Thiết kế tháp đệm hấp thu khí SO2

Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ
Chương I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ KHÍ
SO
2
I.1. TỔNG QUAN VỀ KHÍ SO
2
:
I.1.1.Tình hình phát sinh chất ô nhiễm trong nhà máy phát điện:
Năm 1985, tổng công suất nguồn điện của Việt Nam khoảng 4000MW, trong đó nhiệt
điện 21%. Năm 1994, tổng sản lượng của các nhà máy điện ước tính khoảng 12000GW,
trong đó sản lượng nhiệt điện 19%.Năm 2000, công suất của các nguồn điện của nước ta
đạt tới 7100 MW. Trong đó nhiệt điện than-dầu 21,8%.
Các nhà máy nhiệt điện ở các cơ sở phía Bắc dùng than Hòn Gai với đặc điểm hàm lượng
lưu huỳnh thấp(0,5-0,8% khối lượng). Lượng tiêu hao than tiêu chuẩn tính cho 1 kWh điện
từ 0,473 kg ( Phả Lại) đến 0,808 kg (Ninh Bình, trước năm 1995),mức trung bình của thế
giới nhỏ hơn 0,4 kg.
Năm 1993, lượng than sử dụng cho 3 nhà máy nhiệt điện ở phía Bắc là 479,520 tấn. Như
vậy sẽ thải ra khí quyển 6713 tấn khí SO
2
, 2724 tấn NO
X
, 277,9.10
3
tấn CO
2
và 1490,8 tấn
bụi. 203,5.10
3
tấn xỉ.
Các cơ sở phía Nam sử dụng dầu FO, hàm lượng lưu huỳnh thường rất cao (2,5-3% khối
lượng). Gần đây khi vận chuyển được khí đốt vào bờ, một số cơ sở sẽ chuyển sang sử

dụng nhiên liệu khí đốt, tình hình môi trường ở xung quanh các cơ sở này có thể sẽ được
cải thiện hơn.
Nguồn thải ô nhiễm của nhà máy Nhiệt điện Ninh Bình chủ yếu là bụi (TSP) và khí độc
hại (SO
2
, NO
2
, CO
2
, CO) do đốt nhiên liệu than gây ra, trong đó nguy hại nhất là bụi và
SO
2
.
Hiện nay, vấn đề khử bụi và khí độc của các nhà máy nhiệt điện là rất cần thiết. Nếu
không có biện pháp khắc phục thì nồng độ chất ô nhiễm trong môi trường không khí( bụi,
SO
2
, CO) ở các khu dân cư xung quanh nhà máy phần lớn đều vượt quá trò số tiêu chuẩn
cho phép.
Dưới đây xin đưa ra 2 trường hợp ô nhiễm không khí ở nhà máy Nhiệt điện thuộc tỉnh
Đồng Nai:
Tải lượng ô nhiễm không khí thải ra từ nồi hơi đốt than của nhà
máy Nhiệt điện đốt than gồm 2 tổ máy phát công suất 150 MW thuộc tập đoàn
Công nghiệp Formosa:
Chất ô
nhiễm
Hệ số ô
nhiễm
(kg/tấn)
Tải lượng ô nhiễm

Máy phát số 1 Máy phát số 2 Tổng
Kg/h g/s Kg/h g/s Kg/h g/s
Bụi 5A 361,0 100,0 361,0 100.0 722,0 200,0
SO
2
19,5 S 1.567 453,3 1.567 453,3 3.134 870.0
NO
2
10,5 757,4 210,0 757,4 210,0 1.514,8 420,0
CO 0,3 21,6 6,0 21,6 6,0 43,2 12,0
THC 0,055 4,0 1,1 4,0 1,1 8,0 2,2
Nguồn: Trung Tâm Công Nghệ Môi Trường ,năm 2003.
- 1 -
Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ
Nồng độ khí thải trong ống khói máy phát điện sau xử lý của nhà máy Nhiệt điện đốt than
thuộc tập đoàn Công nghiệp Formosa:
Chất ô nhiễm Máy phát số 1 Máy phát số 2
Nồng độ khí
thải có kiểm
soát(mg/Nm
3
)
Tiêu chuẩn khí
thải TCVN
5939:1995
(Cột B)
Nồng độ khí
thải có kiểm
soát (mg/Nm
3

)
Tiêu chuẩn khí
thải TCVN
6991:2001
Bụi 50 400 50 400
SO
2
143 500 143 150
NO
2
410 1000 82 300
CO 40 500 40 150
THC 7 - 7 705
Nguồn : Trung tâm Công nghệ Môi trường ,tháng 03/2004.
Sơ đồ hệ thống kiểm soát khí thải của Nhà máy Nhiệt điện đốt than thuộc tập đoàn
Công nghiệp Formosa:
- 2 -
Khí thải/ Thu
hồinhiệt
Lọc bụi
tónh điện
Hệ thống khử lưu
huỳnh (FGD)
Ống
khói
Bể chứa ,Mg(OH)
2
Nước nóng MgO
Tro
khô

Trạm xử lý nước
thải tập trung của
nhà máy điện
Sông
Thò Vải
Bánh bùn
Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ
_ Hệ thống lọc bụi tónh điện: khí thải ra trong quá trình đốt than ở
nồi hơi được truyền qua thiết bò lọc tónh điện để tách bụi. Bụi sẽ được làm lạnh và lưu giữ
trong bồn chứa,sau đó vận chuyển cho nhà máy ximăng để tái sử dụng như là nguyên liệu
để sản xuất clinke hoặc bán cho nhà máy bêtông trộn sẵn. Hiệu suất tách bụi:99,7%
_ Hệ thống khử lưu hùynh (FGD): Nhà máy sử dụng than có hàm
lượng sulfur 1,3% được sử dụng như là nhiên liệu chính đốt lò hơi. Nếu không có biện
pháp kiểm soát ô nhiễm,nồng độ khí SO
2
sẽ vượt tiêu chuẩn cho phép. Do vậy hệ thống
khử lưu hùynh trong khí thải được lắp đặt để tách oxit lưu hùynh. Chất hấp thụ là
Mg(OH)
2
được tạo ra bằng cách hòa MgO vào nước nóng. Hiệu suất tách sulfua đạt
khỏang 95%.
_ Kiểm soát khí thải:Hệ thống kiểm soát khí thải liên tục và tự
động(CEMS) sẽ được lắp đặt tại đỉnh ống khói để kiểm soát lượng khí thải ra. Hệ thống
này sẽ báo động nếu thành phần khí thải vượt quá tiêu chuẩn và tự động thông báo cho
người vận hành giảm bớt năng lượng thải hoặc sữa chữa thiết bò ngay để giảm thiểu ô
nhiễm.
Vấn đề ô nhiễm bầu khí quyển bởi khí SO
2
từ lâu đã trở thành mối hiểm họa của nhiều
quốc gia, nhất là các nược phát triển trên thế giới. Vì những lý do nêu trên, công nghệ xử

lý khí SO
2
còn có ý nghóa kinh tế to lớn của nó bởi vì SO
2
thu hồi được từ khí thải là
nguồn cung cấp nguyên liệu cho các nhà máy sản xuất axit sunfuric(H
2
SO
4
) và lưu huỳnh
nguyên chất.

I.1.2.Tổng quan về khí SO
2
:
I.1.2.1.Tính chất của khí SO2.
Anhydritsunphurơ là loại thể khí không màu, có mùi chua sốc và có tính kích thích
khá mạnh. SO
2
có phân tử lượng là 64, nặng hơn không khí, tỷ trọng bằng 2,26 dễ hoà tan
trong nước, nhất là trong dung dòch rượu mêtylic (CH
3
OH) rượu êtylic (C
2
H
5
OH) và các
loại este.
20
0

C, một thể tích nước có thể hoà tan 40 thể tích khí SO
2
,

khi hoà tan trong nước
một phần khí này sẽ kết hợp với nước để tạo thành axit sunphurơ.
SO
2
+ H
2
O > H
2
SO
4
Anhydritsunph axitsunphurơ
Cũng ở nhiệt độ 20
0
C và áp suất 3 atm, khí SO
2
sẽ ngưng tụ thành chất lỏng trong
suốt không màu, sôi ở -10
0
C. SO
2
lỏng

khi bay hơi thu nhiệt rất mạnh và làm nhiệt độ môi
trường xuống rất thấp (có thể hạ tới -50
0
C).

