thiết kế công nghệ xử lý khí lưu huỳnh đioxit

thiết kế công nghệ xử lý khí lưu huỳnh đioxit
5 (100%) 2 votes

thiết kế công nghệ xử lý khí lưu huỳnh đioxit bằng phương pháp hấp thụ

Thiết kế công nghệ xử lý khí lưu huỳnh đioxit bằng phương pháp hấp thụ cho nhà máy nhiệt điện:

thiet ke cong nghe xu ly khi luu huynh dioxit

Hình 1 : thiết kế công nghệ xử lý khí lưu huỳnh đioxit

Hiện nay, có rất nhiều thiết kế công nghệ xử lý khí lưu huỳnh đioxit với nhiều công nghệ và trang thiết bị tiên tiến .

Vì thế:

moi truong hoa binh xanh

     Công ty Hòa Bình Xanh  chuyên thiết kế hệ thống xử lý khí thải cùng với đội ngũ thạc sĩ, kỹ sư có nhiều năm kinh nghiệm. Công ty Hòa Bình Xanh sẽ tư vấn  các phương án thi công tối ưu nhất cho công trình của quý khách cũng như báo giá dịch vụ thi công.Chúng tôi xin đảm bảo sẽ là hài lòng quý khách khi đến với dịch vụ của công ty chúng tôi. 

Mọi chi tiết xin liên hệ:

  • SĐT: 0906.840.903
  • Mail: hoabinhxanhco@gmail.com
  • Skype: nguyenvtev

Tính toán tháp đệm.

– Sử dụng dung dịch Ca(OH)2 hấp thu khí thải SO2 từ nhà máy phát điện.

  • Lưu lượng khí thải: 1100 m3/h.
  • Nồng độ SO2 ban đầu 300 ppm.
  • Nhiệt độ khí thải là 500C
  • Áp suất là P=1 a N
  • Nhiệt độ nước vôi trong 25oC
  • Chọn điều kiện làm việc của tháp là nhiệt độ trung bình của dòng khí vào và dòng khí lỏng vào 37oC. Hỗn hợp xử lý xem như gồm SO2 và không khí

– Sơ đồ công nghệ thiết kế công nghệ xử lý khí lưu huỳnh đioxit:

Quy trình xử lý khí thải được lựa chọn

Khí thải =>bộ lọc bụi =>cyclon => tháp giải nhiệt =>tháp hấp thụ xử lý SO2 => thiết bị lọc bụi tĩnh điện => khí thải ra MT.

– Thuyết minh sơ đồ công nghệ thiết kế công nghệ xử lý khí lưu huỳnh đioxit

+ Vì nồng độ bụi tương đối cao, vượt tiêu chuẩn cho phép (theo TCVN 5939 – 1995: tiêu chuẩn B là 500 mg/m3) nên phải xử lý bụi. Xử lý bụi sơ bộ bằng phương pháp khô, ta cho khói thải đi qua Xyclon thu hồi bụi bằng phương pháp lọc ly tâm. Sau đó  khói thải được đưa qua thiết bị giải nhiệt để giảm  nhiệt độ xuống.

+ Khí thải một phần đã được làm sạch, sử dụng quạt  để thổi khí vào tháp đệm đi từ dưới lên. Dung dịch hấp thu sẽ được hệ thống ống dẫn bơm lên phần trên thân trụ và được các đĩa phân phối tưới đều lên lớp vật liệu đệm. Dòng khí đi từ dưới lên và dòng lỏng đi từ trên xuống qua lớp đệm, cả hai tiếp xúc nhau và xảy ra quá trình hấp thụ. Dung dịch SO2 lắng xuống đáy tháp và  đưa đến bể xử lý. Khí đi ra ở đỉnh tháp được quạt hút đưa ra thiết bị lọc bụi tĩnh điện giúp loại bỏ lượng bụi còn sót lại. Sau đó, khí được đưa ra ngoài môi trường thông qua ống khói cao để phát tán.

+ Khí sạch được thải ra ngoài môi trường phải có nồng độ SO2 đạt tiêu chuẩn cho phép (theo TCVN 5939 – 1995 cột B).

