ĐỒ ÁN KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI: Thiết kế hệ thống xử lý bụi và xử lý khí thải.

Đồ án kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Mai Quang Tuấn

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI
KHOA MÔI TRƯỜNG

ĐỒ ÁN
KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI
Đề Tài:
Thiết kế hệ thống xử lý bụi và xử lý khí thải.

Sinh viên:

Nguyễn Thị Quỳnh Trang

Lớp :

ĐH2CM3

Giáo viên HG :

Mai Quang Tuấn

1


Đồ án kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Mai Quang Tuấn

MỤC LỤC

A. LÝ THUYẾT.......................................................................................................

1.

Phương pháp xử bụi

a)

Phương pháp khô

b)

Phương pháp ướt

c)

Lọc bụi kiểu tĩnh điện

2.

Xử lý khí

a)

Phương pháp hấp thụ

b)

Phương pháp hấp phụ

A.

TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ

Tính toán ô nhiễm......................................................................................................
Tính toán xử lý bụi
2.

Tính toán hấp thụ CO và SO2 bằng than hoạt tính

3.

Tính toán xử lý H2S bằng phương pháp hấp thụ (NH4)2CO3

Tài liệu tham khảo

2


Đồ án kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Mai Quang Tuấn

A. Lý thuyết
1. Phương pháp xử bụi
a) Phương pháp khô

Thiết bị thu hồi bụi khô dựa vào cơ chế lắng khác nhau như trọng lực ( buồng
lắng bụi ), quán tính, li tâm ( xyclon khô, ướt, chum, tổ hợp, các thiết bị thu hồi
xoáy và động).
Lọc bụi bằng phương pháp trọng lực: buồng lắng bụi: áp dụng cho bụi có kích
thước hạt d>50 μm. Có ưu điểm là chế tạo đơn giản, chi phí vận hành và bảo
trì thấp, giá thành thấp, rẻ tiền, nhưng buồng lắng bụi lại có diện tích lớn, hiệu
suất không cao
Lọc bụi theo phương pháp li tâm có nhiều kiểu khác nhau: kiểu nằm ngang,
kiểu đứng, các thiết bị thu hồi kiểu xoáy, kiểu động. Thường dung thiết bị ly
tâm kiểu đứng (xyclon) có hiệu suất lọc 70% đối với xyclon ướt và xyclon
chùm, đường kính cỡ hạt >10 μm. Có ưu điểm là sử dụng rộng rãi, giá rẻ, vận
hành dễ dàng, có thể vận hành bình thường ở nhiệt độ trên 5000C, áp suất lớn,
trị số tổn thất áp suất ổn định, thu hồi bụi ở dạng khô, hiệu quả xử lý không
phụ thuộc vào sự thay đổi nồng độ bụi.
Lọc bụi bằng lọc màng, lọc túi: áp dụng đối với bụi có d = 2 -10 μm nhưng ít
được sử dụng, phải có hệ thống rung để tái sinh vải lọc
b) Phương pháp ướt
Thường sử dụng cho nơi có nồng độ ẩm cao hoặc không khí tại nơi làm việc
không đồng đều về nhiệt độ và độ ẩm. Có rất nhiều phương pháp như: phương
pháp sủi bọt, phương pháp rửa khí ly tâm, phương pháp rửa khí kiểu Ventury,
phương pháp rửa khí kiểu dòng xoáy, phương pháp rửa khí kiểu đĩa quay. Các
phương pháp này có ưu điểm là dễ chế tạo, giá thành thấp, hiệu quả cao nhưng
phải xử lý bùn cặn, khí thoát mang theo hơi nước làm rỉ đường ống
c) Lọc bụi kiểu tĩnh điện
Biện pháp lọc bụi có 2 loại: thiết bị lọc bụi loại khô và thiết bị lọc điện loại
ướt, có nhiều loại lọc bụi bằng điện khác nhau: kiểu ống, kiểu tấm bản, kiểu
một vùng, kiểu hai vùng. Ưu điểm của phương pháp này là hiệu suất thu hồi
bụi cao, tốn ít năng lượng, có thể thu hồi bụi có kích thước nhỏ, chịu được
3

