Đồ án Thiết kế tháp mâm xuyên lỗ xử lý amoniac (NH3)

Luận văn Đồ án Thiết kế tháp mâm xuyên lỗ xử lý amoniac (NH3) MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỐNG QUAN VÈ NGUỒN NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ NH3 Tính chất Amoniac là gì? Thuật ngữ 'amôniăc' có nguồn gốc từ một liên kết hoá học có tên là 'clorua ammoni' được tìm thấy gần đền thời thần Mộc tinh Ammon ở Ai Cập.Người đầu tiên chế ra amôniăc nguyên chất là nhà hoá học Dzozè Prisly.ông đã thực hiện thành công thí nghiệm của mình vào năm 1774 và khi đó người ta gọi amôniăc là 'chất khí kiềm'. Tính chất vật lí Amôniăc là một chất không màu, mùi khai và xốc, nhẹ hơn không khí (Khối lượng riêng D = 0,76g/l. Amôniăc hoá lỏng ở -34°c và hoá rắn ở -78°c. Trong số các khí, amôniăc tan được nhiều nhất trong nước. Một lít nước ở 20°c hoà tan được 800 lít NH3. Hiện tượng tan được nhiều giải thích do có tương tác giữa NH3 và H20, là nhừng chất đều có phân tử phân cực. Tính chất hóa học Sự phân huỷ như đã biết, phản ứng tống hợp NH3 là thuận nghịch. Điều này có nghĩa, amôniăc có thể phân huỷ sinh ra các đơn chất N2 và H2. Amôniăc phân huỷ ỏ nhiệt độ 600 - 700°c và áp suất thường. Phản ứng phân huỷ là phản ứng thu nhiệt và cũng thuận nghịch. 2NH3 ^ 3H2 + N2 Tính bazo Nhúng hai đũa thuỷ tinh vào hai bình đựng dung dịch HC1 đặc và dung dịch NH3 đặc sau đó đưa hai đầu đũa thủy tinh lại gần nhau thì sẽ thấy khói màu trắng. Khói màu trắng là những hạt nhỏ của tinh thế muối amoni clorua . Chất này được tạo do hai khí HC1 và NH3 hoá hợp với nhau theo phương trình phản ứng: NH3 + HC1 -ỳ NH4C1 Tác dụng VÓI 02 Đốt amôniăc trong oxi, nó cháy với ngọn lửa màu vàng tươi NH3 bị oxi hoá bởi oxi tạo ra N2 và H?0 . 4NH3 + 302 -ỳ 2N2 + 6H20 + Q Trong thí nghiệm hỗn họp NH3 và 02 được dẫn đi qua ống đụng chất xúc tác Pt nung nóng. Khí NO sinh ra, đi tới bình cầu là nơi có nhiệt độ thường, thì hoá hợp với trong không khí tạo ra khí N02 màu nâu đỏ. NH3 + 50?-> 4NO + 6H20 NO2 ^2NO + Ơ2 Tác dụng vói khí Clor Dần khí NH3 vào bình khí Cl2, hỗn hợp khí tự bốc cháy tạo ra ngọn lửa có khói trắng . Phương trình phản ứng: 2NH3 + 3C12 -ỳ 6HC1 + N2 Khói trắng là những hạt nhỏ tinh thế NH4CI được tạo nên do HC1 sau khi sinh ra lại hoá hợp ngay với NH3: NH3 + HC1 -ỳ NH4CI. Tính acid Như ta đã biết NH3 là một bazơ tuy nhiên nó còn là một acid: Li3N(s)+ 2NH3 (1) -> 3Li+(am) + 3 NH2“(am) NH3 như là Ligand Tetraamminecopper(II), [Cu(NH3)4]2+, có màu xanh dương đậm khi thêm ammonia vào trong dung dịch muối đồng (II). Diamminesilver(I), [Ag(NH3)2]+, được gọi là tác chất Tollens' reagent. Điều chế ♦> Tổng hợp tù' thiên nhiên: Trong không khí có một lượng amôniăc không đáng kê sinh ra do quá trình phân rã của động vật và thực vật. NH3 được sản xuất từ N2 trong không khí dưới xúc tác của các enzim