LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay vật liệu kim loại vẫn đang chiếm vị trí quan trọng nhất trong nền
kinh tế quốc dân, do chúng có hoạt tính cao nên dễ bị môi trường tác động làm phá
hủy dần từ ngoài vào trong, kết quả là tạo ra những lớp gỉ trên bề mặt kim loại gây
thiệt hại lớn về chi phí bảo dưỡng, thay thế vật liệu. Đặc biệt hậu quả của ăn mòn là
gây ô nhiễm môi trường và mất cân bằng sinh thái.
Việt Nam là đất nước có khí hậu nóng, ẩm, tỷ lệ sử dụng kim loại còn cao vì
vậy thiệt hại ăn mòn là rất cao.
Vấn đề được đặt ra hiện nay, là tìm cách ngăn chặn sự hình thành gỉ trên bề
mặt kim loại và các hợp kim của sắt. Có rất nhiều cách, một trong những phương
pháp được xem là hiệu quả là phủ trên bề mặt kim loại một lớp mạ. Nhưng trước
khi mạ, ta cần phải loại bỏ lớp gỉ để lớp mạ được bám dính tốt. Để loại lớp gỉ,
thường các nhà máy cán thép sử dụng hóa chất để tẩy gỉ. Hóa chất được dùng phổ
biến nhất là các axit vô cơ như: HCl, H
2
SO
4
, HNO
3
,
Ở các nhà máy cán thép, lượng khí thải ra từ quá trình tẩy gỉ là rất lớn. Việc
loại bỏ lượng khí này ra môi trường sẽ gây ô nhiễm nặng. Vấn đề được đặt ra phải
tìm cách xử lý khí này một cách hợp lý và kinh tế nhất.
PHẦN 1: TỔNG QUAN
CHƯƠNG 1: SỰ HÌNH THÀNH GỈ SẮT VÀ QUÁ TRÌNH XỬ
LÝ GỈ SẮT
1.1 Sự hình thành gỉ sắt
1.1.1 Điều kiện hình thành gỉ sắt
1.1.1.1 Độ ẩm
Độ ẩm là điều kiện cần thiết cho ăn mòn trong khí quyển vì nó quyết định sự
ngưng tụ hơi nước. Nước ngưng tụ đọng lại trên bề mặt kim loại sẽ tạo thành dung

ra H
2
SO
4
làm tăng đáng kể tốc độ ăn mòn của thép cacbon trong khí quyển.
Khi không có SO
2
, lớp sản phẩm ăn mòn có tính bảo vệ nên tốc độ ăn mòn
thấp. Khi có mặt SO
2
lớp màng không có tính bảo vệ nên tổn thất khối lượng sẽ
tăng theo thời gian. Do đó các chất ô nhiễm như SO
2
, NO
2
, Cl
-
, F
-
có thể cung cấp
các chất tan cho lớp nước trên bề mặt và gây ra ăn mòn kim loại.
Trong khí quyển chứa 0.01% SO
2
, tốc độ ăn mòn thép cacbon tăng nhanh khi
độ ẩm lớn hơn độ ẩm tới hạn (60%). Ở độ ẩm tương đối gần 100% dù không có
SO
2
, sự ăn mòn vẫn tiếp tục với tốc độ thấp.
Hiện tượng này là do sản phẩm ăn mòn FeSO
4

3
NaNO
2
NaBr.2H
2
O
NaI.2H
2
O
LiCl.H
2
O
9
3
8
6
7
8
7
7
6
6
5
9
4
3
1
5
* o o o o o
* * × o o o

âm, tại đó xảy ra quá trình oxi hóa sắt, electron từ sắt chuyển đến một điểm khác ở
trên bề mặt của sắt là điện cực dương, tại đó xảy ra quá trình khử oxi của không khí.
Không khí khô hoặc ẩm, thép hoặc sắt sẽ tạo thành một màng oxýt rất mỏng
bao gồm lớp bên trong là oxýt sắt từ, Fe
3
O
4
(FeO.Fe
2
O
3
) bên ngoài là lớp gỉ FeOOH.
Fe trong oxýt sắt từ có thể ở dạng Fe
2+
(FeO) hoặc Fe
3+
(Fe
2
O
3
). Các vết nứt trên lớp
gỉ FeOOH cho phép oxy từ khí quyển dễ dàng xâm nhập và oxy hóa hoàn toàn oxýt
sắt từ thành dạng hydrat Fe
2
O
3
.H
2
O hoặc FeOOH (Fe
2