SV: Nguyễn Thị Quỳnh Trang

Lớp: ĐH2CM3


Đồ án kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Mai Quang Tuấn

nhiệt độ cao, nhưng chi phí chế tạo tốn kém hơn, không áp dụng đối với trong
dây chuyền xử lý không
khí có chứa chất cháy nổ.
2. Xử lý khí
a) Phương pháp hấp thụ
Hấp thụ là phương pháp làm sạch khí thải độc hại ( chất bị hấp thụ) vào trong
môi trường lỏng (dung môi hấp thụ). Khi tiếp xúc với khí thải, chất độc hại sẽ
tác dụng với các chất trong môi trường mỏng và được giữ lại theo 2 cách hấp
thụ vật lý và hấp thụ hóa học.
Hấp thụ vật lý: về thực chất chỉ là sự hòa tan các chất bị hấp thụ vào trong
dung môi hấp thụ, chất khí hòa tan không tạo ra hợp chất hóa học với dung
môi, nó chỉ thay đổi trạng thái vật lý từ thể khí biến thành dung dịch lỏng ( quá
trình hòa tan đơn thuần của chất khí trong chất lỏng).
Hấp thụ hóa học: trong quá trình này chất bị hấp thụ sẽ tham gia vào một số
phản ứng hóa học với dung môi hấp thụ. Chất khí độc hại sẽ biến đổi về bản
chất hóa học và trở thành chất khác.
Cơ cấu của quá trình này có thể chia thành ba bước:
-

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 hòa tan chất khí và bề mặt của chất hấp thụ
Khuếch tán chất khí đã hòa tan trên bề mặt ngăn cách vào sâu trong long khối
chất
Quá trình hấp thụ mạnh hay yếu là tùy thuộc vào bản chất hóa học của dung
môi và các chất ô nhiễm trong khí thải.

b) Phương pháp hấp phụ

Khác với quá trình hấp thụ, trong quá trình hấp phụ người ta dung chất rắn xốp
để hút các khí độc có trong khí thải trên bề mặt chất hấp phụ. Phương pháp nàu
được dùng phổ biến nhất trong việc thu hồi các cấu tử quí để sử dụng lại trong
công nghiệp hóa chất. Căn cứ vào bản chất lien kết giữa chất hấp phụ và chất
bị hấp phụ phân thành 2 loại:
4

SV: Nguyễn Thị Quỳnh Trang

Lớp: ĐH2CM3


Đồ án kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Mai Quang Tuấn

Hấp phụ vật lý: là hấp phụ đa phân tử ( hấp phụ nhiều lớp), lực liên kết là lực
hút giữa các phân tử, không tạo thành hợp chất bề mặt.
Hấp phụ hóa học : là hấp phụ đơn phân tử ( hấp phụ một lớp). Lực liên kết là

lực liên kết bề mặt tạo nên hợp chất bề mặt.
B. Tính toán hệ thống xử lý

Tính toán ô nhiễm

I.

B
A

b

b

L1

b

1. Xác định nhà rộng, nhà hẹp.

Nhà A
Nhà B

b
30
50

l
100
150

H
8
12

Nhà A: b = 30m
Có 2,5hA = 2,5.8 = 20m
b>2,5hA => Nhà A là nhà rộng đứng trước.
Ta có:
x = L1 = 85m
8hA = 8.8 = 64m
x>8hA => Hai tòa nhà đứng độc lập (riêng biệt) với nhau.
 Ta có: Hgh = 0,36bz + 1,7h
Trong đó:
bz là khoảng cách từ mặt sau của nhà tới nguồn thải
bz = b = 2/3. 30 = 20m
•

x là khảng cách các nhà x = 85m
h là chiều cao tòa nhà h = 8m
 Hgh = 0,36.20 + 1,7.8 = 20,8m
2. Xác định nguồn điểm thấp, điểm cao.
Ta có:

Hhq = Hô +∆ H
Hhq: là độ cao hiệu quả của nguồn thải.
Hô: là chiều cao thực của nguồn thải
∆H: là độ nâng của nguồn khí thải

5

SV: Nguyễn Thị Quỳnh Trang

Lớp: ĐH2CM3


Đồ án kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Mai Quang Tuấn

Hô = 50m
1,4

∆H = D

D là đường kính ống khói D = 1,5m
w vận tốc ban đầu của ống khói tại miệng ống khói
w=
L: lưu lượng nguồn thải (m3/h) L = 25000 m3/h
 w=

= 3,93 m/s

u là vận tốc gió tại đầu ống khói
n

u = u1

u1 vận tốc gió tại độ cao z = 10m => u1 = 5
z là độ cao mặt đất tới miệng ống khói z = 50

Khí quyển ở mức trung tính, coi độ gồ ghề của mặt đất thấp. Chọn n = 0,15
 u=5

0,15

= 6,365 (m/s)

Nhiệt độ không khí 25oC

TK = 25+273 = 298

Nhiệt độ khí thải 110oC
1,4




Mà H > Hgh

Nguồn thải cao trong trường hợp nhà rộng đứng độc lập.

