Thiết kế tháp hấp thu khí SO2 từ khí thải lò hơi năng suất 5 tấnh (Autocad + thuyết minh chi tiết)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM
BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC
--------------------

ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH THIẾT BỊ

THIẾT KẾ THÁP HẤP THU KHÍ SO2
TỪ KHÍ THẢI LỊ HƠI NĂNG SUẤT
5 TẤN/H

SVTH:
GVHD:

1. NGUYỄN LAN HƯƠNG
2. VÕ HỒNG VŨ
T.S VÕ THỊ THU NHƯ

Tp. Hồ Chí Minh, 8/2021

MSSV:
MSSV:

18128026
18128078


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
KHOA CÔNG NGHỆ HĨA HỌC VÀ THỰC PHẨM
BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC

---oOo---

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÁY VÀ THIẾT BỊ
Giáo viên hướng dẫn: T.S Võ Thị Thu Như
Họ và tên sinh viên thực hiện:

MSSV

1. Nguyễn Lan Hương
18128026
2. Võ Hoàng Vũ
18128078
1. Tên đồ án: THIẾT KẾ THÁP HẤP THU KHÍ SO2 TỪ KHÍ THẢI LỊ HƠI
NĂNG SUẤT 5 TẤN/H
2. Nhiệm vụ của đồ án:
- Tìm hiểu cơ sở lý thuyết, các q trình xử lý khí SO2
- Tính tốn và thiết kế tháp tháp hấp thu khí SO2
3. Các số liệu ban đầu:
- Năng suất lò hơi: 5 tấn/h
4. Yêu cầu về phần thuyết minh và tính tốn:
- Trình bày tổng quan về khí SO2 và các phương pháp xử lí.
- Chọn một phương pháp xử lí và nêu quy trình cơng nghệ.
- Tính tốn cân bằng vật chất – năng lượng, thiết bị chính, thiết bị phụ.
5. Yêu cầu về trình bày bản vẽ:
- Bản vẽ quy trình cơng nghệ: 01 bản in khổ A1 (gấp lại, kẹp trong quyển thuyết
minh đồ án), và một bản in khổ A4 đóng chung quyển thuyết minh.
- Bản vẽ thiết bị chính: 01 bản in khổ A1 (gấp lại, kẹp trong quyển thuyết minh đồ
án).
6. Yêu cầu khác:
7. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 3/2021

8. Ngày hồn thành đồ án: 13/08/2021
TRƯỞNG BỘ MƠN

Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm
Giảng viên hướng dẫn


TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC – THỰC PHẨM
BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC

PHIẾU ĐÁNH GIÁ CỦA
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

---------------------------------

MƠN HỌC: ĐỒ THIẾT KẾ MÁY THIẾT BỊ - HỌC KỲ 2 – NĂM HỌC 2020 – 2021
MÃ MÔN HỌC: PWPD322703

1. GVHD: TS. VÕ THỊ THU NHƯ..............................................................................
2. Sinh viên: Nguyễn Lan Hương.......................... 3. MSSV: 18128026......................
4. Tên đề tài: Thiết kế tháp hấp thu khí SO2 từ khí thải lị hơi năng suất 5 tấn/h...........
5. Kết quả đánh giá:
STT

Nội dung

Thang

Điểm

điểm

số

1

Xác định được đối tượng và u cầu thiết kế

0 – 1,0

2

Lập qui trình cơng nghệ và tính tốn được các chi tiết thiết

0 – 2,5

bị
3

Đánh giá được sự phù hợp, điểm mạnh, yếu của thiết kế

0 – 0,75

4

Lập được kế hoạch triển khai thực hiện thiết kế

0 – 0,75

5

Lập được bản vẽ với phần mềm chuyên dụng

0 – 2,5

6

Hoàn thành thuyết minh thiết kế đầy đủ, chính xác và logic

0 – 1,0

7

Hồn thành trách nhiệm cá nhân trong nhóm

0 – 0,75

8

Thực hiện đúng kế hoạch công việc được GV giao

0 – 0,75

TỔNG ĐIỂM (Bằng chữ:……………………………….)

10

Ghi chú: GV HƯỚNG DẪN cho điểm lẻ tới 0,25 điểm

6. Các nhận xét khác (nếu có)
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
7. Kết luận
Được phép bảo vệ : 

Không được phép bảo vệ : 
Ngày …… tháng 8 năm 2021
Người nhận xét

(Ký & ghi rõ họ tên)

3


TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC – THỰC PHẨM
BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC

PHIẾU ĐÁNH GIÁ CỦA
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

---------------------------------

MƠN HỌC: ĐỒ THIẾT KẾ MÁY THIẾT BỊ - HỌC KỲ 2 – NĂM HỌC 2020 – 2021
MÃ MÔN HỌC: PWPD322703

1. GVHD: TS. VÕ THỊ THU NHƯ..............................................................................
2. Sinh viên: Võ Hoàng Vũ.................................... 3. MSSV: 18128078......................

