Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Tổn thất áp suất trong cyclon

Tổn thất áp suất trong cyclon

Tải bản đầy đủ - 0trang

wtư : vận tốc tối ưu của cyclone ΠH 24 [m/s]

ξ: trở lực của cyclon ΠH 24



4.2. Tháp hấp thụ

Tính tháp hấp thụ khí CO2

Các thơn số tính tốn

-Lưu lượng khí thải: Q = 10000 Nm3/h

- Áp suất: P = 1atm

Tra các thông số của chất hấp thụ:

- Chọn dung dịch hấp thụ là Ca(OH)2 4% khối lượng.



- Khối lượng riêng:



ρ Ca (OH ) 2 = 2650(kg / m 3 )



ρ H 2O = 1000(kg / m 3 )



TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT

Lưu lượng khí thải ở 200˚C:

Q= Q× = 10000 × = 17326 (m3/h) = 4,81 (m3/s)

Khối lượng phân tử pha lỏng:

Mx =



m

m × %Ca(OH ) 2

m × %H 2O

+

MCa(OH ) 2 kmolCa(OH ) 2 MH 2 O kmolH 2 O



Khối lượng riêng của pha lỏng huyền phù:

1

x

(1 − x )

=

+

δ dd δ Ca (OH ) 2

δ H 2O



=



1

0.04 0.96

+

74

18



= 18.563( kg / Kmol)



1

0.04 (1 − 0.04)

=

+

= 1024.98(kg / m 3 )

δ dd 2650

1000



Phần trăm thể tích Ca(OH)2 trong huyền phù:

ϕ=



0.04kgCa(OH ) 2

0.96kgH 2 O

+

×100% = 1,548%

3

2650kgCa(OH ) 2 m Ca(OH ) 2 1000kgH 2 O m 3 H 2 O



Độ nhớt pha lỏng:

µ hp = µ H 2O (1 + 2.5 ì )



à H 2O = 0.8007cp = 0.8007 ì10 3 pa.s



à hp = 0.8007 ì 10 −3 (1 + 2.5 × 0.01548) = 0.8317 × 10 −3 pa.s



Thông số vào:

Tđ = 30oC

p = 1at = 760 mmHg = 101308 pa

Q = 17326 (m3/h)

Cy = 1248 (mg/m3)

Xđ = 0

Nồng độ khí ban đầu:

Cd =



P

1

=

= 0.0402(mol / l )

RTđ 0.082 × (273 + 30)



Tính suất lượng mol pha lỏng:

Lập phương trình đường cân bằng:



[



]



lg P * co2 = 3.58 + 1.87 × lg co2 + 2.24 × 10 −2 × T −



Trong đó: T= 273+30=303oK



1960

T



[CO2] : nồng độ mol CO2, mol/m3

P* : áp suất riêng phần CO2 cân bằng, pa

T: nhiệt độ làm việc của tháp

Y=



P*

P − P*



X=



[co ] × Mδ



dd



2



dd



Suất lượng mol của pha khí vào tháp:

Gđ = = 693,279 (kmol/h)

 Tìm Yđ, Yc trong pha khí

- Nồng độ pha khí vào tháp:



Yđ =2990mg/m3 = 2,99g/m3

yđ = = = = 0,00265 (phân mol CO2)

Yđ = = = 0,00266 (molCO2/mol khí trơ)

- Nồng độ pha khí ra khỏi tháp:

yc = = 0,00088 (phân mol CO2)

Yc = = = 0,00088 (mol CO2/mol khí trơ)

- Suất lượng của khí trơ:

Gtr = Gđ×(1-) = 6914411,81 (mol trơ/h)

- Tìm Xmax,Xđ:

- Yđ ==> = ×760 =2,016 (mmHg)

- Thay vào đường cân bằng ta có giá trị Xmax:

- Lg [CO2] =

- Lg[CO2] = -1,92 => [CO2] = 0,012 (mol CO2/mol huyền phù)

- Xđ = 0

- Lượng dung môi tối thiểu:

- Ltrơ min = Gtr ( = 6914411,81× ( = 1025637,75

- Lượng dung mơi thực tế: lấy bằng 1,5 lượng dung môi tối thiểu :

- Ltr= 1,5× Ltrơ min =1025637,75 =1538456,63

- Nồng độ dung dịch ra khỏi tháp hấp thu:

