito,
hydrocacbon và bụi công nghiệp. Những nguồn phát sinh ô nhiễm chính là từ các hoạt
động giao thông, một số ngành công nghiệp và các nhà máy nhiệt điện…
Không khí bị ô nhiễm ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người, sự sinh trưởng và
phát triển của động thực vật, phá hủy vật liệu, làm giảm cảnh quan môi trường. Vì vậy,

việc ngăn ngừa và giảm thiểu ô nhiễm không khí rất cần thiết đối với con người và môi
trường.
Phương hướng hiệu quả để giảm ô nhiễm không khí là hoàn thiện các quá trình công
nghệ, bảo đảm độ kín tuyệt đối cho các thiết bị, ứng dụng phương pháp vận chuyển vật
liệu trong ống dẫn khí bằng khí nén và xây dựng các hệ thống xử lý khí thải. Xử lý khí và
hơi độc hại thường ứng dụng các phương pháp: hấp thụ, hấp phụ, xúc tác, nhiệt và ngưng
tụ.
Trong phạm vi của đồ án môn học ô nhiễm không khí em sẽ tập trung giới thiệu và
thiết kế thiết bị tháp đệm xử lý khí SO
2
bằng phương pháp hấp thu. Nhằm tìm hiểu xem
quá trình xử lý có đạt hiệu quả và kinh tế không , để có thể đưa vào hệ thống xử lý khí
thải trong các ngành sản xuất công nghiệp và sinh hoạt.
Nguyễn Thị Ý Nhi - K15KMT 1
Đồ án kĩ thuật kiểm soát ô nhiễm không khí tiếng ồn và phóng xạ
GVHD: PGS.TS ĐINH XUÂN THẮNG
 Bản vẽ
 Tài liệu tham khảo
- PGS. TS. Đinh Xuân Thắng, 2007, Giáo trình ô nhiễm không khí, NXB Đại học
Quốc Gia, TP. HCM.
- Tài liệu bài giảng môn Công nghệ xử lý nước thải của PGS. TS. Đinh Xuân
Thắng.
- Quy chuẩn chuyên ngành QCVN 19:2009.
 Mục tiêu của đồ án
- Tính toán xử lý SO
2
bằng tháp đệm
- Tính toán thiết bị, chọn quạt gió và ống khói
 Nội dung của đồ án
- Giới thiệu tổng quan về khí SO

2
- Giới thiệu tổng quan về các phương pháp xử lý
- Tính toán thiết kế tháp đệm
- Bản vẽ kĩ thuật
 Phương pháp thực hiện
- Nghiên cứu lý thuyết xử lý nước thải trong các sách, giáo trình chuyên ngành.
- Sự hướng dẫn của giáo viên phụ trách.
- Tìm và tham khảo tài liệu trên Website có liên quan.
- Tham khảo các đồ án xử lý khí SO
2
đã thực hiện.
- Tính toán các công trình đơn vị trong hệ thống xử lý nước thải
- Xử lý thông tin đưa vào chương trình tin học: word, autocad.
Nguyễn Thị Ý Nhi - K15KMT 2
Đồ án kĩ thuật kiểm soát ô nhiễm không khí tiếng ồn và phóng xạ
GVHD: PGS.TS ĐINH XUÂN THẮNG
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ KHÍ SO
2
.
SO
2
được gọi là sunfua dioxit, khí sunfurơ, dioxit lưu huỳnh, anhidrit sunfurơ …
Trong lĩnh vực ô nhiễm không khí, SO
2
là chất ô nhiễm hàng đầu, thường gặp trong
không khí môi trường sản xuất công nghiệp, đặc biệt là ngành hóa chất.
1.1 Tính chất hóa lý của khí SO
2
.
- SO

2
là một khí không màu, không cháy, có mùi hăng cay và gây ngạt thở, có vị
chua của acid.
- Phân tử lượng của SO
2
là 64 và nặng hơn không khí, d = 2,279. SO
2
dễ hóa lỏng
dưới áp suất cao hoặc làm lạnh ở -15
o
C. 1 lít SO
2
lỏng cho 500 lít SO
2
khí.
- SO
2
tan trong nước thành H
2
SO
3
, H
2
SO
3
bị oxy hóa thành H
2
SO
3
dưới tác dụng của