Fe
→
Fe
2+
+ 2e
Ion Fe
2+
trong dung dịch bão hòa (hoặc gần như bão hòa) nằm trong các lỗ xốp
của Fe
3
O
4
sẽ phản ứng với oxy ở phía ngoài lớp Fe
3
O
4
để tạo thêm Fe
3
O
4
.
3Fe
2+
+ 2OH
-
+ 1/2O
2
→
Fe
3

4
trở lại thành gỉ.
3Fe
3
O
4
+ 0.75O
2
+ 4.5H
2
O
→
FeOOH
Một lượng sunphát không tan sẽ kết tủa trong lớp oxýt.
1.2 Tẩy gỉ
1.2.1 Mục đích tẩy gỉ
Bước này cho phép làm sạch các tạp chất trên bề mặt (tẩy dầu mỡ, tẩy gỉ) và
làm cho bề mặt bóng, láng hơn.
Để làm sạch bề mặt phải tẩy dầu mỡ trước rồi mới tẩy gỉ. Nếu quá trình tẩy
dầu mỡ được thực hiện không đúng, thì quá trình tẩy gỉ cũng sẽ không hiệu quả.
Việc lựa chọn quá trình tẩy rửa phụ thuộc vào các yếu tố sau:
 Loại chất bẩn hiện diện trên bề mặt.
 Thành phần và cấu trúc vật liệu nền.
 Mức độ sạch yêu cầu của bề mặt.
 Loại xử lý bề mặt sau đó.
 Môi trường.
 Kích thước chi tiết.
 Chi phí vận hành.
1.2.2 Phương pháp tẩy gỉ
Tẩy gỉ là quá trình loại bỏ các lớp màng oxýt trên bề mặt chi tiết bằng tác

2
SO
4
→
Fe
2
(SO
4
)
3
+ 3H
2
O.
FeO + H
2
SO
4
→
FeSO
4
+ H
2
O.
Fe + H
2
SO
4
→
FeSO
4

Mặt khác có một phần nhỏ phân tử hydrô thoát ra sẽ thấm vào mạng lưới tinh thể
kim loại làm biến dạng và thay đổi tính chất cơ lý của nó: dòn, đàn hồi kém.
Tẩy trong HCl gỉ không bay ra mà bị hòa tan dưới tác dụng của HCl nên tốc
độ tẩy nhanh hơn, nhưng đồng thời cũng tốn axít hơn so với tẩy trong H
2
SO
4
và
thiết bị đó bị ăn mòn hơn.
Nhiệt độ có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình tẩy. Nâng cao nhiệt độ có thể rút
ngắn thời gian tẩy. Dung dịch H
2
SO
4
80
÷
120 g/l tẩy tốt nhất ở 50
÷
70
o
C. Dung
dịch HCl 150
÷
200 g/l tẩy tốt nhất ở 30
÷
40
o
C. Thời gian tẩy từ 10
÷
120 phút,

