luận văn công nghệ hóa học Công nghệ xử lý khí thải SO2 trong lò gạch.

Đồ án xử lý khí SO
2
trong lò gạch GVGD: TS. Nghiêm Trung Dũng
MỤC LỤC
Đề bài: khí thải của một lò gạch hoạt động liên tục có các đặc trưng thải sau:
Nhiệt độ: 105
o
C
Lưu lượng: 11.1 Nm
3
/s( 0
o
C, 1atm)
1
Đoàn thị yến – cnmt k51_QN
Đồ án xử lý khí SO
2
trong lò gạch GVGD: TS. Nghiêm Trung Dũng
Nồng độ: 2000 mg/Nm
3
Thiết kế HTXL SO
2
cho lò này để khí ra đạt QCVN 19:2009, cột B
MỞ ĐẦU
Môi trường sống của chúng ta cần có bầu không khí sạch, đặc biệt là ở các khu
công nghiệp, “bảo vệ môi trường là vấn đề sống còn của đất nước, của nhân loại; ngày
nay đất nước chúng ta đưa ra chính sách lồng ghép 3 hoạt động kinh tế, xã hội, môi
trường nhằm mục đích phát triển bền vững”.
Xã hội ngày càng phát triển, khoa học kỹ thuật ngày càng tiến bộ thì vấn đề ô
nhiễm môi trường càng được chú trọng. Một lò gạch hoạt động liên tục sẽ tạo lượng khí
thải SO

2
lớn, ảnh hưởng tới sức khỏe con người và môi trường sinh thái. Trong phạm vi
xử lý khí thải em xin đề xuất công nghệ xử lý khí thải SO
2
trong lò gạch.
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
I. Khái niệm ô nhiễm không khí
2
Đoàn thị yến – cnmt k51_QN
Đồ án xử lý khí SO
2
trong lò gạch GVGD: TS. Nghiêm Trung Dũng
Ô nhiễm không khí: là sự có mặt trong không khí của một hoặc nhiều chất hoặc sự
kết hợp giữa chúng, mà do lượng hoặc thời gian tồn tại của chúng, có thể hoặc có xu
hướng có hại cho đời sống của con người, động vật, thực vật và tài sản.
Thay đổi thành phần không khí: gồm:
- thay đổi định tính tức là có thêm một chất,
- thay đổi định lượng tức là nâng nồng độ chất lên. Ô nhiễm
Mức độ thay đổi đủ lớn. không khí
Thời gian tồn tại của sự thay đổi đủ dài.
(trang 6. [1])
II. Tổng quan về khí SO
2

1. Tính chất của khí SO
2

Lưu huỳnh điôxit là một hợp chất hóa học với công thức SO
2
. Chất khí quan trọng

này là sản phẩm chính của sự đốt cháy hợp chấtlưu huỳnh và nó là một mối lo môi trường
đáng kể. SO
2
thường được mô tả là "mùi hôi của lưu huỳnh bị đốt cháy". Lưu huỳnh
điôxit là một khí vô cơ không màu. Nó có khả năng làm mất màu dung dịch Broom và
làm mất màu cánh hoa hồng.
Tên khác
sulfur(IV) oxide;
sulfurous anhydride
Nhận dạng
Số CAS [7446-09-5
Số RTECS WS4550000
Thuộc tính
Công thức
phân tử
SO
2
Phân tử
gam
64.054 g mol
−1
Bề ngoài colourless gas
Tỷ trọng 2.551 g/L, gas
Điểm nóng
chảy
−72.4 °C (200.75 K)
Điểm sôi −10 °C (263 K)
Độ hòa tan
trong nước
9.4 g/100 mL (25 °C)

Độ axít
(pK
a
)
1.81
Cấu trúc
3
Đoàn thị yến – cnmt k51_QN
Đồ án xử lý khí SO
2
trong lò gạch GVGD: TS. Nghiêm Trung Dũng
Hình dạng
phân tử
Bent 120°
[1]
Mômen
lưỡng cực
1.63 D
Các nguy hiểm
Phân loại
của EU
Toxic
NFPA 704

3


Chỉ dẫn R Bản mẫu:R23 R34
Chỉ dẫn S
(S1/2) Bản mẫu:S9

S26 Bản
mẫu:S36/37/39 S45
Điểm bắt
lửa
non-flammable
Các hợp chất liên quan
Hợp chất
liên quan
Sulfur trioxide;
sulfuric acid
Ngoại trừ khi có ghi chú khác, các
dữ liệu được lấy
cho hóa chất ở trạng thái tiêu
chuẩn
(25 °C, 100 kPa)
Phủ nhận và tham chiếu chung
4
Đoàn thị yến – cnmt k51_QN
Đồ án xử lý khí SO
2
trong lò gạch GVGD: TS. Nghiêm Trung Dũng
2. Nguồn phát sinh khí SO
2

Nguồn tự nhiên: núi lửa, hoạt động của vi sinh vật (tạo ra H
2
S và (CH
3
)
2

S bị oxy
hóa nhanh trong không khí thành SO
2
). Ngoài ra khí SO
2
cũng có thể được thải từ sự mục
nát của các loài thực vật đã chết từ lâu. Khí SO
2
có nguồn tự nhiên chỉ chiếm một tỷ lệ rất
nhỏ(khoảng 1/10) so với nguồn nhân tạo.
Nguồn nhân tạo:
Hoạt động giao thông vận tải: các phương tiện giao thông hoạt động với nguồn
nhiên liệu đốt là xăng dầu thải ra một lượng SO
2
đáng kể.
Các nhà máy nhiệt điện đốt than đá(1/2 S trong than dạng pyrite, 1/2 dạng sulfur
hữu cơ).
Phản ứng đốt pyrite:4FeS
2
+ 11O
2
→ 2Fe
2
O
3
+ 8SO
2

SO
2

còn được sinh ra từ quá trình công nghiệp sản xuất axit H
2
SO
4
, sản xuất phân lân.
Ở các nút giao thông chính và ở gần một số khu công nghiệp, một số xí nghiệp
nung gạch ngói, nồng độ SO
2
bằng hoặc lớn hơn trị số tiêu chuẩn cho phép, có chỗ tới 2 -
4 lần. Ví dụ như nồng độ khí SO
2
ở gần khu lò gạch thôn 6, thôn 7 xã Cẩm Hà, thị xã Hội
An, lớn hơn tiêu chuẩn cho phép nhiều lần; ở các khu sản xuất vật liệu xây dựng của tỉnh
Hà Nam (Công ty Ba Nhất, Xi măng 77, Xí nghiệp Gạch ngói Bình Lục, xã Mộc Bắc):
lớn hơn tiêu chuẩn cho phép từ 3 - 4 lần; ở gần các Nhà máy Xi măng Sài Sơn, Gạch Vân
Đình (Hà Tây): lớn hơn tiêu chuẩn cho phép từ 1,3 - 1,5 lần; ở Khu Công nghiệp Thái
Nguyên và Khu Công nghiệp Sông Công: lớn hơn tiêu chuẩn cho phép khoảng 1,2 lần.
(Nguồn: Báo cáo Hiện trạng môi trường Việt Nam 2003)
Ước tính khoảng 80% oxit sunfua là do hoạt động của các thiết bị tạo năng lượng,
15% là do hoạt động đốt cháy của các ngành công nghiệp khác nhau, và 5% từ các nguồn
khác.
5
Đoàn thị yến – cnmt k51_QN
Đồ án xử lý khí SO
2
trong lò gạch GVGD: TS. Nghiêm Trung Dũng
Bảng ước tính mức thải SO
2
ở mỹ năm 1997
Loại nguồn Mức phát thải SO

