Cách Tính Toán Tháp Hấp Phụ Than Hoạt Tính
Tháp hấp phụ than hoạt tính là một giải pháp hiệu quả để xử lý khí thải chứa các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs), khí độc như H₂S, NH₃, SO₂ và các hợp chất gây mùi. Quá trình tính toán tháp hấp phụ than hoạt tính cần dựa trên một số thông số kỹ thuật để đảm bảo hiệu suất hấp phụ tối ưu và đáp ứng yêu cầu môi trường.
1. Các Thông Số Cần Thiết Để Tính Toán Tháp Hấp Phụ
Để thiết kế và tính toán hệ thống tháp hấp phụ than hoạt tính, cần xác định các thông số sau:
- Lưu lượng khí thải (Q):
- Đơn vị: m³/h
- Lưu lượng khí cần xử lý là yếu tố quan trọng để tính toán kích thước tháp.
- Nồng độ khí ô nhiễm đầu vào (C_in):
- Đơn vị: mg/m³ hoặc ppm
- Xác định mức độ ô nhiễm ban đầu của dòng khí.
- Nồng độ khí ô nhiễm đầu ra yêu cầu (C_out):
- Đơn vị: mg/m³ hoặc ppm
- Giá trị sau khi xử lý phải đạt tiêu chuẩn môi trường.
- Thời gian lưu khí trong tháp (T):
- Đơn vị: giây (s)
- Thời gian khí lưu lại trong lớp than hoạt tính để đảm bảo hiệu suất hấp phụ.
- Khối lượng than hoạt tính (W):
- Đơn vị: kg
- Dựa trên khả năng hấp phụ của than hoạt tính và lưu lượng khí thải.
- Diện tích mặt cắt ngang tháp (A):
- Đơn vị: m²
- Phụ thuộc vào lưu lượng khí và tốc độ dòng khí.
- Chiều cao lớp than hoạt tính (H):
- Đơn vị: m
- Đảm bảo thời gian tiếp xúc khí với vật liệu hấp phụ.
- Tốc độ dòng khí qua lớp than (V):
- Đơn vị: m/s
- Đảm bảo hiệu suất hấp phụ mà không làm tổn thất áp suất quá cao.
- Hiệu suất hấp phụ (%):
- Xác định mức độ loại bỏ khí thải sau khi đi qua lớp than.
2. Công Thức Tính Toán Tháp Hấp Phụ Than Hoạt Tính
a. Xác Định Diện Tích Mặt Cắt Tháp
A=QVA = \frac{Q}{V}
- Trong đó:
- AA = diện tích mặt cắt ngang của tháp (m²)
- QQ = lưu lượng khí thải (m³/h)
- VV = tốc độ khí qua lớp than hoạt tính (m/s) (thường từ 0.5 – 1.5 m/s)
b. Tính Toán Khối Lượng Than Hoạt Tính
W=Q⋅T⋅Cin⋅MW1000⋅ηW = \frac{Q \cdot T \cdot C_{in} \cdot MW}{1000 \cdot \eta}
- Trong đó:
- WW = khối lượng than hoạt tính (kg)
- QQ = lưu lượng khí (m³/h)
- TT = thời gian lưu khí trong lớp than (s)
- CinC_{in} = nồng độ khí đầu vào (mg/m³)
- MWMW = khối lượng phân tử khí cần hấp phụ (g/mol)
- η\eta = hiệu suất hấp phụ (%)
c. Tính Thể Tích Tháp Hấp Phụ
Vthaˊp=A×HV_{tháp} = A \times H
- Trong đó:
- VthaˊpV_{tháp} = thể tích tháp (m³)
- AA = diện tích mặt cắt ngang (m²)
- HH = chiều cao lớp than hoạt tính (m)
d. Tính Thời Gian Lưu Khí
T=HVT = \frac{H}{V}
- Trong đó:
- TT = thời gian lưu khí (s)
- HH = chiều cao lớp than hoạt tính (m)