thường dùng dung dịch H
2
SO
4
200
÷
250 g/l và dung dịch sunfat hoặc clorua sắt
trong axit. Nhiệt độ tẩy 20
÷
50
o
C. Mật độ dòng điện 5
÷
10 A/cm
2
. Catôt bằng chì
hoặc bằng thép.
1.2.2.3 Tẩy gỉ cơ học.
Tẩy gỉ cơ học là quá trình phun các vật liệu mài với tốc độ nào đó vào bề mặt
nền, ví dụ phun cát. Sự va chạm giữa các hạt mài với chi tiết sẽ làm bong rỉ, muội
than, cát hoặc các thành phần khác tạo ra khi đúc,
Hiệu quả của tẩy gỉ cơ học phụ thuộc vào việc lựa chọn vật liệu mài và tốc độ
phun. Các vật liệu mài có thể là kim loại (thép, gang, Al, Cu, ) hoặc không kim
loại (cát, thủy tinh, hạt quả mơ, nylon, ) ở dạng hình tròn có góc cạnh, hình trụ,
Việc lựa chọn vật liệu mài dựa trên tính xâm thực (khả năng truyền động năng khi
hạt mài va chạm bề mặt chi tiết; khả năng này phụ thuộc vào hình dáng của hạt
mài), độ bền va đập của hạt mài (giảm kích thước và thay đổi hình dáng), khối
lượng của hạt mài (động năng va chạm) và kích thước hạt (hạt nhỏ thì khả năng bao
phủ tốt, hạt lớn thì động năng lớn).
1.2.3 Dung dịch tẩy gỉ hóa học.

: dùng chủ yếu để tẩy gỉ cho các thiết bị lò hơi. Nó thường
được dùng ở dạng dung dịch 1.5 - 3%. pH dao động trong khoảng 3.5 - 4. Tiến hành
tẩy gỉ ở gần nhiệt độ sôi của dung dịch. Bề mặt chi tiết sau khi tẩy gỉ có màu sáng
bạc và không bị thụ động.
Ngoài axit citric, một số axit hữu cơ khác cũng được sử dụng để tẩy gỉ như:
axit oxalic, axit axetic, axit aminsulfonic (NH
2
SO
3
H - chất rắn kết tinh, tan mạnh
trong nước), axit floboric (HBF
4
) thường dùng tẩy gỉ cho đồng thau.
Dung dịch kiềm: dùng để tẩy gỉ cho nhôm, hợp kim của nhôm và trong một số
trường hợp dùng cho kim loại kẽm. Dung dịch kiềm thường dùng là dung dịch
NaOH 5%.
1.3 Các vấn đề môi trường trong quá trình tẩy gỉ kim loại
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KHÍ
2.1 Các phương pháp xử lý khí thải từ quá trình tẩy gỉ kim loại:
2.1.1 Phương pháp hấp thụ:
Hấp thụ là quá trình lôi cuốn chọn lọc một cấu tử nào đó từ hỗn hợp khí bởi
chất lỏng. Dựa vào sự tương tác giữa chất hấp thụ (dung môi) và chất bị hấp
thụ(chất ô nhiễm) trong pha khí, phân thành 2 loại hấp thụ:
Hấp thụ vật lý:Dựa trên sự hòa tan của cấu tử pha khí trong pha lỏng(tương
tác vật lý).Hấp thụ vật lý được sử dụng rộng rãi trong xử lý khí thải.
Hấp thụ hóa học:Cấu tử trong pha khí và pha lỏng có phản ứng hóa học với
nhau (tương tác hóa học).
Quá trình hấp thụ mạnh hay yếu là tùy thuộc vào bản chất hóa học của dung
môi và các chất ô nhiễm trong khí thải.
Hấp thụ là một quá trình mà truyền khối mà ở đó các phân tử chất khí

