TÍNH TOÁN thiết kế tháp HẤP PHỤ HƠI ACETONE bằng nước

Thiết kết thiết bị hấp phụ hơi Axeton bằng than hoạt tính

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ
1.1 CÁC KHÁI NIỆM VỀ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ :
Ô nhiễm không khí chỉ là một vấn đề tổng hợp, nó được xác định bằng
sự biến đổi môi trường theo hướng không tiện nghi, bất lợi đối với cuộc sống của
con người, của động vật và thực vật, mà lại chính do hoạt động của con người
gây ra với qui mô, phương thức và mức độ khác nhau, trực tiếp hoặc gián tiếp tác
động làm thay đổi mô hình, thành phần hóa học, tính chất vật lý và sinh vật của
môi trường không khí.
Theo TCVN 5966-1995, ô nhiễm không khí là sự có mặt của các chất trong
khí quyển sinh ra từ hoạt động của con người hoặc các quá trình tự nhiên với
nồng độ đủ lớn và thời gian đủ lâu và sẽ ảnh hưởng đến sự thoải mái, dễ chịu, sức
khoẻ, lợi ích của con người và môi trường.
Đối với môi trường không khí trong nhà cần phải kể thêm các yếu tố vi khí
hậu như nhiệt độ, độ ẩm, bức xạ, gió.
1.2 NGUỒN GỐC Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ :
Để nghiên cứu vấn đề ô nhiễm không khí cần biết rõ tất cả các nguồn
phát sinh ra chất ô nhiễm, từ đó ta mới có thể đề xuất các giải pháp giảm thiểu và
xử lý ô nhiễm một cách có hiệu quả.
Nguồn gây ô nhiễm không khí có thể phân thành hai loại : Nguồn ô nhiễm tự
nhiên và Nguồn ô nhiễm nhân tạo.
1.2.1 Nguồn ô nhiễm tự nhiên:
Do các hiện tượng thiên nhiên gây ra như: Sa mạc, đất trồng bị mưa gió bào
mòn và tung lên trời, bụi đất, đá, thực vật… các hiện tượng núi lửa phun nham
thạch. Các quá trình hủy hoại, thối rửa thực vật và động vật thải ra các khí gây ô
nhiễm. Cụ thể như sau:
Hoạt động của núi lửa: Núi lửa là những ngọn núi được hình thành từ sự tích
tụ dung nham sau khi chúng phun trào từ trong long đất. Khi núi lửa hoạt
Nguyễn Văn Nhất

Thiết kết thiết bị hấp phụ hơi Axeton bằng than hoạt tính

động, nham thạch được phun cao hơn ngàn dặm, bụi núi lửa che kín bầu trời.
Một phần phun trào có thể kéo dài tới vài ba tháng, phun ra lượng vật chất
khoảng 150.000 m3 bao gồm tro, bụi, sunfur ddiooxit (SO2), hydro sunfur
(H2S)và metan (CH4)…
Cháy rừng: Sinh ra nhiều chất độc: khói, tro, bụi, các hydrocacbon không
cháy, khí oxit nitơ (NOX) và dioxit lưu huỳnh (SO2), monoxit cacbon (CO).
Bụi do bão cát: Hiện tượng này thường gặp chủ yếu ở các vùng sa mạc. Do ở
vùng này đất trơ và khô không được che phủ bởi thảm thực vật nên khi có gió
mạnh, cát, bụi trong vùng bị bốc lên và mang đi rất xa gây ô nhiễm bầu không
khí.
Sự phân huỷ tự nhiên các chất hữu cơ (thực vật, xác động vật,…) ở điều
kiện yếm khí như đầm lầy… sinh các khí metan (CH4), dioxit cacbon (CO2).
Khi không thoát được ra ngoài, cũng tạo thành túi khí ở dưới đất;
Tác nhân sinh học như phấn hoa, vi sinh vật (vi khuẩn, siêu vi khuẩn, nấm
mốc, nấm men, tảo…), các loại côn trùng nhỏ hay các bộ phận của chúng...
1.2.2 Ô nhiễm nhân tạo:
Phát sinh do hoạt động của con người. Các hoạt động sản xuất của con người
tạo ra các loại sản phẩm phục vụ nhu cầu thiết yếu của họ, nhưng đồng thời là
nguồn gốc chính phát sinh ra những chất độc hại có tác dụng xấu đối với bản thân
con người. Ở đây, ta đặc biệt quan tâm đến nguồn ô nhiễm nhân tạo này.
- Nguồn đốt nhiên liệu: Người ta phân biệt các nguồn gây ô nhiễm do đốt
nhiên liệu thành các nhóm:
• Ô nhiễm do các phương tiện giao thông.
• Ô nhiễm do đun nấu.
• Ô nhiễm do các nhà máy nhiệt điện.
• Ô nhiễm do các loại phế thải đô thị và sinh hoạt (rác thả)

Nguyễn Văn Nhất


Thiết kết thiết bị hấp phụ hơi Axeton bằng than hoạt tính

Sản phẩm cháy do nhiên liệu sản sinh ra khi cháy co chứa nhiều loại khí
độc hại cho sức khỏe con người, nhất là khio quá trình cháy không hoàn
toàn. Các loại khí độc hại như: CO2, SO2, NOx, hydrocacbon, CO và tro
bụi. Khi quá trình cháy không hoàn toàn, do thiếu O 2 hoặc do nhiệt độ của
ngọn lửa bị giảm thấp, một số nguyên tử cacbon và hydro không được
cung cấp đủ năng lượng cần thiết để hoàn thành gốc tự do để cho ra sản
phẩm cuối cùng là CO2 và H2O.
- Các hoạt động sản xuất công nghiệp khác như ngành hoá chất, luyện kim,
sản xuất vật liệu xây dựng, lương thực thực phẩm phát sinh các chất ô nhiễm
là bụi, hơi khí độc như dioxin lưu huỳnh (SO 2), florua hydro (HF), chì (Pb),
amoniac (NH3), sunfua hydro (H2S)…
- Tại các khu chăn nuôi gia súc có sinh các khí ô nhiễm như amoniac (NH 3),
sunfuahydro (H2S)...
- Các hoạt động cộng đồng như thu gom xử lý rác, lò thiêu… có sinh ra các
khí do phân hủy bằng vi sinh như metan (CH 4), amoniac (NH3), cacbonic
(CO2), sunfuahydro (H2S)…, hay các sản phẩm cháy oxit cacbon (CO, CO 2),
tro bụi…
- Do các sản phẩm tạo điều kiện tiện nghi cho cuộc sống của con người: Sử
dụng chất tẩy rửa, thuốc xịt khử mùi, sơn vecni, keo dán, thuốc nhuộm, thuốc
uốn tóc phát sinh hơi dung môi hữu cơ như axeton (CH 3COCH3), formaldehyt
(HCHO)...; máy photocopy sinh khí ozon (O 3); khu vực nhà xe, nơi đậu xe
máy sẽ phát thải vào không khí hơi xăng dầu là các hợp chất hữu cơ.
-

