1

i. mở đầu
3
ii. tính toán thiết kế hệ thống hấp thụ
8
1.thiết lập ph-ơng trình cân bằng vật liệu.
8
2. tính đ-ờng kính của tháp
10
3. tính chiều cao tháp
12
4. tính trở lực tháp
17
5. bảng mô phỏng
18
III.Thiết kế thiết bị phụ
19
1. Bơm chất lỏng
19
2. Máy nén khí
23
IV. Tính và chọn cơ khí
28
1. Chọn vật liệu
28
2. Tính chiều dày thân tháp
28
3. Tính chiều dày nắp và đáy thiết bị
30

4. Chọn mặt bích
31
5. chọn chân đỡ
32
V. Kết luận
36
VI.Tài liệu tham khảo
37







2




i. mở đầu
Ô nhiễm môi tr-ờng là sự thay đổi tính chất vật lý , hoá học, sinh học của đất, n-ớc, không
khí gây ảnh h-ởng không có lợi đến hiện tại hoặc t-ơng lai của đời sống hệ động thực vật, con
ng-ời, đến vật liệu các loại, công trình xây dựng, đến quá trinh sản xuất trong công nghiệp, nông
nghiệp, đến các trạng thái của nguồn tài nguyên thiên nhiên.
Hiện nay, ô nhiễm môi tr-ờng là vấn đề mang tính toàn cầu, cấp bách và ngày càng đ-ợc quan
tâm một cách sâu sắc. ở Việt Nam, song song với việc phát triển công nghiệp, từng b-ớc thực
hiện công nghiệp hoá, hiện đại hoá, đô thị hoá, phát triển kinh tế khoa học kĩ thuật, vấn đề môi
tr-ờng cũng đ-ợc quan tâm một cách toàn diện đúng mức. Tuy vậy do trình độ khoa học kĩ thuật,
chúng ta vẫn mắc phải một số khó khăn trong vấn đề xử lý ô nhiễm môi tr-ờng.

Có rất nhiều nguyên nhân gây ô nhiễm môi tr-ờng: Do chất thải từ nhà máy, khu công nghiệp,
chất thải sinh hoạt ở các khu đô thị, nhà ở; khói bụi từ các ph-ơng tiện giao thông; do các hoạt
động nông nghiệp( phân bón, thuốc trừ sâu). Một trong những vấn đề đ-ợc quan tâm hiên nay
đó là ô nhiễm môi tr-ờng không khí, nguyên nhân chủ yếu là do khí thải các hoạt động công
nghiệp, giao thông, . Những hoạt động này đã thải ra môi tr-ờng một l-ợng lớn khí độc hại,
nh- : SO
2
,CO
2
, NO
2
, HCl Vấn đề đặt ra là chúng ta phải xử lý làm sạch khí thải tr-ớc khi
chúng đ-ợc thải ra môi tr-ờng, nhằm làm giảm tác động tiêu cực của chúng đến môi tr-ờng.
Hiện nay, một ph-ơng pháp đ-ợc sử dụng khá phổ biến để xử lý khí thải trong các nhà máy,
đó là ph-ơng pháp hấp thụ ( là quá trình hút khí bằng chất lỏng ).Mục đích của ph-ơng pháp này
là thu hồi cấu tử quý, tách hỗn hợp khí thành các cấu tử và làm sạch khí.

*Các loại tháp hấp thụ:
- Thiết bị loại bề mặt:đơn giản , bề mặt tiếp xúc pha bé

chỉ dùng khi chất khí dễ hoà tan
trong lỏng.
- Thiết bị loại màng: thiết bị loại ống, loại tấm.
- Thiết bị loại phun: không phù hợp với khí khó hoà tan.
- Thiết bị loại đệm: bề mặt tiếp xúc pha lớn, hiệu xuất cao nh-ng khó làm -ớt đều đệm.
- Thiết bị loại đĩa(tháp đĩa) gồm:
+Tháp đĩa có ống chảy truyền: đĩa chóp , đĩa lỗ(l-ới), đĩa Suppáp, đĩa sóng chữ S.
+Tháp đĩa không có ống chảy truyền.
Hiệu quả của quá trình phụ thuộc rất nhiều vào vận tốc khí. Nếu vận tốc khí bé thì khả năng
sục khí kém, nh-ng nếu vận tốc khí quá lớn sẽ làm bắn chất lỏng hoặc cuốn chất lỏng theo khí.

Hiện t-ợng bắn chất lỏng tất nhiên còn phụ thuộc vào yếu tố khác nh- khoảng cách giữa các đĩa,
khoảng cách giữa các chóp, khối l-ợng riêngcấu tạo và kích th-ớc của chóp và ống chảy chuyền.