I.1.2.2.Ảnh hưởng sinh lý của SO
2
.
Khi tiếp xúc với những nơi ẩm ướt trên cơ thể người, trước hết khí SO
2
chuyển

thành axit sunphurơ (H
2
SO
3
) rồi sau đó biến thành axit sunphuric (H
2
SO
4
). Như ta đã biết,
khí SO
2
rất dễ hoà tan trong nướcnên chủ yếu SO
2
sẽ

tác dụng tưói đường hô hấp trên và
niêm mạc mắt. Khi hít phải khí SO
2
niêm

mạc khí quản sẽ bò kích thích sinh ho ; có khi
thanh đới bò co rút làm người bò nạn không nói được. Tuy vậy, nếu đứng lâu ở nơi không
khí nhiễm nhẹ khí SO

2
ta sẽ cảm thấy “quen” dần.
I.1.2.3.Các triệu chứng nhiễm độc SO2.
- 3 -
Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ
Người bò nhiễm độc khí SO
2
thoạt

đầu sẽ thấy trào nước mắt, chảy nước mũi,
nhức đầu, lợm giọng, chân tay bải hoại, dạ dầynh ách khó chòu, đau bụng, ỉa chảy, thở
gấp, tức ngực và kém cảm giác với lạnh. Nếu bò nhiễm độc mãn tính sẽ dẫn tới viêm da,
viêm khí quản, viêm phổi biến chứng thành mọng nước phổi, phản ứng của vò giác và
khứu giác giảm sút, mắt đỏ, sưng húp.
Nếu để SO
2
lỏng

bắn vào mắt sẽ làm cho con người bò cứng hoá.
I.1.2.4.Phạm vi gây nhiễm độc của SO
2
Sau đây là phạm vi nồng độ gây độc và các triệu chứng biểu hiện khi nhiễm độc
SO
2
.
Nồng độ SO
2
trong không
khí (mg/l)
Tác hại gây độc

0,0008 – 0,013
0,020 – 0,030
0,05
0,130 – 0,260
1,000 – 1,200
Có thể ngửi thấy mùi.
Có kích thích đối với cổ họng.
Kích thích mạnh đối với cổ họng,
gây ho.
Chòu đựng đước trong khoảng 0,5
đến 1 giờ.
Trong thời gian ngắn có thể nhiễm
độc nặng.
- 4 -
Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ
I.2. CƠ SỞ LÍ THUYẾT CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ:
I.2.1. Sơ lược về phương pháp hấp thụ ( Absorption method):
Hấp thụ là phương pháp làm sạch khí thải độc hại ( chất bò 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 mỏng 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 bò hấp
thụ vào trong dung môi hấp thụ,chất khí hòa tan không tạo ra hợp chất hóa học với dung
môi ,nó chỉ thay đổi trạng thái vật lý từ thể khí biến thành dung dòch lỏng( quá trình hòa
tan đơn thuần của chất khí trong chất lỏng).
Hấp thụ hóa học: trong quá trình này chất bò hấp thụ sẽ tham
gia vào một số phản ứng hóa học với dung môi hấp thụ. Chất khí độc hại sẽ biến đổi về
bản chất hóa học và trở thành chất khác.
Cơ cấu của quá trình này có thể chia thành ba bước:
Khuếch tán các phân tử chất ô nhiễm thể khí trong khối khí thải đến

bề mặt của chất lỏng hấp thụ
Thâm nhập và hòa 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
lòng khối chất lỏng hấp thụ
Quá trình hấp thụ mạnh hay yếu là tùy thuộc vào bản chất hóa học của dung môi và
các chất ô nhiễm trong khí thải.
Như vậy để hấp thụ được một số chất nào đó ta phải dựa vào độ hòa tan chọn lọc
của chất khí trong dung môi để chọn lọc dung môi cho thích hợp hoặc chọn dung dòch
thích hợp(trong trường hợp hấp thụ hóa học). Quá trình hấp thụ được thực hiện tốt hay xấu
phần lớn là do tính chất dung môi quyết đònh.
I.2.2. Sơ lược về phương pháp hấp phụ( Absorption method) :
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
(adsorbent) và các cấu tử khí được hút vào bề mặt chất hấp phụ gọi là chất bò hấp phụ
(adsorbate). Phương pháp này được dùng phổ biến nhất trong việc thu hồi các cấu tử q
để sử dụng lại trong công nghiệp hóa chất.
Trong kó thuật xử lý ô nhiễm không khí, phương pháp hấp phụ được dùng để thu hồi
và sử dụng lại hơi của các chất hữu cơ,khử mùi thải ra của các nhà máy sản xuất thực
phẩm,thuộc da,nhuộm,chế biến khí tự nhiên,công nghệ tổng hợp hữu cơ….
Căn cứ vào bản chất liên kết giữa chất hấp phụ và chất bò 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( Vanderwaals),không tạo thành hợp chất bề mặt.
- 5 -
Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ
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.
I.2.3. Đại cương về phương pháp đốt (Incineration Method):
Nhiều ngành công nghiệp sinh ra các dòng khí thải không có giá trò thu hồi nên các
phương pháp hấp thụ ,hấp phụ không mang tính khả thi. Phương pháp đốt (thiêu hủy)

được sử dụng cho các loại khí này và cả những dòng khí thải mà việc thu hồi rất khó thực
hiện,chúng có thể cháy được nhưng sinh ra chất ô nhiễm thứ cấp không độc hại hay ít độc
hại hơn. Các chất khí thải được sử lý theo phương pháp đốt thường là các hợp chất
hydrocacbon,các dung môi hữu cơ…. Việc xử lý khí thải theo phương pháp này được sử
dụng trong trường hợp khí thải có nồng độ chất độc cao vượt quá giới hạn bắt cháy và có
chứa hàm lượng oxygen đủ lớn.
Quá trình đốt được thực hiện trong hệ thống gồm những thiết bò liên kết đơn giản có
khả năng đạt hiệu suất phân hủy cao. Hệ thống đốt bao gồm cửa lò đốt,bộ mồi lửa đốt
bằng nhiên liệu và khí thải (chất hữu cơ),buồng đốt tạo đủ thời gian oxy hóa.
Theo cách thực hiện quá trình đốt ,thiết bò đốt có thể chia làm 3 nhóm chính như
sau:
Đốt cháy trực tiếp ( Direct Combustion).
Thiêu nhiệt (Thermal Incineration).
Oxy hóa xúc tác ( Catalytic Oxidization).
Để lựa chọn phương pháp xử lí ta phải phân tích phạm vi ứng dụng, ưu ,nhược
điểm của các phương pháp xử lí khí thải đã nêu trên để làm cơ sở lựa chọn phương
pháp thích hợp:
Phương pháp hấp thụ:
Ưu điểm:
Rẻ tiền ,nhất là khi sử dụng H
2
O làm dung môi hấp thụ,các khí
độc hại như SO
2
, H
2
S, NH
3
, HF, có thể được xử lí rất tốt với phương pháp này với
dung môi nước và các dung môi 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 khí độc hại mà các chất khí có khả năng hòa tan tốt
trong nước rửa.
Nhược điểm:
Hiệu suất làm sạch không cao, hệ số làm sạch giảm khi nhiệt độ dòng khí
cao nên không thể dùng xử lí các dòng 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 bò hấp
thụ xử lí khí thải nhiều trường hợp ta phải lắp đặt thêm thiết bò trao đổi nhiệt trong
tháp hấp thụ để làm nguội thiết bò, tăng hiệu quả của quá trình xử lí. Như vậy
,thiết bò sẽ trở nên cồng kềnh, vận hành phức tạp.
- 6 -
Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ
Khi làm việc, hiện tượng “sặc” rất dễ xảy ra khi ta khống chế, điều chỉnh
mật độ tưới của pha lỏng không tốt, đặc biệt khi dòng khí thải có hàm lượng bụi
lớn.
Việc lựa chọn dung môi thích hợp sẽ rất khó khăn, khi chất khí cần xử lí
không có khả năng hòa tan trong nước. Lựa chọn dung môi hữu cơ sẽ nảy sinh vấn
đề: các dung môi này có độc hại cho người sử dụng và môi trường hay không?
Việc lựa chọn dung môi thích hợp là bài toán hóc búa mang tính kinh tế và kó
thuật, giá thành dung môi quyết đònh lớn đến giá thành xử lý và hiệu quả xử lý.
Phải tái sinh dung môi (dòng chất thải thứ cấp ) khi xử dụng dung môi đắt
tiền. Chất thải gây ô nhiễm nguồn nước hệ thống càng trở nên cồng kềnh phức
tạp.
Phương pháp hấp phụ:
Ưu điểm:
Làm sạch và thu hồi được khá nhiều chất ô nhiễm thể
hơi hay khí. Nếu các chất này có giá trò kinh tế cao thì sau khi hoàn nguyên chất hấp phụ,
chúng sẽ được tái sử dụng trong công nghệ sản xuất mà vẫn giảm được tác hại gây ô
nhiễm.
Chất hấp phụ cũng khá dễ kiếm và rẻ tiền. Thông dụng