nitrogenases. Trong cơ thể các động vật trong quá trình trao đối chất sinh ra NH3 và nó ngay lập tức chuyên thành Urê. ♦♦♦ Tông hợp hoá học NH3 được sản xuất bằng cách chưng cất than tạo muối amôni sau đó đem tác dụng với vôi sống: 2 NH4CI + 2 CaO -ỳ CaCl2 + Ca(OH)2 + 2 NH3 Trong công nghiệp người ta điều chế NH3 từ H2 (được điều chế bằng nhiều cách khác nhau) sau đó đem tác dụng với N2 lấy từ không khí. Phản ứng xảy ra thuận nghịch nên phải thêm xúc tác đế cho sản phẩm và hiệu suất mong muốn 3H2 + N2 ^ 2 NH3 ủng dụng Làm phân bón NH3 được xem như là thành phần của phân bón. NH3 có thế được bón trực tiếp lên ruộng đồng bằng cách trộn với nước tưới mà không cần thêm một quá trình hoá học NH3 tác dụng với acid (HCl, HNO3 ...) tạo muối là thành phần chính của phân bón hoá học. Amôni Sunphat là một loại phân bón tốt. Amôni Nitrat cũng được sử dụng như một loại phân bón và còn như một dạng thuốc nổ. Khi cho amôniăc tác dụng với CO2 ở nhiệt độ 180-200°c, dưới áp suất khoảng 200atm ta điều chế Ưrê (NH2)2CO là chất rắn màu trắng, tan tốt trong nước, chứa khoảng 46%N : CO2 + 2NH3 (NH2)2CO + H20 Trong đất dưới tác dụng của các vi sinh vật urê bị phân hủy cho thoát ra amoniac, hoặc chuyến dần thành muối amonicacbonat khi tác dụng với nước: (NH2)2CO + 2H20 (NH4)2co3 Kỹ nghệ làm lạnh NH3 là chất thay thế CFCs, HFCs bởi vì kém độc và ít bắt cháy. Trong phòng thí nghiệm và phân tích NH3 được xem như là hỗn hợp khí chuấn cho việc kiếm soát phát thải môi trường, kiếm soát vệ sinh môi trường,các phương pháp phân tích dạng vết. Kỹ nghệ điện tử NH3 được sử dụng trong công nghệ sản xuất chất bán dẫn và một số vật liệu cao cấp khác thông qua sự ngưng tụ Silicon nitride (SÌ3N4) bằng phương pháp ngưng tự’ bốc hơi hoá học: Chemical Vapor Deposition (CVD). Một số ứng dụng khác NH4CI được sử dụng trong công nghệ hàn, chế tạo thức ăn khô và trong y học... NH3 được sử dụng trong công nghiệp dầu khí, thuốc lá, và trong công nghệ sản xuất các chất gây nghiện bất hợp pháp. Độc tính Độc tính của amôniăc Trong phần này chúng tôi nói tới độc tính chung cho 3 dạng của amoniac: Khí amoniac (NH3). Khí amoniac hóa lỏng. Dung dich amoniac (NH4OH). Đối với động vật thuỷ sinh NH3 được xem như là một trong nhũng “kẻ giết giết hại” chính thế giới thuỷ sinh, sự nhiễm độc NH3 thường xảy ra đối với những hồ nuôi mới hoặc những hồ nuôi cũ nhưng có mật độ nuôi lớn. Triệu chứng Cá thở dốc trên mặt nước, mang cá bị tím hoặc đỏ bầm, Cá bị hôn mê và mất phản xạ, Cá bị chết chìm ở đáy nước, Cá bị ghẻ xước ở vây hoặc cơ thể. Đối với người: Khi hít phải hoặc tiếp xúc trực tiếp với NH3. Thở khó, ho, hắt hơi khi hít phải, cố họng bị rát, mắt, môi và mũi bị phỏng, tầm nhìn bị hạn chế, Mạch máu bị giảm áp nhanh chóng, Da bị kích ứng mạnh hoặc bị phỏng.Trong một số trường hợp nếu hít phải