O
2
hòa tan.
- SO
2
có tính khử nên được ứng dụng trong công nghiệp để tẩy màu và các phản
ứng phân tích hóa học.
1.2 Các nguồn tạo ra SO
2
.
- Trong hoạt động giao thông.
- Các ngành công nghiệp hóa chất, luyện kim, sơn, thủy tinh…
- Các công nghiệp sử dụng các nguyên liệu chứa S: nhiệt điện, nồi nung, lò hơi đốt
than hoặc dầu…
- Công nghiệp dầu mỏ.
- Công nghiệp giấy, đường, sợi, da… SO
2
được dùng làm chất tẩy trắng.
- SO
2
được dùng trong máy lạnh, làm chất xông hơi trong sát trùng, tẩy uế, diệt
chuột…
- SO
2
thường thoát ra ngoài môi trường từ các ống khói hoặc các hệ thống thông gió
gây ô nhiễm không khí.
1.3 Tác hại của SO
2
.
- SO

2
ảnh hưởng rất nhiều đến sức khỏe, các hoạt động của con người, cũng như
động vật, thực vật và bầu khí quyển .
Nguyễn Thị Ý Nhi - K15KMT 3
Đồ án kĩ thuật kiểm soát ô nhiễm không khí tiếng ồn và phóng xạ
GVHD: PGS.TS ĐINH XUÂN THẮNG
- Đối với con người: khí SO
2
gây kích ứng các niêm mạc mắt, khi hít phải có thể gây
ra các bệnh về đường hô hấp như: viêm phế quản, viêm phổi, giản phổi , suy tim , hen
xuyển . . . . Nếu hít phải SO
2
với nồng độ cao có thể gây tử vong .
- Đối với vật liệu và công tŕnh xây dựng :
 Khí SO
2
có khả năng chuyển thành acid sunfuric , là chất phản ứng mạnh.
Do đó làm hư hỏng, làm thay đổi tính năng vật lư, màu sắc, độ bền các vật
liệu xây dựng như đá vôi , đá hoa , đá cẩm thạch … cũng như phá hoại, làm
giảm tuổi thọ các sản phẩm điêu khắc , các tượng đài, các công tŕnh xây
dựng.
 Sắt , thép ,các kim loại khác , các công tŕnh xây dựng cũng dễ dàng bị gỉ ,
bị ăn ṃn hóa học và điện hóa .
- Đối với thực vật :
 Khí SO
2
xâm nhập vào các mô của cây và kết hợp với nước để tạo thành
acid sunfurơ gây tổn thương màng tế bào và làm giảm khả năng quang hợp
của cây . Cây chậm lớn , vàng úa và chết .
 Khí SO

2
làm cây cối chậm lớn , nhiều bệnh tật , chất lượng giảm, hiệu quả
thu hoạch kém .
- Mưa acid : khí SO
2
trong khí quyển khi gặp các chất oxy hóa hay dưới tác động
của nhiệt độ, ánh sáng chúng chuyển thành SO
3
nhờ O
2
có trong không khí . Khi gặp H
2
O,
SO
3
kết hợp với nước tạo thành H
2
SO
4
. Đây chính là nguyên nhân tạo ra các cơn mưa
acid mà thiệt hại của mưa acid gây ra là rất lớn. Mưa acid làm tăng tính acid của trái đất ,
hủy diệt rừng và mùa màng, gây nguy hại đối với sinh vật nước, đối với động vật và cả
con người . Ngoài ra, c̣n phá hủy các nhà cửa, công tŕnh kiến trúc bằng kim loại bị ăn ṃn
… Nếu H
2
SO
4
có trong nước mưa với nồng độ cao sẽ làm bỏng da người hay làm mục nát
áo quần .
Nguyễn Thị Ý Nhi - K15KMT 4

