ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ THIẾT KẾ THIẾT BỊ HẤP THỤ NH3

TẬP ĐOÀN DẦU KHÍ VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DẦU KHÍ VIỆT NAM
KHOA DẦU KHÍ

----- // -----

BÁO CÁO ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ

THIẾT KẾ THIẾT BỊ HẤP THỤ NH3 XỬ
LÝ KHÍ THẢI CÓ LƯU LƯỢNG 5000
m3/h
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:

SINH VIÊN THỰC HIỆN:

TS. Nguyễn Đăng Nam

Dương Nguyễn Công Thành
Võ Việt Trí
Bùi Đức Tài
Chuyên ngành: Lọc - Hóa Dầu
Lớp: K2LHD
Khóa: 2012 - 2017

Bà Rịa – Vũng Tàu


2016


MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

i

DANH MỤC BẢNG BIỂU

ii

LỜI MỞ ĐẦU

iii

CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU
1.1. Tổng quan về khí NH3

1

1.2. Phương pháp xử lý

1

1.2.1. Khái niệm

1

1.2.2. Cơ sở lý thuyết

3

1.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả hấp thụ

5

1.2.4. Thiết bị hấp thụ

5

1.3. Quy trình công nghệ

10

1.3.1. Chọn quy trình công nghệ

10

1.3.2. Thuyết minh quy trình công nghệ

10

CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ
2.1. Các thông số ban đầu

12

2.2. Tính cân bằng vật chất

12

2.3. Cân bằng năng lượng

15

2.4. Các thông số dòng khí

17

2.5. Các thông số dòng lỏng

19

3


2.6. Tính kích thước tháp hấp thụ

19

2.6.1. Tính đường kính tháp hấp thụ

19

2.6.2. Xác định chiều cao một đơn vị chuyển khối

21

2.6.3.Tính trở lực lớp đệm

24

CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN CƠ KHÍ

3.1. Tính vận tốc vào ống dẫn

28

3.1.1. Ống dẫn khí

28

3.1.2. Ống dẫn lỏng

28

3.2. Tính chiều dày thân tháp

29

3.3. Tính đáy và nắp của thiết bị

31

3.4. Bích ghép các đoạn của thân và ghép thân với đáy, nắp

32

3.5. Bích ghép ống dẫn khí, ống dẫn lỏng với thân tháp

33

3.6. Tính đĩa phân phối lỏng

34

3.7. Tính lưới đỡ đệm

35

3.8. Chân đỡ và tai treo

35

CHƯƠNG 4. TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ
4.1. Bơm chất lỏng

39

4.2. Bồn cao vị

40

4.3. Quạt thổi khí

41

KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ

43

TÀI LIỆU THAM KHẢO

44

4


DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
Hình 1. Cân bằng vật chất của quá trình hấp thụ

3

Hình 2. Ảnh hưởng của nhiệt độ (T1
4

Hình 3. Ảnh hưởng của áp suất (P1>P2>P3)

5

Hình 4. Tháp màng dạng tấm

6

Hình 5. Tháp đệm

7

Hình 6. Tháp đĩa

8

Hình 7. Quy trình công nghệ cơ bản

10

Hình 8. Mô tả đường cân bằng

13

5


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1. Các giá trị để xây dựng đường cân bằng