Xử lý sơ bộ dung dịch trong thiết kế công nghệ xử lý khí lưu huỳnh đioxit:

Dung dịch xử lý khí thải được sử dụng tuần hoàn, khi tiếp xúc với khí thải các phản ứng hoá học xảy ra giữa dòng khí có tính acid và dung dịch kiềm, đó là phản ứng trung hoà. Dung dịch cũng lôi cuốn theo tro bụi trong khí thải. Theo thời gian, dung dịch sẽ giảm dần pH và chứa nhiều cặn. Khi bổ sung dung dịch mới, một lượng dung dịch cũ được thải bỏ. Vì vậy, bể lắng cặn ngoài tác dụng làm trong dung dịch tuần hoàn còn có tác dụng xử lý sơ bộ nước thải trước khi thải ra ngoài.

2. Tính toán thiết kế tháp hấp thụ: tháp đệm trong thiết kế công nghệ xử lý khí lưu huỳnh đioxit

2.1. Cân bằng vật chất  trong thiết kế công nghệ xử lý khí lưu huỳnh đioxit

tinh toan can bang vat chat

  • Kí hiệu tính toán :

Gđ, Gc : suất lượng hỗn hợp khí đầu vào – ra (kmol/h)

Lđ, L: suất lượng Ca(OH)2 đầu vào – ra (kmol/h)

Yđ, Yc : Nồng độ đầu và cuối của SO2 trong pha khí (kmol/kmol trơ)

Xđ, Xc : Nồng độ đầu và cuối của S02 trong pha lỏng (kmol/kmol lỏng)

yđ : Nồng độ phần mol của hỗn hợp khí ban đầu

Gtr : lưu lượng khí trơ

Sơ đồ cân bằng vật chất của tháp hấp thụ  trong thiết kế công nghệ xử lý khí lưu huỳnh đioxit:

Đầu vào

Nồng độ SO2 ban đầu :

[SO2]đ = 300ppm => Đổi ra  g/m:

 

tính toan can bang vat chat

tinh toan dau vao can bang vat chat

Đầu ra

tinh toan dau ra can bang vat chat

Suất lượng mol hỗn hợp

tinh toan suat luong mol hon hop

Khối lượng riêng của khí thải  trong thiết kế công nghệ xử lý khí lưu huỳnh đioxit

tinh toan khoi luong rieng cua khí thai

Lượng SO2 hấp thụ trong 1h  trong thiết kế công nghệ xử lý khí lưu huỳnh đioxit

tinh toan luong SO2 hap thu trong 1h

Phuong trinh đường cân bằng hấp thụ khí SO2 bằng nước vôi trong

tinh toan duong can bang hap thu khi SO2 bang nuoc voi trong

tinh toan phuong trinh duong can bang

bang so lieu tinh toan phuong trinh duong can bang

Lượng dung môi đi trong tháp

tinh toan luong dung moi di vao thap

Nồng độ dung dịch ra khỏi tháp hấp thu

tinh toan nong do dung dich ra khoi thap

2.2. TÍNH THÁP HẤP THU TRONG THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ LƯU HUỲNH ĐIOXIT

Chọn vật liệu đệm  trong thiết kế công nghệ xử lý khí lưu huỳnh đioxit

Tra bảng IX.8 trang 193- Sổ tay quá trình và thiết bị Công nghệ hóa chất tập 2

  • Chọn vòng sứ đổ đống (lộn xộn, ngẫu nhiên) kích thước: 50(mm)
  • Diện tích về mặt riêng phần: = 95 m2/m3
  • Thể tích tự do tầng vật chêm: = 0,79
  • Số đệm trong 1 m3 : 58 102
  • Khối lượng riêng vật liệu đệm: = 500 (kg/m3)
  • Tính de

tinh duong kinh

Khi hấp thụ: A = 0,022

B = 1,75

Tính vận tốc đi trong tháp  trong thiết kế công nghệ xử lý khí lưu huỳnh đioxit

tinh toan van toc di trong thap

Ta chọn chế độ chảy màng vì ở đây ta sử dụng vòng sứ nên để tạo điều kiện tiếp xúc tốt ( hệ số truyền khối Ky lớn) thì nước phải ở chế độ chảy màng

Khi đó ta chọn n = 0,44

Nồng độ phần khối lượng của SO2 đầu vào:

tinh toan nong do phan khoi luong cua SO2 dau vao

Lưu lượng cấu tử phân tán:

tinh toan luu luong cau tu phan tan

 

