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

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 HẢI ANH

Lớp

: ĐH2CM3

Giáo viên HG

: Bùi Thị Thanh Thủy

Hà Nội, Năm 2015



MỤC LỤC
1.Thông số đầu vào..............................................................................................................3
1. Tính toán xử lý bụi..............................................................................................................6


I, LÝ THUYẾT

1.Phương pháp xử lý 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 ~40 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 với bụi có kích thước nhỏ.
- 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 ~15 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 500 0C, 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
- Nguyên tắc làm việc : Dòng hỗn hợp khí bụi đi qua thiết bị,dưới tác

dụng của điện trường sinh ra một dòng điện một chiều,các hạt bụi sẽ tích điện
1


và chuyển về điện cực trái dấu,trung hòa bám vào đó và tách ra khỏi dòng
khí.Định kỳ dùng bộ gõ để tách khỏi điện cực.Hay bụi được tách ra khỏi dòng
khí nhờ lực tĩnh điện
_ Các thiết bị lọc bụi bằng điện gồm : Thiết bị lọc bụi bằng điện kiểu
ống,thiết bị lọc bụi kiểu tấm bản,thiết bị lọc bụi bằng điện hai vùng
_ Qúa trình tách bụi bằng lực tĩnh điện gồm 4 giai đoạn : quá trình tích
điện cho hạt,chuyển động của hạt bụi trong điện trường,lắng bụi trên bề mặt
điện cực lắng,tách bụi ra khỏi điện cực lắng.
d ) Lọc bụi bằng buồng lắng
_ Nguyên lý : Khi dòng khí chứa bụi chuyển động từ đường ống ( nơi có
tiết diện nhỏ ) đi vào buồng lắng ( nơi có tiết diện lớn hơn rất nhiều ) ,do đó
khí và bụi sẽ chuyển động chậm lại, tạo điều kiện cho các hạt bụi lắng lại dưới
tác dụng của trọng lực
2. Xử lý khí
a)

Phương pháp hấp thụ
Hấp thụ là quá trình truyền khối mà ở đó các phân tử chất khí chuyển

dịch và hòa tan vào pha lỏng.Sự hòa tan có thể diễn ra đồng thời với một phản

ứng hóa học giữa các hợp phần giữa pha khí và pha lỏng hoặc không có phản
ứng hóa học. Truyền khối thực chất là một quá trình khuếch tán mà ở đó chất
khí ô nhiễm chuyển dịch từ trạng thái có nồng độ cao hơn đến trạng thái có
nồng độ thấp hơn.Việc khử chất khí diễn ra theo 3 giai đoạn : khuếch tán chất
khí ô nhiễm đến bề mặt chất lỏng,truyền ngang qua bề mặt tiếp xúc pha
khí/lỏng ( hòa tan),khuếch tán chất khí hòa tan từ bề mặt tiếp xúc pha vào
trong pha lỏng.
Hấp thụ vật lý : là quá trình dựa trên sự tương tác vật lý thuần túy,nghĩa
là chỉ bao gồm sự khuếch tán,hòa tan các chất cần hấp thụ vào trong lòng chất
lỏng hay chất rắn và sự phân bố của chúng giữa các phân tử của chất đó.
-

Hấp thụ hóa học : là quá trình hấp thụ đi kèm với một hay nhiều phản

ứng hóa học.Sau quá trình khuếch tán là quá trình xảy ra các phản ứng hóa
2


học.Như vậy sự hấp thụ hóa học không những phụ thuộc vào tốc độ khuếch tán
của chất khí hay hơi vào trong chất lỏng mà còn phụ thuộc vào tốc độc chuyển
hóa các chất hay tốc độ phản ứng của các chất.
b)

