Phân riêng hệ khí không đồng nhất | Bài giảng môn quá trình thiết bị | Đại học Bách khoa hà nội

PHÂN%RIÊNG%
HỆ%KHÍ%KHÔNG%ĐỒNG%NHẤT
(Phân%riêng%bằng%cơ%học)
Giảng&viên:&Nguyễn&Minh&Tân&
Bộ&môn&QT7TB&CN&Hóa&học&&&Thực&phẩm
Trường&Đại&học&Bách&khoa&Hà&nội
Làm$sạch$khí$bằng$phương$pháp$ướt$ (wet$scrubber)
Nguyên tắc làm sạch
- Làm sạch khí bằng phương pháp ướt được phép sử dụng khi cho
phép làm ẩm và làm sạch khí, bụi không có giá trị kinh tế, không cần phải thu hồi
- Bản chất của phương pháp ướt: dùng nước hoặc một chất lỏng nào đó để rửa khí.
- Nước có thể được cho chảy thành màng trên bề mặt các ống hoặc
tấm, hoặc phun dưới dạng bụi sương vào toàn bộ thiết bị
- Có thể tiến hành dưới tác dụng của trọng lực, lực quán tính hoặc lực ly tâm
- Dưới tác dụng của lực quán tính hoặc lực ly tâm, bụi sẽ được tách ra
khỏi khí, dòng khí được làm lạnh, bão hòa hơi nước
- Nếu làm lạnh khí xuống thấp hơn nhiệt độ ngưng tụ của hơi nước có
khả năng tách được các hạt bụi rất nhỏ. Vì lúc đó các hạt bụi trở
thành tâm ngưng tụ, chất lỏng sẽ bám vào bụi làm cho bụi có kích
thước lớn hơn và lắng xuống
Làm$sạch$khí$bằng$phương$pháp$ướt$ (wet$scrubber)
Thiết bị loại tĩnh
- Cấu tạo giống tháp hấp thụ: Khí đi từ dưới lên, lỏng
được phun qua các vòi phun từ trên xuống. Do có tiếp xúc
giữa dòng khí và dòng lỏng, các hạt chất lỏng sẽ kéo theo
các hạt bụi và rơi xuống đáy tháp. Để tăng hiệu suất tách
bụi, thường đổ đệm vào tháp.
- Hiệu suất tách bụi: đối với tháp rỗng khoảng 60 – 70%
- Hiệu suất tách bụi đối với tháp đệm: 75 – 85% với hàm
lượng bụi nhỏ hơn 1 – 2g/m3 ở nhiệt độ ) độ và áp suất 760mmHg
Làm$sạch$khí$bằng$phương$pháp$ướt$ (wet$scrubber)
Thiết bị loại động học Thân hình xoắn ốc
Trục nằm ngang, trên trục có lắp
một chóp phân phối và đĩa, trên đĩa
có lắp các thanh tròn nằm ngang đều
nhau, làm thành 3 hoặc 4 vòng tròn đồng tâm.
Khi đĩa quay, các thanh trong
chuyển động trong khoảng không
gian giữa các thanh tròn không
chuyển động. Các thanh tròn không
chuyển động gắn với thân và cũng
chia thành 3 và 4 vòng tròn động tâm
-Trên đĩa có lắp cánh giúp chất lỏng rửa bụi tốt hơn.
Cánh 9 có nhiệm vụ vận chuyển nhờ tạo được áp lực khí đến 500mmH2O. Bụi lắng trong
hộp 10 gắn trong thân thiết bị.
Chất lỏng được dẫn qua ống 11 vào hóp và tưới vào các thanh chuyển động. Hỗn hợp lỏng
khí chuyển động qua các cánh và vào thân thiết bị ở dạng các hạt nhỏ, khi qua cửa 12, bụi
tách khỏi dòng khí để vào máng 13, còn dòng khí qua cánh 9 vào máng 14 ra ngoài.
Làm$sạch$khí$bằng$phương$pháp$ướt$ (wet$scrubber)
Thiết bị loại động học
- Loại thiết bị này thường
được dùng trong ngành luyện
kim để làm sạch khí lò cao có hàm lượng 0,05 - 0,02g/m3
(tại ở nhiệt độ 0°C và áp suất 760mmHg)
- Khí trước khi vào thiết bị
cần được làm lạnh đến 50 –
60 °C và với hàm lượng bụi không quá 2g/m3. Vì vậy,
trước khi đi vào thiết bị, khí
cần được làm sạch sơ bộ và
làm lạnh tại thiết bị loại tĩnh
- Thiết bị động học có năng suất cao (50 – 60.103 m 3/h khí tại nhiệt độ 0°C và áp suất
760mmHg), tiêu tốn ít năng lượng (5 đến 6 kW/1000 m3)
- Nhược điểm: cấu tạo phức tạp
- Lượng lỏng cần dùng để làm sạch 1000m3 khí tại đktc khoảng 0,5 – 1,5m3
Làm$sạch$khí$bằng$phương$pháp$ướt
Thiết bị loại bề mặt ướt
- Làm việc dưới tác dụng của lực ly tâm
- Khí vào thiết bị theo phương tiếp tuyến
- Bề mặt trong của thiết bị luôn có một màng nước
- Nguyên tắc làm việc giống với xyclon
- Ưu điểm: độ làm sạch lớn, trở lực nhỏ, cấu tạo đơn giản
Làm$sạch$khí$bằng$phương$pháp$ướt
Thiết bị loại sủi bọt Nguyên tắc làm việc:
Chất lỏng tiếp xúc với khí tạo thành bọt, do đó
bề mặt tiếp xúc pha lớn, độ làm sạch cao. Đối
với bụi có kích thước lớn hơn 5µm hiệu suất tách lên đến hơn 99% Cấu tạo:
Một thùng rỗng, bên trong có một tấm lưới.
