Đồ án môn học
Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý khí thải HCl công suất 1000 m3/h

MỤC LỤC

SVTH: Nhóm 1
GVHD: Lâm Vĩnh Sơn

1


Đồ án môn học
Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý khí thải HCl công suất 1000 m3/h

DANH MỤC BẢNG

SVTH: Nhóm 1
GVHD: Lâm Vĩnh Sơn

2


Đồ án môn học
Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý khí thải HCl công suất 1000 m3/h

DANH MỤC HÌNH

SVTH: Nhóm 1
GVHD: Lâm Vĩnh Sơn

3

Đồ án môn học
Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý khí thải HCl công suất 1000 m3/h
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT
KCN

: Khu công nghiệp

QCVN
BTNMT
WHO

: Quy chuẩn Việt Nam
: Bộ Tài Nguyên Môi Trường
: World Health Organization ( Tổ chức Y tế Thế giới )

SVTH: Nhóm 1
GVHD: Lâm Vĩnh Sơn

4


Đồ án môn học
Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý khí thải HCl công suất 1000 m3/h

CHƯƠNG I
TỔNG QUAN
1.1 Tình hình chung
Nền kinh tế và sản xuất công nghiệp của nước ta sau gần 20 năm đổi mới (kể từ 1986

đến nay) đã đạt những thành tích quan trọng, góp phần đưa đất nước ta thoát khỏi tình
trạng trì trệ, lạc hậu, kém phát triển với thu nhập quốc dân ngày một tăng cao và tăng
trưởng kinh tế khá ổn định ở mức tương đối khá so với một số nước trong khu vực.
Ngoài những lợi ích về kinh tế xã hội, sự phát triển sản xuất công nghiệp cũng gây ra
nhiều tác hại cho môi trường do các nguồn gây ô nhiễm khác nhau: bụi, khí độc hại,
nước thải và chất thải rắn.
Hiện nay ở một số cơ sở sản xuất cũ quy mô vừa và nhỏ có áp dụng các phương pháp
xử lý bụi và khí độc hại đơn giản như: buồng lắng bụi, xiclon, lọc bụi túi vải, tháp rửa
khí, tháp hấp thụ bằng vật liệu rỗng tưới nước hoặc tưới dung dịch sữa vôi. Nhìn
chung các loại thiết bị và hệ thống xử lý khí ở khu vực này còn ở mức thấp do trình độ
thiết kế, chế tạo, trình độ công nhân vận hành chưa được nâng cao, cộng vào đó là ý
thức của các chủ doanh nghiệp chưa thật sự tự giác trong việc lắp đặt và vận hành hệ
thống xử lý khí thải nhằm hạn chế phát thải ô nhiễm để bảo vệ môi trường.
Riêng đối với một số ngành công nghiệp quan trọng như: xi măng, nhiệt điện và nhất
là công nghiệp có vốn đầu tư nước ngoài thì hệ thống xử lý khí thải tương đối quy mô
và đồng bộ, bao gồm cả thiết bị lọc bụi xiclon, túi vải và tĩnh điện.

1.2 Hiện trạng xử lý bụi và khí độc hại của một số nghành sản xuất chính
1.2.1 Tại các tỉnh miền Bắc và miền Trung
Tình hình xử lý khí thải ở các tỉnh thuộc vùng kinh tế trọng điểm miền Bắc và miền Trung
nhìn chung còn ở mức rất hạn chế, chủ yếu là xử lý bụi ở một số cơ sở sản xuất quan trọng và
quy mô lớn như các nhà máy xi măng, nhiệt điện. Công nghệ xử lý bụi ở đây là dùng thiết bị
lọc bụi xiclon khô và ướt tự chế tạo. Riêng ngành sản xuất ximăng, ở hầu hết các nhà máy
quy mô vừa và lớn đều sử dụng thiết bị lọc bụi tĩnh điện nhập ngoại. Hiệu quả xử lý bụi ở các
cơ sở này nói chung là đạt yêu cầu về tiêu chuẩn phát thải và tiêu chuẩn môi trường không khí
xung quanh cho các khu vực dân cư lân cận. Phần xử lý khí độc hại hầu như chưa được chú
trọng và chủ yếu là dựa vào khả năng khuyếch tán chất ô nhiễm bằng ống khói có chiều cao
cần thiết.
Dưới đây là các bảng thống kê các công nghệ xử lý khí thải đã được áp dụng trong một số
ngành sản xuất chính ở vùng kinh tế trọng điểm miền Bắc và miền Trung do các đơn vị

KHCN trong nước thiết kế, chế tạo và lắp đặt (Chỉ nêu các cơ sở tiêu biểu và có đầy đủ số
liệu khảo

SVTH: Nhóm 1
GVHD: Lâm Vĩnh Sơn

5


Đồ án môn học
Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý khí thải HCl công suất 1000 m3/h
Hệ thống xử lý bụi do Viện KHKT Bảo hộ Lao động thiết kế lắp đặt và hoạt động có hiệu quả
tại Nhà máy điện Uông Bí từ năm 2003

1.2.2 Tại các tỉnh miền Nam
Ở các tỉnh thuộc vùng kinh tế trọng điểm miền Nam, tình hình xử lý khí thải dù chưa triệt để,
nhưng cũng có những bước phát triển tương đối đều hơn, cả về xử lý bụi lẫn khí độc hại. Sau
đây là tình hình xử lý khí thải của một số ngành công nghiệp chủ yếu.
Đối với nguồn ô nhiễm do đốt nhiên liệu
Theo kết quả điều tra, ở các khu công nghiệp (KCN) của vùng kinh tế trọng điểm miền Nam
có khoảng 5% cơ sở có lò đốt nhiên liệu được lắp đặt hệ thống xử lý bụi và khí độc hại, số
còn lại hiện nay chỉ mới xây dựng phương án xử lý.
Tại KCN của tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu, một số nhà máy có đầu tư hệ thống xử lý khí độc hại
trước khi thải ra môi trường. Công nghệ sử dụng là hấp thụ bằng nước.
Đối với nguồn ô nhiễm từ các dây chuyền công nghệ
Đây là loại ô nhiễm mang tính chất đặc trưng, phụ thuộc vào từng loại ngành nghề sản xuất
cũng như công nghệ mà nhà máy, xí nghiệp lựa chọn.
Các tỉnh Đồng Nai, Bình Dương và TP. Hồ Chí Minh có nền công nghiệp phát triển mạnh
hơn Bà Rịa - Vũng Tàu. Những cơ sở sản xuất mới xây dựng hiện đại đều có các hệ thống xử
lý kèm theo dây chuyền công nghệ. Còn các cơ sở sản xuất đã có từ trước thì do máy móc cũ,