NH3 nồng độ đậm đặc có thế bị ngất, thậm chí bị tử vong. Nhiễm độc cấp tính: Nồng độ khí NH3 trên 100 mg/m3 gây kích úng đường hô hấp rõ rệt.Trị số giới hạn cho phép làm việc với đủ phương tiện phòng hộ trong một giờ là từ 210-350 mg/m3. Cấp cứu và điều trị Trong trường hợp hít phải NH3 cần đưa nhanh nạn nhân ra khỏi môi trường độc hại, cho nằm nghỉ, thở oxi, điều trị triệu chứng; quan sát y học liên tục 24giờ trở lên đế phát hiện các biến đối hô hấp. Trường hợp bị ô nhiễm da cần nhanh chóng rửa sạch bằng nước hoặc dung dịch có tác dụng trung hòa để bảo vệ da, điều trị triệu chứng.Trường hợp bị ô nhiễm mắt phải khấn trương rửa măt thật kỹ. Các vấn đề môi trưòng liên quan đến NH3 Trong quá trình nuôi tôm ,cá, các quá trình xử lý nước thải: nước thái, khí thải và bùn do phân hữu cơ, xác động vật, xác(vỏ) tôm sau khi tiêu hoá thức ăn thì chúng được thải ra trong điều kiện kỵ khí dưới sự tác dụng của vi khuân trong nước xuất hiện H2S, NH3, CH4 ... các chất này rất độc cho ao nuôi và các động vật thuỷ sinh. Các trường học trước đây thường không quan tâm đến vấn đề vệ sinh môi trường trong việc thiết kế và vận hành các nhà vệ sinh (ô nhiễm NH3 trầm trọng) gây ảnh hưởng đến sức khoẻ và tâm sinh lý của học sinh. Các vụ rò rĩ khí NH3 tù’ các nhà máy phân bón, sx nước đá, đông lạnh... cũng ảnh hưởng lớn đến sức khoẻ công nhân và cộng đồng xung quanh.... Nguồn phát thải Làm phân bón. Kỹ nghệ làm lạnh. Kỹ nghệ điện tử. NH4CI được sử dụng trong công nghệ hàn. NH3 được sử dụng trong công nghiệp dầu khí, thuốc lá, và trong công nghệ sản xuất các chất gây nghiện bất hợp pháp. Các cộng nghệ xử lý: Xử lý hoá học Dựa vào tính chất hoá học của NH3 ta có thể xử lý NH3 bằng các phun các dung dịch acid loãng (HCl, H2SO4..) để hấp thụ hoá học NH3. 2NH3 + H2S04= (NH4)2S04 ♦♦♦ Xử lý sinh học Bế sinh học màng vi lọc (MBR) xử lý nitơ, ammonia trong nước thải. Việc khử chất ô nhiễm này chỉ thực hiện duy nhất một quá trình là khử nitrit. “Quá trình này gồm hai giai đoạn chính đó là giai đoạn nitrit hóa bán phần và khử nitrit thông qua hệ thống màng vi lọc”.Trong đề tài “ Bước đầu nghiên cứu phân lập vi khuấn có khả năng sử dụng NH3, H?S trong khí thải như là nguồn cơ chất đế dinh dưỡng” sử dụng chủng vi khuấn arthobacter cho việc xử lý NH3. Xử lý NH3 bằng hồ tuỳ tiện có thêm các chất trao đổi ion như Zeolit. NH3 là một khí độc, và cũng là một khí có nhiều ứng dụng trong kỹ nghệ.Tuy nhiên so với những chất khí thải khác thì NH3 ít độc hại và xử lý tương đối đơn giản, vấn đề quan trọng là trong kỹ thuật làm lạnh chúng ta cố gắng hạn chế tối đa sự cố môi trường xảy ra, đồng thời luôn có biện pháp đối phó để giảm thiểu thiệt hại và ảnh hưởng môi trường xung quanh. Xử lý cơ học Nhờ vào khả năng hoà tan tốt trong H?0, Khi sự cố môi trường xảy ra (rò rĩ khí amoniac) thì