3


*ảnh h-ởng của T và P lên quá trình hấp thụ:
Nhiệt độ T và áp suất P là những yếu tố ảnh h-ởng quan trọng lên quá trình hấp thụ , mà chủ
yếu ảnh h-ởng lên trạng thái cân bằng và động lực quá trình.
Từ ph-ơng trình Henrry ta thấy, khi nhiệt độ tăng thì hệ số Henrry tăng

đ-ờng cân băng dịch
chuyển về trục tung.


x
o
y
x
o
y
a
b
t3
t2
t1
a
b
p4

p3
p2
p1
p3
p2
p1
t3
t2
t1



Nếu đ-ờng làm việc AB không đổi

tb
Y
giảm, do đó c-ờng độ chuyển khối giảm theo.Nếu
cứ tiếp tục tăng nhiệt độ,ví dụ đến t
s
thì không những
tb
Y
giảm mà ngay cả quá trình không thực
hiện đ-ợc(vì đ-ờng cân bằng và đ-ờng làm việc cắt nhau,nên không thể đạt đ-ợc nồng độ cuối
X
c
). Đó là ảnh h-ởng xấu của tăng nhiệt độ . Tuy nhiên, khi T tăng thì độ nhớt của dung môi
giảm nên vận tốc khí tăng, c-ờng độ chuyển khối cũng tăng theo.
Trong tr-ờng hợp tăng áp suất , ta thấy hệ số cân bằng m =
P


giảm

đ-ờng cân bằng dịch
chuyển về phía trục hoành

tb
Y
tăng lên ,quá trình chuyển khối tốt hơn.Nh-ng P tăng

T
tăng

gây ảnh h-ởng xấu đến quá trình hấp thụ. Mặt khác, P tăng gây khó khăn về mặt thiết bị

quá trình hấp thụ chỉ đ-ợc thực hiện ở P cao đối với những khí khó hoà tan.
Ví dụ: Hấp thụ CO
2
bằng H
2
O tiến hành ở 17at; thu hồi CO ở 12at


4
Một trong những khí gây ra tác hại không nhỏ cần phải đ-ợc xử lý tr-ớc khi thải ra môi tr-ờng,
đó là hyđroclorua ( HCl). Đây là một loại khí bốc khói không màu có mùi nghẹt thở. Nó dễ thành
dạng lỏng khi nén và hoà tan tốt trong n-ớc.
HCl chủ yếu đ-ợc thải ra từ cỏc nghành công nghiệp:
- Công nghiệp tổng hợp chất hữu cơ: SX chloroprene, vinyl clorua, cao su hyđrocloride
- Tái chế nhựa, tái chế kim loại, sản xuất NaOH.

- Công nghiệp nhuộm, sản xuất cao su, chất tẩy rửa, công nghiệo mạ kim loại

ở Việt Nam tiêu chuẩn khí HCl thải ra môi tr-ờng là 200mg/m
3
. Khi l-ợng khí HCl thải ra
môi tr-ờng v-ợt quá tiêu chuẩn sẽ gây ra ngộ độc khi hít phải, gây ra những bệnh tật nguy hiểm
đối với con ng-ời. Khi phát tán vào không khí nó sẽ kết hợp với hơi n-ớc tạo thành axít, là môt
trong những nguyên nhân gây ra m-a axít. Khi đó nó sẽ ăn mòn và phá huỷ các công trình xây
dựng, làm phai màu các tác phẩm nghệ thuật, làm giảm pH của đất dẫn đến thoái hoá đất, hoà tan
các kim loại độc hại trong đất làm giảm năng suất cây trồng, gây ra thiệt hại trong sản xuất
nông nghiệp. Trong sản xuất nó sẽ ăn mòn thiết bị, đ-ờng ống dẫn, gây ảnh h-ởng không nhỏ
đến sản xuất công nghiệp.

Với những tác hại mà khí HCl

tạo ra nh- vậy, việc mà để khí HCl

phân tán vào môi tr-ờng là
rất nguy hiểm và gây hậu quả nghiêm trọng. Vì vậy, xử lý khí HCl

trong khí thải tr-ớc khi thải
vào môi tr-ờng là việc phải làm. Một trong những ph-ơng pháp xử lý HCl trong khí thải hiện
nay là sử dụng tháp hấp thụ, loại khí HCl

ra khỏi không khí bằng các dung môi.

Trong đồ án này, em xin trình bày thiết kế hệ thống hấp thụ khí HCl

loại tháp đĩa l-ới có ống
chảy truyền để loại HCl


ra khỏi không khí.