tấm xốp,tấm đục lỗ hoặc bằng cách khuấy cơ học .
3. Thiết bị hấp thụ kiểu sủi bọt: Khí đi qua tấm đục lỗ bên trong có chứa
lớp chất lỏng mỏng.
4. Thiết bị hấp thụ có đệm bằng vật liệu rỗng(tháp đệm):Là một tháp
dạng cột bên trong chất gần đầy các vật liệu đệm nhằm tạo ra một bề mặt tiếp xúc
cao nhất có thể để cho dòng khí (đi từ dưới lên)và dòng lỏng(từ đỉnh tháp xuống)
tiếp xúc tốt với nhau khi chuyển động ngược chiều trong lớp đệm.Quá trình tiếp xúc
này sẽ làm cho bụi và chất ô nhiễm trong khí thải bị giữ lại và bị hấp thụ bởi dòng
chất lỏng.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.Vật liệu đệm
được sử dụng trong các tháp này có thể là đá nghiền,vòng rassing, vật thể hình yên
ngựa,vòng ngăn, than cốc,đá xoắn ốc,vật liệu ô vuông làm bằng gỗ hoặc các loại sợi
tổng hợp.
5.Tháp đĩa: Có cấu tạo là một thân tháp hình trụ thẳng đứng trong có gắn
các đĩa có cấu tạo khác nhau.
Như vậy để hấp thụ được một số chất nào đó ta phải dựa vào độ hòa tan chọn
lọc của chất khí trong dung môi để chọn dung môi cho thích hợp hoặc dung dịch
thích hợp(trong trường hợp hấp thụ hóa học).Quá trịnh hấp thụ được thực hiện tốt
hay xấu phần lớn là do tính chất dung môi quyết định,hiệu quả của quá trình phụ
thuộc vào diện tích tiếp xúc bề mặt giữa khí thải và chất lỏng,thời gian tiếp
xúc,nồng độ môi trường hấp thu và tốc độ phản ứng giữa chất hấp thu và khí thải.
2.1.2.Phương pháp hấp phụ:
Hấp phụ là hiện tượng tăng nồng độ của một chất tan (chất bị hấp phụ)trên
bề mặt một chất rắn ( chất hấp phụ).Chất đã bị hấp phụ chỉ tồn tại trên bề mặt chất
rắn,không phân bố đều khắp trong toàn bộ thể tích chất hấp phụ (còn gọi là quá
trình phân bố 2 chiều).
Trong kỹ thuật xử lý ô nhiễm không khí,phương pháp hấp phụ được dùng để
thu hồi và sử dụng lại hơi của các chất hữu cơ,khử mùi các nhà máy sản xuất thực
phẩm,thuộc da,nhuộm…
Có thể phân loại phương pháp hấp phụ như sau:

 Thiêu đốt có xúc tác(phương pháp oxy hóa xúc tác):Quá trình
oxy hóa chất ô nhiễm trên bề mặt chất xúc tác.
Để lựa chọn phương pháp xử lý thích hợp cần phân tích phạm vi ứng
dụng,ưu nhược điểm của các phương pháp nêu trên tạo cơ sở cho việc lựa
chọn.
2.2 Ưu, nhược điểm của phương pháp xử lý khí thải từ quá trình tẩy gỉ kim
loại
2.2.1 Phương pháp hấp thụ:
Ưu điểm:
Rẻ,dễ ứng dụng,có thể sử dụng dung môi là nước để hấp thụ các khí độc hại
như SO
2
,H
2
S rất hiệu quả.
Có thể sử dụng kết hợp khi cần rửa khí làm sạch bụi,khí trong khí thải có
chứa cả bụi lẫn các khí độc hại mà các chất khí có khả năng hòa tan tốt trong nước
rửa.
Nhược điểm:
Hiệu suất làm sạch không cao,không dùng để xử lý dòng khí có nhiệt độ cao.
Quá trình hấp thụ là quá trình tỏa nhiệt nên khi thiết kế nhiều trường hợp cần
phải lắp đặt thêm thiết bị trao đổi nhiệt trong tháp hấp thụ để làm nguội tăng hiệu
quả quá trình xử lý như vậy thiết bị sẽ trở nên cồng kềnh,vận hành phức tạp.
Việc lưc chọn dung môi thích hợp để xứ lý rất kho khăn khi chất khí không
có khả năng hoà tan trong nước.
Phải tiến hành tái sinh dung môi khi dung môi đắt tiền để giảm giá thành xử
lý mà công việc này là rất khó khăn.
2.2.2 Phương pháp hấp phụ:
Ưu điểm:
Điều chỉnh quá trình tinh vi hơn.