biện pháp đơn giản nhất đó là cách ly người dân và phun nước pha loãng. Các loại tháp hấp thụ tháp đĩa Tháp đĩa có ống chảy chuyền Tháp mâm chóp Tháp đĩa thường cấu tạo gồm thân hình trụ thẳng đúng, bên trong có đặt các tấm ngăn (đĩa) cách nhau một khoảng nhất định. Trên mỗi đĩa hai pha chuyến 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.Tùy thuộc câu tạo của đĩa chất lỏng trên đĩa có thể là khuấy lý tưởng hay là dòng chảy qua. Trên đĩa có cấu tạo đặc biệt để lỏng đi tù- đĩa trên xuống đĩa dưới theo đường riêng gọi là ống chảy chuyền, đĩa cuối cùng ống chảy chuyền ngập sâu trong khối chất long đáy tháp tạo thành van thủy lực ngăn không cho khí (hơi hay lỏng) đi theo ống lên đĩa trên. sơ đồ tháp mâm chóp 1-đĩa; 2-chóp; 3-ống hơi; 4-ống chảy chuyền Pha khí (hơi hay lỏng) xuyên qua các lỗ, khe chóp, khe lưới,hay khe xupap sục vào pha lỏng trên đĩa. Đe phân phối đều chất lỏng người ta dùng tấm ngăn điều chỉnh chiều cao mức chất lỏng trên đĩa. + Ưu điếm: Hiệu suất truyền khối cao, hoạt động ốn định, làm việc với chất lỏng bân, ít tiêu hao năng lượng. + Nhược điểm: cấu tạo hức tạp, trở lực lớn, nặng. 2. Tháp mâm lỗ Tháp đĩa lưới hình trụ, bên trong có nhiều đĩa, có lỗ tròn, hoặc rảnh. Chất lỏng chảy từ trên xuống qua các ống chảy chuyền. Khi đi tù' dưới lên qua các lỗ hoặc rảnh đĩa. Đĩa có thể lấp cân bằng hoặc xuyên một góc với độ dóc 1/45- 1/50. Tháp mâm lô + ƯU điểm: chế tạo đơn giản, vệ sing dễ dàng, trở lực ít hơn tháp chớp, ít tốn kim loại hơn tháp chớp. + Nược điểm: yêu cấu lấp đặt cao, mâm lấp phải rất phan. Tháp đĩa không có ống chảy chuyền Trong trường hợp này khí và lỏng cùng chảy qua một lỗ trên đĩa, vì vậy không có hiện tượng giảm chiều cao chất lỏng trên đĩa như trong các loại tháp có ống chảy chuyền, và tất cả bề mặt đĩa dều làm việc, nên hiệu quả của đĩa cao hơn. Vì vậy trong nhừng năm gần đây loại tháp này được sử dụng rộng rải. Tháp mâm không có ống chảy chuyền a) đĩa lỗ; b) đĩa rảnh; c) đĩa sốnq Tháp đĩa không có ống chảy chuyền cũng có nhiều loại nhung chủ yếu có hai loại: đĩa lỗ và đĩa rảnh. Đĩa lỗ được cấu tạo bởi các tấm ngăn và tấm phang, trên có nhiều lỗ tròn được bố trí đều. Lỗ có đường kính 2-8mm phụ thuộc vào chất lỏng. Tháp đĩa rãnh là đĩa gồm nhiều thanh hoặc là nhiều ống ghép lại với nhau tạo thành các khe hở 3-4mm . ngoài ra đĩa còn có cấu tạo hình sống, trên có lỗ. Các sống gần nhau hợp thành góc 90°. Hơi đi từ dưới lên qua lỗ ở phần sống lồi, còn lỏng đi từ trên xuống qua phần sống lõm. Tháp phun Khí Thiết bị loại phun 1- thân; 2-vòi phun Loại này gồm thân và 1 ống vòi phun Nhừng hạt chất lỏng sẻ được phun ra và tiếp xúc với dòng khí đi từ dưới lên và quá trình hấp thụ xay ra. Loại thiết bị này không phù hợp với các loại khí khó hoà tan. Ngoài ra còn có những loại hấp thu cơ học. Chất lỏng bắn ra