lạc hậu và gây ô nhiễm môi trường khá nghiêm trọng nên đã có một số cơ sở lắp đặt hệ thống
xử lý khí thải cho các dây chuyền công nghệ.
Xét theo ngành nghề, hiện trạng xử lý ô nhiễm không khí như sau:
- Công nghiệp chế biến gỗ
Các nhà máy chế biến gỗ tập trung nhiều nhất ở các khu công nghiệp thuộc tỉnh Bình Dương,
Đồng Nai, nhưng chỉ ở một số ít nhà máy có hệ thống xử lý bụi 2 cấp: xiclon và bộ lọc túi vải
như công ty gỗ Việt Giai, xí nghiệp chế biến gỗ xuất khẩu An Bình... Công nghệ xử lý bụi 2
cấp đảm bảo tiêu chuẩn phát thải theo qui định
- Công nghiệp xi măng và vật liệu xây dựng
Đây là ngành công nghiệp với chất ô nhiễm chủ yếu là bụi vô cơ kích thước nhỏ. Các nhà
máy xi măng mới xây dựng hoặc nhà máy lớn đều được trang bị hệ thống lọc bụi hiện đại,
hiệu suất cao (hệ thống lọc bụi tĩnh điện) như Nhà máy xi măng Sao Mai. Phần lớn các nhà
máy gạch men, sứ vệ sinh mới xây dựng đều sử dụng thiết bị lọc bụi túi vải có bộ giũ bụi
bằng khí nén để thu hồi bụi. Hiệu suất thu hồi cao (>90%). (Sơ đồ công nghệ xử lý bụi tại các
công ty xi măng và gạch men cho trên hình 3).

SVTH: Nhóm 1
GVHD: Lâm Vĩnh Sơn

6


Đồ án môn học
Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý khí thải HCl công suất 1000 m3/h
Trong khu vực một số nhà máy thép như Nhà máy thép Biên Hòa, Nhà máy cơ khí luyện kim
của Công ty Thép miền Nam, Công ty thép Sun Co, Công ty thép Pomina... đã sử dụng công
nghệ xử lý khói thải từ lò hồ quang theo nguyên lý thu bụi bằng túi vải có kết hợp khử CO.
Khí thải sau xử lý đạt TCVN 5939-1995 (đối với nguồn loại B).
- Công nghiệp mạ kim loại
Đây là một ngành công nghiệp đang có xu hướng phát triển nhanh tại khu vực với các chất ô

nhiễm không khí điển hình là hơi axit (HCl), khí NH3, bụi. Công nghệ xử lý khí thải cho
ngành công nghiệp này là sử dụng phương pháp hấp thụ với thiết bị hấp thụ 2 cấp đạt hiệu quả
cao, đã được sử dụng tại các công ty tôn Phương Nam, Posvina, lưới thép Bình Tây, tôn
Phước Khanh, công ty Vingal...
- Các ngành công nghiệp khác
Trong một số ngành công nghiệp khác, các nhà máy cũng đã tiến hành lắp đặt các hệ thống xử
lý ô nhiễm không khí chủ yếu là bụi như các nhà máy sản xuất giày, may mặc, cơ khí, thuốc
bảo vệ thực vật ... Công nghệ chủ yếu được các nhà máy sử dụng để lọc bụi thường là dùng
xyclon, thiết bị lọc túi vải hoặc tháp rửa khí (scrubber).

1.3 Tổng quan về khí Hidroclorua

Hình 1.1 Cấu trúc HCl
- Công thức phân tử HCl (khí)
- Phân tử gam: 36.4606 g/mod
- Độ hòa tan trong nước ở 20oC: 720g/l
- Điểm nóng chảy: -144.2oC
- Điểm sôi: -85.1oC.
- Hòa tan trong nước, dung dịch NaOH, Ca(OH)2.
- HCl là khí độc hại, khí ăn mòn.
Hợp chất hóa học hidroclorua (HCl), là một chất khí không màu, độc hại, có tính an
mòn cao, tạo thành khói trắng khi tiếp xúc với hơi ẩm. Hơi trắng này là axit clohidrit
được tạo thành khi hiroclorua hòa tan trong nước. hidroclorua cũng như axit clohidric
là các hóa chất quan trọng trong công nghiệp hóa chất, khoa học, công nghệ.
Phân tử hidroclorua (HCl) là một phân tử hai nguyên tử đơn giản, , bao gồm một
nguyên tử hidro và một nguyen tử clo kết hợp với nhau qua một nguyên tử hidro và
SVTH: Nhóm 1
GVHD: Lâm Vĩnh Sơn

7



Đồ án môn học
Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý khí thải HCl công suất 1000 m3/h
một nguyên tử clo kết hợp với nhau thông qua một liên kết đơn cộng hóa trị. Do
nguyên tử clo có độ âm điện cao hơn so với nguyên tử hidro nên lien kết cộng hóa trị
này là phân cực rỏ rang. Do phân tử tổng thể có momen lưỡng cực lớn với điện tích
một phần âm - tại nguyên tử clo và điện tích dương tại nguyên tử hidro, nên phan tử
hai nguyên tử clorua hidro là phân tử phân cực mạnh. Vì vậy nó rất dể hòa tan trong
nước cũng như trong các dung môi phân cực khác. Khi tiếp xúc với nước, nó nhanh
chóng bị oxi hóa , tạo thành các cation là hidronium (H 3O+) và các anion (Cl-) thông
qua phản ứng hóa học thuận nghịch sau:
HCl + H2O  H3O+ + ClHCl là một chất khí có mùi xốc, trọng lượng riêng 1.264 ở 17 oC ( so với KK). Nhiệt độ
nóng chảy -114,7oC nhiệt độ sôi -85,2oC. Nhiệt độ tới hạn 51.25oC, áp suất tới hạn
86at. Tỷ trọng HCl lỏng -113oC là 1.267, ở 110 oC là 1.206. ngoài kong6 khí ẩm bốc
thành sa mù tạo ra những hạt nhỏ acid clohidrit. Tan nhiều trong nước và phát nhiệt.
tan trong rượu, trong benzene (2% ở 18oC), trong ete (35% ở 0oC). Hằng số phân ly
của HCl ở 0oC bằng 2.5.107.
Tính chất hóa học: HCl có khả năng tác dụng với:
- Kim loại: giải phóng khí hidro và tạo muối clorua( trừ các kiêm loại đứng sau
hidro trong dãy hoạt động hóa học như Cu, Hg, Ag, Pt, Au).
Fe + 2HCl  FeCl2 + H2
- Oxit bazo: tạo muối clorua va nước.
ZnO + 2HCl  ZnCl2 + H2O
- Bazo: tạo muối clorua và nước.
NaOH + HCl  NaCl +H2O
- Muối: tác dụng với các muối có góc anion hoạt động yếu hơn tạo muối mới và
axit mới.
CaCO3 + 2HCl  NaCl2 + H2O
Ngoài ra, trong trong một số phản ung71HCl còn thể hiện tính khử bằng cách

khử một số hợp chất như KMnO4(đặc), MnO2, KClO3 giải phóng khí clo
KMnO4(đặc) + 16HCl  2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O
MnO2 + 4HCl  MnCl2 + Cl2 + 2H2O.
1.3.1 Nguồn gốc phát sinh khí HCl
HCl được sinh ra trong quá trình:
- Điện phân muối ăn trong sản xuất xút.
- Gia công chế biến có sử dụng Clo ( quá trình Clo hóa ).
- Các cơ sở gia công chế biến kim loại có tẩy rửa bằng HCl.
- Quá trình thiêu đốt chất dẻo, giấy và rác thải công nghiệp.
- Quá trình mạ điện.
- Quá trình làm sạch các nồi đung nấu.
- Quá trình sản xuất phân bón, dệt nhộm và chế biến thực phẩm.
1.3.2 Ảnh hưởng của HCl đối với MT và con người
a. Đối với con người.
SVTH: Nhóm 1
GVHD: Lâm Vĩnh Sơn

