Đồ án môn học Xử lý khí thải

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.04 MB, 53 trang )

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG
TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA MÔI TRƯỜNG
NGÀNH KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG

Đồ án môn học
Xử lý khí thải
GVHD:TS.Trần Tiến Khôi
SVTH: Nguyễn Thị Bích Tiền
MSSV: 0150020239
Lớp: ĐH01 - KTMT2
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 09 năm 2015

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐH TN và MT TPHCM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

KHOA MÔI TRƯỜNG

---o0o---

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI
Họ tên sinh viên: Nguyễn Thị Bích Tiền
MSSV: 0150020239
Lớp: 01ĐH-KTMT2

Ngành: Kỹ Thuật Môi Trường
1. Ngày giao đồ án: 1/7/2015
2. Ngày hoàn thành đồ án: 20/9/2015
3. Đề tài
Lựa chọn phương án và tính toán, thiết kế thiết bị xử lý khí thải SO2. Cho biết lưu
lượng khí thải là 12.000 m3/h, nồng độ SO2 là 850ppm.
4. Yêu cầu
-Trình bày tổng quan về các phương pháp xử lý khí thải.
-Đề xuất phương án xử lý và thuyết minh.
-Tính toán, thiết kế 1-2 thiết bị xử lý chính.
-Vẽ chi tiết thiết bị đã tính toán . (trình bày bản vẽ kỹ thuật trên giấy A2)
TP.HCM, ngày 20 tháng 09 năm 2015
GVHD

TS. Trần Tiến Khôi

Nhận xét của GVHD
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................

......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................

Nhận xét của GVPB
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................................

ngày càng trở nên xấu đi. Các chất thải độc hại có tác động xấu tới con người, sinh vật,
hệ sinh thái, các công trình nhân tạo. Nếu môi trường tiếp tục suy thoái thì có thể dẫn
hậu quả nghiêm trọng cho loài người.Vì vậy việc bảo vệ môi trường, giảm thiểu tác
động có hại của các chất ô nhiễm là vấn đề của toàn cầu. Khí thải từ ống khói các nhà
máy, xí nghiệp, khu công nghiệp... được xem là nguyên nhân chính dẫn đến tình trạng
ô nhiễm không khí. Các chất khí độc hại như: SOx, NOx, VOC, CO, CO2, hydocacbon,
bụi... đang dần gia tăng trong bầu khí quyển. Gây nên các hiện tượng, hiệu ứng nhà
kính, mưa xít, sương mù quang hóa... tác động xấu đến con người, sinh vật và các hệ
sinh thái, hoạt động lao động sản xuất.
Để bảo vệ môi trường và bảo vệ cho cuộc sống của con người, sinh vật thì khí thải từ
ống khói nhà máy, từ hoạt động khác cần được xử lý trước khi thải vào môi trường
không khí. Vì vậy, để có bầu không khí trong lành, có một cuộc sống với tinh thần
thoải mái, thì việc xử lý các tác nhân gây ô ngiễm như SO2 là một trong những vấn đề
quan trọng hiện nay.
Dựa vào thành phần tính chất của khi thải, lựa chọn, tính toán thiết kế hệ thống xử lý
khí thải công suất 12000 m3/h, đạt tiêu chuẩn sau xử lý là cột B của quy chuẩn QCVN
19 : 2009/BTNM.

Đồ án môn học Xử lý khí thải-Xử lý khí SO2

GVHD: T.S Trần Tiến Khôi

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ............................................................................................. 4
I.
TỔNG QUAN VỀ KHÍ SO2: ........................................................................................ 4
II.
TÍNH CHẤT: ............................................................................................................... 4
2.1. Tính chất vật lý: .......................................................................................................... 4