12

Bảng 2.2. Các giá trị để tính toán số đơn vị chuyển khối

23

Bảng 3.1. Các thông số cho đáy và nắp

32

Bảng 3.2. Các thông số cho bích ghép ống dẫn khí và ống dẫn lỏng với thân tháp

33
36

Bảng 3.3. Các thông số của chân đỡ

37

Bảng 3.4. Các thông số của tai treo

6


LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, khi đời sống ngày càng phát triển thì sức khỏe con người cũng càng được
đặt lên làm một trong những tiêu chí quan trọng hàng đầu. Chính vì thế, các tiêu chuẩn
vệ sinh môi trường ngày càng được nâng cao, và yêu cầu xử lý các khí thải trở nên cấp
thiết và được giám sát ngày một nghiêm ngặt tại các nhà máy nói chung, và các nhà
máy trong ngành công nghiệp lọc – hóa dầu nói riêng. Một trong những khí cần được
loại khỏi khí thải nhà máy chính là NH 3. Dù có vai trò quan trọng trong sinh học và
đời sống con người, ở hàm lượng cao, NH 3 có độc tính và gây ảnh hưởng nghiêm
trọng đến sức khỏe con người.
Đồ án “Thiết kế thiết bị hấp thụ NH3 xử lý khí thải có lưu lượng 5000 m3/h” sẽ giúp
sinh viên có được cái nhìn chi tiết về một trong những quy trình quan trọng trong nhà
máy, đồng thời củng cố thêm kiến thức của mình về quá trình thiết bị.
Nhóm xin gửi lời cảm ơn đến Thầy Nguyễn Đăng Nam và các Thầy Cô trong Bộ môn
Lọc – Hóa dầu đã giúp đỡ nhóm hoàn thành đồ án.
Nhóm làm đồ án
Dương Nguyễn Công Thành
Võ Việt Trí
Bùi Đức Tài

7


CHƯƠNG 1. MỞ ĐẦU

1.1. Tổng quan về khí NH3
NH3 – hay còn gọi là amoniac (ammonia trong tiếng Anh) – là một hợp chất vô cơ đã
được biết đến từ rất lâu đời, vào thế kỉ 13, thông qua ngành giả kim thuật bởi Albertus
Magnus. Tuy vậy, khí amoniac chỉ được tinh chế lần đầu tiên bởi Joseph Priestley vào
năm 1774. Năm 1785, 11 năm sau đó, Clause Louis Berthollet tìm được chính xác cấu
trúc của nó [1].
Phân tử ammoniac hình tứ diện, có tính chất phân cực với momen lưỡng cực lớn. NH 3
là một chất khí không màu, có mùi khai và xốc, nhẹ hơn không khí. Có t onc = 77,75 °C,
tos = 33,35 °C. Do tạo được liên kết hydro, NH 3 tan rất tốt trong nước (47 % w/w tại 0
°

C). Dung dịch NH3 đậm đặc thường có nồng độ 25 %. NH3 có tính bazơ, ngoài ra nó

còn có thể tạo phức với nhiều kim loại chuyển tiếp [1].
NH3 là một chất độc với con người ở hàm lượng cao [1]. Nếu hít phải, amoniac có tính
ăn mòn gây bỏng niêm mạc mũi, cổ họng và đường hô hấp. Điều này có thể phá hủy
đường thở dẫn đến suy hô hấp. Hít nồng độ thấp hơn có thể gây ho và kích ứng mũi
họng, kích ứng mắt gây chảy nước mắt. Khi tiếp xúc trực tiếp với amoniac đậm đặc,
da, mắt, họng, phổi có thể bị bỏng rất nặng. Những vết bỏng có thể gây mù vĩnh viễn,
bệnh phổi, hoặc tử vong. Không có bằng chứng cho thấy amoniac gây ung thư. Không
có bằng chứng cho thấy việc tiếp xúc với nồng độ amoniac tìm thấy trong môi trường
gây ra dị tật bẩm sinh hoặc các hiệu ứng phát triển khác.
1.2. Phương pháp xử lý
1.2.1. Khái niệm
Hấp thụ là quá trình hút khí (hoặc hơi) bằng chất lỏng, trong đó vật chất di chuyển từ
pha khí vào pha lỏng. Khí được hấp thụ gọi là chất bị hấp thụ; chất lỏng dùng để hút
gọi là dung môi (chất hấp thụ), khí không bị hấp thụ gọi là khí trơ [2].
Mục đích của quá trình này nhằm hòa tan một hay nhiều cấu tử của hỗn hợp khí để tạo
nên một dung dịch (hỗn hợp) các cấu tử trong chất lỏng. Các quá trình xảy ra do sự
8

tiếp xúc pha giữa khí và lỏng. Quá trình này cần sự truyền vật chất từ pha khí vào pha
lỏng. Nếu quá trình xảy ra ngược lại, nghĩa là cần sự truyền vật chất từ pha lỏng vào
pha hơi, ta có quá trình nhả hấp thụ. Nguyên lý của cả hai quá trình là giống nhau.
Trong công nghiệp hóa chất và thực phẩm, quá trình hấp thụ dùng để:
•

Thu hồi các cấu tử quý.

