quy trình công nghệ xử lý khí thải

Tài li
ệu đ
ược cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam
1
Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
xử lý n
ư
ớc thải,xử lý khí co2,môi trường,diễn đàn môi trường
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI
“ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ CO
2
BẰNG ETANOLAMIN ”

LỜI MỞ ĐẦU
"Biến đổi khí hậu trái đất là sự thay đổi của hệ thống khí hậu gồm khí
quyển, thuỷ quyển, sinh quyển, thạch quyển hiện tại và trong tương lai bởi
các nguyên nhân tự nhiên và nhân tạo".
Sự thay đổi này đ
ã
đang và ti
ếp xảy ra làm ảnh hưởng rất lớn mọi đối
tượng đặc biệt là con người chúng ta. Việc làm như thế nào để khắc phục
biến đổi khí hậu phải là nhiệm vụ hàng đầu của chúng ta hiện nay.
Nguyên nhân chính làm biến đổi khí hậu trái đất là do sự gia tăng các
hoạt động tạo ra các chất thải khí nhà kính, các hoạt động khai thác quá mức
các bể hấp thụ và bể chứa khí nhà kính như sinh khối, rừng, các hệ sinh thái
biển, ven bờ và đất liền khác.
Các biểu hiện của sự biến đổi khí hậu trái đất gồm:
- Sự nóng lên của khí quyển và trái đất nói chung.
- Sự thay đổi thành phần và chất lượng khí quyển có hại cho môi trường

sống của con người và các sinh vật trên trái đất.
- Sự dâng cao mực nước biển do tan băng dẫn tới sự ngập úng của các
vùng đất thấp, các đảo nhỏ trên biển.
- Sự di chuyển của các đới khí hậu tồn tại hàng nghìn n
ăm trên các vùng
khác nhau của trái đất dẫn tới nguy cơ đe doạ sự sống của các loài
sinh vật, các hệ sinh thái và hoạt động của con người.
- Sự thay đổi cường độ hoạt động của quá trình hoàn l
ưu khí quy
ển, chu
trình tuần hoàn nước trong tự nhiên và các chu trình sinh
đ
ịa hoá khác.
- Sự thay đổi năng suất sinh học của các hệ sinh thái, chất lượng và
thành phần của thuỷ quyển, sinh quyển, các địa quyển.
Tài li
ệu đ
ược cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam
2
Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Các quốc gia trên thế giới đ
ã h
ọp tại New York ngày 9/5/1992 và đ
ã
thông qua Công ước Khung về Biến đổi khí hậu của Liên Hợp Quốc. Công
ước này đặt ra mục tiêu ổn định các nồng độ khí quyển ở mức có thể ngăn
ngừa được sự can thiệp của con người đối với hệ thống khí hậu. Mức phải
đạt nằm trong một khung thời gian đủ để các hệ sinh thái thích nghi một cách
tự nhiên với sự thay đổi khí hậu, bảo đảm việc sản xuất lương thực không bị

đe doạ và tạo khả năng cho sự phát triển kinh tế tiến triển một cách bền vững.
PHẦN I
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN
I. TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KHÍ THẢI
KHÍ THẢI
Xử lý bụi
Xử lý s
ương
mù và giọt lỏng
Xử lý tạp chất
khí
Xử lý tạp chất
hơi
Phươ
ng
pháp
khô
Phươ
ng
pháp
ướt
Phươn
g pháp
điện
Buồng
lắng
Thiết
bị rửa
khí :
trần ,

đệm ,
mâm ,
va
đập.
Lọc
điện
khô
Lọc
điện
ướt
Thiết bị
thu bụi
Xiclon
Lọc:
vải,
sợi,
hạt,
sứ.
Lọc
sương
Lưới
thu giọt
lỏng
Phươ
ng
pháp
ngưng
tụ
Phươ
ng

pháp
nhiệt
Phươn
g pháp
xúc
tác
Phươn
g pháp
hấp
phụ
Phươ
ng
pháp
hấp
thụ
Thiết
bị
ngưn
g tụ
Lò
đốt
Thiế
t bị
phả
n
ứng
Tháp
hấp
thụ với
lớp