Khối lượng cấu tử phân tán SO2 được hấp thụ bởi dung dịch Ca(OH)2

tinh toan khoi luong cau tu phan tan SO2 duoc hap thu boi dung dich Ca(OH)2

Đường kính tháp  trong thiết kế công nghệ xử lý khí lưu huỳnh đioxit

tinh duong kinh thap

Ta chọn đường kính tiêu chuẩn D = 0,8 m

Tính hệ số thấm ướt  trong thiết kế công nghệ xử lý khí lưu huỳnh đioxit

tinh toan he so tham uot

Xác định chiều cao tương đương 1 đơn vị truyền khối:

Chiều cao 1 đơn vị truyền khối phụ thuộc đặc tính đệm, chế độ thủy động lực của tháp và tính chất hóa lý của các pha.  ho thay đổi theo chiều cao thiết bị, vì vậy ho được xác định theo công thức:

công thuc tinh chieu cao cua 1 don vi truyen khoi

Trong đó  , là chiều cao đệm tương ứng với 1 đơn truyền khối theo pha khí và pha lỏng.

m: hệ số phân phối, bằng hệ số góc đường tiếp tuyến với đường cân bằng. Vì đường cân bằng là đường cong và do đó hệ số góc thay đổi nên ta xác định hệ số phân phối trung bình như sau

m = m1 + m 2 + … + mn

m1, m2, … , mn là các hệ số góc của đường cân bằng

Ta có m1= 0,02958              m7= 0,03367

m2 = 0,03030            m8= 0,03493

m3= 0,03100             m9=0,03556

m4= 0,03168             m10 = 0,03617

m5 = 0,03236            m11= 0,03673

m6 = 0,04302

=> tổng m= 0.365

Đối với pha khí

tính chuan so reynold cua pha khi

   Độ nhớt của hỗn hợp khí:

tinh do nhot cua hon hop khi

Tính Pr

tinh prandi

Đối với pha lỏng

tinh toan pha long

tinh chuan so prandi cua pha long

tinh chieu cao cua don vi truyen khoiTính chiều cao lớp vật liệu đệm

tinh bac truyen khoi

Chọn số đơn vị truyền khối là 3

Tổng chiều cao cần thiết cho lớp đệm:

tinh toan chieu cao cho lop dem va thap hap thu

2.3.TÍNH CƠ KHÍ TRONG  THIẾT KẾ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ LƯU HUỲNH ĐIOXIT

Tính đường ống dẫn khí

Ống dẫn khí vào

Vận tốc khí trong ống 10-30 m/s

Chọn đường kính ống d1 =150mm

Kiểm tra vận tốc

cong thuc kiem tra van toc khi trong ong

Vật liệu là thép không gỉ

Theo bảng XIII.32- trang 434 STQTTB tập 2 thì chiều dài đoạn ống nối ứng với dl=130mm

Để đảm bảo phân phối khí đều trong tháp ta sử dụng đĩa đục lỗ (có đường kính 20mm bước lỗ 20mm , đĩa đục lỗ dày 5mm)

Ống dẫn khí ra

tinh toan ong dan khi ra

Tính đường ống dẫn lỏng

Vận tốc lỏng khoảng 0,5-3 m/s

Ống dẫn lỏng vào

Chọn vận tốc lỏng trong ống V3 = 0,5m/s

tinh luu luong long dau vao

Ta chọn đường kính ống tiêu chuẩn l d = 50mm

Vật liệu lm l nhựa PVC.

Ống dẫn lỏng được hn vo thiết bị, bn ngồi cĩ lắp mặt bích. Theo bảng XIII.32-trang 434-sách Sổ tay quá trình và thiết bị thì chiều di đoạn ống nối l 100mm

Ống dẫn lỏng ra:

Chọn vận tốc v4 = 1.5 (m/s)

tinh toan duong kinh ong dan long ra

Đường kính ống D4 = 10 (mm)

Vật liệu làm ống là nhựa PVC.

Tính bề dày thân  trong thiết kế công nghệ xử lý khí lưu huỳnh đioxit

chọn vật liệu

Do  thân tháp phải chịu tác dụng hoá học với khí thải và dung dịch có tính  chất ăn mòn cao nên ta chọn loại vật liệu chế tạo tháp hấp thụ và các đường ống dẫn khí được là loại thép hợp kim đặc biệt và thuộc nhóm thép không gỉ và bền nhiệt, chịu nhiệt tốt. Thép phải có tính chịu ăn mòn cao trong điều kiện làm việc của thiết bị.