3. Sự khuếch tán bụi và khí thải từ nhà A sang nhà B
- Sự khuếch tán bụi từ nhà A sang nhà B

Có

k

– txq = 110 – 25 = 85

=> nguồn thải là nguồn nóng.

6

SV: Nguyễn Thị Quỳnh Trang

Lớp: ĐH2CM3


Đồ án kỹ thuật xử lý khí thải

Thông số:

f=

GVHD: Mai Quang Tuấn

=

(m/s2.C)
Trong ðó:

= 0,081

H là chiều cao ống khói tính từ mặt ðất: H = Ho + hA
vM = 0,65 (
)1/3 = 0,65.(

)1/3 = 1,4 (m/s)
vì vM < 2 nên

n=31/2

= 1,2

m= (0,67+0,1f1/2+0,34.f1/3)-1
= [0,67+0,1(0,081)1/2+0,34.(0,081)1/3 ]-1 = 0,795
Vì vM <2 nên
d= 4,95.vM ( 1+0,28f1/3)
= 4,95.1,4( 1+ 0,28.0,0811/3) = 7,77
Khoảng cách từ nguồn thải ðến vị trí có nồng ðộ cực ðại là:
xM =
=

(m)
Trong ðó:

F: là hệ số ðối với chất ô nhiễm dạng khí, lấy F=1

⇒ điểm có nồng độ cực đại nằm ngoài khoảng cách giữa 2 nhà và cách nhà B

một khoảng là 450,66 m về phía sau.
-

Nồng ðộ cực ðại tại ðiểm có khoảng cách xM so với nguồn thải là:

7

SV: Nguyễn Thị Quỳnh Trang

Lớp: ĐH2CM3


Đồ án kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Mai Quang Tuấn

CM =

=

= 0,011 M

Trong ðó: M tải lýợng ô nhiễm (g/s) =

,

⇒ giá trị của M và CM tính ðýợc theo bảng sau:

Clo

SO2

H2S

CO

NO2

0,2776

3,053

12,19
134,09

0,215
2,365

41,82
460,02

16,23
178,53

kết quả M
(g/s)
CM

(µg/m3)
 So sánh các thông số của ðiểm có nồng ðộ cực ðại với QCVN
05:2013/BTNMT và ta có: 06:2009/BTNMT

Chỉ
tiêu

Ðõn vị
3

II.

clo
ìg/m
SO2
ìg/m3
CO
ìg/m3
H2S
ìg/m3
NO2
ìg/m3
Xử lý bụi

Nồng ðộ
ở 110oC
3,053
134,09
460,02
2,365
178,53

Nồng

QCVN 06

ðộ ở

QCVN 05
trung bình 1

trung bình

Kết luận

25oC
3,924
173,34
591,23
3,04
229,45

giờ
350
30000
200

1 giờ
100
42
-

Thỏa mãn QCVN
Thỏa mãn QCVN
Thỏa mãnQCVN
Thỏa mãn QCVN
výợt QCVN

Cỡ hạt 0-5
5-10
10-20 20-30
%

5
9
8
8
3
mg/m
1500
2700
2400
2400
Theo QCVN 19:2009/BTNMT ta có:

30-40
12
3600

40-50
17
5100

Nồng độ tối đa cho phép của bụi tính theo công thức:
Cmax = C.KP.KV = 200.0,9.0,8 = 144 (mg/

50-60
13
3900

)

