Đồ án môn học Thiết kế thiết bị hấp phụ hơi Acetol bằng than họat tính

Đồ án môn học: Thiết kế thiết bò hấp phụ hơi Acetol bằng than hoạt tính

LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian học vừa qua, chúng tôi đã được các thầy cô khoa Môi
Trường tận tình chỉ dạy, truyền đạt những kiến thức quý báu, Đồ Án Môn Học là
dòp để chúng tôi tổng hợp lại những kiến tức đã học, đồng thời rút ra những kinh
nghiệm cho bản thân cũng như trong các phần học tiếp theo.
Để hoàn tất đồ án này, chúng tôi xin chân thành cảm ơn Thầy Lâm Vónh
Sơn, Cô Nguyễn Thò Minh Nguyệt đã tận tình hướng dẫn, cung cấp cho chúng tôi
những kiến thức quý báu, những kinh nghiệm trong quá trình hoàn thành đồ án.
Xin chân thành cảm ơn các thầy cô Khoa Môi Trường đã giảng dạy, chỉ dẫn
tạo mọi điều kiện thuận lợi cho chúng tôi trong suốt thời gian vừa qua.
Xin chân thành cảm ơn các bạn trong lớp đã góp ý, giúp đỡ, hỗ trợ sách vở,
tài liệu để chúng tôi hoàn thành đồ án này.
Với lần đầu làm đồ án, kiến thức còn hạn chế, kinh nghiệm thực tế chưa có
nên trong đồ án này còn nhiều thiếu sót, chúng tôi rất mong nhận được sự góp ý
của các thầy cô và các bạn nhằm rút ra những kinh nghiệm cho các đồ án trong
học kỳ sắp tới.

Nhóm Thực Hiện: Nhóm 6
1

GVHD : Lâm Vónh Sơn
Nguyễn Thò Minh Nguyệt


Đồ án môn học: Thiết kế thiết bò hấp phụ hơi Acetol bằng than hoạt tính

LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, con người ngày càng sử
dụng các phương tiện hiện đại nhằm đáp ứng sự phát triển của khoa học, kèm

theo các phát minh sáng tạo, những khu công nghiệp ngày càng xuất hiện với
nhiều nhà máy sản xuất … với mục tiêu phục vụ cho nhu cầu con người. Bên cạnh
đó thì việc sản xuất ra các sản phẩm đã tạo ra một lượng chất thải độc hại tác
động đến môi trường đất, nước, không khí, ảnh hưởng đến chất lượng cuộc sống
của con người và cả sinh vật rên trái đất.
Trong các loại ô nhiễm môi trường thì ô nhiễm môi trường không khí là quan
trọng nhất vì chất ô nhiễm phát tán cao, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khoẻ con
người. Và một khi môi trường không khí bò ô nhiễm thì không còn cách nào để tái
tạo môi trường trong lành.
Hiện nay, có nhiều phương pháp xử lý khí thải, trong đó phương pháp hấp phụ
được ứng dụng đặc biệt vì có hiệu quả cao đối với một số chất ô nhiễm nhất đònh
như : hơi dung môi, hơi acid, hơi hoá chất…
Nhiệm vụ của đồ án này là trình bày quá trình thiết kế tháp hấp phụ hơi
Acetol bằng than hoạt tính.
Qua đây chúng tôi chân thành cảm ơn Thầy Lâm Vónh Sơn, Cô Nguyễn Thò
Minh Nguyệt và các Thầy Cô Khoa Môi Trường cùng các bạn sinh viên đã tận
tình giúp đỡ nhóm chúng tôi hoàn thành đồ án này.
Tuy nhiên do kiến thức cũng như kinh nghiệm hạn chế nên không tránh khỏi
những sai sót trong quá trình thực hiện đồ án. Chúng tôi rất mong sự giúp đỡ, góp
ý chân thành của thầy cô và các bạn để rút ra nhưng kinh nghiệm, bài học nhằm
hoàn thành tốt các đồ án trong các học kỳ tới.

