Hấp thu khí HCl từ khí thải của nhà máy

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG 1.1. Đặt vấn đề Các ngành công nghiệp chiếm vị trí rất quan trọng trong nền kinh tế nước ta. Nó phát triển cùng với sự phát triển của kinh tế xã hội và ngày nay nhu cầu của con người ngày càng tăng cao, kéo theo sự phát triển của một số ngành liên quan như: Tự động hóa, công nghệ hóa chất… Cùng với sự phát triển của các ngành công nghiệp này thì một lượng lớn khí thải từ các nhà máy đã thải vào môi trường, nếu lượng khí thải do các máy này thải ra mà không qua sử lý sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường, độc tính từ các dòng khí thải do nhà máy sản xuất thải ra ngây thiệt hại nhiều đến sức khỏe của con người. Do đó việc xử lý khí thải trước khi thải ra môi trường không khí là một điều tất yếu. 1.2. Nhiệm vụ của đồ án Tổng quan về phương pháp hấp thu khí H2S bằng nước. Tìm hiểu nguồn gốc, tính chất đặc trưng, khả năng gây ô nhiễm của khí thải – khí HCl. Tính toán thiết bị xử lý phù hợp. CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT 2.1. Khái niệm Hấp thu là quá trình xảy ra khi một cấu tử của pha khí khuếch tán vào pha lỏng do sự tiếp xúc giữa hai pha khí và lỏng. Nếu quá trình xảy ra ngược lại, nghĩa là cần sự truyền vật chất từ pha lỏng vào pha khí, ta có quá trình nhả khí. Nguyên lý của cả hai quá trình là giống nhau. Quá trình hấp thu tách bỏ một hay nhiều chất ô nhiễm ra khỏi dòng khí thải (pha khí) bằng cách xử lý với chất lỏng (pha lỏng). Khi này hỗn hợp khí được cho tiếp xúc với chất lỏng nhằm mục đích hòa tan có chọn lựa một hay nhiều cấu tử của hỗn hợp khí để tạo nên một dung dịch các cấu tử trong chất lỏng. Khí được hấp thụ gọi là chất bị hấp thu Chất lỏng dùng để hấp thụ gọi là dung môi (chất hấp thu) Khí không bị hấp thu gọi là khí trơ. Trong công nghiệp hóa chất, thực phẩm, quá trình hấp thu được dùng để: Thu hồi các cấu tử quý trong pha khí Làm sạch pha khí Tách hổn hợp tạo thành các cấu tử riêng biệt Tạo thành một dung dịch sản phẩm. Có 2 phương pháp hấp thu: Hấp thu vật lý: được dựa trên sự hòa tan của cấu tử pha khí trong pha lỏng. Hấp thụ hóa học: có phản ứng hóa học giữa chất bị hấp thu và chất hấp thu. Nếu quá trình hấp thu khí với mục đích của quá trình là tách các cấu tử hỗn hợp khí thì khi đó việc lựa chọn dung môi tốt phụ thuộc vào các yếu tố sau: - Độ hòa tan tốt: có tính chọn lọc có nghĩa là chỉ hòa tan cấu tử cần tách và hòa tan không đáng kể các cấu tử còn lại. Đây là điều kiện quan trọng nhất. - Độ nhớt của dung môi: càng bé thì trở lực quá trình càng nhỏ, tăng tốc độ hấp thu 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 sẽ dễ tách các cấu tử ra khỏi dung môi. - Nhiệt độ đóng rắn: thấp để tránh tắc thiết bị, không tạo