4. Tên đề tài: Thiết kế tháp hấp thu khí SO2 từ khí thải lị hơi năng suất 5 tấn/h...........
5. Kết quả đánh giá:
STT

Nội dung

Thang

Điểm

điểm

số

1

Xác định được đối tượng và u cầu thiết kế

0 – 1,0

2

Lập qui trình cơng nghệ và tính tốn được các chi tiết thiết

0 – 2,5

bị
3

Đánh giá được sự phù hợp, điểm mạnh, yếu của thiết kế

0 – 0,75

4

Lập được kế hoạch triển khai thực hiện thiết kế

0 – 0,75

5

Lập được bản vẽ với phần mềm chuyên dụng

0 – 2,5

6

Hoàn thành thuyết minh thiết kế đầy đủ, chính xác và logic

0 – 1,0

7

Hồn thành trách nhiệm cá nhân trong nhóm

0 – 0,75

8

Thực hiện đúng kế hoạch công việc được GV giao

0 – 0,75

TỔNG ĐIỂM (Bằng chữ:……………………………….)

10

Ghi chú: GV HƯỚNG DẪN cho điểm lẻ tới 0,25 điểm

6. Các nhận xét khác (nếu có)
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
7. Kết luận
Được phép bảo vệ : 

Không được phép bảo vệ : 
Ngày …… tháng 8 năm 2021
Người nhận xét

(Ký & ghi rõ họ tên)
TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC – THỰC PHẨM
BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC

PHIẾU ĐÁNH GIÁ CỦA
GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

---------------------------------

MƠN HỌC: ĐỒ THIẾT KẾ MÁY THIẾT BỊ - HỌC KỲ 2 – NĂM HỌC 2020 – 2021


MÃ MÔN HỌC: PWPD322703

1. GVPB: .....................................................................................................................
2. Sinh viên: Nguyễn Lan Hương.......................... 3. MSSV: 18128026......................
4. Tên đề tài: Thiết kế tháp hấp thu khí SO2 từ khí thải lị hơi năng suất 5 tấn/h...........
5. Kết quả đánh giá:
STT

Nội dung

Thang

Điểm

điểm

số

1

Lập qui trình cơng nghệ và tính tốn được các chi tiết thiết bị

0 – 2,5

2

Lập được bản vẽ với phần mềm chuyên dụng

0 – 2,5

3

Hoàn thành thuyết minh thiết kế đầy đủ, chính xác và logic

0 – 1,0

4

Trình bày được những nội dung cốt lõi của đồ án

0 – 1,0

5

Trả lời được các câu hỏi phản biện

0 – 3,0

TỔNG ĐIỂM (Bằng chữ:……………………………….)

10

Ghi chú: GV HƯỚNG DẪN cho điểm lẻ tới 0,25 điểm

6. Các nhận xét khác (nếu có)
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................

.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
Ngày …… tháng 08 năm 2021
Người phản biện
(Ký & ghi rõ họ tên)

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC – THỰC PHẨM
BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC

PHIẾU ĐÁNH GIÁ CỦA
GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

---------------------------------

MÔN HỌC: ĐỒ THIẾT KẾ MÁY THIẾT BỊ - HỌC KỲ 2 – NĂM HỌC 2020 – 2021
MÃ MÔN HỌC: PWPD322703

1. GVPB: .....................................................................................................................

5


2. Sinh viên: Võ Hoàng Vũ.................................... 3. MSSV: 18128078......................
4. Tên đề tài: Thiết kế tháp hấp thu khí SO2 từ khí thải lị hơi năng suất 5 tấn/h...........
5. Kết quả đánh giá:
STT

Nội dung

Thang

Điểm

điểm

số

1

Lập qui trình cơng nghệ và tính tốn được các chi tiết thiết bị

0 – 2,5

2

Lập được bản vẽ với phần mềm chuyên dụng

0 – 2,5

3

Hoàn thành thuyết minh thiết kế đầy đủ, chính xác và logic

0 – 1,0

4

Trình bày được những nội dung cốt lõi của đồ án

0 – 1,0

5

Trả lời được các câu hỏi phản biện

0 – 3,0

TỔNG ĐIỂM (Bằng chữ:……………………………….)

10

Ghi chú: GV HƯỚNG DẪN cho điểm lẻ tới 0,25 điểm

6. Các nhận xét khác (nếu có)
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
.........................................................................................................................................
Ngày …… tháng 08 năm 2021
Người phản biện
(Ký & ghi rõ họ tên)

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian làm đồ án, nhóm chúng em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, góp ý và
chỉ bảo tận tình của thầy cơ và bạn bè.
Sau một thời gian, chúng em đã hoàn thành đồ án đúng hạn. Tuy nhiên, do thời gian
cũng như kinh nghiệm còn hạn chế của chúng em nên đồ án này không thể không


tránh khỏi những thiếu sót. Nhóm chúng em rất mong nhận được sự chỉ bảo, đóng góp
ý kiến của thầy cơ để có thể phục vụ tốt hơn cơng tác thực tế sau này.
Nhóm chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến T.S Võ Thị Thu Như, người đã tận
tình hướng dẫn, chỉ bảo chúng em trong suốt q trình làm đồ án. Nhóm em cũng bày
tỏ lời biết ơn chân thành đến Khoa Cơng Nghệ Hóa Học và Thực Phẩm của trường đã
tạo điều kiện cho nhóm em cơ hội và hồn thành đồ án mơn học này.
Cuối cùng, chúng em cũng xin cảm ơn thư viện trường đã tạo điều kiện cho chúng em
có được tài liệu tham khảo.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!