Đồ án kĩ thuật kiểm soát ô nhiễm không khí tiếng ồn và phóng xạ
GVHD: PGS.TS ĐINH XUÂN THẮNG
CHƯƠNG II : GIỚI THIỆU PHƯƠNG PHÁP
XỬ LÝ KHÍ SO
2
BẰNG HẤP THỤ.
2.1 Xử lý bụi bằng phương pháp ướt.
2.1.1 Nguyên lý.
Quá trình lọc bụi trong thiết bị lọc kiểu ướt được dựa trên nguyên lý tiếp xúc giữa
dòng khí mang bụi với chất lỏng, bụi trong dòng khí bị chất lỏng giữ lại và thải ra ngoài
dưới dạng cặn bùn. Phương pháp lọc bụi bằng thiết bị lọc kiểu ướt đơn giản và cho hiệu
quả rất cao.
Các biện pháp cơ bản như:
- Dòng khí bụi đi vào thiết bị và được rửa bằng chất lỏng. Các hạt bụi được tách ra
khỏi khí nhờ va chạm với các giọt nước.
- Chất lỏng tưới ướt bề mặt làm việc của thiết bị, dòng khí tiếp xúc với bề mặt này,
các hạt bụi bị hút bởi màng nước và tách ra khỏi dòng khí.
- Dòng khí bụi được sục vào nước và bị chia thành các bọt khí, các hạt bụi bị dính
ướt và loại ra khỏi khí.
Chất lỏng được sử dụng phổ biến nhất trong thiết bị lọc bụi kiểu ướt là nước.
Trường hợp thiết bị lọc có chức năng vừa khử bụi vừa khử khí độc thì chất lỏng có thể là
một loại dung dịch nào đó do quá trình hấp thụ quyết định.
2.1.2 Ưu điểm & nhược điểm.
♣ Ưu điểm
-Thiết bị lọc bụi ướt dễ chế tạo, giá thành thấp nhưng hiệu quả lọc cao.
-Có thể lọc được bụi có kích thước dưới 0.1µm (Ví dụ thiết bị lọc Venturi).
-Có thể làm việc với khí có nhiệt độ và độ ẩm cao mà một số thiết bị khác không thể
đáp ứng được như bộ lọc túi vải, bộ lọc bằng điện.
-Nguy hiểm cháy, nổ thiết bị thấp.
-Thiết bị lọc bụi kiểu ướt có thể thu hồi hơi và các khí độc hại bằng quá trình hấp

thụ.
Nguyễn Thị Ý Nhi - K15KMT 5
Đồ án kĩ thuật kiểm soát ô nhiễm không khí tiếng ồn và phóng xạ
GVHD: PGS.TS ĐINH XUÂN THẮNG
♣ Nhược điểm
-Bụi được thu hồi và thải ra dưới dạng cặn bùn do đó có thể làm phức tạp hệ thống
thoát nước và tăng chi phí xử lý nước thải.
-Dòng khí thoát ra khỏi thiết bị có độ ẩm cao và có thể mang theo những giọt lỏng
làm han gỉ đường ống, ống khói và các bộ phận khác.
-Trường hợp khí thải có tính ăn mòn, cần bảo vệ thiết bị và hệ thống bằng vật liệu
chống ăn mòn.
2.2 Cơ sở lý thuyết của quá trình hấp thụ.
2.2.1 Nguyên tắc cơ bản của hấp thụ khí:
Hấp thụ khí là tạo ra một sự tiếp xúc giữa dòng khí chứa các chất ô nhiễm và các hạt
dung dịch hấp thụ thường được phun ra với kích thước nhỏ và mật độ lớn. Các chất ô
nhiễm được tách ra bằng việc hòa tan trong chất lỏng chất hấp thụ hoặc xảy ra phản ứng
hóa học giữa chất ô nhiễm và dung dịch hấp thụ
Quá trình hấp thụ chất khí vào chất lỏng xảy ra qua ba giai đoạn:
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 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 trong lòng khối chất
lỏng hấp thụ.
2.2.2 Hiệu quả của quá trình hấp thụ phụ thuộc:
Diện tích bề mặt tiếp xúc giữa dòng khí và các hạt dung dịch hấp thụ.
Thời gian tiếp xúc
Dung dịch hấp thụ
Nhiệt độ khí thải.
Hướng chuyển động tương đối của dòng khí và dung môi.
Tốc độ của dòng khí…

Nguyễn Thị Ý Nhi - K15KMT 6
Đồ án kĩ thuật kiểm soát ô nhiễm không khí tiếng ồn và phóng xạ
GVHD: PGS.TS ĐINH XUÂN THẮNG
2.2.3 Dung dich hấp thụ:
Dung dịch hấp thụ là một trong những yếu tố quan trọng quyết định hiệu quả của quá
trình hấp thụ. Một dung dịch hấp thụ tối ưu cần đạt được:
Có khả năng hấp thụ được các chất ô nhiễm cần xử lý.
Dễ bay hơi ở nhiệt độ và áp suất thấp.
Có tính chất hòa tan chọn lọc.
Độ nhớt động lực học thấp.
Không tạo kết tủa để tránh thiết bị xử lý bị tắc.
Ít hoặc không gây ăn mòn thiết bị.
Không gây độc hại đối với con người.
Rẻ tiền, dễ kiếm.
Tuy nhiên, khó có loại dung dịch hấp thụ nào đáp ứng được tất cả yêu cầu trên, vì
vậy khi lựa chọn dung dịch hấp thụ thường dựa vào khà năng hấp thụ các chất ô nhiễm
làm yếu tố quan trọng nhất.
2.3 Dung dịch hấp thụ khí SO
2
:
Để hấp thụ SO
2
có thể sử dụng dung dịch hấp thụ là nước, dung dịch hoặc huyền
phù của muối kim loại kiềm và kiềm thổ như: CaCO
3
, Ca(OH)
2
,MgO, ZnO, Na
2
CO

