Thiết bị hấp phụ khí độc

Hình ảnh tháp hấp thụ PVC

Hình ảnh hệ thống hấp thụ / tháp đệm

Tính toán tháp hấp thụ

1.      Choïn vaät lieäu ñeäm:

Voøng söù xeáp ngaãu nhieân :

Ø  Kích thöôùc: 50x50x5 mm

Ø  σ = 78 m²/m³

Ø  V_d = 78 m³/m³

Ø  Soá ñeäm trong 1 m³: 58.10²

Ø  Khoái löôïng rieâng xoáp: r_ñ = 500 kg/m³

2.      Vaän toác khí ñi trong thaùp:

Thaùp ñeäm coù theå laøm vieäc ôû caùc cheá ñoä thuyû ñoäng khaùc nhau: cheá ñoä maøng, cheá ñoä treo vaø cheá ñoä nhuõ töông. Neáu söû duïng cheá ñoä nhuõ töông gaây ra hieän töôïng khuaáy troän ngöôïc, coøn cheá ñoä treo seõ khoù khaên vì cheá ñoä naøy seõ toàn taïi 1 khoaûng raát heïp. Vì vaäy cheá ñoä maøng thöôøng ñöôïc choïn cho söï laøm vieäc cuûa thaùp neân vaän toác laøm vieäc ñöôïc choïn  = (80% ¸ 90%) vaän toác saëc w_s

Vaän toác saëc töông öùng vôùi ñieåm ñaûo pha ñöôïc tính baèng coâng thöùc thöïc nghieäm:

Trong ñoù:

A = 0,022

: khoái löôïng rieâng trung bình cuûa pha loûng vaø pha khí trong thaùp, kg/m³

: ñoä nhôùt cuûa nöôùc ôû 42^OC vaø 25^oC, Ns/m²

Ñoä nhôùt cuûa nöôùc ôû nhieät ñoä 42^oC: N.s/m² (tra baûng I.102- Soå tay quaù trình vaø thieát bò coâng ngheä hoaù chaát)

Ñoä nhôùt cuûa nöôùc ôû nhieät ñoä 25^oC :

 N.s/m²

: beà maët rieâng vaø theå tích rieâng cuûa ñeäm

: löu löôïng cuûa pha loûng vaø pha khí, kg/s

G = 366,8035.29/3600 = 2,955 kg/s

L = 536,094.1022,305 = 2,681 kg/s

g = 9,81 m/s²

Þ w_s = 1,38 m/s Þ w_y = 0,9.w_s = 1,24 m/s

3.      Ñöôøng kính thaùp:

Ñöôøng kính thaùp ñöôïc tính theo löu löôïng khoùi thaûi:

Trong ñoù: 

V_tb: löu löôïng khí trung bình ñi qua thaùp, 

   m³/h

w_y: vaän toác laøm vieäc, m/s

Þ D = 1,685 m            choïn ñöôøng kính theo tieâu chuaån D = 1,8 o1Þ w_y = 1,09 m/s

2.      Tính heä soá thaám öôùt: ψ     

Maät ñoä töôùi thöïc teá:

U_tt = L_x/S = 3.825 m³/m²h

Maät ñoä töôùi thích hôïp:

U_tö=0,158.95=15,01 m³/m²h          ψ  = 0.3

3.      Tính chieàu cao 1 baäc truyeàn khoái Hoy:

Ø     Re_x =

Ø     D_x = 4,56.10^-8

Ø     Pr_x = μ_x/ρ_x.D_x = 20,1

Ø     Re_y = 4.ω_y.ρ_y/σ.μ_y = 3261,573

Ø     D_y = 1,245.10^-5

Ø     Pr_y = μ_y/ρ_y.D_y = 1,131

Ø     m = 1,084

Ø     a = 0,123

Ø     h_y = Pr_y^0,66.Re_y^0,25.V_d/a.ψ.σ =1,848 m

Ø     h_x = 256.(μ_x/ρ_x)^2/3.Re_x^0,25.Pr_x^0,5 = 0,284 m

Ø     H_oy = h_y + h_x.m.G/L = 2,19 m

4.      Tính chieàu cao lôùp vaät lieäu ñeäm:

H= H_oy.N_oy = 5,51 m

Vôùi N_oy laø soá baäc thay ñoåi noàng ñoä

Laäp phöông trình ñöôøng laøm vieäc:

Y=1,46144.X + 2,127.10^-4

X=(0 ÷ 0,000822)

