Chuyên đề Công nghệ xử lý khí SO2

Chuyên đề

Công nghệ xử lý khí SO2

Chuyên đề: Công nghệ xử lý khí SO
2
– ThS. Đinh Hải Hà
1
MỤC LỤC

Trang

1.1 Hấp thụ khí SO
2
bằng nước 1

1.2 Xử lý SO
2
bằng đá vôi (CaCO
3
) hoặc vôi nung (CaO) 3

1.3 Xử lý SO
2
bằng amoniac 5

1.3.1 Hệ thống xử lý SO
2
bằng amoniac theo chu trình 5
1.3.2 Xử lý SO
2
bằng amoniac có chưng áp 7
1.3.3 Xử lý SO
2

bằng amoniac và vôi 8

1.4 Xử lý SO
2
bằng các chất hấp thụ hữu cơ 9

1.5 Xử lý SO
2
bằng các chất hấp phụ thể rắn 11

1.5.1 Hấp phụ khí SO
2
bằng than hoạt tính 11
1.5.2 Xử lý khí SO
2
bằng than hoạt tính có tưới nước–quá trình LURGI 12
1.5.3 Xử lý SO
2
bằng nhôm oxit kiềm hóa 14
1.5.4 Xử lý SO
2
bằng vôi và dolomit trộn vào than nghiền 14



1.6 So sánh kinh tế – kỹ thuật của một số phương pháp xử lý SO2 16

PHỤ LỤC 17
Lọc không khí bằng lọc sinh học

TÀI LIỆU THAM KHẢO 24






Chuyên đề: Công nghệ xử lý khí SO
2
– ThS. Đinh Hải Hà
2
CÔG GHỆ XỬ LÝ KHÍ SO
2


SO
2
là loại chất ô nhiễm biến nhất trong sản xuất công nghiệp cũng như trong
sinh hoạt của con người. Nguồn phát thải SO
2
chủ yếu là từ các trung tâm nhiệt
điện, các loại lò nung, lò hơi khi đốt nhiên liệu than, dầu khí đốt có chứa S hay
các hợp chất chứa S.Ngoài ra một số công đoạn sản xuất trong công nghiệp hoá
chất, luyện kim cũng thải vào khí quyển lượng khí SO
2
đáng kể . Trên thế giới
hàng năm tiêu thụ gần 2 tỷ tấn than đá các loại và gần 1 tỷ tấn dầu mỏ. Khi
thành phần S trong nhiên liệu trung bình chiếm 1% thì lượng khí SO
2
thải vào

khí quyển là 60 triệu tấn/năm.
•
Vấn đề ô nhiễm khí quyển bởi khí SO
2
từ lâu đã trở thành mối hiểm hoạ của
nhiều nước. Công nghệ xử lý SO
2
trong công nghiệp đã đuợc phát tiển từ rất
lâu. Ngoài tác dụng làm sạch khí quyển, bảo vệ môi trường, còn có ý nghĩa
kinh tế là thu hồi SO
2
là nguồn cung cấp nhiên liệu cho sản xuất H
2
SO
4
và lưu
huỳnh nguyên chất.

1.1 Hấp thụ khí SO
2
bằng nước

Quá trình xử lý SO
2
bằng nước diễn ra theo phản ứng sau:

SO
2
+ H
2

O ↔ H
+
+ HSO
3
-


Sơ đồ hệ thống hấp thụ khí SO
2
bao gồm 2 giai đoạn sau:

• Hấp thụ khí SO
2
bằng cách phun nước vào dòng khí hoặc cho khí SO
2

đi qua lớp vật liệu đệm có tưới nước.

• Giải thoát khí SO
2
ra khỏi chất hấp thụ để thu hồi SO
2
và nước sạch.

Mức độ hòa tan của khí SO
2
trong nước giảm khi nhiệt độ nước tăng cao và
ngược lại để giải thoát khí SO
2
ra khỏi nước thì nhiệt độ của nước phải cao. Ở

100
0
C thì SO
2
bốc ra hòan toàn và trong khí thoát ra có lẫn hơi nước. Bằng
phương pháp ngưng tụ người ta thu hồi được khí SO
2
với độ đậm đặc gần
100% để sản xuất acid sunfuric.

