Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí thải chứa HCL bằng dung môi là nước

Đồ án môn học – Kỹ Thuật Xử Lý Khí Thải Nhóm 15
LỜI MỞ ĐẦU
Trong quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước, càng ngày càng có nhiều nhà
máy, khu công nghiệp tập trung được xây dựng và đưa vào hoạt động tạo ra một khối lượng sản
phẩm công nghiệp chiếm một tỷ trọng cao trong toàn bộ sản phẩm của nền kinh tế quốc dân. Bên
cạnh đó, quá trình sản xuất công nghiệp đã gây nên nhiều ảnh hưởng xấu đến môi trường đặc
biệt là môi trường không khí. Nếu không có biện pháp thích đáng thì môi trường nói chung và
môi trường không khí nói riêng xung quanh các nhà máy, các khu công nghiệp tập trung sẽ đứng
trước nguy cơ bị phá hủy trầm trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của người dân. Ô nhiễm
không khí do hoạt động công nghiệp vẫn đang và sẽ là một trong những nguồn gây ô nhiễm môi
trường nghiêm trọng nhất.
Để có thể áp dụng những kiến thức đã học trong thời gian qua, nhằm định hướng cho mình
trong việc góp một phần nhỏ trong công cuộc kiểm soát ô nhiễm không khí. Chúng tôi đã thực
hiện đồ án “Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí thải chứa HCL bằng dung môi là nước” cùng
với sự hướng dẫn và giúp đỡ của các thầy cô: thầy Lâm Vĩnh Sơn; cô Nguyễn Chí Hiếu.
Với những kiến thức còn hạn hẹp và kinh nghiệm thực tế còn hạn chế nên trong đồ án này còn
nhiều thiếu sót, chúng tôi rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô nhằm rút ra kinh nghiệm
cho các đồ án trong thời gian sắp tới. Xin chân thành cảm ơn!
Nhóm 15
- 1 -
Đồ án môn học – Kỹ Thuật Xử Lý Khí Thải Nhóm 15
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU...........................................................................................................................................1
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH HẤP THỤ.........................................................................4
1.KHÁI NIỆM:......................................................................................................................................4
1.1 Khái niệm:...................................................................................................................................4
1.2 Áp dụng của hấp thu:..................................................................................................................4
1.3 Lựa chọn dung môi:....................................................................................................................4
2.QUÁ TRÌNH HẤP THỤ:...................................................................................................................5
2.1 Cơ chế quá trình:.........................................................................................................................5
2.2 Quá trình trao đổi chất:...............................................................................................................5

2.3 Có 2 phương pháp hấp thụ:.........................................................................................................6
3.CÁC LOẠI THÁP HẤP THỤ:..........................................................................................................7
3.1 Tháp phun:...................................................................................................................................7
3.2 Tháp sủi bọt: ..............................................................................................................................7
3.3 Tháp đệm:....................................................................................................................................7
3.4Tháp đĩa:.......................................................................................................................................7
4.DUNG MÔI HẤP THỤ:....................................................................................................................7
5.CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN HIỆU QUẢ HẤP THỤ: ........................................................7
5.1 Nhiệt độ: .....................................................................................................................................7
5.2 Áp suất:........................................................................................................................................7
5.3 Các yếu tố khác:..........................................................................................................................8
Chương 2: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ KHÍ THẢI HCl.......................................................................9
1.Nguồn gốc:.........................................................................................................................................9
2.Tính chất:............................................................................................................................................9
3.Sơ lược về quá trình điện phân NaOH-Cl2:......................................................................................9
3.2 Công nghệ sản xuất HCl:..........................................................................................................10
3.3 Phân tích các khí ô nhiễm từ qúa trình điện phân: ..................................................................10
4.CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ CHUNG:......................................................................................11
4.1 Cơ sở lý thuyết của quá trình xử lý khí độc hại:......................................................................11
4.2 Hấp thụ khí bằng chất lỏng: .....................................................................................................11
5.LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ:.........................................................................................12
6.CÁC PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ KHÍ HCl:..........................................................................................12
7.LỰA CHỌN THIẾT BỊ:..................................................................................................................12
Chương 3: SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ..........................................................................................................12
Chương 4: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ.......................................................................................................14
1.Thông số ban đầu:............................................................................................................................14
2.Cân bằng vật chất.............................................................................................................................14
Đầu vào:...........................................................................................................................................14
Đầu ra..............................................................................................................................................14
2.3Phương trình cân bằng...............................................................................................................15