Các sinh hoạt cá nhân như hút thuốc tạo khí monoxit cacbon (CO),

nicotin…
Lượng phát thải chất ô nhiễm không khí từ nguồn tự nhiên lớn hơn nhiều so
với nguồn nhân tạo nhưng phân bố đồng đều trên thế giới. Ở khu tập trung đông
dân cư thì mật độ phát thải do con người tập trung hơn và gia tăng mức độ tác

Nguyễn Văn Nhất


Thiết kết thiết bị hấp phụ hơi Axeton bằng than hoạt tính

hại. Tuy nhiên trong lĩnh vực khoa học chúng ta quan tâm niều hơn về loại ô
nhiễm nhân tạo.
* Phân loại nguồn ô nhiễm theo tính chất phát thải
- Nguồn đường: Các con đường dành cho các phương tiện giao thông vận tải
như đường bộ dành cho xe máy, ô tô, đường xe lửa cho tàu hoả, đường thủy,
đường hàng không. Giao thông vận tải là một trong những nguồn ô nhiễm
không khí chính ở đô thị. Chúng tạo ra các chất ô nhiễm không khí gồm bụi,
oxit cacbon (CO, CO2), dioxit lưu huỳnh (SO2), oxit nitơ (NOX), hydrocacbon,
tetraetyl chì. Bụi sinh ra do cuốn đất cát, bụi đường khi lưu thông và bụi sinh ra
trong khói thải của xe.
- Nguồn điểm: Ong khói của các nguồn đốt riêng lẻ, bãi chất thải,...
- Nguồn vùng: Trong khu công nghiệp tập trung nhiều nhà máy có ống khải
khí, đường ô tô nội thành, nhà ga, cảng, sân bay...
1.3 CÁC CHẤT Ô NHIỄM.
Có nhiều phương pháp phân loại chất ô nhiễm không khí khác nhau tuỳ theo
mục đích nghiên cứu.
- Dựa vào trạng thái vật lý, các chất ô nhiễm được chia thành:
Rắn: Bụi, khói, phấn hoa, nấm men, nấm mốc, bào tử thực vật…
Lỏng: Sol lỏng hay khí như sương mù…;

Khí và hơi: Oxit cacbon (COX), oxit nitơ (NOX), dioxit lưu huỳnh (SO2)…
Ô nhiễm vật lý: Nhiệt, phóng xạ…
- Dựa vào sự hình thành, chất ô nhiễm được phân thành các loại
Chất ô nhiễm sơ cấp: chất ô nhiễm thải ra trực tiếp từ nguồn ô nhiễm. Ví dụ
các chất vô cơ như silic, canxi, sắt,… chất hữu cơ như metan…, mồ hóng…
Chất ô nhiễm thứ cấp: là chất sau khi ra khỏi nguồn sẽ thay đổi cấu tạo hoá
học do tác động quang hoá hay hoá lý. Như khí ozon (O3), sunfuarơ (SO3).

Nguyễn Văn Nhất


Thiết kết thiết bị hấp phụ hơi Axeton bằng than hoạt tính

- Dựa vào kích thước hạt chất ô nhiễm được chia thành phân tử (hỗn hợp
khí - hơi) và aerosol (gồm các hạt rắn, lỏng). Aerosol được chia thành bụi,
khói, sương.
Bụi là các hạt rắn có kích thước từ 5 đến 50 µm.
Khói là các hạt rắn có kích thước từ 0,1 đến 5 µm.
Sương bao gồm các giọt lỏng có kích thước từ 0,3 đến 5 µm và được hình
thành do ngưng tụ hơi hoặc khi phun chất lỏng vào không khí.
1.4. Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ DO CÁC HOẠT ĐỘNG CỦA CON NGƯỜI :
1.4.1. Ô nhiễm không khí do các quá trình đốt nhiên liệu :
Trong cuộc sống hằng ngày ta thấy quá trình đốt cháy nhiên liệu xảy ra ở
khắp mọi nơi mọi chỗ. Người ta phân biệt các nguồn gây ô nhiễm đốt nhiên liệu
thành các nhóm:
- Ô nhiễm do các phương tiện giao thông.
- Ô nhiễm do đun nấu.
- Ô nhiễm do các nhà máy nhiệt điện.
- Ô nhiễm do đốt các loại phế thải đô thị và sinh hoạt (rác thải).
a. Các loại khí độc hại do quá trình đốt nhiên liệu

Thành phần nhiên liệu:
+ C → COX
+ N → NOX
+ S → S OX
+ H → H2O
+ Độ tro nhiên liệu W → Bụi – các hóa chất của chì.
Nếu cháy không hoàn toàn thì sinh ra (H,C) và anđehyt.
Nếu thể tích O2 dư hoặc thiếu → CO, bụi.
Trong tất cả các xí nghiệp đều có chất ô nhiễm ( đều có công nghệ đốt).
Các loại nhiên liệu: xăng, dầu (DO, FO), than đá, than củi, trấu, mùn cưa, răm
bào, khí. Có 3 loại: rắn, lỏng, khí
Nguyễn Văn Nhất


Thiết kết thiết bị hấp phụ hơi Axeton bằng than hoạt tính

Trong quá trình đốt tùy theo thành phần của nhiên liệu, tính chất của nhiên
liệu, lượng nhiên liệu tiêu thụ ⇒ thành phần, tính chất, nồng độ của các chất ô
nhiễm khác. Ngoài ra: do dây chuyền công nghệ, tay nghề công nhân → ảnh
hưởng đến khí ô nhiễm.
Khi quá trình cháy không hoàn toàn do thiếu oXy chẳng hạn hoặc do trong khi
cháy nhiệt độ ngọn lửa bị giảm thấp, một số nguyên tử carbon và hydro không
được cấp đủ năng lượng cần thiết để hình thành các gốc tự do và cho ra các sản
phẩm cuối cùng trong ngọn lửa là CO2 và H2O. Như vậy có sự ngừng trệ các phản
ứng cháy ở những giai đoạn cân bằng trung gian và dẫn đến các quá trình sau :
Phát thải các nguyên tử cacbon hoặc kết hợp các nguyên tử cacbon lại với nhau
thành muội, khói đen và mồ hóng - than chì.
Kết hợp các nguyên tử cacbon với oxy để thành cacbon oxit CO.
Kết hợp các nguyên tử cacbon với hidro để tạo thành các hidrocacbon nhẹ và
nặng.