kết tủa, không độc và thu hồi các cấu tử hòa tan dễ dàng hơn. Ít bay hơi, rẻ tiền, dễ kiếm và không độc hại với người và không ăn mòn thiết bị. Tuy nhiên, trong thực tế không có dung môi nào đạt được tất cả các chỉ tiêu đã nêu. Vì vậy, khi chọn dung môi ta phải dựa vào những điều kiện cụ thể của sản xuất. 2.2. Cơ sở lý thuyết 2.2.1. Định luật Henry Thành phần cân bằng của các pha trong hệ khí – dung dịch chất lỏng hòa tan khí đối với các khí lý tưởng ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ tới hạn được xác định theo định luật Henry: p = Hx (2.1) Nghĩa là áp suất riêng phần của khí trên mặt thoáng chất lỏng tỉ lệ với nồng độ phần mol của nó trong dung dịch Trong phương trình (2.1) x : Nồng độ phần mol của khí bị hấp thu trong dung dịch p: Áp xuất riêng phần của khí bị hấp thu trong hỗn hợp khí trên mặt thoáng dung dịch ở điều kiện cân bằng. H: Hệ số Henry, có cùng thứ nguyên với áp suất, giá trị của nó phụ thuộc vào tính chất của khí và của chất lỏng, vào nhiệt độ và đơn vị đo. Khi nhiệt độ tăng thì H tăng, độ hòa tan của khí trong chất lỏng sẽ giảm xuống. Đối với khí lý tưởng thì phương trình trên được biểu thị bằng đường thẳng. Đối với khì thực thì hệ số Henry còn phụ thuộc vào nồng độ và đường biểu diễn trong trường hợp này là đường cong. Nếu khí thực có nồng độ khí không lớn lắm và độ hòa tan của nó trong chất lỏng nhỏ thì đường biểu diễn của phương trình (2.1) cũng là một đường thẳng. Mặt khác, áp suất riêng phần cân bằng của khí cũng có thể xác định theo phương trình sau: p = ycb.P (2.2) Trong đó ycb: Nồng độ phần mol của cấu tử bị hấp thu trong hỗn hợp khi cân bằng với áp suất lỏng . P: Áp suất tổng cộng của hỗn hợp khí. So sánh hai phương trình (2.1) và (2.1), ta có: ycb = x , ycb = m x , (2.3) Trong đó m = hằng số cân bằng pha hay hệ số phân bố, là một đại lượng không đổi. 2.2.2. Cân bằng vật chất trong quá trình hấp thu Xét một quá trình xảy ra với một pha ký hiệu là L và pha ký hiệu là G. Trong thiết bị hai pha tiếp xúc nhau và chỉ có dung chất A khuếch tán giữa hai pha. Cấu tử không khuếch tán giữa hai pha gọi là cấu tử trơ. Ký hiệu: Lđ, Lc: Suất lượng mol tổng cộng của pha L vào và ra khỏi thiết bị. Gđ, Gc: Suất lượng mol tổng cộng của pha G vào và ra khỏi thiết bị. Ltr, Gtr: Suất lượng mol của cấu tử không khuếch tán (trơ) trong pha lỏng, pha khí. xđ, xc: Phần mol của dung chất trong pha L vào và ra khỏi thiết bị. yđ, yc: Phần mol của dung chất trong pha G vào và ra khỏi thiết bị. Xđ, Xc: Tỉ số mol của dung chất trong pha L vào và ra khỏi thiết bị. Yđ, Yc: Tỉ số mol của dung chất trong pha G vào và ra khỏi thiết bị. Lđ xđ Ltr xđ Gc Gtr Yc yc x L x Ltr G y Gtr y Lc Ltr xc xc Gđ Gtr yđ yđ Hình 2.1. Cân bằng vật chất cho quá trình hấp thu Bao hình 1 Hình 