Khí được dẫn vào cửa dưới các lỗ , sục vào lớp
chất lỏng bên trên lưới tạo thành bọt.
Các hạt bụi có kích thước nhỏ bám vào bề mặt
bọt cùng chất lỏng chảy qua cửa chảy tràn ra
ngoài; còn hạt có kích thước lớn không chui
qua lỗ được thì bị chất lỏng lọt xuống cuốn
theo chảy xuống đáy nón.
Khí sạch đi lên trên ra khỏi thiết bị
Làm$sạch$khí$bằng$phương$pháp$ướt
Thiết bị loại sủi bọt
-Khả năng tách bụi phụ thuộc vào vận tốc dòng khí trong thiết bị.
- Nếu vận tốc khí nhỏ, tạo thành các bong bóng
riêng biệt mà chưa hình thành bọt.
- Khi vận tốc khí đạt 0,5 -0,7 m/s thì các bong
bóng chạm vào nhau thành lớp bọt lớn nhưng
không linh động, năng suất làm việc của thiết bị còn thấp.
- Khi vận tốc đủ lớn, lớp bọt chuyển động, bề mặt tiếp xúc pha tăng lên.
- Nhưng nếu vận tốc dòng khí tiếp tục tăng lên
tạo thành tia nước phụt mạnh.
-Vận tốc làm việc thích hợp nhất khoảng 1,3 –
3,0m/s. Trong giới hạn này, lớp bọt tăng theo độ tăng của vận tốc khí.
-Trong thực tế, thường sử dụng thiết bị sủi bọt nhiều ngăn
Làm$sạch$khí$bằng$phương$pháp$lọc Nguyên lý làm việc
- Cho dòng khí đi qua lớp vách ngăn xốp
- Khí sạch sẽ chui qua các lỗ mao quản xốp còn bụi bị giữ lại trên bề mặt vách ngăn
-Có nhiều loại vách ngăn, việc chọn vách ngăn phải chú ý đến tính chất hóa học,
nhiệt độ của khí và kích thước của hạt bụi trong hỗn hợp khí được giữ lại trên bề mặt vách ngăn
- Năng suất của thiết bị phụ thuộc vào vận tốc lọc (lượng khí) và kích thước hạt
bụi trong hỗn hợp khí được giữ lại trên bề mặt của vách ngăn
- Vận tốc lọc khí được quyết định bởi áp suất dòng khí và trở lực của vách ngăn
Làm$sạch$khí$bằng$phương$pháp$lọc
Cấu tạo: Có nhiều túi vải gắn trên một tấm
Thiết bị lọc bằng vải
lưới phân phối. Các túi vải được treo trên một
khung. Bụi đi từ dưới, qua các túi vải, bị giữ
lại, khí sạch được đưa ra ngoài
Khi bề dày lớp bụi tăng lên, trở lực cũng tăng,
phải định kỳ rũ bụi bằng phương pháp cơ học.
Cộng với thổi khí sạch ngược chiều để vệ sinh túi vải
Có thể có thiết bị lọc bụi nhiều ngăn, luôn phiên nhau tháo bụi
Mỗi ngăn làm việc 5 – 8 phút, rũ bụi trong khoảng 20 đến 30giây
Để vượt qua trở lực của vải lọc, cần tạo ra áp
suất dư cho dòng khí là khoảng 60 – 120mmH2O
Vận tốc lọc chỉ có thể được xác định bằng thực nghiệm
Vật liệu làm túi lọc có thể là giấy hoặc là vải
Khi phải lọc khí ẩm, không làm việc được ở
nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ ngưng tụ ẩm của
không khí vì ở nhiệt độ này túi cũng bị ẩm, làm
tăng trở lực của quá trình.
Làm$sạch$khí$bằng$phương$pháp$lọc
Thiết bị lọc bằng vải
-Trở lực của quá trình : p ! = Awn,mmH O 2
-A: hệ số vật liệu của vải lọc, phụ thuộc vào
mức độ bẩn của vải lọc
-w: vận tốc tính trên trên toàn bộ diện tích lớp lọc, m/s
-n: sỗ mũ phụ thuộc vào đặc điểm của vải lọc và độ bẩn của nó
-Đối với vải bông mịn xốp có: p ! = , 2 4w ,146,mmH O 2
-Ưu điểm: cấu tạo đơn giản, độ làm sạch cao -Với vải bông thô:
-Nhược điểm: độ ẩm, nhiệt độ và trạng thái khí vào p ! = 6 , 7 w ,183,mmH O
bị hạn chế, vải dễ bị hư hỏng 2
Làm$sạch$khí$bằng$phương$pháp$lọc Cấu tạo:
thân trụ 2 vỏ có đục lỗ ở giữa đổ các vật liệu
như cát, sỏi, đá, … tạo thành vật ngăn xốp,
hoặc có thể thay bằng lớp sợit ơ nhân tạo, sợi amiăng, bông, …
Sau một thời gian làm việc, phải làm sạch vật liệu lọc hoặc thay mới
Cũng có thể dùng ống sứ xốp đặt thành dãy
bên trong thiết bị, định kỳ tháo bụi bằng cách
thổi không khí sạch theo hướng ngược lại từ trong ống ra
Làm$sạch$khí$bằng$điện$trường
Thiết bị lọc điện loại ống
Làm$sạch$khí$bằng$điện$trường
Thiết bị lọc điện tấm
Làm$sạch$khí$bằng$siêu$âm