Y=(0,2127 ÷1,414).10^-3

Tính Noy baèng phöông phaùp tích phaân soá N_oy = 2,518

5.      Tính trôû löïc thaùp:

Ø     Toån thaáp aùp  suaát cuûa ñeäm khoâ:

Δp_k =

Ø     Toån thaát aùp  suaát cuûa ñeäm öôùt

Δp_ö =

Trong ñoù:

A = 8,4

 c = 0,015

m = 0,405

n = 0,225

Trôû löïc cuûa thaùp ΔP = Δp_ö

6.      Chieàu cao coät chaát loûng trong thaùp:

Goïi h laø chieàu cao coät chaát loûng trong thaùp (nhaèm taïo ra aùp löïc lôùn hôn toån thaát aùp suaát trong thaùp ñeå giöõ cho doøng khí thaûi vaøo thaùp khoâng ñi ra ôû ñaùy thaùp).

Do ñoù:            r.g.h ³ ΔP     Þ h = 0,155 m

B. HOAØN LÖU DUNG MOÂI:

I. CAÂN BAÈNG VAÄT CHAÁT:

Ñieàu kieän ñaàu vaøo vaø ra gioáng nhö khi chöa hoaøn löu, cuøng giaù trò Y_ñ, Y_c, cuøng ñöôøng caân baèng. Ñoä nhôùt dung dòch vaø hoãn hôïp khí khoâng thay ñoåi, khoái löôïng rieâng cuõng khoâng thay ñoåi.

1.      Löôïng dung moâi ñi trong thaùp:

Löu löôïng loûng ñöôïc hoaøn löu laø 40%. Ta tính laëp ñeå xaùc ñònh löôïng dung moâi caàn thieát maø thaùp haáp thu hoaït ñoäng oån ñònh.

L	Lhl	Yd	Yc	Xc	Xd	X*	G
536.0958	214.4383	0.001414114	0.000212733	0.000822	0	0.001233	366.8035
731.0398	292.4159	0.001414114	0.000212733	0.0006028	0.0003288	0.001233	366.8035
666.4175	266.567	0.001414114	0.000212733	0.000661253	0.00024112	0.001233	366.8035
682.506	273.0024	0.001414114	0.000212733	0.000645666	0.000264501	0.001233	366.8035
678.1403	271.2561	0.001414114	0.000212733	0.000649822	0.000258266	0.001233	366.8035
679.299	271.7196	0.001414114	0.000212733	0.000648714	0.000259929	0.001233	366.8035
678.9896	271.5958	0.001414114	0.000212733	0.00064901	0.000259486	0.001233	366.8035
679.0721	271.6288	0.001414114	0.000212733	0.000648931	0.000259604	0.001233	366.8035
679.0501	271.62	0.001414114	0.000212733	0.000648952	0.000259572	0.001233	366.8035
679.056	271.6224	0.001414114	0.000212733	0.000648946	0.000259581	0.001233	366.8035
679.0544	271.6218	0.001414114	0.000212733	0.000648948	0.000259578	0.001233	366.8035
679.0548	271.6219	0.001414114	0.000212733	0.000648947	0.000259579	0.001233	366.8035
679.0547	271.6219	0.001414114	0.000212733	0.000648947	0.000259579	0.001233	366.8035
679.0547	271.6219	0.001414114	0.000212733	0.000648947	0.000259579	0.001233	366.8035

Trong ñoù:

Töø ñoà thò ñöôøng caân baèng X – Y à X_c^* =  0,001233 (mol SO₂/mol dung dòch)

L_hl = 0,4.L

Suaát löôïng toái thieåu cuûa Ca(OH)₂:

Ôû böôùc laëp cuoái cuøng ta coù:

Noàng ñoä SO₂ trong dung dòch vaøo thaùp X_ñ = 0,0002596 (mol SO₂/mol dung dòch)   

 (kmol/h)

Löôïng dung moâi caàn thieát:

L = j.L_min      choïn j = 1,5 à L = 1,5.452,037 = 697,055 (kmol/h)

= 12,33 (m³/h)

Þ L_hl = 4,932 (m³/h)

2.      Noàng ñoä dung dòch ra khoûi thaùp:

 (mol SO₂/mol dung dòch)

3.      Ñöôøng caân baèng vaø ñöôøng laøm vieäc cuûa thaùp:

Ñöôøng laøm vieäc cuûa thaùp ñi qua 2 ñieåm coù toïa ñoä (X_ñ, Y_c) vaø (X_c, Y_ñ):