2
(ngàn tấn/năm)
%
Đốt
than
Dịch vụ công cộng
Công nghiệp
Thương mại
12532
1769
206
61,51
8,69
1,01
71,21
Đốt
dầu
Dịch vụ công cộng
Công nghiệp
Thương mại
436
847
414
2,14
4,16
2,03
8,33
Quá
trình
công

nghiệp
Hóa chất
Kim loại
Đầu mỏ
301
552
385
1,48
2,71
1,89
6,08
Xe cộ 1384 6,79
Các nguồn còn lại 1545 7,59
6
Đoàn thị yến – cnmt k51_QN
Đồ án xử lý khí SO
2
trong lò gạch GVGD: TS. Nghiêm Trung Dũng
Tổng cộng 20371 100,00
Bảng ước tính mức phát thải SO
2
ở Hà Nội năm 1997
Nguồn Mức phát thải SO
2
(ngàn tấn/năm)
%
Công nghiệp
(đốt nhiên liệu)
2797 51,84
Giao thông 1266 23,46

Sinh hoạt (đốt nhiên liệu) 1335 24,75
Tổng cộng 5395
(trang 112 [1])
Bảng nồng độ SO
2
có trong không khí xung quanh của thành phố Hồ Chí Minh
Thời gian
(tháng)
Nồng độ SO
2
năm 1996 (mg/m
3
)
Nồng độ SO
2

năm 1997 (mg/m
3
)
Tiêu chuẩn
Việt Nam (mg/m
3
)
1 0,0228 0,04965 0,5
2 0,0188 0,04619 0,5
3 0,0155 0,03425 0,5
4 0,0395 0,0519 0,5
5 0,0215 0,03408 0,5
6 0,026 0,0405 0,5
7 0,012 0,0359 0,5

8 0,0036 0,0398 0,5
9 0,0247 0,0673 0,5
10 0,0146 0,037 0,5
11 0,0169 0,021 0,5
7
Đoàn thị yến – cnmt k51_QN
Đồ án xử lý khí SO
2
trong lò gạch GVGD: TS. Nghiêm Trung Dũng
12 0,0221 0,0211 0,5
Nồng độ SO
2
trong năm 1997 cao hơn năm 1996 từ 2 đến 4 lần, nhưng chưa vượt
quá mức độ cho phép, như vậy không khí xung quanh của thành phố Hồ Chí Minh tại
thời năm 1996, 1997 chưa bị ô nhiễm bởi khí SO
2
.
3.Tác hại của SO
2
đối với sức khỏe con người và môi trường
Khí SO
2
là loại khí dễ hòa tan trong nước và được hấp thụ hoàn toàn rất nhanh khi
hít thở ở đoạn trên của đường hô hấp: khi hít SO
2
với nồng độ thấp (1 5 ppm)xuất hiện
sự co thắt tạm thời ở các cơ mềm của khí quản. Ở nồng độ cao hơn gây xuất tiết nước
nhầy và viêm tấy thành khí quản, làm tăng sức cản đối với sự lưu thông không khí của
đường hô hấp, gây khó thở.
Khí SO

2
có mùi hăng khét ngột ngạt (người nhạy cảm nhận biết được ở nồng độ
0,56 ppm tương đương 1,6 mg/m
3
, người bình thường nhận biết ở nồng độ 2 3 ppm).
Công nhân làm việc thường xuyên với khí SO
2
ở nồng độ 5 ppm thì độ nhạy cảm về
mùi sẽ giảm, không có phản ứng phòng vệ xuất tiết nước nhầy ở đường hô hấp.
Tóm lại nồng độ 1ppm SO
2
trong không khí là ngưỡng xuất hiện các phản ứng
sinh lý của cơ thể, ở nồng độ 5ppm đa số các cá thể nhận biết được mùi và có biểu hiện
bệnh lý rõ ràng, còn nồng độ 10 ppm thì đường hô hấp bị co thắt nghiêm trọng. Cây trồng
xung quanh vị trí phát thải nhiều khí SO
2
thì không thể phát triển, năng suất thấp. Khí
SO
2
có trong không khí tác dụng với nước tạo axit là nguyên nhân gây mưa axit, và làm
ăn mòn các công trình xây dựng, ăn mòn kim loại…
8
Đoàn thị yến – cnmt k51_QN
Đồ án xử lý khí SO
2
trong lò gạch GVGD: TS. Nghiêm Trung Dũng
Chương II: Lựa chọn hệ thống xử lý SO
2
1. Các phương pháp xử lý SO
2

Chúng ta có thể giảm phát thải khí SO
2
bằng cách :Tăng mức độ phát tán tức là
năng chiều cao ống khói. Giảm thiểu mức phát thải tại nguồn bằng việc thay thế nhiên
liệu sinh nhiều khí SO
2
bằng nhiên liệu ít sinh khí SO
2
hơn. Và phương pháp tối ưu nhất
là sử dụng hệ thống xử lý SO
2
mang lại hiệu quả kinh tế cao.
Để kiểm soát khí SO
2
ta có thể thực hiện trước khi đốt, trong khi đốt và sau khi
đốt. nhưng để xử lý tốt và mang tính kinh tế đối với khí SO
2
thì xử lý cuối nguồn là quan
trọng. Ta có thể sử dụng phương pháp hấp thụ hoạch hấp phụ SO
2
đều được. Trong phạm
vi bài này nồng độ SO
2
= 2000 mg/Nm
3
vượt quá QCVN 19:2009, cột B tới 4 lần, mà đối
với quá trình hấp phụ diễn ra tốt khi nồng độ chất cần xử lý phải thấp, do đó ta ko sử
dụng hấp phụ mà sử dụng hấp thụ
1.1 Trộn thêm đá vôi vào than đá
• Nội dung: Trộn đá vôi với than đá đã được nghiền mịn trước khi đem đốt. SO