Phương pháp hấp phụ
Hâp phụ là quá trình truyền khối mà trong đó chất khí được liên kết vào

một chất rắn.Chất khí thâm nhập vào các mao quản của chất rắn nhưng không
thâm nhập vào cấu trúc mạng tinh thể chất rắn.Sự liên kết giữa chất khí và chất
rắn có thể là liên kết vật lý hoặc hóa học.Liên kết vật lý được đặc trưng chủ
yếu bởi các lực hút tĩnh điện còn liên kết hóa học là liên kết tạo nên do sự

tương tác hóa học giữa chất rắn và chất khí.Các bình áp lực có một sàn đỡ cố
định được sử dụng để giữ chất hấp phụ
Hấp phụ vật lý: các phân tử khí bị hút vào bề mặt chất hấp phụ nhờ lực
liên kết giữa các phân tử.Hấp phụ là quá trình tỏa nhiệt.Hấp phụ vật lý có tính
thuận nghịch nên có khả năng thu hồi chất bị hấp phụ có giá trị hoặc khi cần
hoàn nguyên chất hấp phụ đã bão hòa để tái sử dụng.
Hấp phụ hóa học : Là kết quả của các phản ứng hóa học giữa chất bị hấp
phụ và vật liệu hấp phụ do vậy lực liên kết rất mạnh lượng nhiệt tỏa ra rất
lớn.Hấp phụ hóa học là quá trình không thuận nghịch.
II. DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
1.Thông số đầu vào
Lưu lượng : 40000m3/h
Kích thước nhà
Nhà A : b =12m

Nhà B : b = 10m

l = 45m

l = 70m

hA =5m

hB = 5m

L1 = 20m
Hống khói = 10m.
U10m = 1m/s
Nhiệt độ = 1000C
3

Bảng 1:Thông số khí thải nhà máy A
STT

Chỉ tiêu

Đơn vị

Nồng độ

1

Clo

mg/m3

55

2

SO2

mg/m3

1100

3

H2S

mg/m3

26

4

CO

mg/m3

3400

5
NO2
3
Hàm lượng bụi : 25g/m

mg/m3

1200

Khối lượng riêng : 2500 kg/m3
Cỡ hạt của bụi
δ (µm) 0 – 5
% KL
11

5 – 10
13

10-20
11

20-30
10

30 - 40 40-50
19
9

50 - 60 60-70
9
18

2. Tính toán thông số cần xử lý
Nồng độ tối đa cho phép của bụi và các chất khí được tính theo



công thức:

Cmax = C * KP* KV

C – nồng độ bụi, khí thải theo mục 2.2.QCVN 19:2009, cột B
KP – hệ số lưu lượng nguồn thải, Kp =0.9
KV – hệ số vùng, khu vực, chọn Kc =1 ( khu vực loại 3)
Theo QCVN 19 : 2009/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải
công nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ
Bảng 2: Nồng độ tối đa cho phép

STT

Chỉ tiêu

Đơn vị

Nồng độ C ( cột B)

Cmax

Bụi
mg/m3 25000
200
180
3
SO2
mg/m
1100
850
765
3
CO
mg/m
3400
1000
900
3
H2S
mg/m
26

7,5
6,75
3
Clo
mg/m
55
10
9
3
6
NO2
mg/m
1200
850
765
Tất cả các khí và bụi đều cần xử lý trước khi thải qua ống khói.
1
2
3
4
5

3. Lựa chọn công nghệ xử lý
Xử lý theo 2 giai đoạn chính: xử lý bụi - xử lý khí
4

Kết quả
Xử lý
Xử lý
Xử lý

Xử lý
Xử lý
Xử lý


_ Xử lý bụi :
_ Buồng lắng bụi

Lọc bụi tĩnh điện

Hấp thụ

Hấp phụ

bằng tháp

bằng than

đệm

hoạt tính

Xử lý khí :