7


MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG


DANH MỤC HÌNH

9


10

MỞ ĐẦU
Hiện nay, dân số đô thị ngày càng tăng cao, các khu công nghiệp lớn và nhỏ ngày càng
được hình thành và phát triển mạnh mẽ ở khắp các tỉnh thành trên cả nước. Trong đó
có rất nhiều nhà máy xí nghiệp sử dụng lị hơi cơng suất vừa và nhỏ, từ 2 đến 10 tấn/h
để lấy hơi phục vụ cho sản xuất. Đáng chú ý là hầu hết các lò hơi trên đều sử dụng dầu
FO làm nhiên liệu đốt. Đây là loại dầu có hàm lượng lưu huỳnh cao, khi cháy sẽ thải ra
một lượng lớn khí SO2 – loại khí được xem là độc hại nhất trong họ các khí độc hại
thải ra do cháy nhiên liệu. Trong khi đó, các cơ sở sản xuất và các nhà chế tạo vẫn
chưa quan tâm lắm đến việc xử lý khói thải, do vậy đa số các lị trên vẫn hoạt động mà
khơng có hệ thống xử lý khói, từng giờ từng ngày vẫn thải vào mơi trường khơng khí
hàng ngàn hàng triệu tấn các chất khí độc hại gây ơ nhiễm mơi trường.
Đối với kĩ sư hố học thì đây là một trong những nhiệm vụ mà kĩ sư hố phải giải
quyết được. Và thơng qua mơn Đồ án Q trình và Thiết bị chúng em có điều kiện để
nghiên cứu kĩ hơn và vận dụng những kiến thức đã học để xử kí khí SO 2 – một trong
những khí thải phổ biến nhất trong ngành công nghiệp, hoạt động sinh hoạt của con
người. Cụ thể ở đây chúng em sẽ “Thiết kế tháp hấp thụ mâm xuyên lỗ xử lí khí SO 2
bằng dung dịch K2CO3 với năng suất 5 tấn/h”.

11


CHƯƠNG 1
1.1
1.1.1

TỔNG QUAN

Khái quát lò hơi

Khái niệm lò hơi

Lò hơi cơng nghiệp ( hay cịn gọi là nồi hơi) là thiết bị sử dụng nhiên liệu để đun sôi
nước tạo thành hơi nước mang nhiệt để phục vụ cho các yêu cầu về nhiệt trong các
lĩnh vực công nghiệp như sấy, đun nấu, nhuộm, hơi để chạy tuabin máy phát điện,
vv...Tùy theo nhu cầu sử dụng mà người ta tạo ra nguồn hơi có nhiệt độ và áp suất phù
hợp để đáp ứng cho các loại hình cơng nghệ khác nhau. Để vận chuyển nguồn năng
lượng có nhiệt độ và áp suất cao này người ta dùng các ống chịu được nhiệt, chịu được
áp suất cao. Và điều đặc biệt của lị hơi mà khơng thiết bị nào thay thế được là tạo ra
nguồn năng lượng an tồn khơng gây cháy để vận hành các thiết bị hoặc động cơ ở nơi
cần cấm lửa và cấm nguồn điện (như các kho xăng, dầu). Trong nhiều ngành sản xuất,
lò hơi là thiết bị khơng thể thiếu.
1.1.2

Đặc điểm của khí thải lị hơi

Đặc điểm khói thải của các loại lị hơi khác nhau tùy theo loại nhiên liệu sử dụng.
Nhiệt được cung cấp cho ồ hơi từ các nguồn nhiên liệu khác nhau như: củi gỗ, than đá
hoặc dầu FO. Nhưng SO2 được sinh ra chủ yếu trong quá trình đốt nhiên liệu bằng than
đá hoặc dầu FO.
1.1.2.1 Đặc điểm khói thải lò hơi bằng dầu FO
Dầu FO là một phức hợp của hợp chất cao phân tử, dầu FO dạng lỏng có lượng sinh
nhiệt cao. Độ tro ít nên ngày càng được sử dụng rộng rãi.
Khí thải của lị hơi đốt dầu FO thường có các chất sau: CO 2, CO, SO2, SO3, NOx, hơi
nước…
Ngồi ra, cịn có một hàm lượng nhỏ tro và các hạt tro rất nhỏ trộn lẫn với dầu chưa
cháy tồn tại dưới dạng sol khí mà ta thường gọi là mồ hóng.