trong các phễu, ở đó khí sẻ đươc tiếp xúc với chất long và có quá trình hấp thụ. Khí chuyển động qua thiết bị theo đường ngoằn ngoèo giữa các bậc. Chất lỏng chảy từ trên xuống và lấy ra ở đáy. Bộ phận bắn tung chất lỏng được gắn vào một trục quay, có tác dụng trì hoãn sự chảy của chất lỏng trong phễu, tạo khả năng tiếp xúc tốt với pha khí. Tiết bị hấp thụ cơ học loại cánh khuấy 1-thân; 2- đĩa; 3-trục với bộ phận bắn chất 1 ò 4-Uë. 0 4.-..^ A lỏng; 4-cửa vào của chất lòng; 5-cửa vào của thung 2 thanj 3 trục narn ngang) 4 đĩa I^!'. g.ẻịệrr, tách bọt; 7-cửa khí trơ; 8-dung dìch ra + ƯU điếm: Tháp hấp thụ rỗng được thiết kế đế dòng khí chuyến động theo tuyến đặc biệt và vòi phun đặt dọc theo chiều cao tháp có thể đạt hiệu quả hấp thụ rất cao. + Khuyết điếm: yêu cấu lấp đặt cao, mâm lấp phải rất phan. Tháp đệm Cấu tạo gồm: thân tháp rỗng bên trong đố đầy đệm làm từ vật liệu khác nhau (gỗ, nhựa, kim loại, gốm,..) với những hình dạng khác nhau (trụ, cầu, tấm, yên ngựa, lò xo,..); lưới đỡ đệm, ống dẫn khí và lỏng vào ra. Đe phân phối đều 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 đi trong cùng ống); màng phân phối, vòi phun hoa sen (dạng trụ, bán cầu, khe); bánh xe quay (ống có lỗ, phun quay, ố đỡ);... Các phần tủ- đệm được đặc trưng bằng: đường kính d, chiều cao h, bề dày ô. Đối với đệm trụ, h = d chứa được nhiều phần tử nhất trong 1 đơn vị thế tích. Khối đệm được đặc trưng bằng các kích thước: bề mặt riêng a (m2/m3); thể tích tự do 8 (m3/m3); đường kính tương đương d(tđ) = 4r(thủy lực) = 4.s/n = 4 e/a; tiết diện tự do s (m2/m3). Khi chọn đệm cần lưu ý: thấm ướt tốt chất lỏng; trở lực nhỏ, thế tích tự do và và tiết diện ngang lớn; có thế làm việc với tải trọng lớn của lỏng và khí khi 8 và s lớn; khối lượng riêng nhỏ; phân phối đều lỏng; có tính chịu ăn mòn cao, rẻ tiền, dễ kiếm... Đe làm việc với chất long bấn nên chọn đệm cầu có khối lượng riêng nhỏ. Ưu - nhưọc điểm - ứng dụng +Ưu: cấu tạo đơn giản; trở lực theo pha khí (hoạt động ở chế độ màng/quá độ) nhỏ. +Nhược: hoạt động kém ốn 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,...). Gos outlet Liquid distributor Tháp màng Be mặt tiếp xúc pha là bề mặt chất lỏng chảy thành màng theo bề mặt vật rắn thường là thắng đứng. Be mặt vật rắn có thế là ống, tấm song song hoặc đệm tấm. tí. Tháp màng dạng ống: Có cấu tạo tương tự thiết bị trao đối nhiệt dạng ống chùm, gồm có ống tạo màng được giữ bằng hai vĩ ống ở hai đầu, khoảng không giữa ống và vỏ thiết bị đế tách khi cần thiết. Chất lỏng chảy thành màng theo thành ống tù' trên xuống, chất khí (hơi) đi theo khoảng không gian trong màng chất lỏng từ dưới lên. Tháp màng dạng tẩm phẳng: Các tấm đệm đặt ở dạng thắng đứng được làm từ những vật liệu khác nhau (kim loại, nhựa, vải căng treo trên khung...) đặt trong thân hình trụ. Đe đảm