tĩnh,
động ,
và
tầng
sôi.
Tháp
hấp
thụ
:phun,
mâm,
đệm,
màng,
phun.
Tài li
ệu đ
ược cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam
3
Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Phân loại các phương pháp xử lý khí thải được trình bày ở hình trên.
Để xử lý các aerosol ( bụi, khói, sương ) người ta sử dụng phương
pháp khô, ướt và t
ĩnh đi
ện . Trong thiết bị ướt có sự tiếp xúc giữa khí bụi và
nước, nhờ đó bụi được sa lắng trên các giọt lỏng, trên bề mặt bọt khí hay trên
các màng chất lỏng. Trong thiết bị lọc t
ĩnh đi
ện, các aerosol được tích điện và
lắng trên điện cực.
Để xử lý khí và h

ơi ch
ất độc hại, người ta ứng dụng các phương pháp:
hấp thụ ( vật lý và hóa học ), hấp phụ, xúc tác, nhiệt và ngưng tụ.
Trong thực tế người ta ứng dụng nước, các dung môi hữu cơ không
tham gia phản ứng với các khí và dung dịch nước với các chất này để hấp thụ
vật lý. Còn khi hấp thụ hóa học, người ta sử dụng dung dịch nước muối và
kiềm, các chất hữu cơ và huyền phù làm chất hấp thụ.
Phương pháp hấp phụ dựa trên khả năng lôi cuốn các phân tử khí, hơi
bởi chất rắn xốp. Trên thực tế, người ta sử dụng than hoạt tính, silicagen và
zeolit làm chất hấp phụ. Trong thời gian gần đây, trong luyện kim màu, người
ta sử dụng rộng rãi Al
2
O
3
được nghiền mịn để làm chất hấp phụ HF .
Xử lý bằng phương pháp xúc tác dựa trên sự biến đổi hóa học các cấu
tử độc hại thành không độc hại trên bề mặt xúc tác rắn. Phương pháp này
được sử dụng để xử lý NO
x
, SO
x
, CO
x
và các tạp chất hữu cơ.
Phương pháp nhiệt hay phương pháp đốt cháy trực tiếp các chất hữu
cơ của khí thải được ứng dụng trong các nhà máy hóa dầu, nhà máy sản xuất
metanol, khai thác và vận chuyển dầu mỏ …
Phương pháp ngưng tụ dựa trên hiện tượng giảm áp suất bão hòa khi
giảm nhiệt độ, phương pháp này dùng để thu hồi dung môi hữu cơ. Để quá
trình ng

ưng t
ụ xảy ra cần phải làm lạnh khí chứa dung môi.
Tài li
ệu đ
ược cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam
4
Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Do thành phần hóa học của khí thải phức tạp và nồng độ chất độc cao
nên người ta áp dụng hệ thống xử lý nhiều bậc, và tổ hợp của nhiều phương
pháp khác nhau.
Để bảo vệ không khí xung quanh, đôi khi người ta phải dùng biện pháp
phát tán chất thải vào khí quyển. Trong thực tế, không thể sản xuất không
thải, không thể xử lý triệt để ô nhiễm do kỹ thuật giới hạn hay chi phí lớn …
người ta sử dụng khả năng của tự nhiên phán tán chất thải vào khí quyển. Để
phát tán chất ô nhiễm tốt, người ta xây dựng các ống khói cao đến 300 ÷ 350
m. Biện pháp này tuy có giảm chất thải trong phạm vi gần nguồn thải, nhưng
không bảo vệ được môi trường trong lành. Việc xây dựng các ống khói cao
thải khí vào thượng tầng khí quyển làm tăng khả năng chuyển hóa các oxit
thành axit. Các axit này cùng với sương mù lắng xuống mặt đất ở khoảng
cách hàng ngàn km cách ống thải. Các sương axít tác động xấu lên đất canh
tác, rừng, giảm chất lượng nước tự nhiên, ăn m
òn nhà c
ửa và các công trình
văn hóa.
Do đó, phát tán chất thải bằng ống khói cao không phải là phương pháp
tốt để bào vệ môi trường trong lành. Tuy nhiên, phương pháp này hiện nay
vẫn được áp dụng kết hợp với các phương pháp xử lý có nồng độ thỏa mãn
tiêu chuẩn thải được phép thải qua ống khói có chiều cao thích hợp.
Để giảm ô nhiễm không khí do chất thải công nghiệp, cần hoàn thiện