Buồng đốt

4. Quy trình công nghệ
Khí thải cần xử lý

Buồng lắng bụi

Thiết bị lọc bụi tĩnh điện

Tháp hấp thụ SO2

Hoàn nguyên
than bằng hơi
nước

Tháp hấp phụ H2S

Buồng đốt CO

Khí tiêu chuẩn đầu ra

5


Thuyết minh dây chuyền công nghệ :
Dòng khí thải được đưa vào thiết bị buồng lắng bụi theo phương tiếp
tuyến do tác dụng của trọng lực các hạt bụi có kích thước > 50μm sẽ rơi xuống
phía dưới đáy thiết bị và đưa ra ngoài còn khí thải lẫn ít bụi chưa lắng được
chuyển động khỏi buồng lắng bằng ống dẫn khí. Sau đó dòng khí được đưa vào
thiết bị lọc tĩnh điện,tại đây các hatjbuij được tích điện và hút vào tấm điện có
tích điện ngược lại.Sau đó dòng khí sạch đi ra ngoài,bụi được xả khỏi thiết
bị.Dòng khí qua thiết bị lọc bụi được đưa từ dưới lên vào tháp đệm, tại đó xảy
ra quá trình hấp thụ SO2 bằng dung dịch NaOH 10% (phun từ trên xuống ) tưới
trên lớp đệm bằng vật liệu rỗng. Dung dịch sau hấp thụ chứa nhiều cặn được
đưa đến hệ thống xử lý cặn . Dòng khí ban đầu đã được xử lý bụi và xử lý SO 2
các thông số này hầu như đã đạt tiêu chuẩn cho phép, còn H 2S tiếp tục cho

sang tháp hấp phụ bằng than hoạt tính. Tại đây khí H 2S bị giữ lại trong các lớp
than hoạt tính trong thiết bị và khí sau xử lý đi ra ngoài, dung dịch thải ra sẽ
được cho vào hệ thống xử lý nước thải. Sau một thời gian than hoạt tính đã bão
hòa H2S thì quá trình hấp phụ được dừng lại để tháo bỏ chất hấp phụ hoặc hoàn
nguyên lại vật liệu hấp phụ để sử dụng lại. Việc hoàn nguyên được thực hiện
bằng hơi nước ở nhiệt độ cao ( 100 0C) có thải giải thoát được hầu hết các chất
ô nhiễm đã bị hấp phụ trong than mà không làm hỏng vật liệu hấp phụ. Khí sau
đó được đưa qua buồng đốt để xử lý hết CO có mặt,khí thoát ra khỏi ống khói
phù hợp với các tiêu chuẩn và quy chuẩn cho phép.
III.

TÍNH TOÁN HỆ THỐNG XỬ LÝ
1. Tính toán xử lý bụi

Cbụi =25g/m3
ρb = 2500kg/m3
L = 40000m3/h
Giả sử μ ( 00C) = 18,6*10-6kg/m.s
Tk = 1000C
=> μ(700C)= μ0.

387
273 + t 3/2
.(
)
387 + t
273

= 18,6.10-6 .

( Trang 76 – giáo trình)

387
273 + 100 3/2
.(
)
387 + 100
273
6


= 2.36x10-5 (kg/m.s)
Ta có :
Lấy đường kính bụi nhỏ nhất mà buồng lắng lắng được tất cả những hạt
bụi có đường kính lớn hơn là 50μm
18.µ .L
( ρb − ρk ).g.B.l

δmin =


=> Bl =

18.µ .L
(Trang 81–giáo trình)
( ρb − ρ k ).g.δ min 2

18.2,36.10−5.40000
= 120 (m2)
3600.2500.9,81.(40.10−6 ) 2

Bl =

Vì lượng bụi lớn nên ta chọn 2 buồng lắng mắc song song


Diện tích mỗi buồng lắng là
B.l =60 (m2)

Chọn l = 10m


B=

60
= 6 (m)
10

Chọn vận tốc khí trong buồng lắng là 0,3m/s => u=0,3m/s
20000
L
= 3600.6.0,3 = 3,09 (m)
3600.B.u



H=



Chọn H= 3,1 (m)

Hiệu quả lọc theo cỡ hạt của buồng lắng là :
ŋ (δ ) = 5,5555.