Nhóm Thực Hiện: Nhóm 6
2

GVHD : Lâm Vónh Sơn
Nguyễn Thò Minh Nguyệt


Đồ án môn học: Thiết kế thiết bò hấp phụ hơi Acetol bằng than hoạt tính

Mục Lục
Trang
Lời cảm ơn
Lời mở đầu
Chương I: Tổng quan về ô nhiễm không khí .................................................................5
1.1. Khái niệm và nguồn gốc ô nhiễm không khí.....................................................5
1.1.1. Khái niệm .......................................................................................................5
1.1.2. Nguồn gốc ô nhiễm không khí .....................................................................5
1.2. Tác nhân gây ô nhiễm không khí........................................................................6
1.3. Ô nhiễm không khí tại khu công nghiệp ............................................................6
Chương II: tổng quan về Acetol và than hoạt tính.......................................................7
2.1. Tổng quan về ô nhiễm Acetol ..............................................................................7
2.1.1. Nguồn phát thải Acetol ..................................................................................7
2.1.2. Đặc tính của Acetol ........................................................................................7
2.2. Đặc tính của than hoạt tính ..................................................................................9
Chương III: Các phương pháp xử lý không khí...........................................................10
3.1. Xử lý aerosol (bụi, khói, sương)...........................................................................10
3.1.1. Thiết bò thu hồi bụi khô ................................................................................10
3.1.2. Thiết bò lọc bụi ...............................................................................................11
3.1.3. Thiết bò lọc bụi nhớt ......................................................................................11
3.1.4. thiết bò lọc điện ..............................................................................................13
3.1.5. Thiết bò thu hồi sương....................................................................................13
3.2. Xử lý khí thải bằng phương pháp hấp phụ ........................................................13
3.2.1. Xử lý SO2 ........................................................................................................13
3.2.2. Xử lý H2S, CS2 ................................................................................................15
3.2.3. Xử lý oxit Nitơ ................................................................................................15
3.2.4. Xử lý halogen và các hợp chất của nó ........................................................16
3.2.5. Xử lý CO2 .......................................................................................................17
3.3. Xử lý khí thải bằng phương pháp hấp phụ ........................................................18

3.3.1. Hấp phụ hơi dung môi ...................................................................................18
3.3.2. Xử lý các oxit Nitơ(NOx)................................................................................18
3.3.3. Xử lý SO2 .........................................................................................................19
3.3.4. Xử lý halogen..................................................................................................19
3.3.5. Xử lý H2S và các hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh ...................................19
3.3.6. Xử lý hơi thuỷ ngân .......................................................................................19
3.3.7. Khử mùi của khí bằng phương pháp hấp phụ ...........................................20
3.4. Xử lý khí thải bằng phương pháp xúc tác và nhiệt ...........................................20
3.4.1. Xử lý NOx ........................................................................................................20
3.4.2. Xử lý SO2 bằng xúc tác .................................................................................21
3.4.3. Xử lý các hợp chất hữu cơ bằng xúc tác ....................................................21
3.4.4. Xử lý CO bằng xúc tác .................................................................................21
3.4.5. Xử lý bằng phương pháp đốt cháy trực tiếp ..............................................21
Chương IV: Các phương pháp xử lý Acetol ................................................................22
Nhóm Thực Hiện: Nhóm 6
3

GVHD : Lâm Vónh Sơn
Nguyễn Thò Minh Nguyệt


Đồ án môn học: Thiết kế thiết bò hấp phụ hơi Acetol bằng than hoạt tính
4.1. Xử lý Acetol bằng than hoạt tính .......................................................................22
4.1.1. Cơ sở lý thuyết ...............................................................................................22
.4.1.2. Diễn biến của phương pháp hấp phụ ......................................................... 27
.4.1.3. Các thiết bò cho quá trình hấp phụ ............................................................ 28
4.1.4. Công thức tính toán ..................................................................................... 30
Chương V: Sơ đồ xử lý khí thải Acetol bằng than hoạt tính ...................................... 38
5.1. Sơ đồ xử lý .............................................................................................................. 38
5.2. Giải trình quy trình xử lý ..................................................................................... 38