Để giải hấp thụ cần phải đun nóng một lượng nước rất lớn, đó là một khó khăn.
Ngoài ra, để sử dụng lại nước cho quá trình hấp thụ phải làm nguội nước
xuống gần 10
o
C, tức phải cần đến nguồn cấp lạnh. Đó cũng là vấn đề không
đơn giản và tốn kém. Vì vậy, phương pháp này chỉ nên áp dụng khi:

-Nồng độ SO
2
trong khí thải tương đối cao
- Có sẵn nguồn cấp nhiệt (hơi nước) với giá rẻ
- Có sẵn nguồn nước lạnh







Chun đề: Cơng nghệ xử lý khí SO

2
– ThS. Đinh Hải Hà
3
Trong trường hợp khí thải giàu SO
2
như trong cơng đoạn nấu quặng sunfua
kim loại của cơng nghiệp luyện kim màu, nồng độ SO
2
trong khí thải có thể đạt
2-12%, người ta có thể xử lý khí SO
2
bằng nước kết hợp với nước tạo thành
acid sunfuric.

Q trình cũng được thực hiện thành 2 giai đoạn: giai đoạn thứ nhất khí SO
2

kết hợp với oxy nhờ sự có mặt của chất xúc tác Vanadi để biến thành anhiđrit
sunfuric và giai đoạn thứ hai là dùng nước tưới trong lớp vật liệu đệm để
anhiđrit sunfuric kết hợp với nước tạo thành acid H
2
SO
4
.

SO
2
+ O
2
↔ SO

3

SO
3
+ H
2
O H
2
SO
4

Trong giai đoạn thứ nhất, phản ứng oxy hố khí SO
2
có toả nhiệt và phản ứng
xảy ra càng mạnh ở nhiệt độ càng thấp, do đó cần thực hiện q trình này qua
nhiều tầng xúc tác, sau mỗi tầng đều được làm nguội.



1- Tháp hấp thụ 2- Tháp giải thoát khí SO
2

3- Thiết bò ngưng tụ 4,5- Thiết bò trao đổi nhiệt 6-Bơm

Hình 1 Sơ đồ hấp thụ khí SO
2
bằng nước

1.2 Xử lý SO
2

bằng đá vơi (CaCO
3
) hoặc vơi nung (CaO)

Xử lý SO
2
bằng vơi là phương pháp được áp dụng rất rộng rãi trong cơng
nghiệp vì hiệu quả xử lý rất cao, ngun liệu rẻ tiền và có sẵn ở mọi nơi.

Khí sạch
thoát ra


6


SO
2



1

6

5

4

2

3

Hơi nước

Chất tải
lạnh

Xả

Khí vào

V
2
O
5







Chun đề: Cơng nghệ xử lý khí SO
2
– ThS. Đinh Hải Hà
4
Các phản ứng:

CaCO

3
+ SO
2
= CaSO
3
+ CO
2

CaO + SO
2
= CaSO
3
2CaSO
3
+ O
2
= 2CaSO
4

Khói thải sau khi được lọc sạch tro bụi đi vào scrubơ 1, trong đó xảy ra q
trình hấp thụ khí SO
2
bằng dung dịch sữa vơi tưới trên lớp đệm bằng vật liệu
rỗng. Nước chứa acid chảy ra từ scrubơ có chứa nhiều sunfit và canxisunfat
dưới dạng tinh thể CaSO
3
.0,5H
2
O, CaSO
4

.2H
2
O và một ít tro bụi còn sót lại
sau bộ lọc tro bụi, do đó cần tách các tinh thể nói trên bằng bộ phận tách tinh
thể 2. Thiết bị 2 là một bình rỗng cho phép dung dịch lưu lại một thời gian đủ
để hình thành các tinh thể sunfit và sunfat canxi. Sau bộ phận tách tinh thể 2,
dung dịch một phần đi vào tưới cho scurbơ, phần còn lại đi qua bình lọc chân
khơng 3, ở đó các tinh thể được giữ lại dưới dạng cặn bùn và được thải ra
ngồi. Đá vơi được đập vụn và nghiền thành bột rồi cho vào thùng 6 để pha
trộn với dung dịch lỗng chảy ra từ bộ lọc chân khơng số 3 cùng với lượng
nước bổ sung để hình thành dung dịch sữa vơi mới.

Cặn bùn từ hệ thống xử lý thải ra có thể sử dụng làm chất kết dính trong xây
dựng khi chuyển sunfit thành sunfat trong lò nung.


Hình 2 Sơ đồ hệ thống xử lý SO
2
bằng CaCO
3
, CaO.