Thiết bị làm việc ở môi trường ăn mòn

Nhiệt độ làm việc t0C = 400C

Áp suất làm việc Plv = 1at = 9,81 (N/m2)

Chọn vật liệu là thép không gỉ để chế tạo thiết bị

– Ký hiệu của thép là  X18H10T (N10%, Cr 18%, C £ 0,12%T nằm trong

khoảng 1 – 1,5%)

– Giới hạn bền của thép :sK = 550.106 (N/m2)

– Giới hạn chảy của thép X18H10T: sc = 220.106 (N/m2)

– Chiều dày của thép X18H10T: b = 4 – 25 (mm)

– Độ dãn tương đối: d = 40%

– Hệ số dẫn nhiệt: l = 16,3 (W/m.0C)

– Khối lượng riêng của thép X18H10T: r = 7900 (kg/m3)

Ta chọn công nghệ gia công là hàn tay bằng hồ quang điện bằng việc ta hàn giáp mối 2 bên.

Hệ số hiệu chỉnh: h = 1

Hệ số an toàn bền kéo: nk = 2,6

Hệ số an toàn bền chảy: nc = 1,5

Tính bề dày thân tháp

Các thông số ban đầu của tháp mà ta đã biết như sau:

  • Đường kính D = 0,8 m =800 mm
  • Chiều cao tháp H = 3 m

Xác định áp suất làm việc trong tháp:

Trong đó

  • pmt : áp suất pha khí trong thiết bị, pmt = 1 at =760mmHg=9,81×104 N/m2
  • pl : áp suất thủy tĩnh của cột chất lỏng trong thiết bị

Xác định ứng suất cho phép của thép X18H10T

tinh toan gioi han ben cua thep X18H10T

tinh toan gioi han chay cua than thep X18H10T

 

tinh toan be day than hinh tru han lam viec chiu ap suat trong

Kiểm tra lại ứng suất thành thiết bị theo áp suất thử tính toán

kiem tra lai ung suat cua thanh thiet bi theo ap suat thu tinh toanTính đáy và nắp

 chọn đáy và nắp dạng elip

chon day va nap dang elip

Tính bích  trong thiết kế công nghệ xử lý khí lưu huỳnh đioxit

Tính bích nối đáy tháp với thân tháp hấp phụ, ta chọn bích liền bằng thép để nối thiết bị.

Đường kính trong:Dt =800mm

Đường kính ngoài Dn =800+2×8=816mm

Tra bảng XIII.27-trang 417-Sổ tay quá trình thiết bị và hóa chất tập 2,ta có:

Đường kính ngoài của bích 😀 =630

Đường kính tâm bu lon:Db=580mm

Đường kính mép vát 😀l=511mm

Đường kính Bulon db=M20

Số bulon :z=16 cái

Chiều cao bích: h = 20 mm

Khối lượng bích:

cong thuc tinh khoi luong bich

Tính mặt bích nối ống dẫn và thiết bị

Ống dẫn lỏng vào:

Ống dẫn lỏng vào có d=15 mm.

Chọn loại bích liền bằng kim loại đen để nối.

Theo bảng XIII.26-trang 417-Sổ tay quá trình thiết bị và hóa chất tập 2,ta có:

Đường kính ngoài Do=45 (mm)

Đường kính ngoài của bích 😀  =80mm

Đường kính tâm bu lon:Dz=55mm

Đường kính mép vát 😀l=40mm

Đường kính Bulon db=M10

Số bulon :z=4 cái

Chiều cao bích: h = 10 mm

Khối lượng bích:

cong thuc tinh khoi luong bich

Ống dẫn lỏng ra: d=10mm

Ta chọn loại bích liền bằng kim loại đen để nối

Đường kính ngoài Do = 14 (mm)

Đường kính ngoài của bích 😀  = 75 mm

Đường kính tâm bu lon:Dz =50  mm

Đường kính mép vát 😀l = 35 mm

Đường kính Bulon db = M10

Số bulon :z =  4 cái

Chiều cao bích: h = 10mm

Khối lượng bích:

tinh toan khoi luong bich ong dan long ra

 

 

  • Ống dẫn khí vào và ra: D = 150mm

Ta chọn loại bích liền bằng kim loại đen để nối

Đường kính ngoài Do = 159 (mm)