2
tạo
thành trong quá trình đốt (600 1000
o
c) sẽ phản ứng với đá vôi để tạo thành canxi
sunphat.
9
Đoàn thị yến – cnmt k51_QN
Đồ án xử lý khí SO
2
trong lò gạch GVGD: TS. Nghiêm Trung Dũng
SO
2
+ CaSO
4
+ 0,5 O
2
CaSO
4
+ CO
2

Sản phẩm của quá trình này, CaSO
4
, cùng với tro của quá trình đốt, sẽ được loại bỏ
bởi hệ thống xử lý bụi. Than đá trộn với đá vôi muốn đốt được thì phải thực hiện trong lò
tầng sôi, các lợi lò còn lại: lò ghi… thì không thực hiện được.
• Ưu điểm: hiệu xuất tách SO
2
có thể đạt tới 90%. Có thể giảm được phát thải NO

x
do nhiệt độ đốt tương đối thấp.
• Nhược điểm: tỷ lệ khối lượng gữa đá vôi và thân đá phải đạt 1:4 mặc dù hàm
lượng lưu huỳnh trong than đá chỉ cỡ 3% nên phát sinh một lượng chất thải rắn lớn.
1.2 Hấp thụ bằng nước
• Nội dung: Quá trình hấp thụ SO
2
bằng nước
SO
2
+ H
2
O H
+
+ HSO
3
-

Là phương pháp đơn giản được áp dụng sớm nhất để loại bỏ khí SO
2
ra khỏi khí
thải từ các lò công nghiệp. sơ đồ xử lý khí SO
2
bằng nước bao gồm 2 giai đoạn:
Giai đoạn 1: hấp thụ khí SO
2
bằng cách phun nước vào dòng khí thải hoặc cho khí
thải đi
Giai đoạn 2: giải thoát khí SO
2

ra khỏi chất hấp thụ để thu hồi SO
2
(nếu cần) và
nước sạch.
• Ưu điểm: Rẻ tiền, dễ tìm, hoàn nguyên được.
• Nhược điểm: Do độ hòa tan của SO
2
trong nước thấp nên phải cần lưu lượng
nước lớn và thiết bị hấp phụ có thể tích lớn, quá trình hấp thụ tốn nhiều năng lượng chi
phí nhiệt lớn. Do đó phương pháp hấp thụ SO
2
bằng nước chỉ áp dụng khi nồng độ ban
đầu của khí SO
2
trong khí thải tương đối cao.
1.3 Hấp thụ bằng dung dịch sữa vôi
• Nội dung: Khí thải chứa SO
2
được phản ứng với sữa vôi để tạo thành CaSO
4
và
CaSO
3
. Các chất rắn này cùng với tro bay liên tục được tách ra khỏi dung dịch sữa vôi và
được chuyển vào bể lắng. Phần còn lại sau khi bổ sung thêm CaO sẽ được bơm trở lại
tháp hấp thụ. Các phản ứng xảy ra trong quá trình:
10
Đoàn thị yến – cnmt k51_QN
Đồ án xử lý khí SO
2

trong lò gạch GVGD: TS. Nghiêm Trung Dũng
CaO + H
2
O → Ca(OH)
2

Ca(OH)
2
+ CO
2
→ CaCO
3
+ H
2
O
CaCO
3
+ CO
2
+ H
2
O → Ca(HCO
3
)
2
Ca(HCO
3
)
2
+ SO

2
+ H
2
O → CaSO
3
.2H
2
O +2CO
2
CaSO
3
.2H
2
O + 0,5O
2
→ CaSO
4
.2H
2
O
↓

• Ưu điểm: phương pháp này là có quy trình công nghệ đơn giản chi phí xử lý thấp,
chất hấp thụ dễ tìm, có khả năng xử lý mà không cần làm nguội và xử lý sơ bộ. Có thể
chế tạo thiết bị bằng vật liệu thông thường, không cần đến vật liệu chống axit và không
chiếm nhiều diện tích xây dựng.
• Nhược điểm: Thiết bị đóng cặn do tạo thành CaSO
4
và CaSO
3

, gây tắc các đường
ống và ăn mòn thiết bị, và cần phải gia nhiệt khí thải sau khi tách khí SO
2
.
1.4 Hấp thụ bằng sữa vôi kết hợp với MgSO
4
• Nội dung: khí thải chứa SO
2
được hấp thụ bằng dung dịch MgSO
4
0,3→1,0M.
Thực chất là quá trình hấp thụ được thực hiện bởi MgSO
3
. Tiếp đó MgSO
3
sẽ được tái
sinh nhờ thực hiện kết tủa canxi sunphat ở bể phía ngoài tháp hấp thụ. Đầu tiên SO
2
phản
ứng với H
2
O để tạo thành H
2
SO
3
. Tiếp đó H
2
SO
3
sẽ phản ứng với MgSO

3
.
H
2
SO
3
+ MgSO
3
→ Mg
2+
+ 2HSO
-
3

Tiếp đó tại bể phía ngoài tháp hấp thụ, khi có mặt của canxi carbonat, MgSO
3
, sẽ
được tái sinh:
Mg
2+
+ 2HSO
-
3
+ CaSO
3
→ MgSO
3
+ Ca
2+
+ SO

3
2-
+ CO
2
+ H
2
O
Như vậy phản ứng tổng cộng của phương pháp này là:
Ca
2+
+ SO
3
2
+ 0,5 H
2
O → CaSO
3
.0,5 H
2
O↓
Một phần sunphit sẽ hị oxy hóa thành sunphat. Vì vậy trong kết tủa còn có cả
CaSO
4
.2H
2
O.
• Ưu điểm: sử dụng phương pháp này tránh được đóng cặn và hiệu suất tách SO
2
có
thể lên tới 84 → 94%.

Nhược điểm: khí thải phải được xử lý bụi trước khi đi vào tháp hấp thụ.
11
Đoàn thị yến – cnmt k51_QN
Đồ án xử lý khí SO
2
trong lò gạch GVGD: TS. Nghiêm Trung Dũng
1.5 Hấp thụ bằng dung dịch của MgO hay Mg(OH)
2

• Nội dung: Khí SO
2
được hấp thụ bởi oxít – hydro magie, tạo thành tinh thể ngậm
nước Sunfit magie. Phương pháp này dựa trên các phản ứng sau:
MgO + SO
2
→ MgSO
3

Magie sunfit lại tác dụng với SO
2
để cho bisunfit
MgSO
3
+ SO
2
+ H
2
O → Mg(HSO
3
)

2

Một phần magie sunfit tác dụng với oxy trong khói thải để tạo thành sunfat.
MgSO
3
+ O
2
→ MgSO
4

Magie sunfat không có hoạt tính đối với SO
2
do đó phản ứng oxy hóa sunfit là
không mong muốn. Magie bisunfit có thể bị trung hòa bằng cách bổ sung them MgO
mới.
Mg(HSO
3
)
2
+ MgO → 2MgSO
3
+ H
2
O
Độ hòa tan của magie sunfit trong nước rất hạn chế, do đó MgSO
3
sẽ kết tủa thành
tinh thể hexaahydrat MgSO
3
6 H