2.1 trình bày quá trình tiếp xúc nghịch dòng cho một tháp bất kỳ. Gọi: G Là suất mol tổng cộng/h (m2 tiết diện tháp) y Là phần mol của dung chất khuếch tán A p Là áp suất riêng phần Y Là tỉ số mol Gtr Là suất lượng mol của cấu tử trơ/h.m2 Tại một vị trí bất kỳ trong tháp: Y = = (2.4) Gtr = G( 1 - y ) = (2.5) Tương tự cho pha lỏng: X = (2.6) Ltr = L( 1 - x ) = (2.7) Vì cấu tử trơ trong pha khí và trong pha lỏng có suất lượng không đổi khi đi qua tháp nên ta viết phương trình cân bằng vật chất trên căn bản cấu tử trơ. Cân bằng dung chất cho phần dưới tháp đến vị trí bất kỳ (bao hình 1) là: Gtr (Y1 - Y ) = Ltr (X1 – X ) (2.8) Đây là phương trình đường thẳng (đường làm việc) trên tọa độ X, Y, hệ số góc là Ltr/Gtr và đi qua điểm (X1/Y1). Nếu thay X, Y bằng X2/Y2 thì đường biểu diễn cũng đi qua điểm (X2/Y2). Đường làm việc là đường thẳng khi vẽ theo tọa độ tỉ số mol X,Y hoặc tỉ số khối lượng ,. Nếu biểu diễn theo phần mol hoặc áp suất riêng phần, đường làm việc sẽ là đường cong, phương trình khi đó là: Gtr ( - ) = Gtr ( - ) = Ltr ( - ) (2.9) Với Pt là áp suất tổng được xem như không đổi trong suốt cả tháp. 2.2.3. Lượng dung môi tối thiểu cho quá trình hấp thu Trong việc tính toán quá trình hấp thu, ta thường biết trước các đại lượng sau: Suất lượng pha khí G hay Gtr Nồng độ hai đầu pha khí Y1 và Y2 nồng độ của pha lỏng ban đầu X2 Suất lượng dung môi lỏng được chọn phụ thuộc vào các đại lượng trên. Y X Đường cân bằng Hình 2.2. Đường làm việc cho quá trình hấp thu Đường làm việc Ltr/Gtr Đỉnh Đáy Y1 0 Y2 X2 X1 Hình 2.3a, đường làm việc phải đi qua điểm D và chấm dứt tại đường có tung độ Y1. Nếu suất lượng dung môi sử dụng tương ứng với đường DE, nồng độ pha lỏng trong dòng ra sẽ là X1. Nếu lượng dung môi sử dụng ít hơn, thành phần pha lỏng đi ra sẽ lớn hơn (điểm F) nhưng động lực khuếch tán sẽ nhỏ hơn, quá trình thực hiện khó hơn, thời gian tiếp xúc pha sẽ lâu hơn, do đó thiết bị hấp thụ phải cao hơn. Đường làm việc ứng với lượng dung môi tối thiểu khi tiếp xúc với đường cân bằng tại P. Tại P động lực khuếch tán bằng không, thời gian tiếp xúc pha không xác định và tháp có chiều cao không xác định. Điều này là điệu kiện giới hạn cho lượng dung môi sử dụng. Y Y X Đường cân bằng Hình 2.3. Lượng dung môi tối thiểu cho quá trình hấp thu E Y1 0 Y2 X2 X1max Y1 X2 X1max X Đường cân bằng Ltrmin/Gtr X1 F M D P Y2 0 a) b) Thường thì đường cân bằng lõm như hình 2.3b, đường làm việc ứng với lượng dung môi tối thiểu tương ứng với nồng độ dòng lỏng ra cân bằng với nồng độ dòng khí vào. Như vậy ta có: Ltr min = Gtr (2.10) Với X1max là nồng độ ra của pha lỏng cực đại ứng với lượng dung môi tối thiểu hay nồng độ ra của pha lỏng cân bằng với nồng độ vào của pha khí. Trong thực tế, lượng dung môi sử dụng luôn