ρ b .g.l.B
.δ2 (Trang 82 –giáo trình )
µ .L

Bảng hiệu suất làm việc của buồng lắng
δ (μm)
% KL
Lượng trung

0-5
11

5-10
13

10-20
11

20-30
10

30-40
19

40-50

9

50-60
9

60-70
18

bình 1m3

2,75

3,25

2,75

2,5

4,75

2,25

2,25

4,5

khí(g/m3)
Ŋ lọc
Bụi sau lắng

0,39

3,51

14,04

39

76,44

100

100

100

2,64
3,14
2,36 1,53
1,12
0
0
(g/m3)
Muốn hiệu quả lọc của cỡ hạt có đường kính > 10μm là 50% thì chia buồng
lắng thành

7

0

ηα

50

N = η = 14, 04 =3,56 ~4
1
Chọn n = 4
Vậy chia buồng lắng thành 4 tầng
Hiệu quả lọc sau lắng là ŋ2 = ŋ1.n
Ŋ(μm)
Ŋ2 (%)
Bụi sau lắng
(g/m3)
Dải phân cấp
sau lắng(%)

0-5
1,56

5-10
14,04

10-20
56,16

20-30
100

30-40

100

40-50
100

50-60
100

60-70
100

2,71

2,79

1,21

0

0

0

0

0

40,4

41,6

18

0

0

0

0

0

Cbụicòn = 6,71 g/m3



Ta thấy hàm lượng bụi còn lại vẫn cao nên xử lý bụi bằng 1 thiết bị nữa là lọc
bụi tĩnh điện kiểu ống
Với U = 50000v
d = 4mm
Chọn D = 0,5m => số ống là 40 ống
εo = 8,85.10-12 Cu/V.m
p =2 => ε = 4
U
50.10 3
E=
=
= 250000(V/m ) = 250 (kV/m)
R

0,2

Kc = 1 + 9,73.10-3.

T 1/ 2
= 1.09
δ

Tính toán vận tốc :
ω=

δ .ε o .E 2 .P
10−6.8,85.10−12.2500002.2
.Kc =
.1,09 = 0,017 (m/s)
3.µ
3.2,36.10−5

υ=

L
=
n.3600.π .R 2

40000
= 2,21 ( trong khoảng 2 ÷3) thỏa mãn
40.3600.3,14.0, 22

8

Chiều dài ống
l=

40000
L
= 2.40.π .0, 2.0, 017.3600 = 13 (m)
n.π .R.ω

Thời gian lưu trong thiết bị :
τ=

n.R 2 .l
= 1,73 ( s)
L

Giả sử bụi có δ ≥ 1 μm trong dải 0 ÷ 5 chiếm 95%
Ccòn = 0,05.2,71 = 0,136 (g/m3) = 136 (mg/m3)



Theo QCVN 19/2009 BTNMT
Lưu lượng 20000 < 40000< 100000 => Kp = 0,9
Chọn Kv = 1
CQCVN = 200.1.0,9 = 180 (mg/m3)



Pk = 1,4at
T0 .P

298.1, 4

K= T .P =
= 1,12
373.1
0
180



Cbụi cho phép là : 1,12 = 160,9 (mg/m3) > 136 mg/m3

Lượng bụi phát thải ra không khí nhỏ hơn mức cho phép của QCVN.
2. Tính toán xử lý khí
a, Hấp thụ SO2 bằng nước vôi trong
Hấp thụ SO2 bằng huyền phù là nước vôi trong Ca(OH)2, với tỉ l lệ pha loãng
Ca(OH)2 4% và nước là 1:24, ρ Ca(OH)2=2200kg/m3, ρ H2O=1000kg/m3
Sau thiết bị làm mát, nhiệt độ khí thải vào thiết bị hấp thụ là 100oC, Giả thiết
nhiệt độ khói thải sau khi ra khỏi tháp là 25oC. Nhiệt độ làm việc của thiết bị
T=30oC , p=1atm
-Khối lượng phân tử pha loãng huyền phù:
0,04 + 0.96
Mhp= 0,04 + 0,96 =18,56187 kg huyền phù/ kmol huyền phù
74
18