Phát thải các hydrocacbon đã oxy hóa từng phần (andehyt, axit).
b. Tính chất của các chất ô nhiễm :
Tùy theo thành phần của nhiên liệu, lượng nhiên liệu và tính chất của nó mà
chất ô nhiễm có nồng độ, có tính chất và tính tải lượng khác nhau. Trong tất cả
các nhà máy để phục vụ cho tất cả các quá trình phục vụ công nghệ nồi hơi cũng
như các quá trình sinh hoạt của con người đều có các quá trình đốt của nhiên liệu,
đặc biệt trong giao thông vận tải đây là, nguồn ô nhiễm di động với lượng nhiên
liệu sử dụng khá lớn, thành phần , nồng độ, tính chất nhiên liệu giống quá trình
trong công nghiệp.
Chất ô nhiễm từ ngùôn đốt trong chủ yếu là động cơ ô tô thường gây ô nhiễm
không khí một cách trực tiếp và nguy hiểm vì khói thải ngay trên mặt đất trong
khu đông người ở các thành phố.
Chất ô nhiễm từ nguồn đốt ngoài chủ yếu là lò nung, lò nhiệt điện có công
suất lớn thừơng nằm Xa khu dân cư và thải khói ở độ cao. Ngoài ra ở các trung

Nguyễn Văn Nhất


Thiết kết thiết bị hấp phụ hơi Axeton bằng than hoạt tính

tâm nhiệt điện hiện đại đều được trang bị các hệ thống Xử lý bụi và khí độc hại
(chủ yếu là SO2) trước khi thải vào khí quyển.
1.4.2. Ô nhiễm không khí do các hoạt động công nghiệp
Trong sản xuất công nghiệp do sử dụng nhiều loại dây chuyền công nghệ khác
nhau, cùng với việc sử dụng nhiều nguồn nhiên liệu, hóa chất khác nhau nên dẫn
đến các chất ô nhiễm nhiễm không khí do các hoạt động sản Xuất công nghiệp
gây ra rất đa dạng và phức tạp thành phần, tính chất, nồng độ và mức độ độc hại
khác nhau ( thành phần quan tâm là bụi và SO2).
1.5 Các phương pháp xử lý. Các phương pháp xử lý hơi Acetone hay dùng
trong thực tế là:

Phương pháp hấp thu
Phương pháp hấp phụ
Phương pháp nhiệt
Phương pháp phát tán khí
Phương pháp xúc tác
1.5.1

Phương pháp hấp thu
Quá trình hấp thu là quá trình trong đó một hỗn hợp khí được cho tiếp

xúc với chất lỏng nhằm mục đích hoà tan chọn lựa một hay nhiều cấu tử của hỗn
hợp khí để tạo nên một dung dịch các cấu tử trong chất lỏng.
Dung dịch hấp thu là dung môi, nhưng ở đây cấu tử cần hấp thu lại là
dung môi, nên dung dịch hấp thu thường phải có độ hoà tan tốt dung môi, chất
hay dùng là nước.
Cơ chế của quá trình hấp thu, chia làm 3 giai đoạn:
• Khuếch tán của chất ô nhiễm ở thể khí đến bề mặt phân pha giữa
2 pha khí – lỏng.
• Thâm nhập và hòa tan chất khí qua bề mặt của chất hấp thu.

Nguyễn Văn Nhất


Thiết kết thiết bị hấp phụ hơi Axeton bằng than hoạt tính

• Khuếch tán chất khí đã hoà tan trên bề mặt phân cách vào sâu
trong lòng chất hấp thu.
1.5.2 Phương pháp hấp phụ

Quá trình hấp phụ là quá trình hút chọn lựa các cấu tử trong pha khí lên

bề mặt chất rắn. Người ta áp dụng phương pháp hấp phụ để làm sạch khí có hàm
lượng tạp chất khí và hơi nhỏ.
Quá trình hấp phụ được thực hiện bằng cách cho tiếp xúc giữa pha rắn
và pha khí. Ở điều kiện bình thường thì pha khí trong hỗn hợp với không khí thì
không khí sẽ không bị hấp phụ.
Vật liệu dùng để làm chất hấp phụ là các vật liệu xốp với bề mặt bên
trong lớn, được tạo thành do nhân tạo hoặc tự nhiên. Trong công nghiệp hay dùng
các chất hấp phụ như: than hoạt tính, silicagel, keo nhôm, zeolit và ionit chất trao
đổi ion.
1.5.3 Phương pháp nhiệt
Bản chất là quá trình oxi hoá các cấu tử độc hại và các tạp chất có mùi
hôi bằng oxy ở nhiệt độ cao (450oC – 1200oC).
Phương pháp này dùng để loại bỏ bất kì loại khí và hơi nào mà sản phẩm cháy ít
độc hại hơn. Methanol là dung môi dễ cháy, sản phẩm cháy là CO2 và H2O.
Ưu điểm là thiết bị xử lý đơn giản và có khả năng ứng dụng rộng rãi vì
thành phần khí thải ít ảnh hưởng đến thiết bị đốt.
Nhược điểm là tốn nhiều năng lượng và thành phần khí thải sau đốt có CO 2 cao,
là chất gây ô nhiễm không khí và hiệu ứng nhà kính.
1.5.4

Phương pháp phát tán khí
Bản chất là phát tán khí thải vào khí quyển. Trong một số trường hợp

không thể xử lý do chi phí cao, người ta phải dùng phương pháp phát tán khí để
giảm nồng độ chất ô nhiễm trong khu vực thải khí và dòng khí.
Thông thường người ta dùng ống khói để phát tán khí thải, ống khói
thường cao 300 – 500 m. Khi đó nó sẽ làm giảm nồng độ chất ô nhiễm trong môi
trường xung quanh nơi phát sinh xuống đạt tiêu chuẩn cho phép nhưng lại làm
Nguyễn Văn Nhất

Thiết kết thiết bị hấp phụ hơi Axeton bằng than hoạt tính

tăng nồng độ khí thải nơi khác. Tuy nhiên phát tán khí thải không phải là phương
pháp hợp lý để xử lý khí thải vì hậu quả của phương pháp này gây ra một số hiện
tượng như khói quang hoá, mưa acid …
1.5.5