1- Tháp hấp thụ 2- Bộ phận tách tinh thể
3- Bộ lọc chân không 4,5- Máy bơm 6- Thùng trộn sữa vôi

Khí sạch
thoát ra

4

1

2

Nước

Khí vào

6

5

3

Vôi







Chuyên đề: Công nghệ xử lý khí SO
2
– ThS. Đinh Hải Hà
22
lc cho ngun khí ph thuc vào Nm  và  rng ca lp nguyên liu lc. 
Nm tăng,  rng lp nguyên liu gim là nguyên nhân gây tăng tr lc cho
ngun khí. i vi các h thng in hình mc  gim áp nm trong khong

1 -10 hPa.

Bảo trì

Khi bt u ưa vào hot ng, h thng cn ưc chăm nom mt ln/tun.
Sau khi h thng ã hot ng n nh và ã gii quyt tt c các vn  có th
xy ra. Tn s thăm nom có th gim xung 1 ln/na tháng hoc hàng tháng.

Ưu và khuyết điểm của hệ thống lọc sinh học

Ưu điểm

•
Ưu im chính là giá thành thp, giá vn hành thp, ít s dng hóa cht.
•
Thit k linh ng, do ó có th thích nghi vi mi loi hình công
nghip và din tích ca xí nghip.
•
H thng lc sinh hc linh ng trong vic x lý mùi hôi, các hp cht
hu cơ bay hơi và các cht c. Hiu sut x lý thưng ln hơn 90% i
vi các khí thi có nng  các cht ô nhim < 1000 ppm.
•
N hiu loi nguyên liu lc, vi sinh vt và iu kin vn hành khác nhau
có th áp dng  áp ng nhu cu x lý.

Khuyết điểm

•
H thng lc sinh hc không th x lý ưc các cht ô nhim có kh
năng hp ph thp và tc  phân hy sinh hc chm ví d như các hp

cht hu cơ bay hơi có cha chlor.
•
Các ngun ô nhim có nng  hóa cht cao cn các h thng ln và
din tích ln  lp t h thng lc sinh hc.
•
N gun gây ô nhim có mc  phóng thích cht ô nhim bin ng cao
s gây nh hưng n h vi sinh vt cũng như hiu sut x lý ca chúng.
•
Thi gian  cho các vi sinh vt thích nghi vi môi trưng và to thành
các màng sinh hc (biofilm) có th kéo dài hàng tun n hàng tháng,
c bit là i vi vic x lý các cht hu cơ bay hơi.

Thương mại hóa

ã có hơn 50 h thng lc sinh hc s dng phân compost làm nguyên liu lc
ã ưc lp t theo kiu thương mi  Châu Âu và M trong vòng 15 năm
qua.

Vic s dng h thng lc sinh hc x lý các cht hu cơ bay hơi ã ưc áp
dng trong các ngành công nghip sau:







Chuyên đề: Công nghệ xử lý khí SO
2
– ThS. Đinh Hải Hà

23
•
Công ngh hóa cht và hóa du
•
Công ngh du khí
•
Công ngh nha tng hp
•
Công ngh sn xut sơn và mc in
•
Công ngh dưc phNm
•
X lý cht và nưc thi
•
X lý t và nưc ngm
Vic s dng h thng lc sinh hc  x lý mùi, cho ti nay ã áp dng trong
các ngành công nghip sau:
•
X lý nưc cng rãnh
•
X lý cht và nưc thi lò m
•
Các công ngh tái ch
•
Các nhà máy sn xut gelatin và keo dán
•
Công ngh ch bin tht và nông sn
•
Công ngh sn xut thuc lá, ca cao, ưng
•

Công ngh sn xut gia v, mùi nhân to.






Chuyên đề: Công nghệ xử lý khí SO
2
– ThS. Đinh Hải Hà
24
TÀI LIỆU THAM KHẢO

1.inh Xuân Thng, Ô N him Không Khí, N hà xut bn i Hc Quc Gia
TP HCM, 2003.
2. inh Xuân Thng và cng s, K Thut Môi Trưng i Cương, N hà xut
bn Giáo Dc, 2000.
3. Hendrik Harssema, N guyn ình Tun, Phm Th Anh, Giám sát và mô
hình hóa cht lưng không khí, Centerma center.
4. Trn N gc Chn, Ô N him Không Khí Và X Lý Khí Thi, N hà xut bn
Khoa Hc Và K Thut,2004.
5. Bài vit ca tác gi Lê Hoàng Vit và Lê Hoa.
6. Stanley E. Manahan, Environmental chemistry, Lewis publishers.