5












6
Sơ đồ hệ thống hấp thụ






Thuyết minh sơ đồ dây chuyền công nghệ

Hỗn hợp cần xử lý HCl và không khí đ-ợc máy nén khí (5) đ-a vào ở đáy tháp, trên đ-ờng
ống có lắp van điều tiêt l-u l-ợng khí và một đồng hồ đo l-u l-ợng khí (8). N-ớc từ bể (6) đ-ợc
bơm li tâm (4) đ-a vào tháp (1), trên đ-ờng ống có lắp van điều chỉnh tốc độ và đồng hồ đo l-u
l-ợng (9). N-ớc đ-ợc bơm vào tháp với l-u l-ợng thích hợp, từ trên xuống d-ới theo chiều cao

tháp hấp thụ, khí đ-ợc thổi từ d-ới lên. N-ớc chảy từ đĩa này sang đĩa khác qua các ống chảy
truyền, khí đi trong tháp qua các lỗ trên bề mặt đĩa. Pha khí và pha lỏng tiếp xúc nhau trên bề mặt
đĩa.
Không khí chứa HCl

sau khi đ-ợc hấp thụ đi lên nắp tháp và ra ngoài lỗ nắp tháp.
N-ớc hấp thụ HCl

đi qua lỗ đáy, qua van nhả sản phẩm - N-ớc hấp thụ HCl đi qua lỗ đáy, qua
Van nhả sản phẩm hấp thụ 16 đến hệ thống nhả hấp thụ 6.Tuy nhiên trong khuôn khổ đồ án ta
không tính đến hệ thống này.

Máy bm
b chứa
nc
Tháp


Van
toàn
Van điều chỉnh

mỏy nộn

7
ii.tính toán thiết kế hệ thống hấp thụ
*Một số kí hiệu trong các công thức
-X
đ
: nồng độ ban đầu của cấu tử cần hấp thụ trong dung môi (Kmol/Kmol dm)

-X
c
: nồng độ cuối của cấu tử cần hấp thụ trong dung môi (Kmol/Kmol dm)
-Y
đ
: nồng độ ban đầu của cấu tử cần hấp thụ trong hỗn hợp khí (Kmol/Kmol khí trơ)
-Y
c
: nồng độ cuối của cấu tử cần hấp thụ trong hỗn hợp khí (Kmol/Kmol khí trơ)
-G
Y
: L-ợng hỗn hợp khí đi vào thiết bị hấp thụ (Kmol/h)
-G
X
: L-ợng dung môi đi vào thiết bị hấp thụ (Kmol/h)
-G
tr
: L-ợng khí trơ đi vào thiết bị hấp thụ (Kmol/h)
-

: L-ợng dung môi/L-ợng dung môi tối thiểu

1.thiết lập ph-ơng trình cân bằng vật liệu.

Tháp làm việc ở T = 30
0
C hay T = 303
0
K
P = 2 atm hay P = 1520 mmHg.

Theo định luật Henrry
Y
cb
= m.x
Trong đó
m =

P
CHCL
o
30

=
6
0,0022.10
1520
(II_138)
m = 1.45
(với

CHCL
o
30

là hằng số Henrry của HCL ở nhiệt độ 30
0
C)
*Chuyển sang nồng độ phần mol t-ơng đối ta có
Ph-ơng trình đ-ờng cân bằng
Y

cb
=

Xm
Xm
.11
.








Y
cb
=
1,45.
1 0,45.
X
X


8
Ta cã nång ®é HCL trong dßng khÝ vµo theo % thÓ tÝch lµ 12%


y
®

= 0,12


Y
®
=
y
y
d
d
1
=
12,01
12,0

= 0,136 (Kmol/Kmol khÝ tr¬)
HiÖu suÊt hÊp thô

= 92%
Mµ

=
d
cd
Y
YY 


Y
c

=
 

1
.Y
®
=
 
92,01
.0,136
Y
c
= 0.01091 (Kmol/Kmol khÝ tr¬)
*Ph-¬ng tr×nh c©n b»ng vËt liÖu cho mét ®o¹n thiÕt bÞ
G
tr¬
.
 
c
YY 
= G
x
.
 
d
XX 



Y =

 
XX
G
G
d
tr
x
.
+ Y
c
-
d
tr
x
X
G
G
.