-Khối lượng riêng pha loãng

9

0,04 + 0,96
ρ pha loãng= 0,04 0,96 =1022,30 kg/m3
+
2200 1000

-Phần trăm thể tích Ca(OH)2 trong huyền phù:
0,04 / 2200
%V= 0,04 + 0,96 .100% = 18,587%
2200 1000

Tính toán với SO2
+, Đầu vào
Nồng độ SO2 vào :
C S 02 .M

273

1100.64.273

CS0 2 = 22,4 . 273 + t = 22, 4.(273 + 100) = 2300 mg/m3 = 2,3g/m3
Nồng độ khí ban đầu là :
Ck =

1
P
= 0, 082.(273 + 100) = 0,033 kmol/l
R.t

Nồng độ mol SO2 là :
Cd =

V
C SO
2

M SO 2

=

2,3
= 0,036 ( mol/l)
64

0, 036

yd = C =1,09.10-3 (mol SO2/mol khí)
k
yd

Yd = 1 − y = 1,09 . 10-3 (mol S02/ mol khí )
d
+, Đầu ra
Nồng độ S02 ra :
Cr
80.10 −3
R
C SO
=

=
= 1,25.10-3 ( mol/m3)
2
M SO2
64


1,25.10 −3
yc =
= 3,79.10-5( mol SO2/ mol khí )
Ck



Yc = 1 − y = 3,79.10-5 (mol SO2 /mol khí)
c



Ŋ=

yc

Yd − YC
= 96,5%
Yd

10

Xây dựng phương trình cân bằng
Đường cân bằng hấp thụ có dạng
Trong đó: m = .
Hệ số Henry của SO2 ở 900C: Ψ = 0,15.


m=

mmHg

= 197,4


phương trình đường cân bằng:
Xây dựng đường làm việc
Lượng khí trơ:

Hấp thụ SO2 bằng nước, chọn dung môi sạch khi vào tháp nên
- nồng độ cân bằng ứng với nồng độ đầu của hỗn hợp khí
thay vào phương trình đường cân bằng

Lượng dung môi tối thiểu dùng cho quá trình hấp thụ:

Lượng dung môi thực tế lấy bằng 1,2 lần lượng dung môi tối thiểu:
Phương trình cân bằng vật chất:


Phương trình đường làm việc có dạng: Y= a.X + b

11



Phương trình đường làm việc có dạng:

Phương trình đường làm việc đi qua 2 điểm: M ( 0;
N(

);
;

)

Khối lượng SO2 đi vào trong tháp hấp thụ là :
bđ

m SO = L.C SO = 40000 .1100 = 44 (kg/h)
2

2

Khối lượng SO2 ra khỏi tháp trong 1h là :
r

m SO = L.Cr = 40000.80 = 3,2 (kg/h)
2

Khối lượng SO2 bị giữ lại trong tháp là :
GL

m SO = 44 – 3,2 = 40,8 (kg/h)
2

ρ S 0 2 = 2,9268 kg/m3 ở 250C ,1 at

=> ρ SO ở 1000C = 2,34 (kg/m3)
2

Thể tích SO2 bị giữ lại trong tháp là
V=

GL
m SO
2

40,8

= 2,34 = 17,44 m3/h

ρ SO2

Nồng độ SO2 ta khỏi tháp là :
Cso 2 = C so .(1-η ) = 1100 .( 1-0,965) = 38,5 (mg/m3)
bđ

2

Lượng Ca(OH)2 cần dùng là :
m

1

Ca(OH) 2

=

gl
mCa ( OH ) 2 .m SO
2

2

m Ca (OH ) 2 =

M SO2
1
mCa
( OH ) 2

0,04

=

74.40,8
64 = 47,175 (kg/h)

=1179,375 (kg/h)

Vậy khối lượng Ca(OH)2 cần dùng cho quá trình hấp thụ SO2 là 1179,375 kg/h.