8


Đồ án môn học
Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý khí thải HCl công suất 1000 m3/h
Tiếp xúc với khí HCl gây ra ảnh hưởng đến sức khỏe con người ở nhiều dạng khác
nhau bao gồm làm ngứa phổi, da và màng nhầy, làm tê liệu hóa các chức năng của hệ
thống thần kinh trung ương, ngoài ra còn các vấn đề về hô hấp và tiêu hóa.
Tiếp xúc nhiều hơi axit có thể bị nhiễm độc, gây ra bệnh viêm dạ dày, viêm phế quản
kinh niên, bệnh viêm da và giảm thị giác.
Do tác dụng kích thích cục bộ, HCl sẽ gây bỏng, sưng tấy, tụ máu, trường hợp nặng có
thể dẩn tới phổi bị mọng nước.
Tiếp xúc khí HCl qua đường hô hấp lâu ngày có thể gây ra khan giọng, phỏng và loét

đường hô hấp, đau ngực và bệnh dị ứng phổi.
Tiếp xúc với liều lượng cao gây ra nôn mửa, dị ứng phổi và chết do nhiễm độc.
HCl tạo thành axit có tíh ăn mòn cao khi tiếp xúc với cơ thể. Việt hít thở hơi khói gây
ra ho, nghẹt thở, viêm mủi. họng và phần phía trên của hệ hô hấp. Trong những trường
hợp nghiêm trọng là phù phổi, tê liệt hệ tuần hoàn và tử vong. Tiếp xúc với da có thể
gây mẩn đỏ, các thương tổn hay bỏng nghiêm trọng.
Theo kết quả nghiên cứu của Tổ chức Y tế thế giới (WHO), HCl có thể ảnh hưởng hệ
thống vị giác, mắt, da, mũi, mồm.
- Bắt đầu ở nồng độ 0.1-3.23 mg/m 3 đã thấy có mùi, từ 2.83-12.8 mg/m 3 thấy mùi
rõ và từ 8.3-32.9 mg/m3 thấy mùi nặng.
- Công nhân làm việc ở nồng độ 15mg/m 3 ở thời gian dài có thể bị hỏng răng và
để bảo vệ sức khỏe công nhân nên duy trì ở mức 2.9 mg/m3.
- Không gây ung thư.
b. Đối với môi trường.
HCl làm cho cây cối chậm phát triển, với nồng độ cao thì cây chết. HCl có tác dụng
làm giảm độ mỡ bong của lá cây, làm cho các tế bào biểu bì của lá bị co lại.
1.3.3 Ứng dụng
Một số ứng dụng của Hidroclorua là:
- Sản xuất axit clohidric.
- Hidroclorinat hóa cao su.
- Sản xuất các clorua vinyl và ankyl.
- Trung gian hóa học trong các sản xuất hóa chất khác.
- Làm chất trợ chảy babit.
- Xử lý bông.
- Trong công nghiệp bán dẫn (loại tinh khiết).
+ Khắc các tinh thể bán dẫn.
+ Chuyển silic thành SiHCl3 để làm tinh khiết Silic.
1.3.4 Giới hạn nồng độ HCl trong môi trường
Nồng độ tối đa cho phép của khí HCl trong không khí xung quanh: QCVN 06-2009BTNMT: một số chất độc hại trong môi trường không khí xung quanh.
Thời giant rung bình 24 giờ: 60µm/cm3.

Tiêu chuẩn của khí HCl đối với khí thải công nghiệp: QCVN 06-2009-BTNMT: Quy
chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải công nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ.
SVTH: Nhóm 1
GVHD: Lâm Vĩnh Sơn

9


Đồ án môn học
Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý khí thải HCl công suất 1000 m3/h
-

Giới hạn A ( áp dụng cho các nhà máy, cơ sở đang hoạt động): 200mg/Nm 3.
Giới hạn B (áp dụng cho các nhà máy, cơ sở xây dựng mới): 50mg/Nm 3.
Đơn vị mg/Nm3 (miligam trên mét khối khí thải chuẩn).

1.3.5 Thông số khí thải cần xử lý
Nồng độ tối đa cho phép: Cmax = C × Kp × Kv
Kp: 0.9
Kv: 0.8
Bảng 1.1 Thông số khí thải
Đầu vào

Thông số
Bụi tổng
HCl
NH3

3000
150

100

Mức độ xử lý cần đạt
Theo QCVN 19 : 2009 cột B
144
36
36

CHƯƠNG II
CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KHÍ THẢI
2.1 Phương pháp hấp thụ
Nguyên tắc: cơ sở của nguyên lý là dựa trên xự tương tác giữa chất cần hấp thụ
( thường là khí hoặc hơi) với chất hấp thụ ( thường là chất lỏng ) hoặc dựa vào khả
năng hòa tan khác nhau giữa các chất trong chất lỏng để tách các chất. tùy thuộc vào
bản chất của sự tương tác mà ta chia thành:
- Hấp thụ vật lý: hấp thụ vật lý là quá trình hấp thụ đựa trên sự tương tác vật lý
bao gồm sự khếch tán, hòa tan của các chất cần hấp thụ vào trong long chất
lỏng và sự phân bố của chúng vào giữa các phân tử chất lỏng.
SVTH: Nhóm 1
GVHD: Lâm Vĩnh Sơn

10


Đồ án môn học
Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý khí thải HCl công suất 1000 m3/h
-

-


-

Hấp thụ hóa học: là quá trình luôn đi kèm với một hay nhiều phản ứng hóa học
và bao gồm hai giai đoạn: giai đoạn khuếch than và giai đoạn xảy ra các phản
ứng hóa học. Như vậy sự hấp thụ hóa học không những phụ thuộc vào tốc độ
khuếch tán của chất khí vào trong chất lỏng mà còn phụ thuộc vào tốc độ
chuyển hóa các chất- tốc độ phản ứng của các chất. trong hấp thụ hóa học, chất
được hấp thụ có thể phản ứng ngay với các phân tử của chính chất hấp thụ.
Ưu điểm: Rẻ tiền nhất là khi sử dụng nước làm dung môi hấp thu, các khí độc
hại như: SO2, H2S, NH3, HF… có thể được xử lý rất tốt bằng phương pháp này
với dung môi nước, các dung moi thích hợp.
Có thể sử dụng kết hợp khi cần rửa khí làm sạch bụi, khi trong khí thải có chứa
cả bụi lẫn các chất độc hại mà các chất khí có khả năng hòa tan tốt trong nước
rửa.
Khuyết điểm: Hiệu suất làm sạch không cao, hệ số làm giảm khi nhiệt độ dòng
tăng cao nên không thể dung xử lý khí thải có nhiệt độ cao, quá trình hấp thụ là
quá trình tỏa nhiệt nên khi thiết kế, xây dựng và vận hành hệ thống thiết bị hấp
thụ xử lý khí nhiều trường hợp ta phải lắp đặt them thiết bị trao đổi nhiệt trong
tháp hấp thụ để làm nguội thiết bị hiệu quả của quá trình xử lý như vậy thiết bị
trở nên cồng kềnh, vận hành phước tạp.
Khi làm việc hiện tượng “sặc” rất dể xảy ra khi khống chế, điều chỉnh mật độ
tưới của pha lỏng không tốt, đặc biệt khi hàm lượng bụi lớn.
Việc lựa chọn dung môi thích hợp sẽ rất khó khăn, khi chất khí cần xử lý không
có khả năng hòa tan trong nước, lựa chọn dung môi hữu cơ sẽ nảy sinh vấn đề:
các dung môi này có thể gây độc cho con người và môi trường hay không?
Việc lựa chọn dung môi thích hợp là bải toán hốc búa mang tích kinh tế và kỷ
thuật, giá thành dung môi quyết định lớn đến giá thành xử lý và hiệu quả xử lý.
Phải tái sinh dung môi (dòng chất thài thứ cấp) khi xử dụng dung môi đắc tiền
hoặc chất thải gây ô nhiễm nguồn nước. hệ thống càng trở nên cồng kềnh, phức
tạp.