Có thể làm phức tạp thêm vấn đề ô nhiễm không khí sau đốt có chlorine,N,S.
Có thể cần cấp thêm nhiên liệu bổ sung,xúc tác gây trở ngại cho việc vận
hành thiết bị.
Đối với dòng khí này phương pháp lựa chọn để xử lý thích hợp nhất là
phương pháp hấp thụ.
CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
3.1 Yêu cầu thiết kế
3.1.1 Các số liệu ban đầu cho thiết kế
Công suất 9000m
3
/h
Đạt công suất khí thải loại B
Hiệu suất xử lý của thiết bị chính 90%
Nồng độ khí đầu ra: 200mg/l
3.1.2 Các số liệu tự chọn
Nhiệt độ pha khí HCl: 30
o
C
Nhiệt độ pha lỏng dd NaOH: 30
o
C
Áp suất khí quyển: 1at
3.2 Cơ sở lựa chọn
Hấp thụ là quá trình xảy ra khi một cấu tử của pha khí khuyếch tán vào pha
lỏng do sự tiếp xúc giữa hai pha khí và lỏng. Khí bị hấp thụ gọi là chất bị hấp thụ
(cấu tử cần hấp thụ) dung dịch kiềm là dung môi hấp thụ.
Mục đích của quá trình hấp thụ:
 Thu hồi các cấu tử quý trong pha khí.
 Làm sạch pha khí.
 Tách hỗn hợp thành các cấu tử riêng biệt.

3
/h .
Hơn nữa HCl là một môi trường ăn mòn cao.
Dùng chất hấp thụ là dd kiềm (NaOH) do những ưu điểm đã phân tích ở trên.
3.3Quy trình công nghệ
Thải ra
Môi trường
Khí
Xả bụi
Dd kiềm
Hình 3.1 quy trình công nghệ
Thuyết minh quy trình công nghệ
Khí thải HCl từ quá trình tẩy gỉ kim loại đi vào xyclon để lọc bỏ bụi. Sau đó
được đưa qua tháp hấp thụ.Dung dịch kiềm từ bể chứa được bơm lên bồn cao vị để
chảy vào tháp hấp thụ.Nước được đưa vào tháp hấp thụ qua bộ phận phân phối lỏng
phải thấm ướt toàn bộ vật chêm tiếp xúc với khí thải từ dưới lên. Tại lớp vật liệu
đệm trong tháp sẽ xảy ra quá trình hấp thụ khí thải HCl vào trong dung môi là dung
dịch kiềm (dd NaOH). Do hiệu suất hấp thụ của tháp hấp thụ chỉ đạt đến 90% nên
khoảng 10% lượng khí thải sẽ thoát ra ngoài qua quạt hút đi vào ống khói thải ra khí
quyển với tiêu chuẩn thải cho phép. 90% khí thải HCl được hấp thụ vào dung dich
kiềm thành dung dịch acid clohidric. Dẫn dung dịch hoàn lưu trở lại tháp hấp thụ,
phần còn lại cho qua hệ thống xử lý nước thải của nhà máy.
PHẦN II. TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ PHỤ TRỢ
2.1 Tính các thông số đầu vào, đầu ra.
2.1.1 Các thông số đầu vào
Nồng độ HCl vào:
Tháp
hấp thụ
Ống khóiBồn cao vị
Bể

0514,0
5,36
875,1
==
HCl
mol/m
3
Nồng độ phần mol:
3
10.277,1
25,40
0514,0
−
==
d
y
mol HCl/ mol hh khí
Tỷ số mol:
3
3
3
10.279,1
10.277,11
10.277,1
1
−
−
−
=
−