Chọn vận tốc khí trong tháp là ω = 1m/s


Ftháp =

L.(273 + t )
40000.(273 + 100)
=
= 15,2 (m2)
3600.273.ω
3600.273.1

12




Dtháp =

4.L
=
π .3600.ω k

4.40000
= 3,8(m)
π .3600.1

Vì đường kính tháp quá lớn nên ta chia thành 2 tháp làm việc song song
Chọn vật liệu đệm là đệm rỗng vòng sứ Rasich 10 .10.1,5
σ =440 m2/m3

d e = 0,006 m
Chiều cao công tác của tháp H1 = 2D = 3,8 (m)
Giả sử cứ 15mm khe có 150mm vật liệu đệm
=> ω = ω k .

F
152
= 1000.
=7600(mm/s) = 760(cm/s)
∑ khe
20

Hệ số đệm :
K=
Fđ =

0, 0017.M .ω1,75 .(0, 0011.T − 0,18) 0.25
= 0,57
(13, 7 + M ).0, 60,25
G SO2
K .∆p

= 941,93 (m2)

Chiều cao tổng của tháp :
H = 3,8 + 1 = 4,8 (m)
Chiều cao lớp vật liệu đệm
Hđ = 0,2H = 0,96 (m)
Thông số thiết kế tháp hấp thụ :

- Đường kính

D = 1,6 (m)

- Chiều cao công tác của tháp : H1= 2D= 3,8 (m)
- Chiều cao phụ 2 đầu của tháp : h1 = h2 = 0,5 (m)
- Chiều cao tổng của tháp : H = 4,8 (m)
- Chiều cao lớp vật liệu đệm là : Hđ = 1 (m)
- Khoảng cách giữa cấc khe là : 15 (mm)
- Chọn 2 tầng đệm,chiều cao các tầng đệm là 0,5m
- Đường kính ống dẫn khí là 0,3m

13


b, Hấp phụ H2S bằng than hoạt tính
+ đầu vào

=>
+ đầu ra
Theo QCVN 19/2009 nồng độ H2S = 7,5 mg/

( 250C, 760 mmHg)

Nồng độ khí ra khỏi thiết bị (đáp ứng QCVN 19:2009/BTNMT):
mg/N.
Coi nhiệt độ hao hụt 50C. Tính cho 1
Nồng độ H2S =

mg/

=>
+ Hiệu suất hấp phụ

Lượng khí H2S đi vào tháp trong 1h là :
v

bđ

m H S = L.C H S = 40000.26 = 1,04 kg/h
2

, ở 950C, 1atm

2

Lượng khí H2S ra khỏi tháp là :
r

m H S = L.Cr = 40000.6,75 = 0,27 kg/h
2

14

= 0,00547 g/


Khối lượng H2S bị giữ lại trong tháp trong 1h là :
GL

m H S = 1,04-0,27 = 0,77(kg/h)
2

Chọn vận tốc khí trong thiết bị hấp phụ ω k = 1m /s
Lượng than cần dùng là :
Mthan =

mH2S

0, 77

= 0, 0184 =41,85 (kg/h)
a

Giả sử chu kỳ hoàn nguyên là 24h


Lượng than cần dùng cho 1 chu kỳ là :

41,85 . 24 = 1004,4(kg)
m

1004, 4

=> Vvl = f =
50
tháp
V VL
=

=20,1 (m3)

V
=6,7 (m3)
3

V
6, 7.4
HVL = υ 2 = π .2,32 = 1,6(m)
π.
4


L =40000m3/h , ω =1m/s



D=

4.L
=3,8(m)
π .3600.ω

Vì lưu lượng lớn nên chia thành 2 tháp song song làm việc đồng thời


D = 1,9 (m)

Tiết diện của mỗi tháp là :
πD 2

π .1,92
F=
=
=2,8 (m2)
4
4
•

Chiều cao công tác của tháp H1 = 2D = 2.1,9=3,8 m

•

Chiều cao phụ 2 đầu của tháp là h1 = h2 = 0,5m

•

Chiều cao tổng cộng của tháp là H = 4,8 m

*,Tính toán lượng than hoạt tính cần cho quá trình hấp phụ H2S
•

Chọn than bùn có kích thước hạt dạng hình trụ 2,85÷4mm.

