ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: THẦY TRẦN TẤN VIỆT
LỜI MỞ ĐẦU
Ô nhiễm không khí từ các ngành sản xuất công nghiệp ở nước ta, trong những năm
gần đây đang là vấn đề quan tâm không chỉ của nhà nước mà còn là của tồn xã hội
bởi mức độ nguy hại của nó đã đến lúc báo động.
Bên cạnh nguyên nhân đây là một lĩnh vực còn khá mới mẻ mà chúng ta chưa thấy
hết được mối nguy hiểm của nó đối con người và sinh vật , mặt khác chưa có hệ
thống quản lý môi trường thật sự hồn chỉnh để có thể kiểm sốt , và chưa được sự
chú trọng đúng mức từ phía các nhà sản xuất.
Vì vậy đồ án môn học kỹ thuật xử lý chất thải với nhiệm vụ thiết kế tháp hấp thu
khí NH
3
bằng nước là một trong số những công việc cần làm vào lúc này để giúp
giảm thiểu ô nhiễm từ các dòng khí thải.
Em xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn , các thầy cô bộ môn và các bạn sinh
viên giúp em hồn thành đồ án này .
Sinh viên thực hiện

PHAN HỮU TÀI
SVTH: PHAN HỮU TÀI Trang 1
ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: THẦY TRẦN TẤN VIỆT
CHƯƠNG I:
TỔNG QUAN VỀ NGUỒN NGUYÊN
LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ
SVTH: PHAN HỮU TÀI Trang 2
ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: THẦY TRẦN TẤN VIỆT
I.1.Khái niệm:
I.1 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.
- Khí được hấp thụ gọi là chất bị hấp thụ ; chất lỏng dùng hút gọi là dung môi
(chất hất thụ) , khí không bị hấp thụ gọi là khí trơ.

Hấp thu là quá trình quan trọng để xử lý khí và được ứng dụng trong rất
nhiều quá trình khác . Hấp thu trên cơ sở của quá trình truyền khối , nghĩa là phân chia hai
pha .Phụ thuộc vào sự tương tác giữa chất hấp thu và chất bị hấp thu trong pha khí.
I.2.2. Các quá trình cơ bản của quá trình hấp thu :
I.2.2.1. Phương trình cân bằng vật chất
Phương trình cân bằng vật liệu có dạng:
G
Y
Y
Đ
+ G
X
X
Đ
= G
X
X
C
+ G
Y
Y
C
Trong đó :
G
X
:luợng khí trơ không đổi khi vận hành ( kmol/ h)
G
Y
: lượng dung môi không đổi khi vận hành(kmol/ h)
Y

I.2.2.2 Phương trình cân bằng nhiệt lượng :
Phương trình cân bằng nhiệt lượng ta có :
G
đ
I
đ
+ L
đ
C
đ
T
đ
+ Q
đ
= G
c
I
c
+ L
c
C
c
T
c
+Q
c
Trong đó :
SVTH: PHAN HỮU TÀI Trang 4
X
đ

c
: hỗn hợp khí đầu và cuối (kg/h)
L
đ
, L
c
: lựong dung dịch đầu và cuối (kg/h)
T
đ
, T
c
:nhiệt độ khí ban đầu và cuối (
o
C)
I
đ
, I
c
: entanpi hỗn hợp khí ban đầu và cuối(kJ)
Q
o
: nhiêt mất mát (kJ/h)
Q
s
:nhiệt phát sinh do hấp thu khí(kJ/h)
I.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả hấp thu :
I.3.1 Ảnh hưởng của nhiệt độ:
Khi các điều kiện khác không đổi mà nhiệt độ tháp tăng thì hệ số Henri sẽ
tăng . Kết quả là ảnh hưởng đường cân bằng dịch chuyển về phía trục tung . Nếu các đừơng
làm việc AB không đổi thì động lực trung bình sẽ giảm , số đĩa lý thuyêt sẽ tăng và chiều

NH
3
trong nước được gọi là nước amoniac hay dung dịch amoniac, khi hồ tan NH
3
vào
nước thì tạo thành amonihydroxyt.
NH
3
+ H
2
O NH
4
OH NH
4
+
+ OH
–
Khi đun nóng độ tan của amoniac giảm rất nhanh và nó thốt ra khỏi dung dịch.
Trong phòng thí nghiệm amoniac được điều chế bằng cách cho muối tác dụng
với kiềm khi đun nóng.
NH
4
Cl + NaOH = NaCl + NH
3
+ H
2
O
Trong công nghiệp amoniac được điều chế bằng cách tổng từ nitơ và hydro:
SVTH: PHAN HỮU TÀI Trang 5
Nhiệt phân

QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ
SVTH: PHAN HỮU TÀI Trang 7
ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: THẦY TRẦN TẤN VIỆT
Thiết minh quy trình công nghệ:
Khí cần được xử lý được lấy từ các nhà máy sản xuất phân bón , sản xuất
phân Ure, sẽ được thu 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 dồn cao vị mục đích là 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 ngồi 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 sẽ được xử lỳ để sao cho nồng độ của
nước thải đạt được nồng độ cho phép để có thể thải ra môi trường . Nếu trong khu công
nghiệp thì xử lý sao 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).
Sơ đồ quy trình công nghệ ( xem hình ở trang bên):
SVTH: PHAN HỮU TÀI Trang 8
ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: THẦY TRẦN TẤN VIỆT
CHƯƠNG III:
TÍNH TỐN CÂN BẰNG VẬT
CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG
SVTH: PHAN HỮU TÀI Trang 9
ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: THẦY TRẦN TẤN VIỆT
III.1 Tính cân bằng vật chất và năng lượng cho tháp hấp thụ:
III.1.1 Các thông số ban đầu:
Nồng độ NH
3
đầu vào: 3.5g/m
3
.