Phương pháp xúc tác
Bản chất của quá trình xúc tác để làm sạch khí thải là thực hiện các

tương tác hóa học nhằm chuyển các chất độc hại thành các sản phẩm không độc
hoặc ít độc hơn của các chất trên bề mặt chất xúc tác rắn.
Các chất xúc tác không làm thay đổi mức năng lượng của các phân tử chất tương
tác và không làm dịch chuyển cân bằng phản ứng đơn giản. Vai trò của chúng là
làm tăng vận tốc tương tác hoá học. Các chất xúc tác trong xử lý khí thải công
nghiệp là các chất tiếp xúc trên cơ sở các kim loại quý: Pt, Pd, Ag … , các oxit
Mangan, Đồng, Cobalt …
Hiệu quả xử lý của phương pháp này chủ yếu phụ thuộc vào hoạt tính
của chất xúc tác.
Nhược điểm của phương pháp này là tốn kém và hiệu suất không ổn định.

CHƯƠNG 2: TÍNH CHẤT VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ AXETON
2.1 TÍNH CHẤT AXETON:
Acetone có công thức phân tử : CH3COCH3 .Khối lượng phân tử bằng 58.079
đvC
Là một chất lỏng không màu, dễ lưu động và dễ cháy, với một cách êm dịu và có
mùi thơm.
Nó hòa tan vô hạn trong nước và một số hợp chất hữu cơ như : eter, metanol,
etanol, diacetone alcohol…

Nguyễn Văn Nhất


Thiết kết thiết bị hấp phụ hơi Axeton bằng than hoạt tính

Ứng dụng : Acetone được ứng dụng nhiều làm dung môi cho công nghiệp, ví
dụ cho vecni, sơn, sơn mài, cellulose acetate, nhựa, cao su … Nó hoà tan tốt tơ
acetate, nitroxenluloz, nhựa phenol focmandehyt, chất béo, dung môi pha sơn,
mực in ống đồng. Acetone là nguyên liệu để tổng hợp thủy tinh hữu cơ.
Từ Acetone có thể tổng hợp ceten, sumfonat (thuốc ngủ), các holofom.
Được tìm thấy đầu tiên vào năm 1595 bởi Libavius, bằng chưng cất khan đường,
và đến năm 1805 Trommsdorff tiến hành sản xuất Acetone bằng cách chưng cất
Acetat của bồ tạt và sođa : là một phân đoạn lỏng nằm giữa phân đoạn rượu và
eter.
Một số thông số vật lý và nhiệt động của Acetone :
• Nhiệt độ nóng chảy : -94.6 0C .
• Nhiệt độ sôi :

56.9 0C .

• Tỷ trọng :

d 204 .

• Nhiệt dung riêng Cp : 22 Kcal/mol (chuẩn ở 102 0C).
• Độ nhớt µ :

0.316 cp ( ở 250C).

• Nhiệt trị :

0.5176 cal/g ( ở 200C).

Tính chất hoá học :
Cộng hợp với natri bisunfit:
OH
CH3COCH3+NaHSO3→ CH3 - C - SO3Na
CH3
( 1-metyl-1-hydroxi etan sunfonát natri )
Cộng hợp axit HCN:
OH
CH3CO + HCN → CH3-C-CN
CH3
( pH= 4-8 )
Nguyễn Văn Nhất


Thiết kết thiết bị hấp phụ hơi Axeton bằng than hoạt tính

Phản ứng ngưng tụ :
OH

O

CH3-CO-CH3 + HCH2C=O → CH3-C-CH3-C-CH3
CH3

CH3

( 4-oxy-4-mêtyll-2-pentanon)
Acetone khó bị oxi hóa bởi thuốc thử Pheling, Tôluen, HNO3đđ, KMnO4 ,…
Chỉ bị oxi hóa bởi hỗn hợp KMnO4 + H2SO4, Sunfôcrômic K2Cr2O7 + H2SO4…
Bị gãy mạch cacbon.
CH3-C-CH3 → CH3-C-CH2-OH → CH3-C-CH=O → CH3COOH +
HCOOH

O

O

O

Phản ứng khử hoá :
CH3COCH3 + H2 → CH3CHOH-CH3
Điều chế :
Oxy hóa rượu bậc hai:
CH3CHOH-CH3 → CH3COCH3 + H2O
Theo phương pháp Piria : nhiệt phân muối canxi của axit cacboxylic:
(CH3COO)2Ca → CH3COCH3 + CaCO3
Từ dẫn xuất cơ magiê :
O

O

CH3-C-Cl + CH3-MgBr → CH3-C-CH3 + Mg-BrCl
2.2 SẢN XUẤT ACETONE
Trong thời kỳ chiến tranh thế giới lần thứ nhất, do nhu cầu về nguồn Acetone
rất lớn, tong khi có sự giới hạn trong việc thu dược Acetone từ sự chưng cất gỗ,
nên để bổ sung nguồn Acetone Hoa Kỳ đã áp dụng phương pháp chưng cất khan

Nguyễn Văn Nhất


Thiết kết thiết bị hấp phụ hơi Axeton bằng than hoạt tính

Ca(CH3COO)2 – thu được bằng cách lên men rượu có mặt xúc tác vi khuẩn để
chuyển carbohydrate thành Acetone và Butyl Alcohol.Công nghệ này được ứng
dụng chủ yếu trong suốt chiến tranh thế giới lần thứ nhất và những năm 20 .
Tuy nhiên, đến giữa những năm 20 và cho đến nay công nghệ trên được thay
bằng công nghệ có hiệu quả hơn (chiếm khoảng ¾ phương pháp sản xuất
Acetone của Hoa Kỳ) : Dehydro Isopropyl Alcol.
Ngoài ra, còn một số qúa trình sản xuất Acetone khác :
-

Oxi hóa Cumene Hydro Peroxide thành Phenol và Acetone.

-

Oxi hóa trực tiếp Butan – Propan.

-

Lên men Carbo hydrate bởi vi khuẩn đặc biệt.

-

Công ty Shell sử dụng nó như một sản phẩm phụ.