2
O và biến thành trihydrat MgSO
3
3H
2
O ở nhiệt độ 50
0
C.
MgO ở phương pháp này được tái sinh khi nung kết tủa thu được( có thêm than cốc hoặc
chất khử để khử sunphat), Sản phẩm của việc tái sinh là MgO và SO
2
sẽ được dùng để
sản xuất axit sunphuric.
MgSO
3
800 ÷ 900độ C
MgO + SO
2
• Ưu điểm: Làm sạch khí nóng, thu được sản phẩm tận dụng là H
2
SO
4
, MgO dễ
kiếm và rẻ, hiệu quả xử lý cao. Do MgO được tái sinh nên phương pháp này khắc phục
được vấn đề chất thải rắn.
• Nhược điểm: Vận hành khó, chi phí cao tốn nhiều MgO, tiêu tốn nhiều năng
lượng cho quá trình nung để tái sinh MgO, khí thải phải được xử lý bụi trước khi đi vào
tháp hấp thụ.
1.6 Hấp thụ bằng dung dịch kiềm hoặc amoni
• Nội dung: dung dịch hấp thụ là Na

+
(hoặc NaOH hay Na
2
SO
3
) hoặc NH
4
OH. Cả
hai loại dung dịch này đều hấp thụ SO
2
rất tốt. khi sử dụng dung dịch hấp thụ là Na
+
thì
các phản ứng xẩy ra như sau:
12
Đoàn thị yến – cnmt k51_QN
Đồ án xử lý khí SO
2
trong lò gạch GVGD: TS. Nghiêm Trung Dũng
Hấp thụ: 2NaOH + SO
2
→ Ns
2
SO
3
+ H
2
O
SO
2

+ Ns
2
SO
3
+ H
2
O → 2NaHSO
3

Giải hấp thụ( hoàn nguyên): 2NaHSO
3
→ + Ns
2
SO
3(r)
+ H
2
O + SO
2
(nồng độcao)
• Ưu điểm: có thể hạn chế được vấn đề chất thải rắn nếu hấp thụ được tái sinh và có
thể tận dụng SO
2
để sản xuất H
2
SO
4
.
• Nhược điểm: khí thải phải được xử lý bụi trước khi đi vào tháp hấp thụ. Trong
quá trình hấp thụ tạo ra sản phẩm không mong muốn là Na

2
SO
4
hoặc (NH
4
)
2
SO
4
và tạo ra
hơi (khói) nếu hấp thụ bằng dung dịch NH
4
+
.
Ngoài các phương pháp trên còn có một số phương pháp khác như: Hấp thụ bằng axit
citric, hấp thụ bằng than hoạt tính, hấp thụ bằng MnO
2,
hấp thụ bằng Al
2
O
3
1.7 Một số phương pháp hấp thụ
• Hấp phụ bằng than hoạt tính
• Hấp phụ bằng MnO
2
• Hấp thụ bằng Al
2
O
3
2. Các thiết bị trao đổi nhiệt

Đối với thiết bị trao đổi nhiệt ta phải chọn thiết bị có những đặc điểm sau:
• Hiệu quả trao đổi nhiệt cao
• Thiết bị vận hành đơn giản, giá thành đầu tư bảo dưỡng thấp
• Ít tốn năng lượng, trổ lực thấp
• Tốn ít diện tích khi lắp đặt, dễ tìm, rẻ
2.1 Thiết bị làm mát không khí bằng nước lạnh ( trao đổi nhiệt trực tiếp)
• Nguyên lý: nước lạnh được cấp vòa phân phối đều và chảy trong đệm, tạo thành
màng mỏng chất lỏng trên bề mặt các vật nhỏ, tiếp xúc với không khí và trao đổi nhiệt
với không khí.
• Ưu điểm: kích thước thiết bị nhỏ.
13
Đoàn thị yến – cnmt k51_QN
Đồ án xử lý khí SO
2
trong lò gạch GVGD: TS. Nghiêm Trung Dũng
• Nhược diểm: tốn năng lượng cho quạt lớn vì trở lực qua đệm lớn và gây độ ẩm
môi trường không khí xung quanh. Trong quá trình tuần hoàn sau một thời gian có thể
nước bị tăng độ cứng, bị hao hụt do bay hơi và tạo rêu, vì vậy phải thường xuyên bổ sung
nước và hóa chất chống tạo rêu.
2.2 Thiết bị trao đổi nhiệt gián tiếp
a. Loại có vỏ bọc
• Nguyên lý: Vỏ ngoài được ghép với vỏ thiết bị bằng mặt bích, giữa 2 lớp vỏ tạo
thành khoảng trống kín, chất tải nhiệt sẽ được đưa vào khoảng trống đó để đun nóng hoặc
làm nguội. Chiều cao vỏ ngoài không được thấp hơn mức chất lỏng trong thiết bị. Khi
cần làm việc ở áp suất cao thì vỏ cần có cấu tạo đặc biệt.
• Ưu điểm: khoảng làm việc rộng, có thể làm việc ở áp suất cao, tốc độ chuyển
động của các lưu thể lớn.
• Nhược điểm: cấu tạo phức tạp, tốn vật liệu chế tạo, giá thành cao. Bề mặt truyền
nhiệt không lớn quá 10m
2

và áp suất làm việc của hơi đốt không quá 10 at.
b. Loại ống xoắn
• Nguyên lý: ống xoắn có nhiều dạng: các đoạn ống thẳng nối với nhau bằng ống
khuỷu gọi là ống gắp khúc, hoặc các ống cong theo đường ren ốc gọi là xoắn ruột gà. Khi
làm việc, một chất tải nhiệt đi ngoài ống còn chất tải nhiệt khác đi trong ống.
• Ưu điểm: cấu tạo đơn giản, có thể làm bằng vật liệu chống ăn mòn, dễ làm vệ sinh
mặt ngoài ống, dễ kiểm tra và sửa chữa.
• Nhược điểm: thiết bị cồng kềnh, hệ số truyền nhiệt nhỏ do hệ số cấp nhiệt phía
ngoài bé, khó làm sạch phía trong ống, trở lực thủy lực lớn hơn ống thẳng.
c. loại giàn tưới ướt
• Ngyuyên lý: dùng để làm lạnh và ngưng tụ. Chất lỏng( nước) tưới ở ngoài ống,
nước tưới ở ngoài ống chảy lần lượt từ ống trên xuống ống dưới rồi chảy vào máng chứa.
Khi trao đổi nhiệt sẽ có một phần nước bay hơi (khoảng 1÷2 % lượng nước đưa vào
tưới). Khi bay hơi nó sẽ lấy một phần nhiệt từ chất tải nhiệt nóng ở trong ống
• Ưu điểm: Lượng nước làm lạnh ít, cấu tạo đơn giản, dễ quan sát và làm sạch ở
phía ngoài ống, khi nối bằng mặt bích thì làm sạch trong ống cũng dễ.
14
Đoàn thị yến – cnmt k51_QN
Đồ án xử lý khí SO
2
trong lò gạch GVGD: TS. Nghiêm Trung Dũng
• Nhược điểm: Thiết bị cồng kềnh, chỉ làm việc hiệu quả với mật độ tưới thích hợp
vì cung cấp nước ít thì lượng nước bay hơi sẽ tăng, làm giảm hiệu quả truyền nhiệt. Thiết
bị này làm tăng độ ẩm của môi trường không khí xung quanh.
d. loại “ống lồng ống”
• Nguyên tắc: Thiết bị gồm nhiều đoạn, mỗi đoạn gồm 2 ống lồng vào nhau, ống
trong của đoạn này nối với ống trong của đoạn khác, ống ngoài của đoạn này nối với ống
ngoài của đoạn khác. Chất tải nhiệt 1 đi trong ống từ duới lên, còn chất tải nhiệt 2 đi
trong ống ngoài từ trên xuống.
• Ưu điểm: hệ số truyền nhiệt lớn vì có thể tạo ra tốc độ lớn ở cả 2 chất tải nhiệt,