G
Y
= 8000 Nm
3
/h ta ®æi ra G
Y
=
4,22
8000
= 357.14 (kmol/h)
G

tr
= G
Y
.
d
Y1
1
= G
Y
.(1-y
®
)
G
tr
= (1-Y
®
).G
Y
= 357,14.(1-0,12)
G
tr
= 314,29 (
hKmol
)
G
xmin
:l-îng dung m«i tèi thiÓu ®¹t ®-îc khi:
X
c
= X

cmax
=
 
d
d
Ymm
Y
.1

X
cmax
=
0,136
1,45 (1,45 1)*0.136

X
cmax
= 0.09 (Kmol/Kmol dm)
Do ®ã G
xmin
= G
tr
.
dc
cd
XX
YY


max


G
xmin
= 314.29.
0,136 0.01091
0.09 0





G
xmin
= 436,83 (Kmol/h)
Thực tế G
x
= β.G
xmin
thường lấy β=1.2

G
x
= 1,2.G
xmin
= 542,2(Kmol/h)


9
Ph-ơng trình đ-ờng làm việc
Y =

X
G
G
tr
X
.
+ Y
c
-
d
tr
X
X
G
G
.

Y =
524,2
.
314.29
X
+ 0.01091
=1,7X + 0.01091

2.tính đ-ờng kính của tháp
*Công thức D =
tb
tb
V


.3600.
.4
(m) (II_181)
Trong đó: + V
tb
: L-ợng khí trung bình đi trong tháp (m
3
/h)
+
tb

: Tốc độ khí trung bình đi trong tháp (m/s)
*Tính toán
+ V
ytb
=
2
ycy
VV

Với + V
yđ
: L-u l-ợng hỗn hợp khí đầu ở điều kiện làm việc (m
3
/h)
+ V
yc
: L-u l-ợng khí thải ra khỏi tháp (m
3

/h)
Ta cú :
T
VP
yd
.
=
0
0
.
T
VP
tc


2.
303
yd
V
=
273
8000.1



V
yd
= 4439,56(m
3
/h)

+ V
yc
= V
tr
.(1+Y
c
)
với V
tr
=
0
0
.
4,22.
TP
TPG
tr
=
314,29.22,4.1.303
2.273



V
yc
= 3949,49 (m
3
/h)



V
ytb
=
2
ycy
VV
=
4439,56 3949,49
2




V
ytb
= 4194,53(m
3
/h)



10
*Vận tốc khí đi trong tháp

gh

= 0,05.
yx

/

(Kg/m
2
.s) (II_184)
Trong đó +
x

:khối l-ợng riêng của pha lỏng (kg/m
3
)
+
y

: khối l-ợng riêng của pha khí (kg/m
3
)
+ h: khoảng cách giữa các đĩa (m)
với D = 1,2

1,8 m thì h

0,35

0,45 (m)
Tra trong sổ tay I ta đ-ợc:
y

=
CHCL
o
30


=
T
PM
HCL
.4,22
.273.
(kg/m
3
)
=>
y

=2,936(kg/m
3
)

x

=
C
o
OH 30,
2

= 995,68 (kg/m
3
)



gh

= 0,05.
995.68/2,936
=0,92(m/s)
trỏnh to bt ta chn
lv

=(0.8ữ0.9)
gh




lv

=0.85
gh

=0,78(m/s)
Vậy D =
4.4194,53
.3600.0,78

= 1.38 (m)
Quy chuẩn D = 1,4 (m) thỏa mãn với cách chọn h = 0,45 (m).


lv


=0,76(m/s)
* Đ-ờng kính t-ơng đ-ơng của ống chảy chuyền
d
c
=
z
G
cx
xtb
3600.
.4

(II_236)
G
xtb
: l-u l-ợng trung bình đi trong tháp (kg/h)

x

= 995.68 (kg/m
3
)
z:số ống chảy chuyền (1

2ống) ta chọn z = 1

c

: tốc độ chất lỏng trong ống chảy chuyền


c

2,01,0
(m/s) Ta chọn
c

= 0,2(m/s)
G
xđ
= 524,53 (Kmol/h)


d
c
=
4.524,2.18
.3600.995,68.0,2.1

= 0,13 (m)

d
c
=15(Cm)

11

c

=0,15(m/s)


Khoảng cách từ đĩa đến chân ống chảy chuyền
l
3
= 0,25d
c
= 0,25.15
l
3
= 3,75(Cm)Quy chuẩn l
3
= 4(Cm)
Chiều cao ống chảy chuyền trên đĩa:
Chn h
c
= 12(mm)
Chiều cao mức chất lỏng bên trên ống chảy chuyền
3. tính chiều cao của tháp
3.1.Hệ số chuyển khối
K
y
=
xy
m


1
1
(II_162)
Trong đó: + m: hệ số phân bố vật chất phụ thuộc vào t
o

,P,nồng độ các pha
+
y

: hệ số cấp khối pha khí (Kmol/m
2
.s) (
y
= 1)
+
x

: hệ số cấp khối pha lỏng (Kmol/m
2
.s) (
x
= 1)
Tính
y

,
x

theo các công thức:

x

=
41,0.95,1
.10.7,33

4



y
Px












Kmol
Kmol
sm
Kmol

2
(II_164)

y

=
xy

P

10.03,3
76,0
4












Kmol
Kmol
sm
Kmol

2
(II_164)

y

: Tốc độ khí tính cho mặt cắt tự do của tháp (m/s)

x

P
=

P
đ
-

P
k
:Sức cản thuỷ lực của lớp chất lỏng trên đĩa


P
đ
: Sức cản thuỷ lực chung của đĩa (N/m
2
)


P
k
: Sức cản của đĩa khô (N/m
2
)



12
Ta có trở lực tháp tính theo công thức:



P = N
tt
.