Suy ra: noy = = 2.0716.......................................................................................................................16
3.Tính tháp hấp thụ..............................................................................................................................16
3.1 Đường kính tháp........................................................................................................................17
3.2 Chiều cao lớp đệm....................................................................................................................18
3.3 Mật độ tưới thực tế....................................................................................................................18
3.4 Mật độ tưới thích hợp...............................................................................................................18
3.5 Chuẩn số cho pha khí................................................................................................................19
3.6 Chuẩn số cho pha lỏng..............................................................................................................19
3.7 Trở lực của tháp........................................................................................................................20
- 2 -
Đồ án môn học – Kỹ Thuật Xử Lý Khí Thải Nhóm 15
3.8 Chọn bề dày thân.......................................................................................................................22
3.9 Tính cơ khí:...............................................................................................................................23
3.10 Tính bích:................................................................................................................................24
3.11 Đĩa phân phối..........................................................................................................................26
3.12 Lưới đỡ đệm............................................................................................................................27
3.13 Khối lượng toàn thân tháp......................................................................................................27
3.14 Tính chân thân đỡ bằng ống thép tròn....................................................................................28
3.15 Tính tai treo.............................................................................................................................28
Chương 5: KHAI TOÁN GIÁ THÀNH.................................................................................................29
Chương 6: KẾT LUẬN...........................................................................................................................30
PHỤ LỤC: BẢN VẼ...............................................................................................................................31
- 3 -
Đồ án môn học – Kỹ Thuật Xử Lý Khí Thải Nhóm 15
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ QUÁ TRÌNH HẤP THỤ
1. KHÁI NIỆM:
1.1 Khái niệm:
Hấp thu là quá trình xảy ra 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 cả hai quá

trình là giống nhau.
Quá trình hấp thu tách bỏ 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 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 gọi là dung môi (chất hất thụ )
Khí không bị hấp thụ gọi là khí trơ.
1.2 Áp dụng của hấp thu:
Trong công nghiệp hóa chất ,thực phẩm, quá trình hấp thu được dùng để:
Thu hồi các cấu tử quý trong pha khí .
Làm sạch pha khí .
Tách hổn hợp tạo thành các cấu tử riêng biệt .
Tạo thành một dung dịch sản phẩm.
1.3 Lựa chọn dung môi:
Nếu mục đích của quá trình là tách các cấu tử hỗn hợp khí thì khi đó việc lựa chọn
dung môi tốt phụ thuộc vào các yếu tố sau:
1.3.1 Độ hòa tan tốt: có tính chọn lọc có nghĩa là chỉ hòa tan cấu tử cần tách và hòa
tan không đáng kể các cấu tử còn lại. Đây là điều kiện quan trọng nhất.
1.3.2 Độ nhớt của dung môi: càng bé thì trở lực quá trình càng nhỏ, tăng tốc độ hấp
thu và có lợi cho quá trình truyền khối.
1.3.3 Nhiệt dung riêng: bé sẽ tốn ít nhiệt khi hoàn nguyên dung môi.
- 4 -
Đồ án môn học – Kỹ Thuật Xử Lý Khí Thải Nhóm 15
1.3.4 Nhiệt độ sôi: khác xa với nhiệt độ sôi của chất hoà tan sẽ dễ tách các cấu tử ra
khỏi dung môi.
1.3.5 Nhiệt độ đóng rắn: thấp để tránh tắc thiết bị, không tạo kết tủa, không độc và
thu hồi các cấu tử hòa tan dễ dàng hơn.
1.3.6 Ít bay hơi, rẻ tiền, dễ kiếm và không độc hại với người và không ăn mòn thiết
bị.

2. QUÁ TRÌNH HẤP THỤ:
2.1 Cơ chế quá trình:
Hấp thụ 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 thụ truyền khối , được mô tả và tính tóan dựa vào phân
chia của hai pha: pha lỏng và pha khí.
Quá trình chia làm 3 bước:
Khuếch tán các phân tủe 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.
Khuếch tán rối: được hình thành để giữ cho nồng độ được đều đặn trong tòan bộ 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 hòa tan chất khí vào bề mặt của chất hấp thụ.
Khuếch tán chất khí đã hòa tan trên bề mặt ngăn cách vào sâu bên trong lòng chất lỏng
hấp thụ.
Quá trình hấp thụ phụ thuộc vào sự tương tác giữa chất hấp thụ và chất bị hấp thụ trong
pha khí.
2.2 Quá trình trao đổi chất:
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 hai phía (một số từ phía chất lỏng,
một số từ phía chất khí).
Cường độ trao đổi phụ thuốc vào các yếu tố tác động lên hệ thống như áp suất,
nhiệt độ, nồng độ và độ hòa tan của các phân tử. Cường độ tăng nếu giữa pha khí và pha
lỏng diễn ra phản ứng hóa học hay các phân tử không thể quay trở về khối khí khi có tác
động của quá trình vật lý.
Quá trình hấp thụ kèm theo sự tỏa 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 của cấu tử của pha

khí bị giảm. Hện 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 bằng năng lượng giữa hai pha.
- 5 -