2.2. Tính chất hóa học: ...................................................................................................... 4
III.
TÁC HẠI: ............................................................................................................... 5
3.1. Đối với con người: ...................................................................................................... 5
3.2. Đối với thực vật: ......................................................................................................... 6
3.3. Đối với môi trường và các công trình kiến trúc: ........................................................ 6
IV.
ỨNG DỤNG CỦA SO2: ......................................................................................... 6
V.
CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SO2: ....................................................................... 7
5.1. Phương pháp hấp thụ: ................................................................................................ 7
5.1.1.Buồng phun,tháp phun rỗng: ...................................................................................... 8
5.1.2.Thiết bị hấp thụ có vật liệu đệm (tháp đệm): ............................................................. 9
5.1.3.Tháp sủi bọt:(tháp mâm) .......................................................................................... 10
VI.
CÁC DUNG DỊCH HẤP THỤ: ......................................................................... 13
6.1. Hấp thụ SO2 bằng nước: ........................................................................................... 13
6.2. Hấp thụ SO2 bằng dung dịch vôi sữa: ...................................................................... 14
6.3. Xử lý SO2 bằng Amoniac: ......................................................................................... 15
6.4. Xử lý SO2 bằng Magie oxit (MgO): .......................................................................... 16
6.5. Xử lý SO2 bằng ZnO: ................................................................................................ 18
6.6. Xử lý SO2 bằng các chất hấp thụ hữu cơ: ................................................................. 18
6.6.1. Quá trình sunfidin:................................................................................................ 19
6.6.2. Quá trình khử SO2 bằng dimetylannilin-quá trình ASARCO: ............................. 19
6.7. Xử lý SO2 bằng các chất hấp phụ thể rắn: ............................................................... 20
6.7.1. Hấp phụ SO2 bằng than hoạt tính: ........................................................................ 20
6.7.2. Hấp thụ SO2 bằng than hoạt tính có tưới nước-Quá trình LURGI: ...................... 20
6.7.3. Xử lý SO2 bằng nhôm oxit kiềm hóa: .................................................................. 21
6.7.4. Xử lý SO2 bằng mangan oxit: ............................................................................... 21
6.7.5. Xử lý khí SO2 bằng vôi và dolomit trộn vào than nghiền: ................................... 21

CHƯƠNG 2 ...................................................................................................................... 23
SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ ......................................................................... 23

Nguyễn Thị Bích Tiền_MSSV:0150020239
ĐH01-KTMT2

Page 1

Đồ án môn học Xử lý khí thải-Xử lý khí SO2

GVHD: T.S Trần Tiến Khôi

ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ: ............................................................. 23
Hấp thụ khí SO2 bằng sữa vôi .......................................................................................... 23
Vật liệu chế tạo tháp hấp thu: ........................................................................................... 23
CHƯƠNG 3 ...................................................................................................................... 25
TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ ...................................................................... 25
I.
TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH HẤP THỤ:............................................................... 26
1.1. Tính toán cân bằng vật chất ..................................................................................... 27
1.2. Phương trình cân bằng: ............................................................................................ 28
1.3. Phương trình đường làm việc: .................................................................................. 30
II.
TÍNH TOÁN THÁP HẤP THỤ ............................................................................ 32
2.1. Tính toán đường kính hấp thụ: ................................................................................. 32
2.1.1. Lưu lượng khí trung bình đi trong tháp: ............................................................... 32
2.1.2. Độ nhớt ................................................................................................................. 32
2.1.3. Tính vận tốc đảo pha: ........................................................................................... 33
2.1.4. Đường kính tháp tính theo lưu lượng khí thải: ..................................................... 34

2.1.5. Xác định hệ số thấm ướt:...................................................................................... 34
2.1.6. Chiều cao lớp vật liệu đệm: .................................................................................. 35
2.1.7. Chiều cao thân tháp: ............................................................................................. 38
2.2. Tính trở lực tháp: ...................................................................................................... 39
2.3. Tính đường kính ống dẫn khí: ................................................................................... 39
2.4. Tính đường kính ống dẫn lỏng: ................................................................................ 40
III.
TÍNH CƠ KHÍ: ................................................................................................... 40
3.1. Tính bề dày thân: ..................................................................................................... 40
3.1.1. Chọn vật liệu: ....................................................................................................... 40
3.1.2. Ứng suất cho phép của vật liệu theo giới hạn bền: .............................................. 41
3.1.3. Chiều dày thân: ..................................................................................................... 41
3.1.4. Kiểm tra lại ứng suất thành thiết bị theo áp suất thử tính toán: ........................... 42
3.2. Tính nắp và thiết bị đáy: ........................................................................................... 42
3.2.1. Chọn nắp và đáy thiết bị dạng elip tiêu chuẩn, có gờ: ......................................... 42
3.2.2. Chiều dày nắp đáy: ............................................................................................... 42
3.2.3. Kiểm tra ứng suất cho phép theo áp suất thử P0:.................................................. 43
3.3. Tính mặt bích: ........................................................................................................... 43
3.3.1. Tính bích nối đáy tháp với thân, chọn bích liền bằng thép để nối thiết bị: .......... 43
3.3.2. Tính mặt bích nối ống dẫn và thiết bị: ................................................................. 44
3.4. Đĩa phân phối lỏng: .................................................................................................. 45
3.5. Lưới đỡ đệm: ............................................................................................................. 45
Nguyễn Thị Bích Tiền_MSSV:0150020239
ĐH01-KTMT2

Page 2

Đồ án môn học Xử lý khí thải-Xử lý khí SO2

GVHD: T.S Trần Tiến Khôi

3.6. Tính chân đỡ: ............................................................................................................ 45
3.7. Tai treo: .................................................................................................................... 46
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................. 47

Nguyễn Thị Bích Tiền_MSSV:0150020239
ĐH01-KTMT2

Page 3

Đồ án môn học Xử lý khí thải-Xử lý khí SO2

GVHD: T.S Trần Tiến Khôi

Chương 1: Tổng quan
I.