Tổng hợp Acetone bằng cách Dehydro Isopropyl Alcol có xúc tác:

→ CH3COCH3 + H2
• CH3CHOHCH3 + 15.9 Kcal (ở 3270C ) xuctac

• Xúc tác sử dụng ở đây : đồng và hợp kim của nó, oxit kim loại và muối.
• Ở nhiệt độ khoảng 325 0C , hiệu suất khoảng 97%.
• Dòng khí nóng sau phản ứng gồm có : Acetone, lượng Isopropyl Alcol
chưa phản ứng, H2 và một phần nhỏ sản phẩm phụ ( như Propylene,
diisopropyl eter …). Hỗn hợp này được làm lạnh và khí không ngưng
được lọc bởi nước . Dung dịch lỏng được đem đi chưng cất phân đoạn,
thu được Acetone ở đỉnh và hỗn hợp của nước, Isopropyl Alcol ( ít ) ở
đáy.
2.3 TÁC HẠI CỦA ACETONE
Khi hít phải: Hơi acetone vượt quá hàm lượng cho phép có thể gây kích ứng
mắt và đường hô hấp, buồn ngủ, đau đầu, chóng mặt, gây mê hay có những tác
động khác đến hệ thần kinh trung ương

Nguyễn Văn Nhất


Thiết kết thiết bị hấp phụ hơi Axeton bằng than hoạt tính

Tiếp xúc với da: Tiếp xúc thường xuyên và lâu dài có thể làm da khô và nứt
nẻ
Tiếp xúc với mắt: Gây kích ứng mắt, có thể làm tổn thương mô mắt nếu
không rửa sạch ngay
Nuốt phải: Mức độc thấp, lượng nhỏ dung môi dạng lỏng có thể gây viêm
cuống phổi hay phù phổi.
2.4 LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ
2.4.1 Chọn phương pháp

Thu hồi hơi dung môi vừa có ý nghĩa kinh tế vừa có ý nghĩa sinh thái.
Mỗi năm nó thất thoát cùng với khí thải là 600 – 800 ngàn tấn. Hơi dung môi
thoát ra khi bảo quản chúng và khi sử dụng trong các quá trình công nghệ.
Phương pháp phổ biến để thu hồi chúng là phương pháp hấp phụ.
Trong quá trình hấp phụ, người ta dùng chất rắn xốp để hút các chất khí độc có
trong khí thải trên bề mặt. Phương pháp này được dùng phổ biến nhất trong việc
thu hồi các cấu tử quý để sử dụng lại trong công nghệ hoá chất. Trong kỹ thuật
xử lý ô nhiễm không khí, phương pháp hấp phụ được dùng để thu hồi và sử dụng
lại hơi của các chất hữu cơ, khử mùi thải ra của các nhà máy sản xuất thực phẩm,
thuộc da, nhuộm, chế biến khí tự nhiên, công nghệ tổng hợp hữu cơ.
Phương pháp hấp phụ có các ưu điểm:
Làm sạch và thu hồi được khá nhiều chất ô nhiễm thể hơi khí nếu các
chất này có giá trị kinh tế cao thì sau khi hoàn nguyên chất hấp phụ sẽ
được tái sử dụng trong công nghệ sản xuất mà vẫn tận giảm được tác hại
gây ô nhiễm.
Quá trình hấp phụ có thể tiến hành được khi nồng độ chất ô nhiễm
trong khí thải rất nhỏ mà các quá trình khử khí khác không thể áp dụng
được và do đó việc tách thực hiện triệt để hơn.
Chất khí ô nhiễm không cháy được hoặc khó đốt cháy.
Chất hấp phụ cũng khá dễ kiếm và rẻ tiền.
Nguyễn Văn Nhất


Thiết kết thiết bị hấp phụ hơi Axeton bằng than hoạt tính

Trong quá trình hấp phụ, pha khí đi vào pha rắn cho đến khi nào nồng
độ của dung chất trong pha khí và pha rắn đạt cân bằng. Dựa vào sự tương tác
giữa hai pha người ta chia ra:
Hấp phụ vật lý: là hấp phụ đa phân tử (hấp phụ nhiều lớp), lực liên kết
là lực hút giữa các phân tử (Vanderwaals), không tạo thành hợp chất bề

mặt. Ưu điểm là quá trình thuận nghịch, bằng cách hạ thấp áp suất riêng
của chất bị hấp phụ hay nhiệt độ, chất bị hấp phụ nhanh chóng được nhả
ra mà không bản chất hóa học của nó không hề thay đổi. Hấp phụ vật lý
có tốc độ hấp phụ diễn ra rất nhanh.
Hấp phụ hóa học: là hấp phụ đơn phân tử (hấp phụ một lớp), lực liên
kết là lực liên kết hóa học, tạo thành hợp chất bề mặt. Lực liên kết trong
hấp phụ hóa học manh hơn nhiều so với hấp phụ vật lý. Do đó lượng
nhiệt tỏa ra lớn khoảng 20 – 400 kJ/g.mol. Tốc độ của quá trình hấp phụ
hóa học phụ thuộc vào nhiệt độ.
Các nhân tố ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ:
Ảnh hưởng của môi trường: Giữa môi trường và chất tan thường có sự
cạnh tranh sự hấp phụ lên bề mặt vật rắn. Về mặt nhiệt động học, cấu tử nào có
sức căng bề mặt bé hơn sẽ bị hấp phụ mạnh hơn lên bề mặt vật rắn. Tuy nhiên,
trong thực tế còn có sự tác động của các yếu tố khác.
Ảnh hưởng của bản chất chất hấp phụ: Bản chất và độ xốp của vật hấp
phụ ảnh hưởng lớn đến sự hấp phụ. Vật hấp phụ không phân cực thì hấp phụ chất
không phân cực tốt, vật hấp phụ phân cực hấp phụ tốt với chất phân cực.
Tính chất của chất bị hấp phụ: Quá trình hấp phụ diễn ra theo hướng
làm san bằng sự phân cực giữa các pha. Độ chênh lệch của sự phân cực càng lớn
thì sự hấp phụ diễn ra càng mạnh. Quy tắc này cho phép xác định cấu trúc lớp bề
mặt và chỉ ra điều kiện chọn chất hấp phụ thích hợp nhất trong từng trường hợp
cụ thể.

Nguyễn Văn Nhất


Thiết kết thiết bị hấp phụ hơi Axeton bằng than hoạt tính

Quy tắc phân tử lượng đối với sự hấp phụ chất tan từ dung dịch: Chất
hấp phụ có phân tử lượng càng lớn thì sự hấp phụ càng tăng nhanh.