- Xc = ×(Yđ – Yc) = 0,008

- Gía trị bước nhảy:

4



-



Phương trình đường cân bằng:



[



]



lg P * co2 = 3.58 + 1.87 × lg co2 + 2.24 ×10 − 2 × T −



-



1960

T



-



Trong đó:

T: nhiệt độ làm việc của tháp, oK

P*: áp suất riêng phần của CO2

[CO2]: nồng độ CO2 trong pha lỏng

suy ra: = =2,01mmHg

Thay vào phương trình đường cân bằng ta được giá trị Xmax:

Lg[CO2]= =0,0012

Phương trình đường làm việc đi qua hai điểm có tọa độ A= (X đ,Yc) và B =



-



(Xc,Yđ)A(0;0,00088) và B(0,008;0,00266).

Dựa vào đồ thị ta có phương trình: y = 0,2225x 0,0009



Y

0,00088

0,0012

0,0015

0,0018

0,002

0,0023



P*

0,67

0,91

1,14

1,36

1,52

1,74



Tính tốn tháp hấp thụ

 Đường kính tháp:



D=

Trong đó:

Q: lưu lượng khí trung bình pha khí (m3/s)

ω

: vận tốc khí trung bình qua tháp (m/s)



X

6,66×10-3

7,94×10-3

8,91×10-3

9,77×10-3

0.01

0.011



 Tính Q:



Suất lượng khí của khí trơ:

G = Gtr×() = 6914411,81 × (0,00266-0,00088)=12307,65(mol CO2/h) = 3,42



-



(molCO2/s)

Lưu lượng CO2 bị hấp thu:

= =76,6 (l/s) = 0,0766 (m3/s)

Lưu lượng khí thải vào tháp là:Qđ = 17326 (m3/h) = 4,81 (m3/s)

Lưu lượng khí thải ra khỏi tháp:

Qc = Qđ - Q = 4,81 – 0,0766 = 4,73 (m3/s)

Vậy : Q = = (m3/s) = 17172 (m3/h)

ω

 Tính :

Vận tốc dòng khí có thể xác định theo tốc độ sặc:



-



e



−4 X



Y= 1,2

Y=(

ωs 2 × σ × ρ ytb à x

Y=

ì

g ì Vd 3 ì xtb à y



0,16













Trong ú:

s





: vn tc sc (m/s)



:b mt riờng của đệm (m2/m3)



Vđ: thể tích tự do của đệm.

g: gia tốc trọng trường (m/s2).

Gx,Gy: Lượng lỏng và lượng hơi trung bình (kg/s)

: khối lượng riêng trung bình của pha lỏng và pha hơi (kg/m3)

µx , µ y



: độ nhớt của pha lỏng theo nhiệt độ trung bình của nước ở 20oC.

Chọn loại đệm: đệm vòng Rasiga đổ lộn xộn, đệm bằng sứ: 50

Vđ=0,79m3/m3

σ

2

3

đ=95 m /m .



×



50



×



50 mm.



Độ nhớt của CO2 ở 20oC:

,

-



Khối lượng riêng trung bình của pha khí:

Ytb = = = 1,77 × 10-3 (mol CO2/moltrơ)

Lượng dung mơi sử dụng:

Gx = Ltr × Mhp= 1838456,63 ×19,05×10-3 = 35022,6 (kg/h) = 9,73(kg/s)

Lượng khí qua bình:



ρ



ytb



Gy = Qtb×

= 4,77×1,167 = 5,56(kg/s)

Vậy X = (×( = 0,485

−4 X



-



e



Y= 1,2

= 0,172

= ()0,16 × = 0,0168

= = 10,2 suy ra

Chọn vận tốc làm việc:

Do đó đường kính của tháp là :

D = = 1,55 (m).

Chọn đường kính tháp bằng 1,55m.

Xác định chiều cao tháp hấp phụ



Hệ số thấm ướt xác định theo đồ thị phụ thuộc tỷ lệ mật độ tưới thực tế lên tiết

diện ngang của tháp (Utt) trên mật độ tưới thích hợp (Uth).