nhất là than hoạt tính ( hấp phụ được nhiều chất hữu cơ).
Nhược điểm:
Khi hoàn nguyên chất hấp phụ sẽ sinh ra
các trường hợp ô nhiễm thứ cấp ( nếu chất ô nhiễm hoàn toàn là chất độc hại nguy hiểm
cần thải bỏ hay có giá trò kinh tế không cao không cần tái sử dụng). Trường hợp chất hấp
phụ có giá thành rẻ, dễ kiếm có thể bỏ nó đi.
Không hiệu quả khi dòng khí ô nhiễm
chứa cả bụi lẫn chất ô nhiễm thể hơi hay khí vì bụi dễ gây nên tắc thiết bò và làm giảm
hoạt tính hấp phụ của chất hấp phụ ( lúc này nếu muốn sử dụng ta phải lọc bụi trước khi
cho dòng khí vào thiết bò hấp phụ).
Hiệu quả hấp phụ kém nếu nhiệt độ khí
thải cao.
Với các chất khí bò hấp phụ có khả năng
bắt cháy cao việc tiến hành nhả hấp bằng dòng khí có nhiệt độ cao cũng sẽ vấp phải
nguy cơ cháy tháp hấp phụ.
Phương pháp đốt:
Ưu điểm:
Những khí có khả
năng bắt cháy cao và nhiệt trò cao có thể được xử lí bằng phương pháp đốt. Thông thường
những hợp chất hữu cơ, nhất là nhũng hợp chất chưa no là những chất có khả năng bắt
cháy cao khi đốt.
Phương pháp đốt
trực tiếp là giải pháp thỏa đáng khi xử lý khí thải không chứa nhiều chất ô nhiễm vô cơ
như S, Cl, F…
- 7 -
Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ
Trong những
trường hợp khí thải có nhiệt độ cao có thể không cần phải gia nhiệt trước khi đưa vào đốt.
Phương pháp đốt
hoàn toàn phù hợp với việc xử lý các khí thải độc hại không cần thu hồi hay khả năng thu

hồi thấp,khí thu hồi không có giá trò kinh tế cao.
Có thể tận dụng
nhiệt năng trong quá trình xử lý vào mục đích khác.
Nhược điểm :
Phải có hệ thống thiết bò 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 được một thiết bò đốt cho hiệu quả
cao.
Như vậy việc lựa chọn phương pháp hấp thụ làm đối tượng nghiên cứu , áp dụng cho xử lý
khí SO
2
của nhà máy Nhiệt điện sẽ là một hướng đi phù hợp,và hiệu quả.
I.3. LỰA CHỌN THIẾT BỊ
Quá trình hấp thụ được thực hiện trong nhiều loại tháp khác nhau. Sau đây là một số
tháp thường dùng:
Tháp phun rỗng
Tháp rửa khí có đệm
Tháp rửa khí theo kiểu sủi bọt.
I.3.1. Tháp phun rỗng
Là một dạng tháp được chế tạo bằng kim loại hoặc bê tông. Tiết diện tháp có thể
hình tròn hay hình chữ nhật. Dòng khí và dòch 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 bò. Dòng khí thải chứa chất ô nhiễm khi tiếp xúc với dòch
phun trong tháp sẽ cuốn theo dòch phun.
Hiệu quả hoạt động của tháp còn phụ thuộc vào tính chất của dòng khí thải, dung
dòch phun và các thông số động lực học đi trong tháp.
I.3.2. Tháp rửa khí có đệm
Đây là một dạng cải tiến từ các tháp rửa khí rỗng vừa trình bày ở trên. Trong
phần không 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 khuyên… có thể xếp

ngẫu nhiên hay theo thứ tự.
Toàn bộ số vật chêm được đặt trên bộ phận đỡ vật chêm cũng là bộ phận phân
phối khí. Dung dòch 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.
- 8 -
Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ
Dòng khí chuyển động ngược dòng với dòng dung dòch phun theo phương thẳng
đứng. Loại thiết bò này có trở lực lớn hơn nhiều so với tháp rửa rỗng nhưng hiệu quả
hấp thụ cao.
Thiết bò rửa khí có lớp đệm không những hấp thụ thành phần khí độc hại mà còn
làm lạnh khí và lọc bụi ướt có trong khí thải.
I.3.3. Thiết bò lọc bụi kiểu sủi bọt
Thân tháp hình trụ thẳng đứng trong có gắn các mâm có cấu tạo khác nhau. Trên
đó pha lỏng và pha hơi được cho tiếp xúc nhau. Chất lỏng đi vào ở đỉnh hoặc tại một
mâm thích hợp nào đó và chảy xuống do trọng lực qua mỗi mâm bằng ống chảy
chuyền. Pha khí đi từ dưới lên qua mỗi mâmbằng các khe hở trên mâm do cấu tạo
khác nhau của mâm tạo nên. Quá trình tiếp xúc pha sẽ tạo nên sự hấp thụ khí.
Tháp hoạt động đạt hiệu quả cao khí mức chất lỏng trên mâm và vận tốc khí phải
lớn và tháp bò ngập lụt. Thường loại tháp này rất khó thiết kế vì đòi hỏi yêu cầu kó
thuật và các thông số tính toán phải thật dung hòa và chính xác cao.
Qua mô tả ba loại thiết bò trên nhận thấy có thể áp dụng các thiết bò trên cho quá
trình hấp thụ rửa khí đều được, tuy nhiên việc ứng dụng loại thiết bò nào còn tùy
thuộc vào mức độ ô nhiễm và điều kiện hiện hữu.
Trong các loại thiết bò này, chúng ta sẽ nghiên cứu thiết bò rửa khí có đệm vì
những lí do sau:
_ Hiệu quả hấp thu tốt.
_ Dễ chế tạo
_ Dễ vận hành
_ Giá thành chế tạo không cao
_ Xử lý được với các khoảng dao động nồng độ rộng.