•

Làm sạch khí.

•

Tách hỗn hợp khí thành các cấu tử riêng biệt.

Phương pháp hấp thụ [2]
• Hấp thụ vật lý: 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: 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.
Quá trình hấp thụ NH3 có thể được xem là quá trình hấp thụ vật lý, do hằng số hòa
tan của NH3 rất lớn so với hằng số bazơ của nó, nên có thể bỏ qua phản ứng hóa
học của NH3 với nước. NH3 được xem tồn tại chủ yếu ở dạng phân tử trong
dung dịch.

Cơ cấu của quá trình hấp thụ 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 vào bề mặt của chất hấp thụ;
• Khuếch tán chất khí đã hoà tan trên bề mặt ngăn cách vào sâu trong lòng khối
chất lỏng hấp thụ.
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. Như vậy, để hấp thụ được một số chất nào đó ta phải
dựa vào độ hòa tan chọn lọc của chất khí trong dung môi để chọn lọc dung môi cho

9


thích hợp hoặc chọn dung dịch thích hợp (trong trường hợp hấp thụ hóa học). Quá
trình hấp thụ được thực hiện tốt hay xấu phần lớn là do tính chất dung môi quyết định.

Việc lựa chọn dung môi phụ thuộc và các yếu tố sau:
• Có tính chất hòa tan chọn lọc, nghĩa là chỉ hòa tan với một cấu tử cần tách,
còn những cấu tử khác không có khả năng hòa tan hoặc hòa tan rất ít.
• Độ nhớt của dung môi càng bé thì trở lực thuỷ học càng nhỏ và có lợi cho quá
trình chuyển khối.
• Nhiệt dung riêng bé sẽ tốn ít nhiệt khi hoàn nguyên dung môi.
• Nhiệt độ sôi khác xa với nhiệt độ sôi của chất hoà tan để dễ dàng phân riêng
chúng qua chưng luyện.
• Nhiệt độ đóng rắn thấp để tránh hiện tượng đóng rắn làm tắc thiết bị.
• Ít bay hơi để tránh tổn thất.
• Không độc và ăn mòn thiết bị.
1.2.2. Cơ sở lý thuyết
Hấp thụ là quá trình quan trọng để xử lý khí và được ứng dụng trong rất nhiều quá
trình khác. Hấp thụ dựa trên cơ sở của quá trình truyền khối, nghĩa là phân chia hai

pha, phụ thuộc vào sự tương tác giữa chất hấp thụ và chất bị hấp thụ trong pha khí.
Phương trình cân bằng vật chất của quá trình hấp thụ:

Hình 1. Cân bằng vật chất của quá trình hấp thụ
10


Phương trình cân bằng vật liệu có dạng:
GyYđ + GxXđ = GxXc + GyYc

Trong đó:
•

Gy: luợng hỗn hợp khí vào thiết bị hấp thụ (kmol/h)

•

Gx: lượng dung môi vào thiết bị hấp thụ (kmol/h)

•

Yđ, Yc: nồng độ đầu và cuối của hỗn hợp khí (kmol/kmol khí trơ)

•

Xđ, Xc: nồng độ đầu và cuối của dung môi (kmol/kmol dung môi)

1.2.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả hấp thụ
1.2.3.1. Ảnh hưởng của nhiệt độ
Khi các điều kiện khác không đổi mà nhiệt độ tháp tăng thì hệ số Henry sẽ tăng. Kết

quả là ảnh hưởng đường cân bằng dịch chuyển về phía trục tung. Nếu các đường làm
việc AB không đổi thì động lực trung bình sẽ giảm, do đó cường độ chuyển khối cũng
giảm theo. Nếu ta cứ tiếp tục tăng nhiệt độ, ví dụ đến T 3 thì không thực hiện được (vì
đường cân bằng và đường làm việc cắt nhau, nên không thể đạt được nồng độ cuối
Xc). Tuy nhiên, nhiệt độ tăng cũng có lợi là làm cho độ nhớt của dung môi giảm.