-



Mật độ tưới thực tế:



utt =



V

Ft



Trong đó: V: Thể tích pha lỏng

F: Diện tích tháp (m2)

utt =



Ltr

2,86

=

= 4,76

D 2  1,55  2

π( )



 π

2

 2 



(m3/m2h)

Lượng dung môi sử dụng theo thể tích:





-



Ltr = 1538456,63 ×19,05 × 10 −3 ×



1

= 2,86

1024,48



(m3/h)

-



Mật độ tưới thích hợp:



u th = B × σ d = 0,093 × 95 = 8,835



(m3/m2h)

Trong đó: B = 0,093 là trị số ( Tra bảng IX-6-tr 177- Sổ tay q trình và thiết bị

cơng nghệ hóa chất tập 2)



-



Lập tỷ số



U tt

4,86

=

= 0,55

U th 8,835

H = n y × hoy



 Chiều cao lớp vật liệu đệm:

Trong đó:

H: Chiều cao lớp vật liệu đệm (m)

Ny: số đơn vị truyền khối

hoy: chiều cao của một đơn vị truyền khối (m)

-



Xác định số đơn vị truyền khối:



Ny =



yd − yc

Vytb



Trong đó:

yđ=0,00265 phân mol CO2

yc=0,00088 phân mol CO2

-



Ny =

ytb: Động lực trung bình của tháp hấp thụ

∆y đ − ∆y c

∆y

ln đ

∆y c



ytb =

Với: yđ: Động lực trung bình tại đáy tháp (Dùng phương trình đường cân

bằng)

yđ = 0,00266– (0,0003X – 0,00088)

= 0,00266 – (0,00030,008 – 0,00088)

= 3,53×10-3

∆Yc = Yc − Yc







= 0,00088 – (0,0003 – 0,00088) = 1,46×10-3



∆Yđ − ∆Yc 3,53.10 −3 − 1,46.10 −3

=

= 2,34×10 −3

−3

∆Y

3,53.10

ln đ

ln

∆Yc

1,46.10 −3

-



ytb =



(kmol CO2/kmol khi)



Trong đó: ∆Yđ: động lực trung bình tại đáy tháp hấp thụ

∆Yc: động lực trung bình tại đỉnh tháp hấp thụ

Yđ − Yc 0,00266 − 0,00088

=

= 7,6

∆Ytb

2,34.10 −4



Noy =

 Chiều cao của một đơn vị truyền khối:

- Tính h1:

-



Vd

Rey0, 25 .Pry2 / 3

a.ψ .σ d



h1 =

0,4.ρ y .v



ρ ly .σ



Chuẩn số: Rey=

Với: Dy : Hệ số khuếch tán CO2 trong pha khí

1/ 2



4,3.10 −3.T 3 / 2  1

1 

Dy =

×

+

1/ 3

1/ 3 2

P (VCO2 + VK )  M CO2 M kk 



1/ 2



4,3.10 −3.3033 / 2

1 

 1

× + 

1/ 3

1/ 3 2

1× (23,23 + 29,9 )  44 29 



-



=

= 0,153 cm2/s = 1,53.10-3 (m2/s)

Trong đó: nhiệt độ hỗn hợp khí T = 303 oK

P: áp suất của hỗn hợp khí, p=1atm

MCO2 = 44 kg/kmol

Mkk = 29 kg/kmol.

Tính Rey: chuẩn số Reynold của pha khí



ωy



=3,35 m/s là vận tốc khí qua tiết diện tháp; khối lượng riêng trung bình của pha khí

ρy=0,974 kg/m3; σd=195 m2/m3

µy



là là độ nhớt trung bình của pha khí µy =2135.10-8 Ns/m2



8



ày

2135ì10

=

= 0,012

y .D y 1,167.1,53.10 3

Pry =



( chun s Prandl đối với pha khí)



0,79

.313,5 0, 25.0,012 2 / 3 = 0,15m

0,123.1.95

 h1 =

-



a= 0,123 ( hệ số phụ thuộc vào dạng đệm)

Tính h2:

µ

h2 = 256 x

ρ

 y



 0, 25 0,5

.Rex .Pry







Trong đó: x: độ nhớt trong pha lỏng, x = 1,648 × 10—3( Ns/m2)



ρx : khối lượng riêng trung bình của pha lỏng, ρx = 172,7 kg/m3

Rex =



Mà:

Rex =



4 Lx

4.2,86.1024,48

=

2

F1 µ d σ d πD

.3600π .95.1,648.10 −3

4



4.2,86.1024,48

= 11,02

π .1,552

−3

.3600.95.1,648.10

4



Prx =



µx

ρ x .D x





-



M: khối lượng phân tử của dung mơi (H2O); M=18

V: là thể tích phân tử của SO2; V=23,23 (cm3/mol)

T: nhiệt độ của nước ; T=303oC

µx

µx

: độ nhớt trong pha lỏng; =1,648x10-3 Ns/m2

θ

θ

: hệ số kể đến sự kết hợp của các phân tử dung môi =2,6 ( tra bảng tr.26 – sách

Truyền khối, tập 3 – Vũ Bá Minh).