•

Khối lượng riêng của than hoạt tính = 340kg/m3.
15


•

Độ xốp bên trong của hạt 40 – 50 %

•

Độ xốp của lớp 37%

•

Đường kính mao quản 22Å

•

Diện tích bề mặt hấp phụ 1300m2/g

(Theo bảng X.1 – Trang 243 – Sổ tay 2)
Thể tích lớp vật liệu hấp phụ:

•

V=H1.F= 3,8.2,8 = 10,64( m3 )
•

Số tầng vật liệu hấp phụ

•

Chọn 5 tầng, 1tầng 0,8m, khoảng cách giữa các tầng 0,2m.

•

Tổng chiều cao lớp vật liệu = 0,8.5 + 0,2.4 = 4,8m

•

Khối lượng than hoạt tính dùng để hấp phụ H2S là 895,2kg

•

Số lượng than cần cho mỗi tầng là M = 1004,4:5=200kg

•

Cửa tháo vật liệu hấp phụ, chọn d=0,15m/lớp

•

Tiết diện đường kính dẫn khí vào, ra khỏi tháp
V

.

20000

S = 3600V =
=0,93(m2)
3600.6
0
Với v0 :Vận tốc của khí được dẫn vào trong đường ống chọn v0 = 6 m/s
V: lượng khí trong ống dẫn( m3/h)

Đường kính ống dẫn khí vào ra tháp

•

S=

π .DV2
=> D =
4

4S
=1,09 (m)
π

Chọn đường kính bằng 1200mm
Chiều dài ống nối dẫn khí = 100mm
Các thông thiết kế tháp hấp phụ
STT
1
2
3
4
5
6

Các thông số thiết kế
Đường kính tháp
Chiều cao công tác
Chiều cao tổng cộng tháp
Chiều cao phần hình côn 2 đầu

Chiều cao vật liệu đệm
Số tầng vật liệu hấp phụ
16

Đơn vị Giá trị
m
1,9
m
3,8
m
4,8
m
0,5
m
1,6
Tầng
5


7

Đường kính ống dẫn khí
m
1,2
8
Chiều dài ống nối dẫn khí
m
0,1
Qúa trình hoàn nguyên : Than được sấy nóng đến khi H2S thoát ra
ngoài ,thu hồi bằng phương pháp ngưng tụ.

3, Xử lý CO bằng buồng đốt
L = 40000 m3/h = 11,1m3/s
Thời gian lưu : 2s
Vkhí = 6m/s


l = v.t = 10m



L khí chứa = 11,1 . 2 = 22,2 (m3)

∑L =

Fđ =

l

22, 2 + 31,57
= 5,4 m2
10
4 .F
=2,6 (m)
π



D=



Chọn D = 3m

Ta có phản ứng
1
O2
2

CO +
GCO=

CO2

L
=4571,4 (kmol/h)
M



G O2 =2285,7 (kmol/h)



=> LO 2 = G .22,4 = 2285,7 . 22,4 = 51199,68 (m3/h)

*Chọn l = 10m
D = 3m
LO 2 = 52000 m3/h
IV.