các quá trình công nghệ, đảm bảo độ kín tuyệt đối cho các thiết bị, ứng dụng
phương pháp vận chuyển vật liệu trong ống dẫn khí bằng khí nén và xây
dựng các hệ thống xử lý.
II. TỒNG QUAN VỀ CO
2
Tính chất lý hóa của CO
2
CTPT : CO
2
CTCT : O=C=O
Phân tử lượng : 44 g/mol
Tỷ trọng riêng ở 25
o
C là 1,98 kg/m
3
, nặng hơn không khí khoảng 1,5
lần .
Tài li
ệu đ
ược cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam
5
Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Phân tử diôxit cacbon ( C=O=C ) chứa hai liên kết đôi và có h
ình d
ạng
tuyến tính. Nó không có lưỡng cực điện. Do nó là hợp chất đ
ã b
ị ôxi hóa hoàn
toàn nên về mặt hóa học nó không hoạt động lắm và cụ thể là không cháy.

Biểu hiện : Điôxit cacbon là một khí không màu mà khi hít thở phải ở
nồng độ cao ( nguy hiểm do gắn liền với rủi ro ngạt thở ) tạo ra vị chua trong
miệng và cảm giác nhói ở m
ũi và c
ổ họng. Các hiệu ứng này là do khí hòa tan
trong màng nhầy và nước bọt, tạo ra dung dịch yếu của axit cacbonic.
Ở nhiệt độ dưới -78
o
C, diôxit cacbon ngưng tụ lại thành các tinh thể
màu trắng gọi là băng khô. Diôxit cacbon lỏng chỉ được tạo ra dưới áp suất
trên 5,1 bazơ ; ở điều kiện áp suất khí quyển, nó chuyển trực tiếp từ các pha
khí sang pha rắn và ngược lại theo một quá trình gọi là thăng hoa.
Tính tan : CO
2
tan tương đối tốt trong nước, nhất là ở nhiệt độ thấp.
CO
2
là anhydrit của axit cacbonic. Nước sẽ hấp thụ một lượng nhất định dioxit
cacbon, và nhiều hơn lượng này khi khí bị nén. Khoảng 1% dioxit cacbon hòa
tan chuyển hóa thành axit cacbonic. Axit cacbonic phân ly một phần thành các
ion bicacbonat ( HCO
3-
) và cacbonat ( CO
3
).
CO
2
+ H
2
O → H

2
CO
3
; ( k1 = 4,01.10-7 ; k2 = 5,2 . 10-11 )
CO
2
+ Ca(OH)
2
→ CaCO
3
+ H
2
O
Nguồn gốc của khí cacbon dioxit
CO
2
sinh ra do quá trình
đ
ốt cháy nguyên nhiên liệu.
Nguyên nhiên liệu đốt cháy hoàn toàn CO
2
+ hơi nước + các
chất khác
( bụi , NO
x
…)
Nguyên nhiên liệu đốt cháy không hoàn toàn CO
2
+ hơi
nước + CO + các chất khác

Nguồn phát thải CO
2
Tự nhiên :
Dioxit cacbon nguyên thủy trong khí quyển của Trái Đất được tạo ra
trong hoạt động của các núi lửa; nó là cốt yếu để làm ấm và ổn định khí hậu
dẫn đến sự sống. Hoạt động núi lửa ngày nay giải phóng khoảng 130 – 230
Tài li
ệu đ
ược cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam
6
Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
triệu tấn dioxit cacbon mỗi năm. Lượng khí này xấp xỉ 1% lượng dioxit cacbon
do các hoạt động của con người tạo ra.
Các thay đổi của điôxít cacbon từ thời Phanerozoic ( 542 triệu năm
trước ). Thời kỳ gần đây nằm bên trái của biểu đồ, và nó dường như là 550
triệu năm trước thì nồng độ điôxít cacbon cao hơn đáng kể so với ngày nay.
Sự thải khí điôxít cacbon toàn cầu từ năm 1751 đến năm 2004
Từ đầu thời kì cách mạng công nghiệp, nồng độ CO
2
trong khí quyển
đ
ã t
ăng kho
ảng 110µl/l hay khoảng 40% phần lớn trong số này được giải
phóng từ năm 1945 đến nay.
Tài li
ệu đ
ược cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam
7

Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Sự tàn phá rừng là nguyên nhân thứ 2. Năm 1997, các đám cháy than
bùn ở Indonesia co thể giải phóng tới 13% - 40% lượng Dioxit cacbon do
nhiên liệu hóa thạch tạo ra đám cháy than bùn.
Ô nhiễm khói và ôzôn từ các đám cháy ở Indonesia năm 1997.
Nhân tạo
Ô nhiễm do quá trình
đ
ốt nhiên liệu
Tất cả các sản phẩm do quá trình
đ
ốt nhiên liệu đều là các khí độc hại
cho con người. Nhất là quá trình
đ
ốt xảy ra không hoàn toàn. Ta có thể tóm
lược quá trình
đ
ốt nhiên liệu tổng quát như sau :
Nhiên liệu + O
2
→ CO, CO
2
, SO
2
, NO
x
, hydrocacbon và tro bụi.
Hoa Kỳ phát thải khí nhà kính tồn kho
( Nguồn www.epa.gov/climatechange/emissions/co2_human.html )

Tài li
ệu đ
ược cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam
8
Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Tuy nhiên tùy từng nhiên liệu và động cơ đốt cháy mà ta thu được
những sản phẩm khác nhau. Ta có thể phân biệt các nguồn gây ô nhiễm do
đốt cháy nhiên liệu thành các nhóm.
Ô nhiễm do các phương tiện giao thông
Loại động cơ máy nổ chạy bằng tia lửa điện luôn luôn hoạt động với
hỗn hợp nhiên liệu và không khí ở mọi chế độ vận hành nên rất khó bảo đảm
cho quá trình cháy
đư
ợc hoàn toàn.
Loại động cơ điêzen th
ì ch
ỉ có không khí được nén theo quá trình
đo
ạn
nhiệt không cho thoát nhiệt ra ngoài. Ở giai đoạn nén không khí, nhiên liệu
được phun vào và khi tiếp xúc với không khí nén ở nhiệt độ cao nó bốc cháy.
Vì vậy mà quá trình cháy
đư
ợc hoàn toàn hơn.
Khi quá trình cháy không hoàn toàn do thiếu oxi hay do trong khi cháy
nhiệt độ ngọn lửa bị giảm thấp thì một số nguyên tử cacbon và hydro không
được cấp đủ năng lượng cần thiết để hình thành các gốc tự do và cho ra các
sản phẩm cuối cùng trong ngọn lửa là CO
2

và H
2
O. Kết quả làm ngưng trệ
các phản ứng cháy ở những giai đoạn cân bằng trung gian.
Phát thải các nguyên tử cacbon hoặc kết hợp các nguyên tử với nhau
thành muội, khói đen và mồ hóng – than chì .
Ô nhiễm do đun nấu
Quá trình
đun n
ấu bằng củi, than, rơm đều là quá trình cháy ở nhiệt độ
ngọn lửa thấp nên quá trình cháy c
ũng k
hông hoàn toàn, sản phẩm sinh ra là
các chất khí độc hại như : CO
2
, CO, mồ hóng, bụi, khói đen …
Ô nhiễm do các nhà máy nhiệt điện
Các chất độc hại thai ra khí quyển do đốt nhiên liệu ở các nhà máy
nhiệt điện, lượng nhiên liệu tiêu thụ rất lớn. Đây là nguồn ô nhiễm cực lớn thải
vào khí quyển hằng ngày. Vì vậy tại các nhà máy nhiệt điện cần phải quan
tâm chú ý đến các kỹ thuật tiên tiến trong quá trình
đ
ốt.
Ô nhiễm trong công nghiệp luyện gang thép
Tài li
ệu đ
ược cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam
9
Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả

Chất ô nhiễm từ công nghiệp sản xuất gang thép chủ yếu là : bụi, CO,
CO
2
, hydrocacbon ,phenol, benzene, SO
2
, SO
3
, NH
3
, AsH
3
… các sản phẩm
này sinh ra từ các công đoạn sau :
So sánh lượng thải CO
2
theo các dạng nguồn năng lượng khác nhau.
Nguồn: Wikipedia
Lò cao : Quặng sắt được nung chảy trong lò cao bằng than cốc với
phản ứng hóa học
Fe
2
O
3
+ 3C = 2Fe + 3CO
Trong khí lò cao có thành phần : 55% N
2
, 24 - 28% CO , 15% CO
2
và
rất nhiều bụi.