bảo thấm ướt đều chất lỏng từ cả 2 phía tấm đệm ta dùng dụng cụ phân phối đặc biệt có cấu tạo răng cưa. Tháp màng dạng ống khi lỏng và khí đi cùng chiểu: Cũng có cấu tạo từ các ống cố định trên 2 vỉ, khí đi qua thân gồm các ống phân phối tương ứng đặt đồng trục với ống tạo màng. Chất lỏng đi vào ống tạo màng qua khe giữa 2 ống. Khi tốc độ khí lớn sẽ kéo theo chất lỏng từ dưới lên chuyến động dưới dạng màng theo thành ống tạo màng. Khi cần tách nhiệt có thể cho tác nhân lạnh đi vào khoảng không gian giừa vở và ống. Đe nâng cao hiệu suất người ta dùng thiết bị nhiều bậc giống nhau. -Thủy động lực trong thiết bị dạng màng: + Khi Re 1600 - chảy rối Khi có dòng khí chuyển động ngược chiều sẽ ảnh hưởng lớn đến chế độ chảy của màng. Khi đó, do lực ma sát giừa khí và lỏng sẽ có cản trở mạnh của dòng khí làm bề dày màng tăng lên, trở lực dòng khí tăng. Tiếp tục tăng vận tốc dòng khí sẽ dẫn đến cân bằng giừa trọng lực của màng lỏng và lực ma sát và dẫn đến chế độ sặc (nhiều khi pha khí chỉ 3-6m/s đã xảy ra sặc). Khi tốc độ vượt qua tốc độ sặc sẽ làm kéo chất lỏng theo pha khí ra ngoài. - ưu và nhược điêm của tháp màng: + Ưu: trở lực theo pha khí nhở. có thể biết được bề mặt tiếp xúc pha (trong trường hợp chất lỏng chảy thành màng). có thê thực hiện trao đôi nhiệt. + Nhược: năng suất theo pha lỏng nhỏ. cấu tạo phức tạp, khi vận hành dễ bị sặc. + ứng dụng: trong phòng thí nghiệm trong trường hợp có năng suất thấp trong những hệ thống cần trỏ' lực thấp (hệ thống hút chân không,...) CHƯƠNG 2: Sơ ĐÒ CÔNG NGHỆ Thiết minh quy trình công nghệ: Khí xử lý khí NH3 được lấy từ các nhà máy sản xuất phân bón , sản xuất phân Ure, sẽ được thu lại rồi sau đó dùng quạt thổi khí vào tháp hấp thụ (tháp mâm xuyên lỗ). Dung dịch dùng hấp thụ là nước. Tháp hấp thụ làm việc nghịch chiều: nước được bơm lên bồn cao vị mục đích là đế ốn định lưu lượng, từ đó cho vào tháp từ trên đi xuống, hỗn hợp khí được thổi tù’ dưới lên và quá trình hấp thụ xảy ra. Hấp thụ xảy ra trong đoạn tháp có bố trí các mâm. Hỗn hợp khí trơ đi ra ở đỉnh tháp sẽ được cho đi qua ống khói để phát tán khí ra ngoài không gây ảnh hưởng đến công nhân. Khí trơ 9. ÓNG KHÓI 8. QUẠT THỔI KHỈ 7. B ÒN CHỬA NƯỚC B ẨN 6. VAN 5. THÂN THÁP 4. LƯƠNG KỂ CHẮT LÒNG 3. BỐN CAO VỊ 2. BƠM NƯỚC 1. BẺ CHỨA XƯỚC Dung dịch sau hấp thụ ở đáy tháp được cho ra bồn chứa. Tại đây, dung dịch lỏng này sẽ được xử lỳ để sao cho nồng độ của nước thải đạt được nồng độ cho phép để có thể thải ra môi trường. CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KÉ THÁP MÂM XUYÊN LỎ Số liệu thiết kế ban đầu Năng suất lò hơi 5000 m3/h. Nhiệt độ đầu vào của tháp 30°c. Nhiệt độ ra 30°c. Áp suất khí thải: p = latm = 760mmHg. Tính toán các số liệu thiết kế So’ đồ cân bằng vật chất của tháp mâm xuyên lỗ DÒNG KHÍ RA DÒNG LONG VÀO G, Gtr, yr