8

SV: Nguyễn Thị Quỳnh Trang

Lớp: ĐH2CM3

60-70
28
8400


Đồ án kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Mai Quang Tuấn

C - nồng độ bụi, khí thải theo mục 2.2 QCVN 19:2009/BTNMT, cột B
C = 200 (mg/
)
Kp - hệ số lưu lượng nguồn thải, chọn Kp = 0,9
Kv - hệ số vùng, khu vực, chọn Kv = 0,8
• Nồng độ bụi đầu vào Cv = 30g/m3 = 30000 mg/m3
• Nồng ðộ bụi ðầu ra: Cr = 144 mg/m3
Hiệu suất tổng cộng cần xử lý là:

Hệ thống xử lý gồm: Buồng lắng – lọc túi tay áo.
Buồng lắng bụi:
1. Tính toán buồng lắng:

Giả sử buồng lắng có thể lọc toàn bộ cỡ hạt

50mg/m3

Lưu lượng khí thải là 20000m3/h
Nhiệt độ khí thải là 1100C
Trọng lượng của bụi: 3500kg/m3
Độ nhớt của khí ở 00C, 1atm: 17,17.10-6Pa.s
Độ nhớt của khí ở 1100c:

( Theo công thức 5.14- Giáo trình Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 2Trần Ngọc Chấn)
Vì lượng vào của khí lớn nên ta mắc song song 6 buồng lắng giống nhau trong
đó có 5 buồng lắng làm việc đồng thời với nhau và 1 buồng lắng dự phòng :

9

SV: Nguyễn Thị Quỳnh Trang

Lớp: ĐH2CM3


Đồ án kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Mai Quang Tuấn

 L = 25000:5 = 5000 (m3/h)

(Theo công thức 6.4- Giáo trình Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 2Trần Ngọc Chấn)

Chọn chiều dài buồng lắng bằng 5m
Thì chiều rộng buồng lắng:

Vậy chọn chiều rộng buồng lắng là 2m

Chọn vận tốc khí trong buồng lắng là u=0,5 m/s thì chiều cao buồng lắng là

( Theo công thức 6.1- Giáo trình Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 2Trần Ngọc Chấn)
Vậy chọn chiều cao của buồng lắng bằng 1,5m
Kích thước buồng lắng:

10

SV: Nguyễn Thị Quỳnh Trang

Lớp: ĐH2CM3


Đồ án kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Mai Quang Tuấn

Tính hiệu suất cỡ hạt:

( Theo công thức 6.13- Giáo trình Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 2Trần Ngọc Chấn)
Để nâng cao hiệu suất lọc đối với một cỡ hạt nhất định bằng cách: Giữ h không
đổi và giảm chiều cao H của buồng lắng với điều kiện đảm bảo năng suất lọc
tức thời lưu lượng khí cần lọc không đổi. (Theo mục 6.5-- Giáo trình Ô nhiễm
không khí và xử lý khí thải, tập 2- Trần Ngọc Chấn)
Để giảm H ta chia buồng lắng thành 2 tầng bằng nhau, bỏ qua tấm ngăn các
tầng thì lưu lượng chung cũng không thay đổi. như vậy hiệu quả lọc sẽ tăng lên
2 lần
Cỡ hạt

30-

40-

50-

60-

Tổng

8

40
12

2400

3600

60
13
390

70
28
510

cộng
100%

2400

50
17
510
0

0

0

3,476

13,9

38,63

100

100

100

-

6,952

27,8

77,26

100

100

100

100

-

1732,

545,7

8
27,6

6
8,7

0

0

0

0

-

-

-

-

0-5

5-10

10-20

20-30

5

9

8

1500

2700

0,386

lắng có 2

0,772

ngăn
Còn lại

1488,4

%
Mg/m3

30000

Buồng
lắng
không có

75,7
1

ngăn
Buồng

(mg/m3)
Dải phần

2
23,7

2512,296
40

6279,276

cỡ hạt
của bụi
11

SV: Nguyễn Thị Quỳnh Trang

Lớp: ĐH2CM3

mg/m3
100%


Đồ án kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Mai Quang Tuấn

cong lại
sau khi
lọc
2. Tính toán túi lọc:

Hiệu suất cần xử lý của túi vải:

Đường kính túi lọc từ 150 ÷300mm, chiều cao từ 2÷3,5m (Giáo trình Ô nhiễm
không khí và xử lý khí thải, tập 2- Trần Ngọc Chấn)
Chọn D=300mm
l=3,5m
Diện tích bề mặt một ống tay áo hoặc một đơn nguyên
m2