12

Bảng 1.1 Nồng độ các chất trong khí thải lị hơi đốt dầu bằng dầu FO
Chất gây ô nhiễm

Nồng độ(mg/m3)

SO2 và SO3

5217-7000

CO

50

Tro bụi

280

Hơi dầu

0.4

NOX
428
( Trích Sổ tay hướng dẫn xử lý ô nhiễm môi trường trong sản xuất tiểu thủ cơng
nghiệp – Xử lý khói lị hơi – Sở Khoa học, Cơng nghệ và mơi trường Tp.HCM )
1.1.2.2

Đặc điểm khói thải lị hơi đốt bằng than đá

Khí thải của lị hơi đốt than chủ yếu mang bụi, CO 2, CO, SO2, SO3, NOx…do thành
phần hóa chất có trong than kết hợp với oxy trong quá trình cháy tạo nên.
Hàm lượng lưu huỳnh trong than khoảng 0,5% nên trong khí thải có SO 2 với nồng độ
khoảng 1333mg/m3.
Bảng 1.2 Các chất ơ nhiễm trong khói thải lị hơi
Loại lị hơi

Chất ơ nhiễm

Lị hơi đốt bằng củi

Khói + tro bụi + CO + CO2

Lị hơi đốt bằng than đá

Khói + tro bụi + CO + CO2 + SO2 +
SO3 + NOx

Lò hơi đốt bằng dầu F.O

Khói + tro bụi + CO + CO2 + SO2 +

SO3 + NOx
( Trích Sổ tay hướng dẫn xử lý ô nhiễm môi trường trong sản xuất tiểu thủ cơng
nghiệp – Xử lý khói lị hơi – Sở Khoa học, Công nghệ và môi trường Tp.HCM )
1.2
1.2.1

Tổng quan khí SO2
Tính chất khí SO2

Lưu huỳnh điơxit (hay Anhydritsunfurơ) là một chất khí khơng màu, có mùi chua sốc
và gây kích ứng mạnh. SO2 có khối lượng phân tử là 64, nặng hơn khơng khí, tỷ trọng
bằng 2,26 , dễ hoà tan trong nước, nhất là trong dung dịch rượu mêtylic (CH 3OH),
rượu êtylic (C2H5OH) và các loại este.

13


Ở 200C, một thể tích nước có thể hồ tan 40 thể tích khí SO2, khi hồ tan trong nước
một phần khí này sẽ kết hợp với nước để tạo thành axit sunfurơ.

Anhydritsunfurơ

axitsunphurơ

Cũng ở nhiệt độ 200C và áp suất 3 atm, khí SO2 sẽ ngưng tụ thành chất lỏng trong suốt
không màu, sôi ở -100C. SO2 lỏng khi bay hơi thu nhiệt rất mạnh và làm nhiệt độ môi
trường xuống rất thấp (có thể hạ tới -500C).
Khí SO2 là loại khí độc hại khơng chỉ đối với sức khỏe con người, động thực vật mà
còn ảnh hưởng nghiêm trọng đến mơi trường.
1.2.2

Tác hại của khí SO2

1.2.2.1 Đối với con người
SO2 là chất có tính kích thích, ở nồng độ nhất định có thể gây co giật ở cơ trơn của khí
quản. Ở nồng độ lớn hơn sẽ gây tăng tiết dịch niêm mạc đường khí quản. Khi tiếp xúc
với mắt, chúng có thể tạo thành axit.
Bảng 1.3 Liều lượng gây độc

SO2 (mg/m3)

Tác hại

20-30

Giới hạn gây độc tính

50

Kích thích đường hơ hấp, ho

130-260

Liều nguy hiểm sau khi hít thở (30 60 phút)

1000-1300

Liều gây chết nhanh (30 - 60 phút)

SO2 có thể xâm nhập vào cơ thể con người qua đường hơ hấp hoặc tiêu hóa sau khi nó
được hịa tan trong nước bọt. Cuối cùng, chúng có thể xâm nhập vào hệ tuần hồn.
Khi tiếp xúc với bụi, SO2 có thể tạo ra các hạt axit nhỏ có thể xâm nhập vào mạch máu
nếu kích thước của các hạt bụi này nhỏ hơn 2-3 μm.
SO2 có thể xâm nhập vào cơ thể qua da và gây ra các chuyển đổi hóa học. Kết quả là
hàm lượng kiềm trong máu giảm, ammoniac được thải ra ngồi theo nước tiểu và có
ảnh hưởng đến tuyến nước bọt.
14

Trong máu, SO2 tham gia nhiều phản ứng hóa học, gây rối loạn chuyển hóa đường và
protein, gây thiếu vitamin B và C, ức chế enzyme oxydaza, tạo ra methemoglobine để
chuyển Fe2+ (hòa tan) thành Fe3+ (kết tủa) gây tắc nghẽn mạch máu cũng như làm giảm
khả năng vận chuyển oxy của hồng cầu, gây co hẹp dây thanh quản, khó thở.
1.2.2.2 Đối với thực vật
Các lồi thực vật nhạy cảm với SO2 là rêu và địa y
Bảng 1.4 Nồng độ gây độc

1.2.2.3

Nồng độ (ppm)

Tác hại

0.03

Ảnh hưởng đến sinh trưởng của rau quả

0.15-0.3

Gây độc kinh niên

1-2

Chấn thương lá cây sau vài giờ tiếp xúc

Đối với mơi trường

SO2 bị oxy hóa ngồi khơng khí và phản ứng với nước mưa tạo thành axit sulfuric hay
các muối sulfate gây ra hiện tượng mưa axit, ảnh hưởng xấu đến mơi trường.