3
,
amoniac, các amin thơm…
a. Hấp thụ bằng nước.
Quá trình hấp thụ SO
2
bằng nước diễn ra theo phản ứng:
Độ hòa tan SO
2
trong nước thấp nên cần lưu lượng nước lớn và thiết bị hấp thụ có
thể tích lớn. Việc loại SO
2
ra khỏi dung dịch được thực hiện bằng cách đun nóng đến
100
o
C, cần chi phí nhiệt lớn.
b. Hấp thụ bằng huyền phù CaCO
3
.
Ưu điểm của phương pháp này là quy trình công nghệ đơn giản , chi phí hoạt động
thấp, chất hấp thụ dễ tìm và rẻ, có khả năng xử lý khí mà không cần làm nguội và xử lý
bụi sơ bộ.
Nguyễn Thị Ý Nhi - K15KMT 7
Đồ án kĩ thuật kiểm soát ô nhiễm không khí tiếng ồn và phóng xạ
GVHD: PGS.TS ĐINH XUÂN THẮNG
Quá trình hấp thụ bằng huyền phù CaCO
3
(thành phần rắn : lỏng = 1:10, kích thước
hạt CaCO
3

0,1mm) diễn ra theo các giai đoạn sau:
Các phản trên phụ thuộc thành phần và độ pH của huyền phù.
Quá tŕnh hấp thụ được thực hiện trong nhiều loại tháp khác nhau: tháp đệm, tháp
chảy màng, tháp đĩa, tháp phun, tháp sủi bọt và tháp tầng sôi.
c. Hấp thụ bằng huyền phù oxit – hydroxit magie.
SO
2
được hấp thụ bỏi oxit – hydroxit magie, tao thành tinh thể ngậm nước sunfit
magie. Trong thiết bị hấp thu, xảy ra các phản ừng sau:
Nguyễn Thị Ý Nhi - K15KMT 8
Đồ án kĩ thuật kiểm soát ô nhiễm không khí tiếng ồn và phóng xạ
GVHD: PGS.TS ĐINH XUÂN THẮNG
Độ ḥa tan của sunfit magie trong nước bị giới hạn, nên lượng dư ờ dạng
MgSO
3
.6H
2
O và MgSO
3
.3H
2
O rơi xuống thành cặn lắng.
Tỷ lệ rắn:lỏng trong huyền phù là 1:10, độ pH ở đầu vào là 6,8÷7,5 còn ở đầu ra là
5,5÷6. Sunfat magie được hình thành do oxy hóa sunfit magie.
Sự h́nh thành MgSO
4
không có lợi

cho việc tái sinh MgO (nhiệt độ phân hủy MgSO
4

là 1200÷1300
o
C). Tái sinh oxit magie được thực hiện trong ḷ nung ở nhiệt độ 900
o
C với
xúc tác than cốc.
Ưu điểm:
Có thể xử lư khí nóng không cần làm nguội sơ bộ.
Thu được sản phẩm tận dụng là acid sunfuaric.
MgO sẵn có và rẻ, hiệu quả xử lư cao.
d. Hấp thụ bằng huyền phù oxit kẽm.
Phản ứng hấp phụ:
Khi nồng độ SO
2
lớn:
Sunfit kẽm tạo thành không tan trong nước được tách ra bằng xiclon nước và sấy
khô. Tái sinh ZnO bằng cách nung sunfit ở 350
o
C.
SO
2
được tiếp xúc xử lư, c̣n ZnO được tái sử dụng trong quá tŕnh hấp thụ.
Ưu điểm: có khả năng xử lư ở nhiệt độ cao (200÷250
o
C).
Nhược điểm: có thể h́nh thành sunfat kẽm (ZnSO
4
), làm cho việc tái sinh ZnO bất
lợi về kinh tế nên phải thường xuyên tách ZnSO
4