lớn hơn lượng dung môi tối thiểu và nồng độ ra của pha lỏng nhỏ hơn nồng độ cực đại. 2.2.4. Cân bằng nhiệt lượng trong quá trình hấp thu Phương trình cân bằng nhiệt lượng GđIđ + LđCđTđ + Qs = GcIc + LcCcTc + Q0 Trong đó Gđ, Gc: Hỗn hợp khí đầu và cuối, (kg/h) Lđ , Lc: Lượng dung dịch đầu và cuối, (kg/h) Tđ, Tc: Nhiệt độ khí ban đầu và cuối, (0C) Iđ, Ic: Entalpy hỗn hợp khí ban đầu và cuối, (kJ/kg) Cđ, Cc: Tỷ nhiệt của dung dịch đầu và cuối, (kJ/kg độ) Q0: Nhiệt mất mát, (kJ/h) Qs: Nhiệt phát sinh do hấp thu khí, (kJ/h) 2.3. Các yếu tố ảnh hưởng lên quá trình hấp thu Nhiệt độ và áp suất là những yếu tố ảnh hưởng lên quá trình hấp thu. Cụ thể là chúng có ảnh hưởng lên trạng thái cân bằng và động lực của quá trình. Ảnh hưởng của nhiệt độ: Khi các điều kiện khác không đổi nếu nhiệt độ tăng thì giá trị của hệ số Henry tăng, đường cân bằng sẽ chuyển dịch về trục tung. Giả sử đường làm việc PQ không đổi, nếu nhiệt độ tăng lên thì động lực truyền khối sẽ giảm, do đó tốc độ truyền khối sẽ giảm. Nếu tăng nhiệt độ lên một giới hạn nào đó thì không những động lực truyền khối giảm mà ngay cả quá trình củng không thực hiện được theo đường làm việc PQ cho trước. Mặt khác nhiệt độ tăng cũng có ảnh hưởng tốt vì làm độ nhớt của dung môi giảm (có lợi đối với trường hợp trở lực khuếch tán chủ yếu nằm trong pha lỏng). t1 t2 t3 t4 P Q y X t1 < t2 < t3 < t4 P1 P2 P3 p4 P Q y X P1 < P2 < P3 < P4 Hình 2.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ lên quá trình hấp thu Hình 2.5. Ảnh hưởng của áp suất lên quá trình hấp thu Ảnh hưởng của áp suất: Nếu các điều kiện khác giữ nguyên mà chỉ tăng áp suất của hỗn hợp khí thì hệ số cân bằng sẽ giảm và do đó đường cân bằng sẽ dịch chuyển về phía trục hoành. Như vậy nếu tăng áp suất thì quá trình truyền khối sẽ tốt hơn vì động lực 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 thu. Các yếu tố khác: Tính chất của dung môi, loại thiết bị, 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 thu. 2.4. Tính chất của HCl HCl là một chất khí không màu có mùi xốc, trọng lượng riêng 1,264 ở 170C (so với không khí). Nhiệt độ nóng chảy -114,70C, nhiệt độ sôi -85,20C. Nhiệt độ tới hạn 51,250C, áp suất tới hạn 86 at. Tỷ trọng HCl lỏng ở -1130C là 1,267, ở -1100C là 1,206. Ngoài không khí ẩm bốc thành sa mù do tạo ra những hạt nhỏ acid clohydrit. Tan nhiều trong nước và phát nhiệt. Tan trong rượu, trong benzen (2% ở 180C), trong ete (35% ở 00C). Hằng số phân ly của acid clohydrit ở 00C bằng 2,5.107. Tính chất hóa học Phân tử clorua hiđrô (HCl) là một phân tử hai nguyên tử đơn giản, bao gồm một nguyên tử hiđrô và một nguyên tử clo kết hợp với nhau thông qua một liên kết đơn cộng hóa trị. Do nguyên tử clo có độ âm điện cao hơn so với nguyên tử hiđrô nên liên kết