P
đ
(N/m
2
) (II_192)


P
đ
=

P
k
+

P
s
+

P
t
(N/m
2
) (II_192)




P
đ
-

P
k
=

P
s
+

P
t

*

P
s
: trở lực của sức căng bề mặt (N/m
2
)



P
s
=

2
4.
1,3 0,08
hh
lo lo
dd


(N/m
2
) (II_194)

2

=
C
o
OH 30,
2

= 71,15.10
-3
(N/m)
chn d
lo
= 2,5(mm)

s
P
=

3
3 2 6
4.71,15.10
1,3.2,5.10 0,08.2,5 .10



= 87,56 (N/m
2
)
*
t
P
: Trở lực của lớp chất lỏng trên đĩa (N/m
2
)

t
P
=
2
3
1,3[ . ( )
.
x
c
G
K hc K
mL


].g.
x

(N/m
2
) (II_194)
h
c
: chiều cao óng chảy truyền nhô lên trên đĩa , m
g : Gia tốc trọng tr-ờng = 9,81 (m/s
2
)
G
x
: l-u l-ợng lỏng , kg/h
L
c
: chiều dài cửa chảy tràn , m
K: tỉ số KLR bt v lng chp nhn K=0,5
L
c
=
d

=
.0,15

=0,47(m)

524,2.18

5 10000
0,47
Gx
m
Lc



t
P
=
2
3
524,2.18
1,3[0,5.0,012 0,5( )
10000.0,47

].9,81. 995,68
= 16115

x
P
=
t
P
+

P
s
= 16115 + 87,56

= 16202,56(N/m
2
)




13
Vậy ta tính đ-ợc:

y

= 4,1










Kmol
Kmol
sm
Kmol

2




x

= 49,12










Kmol
Kmol
sm
Kmol

2

3.2 Số đơn vị chuyển khối
T
y
m
=
y
y
G

fK
.
(II_173)
Với tháp a li cú ng chy truyn thì:
f: diện tích làm việc của đĩa (m
2
) tính theo công thức:
f = F n.f
cb

F : mặt cắt tự do của thiết bị (m
2
)
F =
4
.
2
D

=
4
4,1.
2

= 1,54 (m
2
)
f
cb
: mặt cắt ngang các ống chảy chuyền (m

2
)
f
cb
=
4
.
2
c
d

=
4
15,0.
2

= 0,018 (m
2
)
n :số ống chảy chuyền = 1 chọn theo trên

f
= 1,54 0,018

f
= 1,522 (m
2
)









14

X
X
Y
cb
45,01
45,1




Y
Y
X
cb
45,045,1


Y=1,7X + 0,01091

Thành lập bảng quan hệ

X

2.
5
10


4.10
-5
6.10
-5
8.10
-5
10
-4
Y
0,01094

0,01095

0,01101

0,01105

0,01108

m
=
CB
CB
XX
YY




1,45
1,45
1,45
1,45
1,45
X
cb
0,00752
0,00753
0,00757
0,00759
0,00761
Y
CB
0,000029
0,000058

0,000087

0,00012

0,00014


m
tb
= 1,45


K
y
= 3,66
G
y
=
094,0
303.082,0.3600
53,4194.2

RT
PV
(kmol/s)


m
yt
= 59,3


C
y
=
3,59
e

Xác định đ-ờng cong phụ bằng cách tìm đoạn
BC
theo công thức

BC
=
y
C
AC

Với A thuộc đ-ờng cân bằng
C thuộc đ-ờng làm việc
Nối các điểm B
1
,B
2
, ,B
n
ta có đ-ờng cong phụ
Do C
y
rt ln nờn cú th coi ng cong ph trựng ng cõn bng.
Vẽ trên đồ thị ta xác định đ-ợc N
tt
= 8


15

0
0.02
0.04
0.06
0.08

0.1
0.12
0.14
0.16
0.18
0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1

3.3.Tính chiều cao
H = N
tt
.