S0=
q: Năng suất lọc đơn vị của vải, m3/m2.ph
Chọn vải bằng sợi thủy tinh có thể chịu nhiệt đô dòng thải 200

:q=

0.3÷0,9 m3/m2.ph
chọn q = 0,7 m3/m2.ph
Diện tích của toàn bộ bề mặt lọc là

Số túi vải:

Chọn 200 túi chia thành 5 đơn nguyên giống nhau, mỗi đơn nguyên 40 túi chia
thành 5 hàng và mỗi hàng 8 túi. Để đảm bảo công suất làm việc ổn định khi
gặp sự cố thì ta lặp thêm một đơn nguyên dự phòng có cấu tạo giống 5 đơn
nguyên trên.
Khoảng cách giữa các hàng từ 8-10cm: chọn d1 = 10cm
Khoảng cách giữa các túi trong hàng từ 8-10cm: chọn d2 = 10cm
12

SV: Nguyễn Thị Quỳnh Trang

Lớp: ĐH2CM3


Đồ án kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Mai Quang Tuấn

Khoảng cách các ống tay áo đến thành của thiết bị từ 8-10cm: chọn d = 10cm
Chiều rộng của một đơn nguyên:
B1 = n1D + (n1-1)d2 + 2d = 5.0,3 + (5-1).0,1 + 2.0,1 = 2,1m
Chiều dài của một đơn nguyên:
L1 = n2D + (n2-1)d1 + 2d = 8.0,3 + (8-1).0,1 + 2.0,1 = 3,3m
Giả sử bề dày của thiết bị a = 3cm
Chiều rộng của thiết bị:
B = B1 + 2a = 2,1 + 2. 0,03 = 2,16m
Chiều dài của thiết bị:
L = 5L1 + 6a = 5.3,3 + 6.0,03 = 16,68m
Chọn L = 17m
III.

Xử lý khí
1. Tính toán xử lý CO và SO2 bằng phương pháp hấp thụ sử dụng than hạt
tính.
1.1.Tính toán xử lý CO
 Thông số đã biết : + lưu lượng L = 25000 m3/ h

+ nồng độ CO vào : 6626 (mg/ m3)
 Các thông số đầu vào của CO
- Nồng độ CO vào:
CvCO = 6626 (mg/ m3) = 6,626 (g/m3)
- Nồng độ khí ban đầu :
Ck =
=

3

= 1,12.10-

(mol/l)
= 11,2 (mol/m3)

-

-

-

Nồng độ mol CO:
Cd =
Nồng độ phần mol của CO:
yd =
=

=

= 0,24 (mol/ m3)

= 6,7.10-3 (mol CO/ mol kk)

Tỷ số mol :
13

SV: Nguyễn Thị Quỳnh Trang

Lớp: ĐH2CM3

Đồ án kỹ thuật xử lý khí thải

Yd =

GVHD: Mai Quang Tuấn

=
= 6,7.10-3 (mol/mol)

 Các thông số đầu ra:
- Nồng độ CO ra :
-

-

-

CrCO = 869 (mg/ m3) = 0,869 (g/m3)
Nồng độ mol của CO :
Cc =
=
=0,031 (mol/m3)
Nồng độ phần mol của CO:
yc =
=

= 8,61.10-4 (mol CO/ mol kk)

Tỷ số mol :
Yc =

=
= 8,62.10-4 (mol/mol)

-

Hiệu suất của quá trình hấp phụ:
η=
=

= 0,87 = 87%
-

Lýợng CO vào tháp trong 1 giờ là:
=L.

= 25000.6626 = 16,565.107 (mg/h)
= 165,65 (kg/h)

-

Lýợng CO ra khỏi tháp trong 1 giờ là:
=L.

-

= 25000.869

= 21,725.106 (mg/h)
= 21,725 (kg/h)

Lýợng CO bị giữ lại trong tháp trong 1 giờ là:
=
= 165,65 – 21,725

14

SV: Nguyễn Thị Quỳnh Trang

Lớp: ĐH2CM3


Đồ án kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Mai Quang Tuấn

= 143,925 (kg)
-

Khối lýợng riêng của CO ở 70oC là:
= ño.

=

.

=

.