+
=
+
=
2.1.2 Các thông số đầu ra
Nồng độ HCl ra khỏi tháp là 200mg/m
3
(QCVN:19:2009)
Nồng độ mol HCl:
[ ]
3
10.479,5
5,36
2,0
−
==
HCl
mol/ m
3
Nồng độ phân mol:
4
3
10.361,1
25,40
10.479,5
−
−
==
c
y

Ψ
=
P
m
Phương trình cân bằng HCl trong dung dịch:
y = mx 
1 1
Y X
m
Y X
=
+ +

( ) ( )
X
X
X
X
Xm
mX
Y
89,11
89,2
89,211
89,2
11
−
=
−+
=

c
molHCl/mol
NaOH
Suất lượng mol đầu vào :
( )
23,362
30273.082,0
9000.1
=
+
==
RT
PV
G
d
kmol/h
Suất lượng mol cấu tử trơ :
( )
( )
768,36110.279,11.23,3621
3
=−=−=
−
ddtr
YGG
kmol/h
Suất lượng mol đầu ra:
( )
( )
hkmolYGG

pha, nghĩa là nồng độ cân bằng luôn lớn hơn nồng thực tế nên lượng dung môi tiêu
tốn thực tế lớn lượng dung môi tối thiểu. Thường ta cho lưu lượng thực bằng 1,3
lần lưu lượng tối thiểu, vậy lưu lượng lỏng cho vào tháp là:
= >
416,1215935,934.3,1.3,1
min
===
LL
th
kmol NaOH/ h
( )
( )
molNaOHmolHCl
L
YYG
X
th
cdtr
c
/10.4,3
416,1215
10.362,110.279,1768,361
4
43
−
−−
=
−
=
−

( ) ( )
dcdc
XXqLttcL
−=−


( )
dcdc
XX
c
q
tt
−+=
Đối với khoản thứ nhất
0
=
d
X
, Xc=0,005 ,
0025,0
2
005,00
=
+
=
tb
X
Nhiệt độ chất lỏng (dd kiềm) t
c
tương ứng với nồng độ

=
+
=
Phương trình đường làm việc Y = Ax + B trong đó
tro
tro
L
A
G
=
và
tro
c d
tro
L
B Y X
G
= −
Nên: Y= 3,36X+ 1,362.10
-4
qua 2 điểm A( 0;1,362.10
-4
) và B(3,4.10
-4
; 1,27910
-3
)
Phương trình đường cân bằng là:
X
X

d
ρ
kg/m
3
2.3.1 Xác định đường kính tháp hấp thụ
Đường kính tháp hấp thụ được xác định từ phương trình lưu lượng theo pha liên
tục:
k
tb
w
V
D
.785,0
=
Trong đó:
V
tb
: lưu lượng khối dòng khí đi trong tháp
Mà V
d
=9000m
3
/h

hmV
tb
/85,8994
2
7,89899000
3

−
−
=
−
−
=
−
−
( )
0
9,08,0 ww
k
−=
w
0
: vận tốc tới hạn tương ứng với điểm nghịch đảo, nghĩa là chuyển từ chế
độ chảy màng sang dang như sương, xác định theo công thức
8/14/1
16,0
3
2
0
).().(75,1.log
xtb
ytb
tb
tb


l
µ
: độ nhớt của dd kiềm ở 20
o
C
=
l
µ
1,005.10
-3
N.s/m
2
(bảng I.101 STT1/94)
23
/10.86,1 mNs
x
−
=
µ
: độ nhớt pha lỏng theo nhiệt độ trung bình
ρ
l
=1054 kg/m
3
ρ
H2O
=1000 kg/m
3
4

/167,1
30273.4,22
273.005,29
273.4,22
273.
mkg
t
M
tb
hhk
ytb
=
+
=
+
=
ρ
Khối lượng riêng trung bình của pha lỏng
3
/57,1002
1000
95,0
1054
05,0
1
mkg
xtb
=
+
=