H
+ (0,8

1) (m)
N
tt
: Số đĩa thực tế


:chiều dày của đĩa (m) chọn

= 5.10
-3
(m)
H

đ
: khoảng cách giữa các đĩa (m) =0,4 (m) theo trên.
Thay vào ta có
H = 8.(0,4 + 5.10
-3
) + 0,8
H = 4,04 (m)
Quy chuẩn H = 4,2 (m)









iii.tính trở lực của tháp

16
Tính trở lực theo công thức :

P = N
tt
.

P
đ
(N/m
2

) (II_192)


P
đ
=

P
k
+

P
s
+

P
t
(N/m
2
) (II_192)
Ta đã tính đ-ợc :


P
s
= 87,56 (N/m
2
)



P
t
= 16115 (N/m
2
)
Còn

P
k
tính theo công thức sau:


P
k
=
2
.
.
2
oy


(N/m
2
)


: hệ số trở lực th-ờng

=


55,4
chọn

= 5

y

: khối l-ợng riêng của pha khí có
y

= 2,936 (kg/m
3
)

o

: Tốc độ khí qua rãnh chóp
o

= 0,76 (m/s)



P
k
=
2
76,0.936,2
.5

2
= 4,24 (N/m
2
)
Vậy

P
đ
= 87,56 + 16115 + 4,212 = 16207 (N/m
2
)

Trở lực toàn tháp là:


P = 8.16207 = 129656 (N/m
2
)













Bảng mô phỏng

17

P
(atm)
T
( Độ
C)
X
c
G
x
K
y


N
t
D
(m)
H
(m)

P
(N/m
2
)
1
30

0,043
1097,15
4,8
9
1,65
4,5
195788
1
40
0,041
1135
4,5
9
1,7
5
199535
2
25
0,13
363
3,74
7
1,4
4
113450
2
40
0,087
542,3
3,4

8
1,45
4,2
132298



Nhận xét:
-ở cùng một áp suất và nhiệt độ,khi l-ợng dung môi tăng lên thì trở lực tháp nhỏ,chiều cao giảm
do đó tiết kiệm đ-ợc chi phí thiết kế nh-ng nồng độ cuối của dung dịch thấp(dung dịch loãng)
-ở cùng một áp suất, khi gim nhiệt độ thì trở lực và chiều cao tháp cũng gim do đó tiết kiệm
đ-ợc chi phí thiết kế
-ở cùng 1 nhiệt độ,1 l-ợng dung môi khi gim áp suất thì trở lực tháp tng,chiu cao thỏp
tng ,tng chi phí thiết kế;X
c
gim tháp làm vic kộm việc hiệu quả hn.









Iv.Thiết kế thiết bị phụ

18
1. Bơm chất lỏng


Công thức yêu cầu trên trục bơm
N =


.1000
HgQ
(kW) (I_532)
Trong đó:
Q: năng suất bơm (m
3
/s)


: Khối l-ợng riêng của chất lỏng (kg/m
3
)
g : Gia tốc trọng tr-ờng (m/s
2
)
H : áp suất toàn phần của bơm (m)
1.1.Tính H(m)
H =
g
PP
.
12


+ H
0

+ h
m
(I_535)
P
1
:áp suất trên bề mặt ống hút

P
1
= P
kk
= 1 atm= 1,013.10
5
(N/m
2
)
P
2
: áp suất trên bề mặt ống đẩy

P
2
= P
LV
= 2 atm = 2,026.10
5
(N/m
2
)
H

0
: chiều cao nõng chất lỏng (m)
h
m
: áp suất tiêu tốn để thắng toàn bộ trở lực trên ống hút và ống đẩy.
Tính h
m
:
h
m
=
g
P
.


(I_459)

P
:áp suất toàn phần cần thiết để khắc phục tất cả sức cản thuỷ lực trong hệ thống


P =

P
đ
+

P
m

+

P
t
+

P
k
+

P
C
(I_459)
*

P
đ
:áp suất động học,là áp suất cần thiết để tạo vận tốc do dòng chảy ra khỏi ng
P


2
Máy bm
b chứa
nc
Tháp



Van

toàn
Van điều chỉnh


19


P
đ
=
2
.
2

(N/m
2
) (I_459)


:khối l-ợng riêng của H
2
O ở 30
0
C :995,68 (kg/m
3
)
Đ-ờng kính t-ơng đ-ơng trong ống chất lỏng:
d
tđ
=


.785,0
V
(I_448)
V : l-u l-ợng thể tích dung môi (m
3
/s)
V =
3600
x
V
=
524,2.18
995,68.3600
= 2,63.10
-3
(m
3
/s)
Chọn vận tốc trung bình dung môi trong ống

=1 (m/s)


d
tđ
=
3
2,63.10
0,785.1


= 0,058 (m)
Quy chuẩn d
tđ
= 0,06 (m)


Vận tốc dung môi trong ống dẫn là:


=
td
d
V
2
.785,0
=
3
2
2,63.10
0,785.0,06

= 0,93 (m/s)
Vậy

P
đ
=
2
995,68.0,93

2
= 430,6(N/m
2
)
*

P
m
: áp suất để khắc phục trở lực do masát trên đ-ờng ống dẫn

P
m
=
2
.