cộng hóa trị này là phân cực rõ ràng. Do phân tử tổng thể có mômen lưỡng cực lớn với điện tích một phần âm δ- tại nguyên tử clo và điện tích dương δ+ tại nguyên tử hiđrô, nên phân tử hai nguyên tử clorua hiđrô là phân tử phân cực mạnh. Vì thế, nó rất dễ dàng hòa tan trong nước cũng như trong các dung môi phân cực khác. Khi tiếp xúc với nước, nó nhanh chóng bị ion hóa, tạo thành các cation là hiđrônium (H3O+) và các anion clo (Cl-) thông qua phản ứng hóa học thuận nghịch sau: HCl + H2O → H3O+ + Cl- Như các loại axít khác, HCl có khả năng tác dụng với: Kim loại: Giải phóng khí hiđrô và tạo muối clorua (trừ các kim loại đứng sau hiđro trong dải hoạt động hóa học như Cu, Hg, Ag, Pt, Au). Fe + 2HCl → FeCl2+ H2 Ôxít bazơ: Tạo muối clorua và nước. ZnO + 2HCl → ZnCl2 + H2O Bazơ: Tạo muối clorua và nước. NaOH + HCl → NaCl + H2O Muối: tác dụng với các muối có gốc anion hoạt động yếu hơn tạo muối mới và axít mới. CaCO3 + 2HCl → CaCl2 + CO2 + H2O Ngoài ra, trong một số phản ứng HCl còn thể hiện tính khử bằng cách khử một số hợp chất như KMnO4 (đặc), MnO2, KClO3 giải phóng khí clo. 2KMnO4(đặc) + 16HCl → 2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8 H2O MnO2 + 4HCl → MnCl2 + Cl2 + 2H2O 2.5. Thiết bị hấp thụ Thiết bị hấp thụ có chức năng tạo ra bề mặt tiếp xúc giữa hai pha khí và lỏng càng lớn càng tốt. Có nhiều dạng tháp hấp thu: + Tháp phun: Là tháp có cơ cấu phun chất lỏng bằng cơ học hay bằng áp suất trong đó chất lỏng được phun thành những giọt nhỏ trong thể tích rỗng của thiết bị và cho dòng khí đi qua. Tháp phun được sử dụng khi yêu cầu trở lực bé và khí có chứa hạt rắn. + Tháp sủi bọt: Khí được cho qua tấm đục lỗ bên trên có chứa lớp nước lỏng. + Tháp sục khí: Khí được phân tán dưới dạng các bong bóng đi qua lớp chất lỏng. Quá trình phân tán khí có thể thực hiện bằng cách cho khí đi qua tấm xốp, tấm đục lỗ hoặc bằng cách khuấy cơ học. + Tháp đệm: Chất lỏng được tưới trên lớp đệm rỗng và chảy xuống dưới tạo ra bề mặt ướt của lớp đệm để dòng khí tiếp xúc khi đi từ dưới lên. Tháp đệm thường được sử dụng khi năng suất nhỏ, môi trường ăn mòn, tỉ lệ lỏng: khí lớn, khí không chứa bụi và hấp thụ không tạo ra cặn lắng. + Tháp đĩa: Cho phép vận tốc khí lớn nên đường kính tháp tương đối nhỏ, kinh tế hơn những tháp khác, được sử dụng khi năng suất lớn, lưu lượng lỏng nhỏ và môi trường không ăn mòn. Tháp hấp thụ phải thảo mãn những yêu cầu sau: Hiệu quả và có khả năng cho khí đi qua, trở lực thấp (< 3000 Pa), kết cấu đơn giản và vận hành thuận tiện, khối lượng nhỏ, không bị tắc nghẽn bởi cặn sinh ra trong quá trình hấp thụ. Khi đồng thời hấp thụ nhiều khí, vận tốc hấp thụ của mỗi khí bị giảm xuống. Khí hấp thụ hóa học trong tháp xuất hiện đối lưu bề mặt, nghĩa là trên bề mặt phân chia pha