chế tạo đơn giản và chịu được áp suất làm việc của các lưu thể cao.
• Nhược điểm: thiết bị cồng kềnh, giá thành cao, tốn nhiều kim loại, khó làm sạch
khoảng trống ở giữa 2 ống.
e. loại ống chùm
• Nguyên tắc: Vỏ hình trụ hai đầu hàn hai lưới ống, các ống truyền nhiệt được ghép
chắc, kín vào lưới ống. Đáy và nắp nối với vỏ bằng mặt bích có bu lông ghép chắc. Trên
vỏ nắp và đáy có cửa ống để dẫn chất tải nhiệt. Chất tải nhiệt 1 đi vào đáy dưới qua các
ống lên trên và ra khỏi thiết bị, còn chất tải nhiệt 2 đi từ cửa trên của vỏ vào khoảng trống
giữa ống và vỏ rồi ra phía dưới.
• Ưu điểm: thiết bị chắc chắn, gọn, tốn ít kim loại tính theo một đơn vị truyền nhiệt
nên giá thành thấp, dễ làm sạch phía trong ống ( trừ ống chữ U), trở lực thấp, hiệu quả
truyền nhiệt lớn vì 2 chất tải nhiệt có thể chuyển động ngược chiều nhau, vận tốc giữa 2
lưu thể lớn, làm việc ổn định.
• Nhược điểm: Khó chế tạo bằng những vật liệu không nong và hàn được(gang,
thép, sillic). Khi hiệu số nhiệt độ lớn hơn 50
0
C cần phải có cơ cấu bù giản nở.
3. Các thiết bị hấp thụ xử lý SO
2
Thiết bị hấp thụ xử lý SO
2
ta chọn phải đảm bảo những yêu cầu sau: có hiệu quả,
có khả năng cho các khí đi qua,trở lực thấp. Kết cấu đơn giản, vận hành thuận tiện và
khối lượng nhỏ, không bị tắc nghẽn do cặn sinh ra trong quá trình hấp thụ.
Khi hấp thụ nhiều khí thì vận tốc của mổi khí giảm, lúc đó trong tháp xuất hiện đối
lưu bề mặt. Bề mặt phân chia pha xuất hiện dòng đối lưu cưỡng bức, thúc đẩy quá trình
chuyển khối.
15
Đoàn thị yến – cnmt k51_QN
Đồ án xử lý khí SO

2
trong lò gạch GVGD: TS. Nghiêm Trung Dũng
3.1 Tháp rửa ống.
• Nguyên lý: Tháp có cấu tạo gồm thân tháp và vòi phun.Vòi phun có nhiệm vụ
phun chất lỏng trong tháp dưới dạng các giọt lỏng, khí đi từ dưới lên tiếp xúc với giọt
lỏng thực hiện quá trình hấp thụ. Bề mặt tiếp xúc pha là bề mặt giọt lỏng. Giọt lỏng càng
nhỏ thì bề mặt tiếp xúc pha càng lớn.
• Ưu điểm: trở lực bé và không bị tắc thiết bị. Cấu tạo, vận hành đơn giản, dễ sửa
chữa, tốn ít kim loại, giá thành thấp.
• Nhược điểm: Tháp quá cao thì quá trình rơi xuống các giọt lỏng có xu hướng tụ
lại với nhau thành các giọt lớn, lúc đó bề mặt tiếp xúc pha giảm dẫn tới hiệu quả giảm.
Để khắc phục thì bố trí thêm các vòi phun. Hiệu suất xử lý không cao khoảng 50 – 75%.
• Ứng dụng: sử dụng đối với các khi dễ hòa tan.
3.2 Tháp đệm
• Nguyên lý: Chất lỏng đi từ trên xuống, khí đi từ dưới lên. Chất lỏng và khí tiếp
xúc với nhau trên bề mặt đệm. Hiệu quả của quá trình chuyển khối phụ thuộc nhiều vào
chế độ thủy động của tháp. Khi tốc độ khí w
k
trong tháp bé tháp làm việc ở chế độ dòng,
khuếch tán phân tử là chủ yếu. Khi tăng w
k
tháp làm việc ở chế độ quá độ gồm khuếch
tán phân tử và đối lưu. Tiếp tục tăng w
k
tháp làm việc ở chế độ xoáy, lúc này khuếch tán
đối lưu là chủ yếu. Đến một lúc nào đó xảy ra hiện tượng đảo pha. Vận tốc tương ứng với
thời điểm đảo pha là vận tốc đảo pha.
• Ưu điểm: có bề mặt tiếp xúc pha lớn, hiệu suất cao, cấu tạo đơn giản, trở lực của
tháp đệm không lớn, giới hạn làm việc tương đối rộng. Hiệu suất xử lý cao 80-90%.
• Nhược điểm: khó làm ướt bề mặt đệm do đó nếu tháp quá cao thì chất lỏng không