 Q trình hình thành mưa axit của khí SO2
Phản ứng hố hợp giữa lưu huỳnh điơxít và các hợp chất gốc hiđrơxyl:

Phản ứng giữa hợp chất gốc HOSO2· và O2 sẽ cho ra hợp chất gốc HO2· và SO3 :

Lưu huỳnh trioxit SO3 sẽ phản ứng với nước và tạo ra H2SO4. Đây chính là thành phần
chủ yếu của mưa axit.

 Các tác hại của mưa axit
Nước hồ bị axit hóa: mưa axit rơi trên mặt đất sẽ cuốn trôi các chất dinh dưỡng trên
mặt đất và mang các kim loại độc hại xuống ao hồ, gây ô nhiễm nguồn nước trong hồ,
phá hỏng các loại thức ăn, uy hiếp sự sinh tồn của các loài cá và các sinh vật khác
trong nước.
Bảng 1.5 Các ảnh hưởng của pH đến hệ thủy sinh vật
15


pH <6.6

pH <6.5

Các sinh vật bậc thấp của chuỗi thức ăn bị chết (phù
du…), đây là nguồn thức ăn quan trọng của cá
Cá không thể sinh sản được. Cá con khó sống sót. Cá lớn
bị dị dạng do thiếu dinh dưỡng. Cá bị chết do ngạt.

pH <5.5

Quần thể cá bị chết

pH< 4.0

Xuất hiện các sinh vật mới khác với các sinh vật ban đầu.

Rừng bị tàn phá và sản lượng nông nghiệp bị giảm: mưa axit làm tổn thương lá cây,
gây cản trở quá trình quang hợp, làm cho lá cây bị vàng và rụng, làm giảm độ màu mỡ
của đất và cản trở sự sinh trưởng của cây cối.
Làm tổn hại sức khỏe con người: các hạt sulfate, nitrate tạo thành trong khí quyển làm
hạn chế tầm nhìn. Hơn nữa, do hiện tượng tích tụ sinh học, khi con người ăn phải các
loại cá có chứa độc tố, các độc tố này sẽ tích tụ trong cơ thể và gây nguy hiểm đối với
sức khỏe con người.
Ăn mòn vật liệu và phá hủy các cơng trình kiến trúc.
1.2.3

Ứng dụng của khí SO2

-

Sản xuất axit sunfuric

-

Làm chất bảo quản: Khí SO2 được sử dụng làm chất bảo quản cho hoa quả khơ do
đặc tính kháng khuẩn. SO2 cịn được sử dụng nhiều trong ngành chế biến rượu
vang. Được sử dụng như một chất chống nấm móc rất tốt.

-

Làm tác nhân khử trong công nghiệp chất tẩy rửa.

-

Làm thuốc thử và dung mơi trong các phịng thí nghiệm.

1.2.4

Ý nghĩa mơi trường

Vấn đề ơ nhiễm khơng khí từ SO2 từ lâu đã trở thành mối đe dọa cực kỳ nghiêm trọng
đối với sức khỏe con người, nhất là các nước công nghiệp. Vì vậy, cơng nghệ xử ký
khí thải SO2 trong cơng nghiệp đã được nghiên cứu từ rất sớm và phát triển rất mạnh
mẽ. Ngồi tác dụng làm sạch bầu khí quyển, bảo vệ mơi trường, xử lý SO 2 cịn có ý
nghĩa kinh tế to lớn vì SO2 thu hồi từ khí thải là nguồn nguyên liệu cung cấp cho các
nhà máy sản suất axit sunfuric (H2SO4) và lưa huỳnh (S) nguyên chất.
1.2.5

Các phương pháp xử lý SO2

16


1.2.5.1 Phương pháp hấp thụ
Hấp thụ là phương pháp làm sạch khí thải độc hại (chất bị hấp thụ) vào trong môi
trường lỏng (dung môi hấp thụ). Khi tiếp xúc với khí thải, chất độc hại sẽ tác dụng với
các chất trong môi trường lỏng và được giữ lại theo 2 cách: hấp thụ vật lý và hấp thụ
hóa học.
-

Hấp thụ vật lý: về thực chất chỉ là sự hòa tan các chất bị hấp thụ vào trong
dung môi hấp thụ, chất khí hịa tan khơng tạo ra hợp chất hóa học với dung mơi,

nó chỉ thay đổi trạng thái vật lý từ thể khí biến thành dung dịch lỏng (q trình
hịa tan đơn thuần của chất khí trong chất lỏng).

-

Hấp thụ hóa học: trong q trình này chất bị hấp thụ sẽ tham gia phản ứng hóa
học với dung mơi hấp thụ. Chất khí độc hại sẽ biến đổi về bản chất hóa học và
trở thành chất khác.