_ Xử lý được với loại nồng độ cao
_ Xử lý được với nhiều loại khí thải hoặc hỗn hợp khí thải.
I.4. MỘT SỐ CÔNG NGHỆ XỬ LÍ KHÍ SO
2
BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ:
I.4.1. Hấp thụ khí SO
2
bằng nước:


Qúa trình hấp thụ SO
2
bằng nước:
SO
2
+ H
2
O

H
+
+ HSO
3
-

Hấp thụ khí SO
2
bằng nước là phương pháp đơn giản được áp dụng sớm nhất để
loại bỏ khí SO
2

trong khí thải, nhất là trong khói từ các loại lò công nghiệp.
Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO
2
bằng nước bao gồm 2 giai đoạn:
Hấp thụ khí SO
2
bằng cách phun nước vào dòng khí thải hoặc cho
khí thải đi qua lớp vật liệu đệm (vật liệu rỗng) có tưới nước –scrubơ;
Giải thoát khí SO
2
ra khỏi chất hấp thụ để thu hồi SO
2
(nếu cần) và
nước sạch.
- 9 -
Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ
Mức độ hòa tan của khí SO
2
trong nước giảm khi nhiệt độ nước tăng cao, do đó
nhiệt độ nước cấp vào hệ thông hấp thụ khí SO
2
phải đủ thấp. Còn để giải thoát khí
SO
2
khỏi nước thì nhiệt độ của nước phải cao.
Lượng nước thực tế phải lớn hơn một ít so với lượng nước lý thuyết vì nước sau
khi ra khỏi thiết bò hấp thụ không thể đạt mức bão hòa khí SO
2.
Để giải hấp thụ cần phải đun nóng một lượng nước rất lớn tức phải có một
nguồn cấp nhiệt (hơi nước ) công suất lớn .đó là một khó khăn .ngoài ra, để sử dụng

lại nước cho quá trình hấp thụ phải làm nguội nnước xuống gần 10
o
C tức phải cần
đến nguồn cấp lạnh. Đó cũng là vấn đề không đơn giản và khá tốn kém.
Từ những nhược điểm nói trên, phương pháp hấp thụ khí SO
2
bằng chỉ áp dụng
được khi:
-Nồng độ ban đầu của khí SO
2
trong khí thải tương đối cao
-Có sẵn nguồn cấp nhiệt (hơii nước )với giá rẻ
-Có sẵn nguồn nước lạnh
-Có thể xả được nước có chứa ít axit ra sông ngòi
Trên hình I.1 là sơ đồ hệ thống hấp thụ khí SO
2
bằng nước :
Hình I.1. Sơ
đồ hệ thống xử
lý khí SO
2
bằng
nước
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 I.2. Sơ đồ hệ
thống xử lý khí SO
2
bằng
nước kết hợp với oxy hóa
bằng xúc tác
1-xiclon
2-tháp oxy hóa nhiều
tầng xúc tác
3-thiết bò làm nguội
- 10 -
Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ
4-scrubơ rửa khí
I.4.2. Xử lý khí SO
2
bằng sữa vôi ( Ca(OH)
2
):
Xử lý khí SO
2
bằng vôi là phường pháp được áp dụng rất rộng rãi trong công
nghiệp vì hiệu quả xử lý cao, nguyên liệu rẻ tiền và sẵn có ở mọi nơi.
Khí SO
2
được thu hồi trong tháp rửa bằng sữa vôi, sữa vôi tác dụng với SO
2

theo phản ứng:
SO
2
+ Ca(OH)
2
= CaSO
3
+ H
2
O (1)

Trên hình I.3 là sơ đồ hệ thống xử lý khí SO
2
trong khói thải bằng sữa vôi .
Hình I.3. Sơ
đồ hệ thống xử
lý khí SO
2
bằng
sữa vôi
1- srubơ
2- bộ phận
tách tinh thể
3- bộ lọc
chân không
4,5- máy bơm
6-thùng hòa
trộn dung dòch
hấp thụ( sữa vôi

– dạng huyền
phù)
7- máy đập
8- máy nghiền đá vôi
Khói thải sau khi thu được lọc sạch tro bụi đi vào scrubơ, trong đó xảy ra quá
trình hấp thụ khí SO
2
bằng dung dòch sữa vôi tưới lên lớp đệm bằng vật liệu rỗng.
Nước chua (chứa acid ) chảy ra từ scrubơ có chứa nhiều sunfit và canxi sunfat 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 ra khỏi dung dòch bằng bộ phận tách tinh thể
2. Thiết bò sấy số 2 là một bình rỗng cho phép dung dòch lưu lại một thời gian đủ để
hình thành các tinh thể sunfit và sunfat canxi. Sau bộ phận tách tinh thể 2, dung dòcg
- 11 -
Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ
một phần đi vào tưới cho scrubơ, phần còn lại đi qua bình lọc chân không 3, ở đó các
tinh thể bò giữ lại dưới dạng cặn bùn và được thải ra ngoài. Đá vôi được đập vụn và
nghiền thành bột ở các thiết bò 7,8 rồi cho vào thùng 6 để pha trộn với dung dòch
loãng chảy ra từ bộ lọc chân không số 3 cùng với một lượng nước bổ sung để được
dung dòch sữa vôi mới.
Để thực hiện quá trình làm sạch khí trong tháp rửa có ô đệm thì cần phun dòch thể
vào tháp với lượng lớn để loại trừ sự tắc bẩn trong lớp ô đệm do phản ứng CaSO

3
và
thạch cao (CaSO
4
.2H
2
O). Vì vậy, dùng phương pháp tuần hoàn bùn nhão nhiều lần.
Khi nồng độ khí SO
2
thay đổi thì lượng dòch thể cấp vào tháp tỷ lệ thuận với sự
thay đổi nồng độ SO
2
trong khí.
Hiệu quả hấp thụ SO
2
bằng sữa vôi đạt 98%. Sức cản khí động của hệ thống
không vượt quá 20 mm cột nước.
Đôi khi thay thế sữa vôi bằng bột vôi, khi đó làm giảm đáng kể mức làm sạch
khí. Để tăng mức làm sạch khí và giảm lượng vôi thì kích thước của nó phải nhỏ.
Trường hợp này phản ứng:
CaCO
3
+ SO
2
= CaSO
3
+ CO
2
(2)
Nguyên liệu vôi được sử dụng một cách hoàn toàn, cụ thể là cặn bùn từ hệ

thống xử lý ra có thể được sử dụng làm chất kết dính trong xây dựng sau khi chuyển
sunfit thành sunfat trong lò nung.
Một dạng khác của hệ thống hấp thụ khí SO
2
bằng sữa vôi được áp dụng ở nhà
máy nhiệt điện Battersea ở Anh là người ta dùng nước sông Thame có độ kiềm lớn
và hòa trộn thêm dung dòch đá phấn. Sơ đồ hệ thống được thể hiện ở hình I.4:
Khí thải từ lò hơi có nhiệt độ 120
o
C đi vào scrubơ 1 được tưới nước sông Thame
có hòa thêm sữa đá phấn. Dung dòch đi ra từ phía dưới của scrubơ 1 được cho vào bể
lắng 3 và sau đó qua bộ phận thông khí (aerato ) 4, tại đây không khí được thổi vào
để cấp oxy cho quá trình oxy hóa các muối trung gian thành muối sunfat rồi xả ta
sông. Để thúc đẩy quá trình oxy hóa người ta hòa vào trong nước dung dòch chất xúc
tác mangan sunfat (MnSO
4
) hoặc sắt sunfat (FeSùO
4
).
Hình I.4. Sơ đồ hệ thống xử lý
khí SO
2
trong khói thải của nhà
máy nhiệt điện Battersea (Anh)
1- scrubơ ( tháp hấp thụ)
2- bộ phận lọc cặn hình trống
3- bể lắng
4- bộ phận thông khí (aerato)
- 12 -
Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ

Một loại hệ thống xử lý khí SO
2
bằng sữa vôi hiện đại hơn được áp dụng ở Nhật
Bản. Trong hệ thống này sản phẩm cuối cùng thu được là thạch cao thương phẩm. Sơ
đồ hệ thống được
trình bày ở hình I.5.
Hình I.5. Hệ
thống xử lí khí SO
2

với sản phẩm thu
được là thạch cao
thương phẩm
1,3,4- scrubơ
2- thiết bò làm sạch
5- thùng chứa
6- thùng cô đặc
7- thùng pha chế
sữa vôi mới
8- thùng chứa
trung gian có khuấy
9- thùng oxy hóa ( sục không khí)
10- máy vắt khô ly tâm
Khói thải được đưa vào tháp làm nguội và làm sạch bụi trong scrubơ 1 sau khi đã
qua cấp lọc thô bằng xiclon ở công đoạn trước.
Khói được làm nguội đến nhiệt độ t=60
o
C, sau đó một phần lớn đi vào tháp hấp
thụ 4 được tưới dung dòch bisunfit-sufnat canxi mà dung dòch này luôn được bổ sung
sữa vôi mới. Phần khói còn lại đi vào thiết bò làm nguội 2 để hạ nhiệt độ xuống 40

o
C
và đi vào scrubơ 3 được tưới dung dòch bisunfit-sunfat lấy từ scrubơ 4. Dung dòch tưới
cho các scrubơ 1; 3 và 4 đều lấy từ các bể chứa 5.
Nước từ trong thùng cô đặc 6 được đưa sang bể số 7 để chuẩn bò sữa vôi mới. Từ
thùng chứa 8 sữa cô đặc được đưa sang thùng oxy hóa 9, ở đó quá trình oxy hóa diễn
ra bằng không khí thổi có áp.
Kết quả là các tinh thể thạch cao được hình thành. Tiếp theo, thạch cao loãng
trong thùng 9 được đưa sang máy vắt khô ly tâm 10 để lọc ra thạch cao tinh chất
CaSùO
4
.0,5H
2
O.
Ưu điểm nổi bật của phương pháp xử lý khí SO
2
bằng sữa vôi là công nghệ đơn
giản, chi phí đầu tư ban đầu không lớn, có thể chế tạo thiết bò bằng vật liệu thông
thường, không cần đến vật liệu chống axit và không chiếm nhiều diện tích xây dựng.
I.4.3. Xử lý khí SO
2
bằng amoniac
Hình I.6. Sơ đồ
hệ thống xử lí SO
2

bằng amoniac.
1- scrubơ
2,4- thiết bò làm
nguội

- 13 -
Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ
3- tháp hấp thụ nhiều tầng
5- tháp hoàn nguyên
6- tháp bốc hơi
7- tháp kết tinh
8- máy vắt khô ly tâm
9- nồi chưng áp
Khói thải từ lò sau khi được lọc sạch tro bụi đi vào scrubơ 1 và được tưới nước
tuần hoàn. Khói được làm nguội đến 30
o
C, còn bụi cần được thải ra ngoài. Trong
nước tuần hoàn dùng cho quá trình làm nguội khói trong scrubơ 1 có chứa bụi, SO
2

và H
2
SO
4
. lượng khí SO
2
khử được trong scrubơ 1 chiếm khoảng 10% lượng SO
2
chung trong khóithải khi nồng độ ban đầu của SO
2
trong khói là 0.3%. Nhiệt độ cuối
của nước đạt khoảng 50
o
C. Để nước tuần hoàn được trong hệ thống, nó phải được
làm nguội xuống khoảng 27

o
C trong thiết bò làm nguội(thiết bò trao đổi nhiệt) số 2.
thiết bò 2 có thể là tháp làm mát, lúc đó không khí đi qua tháp phải được thải ở độ
cao thích hợp để đề phòng sự lan tỏa khí SO
2
từ nước thoát ra trong quá trình làm
nguội nước. Để ngăn chặn sự tích tụ bụi quá mức trong nước tuần hoàn, cần phải có
bể lắng; một bộ phận nước sau khi lắng cặn sẽ thải ra ngoài sau khi trung hòa axit và
nước sạch được bổ sung liên tục vào vòng tuần hoàn. Từ scrubơ 1 khí đã được làm
nguội đi vào tháp hấp thụ số 3, tại đó quá trình hấp thụ SO
2
được thực hiện trên
nhiều tầng, mỗi tầng hấp thụ được tưới dung dòch theo chu trình kín, trong khi đó một
phần dung dòch từ tầng trên được đưa xuống tưới một cách liên tục cho tầng dưới.
Tầng hấp thụ trên cùng được tưới bằng nước sạch với mục đích ngăn cản sự thất
thoát khí NH
3
đi theo khói thải ra ngoài. Thành phần dung dòch tưới ở mỗi tầng hấp
thụ được giữ không đổi. Dung dòch đã hoàn nguyên được cấp vào tần hấp thụ kề với
tầng trên cùng.
I.4.3.1. Xử lý SO
2
bằng amoniac có chưng áp
Hình I.7. Sơ đồ
hệ thống xử lí khí
SO
2
bằng
amoniac có
chưng áp

1- tháp hấp thụ
2- máy lọc ép
3- nồi chưng áp
4- thiết bò bốc
hơi chân không
5- máy lọc ly
tâm
6- máy sấy khô
Khí thải sau khi được lọc sạch bụi đi vào tháp hấp thụ đạt khoảng 45%. Người ta
bổ sung vào dung dòch tưới một lương dung dòch nước –amoniac đậm đặc (30%). Một
- 14 -
Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ
phần dung dòch tưới tương đương với lượng dung dòch mới bổ sung vào luôn luôn
được tách ra sau tháp hấp thụ để đưa vào bộ lọc ép 2, sau đó đi vào thùng chưng áp
3. Sau khi hoàn thành phản ứng oxy hóa, các chất trong thùng chưng áp nguội dần,
áp suất dư giảm xuống đếm 3.5 atm, lưu huỳnh đơn chất lắng xuống đáy rồi đưa ra
đổ thành khuôn. Phần dung dòch nổi bên trên được đưa sang thiết bò bốc hơi chân
không 4 rồi đi qua máy lọc ly tâm 5 để tách amoni sunfat.
Đặc điểm của phương pháp xử lý SO
2
bằng amoniac có chưng áp là sản phẩm
cuốicùng thu được chủ yếu gồm amoni sunfat.
I.4.3.2. Xử lý khí SO
2
bằng amoniac và vôi
Hình I.8. Sơ
đồ hệ thống xử
lý khí SO
2
bằng

amoniac kết
hợp với vôi.
1,2- scrubơ
3- thùng
phản ứng
4- thiết bò
trao đổi
nhiệt(làm
nguội)
5- máy lọc ly
tâm
6- thùng pha chế sữa vôi
7,8- thùng chứa dung dòch mới
Hiệu quả khử SO
2
của phương pháp amoniac- voi có thể đạt 95%; nồng độ NH
3
theo khí sạch thoát ra ngoài khoảng 0.001%.
Ưu điểm của phương pháp này so với phương pháp amoniac đơn thuần là rất ít tốn
amoniac và có thể áp fụng để khử SO
2
trong khói thải có chứa nhiều bụi và ở nhiệt
độ cao. Hệ thống có thể làm việc với lưu lượng khói thải rất lớn.
Nhược điểm chủ yếu của phương pháp này là lượng phế thải nhiều.
I.4.4. Xử lý khí SO
2
bằng magie oxit (MgO)
Phương pháp này dựa trên các phản ứng sau:
MgO + SO
2