Tính toán khuếch tán
Nhà máy A
2/3b
Nhà A
12m

Nhà B
20m

10m

17


l = 12m

l = 10m

b = 45m

b = 70m

hA = 5m

hB = 5m

L1 = 20m
Hống khói = 10m
Tốc độ gió tại chiều cao 10m là 1m/s
a, Phân loại nhà

Nhà A
bA = 40m > 2,5.hA = 12,5m


Nhà A là nhà rộng
Nhà B
bB = 15m > 2,5.hB = 12,5m



Nhà B là nhà rộng

L1 = 20m < 8.hA = 40m


Nhóm nhà,nhà rộng đứng trước nhà khác

b. Phân loại nguồn thải
Theo Davidson W.F
∆ h = D.(

∆T
W 1/4
) .(1+ T )
u
K

( công thức 2-2 trang 43- giáo trình )

D : đường kính của miệng ống khói = 1,5m

W : Vận tốc ban đầu của luông khói tại miệng ống khói (m/s)
W=

4.40000
4.Q
= 6,29 (m/s)
2 =
π .1,52.3600
π .D

u : Vận tốc gió
z

u = u0.( z )n = 2 . (
1

=> ∆ h = 1.5.(

10 0,12
) = 2m/s
10

6, 29 1,4
100 − 25
) .( 1 +
)=8,96 (m)
2
100 + 273

18

=> Hhq = 10 + 8,96 = 18,96 (m)
Hgh = 0,36 ( bz + x ) + h’
= 0,36 .( 2/3.12 + 20 ) + 5
= 15,08 (m)
Ta thấy Hhq > Hgh


Nguồn thải là nguốn thải cao

*Tính toán
Thông số f:

-

Thông số

-

Hệ số m, n:

Với

:

= 2,25 m/s ≤ 3:=> n = 3

*So sánh với QCVN 05:2009/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về
chất lượng không khí xung quanh; QCVN 06:2009/BTNMT – Quy chuẩn

kỹ thuật quốc gia về một số chất độc hại trong không khí xung quanh.
Gọi M là điểm có nồng độ các khí cực đại với tọa độ x M là khoảng cách
từ điểm M tới chân ống khói theo trục Ox.
Nồng độ các khí cực đại :

M là lượng phát thải chất ô nhiễm, mg/s;
M = C.L
Lập bảng:
3

C (mg/m )
M (g/s)

SO2
450
5625.

H2S
6,75
84,4.

19

CO
900
11250.


0,078

(mg/m3)

0,0012

0,155

-

Khoảng cách từ điểm M đến chân ống khói

:

-

Gọi C, D lần lượt là điểm chính giữa hướng gió ở đầu và cuối nhà B.

+ Xét ảnh hưởng của nguồn tại điểm C:

Tra biểu đồ 2 hình 4.8.a trang 138 =>


= 0,012

Ảnh hưởng của nguồn tại điểm C:

+ Xét ảnh hưởng của nguồn tại điểm D:

Tra biểu đồ 2 hình 4.8.a trang 138 =>


= 0,031

Ảnh hưởng của nguồn tại điểm D:

Lập bảng:
(mg/
Khí
SO2

)
0,078

Thời gian
(mg/

)

0,00086

(mg/

)

0,0024

trung bình
1 năm

Nồng độ tối đa
QCVN 05/2009:

50 (µg/

H2S

CO

0,0012

0,155

0,00001

0,00003

3

7

0,0017

1h

0,0048

24h

Đạt

)=

0,042 (mg/ )
QCVN 05/2009:
5000 (µg/

20

)=

0,05 (mg/ )
QCVN 06/2009:
42 (µg/

Đạt

)=5

Đạt


(mg/

)

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
TL1: Ô nhiễm không khí và xử lí khí thải – tập 1 – Trần Ngọc Chấn.
TL2: Ô nhiễm không khí và xử lí khí thải – tập 2 – Trần Ngọc Chấn.
TL3: Ô nhiễm không khí và xử lí khí thải – tập 3 – Trần Ngọc Chấn.
TL4: Giáo trình kỹ thuật xử lí khí thải – Nguyễn Thu Huyền, Mai Quang Tuấn
– Trường Đại học Tài nguyên và Môi trường Hà Nội.
TL5: Các quá trình, thiết bị trong công nghệ hóa chất và thực phẩm ( Tập 4) –

Nguyễn Bin

21