Ảnh hưởng của thời gian, nhiệt độ, áp suất, độ ẩm:
Sự hấp phụ trong dung dịch xảy ra chậm hơn trong pha khí vì sự thay
đổi nồng độ trên bề mặt phân chia pha được thực hiện bởi quá trình
khuếch tán. Tốc độ khuếch tán trong pha khí diễn ra nhanh hơn trong pha
lỏng.
Khi nhiệt độ tăng lên, khả năng khuếch tán vật chất vào dung dịch
giảm xuống dẫn đến giảm sự hấp phụ.
Ap suất: áp suất càng cao, khả năng hấp phụ càng tốt.
Độ ẩm: độ ẩm càng thấp, khả năng hấp phụ càng tốt.
2.4.2Chọn thiết bị
Ta chọn thiết bị hấp phụ tầng cố định.
Đây là loại thiết bị trong đó pha khí được cho chuyển động qua tầng hạt
chất hấp phụ cố định, được sử dụng trong nhiều lĩnh vực như thu hồi hơi dung
môi có giá trị từ các chất khí, khử nước trong pha khí hoặc lỏng, khử màu các
loại dầu khoáng và dầu thực vật …
Các hạt chất hấp phụ được đặt trong tầng có chiều cao từ 0,3 – 1,2 m
trên tấm đỡ có đục lỗ. Dòng khí nhập liệu được thổi từ trên xuống.
Loại thiết bị này có ba phương thức làm việc:
Phương thức bốn giai đoạn: hấp phụ, nhả hấp, sấy, làm lạnh.
Phương thức ba giai đoạn: hấp phụ, nhả hấp, làm lạnh.
Phương thức hai giai đoạn: hấp phụ, nhả hấp.
Khi chọn phương thức làm việc cho thiết bị, cần căn cứ vào đặc trưng
của chất bị hấp phụ cần thu hồi và nồng độ đầu của nó trong hỗn hợp khí:
Khi nồng độ đầu khá cao thì dùng phương thức bốn giai đoạn.
Khi nồng độ đầu trung bình và nhỏ (2 –3 g/m 3) thì dùng phương thức
ba giai đoạn.

Nguyễn Văn Nhất

Thiết kết thiết bị hấp phụ hơi Axeton bằng than hoạt tính

Khi nhiệt độ của hỗn hợp khí trong thiết bị tương đối đồng nhất và
thấp (<35oC) và chất bị hấp phụ không tan trong nước thì dùng phương
thức hai giai đoạn.
Thiết bị tầng cố định có loại thẳng đứng, loại nằm ngang, loại hình vành
khăn.
2.4.3 Chọn chất hấp phụ
Chất hấp phụ thường là các loại vật liệu dạng hạt có đường kính từ 6 –
10 mm đến 200 µm, có độ rỗng lớn được hình thành do những mạch mao quản li
ti nằm bên trong khối vật liệu. Đường kính của mao quản chỉ cần lớn hơn đường
kính phân tử của chất bị hấp phụ thì chất hấp phụ mới có hiệu quả. Do chứa
nhiều mao quản nên bề mặt tiếp xúc của chất hấp phụ rất lớn. Một số chất hấp
phụ thường gặp:
Alumogel
Là oxit nhôm Al2O3.nH2O, thu được bằng cách nung các hydroxyt
nhôm. Diện tích bề mặt có nhiều lỗ xốp. Alumogel chịu được nhiệt, chịu sự ăn
mòn, không bị biến dạng, không phân hủy khi ở trong nước. Alumogel rất bền
với chất lỏng giọt.
Alumogel được sử dụng làm chất sấy khô khí, chất mang xúc tác, xử lý
phân đoạn dầu mỏ, khử mùi, dùng để hấp phụ các hợp chất hữu cơ phân cực, hấp
phụ một số chất đặc thù như florua, asen…
Zeolit
Là loại silicat nhôm có chứa thêm các oxyt kim loại kiềm và kiềm thổ,
có cấu trúc lỗ rỗng đều đặn có kích cỡ gần bằng kích thước phân tử nên nhiều khi
người ta gọi nó là rây phân tử.
Zeolit có nguồn gốc tự nhiên hay tổng hợp.
Silicagel
Là oxyt silic ngậm nước vô định hình SiO2.nH2O, có khả năng phản
ứng thay đổi thành phần theo cơ chế đa tụ. Phản ứng đa tụ này dẫn đến sự tạo

thành mạng cấu trúc của những hạt keo dạng hình cầu và tạo nên bộ khung
Nguyễn Văn Nhất


Thiết kết thiết bị hấp phụ hơi Axeton bằng than hoạt tính

oxytsilic rắn. Khe hở giữa những hạt keo tạo nên cấu trúc rỗng của silicagel.
Silicagel có thể hấp phụ 40% khối lượng của nó. Để tái sử dụng, đơn giản là đun
nóng trên 150oC tới khi nước bốc hơi hết.
Than bùn
Than bùn là sản phẩm phân hủy thực vật, có màu đen hoặc nâu sáng.
Than bùn là loại vật liệu hỗn hợp của nhiều loại hợp chất hữu cơ, chứa nhiều
nhóm chức phân cực nên có khả năng hấp phụ các chất hữu cơ phân cực và các
kim loại chuyển tiếp.
Chất hấp phụ polyme
Cùng với sự đòi hỏi về nhu cầu đa dạng của các chất hấp phụ trong kỹ
thuật, đã chế tạo các chất hấp phụ trên cơ sở vật liệu polyme tổng hợp. Chất hấp
phụ polyme được sử dụng rất có hiệu quả trong xử lý các chất hữu cơ đặc thù:
phenol, chất hoạt động bề mặt; hấp phụ màu từ nước thải, thu hồi protein.
Than hoạt tính
Than hoạt tính được chế tạo theo phương pháp loại trừ với nguyên liệu ban đầu
có chứa các thành phần carbon: than, xenlulose, gỗ, sọ dừa, bã mía, tre, nứa, mùn
cưa. Trong nguyên liệu ngoài thành phần carbon còn tồn tại một số thành phần
hợp chất vô cơ, tạp chất gây ra thành phần tro khi đốt cháy, trong đó Ca, Mg, K,
Na gây tính kiềm, vì vậy sản phẩm cuối cùng nếu không rửa sạch sẽ có tính kiềm.
Than hoạt tính có 2 dạng: dạng hạt GAC (Granular Activated Carbon)
và dạng bột PAC (Powder Activated Carbon). Hay là loại tảy màu và hấp phụ
khí:
Than tảy màu có thể sử dụng vào các mục đích: tảy màu, làm trong,
khử mùi, tinh chế cho thực thẩm, đồ uống, dầu mỡ, nước… thường là dạng bột.