Hình 2. Ảnh hưởng của nhiệt độ (T1
1.2.3.2. Ảnh hưởng của áp suất
Nếu các điều kiện khác giữ nguyên mà chỉ tăng áp suất trong tháp thì hệ số cân bằng
sẽ giảm và đường cân bằng sẽ dịch chuyển về phía trục hoành, tức là động lực trung
11


bình sẽ tăng lên, quá trình chuyển khối sẽ tốt hơn. Tuy nhiên, việc tăng áp suất thường
kèm theo sự tăng nhiệt độ. Mặt khác, sự tăng áp suất cũng gây khó khăn trong việc chế
tạo và vận hành của tháp hấp thụ.

Hình 3. Ảnh hưởng của áp suất (P1>P2>P3)

1.2.3.3. Các yếu tố khác
Tính chất của dung môi, loại thiết bị và cấu tạo thiết bị, độ chính xác của dụng cụ đo,
chế độ vận hành tháp,… đều có ảnh hưởng nhiều đến hiệu suất hấp thụ [3].
1.2.4. Thiết bị hấp thụ
Trong sản xuất, người ta dùng nhiều loại thiết bị khác nhau để thực hiện quá trình hấp
thụ. Tuy nhiên, chúng có cùng chung yêu cầu căn bản là có bề mặt tiếp xúc lớn để tăng
hiệu suất của quá trình. Các thiết bị thường dùng trong sản xuất là:
• Thiết bị loại bề mặt.
• Thiết bị loại màng.
• Thiết bị loại phun.

• Thiết bị loại đệm (tháp đệm).
• Thiết bị loại đĩa (tháp đĩa).
Sau đây là một số loại thiết bị hấp thụ thường gặp trong công nghiệp:
1.2.4.1. Tháp màng

12


Bề mặt tiếp xúc pha là bề mặt chất lỏng chảy thành màng theo bề mặt vật rắn thường
là thẳng đứng. Bề mặt vật rắn có thể là ống, tấm song song hoặc đệm tấm.

Tháp màng dạng ống
Có cấu tạo tương tự thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm. Chất lỏng chảy dọc theo
thành trong ống từ trên xuống, chất khí (hơi) đi từ dưới lên tiếp xúc với màng chất
lỏng và quá trình hấp thụ được thực hiện ở màng chất lỏng trên thành ống.
Tháp màng dạng tấm
Gồm các bản xếp thẳng đứng song song với nhau ở khoảng cách nhất định. Bản có thể
được chế tạo bằng kim loại, chất dẻo,…Chất lỏng đi từ trên xuống chảy thành màng
trên bề mặt bản nhờ bộ phân phối. Khí đi ngược chiều từ dưới lên.

Hình 4. Tháp màng dạng tấm

Ưu điểm:
• Trở lực rất nhỏ.
• Vận tốc chất lỏng lớn (5 m/s).
Nhược điểm:
• Hiệu suất thấp khi chiều cao lớn.
• Khó phân bố đều chất lỏng.

13

Ứng dụng:
• Trong phòng thí nghiệm.
• Trong trường hợp có năng suất thấp.
• Trong những hệ thống cần trở lực thấp (hệ thống hút chân không, ...).
1.2.4.2. Tháp đệm
Cấu tạo gồm: thân tháp rỗng bên trong đổ đầy đệm làm từ vật liệu khác nhau (gỗ,
nhựa, kim loại, gôm, …) với những hình dạng khác nhau (trụ, cầu, tấm, yên ngựa, lò
xo, …), lưới đỡ đệm, ống dẫn khí và lỏng ra vào.