Tổng quan về khí SO2:

Lưu huỳnh dioxit là một hợp chất hóa học có công thức là SO2. Chất khí này là sản
phẩm chính trong hoạt động sản xuất công nghiệp và trong một số hoạt động sống của
con người, và nó là mối lo môi trường đáng kể. Nguồn phát thải chủ yếu là từ các
trung tâm nhiệt điện, từ các lò nung, lò hơi khí đốt nhiên liệu than, dầu và khí đốt có
chứa lưu huỳnh và các hợp chất có chứa lưu huỳnh. Ngoài ra nó còn là sản phẩm của
quá trình hoạt động của núi lửa và một số ngành công nghiệp khác.
Trên thế giới hàng năm tiêu thụ đến 2 tỷ tấn than đá các loại và gần 1 tỷ tấn dầu
mỏ.Khi thành phần lưu huỳnh trong nhiên liệu chiếm 1% thì lượng SO2 thải vào khí
quyển là 60 triệu tấn/năm.Đó là chưa kể đến lượng thải của các ngành công nghiệp

khác.
II. Tính chất:
2.1. Tính chất vật lý:
 Lưu huỳnh đioxit (SO2) (khí sunfurơ) là chất khí không màu mùi hắc.
 Nặng hơn không khí (D=64/29).
 Nhiệt độ nóng chảy -750C, nhiệt độ sôi ở -100C.
 Lưu huỳnh đioxít là khí độc, hít thở phải không khí có khí này sẽ gây viêm đường
hô hấp.
2.2. Tính chất hóa học:
 SO2 oxi hóa chậm trong không khí sạch, do quá trình quang hóa hay do sự xúc tác
khí SO2 dễ bị oxi hóa thành SO3 trong khí quyển và hòa tan trong nước tạo thành axit
H2SO4.
 SO2 là chất khử. Nó có khả năng làm mất màu dung dịch Brom:
SO2 + Br2 + 2H2O  2HBr + H2SO4
SO2 đã khử Br2 có màu thành HBr không màu


Lưu huỳnh đoxit là chất oxi hóa :

Khi dẫn khí SO2 vào dung dịch axit H2S dung dịch bị vẩn đục màu vàng:
Nguyễn Thị Bích Tiền_MSSV:0150020239
ĐH01-KTMT2

Page 4

Đồ án môn học Xử lý khí thải-Xử lý khí SO2
SO2 + 2H2S  3S + 2H2O


GVHD: T.S Trần Tiến Khôi
, SO2 đã oxi hóa H2S thành S

SO2 tan trong nước tạo thanh dung dịch axit sunfuaro H2SO3:
SO2 + H2O  H2SO3.

Axit sunfurơ là axit yếu, không bền, nhưng mạnh hơn axit H2S và H2CO3.
III. Tác hại:
Khí SO2, SO3 gọi chung là SOx là những khí không chỉ thuộc loại độc hại đối với con
người, động thực vật mà còn tác động đến vật liệu xây dựng, các công trình kiến trúc,
nghệ thuật, và là một trong những chất khí gây ô nhiễm môi trường.
3.1. Đối với con người:
- SO2 có tính kích thích, ở nồng độ nhất định có thể gây co giật 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 có thể tạo thành axit. Nếu hít phải SO2 nồng độ cao có thể gây tử vong.
Bảng: Liều lượng gây độc
mgSO2/m3
20 - 30
50
130 - 160
1000-1300

Tác hại
Giới hạn gây độc tính
Kích thích đường hô hấp, ho
Liệu lượng gây chết sau khi hít phải(30-60
phút)
Liều gây chết nhanh(30-60 phút)

- SO2 có thể xâm nhập vào cơ thể con người qua các cơ quan hô hấp, cơ quan tiêu

hóa sau khi được hòa tan trong nước bọt. Cuối cùng chúng xâm nhập vào hệ tuần
hoàn.
- Khi tiếp xúc với bụi, SO2 có thể tạo ra các hạt axit nhỏ có thể xâm nhập vào các
huyết mạch nếu kích thước của chúng 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 amoniac thoát qua đường tiểu làm ảnh hưởng đến
tuyến nước bọt.
- Bên cạnh đó, SO2 còn gây rối loạn chuyển hóa đường và protein, gây thiếu
vitamin B và C, ức chế enzym oxydaza tạo ra methemoglobine để chuyển Fe2+ thành
Nguyễn Thị Bích Tiền_MSSV:0150020239
ĐH01-KTMT2