Cơ cấu của q trình này có thể chia thành ba bước:
- Khuếch tán các phân tử chất ơ nhiễm thể khí trong khối khí thải đến bề mặt của chất
lỏng hấp thụ
- Thâm nhập và hịa tan chất khí vào bề mặt của chất hấp thụ
- Khuếch tán chất khí đã hoà tan trên bề mặt ngăn cách vào sâu trong lịng khối chất
lỏng hấp thụ
Q trình hấp thụ mạnh hay yếu là tùy thuộc vào bản chất hóa học của dung mơi và
các chất ơ nhiễm trong khí thải.
Như vậy, để hấp thụ được một chất cụ thể nào đó ta phải dựa vào độ hịa tan có chọn
lọc của chất khí trong dung mơi để chọn dung mơi cho thích hợp hoặc chọn dung dịch
thích hợp (trong trường hợp hấp thụ hóa học). Sự thành cơng hay thất bại của quá trình
hấp thụ phụ thuộc chủ yếu vào bản chất của dung môi.
1.2.5.2 Phương pháp hấp phụ
Khác với quá trình hấp thụ, trong quá trình hấp phụ người ta dùng chất rắn xốp để hút
các chất khí độc có trong khí thải trên bề mặt chất rắn được gọi là chất hấp phụ và các
cấu tử khí được hút vào bề mặt chất hấp phụ gọi là chất bị hấp phụ. Phương pháp này
được dùng phổ biến nhất trong việc thu hồi các cấu tử quý, có giá trị để sử dụng lại
trong cơng nghiệp hóa chất.
17

Căn cứ vào bản chất liên kết giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ phân thành 2 loại:
- Hấp phụ vật lý: là hấp phụ đa phân tử (hấp phụ nhiều lớp), lực liên kết là lực hút
giữa các phân tử, không tạo thành hợp chất bề mặt.
- Hấp phụ hóa học: là hấp phụ đơn phân tử (hấp phụ một lớp). Lực liên kết là lực liên
kết bề mặt tạo nên hợp chất bề mặt.
1.3
1.3.1

Các phương pháp hấp phụ khí SO2
Hấp phụ SO2 bằng nước

Đây là phương pháp đơn giản được sử dụng sớm nhất để loại bỏ SO 2 trong khí thải,
nhất là trong khói từ các lị cơng nghiệp.
Q trình hấp thụ SO2 bằng nước:
SO2 + H2O < => H+ + HSO3Hấp thụ khí SO2 bằng cách phun nước vào dịng khí thải hoặc cho khí thải đi qua lớp
vật liệu đệm (vật liệu rỗng) có tưới nước – scrubơ. Giải phóng khí SO2 ra khỏi chất hấp
thụ để thu hồi SO2 (nếu cần) và nước sạch.
Ưu điểm: Rẻ tiền, dễ tìm, hồn ngun được.
Nhược điểm: Do độ hịa tan của khí SO 2 trong nước quá thấp nên thường phải dùng
một lượng nước rất lớn và thiết bị hấp thụ phải có thể tích rất lớn, cồng kềnh. Để tách
SO2 khỏi dung dịch phải nung nóng lên đến 1000 oC nên tốn rất nhiều năng lượng, chi
phí nhiệt lớn.
1.3.2

Xử lý khí SO2 bằng sữa vơi (Ca(OH)2)

Xử lý khí SO2 bằng sữa vơi là phương pháp được áp dụng rất rộng rãi trong cơng
nghiệp vì hiệu quả xử lý cao, nguyên liệu rẻ tiền và có sẵn ở mọi nơi.
CaCO3 + SO2 <=> CaSO3 + CO2
CaO + SO2 <=> CaSO3

2CaSO3 + O2 <=> 2CaSO4
Ưu điểm: Cơng nghệ đơn giản, chi phí đầu tư ban đầu thấp, chi phí vận hành thấp, chất
hấp thụ rẻ, dễ tìm, làm sạch khí mà khơng cần phải làm lạnh và tách bụi sơ bộ, có thể
18


chế tạo thiết bị bằng vật liệu thông thường, không cần đến vật liệu chống axit và
không chiếm nhiều diện tích xây dựng.
Nhược điểm: Đóng cặn ở thiết bị do tạo thành CaSO4 và CaSO3, gây tắc nghẽn các
đường ống và ăn mịn thiết bị.
1.3.3

Xử lý khí khí SO2 bằng ammoniac

Phương pháp này hấp thụ khí SO2 bằng dung dịch ammoniac tạo muối amoni sunfit và
amoni bisunfit theo phản ứng sau:
SO2 + 2NH3 + H2O <=> (NH4)2SO3
(NH4)2SO3 + SO2 + H2O <=> 2NH4HSO3
Ưu điểm: Hiệu quả rất cao, chất hấp thụ dễ kiếm và thu được muối amoni sunfit và
amoni bisunfit là các sản phẩm cần thiết.
Nhược điểm: Rất tốn kém, chi phí đầu tư và vận hành rất cao.
1.3.4

Xử lý khí SO2 bằng amoniac và vơi.

Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 bằng amoniac kết hợp với vôi
(1,2- scrubơ; 3 - thùng phản ứng; 4 - thiết bị trao đổi nhiệt(làm nguội); 5- máy lọc ly
tâm; 6- thùng pha chế sữa vôi; 7,8- thùng chứa dung dịch mới)
1.3.5

Xử lý khí bằng oxit kẽm

Xử lý khí SO2 bằng kẽm oxit (ZnO) cũng tương tự như phương pháp magie oxit tức là
dùng phản ứng giữa SO2 với kẽm oxit để thu các muối sunfit và bisunfit, sau đó dùng
nhiệt để phân ly thành SO2 và ZnO.
Phương pháp này chất hấp thụ là kẽm oxit. Phản ứng hấp thụ như sau:
SO2 + ZnO + 2,5H2O => ZnSO32.5H2O

19


Khi nồng độ SO2 lớn:
2SO2 + ZnO + H2O => Zn(HSO3)2
Sunfit kẽm tạo thành không tan trong nước được tách ra bằng cyclone ướt và sấy khô.
Tái sinh kẽm sunfit bằng cách nung sunfit ở 350⁰C
ZnSO3.2,5H20 => SO2 + ZnO + 2,5H2O
SO2 được chế biến tiếp tục, còn ZnO quay lại hấp thụ.
Ưu điểm: Có thể làm sạch khí ở nhiệt độ khá cao (200 – 2500 oC).
Nhược điểm: Có thể hình thành ZnSO4 làm cho việc tái sinh ZnO bất lợi về kinh tế nên
phải thường xuyên tách chúng ra và bổ sung lượng ZnO tương đương.
1.3.6

Phương pháp kẽm oxit kết hợp với natri sunfit

Phương pháp này cũng như phương pháp kẽm oxit đơn thuần khơng địi hỏi làm nguội
sơ bộ khói thải, hiệu quả khử SO2 đạt 96 ÷ 98%.
Phương pháp này dựa theo các phản ứng sau:
Na2CO3 + SO2 => Na2SO3 + CO2
Na2SO3 + SO2+H2O => 2NaHSO3
2NaHSO3 + ZnO => ZnSO3 + Na2SO3 + H2O

Ưu điểm: Không địi hỏi làm nguội sơ bộ khói thải, hiệu quả xử lý cao
Nhược điểm: Hệ thống xử lý khá phức tạp và tiêu hao nhiều muối natri.
1.3.7 Xử lý SO2 bằng các chất hấp thụ hữu cơ

Phương pháp này được áp dụng nhiều trong xử lý khí thải từ các nhà máy luyện kim
màu. Chất hấp thụ chủ yếu được dùng là xyliđin và đimetylanilin.
 Quá trình sunfiđin
Chất hấp thụ được sử dụng là hỗn hợp xyliđin và nước theo tỉ lệ 1:1
2C6H3(CH3)2NH2 + SO2 => 2C6H3(CH3)2NH2.SO2
Nếu khí thải có nồng độ SO2 thấp thì quy trình này khơng kinh tế vì tổn hao xyliđin.

20


 Q trình khử SO2 bằng đimetylanilin
Với khí thải có trên 35% (thể tích) khí SO2 thì dùng đimetylanilin làm chất hấp thụ sẽ
có hiệu quả hơn dùng xyliđin.
1.3.8

Hấp thụ khí SO2 bằng than hoạt tính

Phương pháp này có thể áp dụng rất tốt để xử lý khói thải từ các nhà máy nhiệt điện,
nhà máy luyện kim và sản xuất axit sunfuric với hiệu quả kinh tế đáng kể.
Ưu điểm: Sơ đồ hệ thống đơn giản và vạn năng, có thể áp dụng được cho mọi q
trình cơng nghệ có thải khí SO 2 một cách liên tục hay gián đoạn, cho phép làm việc
được với khí thải có nhiệt độ cao (trên 1000oC).
Nhược điểm: Tùy thuộc vào quá trình hồn ngun có thể là tiêu hao nhiều vật liệu
hấp phụ hoặc sản phẩm thu hồi được có lẫn nhiều axit sunfuric và tận dụng khó khăn,
phải xử lý tiếp mới sử dụng được.
1.3.9

Hấp phụ khí SO2 bằng vơi, đá vôi, đolomit

Ưu điểm: hiệu suất hấp phụ cao.
Nhược điểm: cần chi phí đầu tư lớn do vật liệu chế tạo thiết bị đắt (thiết bị làm việc
trong môi trường ăn mòn mạnh và nhiệt độ cao).
1.4
1.4.1

Các loại tháp hấp thụ
Tháp rỗng

Hình 1.2 Buồng phun thùng rửa khí rỗng
(1 – vỏ thiết bị; 2 – vòi phun nước; 3 – tấm chắn nước; 4 – bộ phận hướng dòng và
phân phối khí.)
Tiết diện tháp có thể hình trịn hay hình chữ nhật.
21


Có cơ cấu phun chất lỏng bằng cơ học hay bằng áp suất trong đó chất lỏng được phun
thành những giọt nhỏ trong thể tích rỗng của thiết bị.
Dịng khí và dịch trong tháp có thể chuyển động cùng chiều, ngược chiều hoặc cắt
nhau. Các mũi phun có thể bố trí một tầng hoặc nhiều tầng hoặc đặt dọc trục thiết bị.
Dịng khí thải chứa chất ơ nhiễm khi tiếp xúc với dịch phun trong tháp sẽ cuốn theo
dịch phun.
Hiệu quả hoạt động của tháp cịn phụ thuộc vào tính chất của dịng khí thải, dung dịch
phun và các thơng số động lực học đi trong tháp.
1.4.2