Hình 5. Tháp đệm

Để phân phối đều chất lỏng lên khối đệm chứa trong tháp, người ta dùng bộ phận phân
phối dạng: lưới phân phối (lỏng đi trong ống – khí ngoài ống, lỏng và khí trong cùng
ống); màng phân phối, vòi phun hoa sen (dạng trụ, bán cầu, khe, …); bánh xe quay
(ống có lỗ, phun quay, ổ đỡ, …).
Các phần tử đệm được đặc trưng bằng dường kính d, chiều cao h, bề dày δ. Khối đệm
được đặc trưng bằng các kích thước: bề mặt riêng σ, thể tích tự do V td, đường kính
tương đương, và tiết diện tự do S. Khi chọn đệm cần lưu ý: thấm ướt tốt chất lỏng, trở
lực nhỏ, thể tích tự do và tiết diện ngang lớn, có thể làm việc với tải trọng lớn của lỏng
và khí, khối lượng riêng nhỏ, phân phối đều chất lỏng, có tính chịu ăn mòn cao, rẻ tiền,
và dễ kiếm, … Chất lỏng chảy trong tháp theo đệm dưới dạng máng nên bề mặt tiếp
xúc pha là bề mặt thấm ướt của đệm.
14


• Ưu điểm: cấu tạo đơn giản; trở lực theo pha khí (hoạt động ở chế độ
màng/quá độ) nhỏ.
• Nhược điểm: hoạt động kém ổn định, hiệu suất thấp, dễ bị sặc, khó tách nhiệt,

khó thấm ướt.
Ứng dụng:
• Dùng trong các trường hợp năng suất thấp: tháp hấp thụ khí, tháp chưng
cất, ...
• Dùng trong các hệ thống trở lực nhỏ (như hệ thống hút chân không, ...)
1.2.4.3. Tháp đĩa

Hình 6. Tháp đĩa

Tháp đĩa thường cấu tạo gồm thân hình trụ thẳng đứng, bên trong có đặt các tấm ngăn
(đĩa) cách nhau một khoảng nhất định. Trên mỗi đĩa, 2 pha chuyển động ngược hoặc
chéo chiều: lỏng từ trên xuống (hoặc đi ngang), khí đi từ dưới lên hoặc xuyên qua chất
lỏng chảy ngang, ở đây tiếp xúc pha xảy ra theo từng bậc là đĩa.
Tháp đĩa có ống chảy chuyền: bao gồm tháp đĩa chóp, đĩa lỗ, đĩa supap, … Trên đĩa có
cấu tạo đặc biệt để chất lỏng đi từ đĩa trên xuống đĩa dưới theo đường riêng gọi là ống
chảy chuyền.
Tháp đĩa không có ống chảy chuyền: khí và lỏng đi qua cùng 1 lỗ trên đĩa.
15


• Tháp đĩa lỗ: ưu điểm là kết cấu khá đơn giản, trở lực tương đối thấp, hiệu suất
khá cao. Tuy nhiên không làm việc được với chất lỏng bẩn, khoảng làm việc
hẹp hơn tháp đĩa chóp (về lưu lượng khí).
• Tháp đĩa chóp: có thể làm việc với tỉ trọng của khí, lỏng thay đổi mạnh; khá
ổn định. Song có trở lực lớn, tiêu tốn nhiều vật tư kim loại chế tạo, kết cấu
phức tạp. Nói chung tháp đĩa chóp có hiệu suất cao hơn tháp đĩa lỗ.
• Tháp supap: dùng trong chưng cất dầu mỏ.

16

1.3. Quy trình công nghệ
1.3.1. Chọn quy trình công nghệ
Qua tìm hiểu và phân tích các thiết bị hấp thụ thường gặp trong công nghiệp, thiết bị
phù hợp nhất cho yêu cầu của đề bài chính là tháp đệm. Tháp đệm được dùng cho các
trường hợp công suất thấp – hấp thụ khí. Dù có một số nhược điểm về bảo trì (ví dụ
như trong vấn đề thay thế đệm) nhưng dòng khí của chúng ta được xem như có ít tạp
chất rắn nên điều này không là vấn đề lớn. Mặc khác, sử dụng tháp đệm tránh được
mất áp suất và có trở lực nhỏ, dẫn đến giúp thiết kế tháp có kích thước nhỏ gọn hơn.