5.2.1. Lựa chọn phương pháp xử lý ...................................................................... 38
5.2.2. Thuyết minh quy trình công nghệ ............................................................... 38
Chương VI: Tính toán công nghệ ................................................................................... 40
6.1. Tính toán hấp phụ ................................................................................................. 40
6.1.1. Các thông số tính toán.................................................................................. 40
6.1.2. Tính cân bằng vật chất ................................................................................. 40
6.1.3. Tính cân bằng năng lượng............................................................................ 46
6.1.4. Tính thiết bò hấp phụ ................................................................................... 48
6.2. Tính toán cơ khí...................................................................................................... 49
6.2.1. Bề dày thân tháp, đáy, nắp, ống dẫn khí ................................................... 49
6.2.2. Bích nối nắp với thân tháp ........................................................................... 49
6.2.3. Bích nối ống dẫn khí vào và ra tháp........................................................... 50
6.2.4. Bích nối ống dẫn hơi nước với đáy thiết bò ............................................... 50
6.2.5. Bích nối liền ống dẫn hơi nước ngưng tụ.................................................... 50
6.2.6. Bích nối liền cửa thăm dò với thân tháp .................................................... 50
6.2.7. Cửa nhập than ............................................................................................... 51
6.2.8. Cửa tháo than ................................................................................................ 51
6.2.9. Tính lưới đỡ cho than hoạt tính ................................................................... 51
6.2.10. Lưới chặn than............................................................................................. 53
6.2.11. Chân đỡ ........................................................................................................ 53
6.3. Tính toán thiết bò phụ ............................................................................................ 55
Tài liệu tham khảo ........................................................................................................... 56

Nhóm Thực Hiện: Nhóm 6
4

GVHD : Lâm Vónh Sơn
Nguyễn Thò Minh Nguyệt

Đồ án môn học: Thiết kế thiết bò hấp phụ hơi Acetol bằng than hoạt tính

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ
1.1 KHÁI NIỆM VÀ NGUỒN GỐC Ô NHIỄM KHÔNG
KHÍ.
1.1.1 Khái niệm:
Môi trường không khí bao gồm toàn bộ tầng khí quyển của trái đất. Thành
phần khí quyển khá ổn đònh theo phương ngang và phân dò theo phương thẳng
đứng. Phần lớn khối lượng 5.105 tấn của toàn bộ khí quyển tập trung ở tầng đối lưu
và bình lưu. Thành phần khí quyển của trái chủ yếu là nitơ, oxy, hơi nước, CO2, H2,
O3, NH3, SO2, các khí trơ và bụi.
Môi trường không khí từ lâu đã bò ô nhiễm và ngày càng ô nhiễm trầm
trọng. Khái nhiệm ô nhiễm không khí là một khái niệm tổng hợp. Nó được xác
đònh bằng sự biến đổi môi trường theo hướng không tiện nghi, bất lợi với cuộc
sống của con người của động vật và thực vật mà lại chính do con người gây ra với
quy mô phương thức và mức độ khác nhau. Trực tiếp hoặc gián tiếp tác động làm
thay đổi mô hình, thành phần. Tóm lại “ ô nhiễm không khí là sự có mặt của một
chất lạ hoặc một sự biến đổi quan trọng thành phần không khí làm cho không khí
không sạch, hoặc gây sự tỏa mùi, giảm tầm nhìn xa”.

1.1.2 Nguồn gốc ô nhiễm không khí:
Có rất nhiều nguồn gốc gây ô nhiễm không khí, có thể chia làm hai loại
chính là nguồn tực nhiên và nguồn nhân tạo.
•
Nguồn tự nhiên:
- Núi lửa: núi lửa phun nham thạch nóng và khói bụi chứa nhiều sulfua,
metan và nhiều loại khí khác. Do độ phun núi lửa thường rất cao nên
không khí ô nhiễm lan tỏa đi rất xa.
- Cháy rừng: các đám cháy rừng và đồng cỏ trong tự nhiên do các hiện
tượng gây ra như sấm sét, sự cọ xát giữa các cá thể trong thảm thực vật