và bổ sung thêm ZnO.
e. Hấp thụ bằng muối natri
Nguyễn Thị Ý Nhi - K15KMT 9
Đồ án kĩ thuật kiểm soát ô nhiễm không khí tiếng ồn và phóng xạ
GVHD: PGS.TS ĐINH XUÂN THẮNG
Ưu điểm: ứng dụng chất hấp thụ hóa học không bay hơi, có khả năng hấp thụ lớn.
Được ứng dụng có thể loại các SO
2
ra khỏi khí ở các nồng độ khác nhau.
Nếu dùng soda để hấp thụ thu được sunfot và bisunfit natri.
Khí tham gia phản ứng với sunfit và bisunfit làm tăng nồng độ bisunfit.
Dung dịch h́nh thành tác dụng với oxit kẽm tạo thành sunfit kẽm.
f. Hấp thụ bằng dung dịch amoniac.
SO
2
được hấp thụ bỏi dung dịch amoniac hoặc dung dịch sunfit – bisunfit amon.
Ưu điểm: hiệu quả cao,chất hấp thu dễ kiếm, thu được sản phẩm cần thiết (sunfit và
bisunfit amon).
Phản ứng hóa học của quá tŕnh:
Nếu thêm HNO
3
:
Nitrat amon (NH
4
)NO
3
thu được dùng làm phân bón, c̣n khí thu được chứa 15 ÷
30% SO
2
để sản xuất H

2
SO
4
.
Tương tự có thể sản xuất phân photphat bằng cách cho thêm axit photphoric.
Nguyễn Thị Ý Nhi - K15KMT 10
Đồ án kĩ thuật kiểm soát ô nhiễm không khí tiếng ồn và phóng xạ
GVHD: PGS.TS ĐINH XUÂN THẮNG
Ngoài các dung dịch hấp thụ khí SO
2
được giới thiệu ở trên c̣n có một số dung dịch
hấp thụ khác.
2.4 Tháp đệm:
Tháp đệm có dạng hình trụ thẳng đứng, bên trong chứa đầy những vật liệu rỗng như:
hạt polyetylen có dạng xoắn ốc hoặc vành khuyên, các khâu bằng sứ, kim loại hay plastic
với các kích thước khác nhau được xếp ngẫu nhiên trong thiết bị. Vật liệu đệm phải đảm
bảo không gãy vở, có trọng lượng nhỏ, không bị ăn mòn do hóa chất và tạo ra diện tích bề
mặt lớn. Nếu hấp thụ khí, hơi có tính ăn mòn thì vật liệu đệm phải có tính chống lại ăn
mòn
Khí thải được dẫn vào ở đáy tháp và thoát ra ở đỉnh tháp. Dung dịch hấp thụ được
tưới đều từ đỉnh lớp đệm và chảy dọc theo các bề mặt vật liệu. Phản ứng hấp thụ xảy ra
trên bề mặt ướt của lớp đệm. Quá trình tiếp xúc giữa dòng khí và dung dịch hấp thụ là tiếp
xúc dạng màng. Dòng dung dịch hấp thụ bám trên bề mặt của lớp vật liệu đệm một lớp
mỏng, vì vậy tạo ra một bề mặt tiếp xúc lớn giữa dung dịch và khí. Vận tốc dòng khí đi
qua lớp đệm trong khoảng v = 1÷1,5 m/s. Chiều dày lớp đệm h = 0,4÷3 m. Dung dịch hấp
thụ được phân phối đều trên toàn mặt cắt ngang tháp bắng vòi phun hay ống khoan lỗ.
Cường độ tưới dung dịch hấp thu μ = 1,5 ÷ 4 kg/kg kk.
Tháp hấp thụ đệm cũng có tác dụng tách các hạt bụi có kích thước khoảng 10 μm
hoặc nhỏ hơn, do ngưng hơi các phân tử từ trạng thái hơi. Tháp đệm khi vận hành thường
làm tăng trở lực cục bộ, bởi vậy phải dùng một quạt gió thích hợp. Một trong những

nhược điểm của tháp đệm là hay xảy ra hiện tượng “ tắc nghẽn” và “sặc” thiết bị do các
chất kết tủa sinh ra từ các phản ứng phụ giữa các chất ô nhiễm và dung dịch hấp thụ hoặc
bụi gây ra., từ đó làm cho hiệu suất xử lý thường không ổn định.
2.5 Sơ đồ công nghệ.
Hình 3.1. Sơ đồ hấp thụ SO
2
bằng CaCO
3
Nguyễn Thị Ý Nhi - K15KMT 11
Khí đầu ra
ống
khó
i