- VV = tốc độ dòng khí (m/s)
THÁP HẤP PHỤ THÁP THAN HOẠT TÍNH XỬ LÝ KHÍ THẢI | ||||
Lưu lương (m//h) | Số lương khay than | Thể tích than (m/ | Bể mặt tiết diên than (m7) | Đô dày (mm) |
2000 | 2 | 0.128 | 0.64 | 10 |
3000 | 3 | 0.192 | 0.96 | 10 |
4000 | 4 | 0.256 | 1.28 | 10 |
6000 | 6 | 0.384 | 1.92 | 10 |
9000 | 9 | 0.576 | 2.88 | 10 |
12000 | 12 | 0.768 | 3.84 | 10 |
16000 | 16 | 1.024 | 5.12 | 10 |
18000 | 18 | 1.152 | 5.76 | 10 |
24000 | 24 | 1.536 | 7.68 | 10 |
32000 | 32 | 2.048 | 10.24 | 12 |
40000 | 40 | 2.56 | 12.8 | 12 |
48000 | 48 | 3.072 | 15.36 | 12 |
60000 | 60 | 3.84 | 19.2 | 12 |
3. Ví Dụ Tính Toán Tháp Hấp Phụ Than Hoạt Tính
Thông số đầu vào:
- Lưu lượng khí: Q=5000 m3/hQ = 5000 \, m³/h
- Nồng độ khí H₂S đầu vào: Cin=50 mg/m3C_{in} = 50 \, mg/m³
- Nồng độ yêu cầu đầu ra: Cout=5 mg/m3C_{out} = 5 \, mg/m³
- Tốc độ dòng khí: V=1.0 m/sV = 1.0 \, m/s
- Hiệu suất hấp phụ: η=95%\eta = 95\%
- Thời gian lưu khí yêu cầu: T=2.5 sT = 2.5 \, s
Tính toán:
- Diện tích mặt cắt ngang:A=50003600×1.0=1.39 m2A = \frac{5000}{3600 \times 1.0} = 1.39 \, m²
- Chiều cao lớp than hoạt tính:H=V×T=1.0×2.5=2.5 mH = V \times T = 1.0 \times 2.5 = 2.5 \, m
- Thể tích tháp hấp phụ:Vthaˊp=1.39×2.5=3.475 m3V_{tháp} = 1.39 \times 2.5 = 3.475 \, m³
- Khối lượng than hoạt tính:W=5000×2.5×501000×0.95=657.89 kgW = \frac{5000 \times 2.5 \times 50}{1000 \times 0.95} = 657.89 \, kg
4. Yếu Tố Ảnh Hưởng Đến Hiệu Quả Hấp Phụ
- Chất lượng than hoạt tính: Than hoạt tính có độ xốp và diện tích bề mặt lớn sẽ có khả năng hấp phụ tốt hơn.
- Tốc độ dòng khí: Nếu dòng khí quá nhanh, thời gian tiếp xúc không đủ sẽ làm giảm hiệu quả hấp phụ.
- Nhiệt độ và độ ẩm: Ảnh hưởng đến khả năng hấp phụ và độ bão hòa của than.
- Tính chất khí thải: Khí thải có nồng độ cao cần thời gian tiếp xúc lâu hơn.
- Bảo trì hệ thống: Than hoạt tính cần được thay thế định kỳ để đảm bảo hiệu suất hấp phụ.
5. Kết Luận
Việc tính toán tháp hấp phụ than hoạt tính cần dựa trên lưu lượng khí, nồng độ khí ô nhiễm và hiệu suất hấp phụ để đảm bảo kích thước và khối lượng than phù hợp. Áp dụng các công thức tính toán phù hợp giúp tối ưu hóa hệ thống xử lý khí thải, giảm chi phí vận hành và đảm bảo tuân thủ quy định môi trường.
Công ty TNHH Sản Xuất và Thương Mại NT Hải Dương
- VP Hà Nội: NO03-D7 Giang Biên, Long Biên, Hà Nội
- VP Hồ Chí Minh: 346/26 Bình Lợi, Bình Thạnh, Hồ Chí Minh
Email: lienhe@tamnhua.com.vn
Hotline:
- Hà Nội: 0979.132.752
- TP Hồ Chí Minh: 0989.008.005
Website: https://tamnhua.com.vn