SVTH: Nhóm 1
GVHD: Lâm Vĩnh Sơn

11


Đồ án môn học
Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý khí thải HCl công suất 1000 m3/h

Hình 2.1 Tháp hấp thụ

2.1.1 Tháp đệm
Tháp đệm (tháp chêm) là tháp hình trụ gồm nhiều gồm nhiều bật nối với nhau bằng
mặt bích hay hàn vật liệu đệm được đổ đầy trong tháp theo một trong hai phương
pháp: xếp ngẫu nhiên hay xếp thứ tự.
- Ưu điểm: chế tạo đơn giản, trở lực thấp.
- Nhược điểm: hiệu suất thấp, kém ổn định do sự phân bố các pha theo tiết diện
tháp không đều, sử dụng tháp chem. Không cho phép ta kiểm soát quá trình
chưng cất theo không gian tháp, trong khi đó ở tháp mâm thì quá trình thể hiện
theo từng mâm một cách rỏ ràng, tháp chem. Khó chế tạo được kích thước lớn
theo quy mô công nghiệp.

SVTH: Nhóm 1
GVHD: Lâm Vĩnh Sơn

12


Đồ án mơn học

Tính tốn, thiết kế hệ thống xử lý khí thải HCl cơng suất 1000 m3/h

Chất khí đi ra

Chất lỏng đi vào

Bộ phận phối

Lớp điệm

Chất khí đi vào

Chất lỏng đi ra

SVTH: Nhóm 1

13
LỚP
NHÓMI

GVHD: Lâm Vĩnh Sơn

10HMT

SƠĐỒCÔNGNGHỆNN30-06-2011
NHT:15-08-2011

LÂMVĨNHSƠN
GVHDSVTH
BẢNGVẼSỐ01


HẤPTHUKHÍHClBẰNGDUNGDỊCHKIỀM
SỐBẢNGVẼ:02
KHOAMÔITRƯỜNGVÀCNSH

ĐỒÁNMÔNHỌCXỬLÝKHÍTHẢI

TP.HCM

TRƯỜNG ĐHK?THU?T-CƠNGNGH?

LỚP
NHÓMI

10HMT

Đườngdẫnkhí
ĐườngdẫnNaOH
BỂCH?ADDNaOH

LỚP
NHÓMI


SƠĐỒCÔNGNGHỆNN30-06-2011

BẢNGVẼSỐ01

BƠM
LÂMVĨNHSƠN

GVHDSVTH
ddNaOHvào
QUẠT
HẤPTHUKHÍHClBẰNGDUNGDỊCHKIỀM

HẤPTHUKHÍHClBẰNGDUNGDỊCHKIỀM

NHT:15-08-2011

SỐBẢNGVẼ:02
KHOAMÔITRƯỜNGVÀCNSH

BẢNGVẼSỐ01

ĐỒÁNMÔNHỌCXỬLÝKHÍTHẢI

TP.HCM

TRƯỜNG ĐHK ?THU?T-CƠNGNGH?

Đườngdẫnkhí
ĐườngdẫnNaOH

THÁPHẤPTHỤ

SỐBẢNGVẼ:02
KHOAMÔITRƯỜNGVÀCNSH

KHÍTHẢI


TRƯỜNG ĐHK?THU?T-CƠNGNGH?

ĐỒÁNMÔNHỌCXỬLÝKHÍTHẢI

TP.HCM

Đườngdẫnkhí
ĐườngdẫnNaOH
Đồ án mơn học BỂCH?ADDNaOH
BỒNCHỨA
KhísạchBỂCH?ADDNaOH
HệthốngXLNTcủanhàmáy(t?nd?ngs?nxu?tcloruakimlo?i)
BỒNCHỨA
Tính
tốn, thiết kế hệ
BƠM thống xử lý khí thải HCl cơng suất 1000 m3/h
Khísạch
HệthốngXLNTcủanhàmáy(t
?nd?ngs?nxu?tcloruakimlo?i)
ddNaOHvào
LỚP
NHÓMI

QUẠT
ỐNGKHÓI
BỒN CAOVỊ

10HMT

SƠĐỒCÔNGNGHỆNN30-06-2011

NHT:15-08-2011

LÂMVĨNHSƠN
GVHDSVTH

Dòngkhívào
ddNaOHvào
QUẠT
KHÍTHẢI
QUẠT
Dòngchấtlỏng
Đườngdẫnkhí
KHÍTHẢI
ỐNGKHÓI
QUẠT
BỒN CAOVỊ
ĐườngdẫnNaOH Chấtlỏng đira
ỐNGKHÓI
Khísạch
BỒN CAOVỊ
Hình 2.2 Sơ đồ
tháp
đệm
Chấtlỏng đivào
Khísạch
HệthốngXLNTcủanhàmáy(t
?nd?ngs?nxu?tcloruakimloKhísạch
?i)
BƠM
Chấtkhíđivào

Khísạch
ddNaOHvào
2.1.2 Tháp rửaDòngkhívào
khí lỏng
QUẠT
Chấtkhíđira
Dòngkhívào
Dòngchấtlỏng
a. Tháp phun khí rổng
KHÍTHẢI
Chấtkhíđivào
Dòngchấtlỏng
QUẠT
ỐNGKHÓI
Nước đượcChấtlỏng
phun từđira
trên xuốngBỒN
và
dòng khíMàngphân
được
dẫn ngược lại lên trên. Cũng có
CAOVỊ
Chấtlỏng đira
Chấtlỏng
đivào
thể bố trí vòi phun từ bốn phía xung
quanh vàChấtlỏng
phun
theo
Khísạch

đi phương
Chấtlỏng
đivào ngang vào dòng khí.
Chấtkhíđivào
Khísạch
Tháp rỗng và khơng chứa vật liệu đệm.
Tấmchắn
Chấtkhíđivào
Chấtkhíđira
Dòngkhívào
Chấtkhíđira
Chấtkhíđirườngdẫnkhí
Chấtkhíđivào
ĐườngdẫnkhíDòngchấtlỏng
Chấtlỏng
đira ĐườngdẫnNaOH
Chấtkhíđivào
Màngphân
ĐườngdẫnNaOH
Chấtlỏng đira
Lớpđệm
Màngphân
Chấtlỏng đi
Chấtlỏng đivào
HệthốngXLNTcủanhàmáy(t?nd?ngs?nxu?tcloruakimlo?i)
HệthốngXLNTcủanhàmáy(t?nd?ngs?nxu?tcloruakimlo?i) Bộphânphối
BƠM
Chấtlỏng đi ddNaOHvào
BƠM
Tấmchắn