Khí SO
2

Xử lý
Thùng
rửa
khí
rỗng
Dung môi hấp
thụ CaCO
3
Bơ
m
Bồn chứa
nước thải
Quạ

t

Đồ án kĩ thuật kiểm soát ô nhiễm không khí tiếng ồn và phóng xạ
GVHD: PGS.TS ĐINH XUÂN THẮNG
Chọn phương pháp xử lý SO
2
: hấp thụ bằng CaCO
3
.
 CaCO
3
và nước được cho vào bể pha hóa chất sau đó khuấy trộn đều tạo
dung môi hấp thụ. Tại đây dung môi được bơm dẫn vào thùng chứa dung dịch, bơm vào
tháp bằng một đường ống khác. Dung môi được phun từ trên tháp xuống trải đều thông
qua hệ thống vòi phun.
 Khí SO
2
được quạt thổi vào tháp, đi từ dưới lên, thông qua lưới phân phối
khí, khí SO
2
cũng được trải đều trong tháp. Lúc này trong tháp sẽ xảy ra quá trình tiếp xúc
pha giữa dung môi và khí thải. SO
2
sẽ được nước hấp thụ. Sau đó không khí sạch được
quạt đẩy vào ống khói và thải ra môi trường.
 Dung môi sau khi hấp thụ SO
2
sẽ tạo thành CaSO
3
rơi xuống đáy tháp đệm

và được bơm đến bể chứa nước thải. Nước thải này sẽ được xử lý trước khi xả thải ra môi
trường.
Nguyễn Thị Ý Nhi - K15KMT 12
ống
khó
i

Quạt
Đồ án kĩ thuật kiểm soát ô nhiễm không khí tiếng ồn và phóng xạ
GVHD: PGS.TS ĐINH XUÂN THẮNG
CHƯƠNG III : TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ.
Thiết kế tháp đệm xử lý SO
2
với các số liệu sau:
- Lưu lượng khí thải : Q = 12300 m
3
/h.
- Nồng độ SO
2
ban đầu : [SO
2
]
đ
= C
đ
= 13 g/m
3
= 13.000 mg/m
3
.

- Nhiệt độ khí thải : t = 60
o
C = 333
o
K.
- Áp suất làm việc chọn : P = 1 atm = 760 mmHg.
- Nồng độ SO
2
đầu ra : [SO
2
]
cp
= C
cp
= 0,5 g/m
3
= 500 mg/m
3
.
(QCVN 19:2009, cột B)
- Dung dịch sử dụng trong quá trình hấp thụ là huyền phù CaCO
3
(R/L = 1/10).
- Nhiệt độ huyền phù = nhiệt độ khí thải = 60
o
C.
- ; ρ
nước
= 1000 kg/m
3

.
 Nội dung tính toán: Tính toán thiết bị, chọn quạt gió và ống khói.
 Cân bằng vật chất.
Huyền phù CaCO
3
có tỉ lệ: (về khối lượng)
•Khối lượng mol huyền phù.
•Khối lượng riêng huyền phù.
•Lập phương trình cân bằng:
Nguyễn Thị Ý Nhi - K15KMT 13
Đồ án kĩ thuật kiểm soát ô nhiễm không khí tiếng ồn và phóng xạ
GVHD: PGS.TS ĐINH XUÂN THẮNG
Trong đó:
: áp suất riêng phần SO
2
, (mmHg).
[SO
2
] : nồng độ SO
2
cân bằng.
T: nhiệt độ làm việc của tháp, T = 333
o
C
Từ phương trình cân bằng lập đường cân bằng:
Số liệu đường cân bằng:
X
*
0,002 0,0025 0,0036 0,0045 0,0052 0,0059 0,0065 0,0071
Y

*
0,0005 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005 0,006 0,007
Nguyễn Thị Ý Nhi - K15KMT 14
Đồ án kĩ thuật kiểm soát ô nhiễm không khí tiếng ồn và phóng xạ
GVHD: PGS.TS ĐINH XUÂN THẮNG
 Đường làm việc.
•Suất lượng mol của pha khí vào tháp.
• Nồng độ pha khí vào tháp.
Nguyễn Thị Ý Nhi - K15KMT 15
Đồ án kĩ thuật kiểm soát ô nhiễm không khí tiếng ồn và phóng xạ
GVHD: PGS.TS ĐINH XUÂN THẮNG
•Nồng độ pha khí ra khỏi tháp.
•Suất lượng khí trơ.
 Tìm X
max
, X
đ
.
X
max
ứng với Y
đ
nằm trên đường cân bằng.
Thay vào đường cân bằng ta t́m được giá trị X
max
.
 [SO
2
] = 0,0038 mol SO
2