Page 5

Đồ án môn học Xử lý khí thải-Xử lý khí SO2

GVHD: T.S Trần Tiến Khôi

Fe3+ gây tắc nghễn mạch máu cũng như khả năng trao đổi oxi của hồng cầu gây co hẹp
dây thanh quản gây khó thở.
3.2. Đối với thực vật:
Khí SO2 ngoài khí quyển sẽ bị oxy hóa dưới tác động của nhiệt độ, ánh sáng và phản
ứng với nước mưa tạo axit sunfuric là tác nhân chính gây mưa axit. Khi tiếp xúc với
môi trường có chứa hàm lượng SO2 từ 1-2 ppm có thể gây tổn thương lá cây. Đặc biệt,
nấm và địa y là những loài nhạy cảm với SO2, hàm lượng 0,15-0,3 có thể gây độc cấp
tính.
Bảng: Nồng độ gây độc
Nồng độ( ppm )
0,03

Tác hại
Ảnh hưởng đến sinh trưởng của rau quả

0,15-0,3

Gây độc kinh niên

1-2

Chấn thương lá sau vài giờ tiếp xúc

3.3. Đối với môi trường và các công trình kiến trúc:
- Sự có mặt của SO2 trong không khí ẩm là tác nhân gây ăn mòn kim loại, các công
trình kiến trúc. SO2 làm hư hỏng, thay đổi tính chất vật lý, màu sắc của vật liệu xây
dựng, phá hủy các công trình nghệ thuật, các tác phẩm điêu khắc, tượng đài.
- SO2 ngoài không khí bị oxy hóa và phản ứng với nước mưa tạo thành axit sunfuric
hay các muối sunfate gây ra mưa axit ảnh hưởng xấu đến môi trường.
Tác hại của mưa axit:
 Nước hồ bị oxy hóa: mưa axit rơi xuống đất làm rửa trôi dinh dưỡng của mặt đất
và mang theo các kim loại độc hại xuống mặt hồ, gây ô nhiễm nước trong hồ, phá hoại
các loại thức ăn uy hiếp sự sinh tồn của các sinh vật sống trong hồ.
 Rừng bị hủy diệt và làm giảm sản lượng của nông nghiệp.
 Làm tổn hại đến sức khỏe của con người: do hiện tượng tích tụ sinh học nên khi
con người ăn các loại cá có chứa cá độc tố kim loại sẽ tích tụ trong cơ thể gây ảnh
hưởng đến sức khỏe của con người.
IV. Ứng dụng của SO2:
 Sản xuất axit sunfuric.
 Làm chất bảo quản:
Nguyễn Thị Bích Tiền_MSSV:0150020239

ĐH01-KTMT2

Page 6

Đồ án môn học Xử lý khí thải-Xử lý khí SO2

GVHD: T.S Trần Tiến Khôi

- Khí SO2 được sử dụng làm chất bảo quản cho hoa quả khô do đặc tính kháng
khuẩn của nó. Duy trì sự tươi sống và ngăn ngừa sự mục nát, tuy nhiên chất bảo này sẽ
làm cho thực phẩm có hương vị khác.
- SO2 được sử dụng trong ngành chế biến rượu vang. Tuy tỉ lệ rất ít, đóng vai trò là
một chất kháng khuẩn và chống oxy hóa. Ở nồng độ thấp, dưới 50ppm SO2 không ảnh
hưởng đến mùi vị của rượu, nhưng ở nồng độ cao hơn cũng sẽ tạo cho rượu một hương
vị khác.
- SO2 còn được dùng trong quá trình vệ sinh các thiết bị ở nhà máy sản xuất rượu.
- Chống nấm mốc.
 Làm tác nhân khử:
Trong nước SO2 có thể làm phai màu nên được sử dụng để làm chất tẩy trắng quần áo,
tẩy trắng giấy, bột giấy.Ngoài ra, còn được sử dụng để xử lý nước thải.
 Làm thuốc thử và dung môi trong phòng thí nghiêm: SO2 là một dung môi trơ đa
năng đã được sử dụng rộng rãi cho các muối hòa tan oxy hóa cao. Đôi khi, nó được sử
dụng như là một nguồn của nhóm sulfonyl trong tổng hợp hữu cơ.
V. Các phương pháp xử lý SO2:
5.1. Phương pháp hấp thụ:
Hấp thụ là quá trình lôi cuốn chọn lọc một cấu tử nào đó từ hỗn hợp khí bởi chất lỏng.
Dựa vào sự tương tác giữa chất hấp thụ (dung môi) và chất bị hấp thụ (chất ô nhiễm)
trong pha khí , phân thành 2 loại hấp thụ:
 Hấp thụ vật lý:Dựa trên sự hòa tan của cấu tử pha khí trong pha lỏng(tương tác