= 1,09 (kg/m3)

-

-

-

Thể tích của CO bị giữ lại trong tháp:
V=
=

= 132,04 (m3)

Nồng độ khí CO ra khỏi tháp:
CCO (1) = CCO.(1 – η) =6626.(1- 0,87)
= 861,38 (mg/m3)
Chọn vận tốc khí đi trong thiết bị hấp thụ là 1m/s
Khối lượng than hoạt tính cần dùng cho mỗi tháp đề hấp phụ CO là
M1 =

=

= 1914 (kg)

1.2 . Tính toán xử lý SO2
 Thông số đã biết : + Lưu lượng L = 25000 m3/ h

+ Nồng độ SO2vào : 1757 (mg/ m3)
 Các thông số đầu vào của SO2
- Nồng độ SO2 vào:
= 1757 (mg/ m3) = 1,757 (g/m3)

-

Nồng độ khí ban đầu :
Ck =

=

= 0,0112

(mol/l)
= 11,2 (mol/m3)
-

Nồng độ mol SO2:
15

SV: Nguyễn Thị Quỳnh Trang

Lớp: ĐH2CM3


Đồ án kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Mai Quang Tuấn

SO2d =
-

-

= 0,0274 (mol/ m3)

=

Nồng độ phần mol của :
yd =
=

= 7,61.10-4(mol SO2/ mol kk)

Tỷ số mol :
Yd =

=
= 7,61.10-4 (mol/mol)

 Các thông số đầu ra:
- Nồng độ SO2 ra :

= 434 (mg/ m3) = 0,434 (g/m3)
-

-

Nồng độ mol của SO2 :
Cc =

=

Nồng độ phần mol của SO2:

yc =
=
=

-

(mol/m3)

=

(mol SO2/ mol kk)

Tỷ số mol :
Yc =

=
= 1,88.10-4 (mol/mol)

-

Hiệu suất của quá trình hấp phụ:
η=
=

= 0,753 = 75,3%
-

Lýợng SO2 vào tháp trong 1 giờ là:
=L.

= 25000.1757

16

SV: Nguyễn Thị Quỳnh Trang

Lớp: ĐH2CM3


Đồ án kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Mai Quang Tuấn

=

-

43,925 (kg/h)
Lýợng SO2 ra khỏi tháp trong 1 giờ là:
=L.
= 25000.434
= 10,85 (kg/h)

-

Lýợng SO2 bị giữ lại trong tháp trong 1 giờ là:
=
-

= 43,925 – 10,85

= 33,075 (kg)

-

Khối lýợng riêng của SO2 ở 70oC là:
= ño.

=

.

=

.

= 2,49 (kg/m3)
-

-

-

Thể tích của SO2 bị giữ lại trong tháp:
V=
=

= 13,28 (m3)

Nồng độ khí SO2 ra khỏi tháp:
CSO2 (1) = CSO2. (1 – η) = 1757.(1- 0,753)

= 433,979 (mg/m3)
Khối lượng than hoạt tính cần dùng cho mỗi tháp đề hấp phụ SO2 là
M2 =

=

=6,36 (kg)

1.3.Tính toán tháp hấp phụ
Vì ta tính toán xử lý cả CO và SO2 đều bằng phương pháp hấp thụ sử dụng
than hạt tính nên việc tính toán tháp hấp thụ sẽ được tính gộp chung vào.
17

SV: Nguyễn Thị Quỳnh Trang

Lớp: ĐH2CM3


Đồ án kỹ thuật xử lý khí thải
-

-

Đường kính tháp hấp phụ:
D=

GVHD: Mai Quang Tuấn

=

=

2,97 (m)
Vì đường kính tháp quá lớn nên ta mắc song song 2 tháp làm việc đồng thời:
D=
=

= 2,1(m)
-


-

-

Tiết diện của mỗi tháp:
F=

=

= 6,92 (m2)

Chiều cao công tác của tháp H1 = 2.D = 2,1.2 = 4,2 (m)
Chiều cao phụ 2 đầu của tháp là h1 = h2 = 0,5 (m)
Chiều cao tổng cộng của tháp là H = 4,2 + 1 = 5,2 (m)
Tính toán than hoạt tính cần cho quá trình hấp thụ CO và SO2
Các thông số của than là :
+ ρ = 340 (kg/m3)
+ Độ xốp bên trong của hạt 40 ÷50 %
+ Độ xốp của lớp 37%