2


td
d
L
(N/m
2
) (I_459)
Với + L: chiều dài toàn bộ hệ thống ống
+ d
tđ
: đ-ờng kính t-ơng đ-ơng của ống dẫn (m)
+


: hệ số masat xác định theo công thức

1
= -2.lg
















7,3Re
81,6
9,0
(I_464)
Re : chuẩn số Rêynol xác định theo công thức
Re =


d

với

0
2
30H O C

= 0,801.10
-3
(N.s/m
2
)


Re =
3
0,93.0,06.995,68
0,801.10

= 69362 > 4000

20


Chất lỏng chảy xoáy do đó xác định

theo công thức ở trên la phù hợp
-Xác định





: độ nhám t-ơng đối

=
td
d

(I_464)
Chọn

= 0,1.10
-3
(m)




=
-3
0,1.10
0,06
= 1,7.10
-3
(m)
Vậy

1
= -2.lg

















7,3
10.7,1
69362
81,6
3
9,0
= 6,3




= 0,025



P

m
=
2
93,0.68,995
.
06,0
8
.025,0
2
= 1435,28 (N/m
2
)
*

P
C
: áp suất để khắc phục trở lực cục bộ

P
C
=
2
.
.
2



-


: hệ số trở lực cục bộ của toàn bộ đ-ờng ống

=

i


Chọn ống thép tráng kẽm(mới và tốt):
1

= 0,5
Chọn 2 van tiêu chuẩn :
2

= 4,1

Hệ số trở lực khuỷu:3 khuỷu 90
0

3

= 0,38




=
1

+

2

+
3

= 0,5 + 2.4,1 + 3.0,38 = 9.84
Vậy

P
C
=
2
68,995.93,0
.84,9
2
= 4237 (N/m
2
)
*

P
t
: áp suất cần thiết để khắc phục trở lực trong,coi

P
t
= 0
*

P

k
: áp suất bổ sung cuối ống dẫn coi

P
k
= 0


Vậy ta đ-ợc:


P = 430,6 + 1435,28 + 4237 +0 + 0
= 6103 (N/m
2
)

21


h
m
=
g
P
.


=
81,9.68,995
6103

= 0,623 (m)


H =
mo
hH
g
PP


.
12


=
623,05
81,9.68,995
10.013,110.026,2
55



= 16 (m)
1.2 Hiệu suất của bơm

=
cktlo




Trong đó: +
o

:hiệu suất thể tích tính đến sự hao hụt chất lỏng chảy từ vùng áp suất cao đên
vùng áp suất thấp và do chất lỏng vào qua các chỗ hở của bơm
o

= 0,9
+
tl

: hiệu suất thuỷ lực tính đến masat và sự tạo thành dòng xoáy trong bơm
tl

=
0,85
+
ck

:hiệu suất cơ khí tính đến masat cơ khí ở ổ bi , ổ lót trục
ck

= 0,95(I_536)
Vậy

= 0,9.0,85.0,95 = 0,72675
1.3 Năng suất của bơm
Q = V = 2,63.10
-3
(m

3
/s)
Thay vào trên ta có:
N =
72678,0.1000
16.81,9.68,995.10.63,2
3
= 0,6 (kW)

Công suất động cơ điện là N
đc
=
ctr
N

.


tr

:hiệu suất truyền động lấy
tr

= 0,85

c

:hiệu suất động cơ điện lấy
c


= 0,9


N
đc
=
85,0.9,0
6,0
= 0,8 (kW)
Th-ờng động cơ điện đ-ợc chọn có công suất dự trữ với hệ số dự trữ công suất

= 1,5
Vậy động cơ cần mắc cho bơm của hệ thống là:
N
đc
chọn
=

.N
đc
= 1,5.0,8 = 1,2(kW).
Ta chn bm cú cụng sut 1,5 kW

22





2. Máy nén khí


Công suất nén lí thuyết
N =
1000
.LG
(kW) (Quá trình I_380)
Trong đó G : năng suất nén của máy nén (kg/ s)
L : Công nén một kg khí theo quá trình nén đa biến (Jkg)
*L đ-ợc tính nh- sau:
L =























1
1
1
1
2
11
m
m
P
P
VP
m
m
(J/kg)
Với m: chỉ số nén đa biến chọn m = 1,5
P
1
: áp suất khí lúc hút(N/m
2
)
P
2
: áp suất khí lúc đẩy(N/m
2
)
V
1
: Thể tích riêng của khí ở điều kiện hút tại P

1
và T
1
(m
3
/kg)
2.1 Tớnh P
2
P2 = P
lv
+

P
m
+

P
C

*

P
m
: áp suất để khắc phục trở lực do masát trên đ-ờng ống dẫn

Máy nén
Tháp




Van điều chỉnh

23

P
m
=
2
.

