Tính toán công nghệ xử lý khí hydroclorua

Đạt Hoàng Gia chuyên thiết kế hệ thống xử lý khí thải cùng với đội ngũ thạc sĩ, kỹ sư có nhiều năm kinh nghiệm.Công ty TNHH TM DV Đạt Hoàng Gia 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: 0274.3860.471
• Mail: moitruongcms@gmail.com

 

 Tính toán công nghệ xử lý khí  HCl

1. Đề xuất quy trình công nghệ & Thuyết minh quy trình công nghệ

1.1. Đề xuất quy trình công nghệ trong tính toán công nghệ xử lý khí  hydroclorua

 

1.2. Thuyết minh công nghệ trong tính toán công nghệ xử lý khí  hydroclorua

Dung dịch NaOH từ bể chứa sẽ được bơm lên bồn chứa cao vị và được dẫn vào trong tháp. Khí thải có chứa HCl được thổi vào từ đáy tháp hấp thụ. Bên trong tháp hấp thụ, khí thải sẽ đi từ dưới lên và dung dịch NaOH đi từ trên tháp xuống, hai pha  này tiếp xúc ngược chiều nhau. Tại đây khí HCl được hấp thụ bởi dung dịch NaOH. Hiệu suất hấp thụ của tháp hấp thụ chỉ đạt 90% nên lương khí thải còn lại thoát ra ngoài qua quạt hút và đi vào ống khói thải ra khí quyển với tiêu chuẩn thải được cho phép. Dung dịch NaOH sau khi hấp thụ khí HCl, được dẫn ra ngoài từ đáy tháp hấp thụ sau đó dẫn đến hệ thống xử lý nước thải của nhà máy hoặc có thể tận dụng để sản xuất các clorua kim loại.

2.Tính toán công nghệ xử lý khí hydroclorua

–  Tính toán tháp hấp thụ (tháp đệm) trong đề xuất và tính toán công nghệ xử lý khí  HCl

2.1. Cân bằng vật chất trong tính toán công nghệ xử lý khí  hydroclorua

• Lưu lượng khí: 1200m³/h
• Nồng độ HCl ban đầu: 0,7% (theo thể tích)
• Nhiệt độ khí vào tháp: 30^oC
• Nhiệt độ làm việc của tháp: 25^oC
• Nhiệt độ của dung dịch NaOH: 25^oC
• Áp suất: p = 1atm = 760mmHg = 101325 Pa

Đầu vào:

Ta có: y_đ = 0,7% theo thể tích

=> Nồng độ phân mol của HCl: y_đ = 0,007 (molHCl/molkk)

Phần mol của HCl trong pha lỏng tại thời điểm đầu: X_đ = 0 (mol HCl/moldung môi)

– Trong đó:

P: áp suất làm việc, P =1atm

V: lưu lượng hỗn hợp khí, V = 1200m³/h

R: hằng số khí lý tưởng, R = 0,082 atm.l/mol.K

T: nhiệt độ của khí vào tháp đo bằng độ K, T = 273 + 30^oC

Suất lượng mol khí trơ

G_tr = G_hh(1 – Y_đ) = 48,3  (1 – 0,00705) = 47,96 (kmol/h)

Suất lượng mol của HCl đầu vào

G_{HCl vào} = G_hh – G_tr = 48,8  – 47,96  = 0,34 (kmol/h)

     Khối lượng phân tử của HCl: M_HCl = 36.47

     Khối lượng phân tử của không khí: M_kk = 29

Đầu ra

• Hiệu suất hấp thụ

     Suất lượng mol của HCl được hấp thụ

G_HCl = G_tr(Y_đ – Y_c) = 47,96  (0,00705 – 0,000987) = 0,29 (kmol/h)

     Suất lượng mol của HCl còn lại trong hỗn hợp khí ở đầu ra

G_{HCl còn lại} = G_{HCl vào} – G_HCl = 0,34 – 0,29 = 0,05 (kmol/h)

2.2.Lập phương trình đường cân bằng trong tính toán công nghệ xử lý khí  hydroclorua

   Trong đó:

         T: nhiệt độ làm việc của tháp, T = 273 + 25^oC = 298^oK

         P^*_HCl: áp suất riêng phần HCl cân bằng (mmHg)

        [HCl]: nồng độ HCl cân bằng (mol/m³)

       Bảng4.1  Số liệu đường cân bằng

       Bảng 2.1  Số liệu đường cân bằng

Vẽ đường cân bằng X – Y

 

Hình 2.1  Đồ thị đường cân bằng

2.3 phương trình đường làm việc trong tính toán công nghệ xử lý khí  hydroclorua

Vẽ đường cân bằng và đường làm việc trên cùng một đồ thị

Hình 2.2   Đồ thị đường làm việc và đường cân bằng

     Xác định số bậc truyền khối:

     X và Y* được lấy từ bảng số liệu đường cân bằng

    Y được tính từ phương trình đường làm việc: y = 1.0294x + 0,000987

Bảng 2.2   Bảng số liệu xác định số bậc truyền khối

 

2.4. Tính toán tháp hấp thụ trong đề xuất và tính toán công nghệ xử lý khí  HCl

 