0
=2,91 m/s

w
k
=2,61 m/s
Vậy đường kính tháp hấp thụ là
mD 1,1
3600.61,2.785,0
85,8994
==
Chọn theo tiêu chuẩn D =1,2 m
Khi đó vận tốc làm việc chính xác là
sm
D
V
w
tb
k
/21,2
3600.2,1.785,0
85,8994
3600 785,0
22
===
2.4Tính chiều cao lớp đệm
Chiều cao lớp đêm trong tháp hấp thụ (H) thường được xác định theo số đơn vị
truyền khối ( m
y
) và chiều cao tương đương một đơn vị truyền khối (

B Y X
G
= −
- Nên: Y= 3,36X+ 1,362.10
-4
qua 2 điểm A( 0;1,362.10
-4
) và B(3,4.10
-4
;
1,27910
-3
)
X.10
-4
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4
Y.10
-3
0 0,14 0,29 0,43 0,58 0,72 0,87 1,01 1,16
Đồ thị
Từ hình vẽ ta xác định được số đơn vị truyền khối là m
y
=5
Chiều cao một đơn vị truyền khối
Chiều cao một đơn vị truyền khối phụ thuộc đặt tính đệm, chế độ thủy động lực của
tháp và tính chất hóa lý các pha, h
o
thay đổi theo chiều cao thiết bị và vật được tính:
x
tb

Chiều cao một đơn vị ruyền khối theo pha khí
67,025,0
Pr.Re.

yy
d
d
y
a
v
h
σψ
=
Trong đó: a: hệ số phụ thuộc dạng đệm. Chọn a=0,123
Ψ: hệ số thấm ướt của đệm
tu
U
U
=
ψ
Ta có:
hmm
D
L
U
l
tb
23
22
/46,18

===
−
dy
yk
y
w
σµ
ρ
Chuẩn số Prandl truyền khối của pha khí
yy
y
dy
D.
Pr
ρ
µ
=
Trong đó: D
y
: hệ số khuếch tán phân tử HCl trong pha khí, m
2
/s
Hệ số khuếch tán HCl ở điều kiện chuẩn D
0
=13.10
-6
m
2
/s (bảng 5.5)
sm

+
=








=

05,1
10.2,15.167,1
10.0186,0
Pr
6
3
==
−
−
dy
Vậy chiều cao 1 đơn vị truyền khối theo pha khí là:
mh
y
22,005,1.14,336.
165.75,0.123,0
76,0
67,025,0
==

tb
e
F
L
R
x
µρ
Chuẩn số pran của pha lỏng
xl
x
x
D.
Pr
ρ
µ
=
Trong đó: D
x
:hệ số khuếch tán HCl trong dung dịch NaOH ở 12
o
C. D
o
=2,3.10
-9
m/s
t
tb
=31,3
o
C

185,09,298.035,0.
1054
10.005.1
.256
5,025,0
3
2
3
=








=
−
Vậy chiều cao 1 đơn vị truyền khối
448,0185,0.
11,6
916,2.58,2
22,0
=+=
o
h
Tổng chiều cao lớp đệm
H= 5.0,448=2,24 m
Chọn chiều cao lớp đệm là 3m

2
.
.
.
.
4
2'
2
'
yy
d
d
k
w
V
H
P
ρ
σ
λ
=∆
Vì vòng đệm đổ lộn xộn ở chế độ xoáy và Re>40 nên
998,4
14,336
16
Re
16
2,02,0
'
===

y
L
G
Ar
m
v
d
d
d
td
0184,0
165
76,0.4
.4
===
σ
( )
( )
( )
6
2
5
3
2
3
10.217
10.0186,0
81,9.167,11054.167,1.0184,0