L, Ltr, xv, xv THÁP HẤP THU DÒNG KHÍ VÀO DÒNG LỎNG RA G, Gtr, yv L, Ltr, xr, xr Ý nghĩa các kí hiệu tính toán: Xv - Tỷ số mol khí trong dòng lỏng vào tháp hấp thụ ( kmolNH3/kmolH20 ). xr- Tỷ số mol khí trong dòng long ra tháp hấp thụ ( kmolNH3/kmolH20 ). Yv - Tỷ số mol khí trong hỗn họp khí thải vào tháp hấp thụ (kmolNH3/kmolkk ). Yr - Tỷ số mol khí trong hỗn hợp khí thải ra tháp hấp thụ (kmolNH3/kmolkk ). xv - Phần mol khí trong pha lỏng đi vào tháp hấp thụ (kmolNH3/kmolhh ). xr - Phần mol khí trong pha lỏng ra khỏi tháp hấp thụ (kmolNH3/kmolhh ). yv - Phần mol khí trong dòng khí khi đi vào tháp hấp thụ (kmolNH3/kmolhh ). yr - Phần mol khí trong dòng khí khi đi ra tháp hấp thụ (kmolNH3/kmolhh ). G - Suất lượng hỗn hợp khí ( kmolhh/h ). Gtr-Suất lượng khí trơ (kmoltrơ/h ). L - Suất lượng nước (kmolH20/h ). Ltr - Suất lượng cấu tử lỏng trơ (kmoltrơ/h ). Đưòìig cân bằng (tra sổ tay qttb tập 2) Y*= m*x i+Cm-i)* Với m = - p Trong đó: H là hằng số Henry phụ thuộc vào nhiệt độ của chất khí, mmHg p áp suất của khí đang xét, mmHg Ở nhiệt độ t = 30°c Hx10’6 = 0.00241 mmHg p = 760 mmHg m = 0.00241 Xl0'6 - 760 = 3.17 X 0 0.0002 0.0006 0.001 0.0014 Y 0 0.000634 0.0019 0.003163 0.004425 3.17XX Đường cân bằng của NH3 ở 30°c có dạng Y* = 1+2.17XA Phương trình đường làm việc tương đương có dạng: Y* = 3.16xX+10’6 Đưòìig cân bằng vật chất Tính cho Im3 ^ _ PV lxl rnolhhkhi 4n __ mol Cick — _ — 0.04025 — 40.25 0.082x^273+39) 0.082x(273+39) l m3 Gk = ckk X 29 = 40.25 X 29 = 1167,25 g/m3 Gnh 3 = 1% Gk = 11,673 g/m3 11.673 n\H - — 0.6866 mol/m Mồng độ phần mol của NH3 0.6866 molNH3 = = 0.0171 J v 40.25 mol khi Nồng độ đầu ra của NH3 0.05 * moi = 2.9 X 10“3 71VH — _ — ¿*.~y — SH* 17 m3 y, = ———r~ = 7.3 X 10-5 molNH3/mol khỉ Hiệu suất Tỉ số phần mol của dóng khí đi vào, ra tháp hấp thụ Yv= — = = 0.0174 - -yv 1-0.0171 mol khi >v 7.3XÌ0-5 , molNHĨ Yr = = _5 = 4.37 X 10 4 ' l-yr 1-7.3x10 5 7noi khi Hiệu suất tháp hấp thu yj^r= °'oi74-4 37X10-^ ^ yv 0.0174 Ta có Gtrơ Gvx(l-yv) m „ 1X5000 . kmoỉ Trong đó Gv = = 201.24 —— ° 0.082x303 h Gtrơ = 201.24 X ( 1 -0.0171)= 197.8 —7— kmol Gr = Gtrơ X (vr + 1) = 197.8X(4.37 X 10‘4 + 1) = 197.9 Lập đưòìig làm việc của NH3 Lmin = G„„ (7-^—-7) Trong đó cho Xv là tỉ số mol khí NH3 trong dòng lỏng vào tháp hấp thu (~~T~77—')> Xv= 0 Kmol hh lóng v Xmax = = QQ1qf~* = 5.5 X 10 -3 ( 3,16 3,16 IHUL un iưnj/ „ ^ kmol -> Lmin = 610 ~Y~ Lượng dung môi thực tế lấy từ 1.2 lượng dung môi tối thiếu: _ kmoỉ L = 1.2xLmin= 1.2x610 = 732 —— h ^ xr Yv~ Yr 0.0174- 4.37X10'-1 5 mOlỉiHÌ xr = ——— = -T— = 2.31x10 5 - 1 L 732 mol hh lõng Phương trình đường làm việc của NH3 sẻ đi qua hai điêm: ( xv; Yr) = (0; 4.37 X 10~4) (Xr; Yv) = (2.31 X 10 "5; 0.0174) Phương trình đường cân bằng pha có dạng: Y* = 3.16xX+10'6 Vẽ đường làm việc và đường cân bằng trên c