Chấtkhíđivào
ddNaOHvào
QUẠT
Chấtkhíđira
Tấmchắn
QUẠT
Chấtkhíđira
Chấtkhíđira
KHÍTHẢI
Chấtlỏng
đira
KHÍTHẢI
Chấtkhíđira
QUẠT
Chấtlỏng đira
QUẠT
Chấtkhíđivào
ỐNGKHÓI
ỐNGKHÓI
Chấtkhíđivào
BỒN CAOVỊ
Chấtlỏng
đira
Lớpđệm
BỒN CAOVỊ
Màngphân
Khísạch
Chấtlỏng đivào
Khísạch
Lớpđệm

Bộphânphối
Chấtlỏng
đi
Khísạch
Khísạch
Chấtlỏng
đira
Bộphânphối
Chấtkhíđira
Dòngkhívào
Dòngkhívào Tấmchắn
Khívào
Chấtkhíđira
Chấtlỏng đira
Chấtkhíđira
Dòngchấtlỏng
Dòngchấtlỏng
Hệ thốngđĩaxoay
Chấtlỏng đira
Chấtkhíđivào
Chấtlỏng
đira
Chấtlỏng đira
Chấtlỏng
đivào Chấtlỏng đira
Chấtkhíđivào
Chấtlỏng đivào
Chấtlỏng đivào
Chấtlỏng đivào Lớpđệm
Hệ thốngphun

Chấtlỏng đivào
Chấtlỏng đira
Bộphânphối
Chấtkhíđivào
Chấtkhíđivào
Khíthốt
Chấtlỏng đira
Khívào
Chấtkhíđira
Chấtkhíđira
Chấtkhíđira
Chấtkhíđivào
Khívào
Hệ thốngđĩaxoay Hình
đira rửa khí rỗng Chấtkhíđivào
2.3 Ttháp
ChấtkhíđivàoChấtlỏng
đira
Hệ thốngđĩaxoay
Chấtlỏng đivào Chấtkhíđivào Chấtlỏng
Màngphân
Cũng có thể bố trí vòi
phun
từ
bốn
phía
xung
quanh
và
phun

theo
phương ngang vào
Màngphân
đivào
Chấtlỏng
đivào
Hệ thốngphun Chấtlỏng đivào Chấtlỏng
Chấtlỏng
đi mà tấm
dòng khí nếu vật tốc
khí lớnđihơn nước có thểTẩy
bị rỉ
dòng
khí mang theo nhiều
Chấtlỏng
Hệ
thốngphun
Khíthốt
đira
Tấmchắn
chắn nước khơng đủTấmchắn
khả năngChấtlỏng
để cản lại.
Khíthốt
Chấtkhíđivào
Khívào
Chấtkhíđira
b. Tháp phun Chấtkhíđira
dạng đĩa quay
Chấtkhíđivào

Chấtlỏng đira Hệ thốngđĩaxoay
Chấtlỏng
đira
Để dòng khí phân
bố được
diện ngang
Chấtlỏng
đira đều đặn trên tồn tiếtChấtlỏng
đira của thiết bị, có thể bố
Chấtlỏng đivào Chấtlỏng đivào
trí bộ phận phân phốiLớpđệm
khí ở tiết diện vào của dòng Chấtlỏng
khí hoặcđivào
dùngLớpđệm
đĩa quay.
Tẩy rỉ
Hệ
thốngphun
Bộphânphối
Bộphânphối
Tẩy rỉ
Chấtkhíđira
2.1.3 Tháp sủi bọtChấtkhíđira Khíthốt
Chấtkhíđivào
Chấtlỏng
điracó cấu tạo
đirahình
Tháp mâm gồmChấtlỏng
than tháp
trụ thẳng đứng trong có gắn

các mâm
Chấtlỏng
đira
khác nhau trên đó Chấtkhíđivào
pha lỏng và pha hơi cho tiếp xúc với nhau. Chấtkhíđivào
Chấtlỏng đivào
Chấtlỏng đivào
Chấtlỏng
đivào
Ngun lý làm việc
của thiết
bị là khói thải cần làm sạch đi vào
khoang trống bên đưới
đira
Tẩy
Chấtlỏng
đira
(dòng khí đi từ dưới
lên) của
thiếtrỉbị hấp thụ gồm nhiều mâmChấtlỏng
có đục lỗ.
khói thải theo
Khívào
Khívào
các lỗ trên mâm sục qua
lớp dung dịch hấp thụ, làm sủi bọt. khí cần xử lý sẽ bám vào
Hệ thốngđĩaxoay
Hệ
thốngđĩaxoay
bề mặt các bọt khí – lỏng này và do đó dòng khói thải được xử lý.

Chấtlỏng đivào
Chấtlỏng đivào
Hệ thốngphun
Hệ của
thốngphun
Ưu điểm nổi bật
hệ thống sủi bọt là tháp hấp thụ khơng cần lớp đệm bằng vật
Khíthốt
liệu rỗng, do đó vấn Khíthốt
đề lắng cặn bẩn gây tắt nghẽn lớp vật liệu đệm là khơng xảy ra.
Chấtkhíđivào
Tuy nhiên do dòngChấtkhíđivào
khí phải sục qua lớp dung dịch nên sức cản
khí động của hệ thống
Chấtlỏng đira
Chấtlỏng đira
Chấtlỏng đivào
Chấtlỏng đivào
BẢNGVẼSỐ01

QUẠT

HẤPTHUKHÍHClBẰNGDUNGDỊCHKIỀM

THÁPHẤPTHỤ

BƠM

SỐBẢNGVẼ:02
KHOAMÔITRƯỜNGVÀCNSH


ĐỒÁNMÔNHỌCXỬLÝKHÍTHẢI

TP.HCM

TRƯỜNG ĐHK?THU?T-CƠNGNGH?

THÁPHẤPTHỤ

BỂCH?ADDNaOH
BỒNCHỨA

THÁPHẤPTHỤ

LỚP
NHÓMI

LỚP
NHÓMI

10HMT

SƠĐỒCÔNGNGHỆNN30-06-2011

10HMT

NHT:15-08-2011

SƠĐỒCÔNGNGHỆNN30-06-2011
NHT:15-08-2011


LÂMVĨNHSƠN
GVHDSVTH

BẢNGVẼSỐ01

HẤPTHUKHÍHClBẰNGDUNGDỊCHKIỀM

LÂMVĨNHSƠN
GVHDSVTH

HẤPTHUKHÍHClBẰNGDUNGDỊCHKIỀM
SỐBẢNGVẼ:02
KHOAMÔITRƯỜNGVÀCNSH

ĐỒÁNMÔNHỌCXỬLÝKHÍTHẢI

TP.HCM

BẢNGVẼSỐ01

SỐBẢNGVẼ:02
KHOAMÔITRƯỜNGVÀCNSH

ĐỒÁNMÔNHỌCXỬLÝKHÍTHẢI

TP.HCM

TRƯỜNG ĐHK?THU?T-CƠNGNGH?