Hình 7. Quy trình công nghệ cơ bản
(1) Khí được quạt thổi vào, (2) tháp hấp thụ, (3) bồn chứa dung môi, (4) bồn chứa nước thải, (5) bơm.

1.3.2. Thuyết minh quy trình công nghệ
Dòng khí hấp thụ đi vào từ phía dưới đáy tháp đệm (2), di chuyển theo chiều đi lên
xuyên qua lớp đệm nhờ hệ thống quạt. Để điều chỉnh lưu lượng dòng khí, người ta sử
dụng các van và lưu lượng kế. Lưu lượng khí hiển thị trên lưu lượng kế. Dòng khí vào
trong tháp đi ngược lên trên, tiếp xúc với pha lỏng từ trên chảy xuống. Quá trình chảy
ngược chiều này khiến cho sự truyền chất tăng lên, dẫn đến hiệu suất hấp thụ tăng.
Chất lỏng dùng để hấp thụ được bơm (5) đưa từ bồn chứa dung môi (3) vào phía trên
tháp. Sử dụng thêm bồn cao vị để ổn định dòng chảy. Dòng lỏng, tương tự như dòng
17


khí, cũng được điều chỉnh lưu lượng qua các van và lưu lượng kế. Sản phẩm sau khi
hấp thụ là khí đã hấp thụ xong, đem đi thực hiện các mục đích khác, dung môi được
cho vào bồn chứa nước thải (4). Lượng lỏng này có thể tiếp tục được đem đi giải hấp
để thực hiện một quy trình mới.

18

CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ
2.1. Các thông số ban đầu
• Năng suất:

5000 m3/h

• Áp suất:

1 atm

• Nhiệt độ:

30 °C

• Nồng độ nhập liệu:

Nồng độ NH3 đầu vào 3,5 g/m3

• Nồng độ khí sau xử lý:
o 1,0 mg/l đối với nước thải đạt tiêu chuẩn loại B
o 0,1 mg/l đối với nước thải đạt tiêu chuẩn loại A
Để đơn giản hóa việc tính toán, ta xem dòng khí đầu vào chỉ gồm có khí trơ và
NH3. Khí trơ hoàn toàn không tác dụng với nước, quá trình hấp thụ chỉ xảy ra
với NH3.
2.2. Tính cân bằng vật chất
Đường cân bằng pha:
Ở 30 oC, ta có Ψ.10-6 = 0,00241 mmHg

Thay một vài giá trị ngẫu nhiên của X vào để tính ra các giá trị Y* tương ứng, từ đó
tìm được công thức của đường cân bằng qua phương pháp đường thẳng tiệm cận
(linear regression).
Bảng 2.1. Các giá trị để xây dựng đường cân bằng

X

0,0000 0,0002 0,0004 0,0006 0,0008 0,0010 0,0012 0,0014

Y*

0,0000 0,0006 0,0013 0,0019 0,0025 0,0032 0,0038 0,0045

Từ đồ thị, ta có được đường cân bằng: Y* = 3,1797 . X – 2 . 10-6

19


Hình 8. Mô tả đường cân bằng

Suất lượng hỗn hợp khí đầu vào:

Nồng độ NH3 đầu vào được cho là 3,5 g/m3. Do đó, ta có suất lượng của NH3:

Nồng độ phần mol của NH3 trong hỗn hợp khí đầu vào:

Lượng NH3 bị hấp thụ:
•
•

Tiêu chuẩn loại A:
Tiêu chuẩn loại B:

3,5 – 0,1 = 3,4 (g/m3)
3,5 – 1,0 = 2,5 (g/m3)

Hiệu suất hấp thụ:
•

Tiêu chuẩn loại A:

η = 100 % = 97,14 %
20


•

Tiêu chuẩn loại B:

η = 100 % = 71,43 %

Nồng độ pha khí ra khỏi tháp:

• Tiêu chuẩn loại A
Yc = (1 – 0,9714) . 0,005 = 0,000143
yc = 1,43 . 10-4

• Tiêu chuẩn loại B
Yc = (1 – 0,7143) x 0,005 = 0,001429
yc = 1,426 . 10-3

Suất lượng của khí trơ:

Lưu lượng khí đầu ra:

• Tiêu chuẩn loại A:

• Tiêu chuẩn loại B:

Thay Yd = 0,005 vào phương trình Y* = 3,1797 . X – 2 . 10-6, ta có:

Do đó:
• Tiêu chuẩn loại A

• Tiêu chuẩn loại B
21


Nồng độ dung dịch ra khỏi tháp:
• Tiêu chuẩn loại A

• Tiêu chuẩn loại B

Phương trình đường làm việc đi qua 2 điểm P (Xd; Yc) và Q (Xc; Yd)
• Tiêu chuẩn loại A
Phương trình đường làm việc đi qua 2 điểm: P (0; 1,43 . 10-4) và Q (1,573 . 10-3;
0,005).

Do đó, phương trình làm việc có dạng: y = 3,0877 . x + 0,0001
• Tiêu chuẩn loại B

Phương trình đường làm việc đi qua 2 điểm: P (0; 1,426 . 10-3) và Q (2,410 . 10-3;
0,005).

Do đó, phương trình làm việc có dạng: y = 1,4830 . x + 0,0014
2.3. Tính cân bằng năng lượng
Để đơn giản hóa vấn đề tính toán, ta giả thiết như sau:
• Nhiệt mất ra môi trường không đáng kể (do điều kiện làm việc ở nhiệt độ khá
thấp, 30 oC). Do đó Q0 = 0.
• Nhiệt độ của hỗn hợp khí ra khỏi tháp bằng nhiệt độ dung dịch vào.
• Nhiệt dung riêng của dung dịch trong suốt quá trình hấp thụ không đổi:
Cd = Cc = C.
• Trong quá trình hấp thụ có thể phát sinh nhiệt. Do đó, ta kí hiệu q là lượng
nhiệt phát sinh này khi hấp thụ 1 kmol cấu tử. Với mức gần đúng, ta có thể
xem q là không đổi trong suốt quá trình hấp thụ.

22


• Vì lượng cấu tử hòa tan trong dung dịch rất nhỏ, do đó lượng dung dịch đầu
và cuối không khác nhau nhiều, vì thế, với mức gần đúng, ta có thể xem như:
Ld Lc Ltr L.
Tra sổ tay hóa lý, ta có:

Biến đổi phương trình cân bằng năng lượng:

Do dung dịch loãng:

• Tiêu chuẩn loại A

• Tiêu chuẩn loại B

Do đó:

Tương tự với tiêu chuẩn loại B. Chênh lệch nhiệt độ là rất nhỏ nên có thể xem nhiệt độ
dung dịch ra cũng bằng nhiệt độ dung dịch vào và cũng bằng nhiệt độ của luồng khí ra
khỏi tháp (T = 30 oC).
Tiêu chuẩn loại A tương ứng với tiêu chuẩn khí thải ở các khu dân cư, và tiêu chuẩn
loại B tương ứng với khí thải ở khu công nghiệp. Do thiết kế một tháp có thể đáp ứng
23


cả hai tiêu chuẩn nên từ bước này, ta sẽ chọn các thông số của tiêu chuẩn cao hơn (tiêu
chuẩn A) để tính toán thiết kế tháp; do các tính toán về theo chuẩn B là không cần thiết
nữa.
2.4. Các thông số dòng khí
Lưu lượng dòng khí trung bình trong thiết bị hấp thụ:

Do đó:

Khối lượng riêng trung bình của pha khí:

Trong đó:

Do đó:

Lưu lượng thể tích khí trung bình đi trong tháp hấp thụ:

Mà

24

Do đó:

Độ nhớt trung bình:

Ta có:

2.5. Các thông số dòng lỏng
Lưu lượng dòng lỏng trung bình trong thiết bị hấp thụ:

Trong đó:

Do đó:

Khối lượng riêng pha lỏng:

Trong đó:
25