được phân bố đều, để khắc phục người ta chia tháp thành những đoạn và mỗi đoạn bố trí
phân phối lại chất lỏng.
• Ứng dụng: sử dụng đối với khí không chứa bụi, quá trình hấp thụ không tạo ra
cặn lắng.
3.3 Tháp đĩa
• Nguyên lý: chất lỏng đi từ trên xuống, khí đi từ dưới lên. Lỏng và khí chỉ tiếp xúc
nhau tại mỗi bậc của đĩa. Chất lỏng có thể chảy từ đĩa trên xuống đĩa dưới qua ống chảy
truyền hoặc qua các khe rãnh của đĩa. Đối với tháp đĩa chóp có ống chảy chuyền khí và
16
Đoàn thị yến – cnmt k51_QN
Đồ án xử lý khí SO
2
trong lò gạch GVGD: TS. Nghiêm Trung Dũng
lỏng chuyển động riêng biệt với nhau từ đĩa này sang đĩa khác, bề mặt tiếp xúc pha là bề
mặt làm việc của đĩa.
• Ưu điểm: hiệu suất xử lý cao 80- 90%, cho phép vận tóc khí lớn nên đường kính
tháp tương đối nhỏ, kinh tế hơn các laoij tháp khác.
• Nhược điểm: có cấu tạo phức tạp.
4. Lựa chọn phương pháp và thiết bị xử lý SO
2

4.1 Lựa chọn phương pháp
Phương pháp hấp thụ SO
2
bằng nước tốn rất nhiều nước và xử lý không triệt để do
nồng độ SO
2
cao, hiệu quả xử lý không cao. Sử dụng đá vôi và than đá sinh ra lượng chất
thải rắn lớn, tốn kinh phí để xử lý. Sử dụng MgSO
4

, MgO tốn kém về kinh tế vì phải xử
lý bụi trước khi hấp thụ SO
2
. Như vậy để xử lý SO
2
có hiệu quả, khả thi về mặt kinh tế và
kỹ thuật nên lựa chọn phương pháp hấp thụ bằng dung dịch sữa vôi, không phải xử lý bụi
trước khi vào tháp hấp thụ cho nên không phải tốn chi phí cho thiết bị xử lý bụi. Phương
pháp này chi phí đầu tư, vận hành thấp, hiệu quả xử lý cao, chất hấp thụ rẻ, dễ kiếm.
4.2 Lựa chọn thiết bị trao đổi nhiệt
Thiết bị trao đổi nhiệt trực tiếp được sử dụng trong trường hợp khi cho phép trộn
lẫn hai lưu thể với nhau mà không ảnh hưởng đến công nghệ sản xuất, và phải xử lý hỗn
hợp 2 lưu thể sau tiếp xúc. Do đó ta chọn thiết bị trao đổi nhiệt gián tiếp ống chùm thẳng
đứng vì thiết bị gọn, giá thành thấp dễ làm sạch và hiệu quả truyền nhiệt lớn , và chọn
dung môi làm mát là nước. Sau quá trình trao đổi nhiệt ta tận dụng nhiệt để gia nhiệt cho
khí thải trước khi thải ra ngoài môi trường nhằm tăng cường mức độ phát tán ô nhiễm.
Nước khi vào thiết bị ống chùm là nước cấp nên không phải xử lý nước sau khi ra khỏi
thiết bị.
4.3 Lựa chọn tháp hấp thụ
Chọn tháp rữa khí rỗng: vì sử dụng phương pháp hấp thụ khí SO
2
bằng dung dịch
sữa vôi sinh ra nhiều chất thải rắn, ta sử dụng tháp rữa rỗng tránh gây tắc tháp khi sử
dụng dung môi hấp thụ là sữa vôi. Nếu chọn thiết bị hấp thụ là tháp đệm và tháp đĩa lỗ
cho hiệu suất hấp thụ cao 80-90% nhưng sẽ xảy ra hiện tượng tắc nghẽn đệm và đĩa phân
phối lỏng do quá trình hấp thụ bằng sữa vôi tạo thành tinh thể CaSO
4
và CaSO
3
gây đóng

cặn, khi đó sử dụng thiết bị tháp rửa rỗng sẽ khắc phục được tình trạng đóng cặn nên quá
trình vận hành và sữa chữa sẽ đơn giản hơn. Về mặt kinh tế thì chi phí đầu tư ban đầu
cũng như chi phí vận hành bảo dưỡng của tháp rửa rỗng thấp hơn so với các thiết bị khác.
17
Đoàn thị yến – cnmt k51_QN
Nước
Tháp
rữa rỗng
Thiết
bị
trao
đổi
nhiệt
Bơm
Quạt
Bể
lắng
Bể hòa
trộn
Vôi tôi
Khí sạch
Gia nhiệt
Khí thải
Đồ án xử lý khí SO
2
trong lò gạch GVGD: TS. Nghiêm Trung Dũng
4.4 Sơ đồ công nghệ
Thuyết minh công nghệ:
Khí thải ở nhiệt độ 105
0

C quá cao nếu đưa vào thấp hấp thụ thì quá trình hấp thụ
diễn ra không tốt, do đó ta đưa khí thải qua thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm thẳng đứng
để hạ nhiệt độ xuống 40
0
C, chọn dung môi là nước. Do nhiệt độ môi trường thường từ
18÷30
0
C nên chọn nước vào tháp trao đổi nhiệt ở nhiệt độ 25
0
C, nước ra ở nhiệt độ 55
0
C.
Nhiệt sinh ra từ quá trình trao đổi nhiệt được đưa vào tháp hấp thụ để gia nhiệt cho khí
sau hấp thụ nhằm đẩy khí lên cao, tăng cường mức độ phát tán,giảm thiểu mức phát thải
tại nguồn. Sau đó dùng quạt thổi khí thải qua thấp hấp thụ là tháp sữa rỗng, hấp thụ bằng
nước vôi trong Ca(OH)
2
. Tại tháp diễn ra quá trình hấp thụ, dung dịch Ca(OH)
2
được bơm
từ bể hòa trộn( pha loãng Ca(OH)
2
và H
2
O với tỉ lệ 1:24, bổ sung vôi thường xuyên.).
Đá vôi đưa vào bể hòa trộn và tôi vôi tại bể ta thu dung dịch sữa vôi. Sử dụng bơm
bơm dung dịch sữa vôi lên tháp hấp thụ. Quá trình diễn ra liên tục. Dung dịch sau hấp thụ
có nhiều cặn canxi sunfit và canxi sunfat, cặn được lấy ra phía dưới tháp vào bể lắng, sau
thời gian lắng nước trong được tuần hoàn lại bể sữa vôi
18