TRƯỜNG ĐHK ?THU?T-CƠNGNGH?

BỂCH?ADDNaOH
BỒNCHỨA

THÁPHẤPTHỤ

SVTH: Nhóm 1

Tẩy rỉ
GVHD: Lâm Vĩnh Sơn

BỂCH?ADDNaOH
BỒNCHỨA

THÁPHẤPTHỤ

Tẩy rỉ

14


Đồ án môn học
Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý khí thải HCl công suất 1000 m3/h
tương đối cao vì vậy, vận tốc dòng khí đi qua tiết diện ngang của thiết bị hấp thụ phải
hạn chế ở mức thấp.
2.2 Phương pháp hấp phụ
Nguyên lý: Hơi và khí độc khi đi qua lớp hấp phụ bị giữ lại nhờ nhờ hiện tượng hấp
phụ, nếu ta chọn các chất hấp phụ chọn lọc thì có thể loại bỏ được các chất độc hại mà
không làm ảnh hưởng đến các chất khí không có hại khác.

Có hai cách đề áp dụng phương pháp hấp phụ xử lý chất thải công nghiệp:
- Xử dụng thiết bị hấp phụ định kỳ tức là trên một tháp hấp phụ, ta nhồi chất hấp
phụ vào và cho chất bị hấp phụ đi qua đó. Sau một thời gian khi chất hấp phụ
no (đã bão hooa2 chất bị hấp phụ) thì quá trình dừng lại để tháo bỏ chất hấp thụ
đã no và đưa lượng chất hấp phụ mới vào.
- Sử dụng thiết bị háp phụ lien tục, trong đó chất hấp phụ được chuyển động
ngược dòng với chất bị hấp phụ. Có hai kiểu hấp phụ:
+ Hấp phụ vật lý: chất hấp phụ chỉ giữ lại cấu tử ( do lực van der waals ).
+ Hấp phụ hóa học: chất hấp phụ hấp phụ các chất lên trên bề mặt chất rắn
do đó chất chất hấp phụ là chất xúc tác làm xảy ra phản ứng hóa học.
Ưu điểm: Làm sạch và thu hồi khá nhiều chất ô nhiễm thể hơi, khí nếu chất này có
giá trị kinh tế cao thì sau khi hoàn nguyên chất háp phụ chúng sẽ được tái sử dụng
trong công nghệ sản xuất mà vẫn tận giảm được tác hại ô nhiễm.
Chất hấp phụ cũng khá dễ kiếm và re tiền thông dụng nhất là than hoạt tính ( than hoạt
tính hấp thu được nhiều chất hữu cơ).
Nhược điểm: Khi hoàn nguyên chất hấp phụ sẽ sinh ra chất thải ô nhiễm thứ cấp
( nếu chất ô nhiễm hoàn toàn là chất độc hại nguy hiểm cần thải bỏ hoặc có giá trị kinh
tế không cao thì không cần tái sử dụng). trường hợp này chất phụ có giá thành rẽ, dễ
kiếm có thể tháo bỏ nó đi.
Không hiệu quả khi dỏng khí có chứa bụi và chất ô nhiễm thể hơi, khí vì bụi có thể gay
tắc thiết bị và làm giảm hoạt tính hấp phụ của chất hấp phụ (lúc này muốn sử dụng ta
phải lọc bụi trước khi cho dòng khí vào thiết bị hấp phụ).
Hiệu quả hấp phụ kém nếu nhiệt độ khí thải khá cao (tương tự như hấp thụ). Với các
chất khí hấp phụ có khả năng bắt cháy cao việc thực hiện nhả hấp phụ bằng dòng khí
có nhiệt độ cao cũng sẽ vấp phải nguy cơ cháy tháp hấp phụ.

SVTH: Nhóm 1
GVHD: Lâm Vĩnh Sơn

15



Đồ án môn học
Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý khí thải HCl công suất 1000 m3/h

Hình 2.4 Tháp hấp phụ
 Nguyên lý:

Hơi và khí độc khi đi qua lớp hấp phụ bị giữ lại nhờ nhờ hiện tượng hấp phụ, nếu ta
chọn các chất hấp phụ chọn lọc thì có thể loại bỏ được các chất độc hại mà không làm
ảnh hưởng đến các chất khí không có hại khác.
Có hai cách đề áp dụng phương pháp hấp phụ xử lý chất thải công nghiệp:
- Xử dụng thiết bị hấp phụ định kỳ tức là trên một tháp hấp phụ, ta nhồi chất hấp
phụ vào và cho chất bị hấp phụ đi qua đó. Sau một thời gian khi chất hấp phụ
no (đã bão hooa2 chất bị hấp phụ) thì quá trình dừng lại để tháo bỏ chất hấp thụ
đã no và đưa lượng chất hấp phụ mới vào.
- Sử dụng thiết bị háp phụ lien tục, trong đó chất hấp phụ được chuyển động
ngược dòng với chất bị hấp phụ. Có hai kiểu hấp phụ:
+ Hấp phụ vật lý: chất hấp phụ chỉ giữ lại cấu tử ( do lực van der waals ).
+ Hấp phụ hóa học: chất hấp phụ hấp phụ các chất lên trên bề mặt chất rắn
do đó chất chất hấp phụ là chất xúc tác làm xảy ra phản ứng hóa học.
Ưu điểm: Làm sạch và thu hồi khá nhiều chất ô nhiễm thể hơi, khí nếu chất này có
giá trị kinh tế cao thì sau khi hoàn nguyên chất háp phụ chúng sẽ được tái sử dụng
trong công nghệ sản xuất mà vẫn tận giảm được tác hại ô nhiễm.
Chất hấp phụ cũng khá dễ kiếm và re tiền thông dụng nhất là than hoạt tính ( than hoạt
tính hấp thu được nhiều chất hữu cơ).
Nhược điểm: Khi hoàn nguyên chất hấp phụ sẽ sinh ra chất thải ô nhiễm thứ cấp
( nếu chất ô nhiễm hoàn toàn là chất độc hại nguy hiểm cần thải bỏ hoặc có giá trị kinh
tế không cao thì không cần tái sử dụng). trường hợp này chất phụ có giá thành rẽ, dễ
kiếm có thể tháo bỏ nó đi.

Không hiệu quả khi dỏng khí có chứa bụi và chất ô nhiễm thể hơi, khí vì bụi có thể gay
tắc thiết bị và làm giảm hoạt tính hấp phụ của chất hấp phụ (lúc này muốn sử dụng ta
phải lọc bụi trước khi cho dòng khí vào thiết bị hấp phụ).
SVTH: Nhóm 1
GVHD: Lâm Vĩnh Sơn

16


Đồ án môn học
Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý khí thải HCl công suất 1000 m3/h
Hiệu quả hấp phụ kém nếu nhiệt độ khí thải khá cao (tương tự như hấp thụ). Với các
chất khí hấp phụ có khả năng bắt cháy cao việc thực hiện nhả hấp phụ bằng dòng khí
có nhiệt độ cao cũng sẽ vấp phải nguy cơ cháy tháp hấp phụ.