D x = 7,4.10



−8



(θ .M ) 1 / 2 T

µ x .V 0, 6



7,4.10 −8 ( 2,6.18) .303

=

= 0,014

1,648.10 −3.23,230,6



- Prx = = 6,8

 h2= 256× =0,012 (m)

 Chiều cao của 1 đơn vị truyền khối:



1/ 2



(cm2/s) = 1,4.10-6 (m2/s)



hoy = 0,15 +

-



0,0003 × 5,56

× 0,012 = 0,15m

9,73



Chiều cao lớp vật liệu đệm: H=ny×hoy=0,15×7,6=1,14



Chiều cao tháp hấp thụ:

Chiều cao phần tách lỏng HC và đáy Hđ được chọn theo bảng sau:

D



Hc







1-1,8



0,8



2



2-2,6



1



2,5



2,8-4



1,2



3



(Trích tài liều học tập kỹ thuật xử lý khí thải-CBGD Dư Mỹ Lệ-Qúa trình hấp thụ)

 Chiều cao tháp hấp thụ Ht:



Ht=H+Hc+Hđ=1,2+0,8+2=4(m)

- Thiết bị có chiều cao bằng 4 (m)

 Lưới phân phối khí:



Chọn lưới có đặc tính

Đường kính lỗ phân phối d=10mm

Bước lỗ t=12mm lỗ sắp xếp theo hình lục giác đều

Đường kính trong của lưới D=Dtháp=1,55 m

Số lỗ trên 1cạnh

( lỗ )

Tổng số lỗ trên lưới phân phối:

N=3a.(a-1)+1=3.62.(62-1)+1=11347 lỗ

Vận tốc khí qua lỗ:

(m/h) = 5,35 m/s

 Lưới chắn lỏng:



Lưới chắn lỏng gồm 2 lưới, giữa 2 lớp là lớp khâu sứ để giữ hạt lỏng không bị lơi cuốn

theo dòng khí



Kích thước khâu sứ: 25×25×3

Chiều dày lớp chắn lỏng H=160mm

Đường kính lưới D=1,55m

Đường kính lỗ dưới d=5mm

Bước lỗ t=6mm

Lỗ xếp theo hình lục giác đều, số lỗ trên 1 cạnh là:

( lỗ )

Tổng số lỗ trên lưới: N=3a(a-1)+1=3.129.(129-1)-1= 49535 ( lỗ )

Vận tốc khí qua lỗ:

(m/h) = 4,9 (m/s)

Ống dẫn khí vào tháp:

Vận tốc khí vào tháp nằm trong khoảng 10-30 m/s. Chọn v = 20m/s (Tra bảng XIII.32

trang 434 Sổ tay quá trình thiết bị và cơng nghệ hóa học tập 1).

Đường kính ống dẫn khí vào tháp :



Chọn d=600 mm

Bề dày ống b=12mm

Vật liệu làm là thép không gỉ.

Chiều dài đoạn ống nối (ứng với đường kính ống 600 mm) là 170mm.

( Nguồn tra bảng XIII.32 trang 434 Sổ tay quá trình và thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 2)

Ống dẫn khí ra khỏi tháp

Lấy đường kính ống dẫn khí ra khỏi tháp bằng đường kính ống dẫn khí vào tháp

d1 = d2 = 600mm

Ống dẫn chất lỏng vào tháp

Vận tốc chất lỏng vào tháp nằm trong khoảng 1,5-2,5 m/s ( Tra bảng II.3 trang 369 Sổ tay

q trình thiết bị và cơng nghệ hóa học tập 1). Chọn vận tốc chất lỏng vào tháp 2,5 m/s

Đường kính ống dẫn chất lỏng vào tháp:



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tổn thất áp suất trong cyclon

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×