Đoàn thị yến – cnmt k51_QN
Đồ án xử lý khí SO
2
trong lò gạch GVGD: TS. Nghiêm Trung Dũng
CHƯƠNG III: THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ SO
2
1.Tính toán thiết bị trong hệ thống xử lý
1.1: Tính toán thiết bị trao đổi nhiệt
1.1.1: Cơ sở lý thuyết
Quá trình trao đổi nhiệt trong thiết bị ống chùm là trao đổi nhiệt gián tiếp thông
qua bề mặt truyền nhiệt là thành ống, xem quá trình này là truyền nhiệt đẳng nhiệt qua
tường ống một lớp có bán kính trong là r
1
, bán kính ngoài là r
2
, chiều dày ống δ, chiều dài
ống L, độ dẫn nhiệt λ. Lưu thể nóng đi trong bên trong ống có nhiệt độ t
1
và hệ số cấp
nhiệt α
1
, lưu thể nguội đi bên ngoài ống có nhiệt độ t
2
và hệ số cấp nhiệt α
2
. Vì dẫn nhiệt
ổn định nên t
1
, t
2

sẽ không đổi theo thời gian.
Lượng nhiệt truyền đi từ lưu thể nóng đến lưu thể nguội phải qua ba giai đoạn:
• Cấp nhiệt lưu thể nóng đến mặt trong của ống.
• Dẫn nhiệt qua tường ống.
• Cấp nhiệt từ mặt ngoài của ống đến lưu thể nguội.
19
Đoàn thị yến – cnmt k51_QN
t
1

t
2
α
2
t
0
C
F
Đồ án xử lý khí SO
2
trong lò gạch GVGD: TS. Nghiêm Trung Dũng
1.1.2: Tính toán thiết bị
a. Đầu vào:
• Khí thải: Đi bên trong ống
Lưu lượng: G
2
= 11.1 N m
3
/s (0
0

C, 1 atm)
Nhiệt độ vào: t
2
’
= 105
0
C
Nhiệt độ ra: t
2
’’
= 40
0
C
Chọn tốc độ khí đi trong ống: đối với khói nhiều bụi ta chọn tốc độ khoảng 6÷10 m/s. Ta
chọn ω
2
= 8m/s (trang 35 [7])
Nước đi ngoài ống :
Chọn nhiệt độ nước vào thiết bị: t
1
’
= 25
0
C
Nhiệt độ nước ra khỏi thiết bị là t
’’
1
= 55
0
C

Chọn tốc độ đi trong ống: vì nước có độ nhớt nhỏ nên có thể chọn tốc độ nước từ
0.5÷3m/s, để đảm bảo nước chảy trong ống với trở lực của nước không quá lớn ta chọn
1
ω
= 1 m/s (trang 21 [7])
Chọn ống trao đổi nhiệt bằng ống thép bền nhiệtcó thể chịu nhiệt với nhiệt độ khí
vào là 105
0
C có :
- Hệ số dẫn nhiệt λ = 46 W/m.
0
K (bảng 12,trang 353 [7])
- Đường kính ống: d
2
/d
1
= 53/50
Với d
1
,d
2
: Đường kính trong và ngoài ống(mm)
Bề dày ống :
2 1
53 50
1,5
2 2
d d
δ
− −

= = =
(mm)=0,0015(m)
b. Tính hệ số cấp nhiệt của khí thải α
2
Ta có công thức sau:
2
22
2
d
Nu
λ
α
=
(1)
Với: α
2
: Hệ số cấp nhiệt khí thải (W/m
2
.
0
K)
20
Đoàn thị yến – cnmt k51_QN
Đồ án xử lý khí SO
2
trong lò gạch GVGD: TS. Nghiêm Trung Dũng
d
2
: Đường kính ngoài của ống (m)
λ

2
: Hệ số dẫn nhiệt của khí thải (W/m.độ)
Nhiệt độ trung bình của khí thải
C
tt
t
0
22
2
5.72
2
40105
2
=
+
=
′′
+
′
=
Ở nhiệt độ này khí thải có các thông số sau: ta tra bảng (từ bảng 5, trang 349, [7]
vẽ đồ thị) ta có các thông số của khí thải ở 72.5
0
C như sau:
3
2
/00345.1 mkg=
ρ
,
đôkgkjC

p
./07055.1
2
=
,
đômW ./108877.2
2
2
−
×=
λ
,
26
2
/10552.20 mNs
−
×=
µ
,
71.0Pr
=
Chuẩn số Raynol:
77.20701
10552.20
00345.1053.08
6
2
222
2
=

×
××
==
−
µ
ρω
d
R
e

Trong đó:
2
µ
là độ nhớt của khói thải
Ta thấy R
e
>10
4
chế độ chảy rối,vậy ta có
1
43.08.0
021.0
2
ε
××××= APRN
reu
Trong đó:
A: hệ số ảnh hưởng của chiều dòng nhiệt, chuẩn số Pran(P
r
) ít phụ thuộc

nhiệt độ nên coi A=1
1
ε
: hệ số ảnh hưởng của chiều dài ống, ở đây ống thẳng nên chọn
1
1
=
ε
Ta có
41.511171.077.20701021.0
43.08.0
2
=××××=
u
N
Vậy hệ số cấp nhiệt của khí thải là: từ (1) ta có
d
N
u
01.28
053.0
108877.241.51
2
2
2
2
2
=
××
=

×
=
−
λ
α
(W/m
2
.độ)
c. Tính lượng nhiệt khí thải tỏa ra Q
2
Lượng nhiệt khí tỏa ra tính theo công thức:
)(
2222
2
ttCGQ
p
′′
−
′
××=
Với
)/(138.1100345.11.11
222
skgVG =×=×=
ρ

01.775)40105(07055.1138.11)(
2222
2
=−××=

′′
−
′
××= ttCGQ
p
(KW)
21
Đoàn thị yến – cnmt k51_QN
Đồ án xử lý khí SO
2
trong lò gạch GVGD: TS. Nghiêm Trung Dũng
Bỏ qua nhiệt tổn thất môi trường thì nhiệt độ khí thải tỏa ra chính bằng nhiệt độ
mà nước nhận được Q
1
và bằng truyền qua thành ống.
Như vậy: Q= Q
1
= Q
2
= 775.01 (KW)
d. Tính hệ số cấp nhiệt của nước
Hệ số cấp nhiệt của nước tính theo công thức:
1
11
`1
d
Nu
λ
α
=

Nhiệt độ trung bình của nước:
C
tt
t
0
11
1
40
2
5525
2
=
+
=
′′
+
′
=
ở nhiệt độ này tra bảng ta có các thông số của nước
)/(25.992
3
1
mkg=
ρ
,
178.4
1
=
p
C

(kj/kg.độ),
)/(10656.0
23
1
mNs
−
×=
µ
:[2]
Lượng nhiệt mà nước nhận được là:
)(
1111
1
ttCGQ
p
′
−
′′
××=
Lượng nước cần cho quá trình là:
)/(183.6
)2555(178.4
01.775
)(
11
1
1
1
skg
ttC

Q
G
p
=
−×
=
′
−
′′
×
=
Hệ số dẫn nhiệt của nước:
3
1
11
1
M
CA
p
ρ
ρλ
×××=
Trong đó:
A: Hệ số phụ thuộc vào mức độ liên kết của chất lỏng đối với nước, A=3,58.10
-8
M: Khối lượng mol. M=18
Vậy
565.0
18
25.992