2.3 Phương pháp đốt
Ưu điểm: Những khí có khả năng bắt cháy cao và nhiệt trị cao có thể xửu lý bằng
phương pháp đốt.thông thường những hợp chất hữu cơ là các Hydrocacbon chưa no
như olephin hoặc mach vòng ( dãy thơm acromatic ) là các chất có khả năng bắt cháy
lớn khi đốt.
Phương pháp đốt trực tiếp là giải pháp thỏa đáng khi xử lý không khí có chứa nhiều
chất ô nhiễm vô cơ như sunfur, chlorine và fluorine.Trong những trường hợp khí thải
có nhiệt độ cao có thể không cần phải gia nhiệt khi đưa vào đốt.khí thải của công nghệ
chế biến hạt điều có tính chất này.
Phương pháp đốt hoàn toàn phù hợp với việc xử lý các khí độc hại không cần thu
hồi hoặc khả năng thu hồi thấp, khí thu hồi không có giá trị kinh tế lớn.
Có thể tận dụng nhiệt năng vào các mục đích khác.
Nhược điểm: Phải có hệ thống thiết bị đốt thích hợp không sinh ra khói và các chất
ô nhiễm thứ cấp gây độc hại. Nên trong khi nghiên cứu, thiết kế triển khai phải chú ý
tốt đến tất cả các điều kiện duy trì phản ứng cháy để có 1 thiết bị đốt cho hiệu quả cao.

2.4 Xử lý bụi
Để xử lý aerosol (bụi, khói, sương) người ta sử dụng phương pháp khô, ướt và tĩnh
điện.trong thiết bị khô bụi được lắng bởi trọng lực, lực quán tính và lực ly tâm hoặc
được lọc qua vách ngăn xốp. trong thiết bị ướt, sự thiếp xúc giữa khí bụi và nước được
thực hiện. nhờ đó bụi được lắng trên các giọt lỏng trên bề mặt giọt khí hay trên các
màng chất lỏng. thiết bị lọc tỉnh điện và được tích điện và lắng trên điện cực.
Trên cơ sợ phân loại các phương pháp xử lý bụi ta có thể chia thiết bị xử lý bụi thành
những dạng sau:
- Lọc cơ khí
- Thiết bị lọc màng
- Thiết bị hấp thụ
- Thiết bị lọc tĩnh điện
- Thiết bị lọc ướt
- Thiết bị buồn đốt
2.5 Cơ sở lý thuyết của quá trình xử lý HCl
2.5.1 Hấp thụ khí HCl bằng dung dịch kiềm
Hấp thụ khí HCl bằng nước được thực hiện trong các thiết bị khác nhau.Trong tháp
đệm, hiệu quả có thể đạt 88%, tháp đĩa 90-99%, tháp đĩa chop 97.8%.
- Khi tiếp xúc với nước nó nhanh chống bị ion hóa tạo thành các cation hidro
(H3O+) và các anion clorua (Cl-) thông qua phản ứng thuận nghịch sau:
SVTH: Nhóm 1
GVHD: Lâm Vĩnh Sơn

17


Đồ án môn học
Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý khí thải HCl công suất 1000 m3/h
HCl + H2O  H3O+ + Cl- Nhược điểm cơ bản của phương pháp này là tạo sương mù có giọt axit lỏng, mà
việc thu hồi noo1 không đạt hiệu quả cao.

Sử dụng dung dịch kiềm NaOH, Ca(OH)2 để hấp thụ HCl cho phép tăng hiệu quả
xử lý và đồng thời trung hòa nước thải. phương pháp cho phép tận dụng hidro cloorua
để sản xuất các clorua kim loại: CaCl2, NaCl, BaCl2.
2.5.2 Hấp phụ khí HCl
Để hấp phụ khí HCl ta có thể dung oxit clorua sắt và clorua oxit đồng trong hỗn
hợp với oxit magie, sunfat và photphat đồng,…các hợp chất hấp phụ này cho phép xử
lý khí với nồng độ HCl thấp đến 1% thể tích trong khoảng nhiệt độ rộng.
Tuy nhiên phương ;pháp này ít được sử dụng do chi phí phục hồi chất hấp phụ lớn,
chất hấp phụ thường đắt và hiếm.

SVTH: Nhóm 1
GVHD: Lâm Vĩnh Sơn

18


Đồ án môn học
Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý khí thải HCl công suất 1000 m3/h

CHƯƠNG III
ĐỀ XUẤT VÀ THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ
3.1 Lựa chọn phương pháp xử lý
Lựa chọn công nghệ xử lý HCL bằng phương pháp hấp thụ với dung dịch hấp thụ là
dung dịch kiềm NaOH, vì:
- Hấp thụ bằng nước: tạo sương ù các giọt axit lỏng, mà việc thu hồi nó không
đạt hiệu quả.
- Phương pháp hấp thụ: ít được sử dụng do chi phí phục hồi chất hấp thụ lớn,
chất hấp thụ thường đắt và hiếm.
→ Sử dụng dung dịch kiềm NaOH, để hấp thụ HCl cho phép tăng hiệu quả xử lý và
đòng thời trung hòa nước thải.

- Phương pháp này có thể thu hồi cấu tử có giá trị từ hỗn hợp khí để xử lý các tạp
chất độc hại. cụ thể ở đây là cấu tử Cl- có mặt trong khí HCl được tách ra và
đem đi xử lý.
Các số liệu ban đầu:
- Lưu lượng : 1000 m3/h
- Nồng độ đầu HCl: 0.7% (theo thể tích)
Các số liệu tự chọn:
- Nhiệt độ pha khí: 300C
- Nhiệt độ của nước: 250C
- Áp suất khí quyển: 760 mmHg

SVTH: Nhóm 1
GVHD: Lâm Vĩnh Sơn

19


Đồ án môn học
Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý khí thải HCl công suất 1000 m3/h
3.2 Quy trình công nghệ
ống khói

Phát thải
Quạt

Bồn cao vị
bơm

Bể chứa NaOH


Tháp hấp thụ
Quạt

Khí thải

Bồn chứa
bơm

Trạm XLNT

Đường dẫn khí, thải khí:
Đường dẫn NaOH:
Hình 3.1 Sơ đồ công nghệ hấp thụ HCl bằng NaOH
3.3 Thuyết minh quy trình công nghệ
Dung dịch NaOH từ bể chứa được bơm lên bồn chứa cao vị, rồi 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 đi từ dưới lên, dung dịch đi từ trên xuống, hai pha tiếp xúc ngược chiều
nhau. Tại đây khí HCl được hấp thụ bởi dung dịch NaOH. Khí sạch ra khỏi tháp và
được thải ra ngoài. Dung dịch NaOH sau khi hấp thụ khí HCl, được dẫn ra ngoài từ
đáy tháp hấp thụ và được dẫn đến hệ thống xử lý nước thải của nhà máy, hoặc có thể
tận dụng để sản xuất các clorua kim loại.