Đường kính ngoài của bích 😀 = 260 mm

Đường kính tâm bu lon:Dz = 225 mm

Đường kính mép vát 😀l = 202 mm

Đường kính Bulon db = M16

Số bulon :z = 8 cái

Chiều cao bích: h = 16 mm

Khối lượng bích:

tinh toan khoi luong bich ong dan long vao va ra

  • Tính tổng khối lượng bích:

mb = 4. m1 + 2.m2 + 2.m3 + 4.m4 = 78,66 (kg)

Bộ phận phân phối lỏng:

Đường kính của tháp D=800mm

Tra bảng IX22-STQTTBCN- trang 230 ta có :

Đường kính đĩa Dđ=500mm

Ống dẫn chất lỏng dxS=45,5×2,5

Lưới có lỗ d=45,5mmB

Bước lỗ t =70mm

Lỗ sắp xếp theo hình 6 cạnh

Số lỗ trên mỗi cạnh

tinh so lo tren moi canh cua bo phan phan phoi long

Tổng số lỗ trên lưới: n=3a(a-1)+1=3×5,4(5,4-1)+1=72

ống tháo đệm  trong thiết kế công nghệ xử lý khí lưu huỳnh đioxit

Ta chọn ống tháo đệm dựa theo bảng XIII.32- Sổ tay quá trình và thiết bị tập 2

Áp suất làm việc cho phép [P] = 1.38 N/mm2

Chọn đường kính ống tháo đệm d = 150 mm

Vật liệu là thép không gỉ X18H10T

Ống tháo đệm được hàn vào thân thiết bị, bên ngoài có lắp mặt bích

Lưới đỡ đệm  trong thiết kế công nghệ xử lý khí lưu huỳnh đioxit:

Ta chọn đường kính lưới đỡ đệm theo bảng IX.22- Sổ tay quá trình và thiết bị tập 2

Các thông số của lưới:

bang cac thong so cua luoi do dem

Kích thước đệm: 50 x 50 x 5 (mm)

Thể tích tự do Vt = 0.79 m3/m3

Khối lượng riêng vật liệu đệm rd = 500 kg/m3

Chiều cao lớp đệm hd = 0,2m

Đường kính tháp D = 0,8m

Tính tai treo và chân đỡ:

Chân đỡ  trong thiết kế công nghệ xử lý khí lưu huỳnh đioxit

Để chọn được chân đỡ thích hợp, trước tiên ta phải tính tải trọng của toàn tháp. Chọn vật liệu làm chân đỡ là thép CT3

  • khối lượng riêng của thép CT3 là:

ro = 7.85.103 kg/m3

  • khối lượng riêng của thép không gỉ X18H10T là r = 1.01 x ro = 7.93x 103 kg/ m3

tinh toan khoi luong than và day nap

tinh toan khoi luong dem va dung dich tai trong toanthap

Tai treo

tinh tai treo cua thap

Tính bơm , ống khói  trong thiết kế công nghệ xử lý khí lưu huỳnh đioxit

Tính bơm

tinh bom

Ta dựa vào đặc tính quá trình có áp suất không cao nên bơm ta chọn là bơm ly tâm. Hơn nữa bơm ly tâm là loại bơm được sử dụng rộng rãi hiện nay trong nhiều ngành công nghiệp hóa chất do tính chất có nhiều ưu điểm của nó.

Theo trang 493- Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất – Tập 1

Công suất của bơm được tính như sau:

tinh cong suat cua bom

Theo bảng II.32 trang 439- Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất – Tập 1,ta chọn

bang hieu suat cua mot so loai bom

bang he so du tru

 

Chọn hệ số dự trữ

he so du tru

Công suất bơm:

tinh toan cong suat bom

 =>Chọn bơm có công suất 4Hp

Tính ống khói

11.2. ống khói:

Qvào=Qra=1100(m3/h)

Chọn vận tốc khí trong ống khói 8m/s

tinh duong kinh ong khoi

Chướng ngại cao nhất có chiều cao 5m

chieu cao vat ly cua ong khoi

Chọn H=13m

Chiều cao hiệu quả của ống khói:

cong thuc tinh chieu cao hieu qua cua ong khoi

Thành phần động năng do vận tốc đầu của khói

Công ty xử lý khí thải Hòa Bình Xanh của chúng tôi rất mong được phục vụ quý khách.

Liên hệ Hòa Bình Xanh

 

 

Tags: , , , , ,

Tin tức khác