)1(1
.
−+
=
X
X
).17.31(1
.17.3
−+
X 0 0.0002 0.0004 0.0006 0.0008 0.001 0.0012 0.0014
Y 0 0.00064 0.0013 0.0019 0.0025 0.0032 0.0038 0.0045
Đường cân bằng:
III.1.2. Cân bằng vật chất:
SVTH: PHAN HỮU TÀI Trang 10
L
d
X
d
G
c
Y
c
L
c
X
c
G

3
/kmolhh)
• Y
d
=
ñ
ñ
y1
y
−
=0.05
Kmolhh
KmolNH3
• G
tr
=G
d
(1-y
d
)=402,497(1-0,005)=400,47Kmol ktr/h
Lượng khí NH
3
ban đầu:
M
NH3
=
)30273(082.0
17.1000.005,0.1
+
=3,42(g/m

c
=
00044,01
00044,0
+
=0,000439 Kmol NH
3
/Kmol ktr
• G
c
=G
tr
(Y
c
+1)=400,47.(0.00044+1)=400,65Kmolhh/h
Chọn X
d
=0
x
d
=0
Ta có:
Gtr
L min
=
XdXc
YcYd
−
−
(phương trình cân bầng vật chất cho quá trình

N MễN HC GVHD: THY TRN TN VIT
V:
Gtr
Ltr
=
XdXc
YcYd


.0013,00
47,400
96,1386
00044.005.0
/
2
3
OHkmol
NHkmol
X
GL
YY
X
ủ
trtr
c
c
=+

=+



= L

.C

.T

+ Q
s
= G
c
.I
c

= L
c
.C
c
.T
c
+ Q
0
.
n gin h vn tớnh tn, ta cú gi thit nh sau:
- Nhit mt ra mụi trng xung quanh khụng ỏng k( do iu kin lm vic
30
0
C) Q
0
= 0.

Tra s tay h lý:
q
.
Kmol
Kcal
83.7H
ht
C298
0
=

Ta bin i phng trỡnh CBNL:
L.C (T
c
T

) = qL(X
c
X

)
T = T
c
T

=
( )
C
XXq
ủc

−−
=∆
∆T rất bé nên xem nhiệt độ dung dịch ra khỏi tháp bằng dung dịch vào và
cũng bằng dung dịch khí ra khỏi tháp (T = 30
0
C).
III.2 Tính tốn thiết bị chính:
III.2.1 Đường kính tháp:
( )
)./(773,2)/(51,9983
273
303
4.225645,401
.)/(5645,401
2
64,400479,402
2
785.0
33
smhm
hKmol
GG
G
w
G
D
cñ
tb
y
tb

σ
=σ
Tra STT2 ở 30
0
C:
OH
2
σ
= 71,15.10
-3
N/m =71.15 đyn/cm.
3
NH
σ
= 19.10-3 N/m = 19 đyn/cm.
[ ]
.8.0
.cm/ñyn9,14
19
1
15.71
11
hh
hh
=σϕ⇒
=σ⇒
+=
σ
⇒
- Chọn h = 0.45m.

M
1
=
.Kmol/KG17M
3
NH
=
M
2
=
.Kmol/KG18M
OH
2
=
T = 273 +30 = 303
0
K.
SVTH: PHAN HỮU TÀI Trang 13
ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: THẦY TRẦN TẤN VIỆT
( )
[ ]
./724.0
3034.22
273180027.01170027.0
3
mKG
ytb
=
×
××−+×

.29,1
141.1785.0
773,2
./141.1724.068.99535.0
723.0
8.0065.0
./68.995
3
2
mD
sm
mKG
ytb
OHxtb
=
×
=
=××
×
=
==⇒
ω
ρρ
h = 0.45m ⇒ D =1,29 m ε (1,2 41,8m) nên chấp nhận. Chọn giá trị
D= 1,4(m).
Vận tốc dòng khí trong tháp là:

2
.785,0 D
Gtb

c
2
).
2
c
L
Với :
R=
2
D
= 1,4/2 = 0,7 (m)
α : góc ở tâm của hình vành khăn , α
α=3,14 –2* arccos(
R
L
c
2
) = 1,215 (radian)
⇒ S= 0,1799 (m
2
)
Khoảng cách từ thân thiết bị đến gờ chảy tràn :
L =R - R . cos(α/2) =0,7 – 0,7.cos(1,215/2) = 0,125 (m)
SVTH: PHAN HỮU TÀI Trang 14