vật lý).Hấp thụ vật lý được sử dụng rộng rãi trong xử lý khí thải.
 Hấp thụ hóa học:Cấu tử trong pha khí và pha lỏng có phản ứng hóa học với nhau
(tương tác hóa học).
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
Bởi vì một số hợp phần của hỗn hợp khí có khả năng hòa ta mới có thể hòa tan được
trong chất lỏng,cho nên quá trình hấp thụ chỉ đạt hiệu quả cao khi lựa chọn dung dịch
hấp thụ có tính hòa tan cao hoặc những dung dịch phản ứng không thuận nghịch với
chất khí cần được hấp thụ.
Thiết bị hấp thụ có chức năng tạo ra bề mặt tiếp xúc càng lớn càng tốt giữa hai pha khí
và lỏng.
Nguyễn Thị Bích Tiền_MSSV:0150020239
ĐH01-KTMT2

Page 7

Đồ án môn học Xử lý khí thải-Xử lý khí SO2

GVHD: T.S Trần Tiến Khôi

 Nguyên lý hoạt động của tháp hấp thụ như sau:
Dòng khí được dẫn vào ở đáy tháp, dung dịch hấp thụ được phun ở đỉnh tháp.
Dòng khí cần xử lý tiếp xúc với dung dịch hấp thụ, chất cần xử lý được giữ lại trong
dung dịch hấp thụ và được thu ở đáy tháp.Dòng không khí sạch thoát ra ngoài trên
đỉnh tháp. Có nhiều dạng kiểu thiết bị hấp thụ khác nhau và có thể phân thành các loại
chính sau:
5.1.1.
Buồng phun,tháp phun rỗng:
Là tháp phun trong đó chất lỏng được phun thành giọt nhỏ trong thể tích rỗng của thiết

bị và cho dòng khí đi qua. Dòng khí và dịch thể trong tháp có thể chuyển động cùng
chiều, ngược chiều hoặc cắt nhau và các mũi phun có thể bố trí một tầng hay nhiều
tầng, hoặc đặt dọc trục thiết bị.
Tháp phun hoạt động có hiệu quả khi kích thước bụi > 10m và thường được sử dụng
khi khí có chứa hạt rắn, tháp hoạt động kém hiệu quả khi kích thước bụi < 5m
 Nguyên lí hoạt động:
Tháp được sử dụng để kết hợp lọc sạch bụi và hơi khí độc bằng dung dịch phun.
Người ta đưa dòng khí thải có lẫn bụi và hơi khí độc vào một đầu buồng phun qua một
thiết bị có thể phân đều dòng khí thải theo toàn bộ tiết diện ngang của buồng. Trong
không gian buồng phun có bố trí hệ thống ống phun để phun dung dịch thành chùm
các hạt nước nhỏ ngược chiều dòng khí thải. Hơi khí độc bị dung dịch hấp thụ qua bề
mặt các hạt dung dịch. Sau đó khí thải có thể được thải thẳng vào khí quyển hay đưa
qua bộ sấy nóng trước khi thải để giảm độ ẩm tương đối của dòng khí.
Dung dịch nước phun được thu hồi đưa qua thiết bị lắng cặn và xử lý hóa trước khi
được phun trở lại. Sau một khoảng thời gian làm việc, dung dịch phun được thải vào
hệ thống xử lý nước thải.

Nguyễn Thị Bích Tiền_MSSV:0150020239
ĐH01-KTMT2

Page 8

Đồ án môn học Xử lý khí thải-Xử lý khí SO2

GVHD: T.S Trần Tiến Khôi

Hình 1: tháp phun rỗng

5.1.2.