+ Đường kính mao quản 22 Ao
+ Diện tích bề mặt hấp thụ 1300 m2 /g
( theo bảng X.1 – Trang 243 - Sổ tay 2)
Thể tích lớp vật liệu hấp phụ:
V = H1 .F = 5,2.6,29 = 32,708 (m3)
Tổng khối lượng than hoạt tính dùng để hấp phụ cả CO và SO2 là:
= M1 + M2 = 1914 + 6,36

-

= 1920,36 (kg)
Số tầng vật liệu hấp phụ: chọn 5 tầng, 1 tầng 0,65 m, khoảng cách giữa các

-

tầng 0,2m.
Tổng chiều cao lớp vật liệu = 0,65.5 + 0,2.4 =4,05 (m)
Số lượng than hoạt tính cần cho mỗi tầng m1 =
=
= 384,072 (kg)
18

SV: Nguyễn Thị Quỳnh Trang

Lớp: ĐH2CM3


Đồ án kỹ thuật xử lý khí thải
-

GVHD: Mai Quang Tuấn

Cửa tháo vật liệu hấp phụ, chọn hc = 0,2 (m/lớp)
Tổng hiệu quả hấp phụ của tháp:
=

.(1- çCO) +

.(1- çSO2)
= 6626.(1- 0,87) + 1757.(1- 0,753)
= 1295,359 (mg/m3)
 Tiết diện đường kính dẫn khí vào, ra khỏi tháp
- Vận tốc của khí được dẫn vào trong đường ống - chọn vo = 6m/s

S=

=

= 0,46 (m2)

-

Trong đó V lượng khí trong mỗi ống dẫn (m3 /h)
Đường kính ống dẫn khí vào và ra tháp
S =π

-

Dv =

2.



Chọn đường kính Dv = 800mm
Chiều dài ống nối dẫn khí = 100mm
Tính toán xử lý và H2S bằng phương pháp hấp thụ bằng (NH4)2CO3.
Thông số đã biết:
+ lưu lượng L = 25000 m3/ h
+ nồng độ H2S vào :31 (mg/ m3)
Nồng độ H2S vào :
= 31 (mg/m3)

-

-

=

= 0,77 (m)

Nồng độ H2S ra :
= 6,5 (mg/m3)

-

-

Hiệu suất làm việc là:
=

=

= 0,79 = 79%

Khối lýợng H2S đi vào trong một giờ: 31.25000 = 775000 (mg/h)
= 0,775 (kg/h)
Khối lýợng H2S đi ra trong một giờ: 6,5.25000 = 162500 (mg/h)
= 0,1625 (kg/h)
19

SV: Nguyễn Thị Quỳnh Trang

Lớp: ĐH2CM3


Đồ án kỹ thuật xử lý khí thải
-

GVHD: Mai Quang Tuấn

Khối lýợng H2S bị giữ lại trong một giờ: 0,775 -0,1625 = 0,6125 (kg/h)
Khối lượng (NH4)2CO3 cần thiết để phản ứng với H2S trong 1 giờ:
=
= 0,1,73

(kg/h)
=

-

=

=

=22794,1 (mmol/h)
= 0,023(kmol/h)
-

Gy =

=

-

Gtrơ = Gy – GH2S,y = 974 – 0,023 = 973,977 (kmol/h)
=
=
= 2,36.10-5 (kmol/kmol)
=

-

-

(kmol/kmol)
= (1 –

-

(kmol/kmol)
=

-

= 974 (kmol/h)

=2,36.10-5

=

= (1- 0,79). 2,36.10-5= 4,956.10-6

)

= 4,956.10-6

=

(kmol/kmol)
Giả sử nước ban đầu không chứa H2S,
như vậy Xd = 0 ((kmol/kmol)
Ta dựng đường cân bằng: PTĐCB có dạng y = mx
+ với m=
(ø = 0,566.106 torr, p = 1atm = 760torr)

-

Phýõng trình cân bằng: y =

-

Phýõng trình cân bằng theo phần mol týõng ðối:

x = 744,74x

20

SV: Nguyễn Thị Quỳnh Trang

Lớp: ĐH2CM3


Đồ án kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Mai Quang Tuấn

-

-

-

-

Xây dựng ðýờng làm việc :
.(
Với Xd = 0

⇒

⇒Y =

-

)=
.(

(
–

-

)