=

/6,1
167,1.0184,0
10.0186,0.65,1848
5
'
==
−
Vậy tổn thấp áp suất của đệm khô
2
2
3
/56,1606
2
167,1.6,1
.
76,0
165.29,2
.
4
998,4
mNP
k
==∆
2.5.2 Tổn thất áp suất của đêm ướt







n
x
y
m
tb
tb
kpu
L
G
APp
µ
µ
ρ
ρ
1
Theo bảng IX.7 STT1/189, ta có A=8,4; m=0,405; n=0,225; c=0,015
2
015,0
3
3
225,0
405,0
/35,3897
10.0186,0
10.005,1
.
1054
167,1
.
11,6



+=∆
−
−
Trở lực của tháp
( )
2
,
/35,3897 mNpppMaxP
uku
=∆=∆∆=∆
2.6 Tính các thiết bị phụ trợ
2.6.1 Tính đường ống dẫn
2.6.1.1 Đường ống dẫn khí
Vận tốc khí trong ống khoảng 4- 15m/s, ta chọn vận tốc dòng khí vào 15m/s
 Đường kính ống dẫn khí vào
46,0
3600.15.785,0
9000
.785,0
1
===
v
V
D
d
m
Chọn đường kính ống dẫn khí vào tháp D
1

ML
L
xtb
xth
d
/44,22
57,1002
51,18.416,1215
.
3
===
ρ
Vậy đường kính ống dẫn lỏng vào là:
m
v
L
D
d
056,0
3600.5,2.785,0
44,22
.785,0
3
===
Chọn đường kính ống dẫn lỏng vào D
3
= 70 mm
Bề dày ống b=4mm. ống được làm bằng thép khhông rỉ.
 Ống dẫn lỏng ra:
Vận tốc lỏng ra vào khoảng 0,1-0,5 m/s, chọn v=0,5 m/s

Vậy đường kính ống dẫn lỏng ra là:
m
v
L
D
c
13,0
3600.5,0.785,0
45,22
.785,0
4
===
Chọn đường kính ống D
4
=150mm
Bề dày ống b=4mm. ống được làm bằng thép không rỉ.
2.7Tính toán đĩa phân phối lỏng, đĩa phân phối khí và lưới đỡ đệm
2.7.1 Tính đĩa phân phối lỏng
Đường kính tháp D
t
= 1200 mm
Tra bảng IX.22 ta có:
• Đường kính đĩa = 750 mm
• Ống dẫn chất lỏng d×S = 44,5× 2,5
• Chọn thép hợp kim không rỉ X18H10T có chiều dày S = 5 mm
• Số lượng chọn đĩa loại 2 là 70 cái
• Bước t = 70 mm
2.7.2 Lưới đỡ đệm
 Đường kính tháp D
t

- Giới hạn chảy: σ
c
=220.10
6
N/m
2
(bảng XII.4)
- Chiều dài tấm thép: b=4-25 mm (bảng XII.4)
- Hệ số hiệu chỉnh: η=1 (bảng XIII.2)
- Hệ số an toàn bền kéo: n
k
=2,6 (bảng XIII.3)
- Hệ số an toàn bền chảy: n
c
=1,5 (bảng XIII.3)
- Hệ số bền mối hàn: φ
h
=0,95 (bảng XIII.8)
- Khối lượng riêng: ρ=7900 kg/m
3
2.8.2 Ứng suất cho phép của vật liệu theo giới hạn bền
[ ]
26
6
/10.5,2111.
6,2
10.550
. mN
n
k

Áp suất tĩnh trong phòng thân thiết bị
26
/057,010.8,5.81,9.57,1002 mmNHgP
t
===
−
ρ
Áp suất tính toán trong thiết bị
2
/157,0057,01,0 mmNPPP
tmt
=+=+=
Chọn bề dày thân thiết bị 4mm (bảng 5.1
Kiểm tra ứng suất của thành theo áp suất thử
Áp suất thử tính toán được xác định như sau và theo bảng VIII.5
2
0
/207,0057,01,0.5,1 mmNPPP
tth
=+=+=
Xác định ứng suất ở thân thiết bị theo áp suất thử tính toán
( )
[ ]
( )
( )
[ ]
( )
2
/48,65
.95,0.24.2