SVTH: Nhóm 1
GVHD: Lâm Vĩnh Sơn

20


Đồ án môn học
Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý khí thải HCl công suất 1000 m3/h

CHƯƠNG IV
TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ

4.1 Tháp hấp thụ
4.1.1 Cân bằng vật chất
Lưu lượng khí: 1000m3/h
Nồng độ HCl ban đầu: 0,7% (theo thể tích)
Nhiệt độ khí vào tháp: 30oC
Nhiệt độ làm việc của tháp: 25oC
Nhiệt độ của dung dịch NaOH: 25oC
Áp suất: p = 1atm = 760mmHg = 101325 Pa
Đầu vào:
Ta có: yđ = 0,7% theo thể tích
 Nồng độ phân mol của HCl: yđ = 0,007 (molHCl/molkk)
Phần mol của HCl trong pha lỏng tại thời điểm đầu: Xđ = 0 (mol HCl/moldung môi)
Tỉ số mol HCl và khí
Yđ = = = 0,00705 (molHCl/molkk)
Suất lượng mol của hỗn hợp khí đi vào tháp
Ghh = = = 40.25 (kmol/h)
Trong đó:
P: áp suất làm việc, P =1atm
V: lưu lượng hỗn hợp khí, V = 1000m3/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 + 30oC
Suất lượng mol khí trơ
Gtr = Ghh(1 – Yđ) = 40.25 (1 – 0,00705) = 39.97 (kmol/h)
Suất lượng mol của HCl đầu vào
GCO2 vào = Ghh – Gtr = 40.25 – 39.97 = 0.28 (kmol/h)
SVTH: Nhóm 1
GVHD: Lâm Vĩnh Sơn


21


Đồ án môn học
Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý khí thải HCl công suất 1000 m3/h
Khối lượng riêng của không khí và HCl ở 0oC, 1atm
= 1,6394.103 kg/l = 1,6394 kg/m3 (tra bảng 1.7 trang 13 Sổ tay quá trình và thiết bị
công nghệ hóa chất tập 1)

= 1,2928.103 kg/l = 1,2928 kg/m3 (tra bảng 1.7 trang 13 Sổ tay quá trình và thiết bị
công nghệ hóa chất tập 1)
Khối lượng phân tử của HCl: MHCl = 36.47
Khối lượng phân tử của không khí: Mkk = 29
Khối lượng riêng của không khí và HCl ở 25oC, 1atm

= 1,6394 = 1,502 (kg/m3)
= 1,2928 = 1,1844 (kg/m3)
Đầu ra
•

Hiệu suất hấp thụ

Hiệu suất hấp thụ

Vì H > 90% nên ta chọn xử lý theo bậc.
Chọn hiệu quả xử lý là
Ta có: Số tháp cần mắc nối tiếp được tính theo công thức

Trong đó:

H: hiệu suất quá trình
ŋ: hiệu quả xử lý của thiết bị
n: số thiết bị
=>
=>
Vậy n = 3
Với hiệu quả xử lý thì nồng độ HCl trong không khí khi ra khỏi tháp hấp thụ là:
SVTH: Nhóm 1
GVHD: Lâm Vĩnh Sơn

22


Đồ án môn học
Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý khí thải HCl công suất 1000 m3/h

Vậy nồng độ phần mol hay phần thể tích của HCl trong hỗn hợp khí đầu ra:

Suất lượng mol của HCl được hấp thụ
GHCl = Gtr(Yđ – Yc) = 39.97 (0,00705 – 0,000987) = 0,2423 (kmol/h)
Suất lượng mol của HCl còn lại trong hỗn hợp khí ở đầu ra
GHCl còn lại = GHCl vào – GHCl = 0,28 – 0,2423 = 0,0377 (kmol/h)
4.1.2 Lập phương trình đường cân bằng
Nồng độ phân mol trung bình của hỗn hợp khí
ytb = = = 0,003994 (molHCl/molkk)
Khối lượng riêng trung bình của pha khí
=

=


= 1,1873 (kg/m3)
 Tỷ số:
= = = 24,4841
Giá trị của bước nhảy
= = 0,0006063 (molHCl/molkk)
Ta có phương trình:
logP*HCl = 3,58 + 1,87log[HCl] + 2,24.10-2T –
Trong đó:
T: nhiệt độ làm việc của tháp, T = 273 + 25oC = 298oK
P*HCl: áp suất riêng phần HCl cân bằng (mmHg)
[HCl]: nồng độ HCl cân bằng (mol/m3)
Ta có: Yđ =
 P*HCl = = = 5,3205 mmHg = 709,3404002 Pa
Từ phương trình suy ra nồng độ của HCl
SVTH: Nhóm 1
GVHD: Lâm Vĩnh Sơn

23


Đồ án môn học
Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý khí thải HCl công suất 1000 m3/h
[HCl] =

=

= 0,361132 (mol/m3) = 0,000361132 (kmol/m3)
X = [HCl] = 0,000361132 24,4841 = 0,00884199 (molHCl/mol dung môi)
Bảng4.1 Số liệu đường cân bằng
Y*


P*

[HCl] kmol/m3

X

0.0003807

38.55975694

0.000076093

0.00186307

0.000987

99.90918832

0.000126606

0.00309983

0.0015933

161.1843457

0.000163505

0.00400327


0.0021996

222.3853639

0.000194215

0.00475518

0.0028059

283.5123775

0.000221147

0.00541459

0.0034122

344.5655204

0.000245457

0.00600979

0.0040185

405.5449267

0.000267805


0.00655694

0.0046248

466.4507297

0.000288612

0.00706641

0.0052311

527.2830626

0.000308165

0.00754514

0.0058374

588.0420584

0.000326672

0.00799827

0.0064437

648.7278495


0.000344288

0.00842958

0.00705

709.3404002

0.000361132

0.00884199

Vẽ đường cân bằng X – Y

SVTH: Nhóm 1
GVHD: Lâm Vĩnh Sơn

24


Đồ án môn học
Tính toán, thiết kế hệ thống xử lý khí thải HCl công suất 1000 m3/h
Hình 4.1 Đồ thị đường cân bằng
4.1.3. Lập phương trình đường làm việc
Xmax ứng với Yđ nằm trên đường cân bằng là: Xmax = [HCl] = 0,00884199 (molHCl/mol
dung môi)
Lượng dung môi tối thiểu dùng để hấp thụ
Lmin = Gtr = 39.97


= 27.4076 (kmol dung môi/h)

Lượng dung môi cần thiết lấy bằng 1,5 lượng dung môi tối thiểu
L = 1,5Lmin = 1,5 27.4076 = 41.1114 (kmol/h)
Lượng dung môi sử dụng theo thể tích
Ltt = = = 1,49 (m3 NaOH/h)
Nồng độ dung dịch ra khỏi tháp hấp thu

 Xc = (Yđ – Yc) = (0,00705 – 0.000987) = 0,00589 (molHCl/moldd)
Đường làm việc của tháp đi qua hai điểm
A(Xđ ; Yc) = A(0 ; 0.000987)
B(Xc ; Yđ) = B(0,00589 ; 0,00705)
 phương trình đường làm việc: y = 1.0294 +0.000987
Vẽ đường cân bằng và đường làm việc trên cùng một đồ thị

Hình 4.2 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 4.2 Bảng số liệu xác định số bậc truyền khối
Y*

X

SVTH: Nhóm 1
GVHD: Lâm Vĩnh Sơn

Y


Y – Y*

1/(Y-Y*)

25