Nó có đặc điểm là hấp phụ trong pha lỏng, diện tích bề mặt không lớn, độ xốp
cao tạo điều kiện cho quá trình khuếch tán.
Than hấp phụ khí, khử mùi thường là dạng hạt, độ bền cơ học cao,
diện tích bề mặt và dung lượng hấp phụ lớn.
Than hoạt tính có các ưu điểm như:
Nguyễn Văn Nhất


Thiết kết thiết bị hấp phụ hơi Axeton bằng than hoạt tính

Diện tích các lỗ rỗng lớn (500 – 1500 m2/g).
Bề mặt hiệu quả lên đến 105 – 106 m2/kg.
Có khả năng phục hồi.
Than hoạt tính có thể hấp phụ các chất sau:
Hơi axit, rượu, benzol, toluol etylaxetat với mức độ hấp phụ bằng
50% trọng lượng bản thân.
Axeton, acrolein, Cl, H2S với mức độ hấp phụ bằng 10 - 25% trọng
lượng bản thân.
CO2, etylen với mức độ thấp.
Với các đặc điểm trên của than hoạt tính, ta chọn nó làm chất hấp phụ.
2.4.4 Sơ đồ công nghệ
2.4.5 Thuyết minh sơ dồ công nghệ
Nguồn thải được chụp hút kết hợp quạt hút đưa vào thiết bị hấp phụ. Trước đó
hơi acetone được đưa qua thiết bị giải nhiệt, nhằm giảm bớt nhiệt độ của khí thải
trước khi đưa vào thiết bị xử lý. Trong tháp hấp phụ vật liệu đệm là than hoạt
tính, tại đây các cấu tử của hơi acetone được giữ lại trong lớp vật liệu đệm của
lớp hấp phụ, khí bay lên và được ống dẫn thu hồi xử lý riêng.
Khi quá trình hấp phụ đến khoảng thời gian nhất định thì lượng than hoạt tính
trong tháp sẽ bị bão hòa acetone. Để quá trình hấp phụ được tiến hành liên tục thì
cần phải có thêm một tháp để luân phiên hấp phụ. Khi tháp 1 hấp phụ thì tháp 2

thực hiện quá trình giải hấp. Quá trình giải hấp được thực hiện bằng cách bổ sung
áp suất thấp vào thiết bị.

Nguyễn Văn Nhất


Thiết kết thiết bị hấp phụ hơi Axeton bằng than hoạt tính

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ
I. TÍNH TOÁN HẤP PHỤ HƠI ACETONE
1. Thông số đầu vào:
V = 1250 m3/h

- Lưu lượng khí thải:

- Nồng độ khí CH3COCH3 ban đầu: yđ = 1 (%) theo thể tích
- Nồng độ CH3COCH3 trong dòng khí thải sau xử lý (Theo TCVN
5940:2005) ở nhiệt độ 00c và áp suất 1atm.
= 268.65 mg/m
3

- Nhiệt độ khí thải: t = 260C
- Vận tốc dòng khí đầu vào: (Giáo trình Th.s Nguyễn Chí Hiếu, trang 33,
phần hấp phụ, khoảng dao động của vận tốc khí phụ thuộc vào nhiệt độ và áp
suất: 0.3m/s ÷ 2m/s), vk = 1m/s
- Áp suất: P = 1 atm
- Quan hệ giữa acetone và than hoạt tính như sau:
g CH3COCH3 bị hấp phụ/ g than

0.1

0.2

0.3

0.35

0,4

Áp suất riêng
CH3COCH3, mmHg

0

2

10

40

80

phần

của

- Các thông số chất hấp phụ
Khối lượng riêng xốp: ρx = 320:350 kg/m3 chọn ρx = 340

+

kg/m3
+

Đường kính trung bình của hạt: d = 1,7 : 2,2 mm

+

Độ xốp của lớp chất hấp phụ:

2. Tính cân bằng vật chất
2.1 Các thông số đầu vào:
- Tỷ số khối lượng khí đầu vào:

Nguyễn Văn Nhất

45%


Thiết kết thiết bị hấp phụ hơi Axeton bằng than hoạt tính

Yd =

yd × M CH 3COCH 3
(1 − yd ) M kk

Trong đó:
yđ : Nồng độ CH3COCH3 ban đầu theo thể tích, yđ = 1% (theo thể tích)
M CH 3COCH 3 : Khối lượng phân tử CH3COCH3. M CH 3COCH 3 = 58g

: Khối lượng phân tử không khí.

Vậy: Yđ =

= 29g

y d × M CH 3COCH 3
1% * 58
=
= 0.0202( kgCH 3COCH 3 / kgkk )
(1 − 1%) * 29
(1 − y d ) M kk

- Phần khối lượng của khí ở đầu vào:

yd =

Yd
=
(1 + Yd )

0.0202
= 0.0198
(1 + 0.0202)

(kg CH3COCH3/ kg không khí)

- Khối lượng riêng của khí đầu vào:

ρd =

M CH 3COCH 3

M
y d + (1 − y d ) ∗ kk
22.4
22.4
58 * (1%)
29
+ (1 − 1%) *
= 1.3076 (kg/m3)
22.4
22,4

=

- Nồng độ khối lượng CH3COCH3 đầu vào:

C yd =

ρ d × M CH 3COCH 3 × y d
M hh

Trong đó:
Với Mhh: khối lượng acetone và không khí

M hh = y d ∗ M CH 3COCH 3 + (1 − y d ) ∗ M kk
=1%*58+(1 – 1%)*29 = 29.29

(kg/kmol)

Vậy:

C yd =

ρ d ∗ M CH 3COCH 3 ∗ yd 1,3076 ∗ 58 ∗ 1%
=
= 0,0259(kgCH 3COCH 3 / m 3 )
M hh
29,29

Các thông số đầu ra:
Nguyễn Văn Nhất


Thiết kết thiết bị hấp phụ hơi Axeton bằng than hoạt tính

- Nồng độ khối lượng CH3COCH3 đầu ra ở nhiệt độ 260c và áp suất 1atm:
cp
C yc = C yc

 273 
273
3
= 250
 = 228,260( mg / m )
273 +t
 273 + 26 
=228*10-6 (kg CH3COCH3/m3)

- Hiệu suất hấp phụ:

0.0259 − 228 ∗ 10 −6

× 100% = 99.1%
* 100% =
0.0259

e=

- Chọn hiệu quả xứ lý của tháp hấp phụ: η= 90%
Ta có số tháp cần mắc nối tiếp được tính theo công thức:

H = 1 – (1 - η)n
99.1 % = 1- ( 1 – 90%)n
=> n = 2
Trong đó:
H: là hiệu suất của quá trình
n: là số thiết bị
η: là hiệu suất của thiết bị
Vậy ta chọn 2 tháp mắc nối tiếp với nhau.
- Tỷ số khối lượng khí ra:
= (1- e)*

= (1- 90%)*0.0202 = 0.0002(kg CH3COCH3/ kg kk)

Trong đó:
: tỷ số khối lượng khí ban đầu
e : Hiệu suất hấp phụ
- Phần khối lượng của khí ở đầu ra:
-

yc =

Yc
0.002
=
= 0.00196
1 + Yc 1 + 0.002

(kg CH3COCH3/ kg không khí)

Nồng độ tính theo thể tích khí ở đầu ra:

Nguyễn Văn Nhất


Thiết kết thiết bị hấp phụ hơi Axeton bằng than hoạt tính

YC

0.00196 *10 −4
M CH 3COCH 3
58
yC =
=
= 9.795 *10 −4
−4
YC
1
0.00196 *10
1
+
+

M CH 3COCH 3 M kk
58
29

-

- Khối lượng riêng của khí đầu ra:

ρC =
=

M CH 3COCH 3
M
yC + (1 − yC ) KK
22,4
22,4
58
29
* 9.795 *10 −4 + (1 − 9.795 *10 −4 ) *
= 1.2945 (kg/m3)
22.4
22.4

2.2 Lưu lượng hỗn hợp khí đầu vào:
Gđ = V*ρk
Trong đó:
V = 1250 m3/h: thể tích hỗn hợp khí.
ρk: khối lượng riêng của hỗn hợp khí.
- Khối lượng riêng không khí:

ρk =

ρ d + ρ c 1.0376 + 1.2945
=
= 1.1661(kg / m 3 )
2
2

Trong đó:
: khối lượng riêng của khí ở đầu vào
: khối lượng riêng của khí ở đầu ra
Vậy: Gđ = V*ρk = Gv = V*ρk =

1250
*1.1661 = 0.4049 (kg CH3COCH3/s)
3600

- Lưu lượng khí trơ đầu vào:
= Gđ * (1-

) = 0.4049 *(1-0.0198) = 0.3969 (kg CH3COCH3/s)

- Khối lượng khí CH3COCH3 bị giữ lại trong than hoạt tính:

mCH3COCH3

= Gđ *

CH3COCH3/s)

Nguyễn Văn Nhất

*e = 0.4049*0.0198*90% =7.2153*10-3(kg


Thiết kết thiết bị hấp phụ hơi Axeton bằng than hoạt tính

=27.9751 (kg
CH3COCH3/h)
- Lưu lượng hổn hợp khí đầu ra:
Gc = Gđ (1-

*e) = 0.4049 (1-0.0198 * 90%) = 0.3572(kg CH3COCH3/s)

Trong đó:
Gđ: Lưu lượng khí thải vào tháp.
: Nồng độ khí trung bình ban đầu
e: hiệu suất hấp phụ
2.3 Đường cong đẳng nhiệt hấp phụ:
Quan hệ giữa CH3COCH3 và than hoạt tính như sau:
g bị hấp phụ/ g than
Áp suất riêng phần
CH3COCH3, mmHg

của

0.1

0.2

0.3

0.35

0,4

0

2

10

40

80

Dựa vào bảng số liệu trên, ta vẽ đồ thị biểu hiện sự cân bằng giữa
CH3COCH3 và than hoạt tính như sau:

Nguyễn Văn Nhất


Thiết kết thiết bị hấp phụ hơi Axeton bằng than hoạt tính

- Xác định áp suất riêng phần cân bằng:
P* = yđ * P = 1%*760 = 7.6 (mmHg)
Dựa vào đồ thị cân bằng xác định được:
= 0.285 (g CH3COCH3/g than)
- Lượng than hoạt tính cần tối thiểu:
Lmin =

mCH 3COCH 3 25.9751
=
= 91.14 (kg than)
0.285
X∗

- Chọn lượng than cần thiết : 95 (kg)

II. TÍNH TOÁN THIẾT BỊ HẤP PHỤ
1. Tính toán đường kính thiết bị
- Chọn vận tốc khí vào tháp: vk = 1 m/s
- Lưu lượng khí trung bình:
Gtb =

Gd + Gc 0.4049 + 0.3572
=
= 0.3811 (kg CH3COCH3 /s)
2
2

Trong đó:
: Lưu lượng khí đầu vào,

=0.404 (kg CH3COCH3 /s)

: Lưu lượng khí đầu ra,

=0.3572 (kg CH3COCH3 /s)

- Đường kính tháp:

D=

Gtb * 4
4 * 0.3811
=
= 0.5406 (m)
π × vk × ρ K
π * 1 * 1.1661

Trong đó:
: Lưu lượng khí trung bình
: Vận tốc khi đầu vào
: Khối lượng riêng của không khí
Nguyễn Văn Nhất


Thiết kết thiết bị hấp phụ hơi Axeton bằng than hoạt tính

Ta chọn đường kính tháp D= 0.7(m)
2.

Tính toán chiều cao lớp vật liệu
- Chiều cao lớp vật liệu hấp phụ theo lý thuyết:

H min =

Lmin
L

95
=
=
= 0.726 (m)
πD 2
πD 2
π * 0 .7 2
ρx
ρx
* 340
4
4
4

Trong đó:
L: Lượng than hoạt tính cần thiết, Lmin= 95 (kg)
D: đường kính tháp, D= 0.7(m)
ρx: Khối lượng riêng xốp: ρx = 340 (kg/m3)
- Chọn lượng than thực tế: L tt =(1,2-1,5)L min , Lmin= 95 (kg)
Ltt = 1.4* Lmin = 1.4*95 = 133 (kg)
- Chiều cao lớp vật liệu thực tế:
Ηtt =

Ltt
133
=
= 1.02(m)
2
πD
π 0 .7 2

ρx
* 340
4
4
tt

Chọn H = 1.2m.
Khối lượng của lớp than hoạt tính trong tháp:
3.
Gthan = Vg*ρx
Trong đó:
Vg : Thể tích lớp than hấp phụ trong thiết bị

πD 2
0.7 2
Vg = S ∗ H tt =
H tt = π *
* 1.2 = 0.46(m 2 )
4
4
ρx: Khối lượng riêng xốp
⇒

Khối lượng than trong tháp:
Gthan = Vg * ρx = 0.46 * 340 = 157 (kg)

4.

Tính toán trở lực của dòng khí qua lớp hấp phụ

Nguyễn Văn Nhất