Ô nhiễm trong công nghệ sản xuất phân bón
Phân urê : Chất ô nhiễm bao gồm khí thải chứa CO, CO
2
, NH
3
, SO
2
,
chủ yếu ở khâu khí hóa than.
Hiện nay theo số liệu của các nhà khoa học, hàm lượng CO
2
trong khí
quyển của Trái Đất ngày một tăng. Điều này đ
ã là tăng hi
ệu ứng nhà kính của
Tài li
ệu đ
ược cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam
10
Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Trái Đất và tăng nhiệt độ trung bình của Trái Đất, gây hiệu qủa xấu đến môi
trường và con người.
Tác hại CO
2
đến sức khỏe con người
Hàm lượng dioxin cacbon trong không khí trong lành là khoảng 0,004%
và trong không khí bị thải ra từ sự thở là 4,5%. Khi thở trong không khí với
nồng độ cao ( khoảng 5% theo thể tích ), nó là độc hại đối với con người và
các động vật khác .

Hemoglobin, phân tử chuyên chở oxi chính trong hồng cầu, có thể chở
cả oxi và dioxit cacbon, mặc dù theo các cách thức hoàn toàn khác nhau. Sự
suy giảm liên kết với oxi trong máu do sự tăng mức dioxit cacbon được biết
đến như là hiệu ứng Haldane, và nó là quan trọng trong việc vận chuyển
dioxit cacbon từ các mô tới phổi. Ngược lại, sự tăng áp suất thành phần của
CO
2
hay pH thấp hơn sẽ sinh ra sự rút bớt oxi từ hemoglobin. Hiệu ứng này
gọi là hiệu ứng Bohr.
Hemoglobin liên kết với CO
2
không giống như liên kết với oxi, CO
2
liên
kết với các nhóm chứa N trên 4 chuỗi globin. Tuy nhiên, do các hiệu ứng khác
khu vực hoạt hóa trên phân tử hemoglobin, lien kết của CO
2
làm giảm lượng
oxi được liên kết đối với áp suất thành phần nhất định của oxi.
Dioxit cacbon có thể là một trong các chất trung gian để tự điều chỉnh
việc cung cấp máu theo khu vực. Nếu nồng độ của nó cao thì các mao mạch
nở ra để cho nhiều máu hơn đến các mô.
Các ion bicacbonat là chủ yếu trong việc điều chỉnh pH của máu. Do
tần suất thở có ảnh hưởng tới mức CO
2
trong máu, nên nhịp thở quá chậm
hay quá nông sẽ sinh ra hiện tượng nhiễm axit hô hấp, trong khi nhịp thở quá
nhanh sinh ra trong các chứng thở quá nhanh sẽ dẫn đến nhiễm kiềm hô hấp.
Mặc dù oxi là chất cần thiết của quá trình trao
đ

ổi chất của cơ thể,
nhưng không phải nồng độ thấp của oxi kích thích sự hô hấp mà lại là nồng
độ cao của dioxit cacbon. Kết quả là, sự hô hấp trong không khí loãng ( áp
suất thấp ) hay hỗn hợp khí không có oxi ( ví dụ nitơ nguyên chất) dẫn đến sự
bất tỉnh mà không cần có các vấn đề hô hấp của cá thể đó.
Tài li
ệu đ
ược cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam
11
Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Các giới hạn của OSHA cho nồng độ dioxit cacbon tại nơi làm việc là
0,5% cho thời gian dài, tối đa tới 3% cho phơi nhiễm ngắn ( tối đa 10 phút ).
OSHA cho rằng các nồng độ trên 4% là “ nguy hiểm ngay lập tức đối với sức
khỏe và sự sống”. Những người thở không khí chứa trên 5% dioxit cacbon
trên 30 phút có các triệu chứng tăng anhidrit cacbonic máu cấp tính, trong khi
việc thở với nồng độ dioxit cacbon từ 7% - 10% có thể làm bất tỉnh trong vài
phút.
CO
2
rắn ( đá khô ) có thể gây ra những vết bỏng rất khó lành.
Tác động của CO
2
với môi trường
CO
2
gần như trong suốt với ánh sang nhưng lại là chất hấp thụ mạnh
và phản phát xạ bức xạ hồng ngoại, đặc biệt trong vùng bước sóng từ 12 -
18µm. Vì vậy khí CO
2