)=

Xc +Yc

-

Giả sử Xc = Xcbc ; Gdmmin =

-

Ycb =

; Xcb =

-

Ta có

= 2,36.10-5 (kmol/kmol)

-

Xcbc =

-

= 3,17.10-8 (kmol NO2 / kmol H2O)
Gdmmin =

.(

)
= 572833,67 (kmol/h)
Lượng dung môi thực tế trong các thiết bị hấp thụ không bao giờ đạt được
cân bằng giữa các pha điều đó có nghĩa là nồng độ cân bằng luôn lớn hơn nồng
độ thực tế. Lượng dung môi thực tế lấy bằng 1,2 lượng dung môi tối thiểu.
-

Gdm = 1,2.Gdmmin =1,2. 572833,67 = 687400,4 (kmol/h)
21

SV: Nguyễn Thị Quỳnh Trang

Lớp: ĐH2CM3

Đồ án kỹ thuật xử lý khí thải

=

-

-

GVHD: Mai Quang Tuấn

= 705,77

Y= 705,77X + 4,956.10-6
Khi Yd = 2,36.10-5 , Xc = 2,64.10-8 (kmol/kmol)
xc=
=
= 2,64.10-8 (kmol/kmol)

 Tính ðộng lực theo pha

y

-

Tại M(xd ; yc ) =(0; 4,956.10-6 ) thì yc = 4,956.10-6 (kmol/kmol)
và yd* = 0(kmol/kmol)
Tại N(xc ; yd) = ( 2,64.10-8 ; 2,36.10-5 ) thì yd =2,36.10-5 (kmol/kmol) và yc* =

-

1,97.10-5(kmol/kmol)
∆yd = yc –yd*| =4,956.10-6 (kmol/kmol)

-

∆yc =

-

∆ytb =

-

yd –yc*| = 3,9.10-6(kmol/kmol)
= 4,4.10-6(kmol/kmol)

 Tính toán tháp ðệm
- Chọn vận tốc khí làm việc trong tháp:

= 1 (m/s)

-

Ðýờng kính tháp: D =

=

=

-

2,97(m)
Vì đường kính tháp quá lớn nên ta mắc song song 2 tháp làm việc đồng thời:
D=
=

= 2,1(m)
-

Tra bảng 6.31 trang 128 ta có ZL = Hd = 1000mm = 1m
ZC = Hc = 2000mm = 2m
Chọn vật liệu ðệm là ðệm vòng sứ rasich 10x10x1,5
= 440 m2/ m3
Ta có G = ky.∆ytb .F
22

SV: Nguyễn Thị Quỳnh Trang

Lớp: ĐH2CM3


Đồ án kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Mai Quang Tuấn

F=

=

=

=

-

4127,1(m2)
VLV =
=

-

HLV =

= 9,4(m3)
=

= 0,7 (m)

chiều cao thực tế của tháp H = HLV +hd + hc = 0,7+ 1+2 = 3,7m
 Tiết diện đường kính dẫn khí vào, ra khỏi tháp
- Vận tốc của khí được dẫn vào trong đường ống - chọn vo = 6m/s
S=
=
= 0,58 (m2)

-

Trong đó L lượng khí trong mỗi ống dẫn (m3 /h)
Đường kính ống dẫn khí vào và ra tháp
S =π

-

Dv =

-

Chọn đường kính Dv = 900mm
Chiều dài ống nối dẫn khí = 100mm

=

= 0,86 (m)

23

SV: Nguyễn Thị Quỳnh Trang

Lớp: ĐH2CM3


Đồ án kỹ thuật xử lý khí thải

GVHD: Mai Quang Tuấn

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1

Giáo trình Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải – Tập 2, Tập 3 – Trần Ngọc

Chấn – Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật.
2 Giáo trình Các quá trình và thiết bị trong CN hóa chất và thực phẩm, Tập 4 –
Nguyễn Bin.
3 QCVN 19 : 2009/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải công
nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ
4

QCVN 05 : 2013/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng không
khí xung quanh.

5

QCVN 06 : 2009/BTNMT – Quy chuẩn ký thuật quốc gia về một số chất độc
hại trong không khí xung quanh.

24

SV: Nguyễn Thị Quỳnh Trang

Lớp: ĐH2CM3