/mol HP.
Ta có:
Nguyễn Thị Ý Nhi - K15KMT 16
Đồ án kĩ thuật kiểm soát ô nhiễm không khí tiếng ồn và phóng xạ
GVHD: PGS.TS ĐINH XUÂN THẮNG
X
max
= [SO
2
] = 0,0038 mol SO
2
/mol HP ; X
đ
= [SO
2
] = 0 mol SO
2
/mol HP.
 Lượng dung môi hấp thu
•Lượng dung môi tối thiểu.
•Lượng dung môi thực tế.
•Lượng dung môi sử dụng theo thể tích.
 Nồng độ dung dịch ra khỏi tháp hấp thụ.
•Nồng độ dung dịch ra khỏi tháp hấp thụ.
3.1 Tính toán tháp hấp thụ.
Chọn loại đệm:
- Đệm ṿng Rasisga đổ lộn xộn vật liệu đệm bằng sứ kích thước 50 x 50 x 5 mm.
- V
d
= 0,79 m

3
/m
3
; ó
đ
= 95 m
2
/m
3
.
- Độ nhớt của SO
2
ở 20
o
C: .
Nguyễn Thị Ý Nhi - K15KMT 17
Đồ án kĩ thuật kiểm soát ô nhiễm không khí tiếng ồn và phóng xạ
GVHD: PGS.TS ĐINH XUÂN THẮNG
- Độ nhớt của nước ở 20
o
C: .
 Lưu lượng khí thải trung b́nh pha khí.
•Suất lượng khí thải của SO
2
.
•Lưu lượng khí SO
2
bị hấp thụ.
•Lưu lượng khí thải đi vào tháp đệm.
•Lưu lượng khí thải đi ra tháp đệm.

•Lưu lượng khí thải trung b́nh pha khí.
 Vận tốc dòng khí trung bình qua tháp xây dựng theo tốc độ sặc.
Trong đó:
ω
c
: vận tốc sặc, m/s.
σ : bề mặt riêng của đệm, m
2
/m
3
.
Nguyễn Thị Ý Nhi - K15KMT 18
Đồ án kĩ thuật kiểm soát ô nhiễm không khí tiếng ồn và phóng xạ
GVHD: PGS.TS ĐINH XUÂN THẮNG
V
d
: thể tích tự do của đệm, m
3
/m
3
.
g : gia tốc trọng trường, m/s
2
.
ñ
x-TB
, ñ
y-TB
: khối lượng riêng trung b́nh của pha lỏng và pha hơi, kg/m
3

.
́
x
, ́
y
: độ nhớt của pha lỏng theo nhiệt độ.
•Khối lượng riêng trung bình của chất lỏng.
•Khối lượng riêng trung bình của pha khí.
•Lượng dung môi sử dụng.
•Lượng khí qua thiết bị.
Nguyễn Thị Ý Nhi - K15KMT 19
Đồ án kĩ thuật kiểm soát ô nhiễm không khí tiếng ồn và phóng xạ
GVHD: PGS.TS ĐINH XUÂN THẮNG
•Vận tốc khí thải trung bình qua tháp.
 Đường kính tháp hấp thụ.
Chọn D = 1,3 m
Trong đó:
Q : Lưu lượng khí thải trung b́nh pha khí, m
3
/s.
ω : Vận tốc khí thải trung bình qua tháp, m/s.
 Xác định chiều cao tháp hấp thụ .
Mật độ tưới thực tế.
Trong đó:
V: thể tích pha lỏng, m
3
/h.
F
t
: diện tích tháp, m