xuất hiện dòng đối lưu cưỡng bức thúc đẩy quá trình truyền khối. CHƯƠNG 3 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 3.1. Thuyết minh quy trình công nghệ Khí cần xử lý cần được lấy từ các nhà máy, sẽ được thu hồi 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 (với mục đích để ổn định lưu lượng), từ đó cho vào tháp từ trên đi xuống, hỗn hợp khí được thổi từ 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 mà không gây ảnh hưởng đến công nhân. Dung dịch sau hấp thụ ở đáy tháp được cho ra bồn chứa. Tại đây, dung dịch lỏng này có thể được đưa qua tháp tái sinh để tái sử dụng hoặc sẽ được sử lý để sau cho nồng độ cùa nước thải đạt được nồng độ cho phép để có thể thải ra môi trường. Nếu trong khu công nghiệp thì xử lý sau cho nước thải đạt tiêu chuẩn loại B (1mg/l) hoặc nếu đặt trong khu sinh hoạt thì phải xử lý cho đến khi đạt tiêu chuẩn loại A (0.1mg/l). 3.2. Sơ đồ quy trình công nghệ (xem hình ở trang bên) CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG 4.1. Tính cân bằng vật chất cho tháp hấp thu 4.1.1. Các thông số ban đầu Công suất của hệ thống V0 = 5 m3/s = 18000 m3/h (điều kiện tiêu chuẩn). Nồng độ khí HCl trong khí thải (điều kiện tiêu chuẩn). Nồng độ khí vào yđ = 3 g/m3 Nồng độ khí ra yc = 100 mg/m3 = 0,1 g/m3 Nồng độ ban đầu của HCl trong nước Xđ = 0 Nhiệt độ làm việc trung bình của hệ thống là 30 0C Áp suất làm việc ở P = 1 at 4.1.2. Cân bằng vật chất Đầu vào Số mol HCl lúc đầu n HCl d = = = 0,0822 (mol) Số mol không khí n kk = = 44,6429 (mol) phần mol của dung chất trong pha khí yd = = = 1,8413.10-3 (mol/mol) Tỉ số mol của dung chất trong pha khí Yd = = = 1,8447.10-3 (mol/mol) Đầu ra Số mol HCl lúc cuối n HCl c = = = 2,7397.10-3 phần mol của dung chất trong pha khí yc = = = 6,1369.10-5 (mol/mol) Tỉ số mol của dung chất trong pha khí Yc = = = 6.1373.10-5 (mol/mol) 4.1.3. Lưu lượng pha lỏng và pha khí Ghh = = = 724,4627 (Kmol/h) Gtr = Ghh (1 - yd) = 724,4627(1 - 1,8413.10-3) = 723,1287 (Kmol/h) Gc = Gtr (Yc + 1) = 723,1287(6,1373.10-5 + 1) = 723,1731 (Kmol/h) Từ yd = 1,8413.10-3 và (*) tìm Xc max => Xc max = 6,3533.10-4 Lượng dung môi tối thiểu Ltr min = Gtr = 723,1287 = 2029,7718─ Do lượng dung môi thực tế nhiều hơn lượng dung môi tối thiểu 20% nên Ltr = 1,2.Ltr min = 1,2.2029,7718 = 2435,7262 Khi đó : = => Xc = Gtr +Xd = 723,1287 + 0 = 5,2944.10-4 (Kmol HCl/Kmol hh) Lưu lượng lỏng đi trong tháp Gx = Ltr .18 = 2435,7262.18 = 43843,0716 (kg/h) 4.1.4. Đường cân bằng pha Dựa theo định luật Henry: Ở 30 0C H.10-6 = 0,0022 mmHg => m = = = 2,8947 ycb = (*) Đường cân bằng pha X 0 0.50E-4 1.00E-4 1.50E-4 2.00E-4 2.50E-4 3.00E-4 3.50E-4 4.00E-4 4.50E-4 5.00E-4 Y 0 0.000145 0.000290 0.000434 0.000579 0.000724 0.000869 0.001014 0.001159 0.001304 0.001449 