= MgSO
3
(3)
Magie sunfit lại tác dụng tiếp với SO
2
để cho bisunfit:
MgSO
3
+ SO
2
+ H
2
O = Mg(HSO
3
)
2
(4)
Một phần Magie sunfit tác dụng với oxy trong khói thải để tạo thành sunfat:
2MgSO
3
+ O
2
= MgSO
4
(5)
- 15 -
Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ
Magie sunfat không có hoạt tính đối với SO
2
do đó phản ứng oxy hóa sunfit (5) là

không mong muốn. Tuy nhiên, khi nồng độ MgSO
4
trong dung dòch làm việc đạt 120
÷ 160 g/l thì quá trình oxy hóa sùnit sẽ ngừng lại không tiếp tục xảy ra nữa.
Magie bisunfit có thể bò trung hòa bằng cách bổ sung thêm MgO mới:
Mg(HSO
3
)
2
+ MgO = 2MgSO
3
+ H
2
O (6)
Độ hòa tan của magie sunfit trong nước rất hạn chế, do đó MgSO
3
sẽ kết tủa
thành tinh thể hexahydrat MgSO
3
.6H
2
O và ở nhiệt độ 50
o
C hexahydrat biến thành
trihydrat MgSO
3
.3H
2
O.
Các tinh thể được tách ra khỏi dung dòch huyền phù, sấy khô và xử ký nhiệt ở

nhiệt độ 800 ÷ 900
o
C để thu hồi MgO và SO
2
.
MgSO
3

 →
÷ C
0
900800
SO
2
+ MgO (7)
Magie oxit được quay trở lại chu trình làm việc, còn SO
2
đậm đặc có thể đưa sang
công đoạn chế biến axit sunfuric hoặc lưu huỳnh đơn chất.
I.4.4.1. Phương pháp magie oxit “kết tinh” theo chu trình
Hình I.9. Sơ đồ hệ
thống xử lý SO
2
bằng
magie oxit kết tinh theo
chu trình
1- srubơ
2- bộ lọc
3- bể chứa
4- bộ phận khống

chế liều lượng
5,6- xiclon thủy lực
7- máy lọc ép
8- máy lọc chân không
có băng tải
9- lò nhiều tầng
Khói thải cần xử lý SO
2
được đưa vào scrubơ 1 trong đó được tưới dung dòch
huyền phù MgSO
3
.6H
2
O và MgO. Khí SO
2
trong khói thải sẽ bò khử theo phản ứng
(3)và (4), khí sạch thoát ra ngoài. Sau khi ra khỏi scrubơ 1, một phần dung dòch đã bò
oxy hóa chảy vào bể chứa 3, tại đây nhờ có bộ phận đo liều lượng 4, MgO được bổ
sung vào bể chứa. Lượng MgO bổ sung pụ thuộc vào lượng SO
2
khử được. Từ bể
chứa 3 dung dòch với tỷ lệ rắn-lỏng ≈ 0.1 được đưa lên tưới cho scrubơ sau khi đã
được lọc các hạt cứng ở bộ lọc 2. Một phần dung dòch ra khỏi scrubơ 1 được đưa sang
xiclon thủy lực 5 và 6. phần bùn sệt lắng ở đáy xiclon sẽ chảy xuống máylọc chân
không có băng tải số 8 để tách tinh thể MgSO
3
.6H
2
O. phần nổi bên trên xiclon cũng
còn lẫn nhiều cặn bùn được đưa sang máy lọc éP 7 để loại bở cắn bùn, phần dung

dòch còn lại ở các bộ lọc 7 và 8 chảy trở về bể chứa 3 để chuẩn bò dung dòch tưới
mới.
Các tinh thể MgSO
3
.6H
2
O thu được ở bộ lọc băng tải được đưa sang lò nung 9, ở
đó dưới tác dụng của nhiệt độ cao (800÷900oC) do đốt nhiên liệu rắn, lỏng hoặc khí
- 16 -
Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ
đốt, phản ứng (7) sẽ xảy ra, khí SO
2
thoát ra với độ đặm đặc khoảng 18÷20% dùng
cung cấp cho công đoạn sản xuất axit sunfuric hoặc lưu huỳnh đơn chất, còn magie
oxit được hoàn nguyên và đưa về bể 3 để pha chế dung dòch mới.
♦ tháp bò bám nhiều tinh thể magie sunfit.
I.4.4.2. Phương pháp magie oxit “không kết tinh”
Để khắc phục tình trạng lớp đệm của scrubơ bò đóng cắn nhanh chóng bởi các
tinh thể magie sunfit, người ta áp dụng phương pháp khử SO
2
bằng magie oxit
“không kết tinh”. Thực chất của phương pháp này là các tinh thể hình thành trong
dung dòch tưới được tách ra trong thiết bò riêng biệt- gọi là bể trung hòa, trong đó
magie bisunfit theo dung dòch từ scrubơ chảy ra kết hợp với MgO theo phản ứng (9),
nhờ đó lượng magie sunfit còn lại trong dung dòch sau khi tưới chỉ chiếm khoảng 2 ÷
3% và thiết bò hoạt động được nhẹ nhàng hơn.
Hình I.10. Sơ đồ hệ
thống xử lý SO
2
bằng

MgO không kết tinh
1- scrubơ
2- thùng áp lực
3- bể chứa
4- thùng trung hòa
5,6,7,8,9- như trong sơ
đồ 9
10- thùng chuẩn bò
dung dòch mới
I.4.4.3. Phương pháp magie oxit sủi bọt
Hình I.11. Sơ đồ hệ
thống xử lí khí SO
2
bằng
MgO sủi bọt
1- thiết bò hấp thụ
kết hợp với thùng kết tinh
2- máy khuấy
3- bộ phận tách
giọt nước
4- thùng chứa và
pha chế dung dòch mới
5,6,7,8,9- như trong các
sơ đồ hình 9,10
- 17 -
Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ
Ưu điểm nổi bật của hệ thông “sủi bọt” là tháp hấp thụ không cần lớp đệm băng
vật liệu rỗng. Do đó vấn đề đóng cắn bẩn gây tắc lớp đệm là không xảy ra. Tuy
nhiên do dòng khí thải sục qua lớp dung dòch nên sức cản khí hộng của hệ thống
tương đối cao và vì vậy vận tốc dòng khí đi qua tiết diện ngang của thiết bò hấp thụ

phải hạn chế ở mức thấp.
I.4.4.4. Phương pháp magie oxit kết hợp với potas (kali cacbonat)
Nhược điểm của phương pháp khử SO
2
bằng magie oxit là hệ thống thường bò
đóng cắn bởi các tinh thể không hòa tan. Vì thế người ta tìm kiếm các biện pháp để
tận dụng được ưu điểm của phương pháp tuần hoàn magie oxit mà tránh đựơc nhược
điểm vừa nêu trên đây. Điều này có thể đạt được nhờ phương pháp magie oxit –
potas, trong đó không dùng các muối magie dạng sữa huyền phù để tưới cho tháp
hấp thụ mà dùng dung dòch kali cacbonat và kali sunfat la ønhững chất hoàn toàn hòa
tan trong nước
Hình I.12- Sơ đồ hệ thống
xử lí khí SO
2
theo phương
pháp magie oxit-potas
1- scrubơ
2- bể tuần hoàn
3- bình lọc
4- thùng phản ứng
5- xiclon thủy lực
6- máy lọc chân không
có băng tải
7- lò nung
Hiệu quả khử SO
2
của hệ thống đạt 95 ÷ 99% khi nồng độ ban đầu của SO
2
trong
khói thải đi vào hệ thống nằm trong khoảng 0.15 ÷ 0.6% theo thể tích. Đây là

phương pháp có tuần hoàn theo chu trình đối với cả K
2
SO
3
lẫn MgO, áp dụng được
cho trường hợp khói thải có nhiệt độ cao và chứa nhiều bụi mà không cần phải làm
nguội và lọc bụi trước khi đi vào hệ thống xử lý SO
2
.
Nhược điểm chủ yếu của các phương pháp nêu trên so với phương pháp oxit
magie đơn thuần là dung dòch hấp thụ SO
2
của dung dòch làm việc không cao băng
dung dòch magie oxit.
I.4.5. Xử lý khí SO
2
bằng kẽm oxit ZnO
Xử lý khí SO
2
bằng kẽm oxit (ZnO) cũng tương tự như phương pháp oxit magie
tức là dùng phản ứng giữa SO
2
với kẽm oxit để thu các muối sunfit và bisunfit, sau
đó dùng nhiệt để phân ly thành SO
2
và ZnO.
Ưu điểm chính của phương pháp này là quá trình phân lý kẽm sunfit ZnSO
3
thành
SO