2
.
Mật độ tưới thích hợp.
Trong đó: B = 0,0093 là giá trị số (Tra bảng IX.6 – tr.177 – sổ tay quá tŕnh thiết bị
công nghệ hóa học, Tập 2)
Ta có:
Nguyễn Thị Ý Nhi - K15KMT 20
Đồ án kĩ thuật kiểm soát ô nhiễm không khí tiếng ồn và phóng xạ
GVHD: PGS.TS ĐINH XUÂN THẮNG
 Xác định số đơn vị truyền khối .
•Động lực trung bình của tháp hấp thụ
Trong đó:
Δy
đ
: động lực trung bình tại đáy tháp hấp thụ.
Δy
đ
= y
đ
- y
đ
*
= 0,00555 – m x X
c
= 0,00555 – 1,029 x = 0,00295
Với: m: : hệ số góc của đường cân bằng, m = 1,029.
Δy
c
: động lực trung bình tại đỉnh tháp hấp thụ.
Δy

c
= y
c
- y
c
*
= 0,00021
•Số đơn vị truyền khối.
Trong đó:
y
đ
= 0,00555 phần mol SO
2
.
y
c
= 0,00021phần mol SO
2
.
Δy
TB
: động lực trung bình của tháp hấp thụ.
 Xác định chiều cao của đơn vị truyền khối .
•Hệ số khuếch tán trong pha khí.
Trong đó:
Nguyễn Thị Ý Nhi - K15KMT 21
Đồ án kĩ thuật kiểm soát ô nhiễm không khí tiếng ồn và phóng xạ
GVHD: PGS.TS ĐINH XUÂN THẮNG
T : nhiệt độ của hỗn hợp khí, T = 333
o

K.
P : áp suất của hỗn hợp khí, P = 1 atm.

, V
KK
: thể tích mol của khí SO
2
và không khí.

•Chiều cao của một đơn vị truyền khối pha khí.
Trong đó:
V
d
= 0,79 m
3
/m
3
; Ø = 1; ó
đ
= 95 m
2
/m
3
.
Chọn R
ey
= 303,73
a : hệ số phụ thuộc vào dạng đệm, a= 0,123.
P
ry

: chuẩn số Prandl đối với pha khí.
Với ́
y
= 1,6 x 10
-5
N.s/m
2
; ñ
y-TB
= 1,065 kg.m
3
.
•Hệ số khuếch tán trong pha lỏng.
Nguyễn Thị Ý Nhi - K15KMT 22
Đồ án kĩ thuật kiểm soát ô nhiễm không khí tiếng ồn và phóng xạ
GVHD: PGS.TS ĐINH XUÂN THẮNG
Trong đó:
M : khối lượng phân tử dung môi nước, M = 18.
V : thể tích phân tử của SO
2
, .
́
x
: độ nhớt trong pha lỏng, ́
x
= 0,469 x 10
-3
N.s/m
2
.

è : hệ số kể đến sự kết hợp của các phân tử dung môi, è = 2,6.
•Chiều cao của một đơn vị truyền khối pha lỏng.
Trong đó:
́
x
: độ nhớt trong pha lỏng, ́
x
= 0,469 x 10
-3
N.s/m
2
.
ñ
x-TB
: khối lượng trung b́nh của pha lỏng, ñ
x-TB
= 1061 kg/m
3
.
P
rx
: chuẩn số Prandl đối với pha lỏng, P
rx
= 0,12
R
ex
: hệ số Raynon của pha lỏng.
•Chiều cao của đơn vị truyền khối.
Nguyễn Thị Ý Nhi - K15KMT 23
Đồ án kĩ thuật kiểm soát ô nhiễm không khí tiếng ồn và phóng xạ

GVHD: PGS.TS ĐINH XUÂN THẮNG
Trong đó:
h
1
: chiều cao của một đơn vị truyền khối pha khí, m.
h
2
: chiều cao của một đơn vị truyền khối pha lỏng, m.
m : hệ số góc của đường cân bằng, m = 1,029
 Chiều cao lớp vật liệu đệm.
Trong đó:
H : chiều cao lớp vật liệu đệm, m.
n
y
: số đơn vị truyền khối.
h
oy
:chiều cao của một đơn vị truyền khối,m.
 Chiều cao tháp hấp thụ.
Chiều cao lớp vật liệu đệm là m. Ta chia chiều cao làm việc của tháp làm 2 lớp
đệm, giữa các lớp đệm là đĩa phân phối chất lỏng có chiều cao là 0,2 m.
•Tỷ lệ chiều cao và đường kính.
•Chiều cao làm việc của tháp đệm.
Đối với tháp có đường kính nhỏ D = 1,3 m, chọn H
c
= 0,4 m, H
đ
= 0,5 m.
•Tổng chiều cao của tháp đệm.
Với H

ta
: chiều cao lớp tách ẩm, chọn H
ta
= 0,3m.
 Lưới phân phối khí.
Chọn lưới có đặt tính:
Nguyễn Thị Ý Nhi - K15KMT 24