Thiết bị hấp thụ có vật liệu đệm (tháp đệm):
Là một tháp dạng cột bên trong chất gần đầy các vật liệu đệm nhằm tạo ra một bề mặt
tiếp xúc cao nhất có thể để cho dòng khí đi từ dưới lên và dòng lỏng từ đỉnh tháp
xuống tiếp xúc tốt với nhau khi chuyển động ngược chiều trong lớp đệm.Quá trình tiếp
xúc này sẽ làm cho bụi và chất ô nhiễm trong khí thải bị giữ lại và bị hấp thụ bởi dòng
chất lỏng.
Vật liệu đệm được sử dụng trong tháp là đá nghiền, vòng raschig, vật thể hình yên
ngựa, than cốc, đá hình xoăn ốc, vật liệu ô vuông làm bằng gỗ hoặc các loại sợi tổng
hợp… việc sắp xếp vật liệu đệm có chọn lọc trên lưới đỡ làm giảm khuynh hướng bít
nghẹt vật liệu đệm dễ kiểm soát diễn biến quá trình trong tháp, tổn thất áp suất qua
tháp cũng được giảm đi. Các đặc tính mong muốn của vật liệu đệm là giá thành thấp,
dung lượng hấp thụ cao, trở lực với dòng khí thấp và tuổi thọ cao
 Nguyên lí hoạt động:
Khi chất lỏng phun từ trên xuống qua lớp vật liệu đệm chảy từ từ xuống sẽ tạo thành
các lớp màng trên bề mặt vật liệu sau đó dòng khí đi từ dưới lên qau các lớp màng sẽ
bị giữ lại giữa bề mặt tiếp xúc và xảy ra biến đổi giữa các chất, còn những chỗ nào
không được thấm ướt, không có lớp màng thì dòng khí sẽ đi qua. Ban đầu khi nước
mật độ phun chưa thấm đều hết các vật liệu lọc thì năng suất cao nhưng hiệu suất xử lí
còn kém. Khilượng nước phun nhiều hơn vật liệu được thấm đều lúc này áp lực nước
từ trên xuống bắt đầu tăng còn tốc độ khí lên nhanh chiếm chỗ của nước tạo áp lực

Nguyễn Thị Bích Tiền_MSSV:0150020239
ĐH01-KTMT2

Page 9

Đồ án môn học Xử lý khí thải-Xử lý khí SO2

GVHD: T.S Trần Tiến Khôi

không cho dòng nước chảy qua khi đó năng suất hoạt động sẽ giảm nhưng hiệu suất xử
lí tốt hơn.
Tháp đệm thường được sử dụng khi năng suất nhỏ, môi trường ăn mòn, tỉ lệ lỏng:khí
lớn.Khí không chứa bụi và hấp thụ không tạo ra cặn lắng.

Hình 2: tháp đệm
5.1.3.
Tháp sủi bọt:(tháp mâm)
Thiết bị sủi bọt hay còn gọi là tháp mâm là tháp hình trụ đứng có gắn các mâm trong
thân, mâm được cấu tạo khác nhau và trên đó pha lỏng và pha khí tiếp xúc với 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 mâm bằng
các khe hở trên mâm do cấu tạo khác nhau của mâm tạo nên. Quá trình tiếp xúc pha
sẽtạo nên sự hấp thụ khí

Nguyễn Thị Bích Tiền_MSSV:0150020239
ĐH01-KTMT2

Page 10

Đồ án môn học Xử lý khí thải-Xử lý khí SO2

GVHD: T.S Trần Tiến Khôi

Hình 3. Tháp sủi bọt
Tháp mâm xuyên lỗ
Tháp đĩa lưới hình trụ, bên trong có nhiều đĩa, có lỗ tròn, hoặc rảnh.Chất lỏng chảy từ
trên xuống qua các ống chảy chuyền.Khi đi từ dưới lên qua các lỗ hoặc rảnh đĩa. Đĩa

có thể lấp cân bằng hoặc xuyên một góc với độ dóc 1/45- 1/50.
Ưu điểm: chế tạo đơn giản, vệ sing dễ dàng, trở lực ít hơn tháp chớp, ít tốn kim loại
hơn tháp chớp.
Nhược điểm: yêu cấu lấp đặt cao, mâm lấp phải rất phẳng.

Nguyễn Thị Bích Tiền_MSSV:0150020239
ĐH01-KTMT2

Page 11

Đồ án môn học Xử lý khí thải-Xử lý khí SO2

GVHD: T.S Trần Tiến Khôi

Hình 4: Tháp mâm xuyên lỗ
Tháp mâm chóp
Trên mâm tháp có gắn chóp và ống chảy chuyền.Chóp được lắp vào mâm bằng nhiều
cách khác nhau. Sử chuyển động của pha khí và lỏng trong tháp như sau: Chất lỏng
chảy từ trên xuống, từ mâm trên xuống mâm dưới nhờ ống chảy chuyền. Khí đi dưới
lên qua ống khí rồi xuyên qua các rãnh chóp để sục vào lớp chất lỏng trên mâm.
Ưu điểm: Hiệu suất truyền khối cao, ổn định, ít tiêu hao năng lượng hơn nên có số
mâm ít hơn.
Nhược điểm: chế tạo phức tạp, trở lực lớn.

Nguyễn Thị Bích Tiền_MSSV:0150020239
ĐH01-KTMT2

Page 12

Đồ án môn học Xử lý khí thải-Xử lý khí SO2

GVHD: T.S Trần Tiến Khôi

Hình 5: Tháp mâm chóp
VI. Các dung dịch hấp thụ:
6.1. Hấp thụ SO2 bằng nước:
 Đây là phương pháp đơn giản được áp dụng sớm nhất để loại bỏ SO2 trong khí
thải, nhất là khói từ các lò công nghiệp.