2
và ZnO xảy ra ở nhiệt độ thấp hơn đáng kể so với quá trình phân ly bằng nhiệt
đối với MgSO
3
. p suất bão hòa của SO
2
trên MgSO
3
bằng 1 atm ở nhiệt độ 650
o
C,
trong lúc đó đối với ZnSO
3
áp suất bão hòa như trên có ở nhiệt độ chỉ bằng 260
o
C.
Điều đó cho phép tiến thành phân ly ZnSO
3
trong lò múp và thu hồi SO
2
với nồng độ
≈ 100%, trong lúc MgSO
3
được phân ly trongdòng sản phẩm cháy của nhiên liệu
nung và chỉ đạt nồng độ không quá 15 ÷20%.
- 18 -
Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ
I.4.5.1. Phương pháp kẽm oxit đơn thuần
Theo phương pháp này khí thải sau khi được lọc bụi và không làm nguội sơ bộ đi
vào scrubơ, trong đó tưới dung dòch huyền phù ZnO. Phản ứng xảy ra trong scrubơ

như sau:
ZnO + SO
2
= ZnSO
3
(8)
Kẽm sunfit hình thành từ phản ứng trên là loại muối kém hòa tan trong nước và
kết tủa dưới dạng các tinh thể ZnSO
3
.5H
2
O trong bể tuần hoàn có khuấy. Tinh thể
kẽm sunfit được tách ra khỏi dung dòch bằng máy lọc hoặc máy ly tâm. Dung dòch
loãng sau máy lọc được quay về để chuẩn bò sữa kẽm oxit mới, còn tinh thể kẽm
sunfit thì được sấy khô và đưa vào lo nung để hoàn nguyên kẽm oxit và thu hồi SO
2

nồng độ cao (≈100%). Khí SO
2
thu hồi được có thể được hóa lỏng hoặc chế biến
thành axit sunfuric hoặc lưu huỳnh đơn chất.
Nhược điểm của phương pháp này là đòi hỏi phải lọc sạch tro bụi trong khí thải
trước khi đưa vào hệ thống xử lý SO
2
và tiêu hao nhiều kẽm oxit do có hiện tượng
oxy hóa kẽm sunfit thành sunfat. Ngoài ra, nếu trong khí thải có chứa các chất ô
nhiễm khác như hydroclorua và oxit nitơ thì lượng tiêu hao kẽm oxit sẽ nhiều hơn do
hình thành các clorit và nitrat hòa tan.
I.4.5.2. Phương pháp kẽm oxit kết hợp với natri sunfit
Hình I.13. Sơ đồ hệ thống

xử lí SO
2
bằng kẽm oxit kết
hợp với natri sunfit
1- srubơ
2,5- bể lắng
3,4,7- thùng phản ứng
6,8- thiết bò lọc chân không
9- máy sấy hình trống
10- lò nung hoàn nguyên
ZnO và thu hồi SO
2
Phương pháp này cũng như
phương pháp kẽm oxit đơn thuần không đòi hỏi làm nguội sơ bộ khói thải, hiệu quả
khử SO
2
đạt 96 ÷ 98%. Nhưng nhược điểm chủ yếu là hệ thống xử lý khá phức tạp
và tiêu hao nhiều muối natri.
I.4.6. Xử lý khí SO
2
bằng các chất hấp thụ hữu cơ:
Quá trình xử lý khí SO
2
trong khí thải bằng các chất hấp thụ hữu cơ được áp dụng
nhiều trong công nghiệp luyện kim màu. Chất hấp thụ khí SO
2
được sử dụng phổ
biến là các amin thơm như
anilin C
6

H
5
NH
2
, toluiđin
CH
3
C
6
H
4
NH
2
, xyliđin
(CH
3
)
2
C
6
H
3
NH
2
và
đimetyl-anilin
C
6
H
5

N(CH
3
)
2
.
- 19 -
Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ
Hình I.14. Sơ đồ hệ thống xử lí khí SO
2
theo quá trình sunfiđin
1- thiết bò trao đổi nhiệt( làm nguội)
2,3- tháp hấp thụ
4,7- scrubơ
5- tháp bốc hơi
6- bể lắng
Khí thải sơ bộ được làm nguội và lọc sạch bụi trong thiết bò lọc bằng điện, sau đó
cho qua các tháp hấp thụ 2 và 3 đặt nối tiếp nhau. Các tháp hấp thụ được tưới hỗn
hợp xylidin-nước theo sơ đồ chuyển động ngược chiều của dòng khí và dung dòch
hấp thụ. Trong quá trình hấp thụ SO
2
bằng xilidin có tỏa ra một lượng nhiệt đáng kể,
do đó cần làm nguội dung dòch bằng các thiết bò trao đổi nhiệt 1. khí sạch đi ra khỏi
tháp hấp thụ có chứa hơi xylidin cần cho qua scrubơ 4 để thu hồi hơi xylidin bằng
axit sunfuric loãng.
Chương II: ĐỀ XUẤT VÀ THUYẾT MINH QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ
II.1. YÊU CẦU THIẾT KẾ:
Thiết kế tháp đệm sử dụng dung dòch Ca(OH)
2
hấp thu khí thải SO
2

từ nhà máy phát điện.
- Lưu lượng khí thải: 6000 m
3
/h.
- Nồng độ SO
2
ban đầu 1413 ppm.
- Nhiệt độ khí thải là 57
o
C
- Áp suất là P=1 at.
II.2. ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ:
Công nghệ lựa chọn:
 Hấp thụ khí SO
2
bằng sữa vôi
- 20 -
Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ
Dung môi sử dụng là dung dòch sữa vôi Ca(OH)
2
vì:
o Chất thải thứ cấp của nó được đưa về dạng thạch cao CaSO
4
không gây ô nhiễm thứ
cấp cho nguồn nước và có thể tách ra khỏi nước đem chôn lấp an toàn.
o Là loại dung dòch rẻ tiền, dễ kiếm.
o Tính ăn mòn thiết bò yếu ít gây nguy hại cho thiết bò xử lý.
o Dung dòch này ngoài nhiệm vụ hấp thụ các acid SO
2
, CO

2
, còn có tác dụng làm
nguội khí thải đáp ứng yêu cầu tiêu chuẩn về nhiệt độ khí thải đầu ra của ống khói.
o Theo yêu cầu của đồ án.
 Vật liệu chế tạo tháp hấp thu:
Do phải chòu tác dụng hoá học với khí thải và dung dòch có tính ăn mòn cao nên vật
liệu chế tạo tháp hấp thu và các đường ống dẫn khí được chọn là loại thép hợp kim
đặc biệt thuộc nhóm thép không gỉ, chúng có tính chống ăn mòn cao trong điều kiện
làm việc của thiết bò.
Thiết bò xử ly:ù tháp hấp thu làm bằng vật liệu thép không gỉ với lớp đệm vòng sứ do:
o Có khả năng chòu đựng môi trường hoá chất và nhiệt độ cao.
o Lớp đệm có tác dụng tăng diện tích và thời gian tiếp xúc giữa 2 pha khí - lỏng để
quá trình hấp thu xảy ra triệt để hơn. Bố trí chuyển động ngược chiều: khí chuyển
động từ dưới lên, dung dòch từ trên xuống.
o Ngoài ra lớp đệm vòng sứ còn có tác dụng va đập, kết dính bụi và kim loại nặng
trong khí thải vào dung dòch hấp thu sau đó được tách ra ở dạng cặn trong bể lắng.
o Có tấm thép chống gỉ đục lỗ để đỡ và phân phối đều khí qua tiết diện ngang của
tháp.
Nhược điểm chính là phát sinh một lượng nước thải. Nhược điểm này có thể khắc
phục bằng cách sử dụng tuần hoàn dung dòch xử lý nhằm triệt để lượng hoá chất trong
dung dòch và giảm lượng nước thải ra ngoài. Theo phương pháp này, dung dòch xử lý được
sử dụng tuần hoàn theo một chu trình kín, chỉ thải bỏ một lượng nhỏ khi tháo cặn bùn từ
bể lắng.
Sơ đồ quy trình công nghệ:
♦ Quy trình xử lý khí thải được lựa chọn:
- 21 -
Tháp giải nhiệt
Bộ lọc bụi bằng
Cyclon
Khí thải

Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ
II.3. THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ:
Vì nồng độ bụi tương đối cao, vượt tiêu chuẩn cho phép (theo TCVN 5939 – 1995: tiêu
chuẩn B là 500 mg/m
3
) nên ta phải xử lý bụi. Xử lý bụi sơ bộ bằng phương pháp khô, cho
khói thải đi qua Xyclon thu hồi bụi bằng phương pháp lọc ly tâm. Sau đó được đưa qua
thiết bò giải nhiệt để làm hạ nhiệt độ xuống.
Khí thải một phần đã được làm sạch, dùng quạt thổi khí vào tháp đệm từ dưới lên. Dung
dòch hấp thu được hệ thống ống dẫn bơm lên phần trên thân trụ và được đóa phân phối tưới
đều lên lớp vật liệu đệm. Dòng khí đi từ dưới lên, dòng lỏng từ trên xuống qua lớp đệm,
cả hai tiếp xúc nhau và xảy ra quá trình hấp thụ. Dung dòch SO
2
lắng xuống đáy tháp và
được đưa đến bể xử lý. Khí ra ở đỉnh tháp được quạt hút đưa ra thiết bò lọc bụi tónh điện để
loại bỏ lượng bụi còn sót lại,sau đó được đưa ra môi trường ngoài thông qua ống khói cao
để phát tán.
Khí sạch được thải ra ngoài môi trường có nồng độ SO
2
đạt tiêu chuẩn cho phép (theo
TCVN 5939 – 1995 cột B).
Xử lý sơ bộ dung dòch xử lý:
Dung dòch xử lý khí thải được sử dụng tuần hoàn, khi tiếp xúc với khí thải các phản
ứng hoá học xảy ra giữa dòng khí có tính acid và dung dòch kiềm, đó là phản ứng trung
hoà. Dung dòch cũng lôi cuốn theo tro bụi trong khí thải. Theo thời gian, dung dòch sẽ giảm
dần pH và chứa nhiều cặn. Khi bổ sung dung dòch mới, một lượng dung dòch cũ được thải
- 22 -
Khí thải ra môi
trường
Tháp hấp thu xử lý SO

2
Thiết bò lọc bụi tónh
điện
Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ
bỏ. Vì vậy, bể lắng cặn ngoài tác dụng làm trong dung dòch tuần hoàn còn có tác dụng xử
lý sơ bộ nước thải trước khi thải ra ngoài.

Chương III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THÁP HẤP THU SO
2
III.1. TÍNH TOÁN CÁC DÒNG VẬT CHẤT - ĐƯỜNG CÂN BẰNG PHA
III.1.1.Xác đònh các dòng vật chất:
G
đ
, G
c
: suất lượng hỗn hợp khí đầu vào – ra (kmol/h)
L
đ
, L
c
: suất lượng Ca(OH)
2
đầu vào – ra (kmol/h)
Y
đ
,Y
c
: Nồng độ đầu và cuối của SO
2
trong pha khí

(kmol/kmol trơ)
X
đ
,X
c
: Nồng độ đầu và cuối của SO
2
trong pha lỏng
(kmol/kmol lỏng)
 Đầu vào:
Nếu ta gọi y
d
là nồng độ phần mol của hỗn hợp khí ban đầu thì ta sẽ tính được
lượng khí trơ như sau:
- 23 -
L
đ
, X
đ
L
c
, X
c
G
c
, Y
c
G
đ
, Y

đ
Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ
)1(
ddtr
yGG −×=
Mà
hhd
VG
ρ
×=
trong đó
V: thể tích hỗn hợp khí: 6000 m
3
/h
ρ
hh
: khối lượng riêng hỗn hợp khí
Ta có:
[ ]
trtrSOSO
trtr
SOSO
trSOhh
PMPM
PT
T
PT
TPM
PT
TPM

+=+=+=
22
22
2
0
0
0
0
0
0
4,22 4,22

4,22

ρρρ
Trong đó: T
0
là nhiệt độ pha khí ở điều kiện chuẩn = 273
0
K
T là nhiệt độ pha khí trong điều kiện ta đang xét = 57 + 273 = 330
0
K
trSO
MM ,
2
phân tử gam của SO
2
và không khí
2

SO
P
áp suất riêng phần của SO
2
trong 1m
3
hỗn hợp khí.
1000
)27357.(
273
4,22
.
2
2
+
=
SO
SO
n
P
với
)(052,0
64
/34,3
3
2
2
mol
mg
M

C
n
SO
d
y
SO
===
Với
[ ]
d
SO
2
là nồng độ SO
2
ban đầu :
[ ]
d
SO
2
=1413ppm
⇒
Đổi ra
µ
g/m
3
:
[ ]
d
SO
2

=
O
O
SO
T
T
P
P
M
1
1
4,22
.1000.1413
2
=
273
27357
.
1
1
.4,22
64.1000.1413
+
=
3.34g/m
3
Suy ra
mmHgatP
SO
07,1)(10408,1

1000
)27357(
273
4,22
.052,0
3
2
=×=
+
=
−
P
tr
: áp suất riêng phần của khí trơ
P
0
: áp suất của hỗn hợp khí ở điều kiện chuẩn = 760 mmHg
mmHgPPP
SOtr
93,75807,1760
2
0
=−=−=
[ ]
)/(0728,193,7582907,164
760).27357.(4,22
273
3
mkg
hh

=×+×
+
=→
ρ
→ Lưu lượng hỗn hợp khí đầu vào:
)/(788.10728.1
3600
6000
skgVG
hhd
=×=×=
ρ
Nồng độ khí ban đầu:
- 24 -
Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ
3
9,360369,0
)57273(082,0
1
m
mol
l
mol
RT
p
C
k
==
+×
==

Nồng độ SO
2
theo
3
m
mol
:
[ ]
d
SO
2
=
3
052,0
64
34,3
m
mol
=
Nồng độ phần mol hay phần thể tích của SO
2
trong hỗn hợp khí đầu vào:
)(001413,0
9,36
05217,0
2
molhhkhí
molSO
y
d

==
Tỉ số mol của SO
2
trong hỗn hợp khí đầu vào:
)/(001415,0
001413,01
001413,0
1
2
molkhíSOmol
y
y
Y
d
d
d
=
−
=
−
=
X
d
: phần mol SO
2
trong pha lỏng.
Giả sử ban đầu dung dòch là dung dòch sạch nên X
d
= 0
 Đầu ra: SO

2
đầu ra yêu cầu đạt tiêu chuẩn loại B (0,5 g/m
3
)
Nồng độ mol của SO
2
đầu ra:
[ ]
)/(0078125,0
64
5,0
3
2
mmolSO
c
==
Nồng độ phần mol hay phần thể tích của SO
2
trong hỗn hợp khí đầu ra:
)(00021172,0
9,36
0078125,0
2
molhhkhí
molSO
y
c
==
Tỉ số mol của SO
2

trong hỗn hợp khí đầu vào:
)/(10.21176,0
10.21172,01
10.21172,0
1
2
3
3
3
molkhíSOmol
y
y
Y
c
c
c
=
−
−
=
−
=
−
=
Nồng độ dung dòch ra khỏi tháp:
)(
cd
tr
C
YY

L
G
X
−=
III.1.2.Xác đònh suất lượng Ca(OH)
2
cho quá trình hấp thu - Đường cân bằng pha:
Lưu lượng pha lỏng (Ca(OH)
2
) được tính bằng phương pháp đồ thò. Dựng đồ thò
với các trục toạ độ là Y (Y
cb
) – X. Trên đồ thò ta dựng phương trình đường cân bằng và
đường làm việc của quá trình hấp thu.
Đường cân bằng thu được từ quá trình thực nghiệm: (với hệ Ca)
log
*
2
SO
P
= 3,58 +1,87log
[ ]
SO2
+ 2,24x10
-2
T – 1960/T
- 25 -