Đường kính tháp hấp thụ

Tính h1

 

Tính h₂:

Tính trở lực của tháp

   3.Tính cơ khí cho tháp đệm trong  tính toán công nghệ xử lý khí hydroclorua

    3.1. chọn vật liệu trong tính toán công nghệ xử lý khí  hydroclorua

    3.1. tính bề dày thân tháp trong tính toán công nghệ xử lý khí  hydroclorua

• Xác định áp suất làm việc trong tháp

• Xác định ứng suất cho phép của thép CT3

• Bề dày thân hình trụ hàn làm việc chịu áp suất trong tính theo lý thuyết vỏ mỏng:

 

      Chọn hệ số bổ sung để quy tròn kích thước:

C= C_a + C_b + C_c + C₀

    Với:

            C₀: Hệ số quy tròn kích thước, C₀= 0.26mm

           C_a: Hệ số bổ sung do bào mòn hóa học trong thời hạn sử dụng thiết bị là 15 năm với tốc độ ăn mỏn 0.05mm/năm, C_a=0.75mm

         C_b: Hệ số bổ sung cho bào mỏn cơ học, C_b =0

        C_c: Hệ số bổ sung do dung sai âm (lấy bảng XIII.9/[1]- Trang 364 – Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập 2- PTS – Trần Xoa), C_c = 0.4 mm

  => Vậy: C = 1.41mm

 

Do đó: Bề dày thực của thân thiết bị:

S= S’+ C= 0,414 + 1.41 = 1,824 mm

Chọn  S = 4 mm ứng với đường kính tháp bằng 600 mm theo tiêu chuẩn.

3.2. tính đáy và nắp trong tính toán công nghệ xử lý khí  hydroclorua

–  Ta chọn đáy và nắp của tháp là elip

–  Chọn vật liệu làm dáy và nắp thiết bị cùng với vật liệu làm thân tháp

–  Các thông số đã biết

– Đáy (nắp) làm bằng thép CT3

–  C = 1.41mm

–  

–  Áp suất làm việc phần dưới thân tháp, P = 0,1414717 (N/m²)

– Đường kính tháp D = 600mm

– Chọn elip tiêu chuẩn => h_t/D = 0.25

Với

D: Đường kính tháp, D = 0,6 (m)

h_t: Chiều cao phần lồi của tháp (m)

Vậy

h_t = D x 0.25 = 0,6 x 0.25 = 0,15(m)

• Bán kính cong phía trong ở đỉnh đáy R_t

Chọn đáy và nắp elip có gờ, chiều cao gờ h = 30 mm. Cho ta các thông số của đáy như sau:

 

(Nguồn lấy theo bảng XIII.10 và XXIII.11 –Trang 382,383,384 –Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập 2 – PTS Trần Xoa)

   3.3.Tínhđường ống dẫn khí vào và ra trong tính toán công nghệ xử lý khí  hydroclorua

Vận tốc khí trong ống khoảng 10-30m/s, chọn vận tốc khí trong ống là 20m/s.

Ta có đường kính ống vào (ra) là

Với

G: Suất lượng hỗn hợp khí đi vào tháp hấp thụ, G = 1200 m³/h = 0.33 m³/s

v: Vận tốc khí trong ống vào (ra), v = 20m/s

=>Chọn đường kính ống dẫn khí vào (ra) là d = 0.15m =150 mm đối với thân hình trụ rèn bằng thép không rỉ ( lấy bảng XIII.6 –Trang 359 – Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập 2 – PTS Trần Xoa)

3.4. tính đường ống dẫn lỏng vào và ra trong tính toán công nghệ xử lý khí  hydroclorua

   Vận tốc nước chảy trong ống nằm trong khoảng 1.5-2.5m/s, ta chọn vận tốc dòng lỏng là 2m/s (bảng II.2 –Trang 370- Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập 1- PTS Trần Xoa)

3.5. tính các thiết bị khác trong  tính toán công nghệ xử lý khí  hydroclorua

• Lớp tách ẩm

      Ta dùng lớp tách ẩm này để tách hơi lỏng ra khỏi khí trước khi hỗn hợp khí thoát ra ngoài qua ống dẫn khí ra

      Ta chọn lớp tách ẩm làm bằng vật liệu đệm cùng loại với vật liệu đệm trong tháp hấp thụ và dày 300mm

• Ống tháo và nhập đệm

        Dựa theo bảng XIII.32 –Trang 434- Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất  tập 2 để chọn ống tháo và nhập đệm

       Áp suất làm việc cho phép [P] = 0.9 N/mm²

       Chọn đường kính ống tháo và nhập đệm d = 300mm

      Vật liệu là thép CT3

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

     Theo bảng tra => chiều dài ống nối là 140mm

• Lưới đỡ và lớp tách ẩm

       Lưới đỡ đệm được cấu tạo từ 2 nửa vỉ thép CT3 nối lại với nhau. Để có thể dễ dàng cầm nắm khi tháo lắp thì bên trên người ta hàn các lỗ tay . Bề mặt lưới được cấu tạo bởi các thanh thép CT3 có kích thước b x h = 3 x 15 mm