4.2. Tính cân bằng năng lượng cho tháp hấp thu …………………………. CHƯƠNG 5 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH 5.1. Đường kính tháp D = (IV - 162) Trong đó Vtb lưu lượng khí trung bình đi trong tháp wy vận tốc khí đi trong tháp Tính vận tốc đi trong tháp ( rwy ) = 0,65 j[s] (I - 184) Trong đó + Chọn h = 0,45 + j[s] hệ số sức căng bề mặt Khi s < 20 đyn/cm thì j[s ] = 0,8 s > 20 đyn/cm thì j[s ] = 1 Sức căng bề mặt hỗn hợp = + sH2O = 71,2.10-3 N/m = 71,2 đyc/cm sHCl = 63,4.10-3 N/m = 63,4 đyc/cm => shh = 33,5370 => j[s] = 1 + Khối lượng riêng trung bình Pha khí ry tb = ytb = = = 9,5133.10-4 (mol/mol) M1 = MHCl = 36,5 M2 = MH2O = 18 T = 303 0K => ry tb = = 0,7247 (Kg/m3) Pha lỏng rx tb = rtb1Vtb1 + (1 - Vtb1)rtb2 rtb1 = rHCl rtb2 = rH2O = 995,68 ( Kg/m3) Vtb1 phần thể tích trung bình của cấu tử HCl trong pha lỏng Do Vtb rất bé => Vtb1rtb1 ≈ 0 1 - Vtb ≈ 1 => rx tb = rH2O = 995,68 ( Kg/m3) => wy = = = 1,6162 (m/s) Tính lưu lượng khí trung bình đi trong tháp Gtb = = = 723,8179 Vtb = Gtb .22,4. = 723,8179.22,4. = 17995,2266 (m3/h) = 4,9987 (m3/s) => D = = 1,9849 (m) Theo tiêu chuẩn chọn D = 2 (m) => Vận tốc dòng khí đi trong tháp wy = = = 1,5919 (m/s) 5.2. Đường kính, diện tích mặt cắt ống chảy chuyền Đường kính ống chảy chuyền dch = (II - 236) Trong đó Gx lưu lượng lỏng trung bình đi trong tháp, kg/h rx khối lượng riêng của lỏng, kg/m3 z số ống chảy chuyền wc tốc độ chất lỏng trong ống chảy chuyền, thường lấy wc = 0,1 ¸ 0,2 m/s => dch = = 0,2791 (m) => Diện tích mặt cắt ống chảy chuyền Sch = = = 0,0611 (m2) Khoảng cách thân thiết bị đến gờ chảy tràn L = D - dch = 2 - 0,2791 = 1,7209 (m) 5.3. Diện tích làm việc của đĩa Chọn đĩa làm bằng thép không rỉ X18H10T Khối lượng riêng của thép: r = 7900 (kg/m3) Đường kính lỗ: dl = 0,005 (m) = 5 (mm) Bề dày đĩa: d = 0,8.dl = 0,8.0,005 = 0,004 (m) = 4 (mm) Diện tích của đĩa f = - 2.Sch = - 2.0,0611 = 3,0178 (m2) Tổng diện tích lỗ lấy bằng 12% diện tích làm việc S1 = 0,12.f = 0,12.3,0178 = 0,3621 (m2) Thể tích của đĩa Vd = (f - S1)d = (3,0178 - 0,3621)0,004 = 0,0106 (m3) Khối lượng đĩa md = Vd.r = 0,0106.7900 = 83,74 Số lỗ trên một mân n = = = 18451 (lỗ) Bước lỗ t = = ≈ 0,0194 (m) = 19,4 (mm) 5.4. Chiều cao của thiết bị Hệ số chuyển khối Ky = (II - 162) Trong đó m Hệ số phân bố vật chất bx Hệ số cấp khối phía pha lỏng by Hệ số cấp khối phía pha khí Hệ số cấp khối phía pha khí by = 3,03.10-4.wy0.76.DPx (II - 164) Trong đó wy Vận tốc khí tính cho mặt cắt tự do của tháp, m/s DPx = DPd - DPk Sức cản thủy lực của lớp chất lỏng trên đĩa, N/m2 DPd = DPk + DPs + DPt Tổng trở lực của một đĩa, N/m2 DPk Trở lực đĩa khô, N/m2 DPs Trở lực của đĩa do sức căng bề mặt, N/m2 DPt Trở lực thủy tỉnh, N/m2 + Trở lực đĩa khô DPk = x (II - 194) x Hệ số trở l