tăng, gây tăng nhiệt độ vùng khí quyển thấp, do nhiều
bức xạ hồng ngoại từ trái đất bị giữ lại. Hiện tượng này được gọi là hiệu ứng
nhà kính, có thể làm tăng nhiệt độ Trái Đất lên một cách lâu dài.
Các nghiên cứu cho thấy khi nồng độ CO
2
tăng từ 300 đến 600 ppm thì
nhiệt độ tăng 3,26
o
C. Nồng độ CO
2
trung bình trong khí quyển vào khoảng
320 ppm. Nồng độ CO
2
trong khí quyển tăng hang năm trung b
ình kho
ảng 0,7
ppm. Hiệu ứng nhà kính làm Trái Đất nóng lên, gây ra tác hại rất lớn đối với
sự sống trên Trái Đất, như là làm tan các biển núi băng ở hai cực Trái Đất,
lượng băng tan sẽ làm cho mực nước biển dâng cao và nước tràn ngập
những vùng đồng bằng rộng lớn ven biển. Và nếu như không có biệp pháp
hữu hiệu giảm thiểu khí nhà kính thì mực nước biển có thể dâng cao tới 1-3m
vào cuối thế kỉ này. Sau vài thế kỉ thiếp theo băng giá ở tây Antartic tan ra
chảy vào biển thì mực nước biển sẽ tăng cao tới 5 - 6m.
Cơ sở lý thuyết của các quá trình xử lý CO
2
Hấp thụ bằng các dung dịch Etanolamin
Phản ứng hấp thụ CO
2
bằng dung dịch mono etanolamin diễn ra như
sau :

Tài li
ệu đ
ược cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam
12
Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
2RNH
2
+ CO
2
+ H
2
O → (RNH3)2CO
3
(RNH3)
2
CO
3
+ CO
2
+ H
2
O → 2RNH
3
HCO
3
2RNH
2
+ CO
2

→ RNHCOONH
3
R
Dung dịch hấp thụ được phục hồi bằng cách đun nóng.
Ưu điểm : giá rẻ, khả năng phản ứng cao, ổn định, dễ phục hồi. Nhược
điểm : áp suất hơi cao và dung dịch tham gia phản ứng không thuận nghịch
với CO
x
.
Để giảm áp suất hơi, người ta thường dùng nước rửa khí để thu hồi
mono etanolamin. Khi khí có chứa CO
x
, người ta sử dụng dietanolamin.
Hấp thụ dung dịch ammoniac
Phản ứng hấp thụ như sau :
2NH
3
+ CO
2
→ NH
2
COONH
4
NH
3
+ CO
2
+ H
2
O → NH

4
HCO
3
2NH
3
+ CO
2
+ H
2
O → (NH4)
2
CO
3
Phương pháp này được ứng dụng để xử lý khí thải chứa 30% CO
2
.
Trong thực tế, phương pháp này cho phép giảm nồng độ CO
2
từ 34%
còn 0,015% trong khi tổng hợp NH
3
.
Dung dịch hấp thụ được phục hồi bằng cách đun nóng.
Hấp thụ CO
2
bằng dung dịch kiềm
Thường sử dụng chất hấp thụ là Na
2
CO
3

. Phản ứng hấp thụ như sau :
Na
2
CO
3
+ CO
2
+ H
2
O → 2NaHCO
3
Vận tốc hấp thụ nhỏ, để tăng vận tốc hấp thụ người ta thường dùng xúc
tác là methanol, etanol, đường …
Dung dịch được phục hồi bằng cách đun nóng bằng hơi nước.
Tài li
ệu đ
ược cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam
13
Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Nhược điểm : hiệu quả hấp thụ thấp và tốn nhiều hơi nước để phục hồi
dung dịch.
Do đó, để tăng hiệu quả hấp thụ, người ta cho vào dung dịch một lượng
dư NaOH và dung dịch không tái sinh mà dung vào mục đích khác.
Hấp thụ bằng nước
Phản ứng như sau :
H
2
O + CO
2