Tháp đệm

Đây là một dạng cải tiến từ các tháp rửa khí rỗng vừa trình bày ở trên. Trong phần
khơng gian của tháp người ta đặt các khâu đệm chế tạo từ các vật liệu như gốm, sứ,
gỗ…. Các khâu đệm này có hình dạng hình trụ, vành khun… có thể xếp ngẫu nhiên
hay theo thứ tự.
Dung dịch hấp thụ được phân phối ở đỉnh tháp qua bộ phận phân phối lỏng sao cho
các chất lỏng phải thấm ướt được toàn bộ vật chêm.
Khi chọn đệm cần lưu ý: thấm ướt tốt chất lỏng, trở lực nhỏ, thể tích tự do và tiết diện
ngang lớn, có thể làm việc với tải trọng lớn của chất lỏng, khối lượng riêng nhỏ, có
tính chống ăn mịn cao, rẻ, dễ kiếm,…

22


Hình 1.3 Sơ đồ hệ thống rửa khí thải bằng tháp đệm
Nguyên lý hoạt động: Trong tháp đệm chất lỏng chảy từ trên xuống, phân bố đều trên
bề mặt đệm khí đi từ dưới lên phân tán trong lỏng và qúa trình chuyển khối diễn ra.
Ưu điểm: Đây là loại thiết bị này có trở lực lớn hơn nhiều so với tháp rửa rỗng nhưng
hiệu quả hấp thụ cao. Thiết bị rửa khí có lớp đệm khơng những hấp thụ thành phần khí
độc hại mà cịn làm lạnh khí và lọc bụi ướt có trong khí thải.
Nhược điểm: hoạt động kém ổn định, dễ bị sặc, khó tách nhiệt, khó ướt đều,…
1.4.3

Tháp đĩa

Tháp đĩa thường có cấu tạo thân hình trụ thẳng đứng, bên trong có đặt các tấm ngăn có
khoảng cách nhất định. trên mỗi đĩa hai pha chuyển động ngược hoặc trái chiều khí đi
từ dưới lên hoặc xuyên qua chất lỏng chảy ngang ở đây tiếp xúc pha xảy ra theo từng
bậc là đĩa.
Tháp đĩa có ống chảy truyền: bao gồm tháp đĩa, chỗm, lỗ, xupap lưới,…. Trên đĩa có

cấu tạo đặc biệt để chất lỏng đi từ đĩa trên xuống đĩa dưới theo đường riêng gọi là ống
chảy truyền. Tháp đĩa khơng có ống chảy chuyền: khi có khí (hơi hay lỏng) và lỏng đi
qua cùng một lỗ trên đĩa.

23


Hình 1.4 Tháp đĩa khơng có ống chảy chuyền
Chất lỏng được dẫn vào tháp ở đỉnh hoặc tại một mâm thích hợp nào đó và chảy xuống
nhờ trọng lực qua mỗi mâm bằng ống dây chuyền. Pha khí từ dưới lên qua mỗi mâm
nhờ các khe hở do cấu tạo của mâm tạo nên.
Trong đó các tháp mâm, có sự diễn ra tiếp xúc giữa pha khí và pha lỏng diễn ra ở các
mâm.
Ưu điểm: kết cấu khá đơn giản, trở lực tương đối thấp, hiệu suất khá cao.
Nhược điểm: không làm việc được với chất lỏng bẩn, khoảng làm việc rất hẹp (lưu
lượng khí).

24


CHƯƠNG 2
NGHỆ
2.1
2.1.1

ĐỀ XUẤT VÀ THUYẾT MINH QUI TRÌNH CƠNG

Đề xuất quy trình cơng nghệ xử lý.
Lựa chọm cơng nghệ

 Hấp thụ khí SO2 bằng K2CO3 30% vì:
Là loại dung dịch rẻ tiền, dễ kiếm.
Tính ăn mịn thiết bị yếu, ít gây nguy hại cho thiết bị xử lý.
Công nghệ hiệu quả, hấp dẫn
 Vật liệu chế tạo tháp hấp thu:
Do phải chịu tác dụng hố học với khí thải và dung dịch có tính ăn mịn cao nên vật
liệu chế tạo tháp hấp thụ và các đường ống dẫn khí được chọn là loại thép hợp kim đặc
biệt thuộc nhóm thép khơng gỉ, chúng có tính chống ăn mịn cao trong điều kiện làm
việc của thiết bị.
Ta thấy xử lý khí SO2 bằng K 2CO3 thì tháp mâm sẽ có tính kinh tế nhất vì loại tháp
này cho phép vận tốc khí lớn do đó giảm đường kính của tháp, cũng hạn chế hiện
tượng tắc nghẽn như trong tháp đệm, diện tích tiếp xúc hai pha cũng nhiều hơn tháp
phun. Chế tạo đơn giản, vệ sinh dễ dàng. Nhưng có nhược điểm là u cầu lắp đặt cao,
tính tốn phức tạp. Đối với những tháp có đường kính lớn hơn 2,4m thì khơng dùng
tháp mâm xun lỗ.
2.1.2

Sơ đồ quy trình cơng nghệ:

Quy trình xử lý khí thải được lựa chọn: Tháp mâm xuyên lỗ

25