Nguyễn Thị Bích Tiền_MSSV:0150020239
ĐH01-KTMT2

Page 13

Đồ án môn học Xử lý khí thải-Xử lý khí SO2

GVHD: T.S Trần Tiến Khôi

Hình 6: Sơ đồ hệ thống xử lý SO2 bằng nước
( Trang 93- Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 3-Trần Ngọc Chấn)
 Sơ đồ xử lý SO2 bằng nước gồm 2 giai đoạn:
- Hấp thụ SO2 bằng cách phun nước vào dòng khí thải hoặc cho khí thải đi qua lớp
vật liệu đệm (vật liệu rỗng) có tưới nước.
- Giải thoát khí SO2 ra khỏi chất hấp phụ để thu hồi SO2 nếu cần và nước sạch.


-

Quá trình diễn ra theo phản ứng:

SO2 + H2O  H+ + HSO3 Mức độ hòa tan của SO2 trong nước giảm khi nhiệt độ nước tăng cao, do đó nhiệt
độ của nước cấp vào hệ thống hấp thụ SO2 phải đủ thấp. Còn để giải thoát SO2 khỏi
nước thì nhiệt độ của nước phải cao, Cụ thể, ở 1000C thì SO2 bốc ra một cách hoàn
toàn và trong thoát ra có lẫn cả hơi nước. Bằng phương pháp ngưng tụ người ta có thể
thu được SO2 với độ đậm đặc 100% để dùng vào mục đích sản xuất axit sunfuric.
 Ưu điểm: dễ tìm, rẻ tiền, hoàn nguyên được.
 Nhược điểm: do độ hòa tan của khí SO2 trong nước quá thấp nên thường phải
dùng với một lượng nước rất là lớn và thiết bị hấp thụ phải có thể tích rất lớn, cồng
kềnh. Để tách SO2 khỏi dung dịch phải nung nóng đến 1000C tốn nhiều năng lượng,
chi phí nhiệt lớn.
 Do đó, chỉ áp dụng phương pháp này khi:
Nồng độ ban đầu của SO2 trong khói thải phải tương đối cao.
Có sẵn nguồn cấp nhiệt với giá rẽ.
Có sẵn nguồn nước lạnh.
6.2. Hấp thụ SO2 bằng dung dịch vôi sữa:
 Là phương pháp được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp vì hiệu quả xử lý cao, rẻ
tiền, có sẵn ở mọi nơi.

Nguyễn Thị Bích Tiền_MSSV:0150020239
ĐH01-KTMT2

Page 14

Đồ án môn học Xử lý khí thải-Xử lý khí SO2

GVHD: T.S Trần Tiến Khôi

Hình 7: Sơ đồ hệ thống Xử lý SO2 bằng sữa vôi
( Trang 95- Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 3-Trần Ngọc Chấn)



Các phản ứng hóa học xảy ra trong quá trình xử lý:
CaCO3 + SO2 CaSO3 + CO2
CaO + SO2 CaSO3
2CaSO3 + SO2 2CaSO4

 Ưu điểm: công nghệ đơn giản, chi phí ban đầu không lớn, chi phí vận hành thấp,
chất hấp thụ rẻ tiền, dễ tìm, làm sạch khí mà không cần làm lạnh và tách bụi sơ bộ, có
thể 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 mòn thiết bị.
6.3. Xử lý SO2 bằng Amoniac:
 Phương pháp này hấp thụ khí SO2 bằng dung dịch amoniac tạo muối amoni sulfic
và amoni bisunfic là các sản phẩm cần thiết, theo các phản ứng sau:
SO2 + 2NH3 + H2O  (NH4)2SO3
(NH4)2SO3 + SO2 + H2O  2NH4HSO3

Nguyễn Thị Bích Tiền_MSSV:0150020239
ĐH01-KTMT2

Page 15

Đồ án môn học Xử lý khí thải-Xử lý khí SO2

GVHD: T.S Trần Tiến Khôi

Hình 8: Sơ đồ hệ thống xử lý SO2 bằng Amoniac
( Trang 100- Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 3-Trần Ngọc Chấn)
 Ưu điểm: hiệu quả cao, chất hấp thụ dễ tìm, thu được các muối amoni sunfic và
amoni bisunfic là các sản phẩm cần thiết.
 Nhược điểm: rất tốn kém, chi phí đầu tư và vận hành cao.
6.4. Xử lý SO2 bằng Magie oxit (MgO):
 Việc sử dụng sữa MgO để khử SO2 trong khói thải đã được biết đến từ lâu, nhưng
được nghiên cứu ứng dụng trong công nghiệp thì mới thực hiện gần đây, chủ yếu là do
các nhà khoa hoc-công nghệ của Liên Xô cũ.
 Phương pháp này dựa trên các phản ứng sau:
MgO + SO2 = MgSO3
-