→ H
+
+ HCO
3-
Hấp thụ CO
2
bằng nước có ý ngh
ĩa công nghi
ệp trong xử lý khí áp suất
cao, ví dụ như khi tổng hợp NH
3
. Khả năng hấp thụ của nước cao khi áp suất
riêng phần của CO
2
là 3 ÷ 4 at, khi đó áp suất dư của khí tổng hợp NH
3
lên
đến 14 at, điều đó làm hạn chế ứng dụng của nó.
Ưu điểm : kết cấu thiết bị đơn giản, không tốn nhiệt, dung dịch rẻ, nước
trơ với các khí CO
x
, O
2
và các tạp chất khác.
Nhược điểm : nước hấp thụ H
2
trong không khí, bơm công suất lớn,
khả năng hấp thụ thấp, CO
2
thu được không đạt độ tinh khiết.

III. SƠ LƯỢC VỀ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT THÉP
Sản xuất thép trong lò
đi
ện hồ quang bao gồm các khâu chuẩn bị
nguyên liệu, nạp nguyên liệu, nấu luyện, ra thép và xỉ, tinh luyện, thu gom xỉ
và đúc liên tục. Sơ đồ hình bên d
ư
ới mô tả tóm tắt các công đoạn cơ bản
Tài li
ệu đ
ược cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam
14
Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
trong quy trình sản xuất thép bằng lò
đi
ện.
Sắt thép phế
Điện Đất cát
Chất phi KL
Điện Khí thải
Điện cực Bụi
Chất tạo xỉ Tiếng ồn
VL đầm lò Chất thải rắn
Gas Nhiệt độ cao
Oxy Hơi nước
Dầu mỡ Dầu mỡ
Nước
Nhiệt độ cao
Điện Bụi

Dầu mỡ Chất thải rắn
Nước Hơi nước
Tiếng ồn
Sản phẩm
1. Chuẩn bị nguyên liệu
Nguyên liệu cho luyện thép lò
đi
ện là sắt thép phế, sắt xốp và gần đây ở
một số nước như Trung Quốc, Ấn Độ và cả Việt Nam c
ũng s
ử dụng một
lượng gang lỏng tới 50 - 60%.
Ra thép
Nạp nguyên liệu
Nấu chảy
Tinh luyện
Chuẩn bị
nguyên liệu
Đúc liên tục
Tài li
ệu đ
ược cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam
15
Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Sắt thép phế được tập trung tại bãi chứa liệu. Tại đây liệu được xử lý nh
ư
phân loại, cắt, băm thành các kích thước theo quy định. Các tạp chất như đất
cát, nhựa, gỗ và các chất gây cháy nổ như v
ũ khí cũ các lo

ại được loại bỏ
hoặc cắt làm thoáng các ống kín… Sau khi xử lý, liệu được chất vào các
thùng chứa liệu rồi vận chuyển đến vị trí quy định của xưởng luyện.
Trong một số trường hợp nguyên liệu được gia nhiệt trong quá trình vận
chuyển (trong thùng chứa liệu hoặc trên băng tải) bằng nhiệt tuần hoàn hoặc
trong lò
đi
ện. Một số loại lò
đi
ện có hệ thống sấy liệu bằng nhiệt của khí thải
như l
ò ki
ểu lò
đ
ứng (shaft furnace) hoặc consteel. Tuy nhiên việc gia nhiệt liệu
có thể dẫn đến sinh ra lượng khí thải gồm các chất độc hữu cơ chứa
halogen như polyclorin dibenzo-p-dioxin furam (PCDD/F), polyclorin biphenil
(PCB), polyciclic aromatic hydrocarbon (PAH)… cao hơn và cần thêm chi phí
xử lý.
Việc kiểm tra các đồng vị phóng xạ trong nguyên liệu là rất quan trọng.
Các nguyên liệu khác như chất tạo xỉ ở dạng cục hay bột (vôi, bột carbon),
chất hợp kim hóa, hợp kim phero, các chất khử ôxy và vật liệu chịu lửa phải
được lưu trữ, bảo quản trong các thùng hay boongke có mái che. Các vật liệu
dạng bột cần được chứa trong xilo kín.
2. Nạp nguyên liệu
Sắt thép vụn cùng với chất trợ dung như vôi, dolomit được chất vào thùng
chứa liệu. Khi nạp liệu, các điện cực được nâng lên cao, nắp lò
đư
ợc xoay
sang một bên để chất liệu từ thùng chứa liệu vào lò. Thông th