25.99210178.41058.3
3
38
3
1
11
1
=×××××=×××=
−
M
CA
p
ρ
ρλ
(W/m.độ)
Ta tính được chuẩn số Pran của nước:
85.4
565.0
10656.010178.4
33
1
1
1
=
×××
=
×
=
−
λ

µ
p
r
C
p
Chuẩn số raynol của nước là:
75629
10656.0
25.99205.01
3
1
111
1
=
×
××
=
××
=
−
µ
ρω
d
R
e
Ta thấy R
e
>10
4
nên chất lỏng chảy rối

22
Đoàn thị yến – cnmt k51_QN
Đồ án xử lý khí SO
2
trong lò gạch GVGD: TS. Nghiêm Trung Dũng
Tương tự đối với khí thải ta có:
16.3311185.475629021.0021.0
43.08.0
1
43.08.0
1
=××××=××××=
ε
APRN
reu
Hệ số cấp nhiệt của nước là:
3742
05.0
565.016.331
1
11
`1
=
×
==
d
Nu
λ
α
(W/m

2
.
0
K)
e. Tính hệ số truyền nhiệt:
Hệ số truyền nhiệt được tính theo công thức:
78.27
01.28
1
50
0015.0
3742
1
1
11
1
21
=
++
=
++
=
αλ
δ
α
k
(W/m
2
.
0

K)
f. Tính diện tích bề mặt truyền nhiệt và số ống
Xác định hiệu số nhiệt độ trung bình:
2
1
21
ln
t
t
tt
t
∆
∆
∆−∆
=∆

Với ∆t
1
= t
’
1
- t
”
2
= 105
0
C-55
0
C= 50
0

C
∆t
2
= t
’’
1
– t
’
2
= 40
0
C-25
0
C=15
0
C
C
t
t
tt
t
0
2
1
21
29
15
50
ln
1550

ln
=
−
=
∆
∆
∆−∆
=∆
Mật độ dòng nhiệt truyền qua ống là:
q = k.∆t = 27.78x29=805.62 (W/m
2)
Tổng diện tích bề mặt truyền nhiệt:
2
3
22
962
62.805
1001.775
m
q
Q
tk
Q
F =
×
==
∆×
=
Tổng số ống là:
4

22
2
1
2
ωρπ
××××
=
dn
G
23
Đoàn thị yến – cnmt k51_QN
t
”
1
=40
0
C
t
’
2
=25
0
C
t
”
1
=105
0
C
t

’
2
=55
0
C
∆t
1
∆t
2
Đồ án xử lý khí SO
2
trong lò gạch GVGD: TS. Nghiêm Trung Dũng
707
800345.1)05.0(14.3
138.114
4
2
22
2
1
2
=
×××
×
=
×××
=⇒
ωρπ
d
G

n
(ống)
Chiều dài của ống với đường kính trung bình d
tb

)(5.51
2
5350
2
21
mm
dd
d
tb
=
+
=
+
=
Mặt khác ta có: (trang 45[7])
nldF
td
×××=
π
)(4.8
7070515.014.3
962
m
nd
F

l
td
=
××
=
××
=⇒
π
g. Tính bước ống
Bước ống là khoảng cách giữa các tấm ống liền kề nhau :(trang 110[8])
t = 1,26d
2
=1,26.53 = 66,78 (mm)
Khoảng cách từ ống đến vỏ thiết bị là
t – d
2
=66.78- 53=13.78 ≥ 6 => chọn 14 (mm)
h. Tính đường kính thiết bị
Đường kính trong của thiết bị xác định theo công thức : (trang 110[8])
D = t.(b-1) + 2d
2

Trong đó : b : Là số ống trên đường chéo khi sắp xếp theo hình sáu cạnh, b =7
Nên D = 66,78.(7-1) +2.53 = 506.68 (mm), Chọn D = 510 mm = 0,51 m
1.2 : Tính toán thiết bị xử lý SO
2
1.2.1 : Cân bằng vật chất
a. Một số ký hiệu:
X
đ

: Nồng độ ban đầu của cấu tử cần hấp thụ trong dung môi (Kmol/Kmol dm)
X
c
: Nồng độ cuối của cấu tử cần hấp thụ trong dung môi (Kmol/Kmol dm)
Y
đ
: Nồng độ đầu của cấu tử cần hấp thụ trong hỗn hợp khí (Kmol/Kmol khí)
Y
c
: Nồng độ cuối cấu tử cần hấp thụ trong hỗn hợp khí(Kmol/Kmol khí trơ)
24
Đoàn thị yến – cnmt k51_QN
Đồ án xử lý khí SO
2
trong lò gạch GVGD: TS. Nghiêm Trung Dũng
G
Y
: Lượng hỗn hợp khí đi vào thiết bị hấp thụ (Kmol/h)
G
X
: Lượng dung môi đi vào thiết bị hấp thụ (Kmol/h)
G
tr
: Lượng khí trơ đi vào thiết bị hấp thụ (Kmol/h)
G
th
: Lượng dung môi tuần hoàn ( Kmol/h )
G
xmin
: Lượng dung môi tối thiểu (Kmol/h )

Độ nhớt huyền phù: đối với dung dịch loãng có nồng độ pha rắn nhỏ hơn 10%
khối lượng được tính theo công thức sau :
)/)(5.21(
2
2
mNs
OHhp
ϕµµ
+=
Trong đó :
ϕ
: Nồng độ pha rắn trong huyền phù
ϕ
= 0,04
Độ nhớt của nước ở 20
0
C là μ = 1,005.10
-3
Ns/m
2

⇒
)/(101055.1)04.05.21(10005.1)5.21(
233
2
mNs
OHhp
−−
×=×+××=+=
ϕµµ

Hấp thụ SO
2
bằng huyền phù là sữa vôi Ca(OH)
2
, tỉ lệ pha loãng Ca(OH)
2
:H
2
O
là1: 24
Huyền phù Ca(OH)
2
4% khối lượng. Ta có
3
/23.998
2
mkg
OH
=
ρ
,
3
)(
/2200
2
mkg
OHCa
=
ρ

Khối lượng riêng của huyền phù: gọi x là khối lượng pha rắn trong huyền phù (x = 0,04)
Ta có:
OHOHCahp
xx
22
11
)(
ρρρ
−
+=
)/(53.1020
23.998
04.01
2200
04.0
1
1
1
3
)(
22
mkg
xx
OHOHCa
hp
=
−
+
=
−

+
=⇒
ρρ
ρ
Khối lượng phân tử pha lỏng huyền phù tính theo công thức sau:
OHOHCahp
M
x
M
x
M
22
11
)(
−
+=
)/(5618.1
18
04.01
74
04.0
1
kmolkgM
hp
=
−
+
=⇒
b. Đầu vào:
• Lưu lượng khí vào 11.1Nm

3
/s (0
0
C, 1atm)
25
Đoàn thị yến – cnmt k51_QN
X
đ
X
c
Y
đ
Y
c