Magie sunfit tác dụng với SO2 tạo bisunfit:
MgSO3 + SO2 + H2O = Mg(HSO3)2

-

Một phần magie sunfit trong khói thải tác dụng với oxi tạo thành sunfat:
2MgSO3 + O2 = 2MgSO4

Nguyễn Thị Bích Tiền_MSSV:0150020239
ĐH01-KTMT2

Page 16

Đồ án môn học Xử lý khí thải-Xử lý khí SO2
-

GVHD: T.S Trần Tiến Khôi

Magie bisunfit có thể bị trung hòa bằng cách bổ sung thêm MgO mới:
Mg(HSO3)2 + MgO = 2MgSO3 + H2O

- Độ hòa tan của magie sunfit trong nước rất hạn chế, do đó MgSO 3 sẽ kết tủa thành
tinh thể hexahydrat MgSO3.6H2O và ở nhiệt độ 500C hexahydrat biến thành trihydrat
MgSO3.3H2O.
- Các tinh thể được tách khỏi dung dịch huyền phù, sấy khô và xử lý nhiệt ở nhiệt
độ 800 ÷ 9000C để thu hồi MgO và SO2:
MgSO3

800 ÷ 9000C

MgO + SO2

- Magie oxit quay trở lại chu trình làm việc, còn SO2 đậm đặc có thể đưa sang công
đoạn chế biến axit sunfuric hoặc lưu huỳnh đơn chất.
 Ưu điểm: có thể làm sạch khí nóng mà không cần làm lạnh sơ bộ, thu được axit
sunfuric, hiệu quả xử lý cao.
 Nhược điểm: quy trình công nghệ phức tạp, vận hành khó, chi phí cao, tổn hao
MgO nhiều.

Hình 9: Sơ đồ hệ thống xử lý SO2 bằng MgO kết tinh theo chu trình

Nguyễn Thị Bích Tiền_MSSV:0150020239
ĐH01-KTMT2

Page 17

Đồ án môn học Xử lý khí thải-Xử lý khí SO2

GVHD: T.S Trần Tiến Khôi

( Trang105- Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 3-Trần Ngọc Chấn)

Hình 10: Sơ đồ hệ thống xử lý SO2 bằng MgO không kết tinh.
( Trang106- Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 3-Trần Ngọc Chấn)
6.5. Xử lý SO2 bằng ZnO:
 Trong phương pháp này, ZnO là chất hấp thụ. Phương trình như sau:
SO2 + ZnO + 2,5H2O = ZnSO3.2,5H2O
 Khi nồng độ SO2 lớn:
2SO2 + ZnO + H2O = Zn(HSO3)2
 Sunfic kẽm tạo thành không tan trong nước được tách ra bằng xyclone ướt và sấy
khô. Tái sinh ZnO bằng cách nung sunfic ở 3500C. SO2 được chế biến tiếp tục, còn
ZnO quay trở lại hấp thụ.
ZnSO3.2,5H2O = SO2 + ZnO + 2,5H2O
 Ưu điểm: có thể làm sạch khí ở nhiệt độ khá cao 200-2500C.
 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 một lượng ZnO tương đương.
6.6. Xử lý SO2 bằng các chất hấp thụ hữu cơ:
 Phương pháp này được sử dụng nhiều trong ngành công nghiệp luyện kim màu.
 Chất hấp thụ sử dụng chủ yếu là xyliđin và đimetylanilin.
Nguyễn Thị Bích Tiền_MSSV:0150020239
ĐH01-KTMT2

Page 18

Đồ án môn học Xử lý khí thải-Xử lý khí SO2

GVHD: T.S Trần Tiến Khôi

6.6.1.
Quá trình sunfidin:
Nồng độ SO2 trong khói thải dao động từ 0,5-8%; trung bình là 3,6%. Chất hấp thu
được sử dụng là hỗn hợp xylidin và nước theo tỉ lệ = 1:1.

Hình 11: sơ đồ hệ thống xử lý SO2theo quá trình Sunfidin.
( Trang112- Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 3-Trần Ngọc Chấn)
6.6.2.
Quá trình khử SO2 bằng dimetylannilin-quá trình ASARCO:
Với khí thải có trên 35%(thể tích) SO2 thì sử dụng chất hấp thụ dimetylanilin đạt hiệu
quả cao hơn xylidin.

Nguyễn Thị Bích Tiền_MSSV:0150020239
ĐH01-KTMT2

Page 19

Đồ án môn học Xử lý khí thải

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về