ư
ờng lần đầu
chất 50 - 60% liệu cho cả mẻ. Sau đó nắp lò
đóng l
ại, điện cực từ từ hạ
xuống tới khoảng cách 20-30 mm tới liệu thì bắt đầu đánh hồ quang. Sau khi
liệu đầu nóng chảy thì chất phần liệu còn lại vào lò.
3. Nấu chảy
Khi bắt đầu quá trình nấu chảy cần lưu
ý s
ử dụng công suất điện thấp để
phòng ngừa sự phá hủy tường lò và nắp lò do bức xạ nhiệt. Khi hồ quang bị
bao che bởi sắt thép phế xung quanh thì có thể nâng công suất điện cho đến
khi nấu chảy hoàn toàn. Các vòi phun oxy ngày nay cũng được sử dụng để
cường hóa quá trình nấu luyện. Ngoài điện, quá trình nấu chảy còn sử dụng
Tài li
ệu đ
ược cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam
16
Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
nhiên liệu là khí thiên nhiên và dầu nhằm rút ngắn quá trình nấu luyện. Oxi có
thể được phun vào thép lỏng bằng những vòi phun
đ
ặc biệt ở dưới hoặc từ
hông lò. Oxi trong luyện thép lò
đi
ện hồ quang được sử dụng ngày càng
nhiều từ 30 năm nay không chỉ vì lý do luyện kim mà còn do yêu cầu tăng
năng suất. Việc sử dụng oxi có thể từ bình oxi lỏng hoặc từ trạm sản xuất oxi.

Về luyện kim, oxi được dùng để khử cacbon của thép lỏng và khử các chất
không mong muốn như P, Mn, Si, S. Hơn nữa, oxi còn phản ứng với cacbua
hydro tạo nên các phản ứng tỏa nhiệt, hỗ trợ cường hóa.
Cần lưu
ý vi
ệc thổi oxi có thể tăng khí và khói l
ò. Khí CO, CO
2
, hạt oxit sắt
cực mịn và các sản phẩm khói khác có thể được tạo thành. Trong trường hợp
cháy sau (post composting), hàm lượng CO là dưới 0,5% thể tích. Argon và
các khí trơ khác có thể được phun vào trong thép lỏng để khuấy đảo bể thép
làm đồng đều thành phần hóa học và nhiệt độ của thép.
4. Rót thép và ra xỉ
Khi thép lỏng đạt yêu cầu thì cần tháo xỉ trước khi rót thép vào thùng để
đưa sang l
ò tinh luy
ện. Lò
đư
ợc nghiêng về phía cửa tháo xỉ để xỉ chảy vào
thùng xỉ. Sau đó thép lỏng được rót vào thùng chứa thép. Hiện nay thường áp
dụng công nghệ ra thép ở đáy lệch tâm (Eccentric Bottom Tapping-EBT) với
lượng xỉ phủ trên bề mặt của thùng thép lỏng là ít nhất. Trong các nhà máy
không có các thiết bị tinh luyện riêng thì các nguyên tố hợp kim được cho vào
thép trước hoặc trong khi ra thép. Các chất cho thêm như vậy c
ũng làm tăng
lượng khói trong quá trình ra thép. Xỉ cần được vớt ra trong quá trình nóng
chảy và oxi hóa ở cuối mẻ luyện, trước khi ra thép.
5. Tinh luyện
Tinh luyện thép thông thường được tiến hành trong lò thùng (Ladle

Furnace-LF) sau khi thép được lấy ra từ lò
đi
ện hồ quang. Trong lò thùng, bể
thép lỏng được nâng nhiệt bằng hồ quang điện và đồng đều hoá nhiệt độ
c
ũng nh
ư thành ph
ần hoá học bằng cách thổi khí argon. Việc thổi khí argon
còn có tác dụng khử sâu các tạp chất khí và tạp chất phi kim loại. Ngoài ra
còn bón dây nhôm và CaSi vào để khử sâu lưu huỳnh, ôxy.