2


td
d
L
(N/m
2
) (I_459)
Với + L: chiều dài toàn bộ hệ thống ống dẫn
+ d
tđ
: đ-ờng kính t-ơng đ-ơng của ống dẫn (m)
+

: hệ số masat xác định theo công thức

1
= -2.lg

















7,3Re
81,6
9,0
(I_464)
Re : chuẩn số Rêynol xác định theo công thức
Re =
hh
d




+ Đối với hỗn hợp khí :

kk

kktb
HCl
HCl
tb
hh
hh
MmM
m
M


)1(


[I-85]
m
tb
: phần thể tích trung bình của HCl ( = y
tb
= 0,12)
M
hh
: khối l-ợng mol của hỗn hợp khí (kg/kmol)
M
HCl
, M
kk
: khối l-ợng mol của HCl và không khí ( kg / kmol )
kkSH


,
2
: độ nhớt của H
2
S và không khí ( Ns/m
2
)
Có : M
HCl
= 36,5 , M
kk
= 29
Khối l-ợng mol phân tử trung bình của hỗn hợp khí là:
M
Ytb
= y
tb
.
HCl
M

+ (1-y
tb
).M
KK

Vậy ta có:
M
Ytb
= 0,12.36,5 + (1-0,12).29 = 29,9(kg/kmol)


5
1,5.10
HCl



(Ns/m
2
) [III.117]

5
10.81,1


kk

(Ns/m
2
) [III.117]
Vậy :
->
5
55
29,9
1,7.10
36,5 (1 0,12)29
0,12
1,5.10 1,81.10
hh









24
Tại ống hút:
Chọn L
h
=4(m)
Đ-ờng kính ống hút
d =

.785,0
V
(I_448)
Trong đó :

: vận tốc trung bình của hỗn hợp khí (m/s)
V: l-u l-ợng thể tích khí (m
3
/s)
Chọn

= 25(m/s)



d =
4439,56 .2
3600.0,785.25
= 0,354 (m)
Quy chuẩn d = 0,360 (m)
Thay trở lại ta có

=
2
.785,0 d
V
=
2
4439,56 .2
3600.0,785.0,36
= 24,24(m/s)
Do đó kết quả chọn là phù hợp.
Vậy d
hút
= 0,36 (m)


=
0

29,9.1.273
22,4. . 22,4.303.1
ytb o
M pT
TP


=1,2(g/l)



Re =
5
24,24.0,36.1,2
1,7.10

= 616000


Xác định




: độ nhám t-ơng đối

=
td
d

(I_464)
Chọn

= 0,1.10
-3
(m)





=
06,0
0,1.10
-3
= 1,7.10
-3
(m)
Vậy

1
= -2.lg
0,9
3
6,81 1,7.10
616000 3,7









= 6,61





= 0,023



P
mh
=
2
4 1,2.24,24
0,023. .
0,36 2
= 75,08 (N/m
2
)

25
- Tại ống đẩy
Chọn L
d
= 4 m
Đ-ờng kính ống đẩy
d =

.785,0
V
(I_448)
Trong đó :


: vận tốc trung bình của hỗn hợp khí (m/s)
V: l-u l-ợng thể tích khí (m
3
/s)
Chọn

= 25 (m/s)


d =
4439,56
3600.0,785.25
= 0,25 (m)
Quy chuẩn d = 0,25 (m)
Thay trở lại ta có

=
2
.785,0 d
V
=
2
4439,56
3600.0,785.0,25
= 25,1(m/s)
Do đó kết qu chọn là phù hợp.
Vậy d
đẩy
= 0,25 (m)



=
0

29,9.2.273
22,4. . 22,4.303.1
ytb o
M pT
TP

=2,4(g/l)



Re =
5
25,1.0,25.2,4
1,7.10

= 885882,3


Xác định




: độ nhám t-ơng đối


=
td
d

(I_464)
Chọn

= 0,1.10
-3
(m)




=
06,0
0,1.10
-3
= 1,7.10
-3
(m)
Vậy

1
= -2.lg
0,9
3
6,81 1,7.10
885882,3 3,7










= 6,63




= 0,023



P
md
=
2
4 2,4.25,1
0,023. .
0,25 2
= 278,2 (N/m
2
)