như tre, nứa cỏ… các đám cháy này thường lan truyền rộng và phát thải
nhiều bụi khói.
- Bão bụi: gây nên do gió mạnh và bão. Mưa bào mòn đất sa mạc, đất trồng
và gió thổi tung lên thành bụi.
- Các quá trình phân hủy thối rửa xác động thực vật trong tự nhiên cũng
phát thải nhiều chất khí độ hại.
Tổng lượng chất ô nhiễm do nguồn tực nhiên gây ra là rất lớn nhưng nó có
đặc điểm là phân bố đều trên toàn bầu khí quyển, nồng độ các chất không tập
trung ở một đòa điểm nhất đònh.
•
Nguồn gây ô nhiễm nhân tạo:
- Hoạt động công nghiệp: hoạt động công nghiệp chòu trách nhiệm chính về
tình trạng ô nhiễm không khí hiện nay. Ô nhiễm không khí là do ống khói
từ các nhà máy thải vào không khí rất nhiều chất độc hại, đồng thời nguồn
Nhóm Thực Hiện: Nhóm 6
5

GVHD : Lâm Vónh Sơn
Nguyễn Thò Minh Nguyệt


Đồ án môn học: Thiết kế thiết bò hấp phụ hơi Acetol bằng than hoạt tính

-

-

ô nhiễm công nghiệp còn phát sinh từ các quá trình như: bốc hơi, rò rỉ,
thất thoát trên dây chuyền công nghệ, trên các đường ống dẫn thải hoặc
có thể thải qua hệ thống thông gió, thiết bò hút hơi độc…Các ngành công

nghiệp chủ yếu gây ô nhiễm không khí bao gồm nhiệt điện, vật liệu xây
dựng, hóa chất và phân bón, dệt, thực phẩm, luyệân kim và các xí nghiệp
cơ khí.
Giao thông vận tải: ô nhiễm do giao thông vận tải gây ra cũng là một
nguồn lớn chúng sản sinh ra 2/3 CO, 1/3 hydro cacbon và và oxit nitơ. Đặc
biệt ôtô còn gây ra ô nhiễm bụi đất đá và bụi hơi chì và tàn khói là nguồn
ô nhiễm tầng thấp có khả năng khuếch tán phụ thuộc vào đòa hình và qui
hoạch kiến trúc. Ngoài ra giao thông còn gây ra ô nhiễm tiếng ồn rất
nghiêm trọng.
Do sinh họat con người gây ra: chủ yếu là bếp đun, lò sưởi sử dụng than đá,
củi, dầu hỏa và khí đốt. Nhìn chung nguồn gây ô nhiễm này là nhỏ nhưng
chúng gây ô nhiễm cục bộ trong nhà.

1.2 TÁC NHÂN GÂY Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ:
Các chất khí: các lọai oxit nitơ( NO, NO2 ,N2O) H2S, CO, các lọai halogen (F, Cl,
Br, I ) các hợp chất Flo, khí quang hóa (O3, FAN, PB2N, NOx, andehit, etylen)…
Bụi và các phân tử ô nhiễm nhỏ bé: bao gồm các sol khí và bụi lơ lửng được
hình thành trong quá trình ngưng tục và khuếch tán. Hơi khói sương mù cũng là
các sol khí rắn hay lỏng. Các sol khí và bụi lơ lửng có tác dụng hấp thụ và khuếch
tán ánh sáng mặt trời, giảm độ trong suốt của khí quyển.
Ô nhiễm không khí do nhiệt: phát sinh từ quá trình đốt cháy nhiên liệu trong
sản xuất công nghiệp. Sự tỏa nhiệt của các thiết bò vận hành. Các nguồn ô nhiễn
chủ yếu do hai quá trình: nhiệt đối lưu và nhiệt bức xạ.

1.3 Ô NHIỄM KHÔNG KHÍ TẠI KHU CÔNG NGHIỆP:
Khu công ngiệp cũng chòu ảnh hưởng nặng nề của các tác nhân gây ô nhiễm.
Đồng thời bản thân nó cũng là nguồn gây ô nhiễm quang trọng.
- Ô nhiễm vi khí hậu: do nhà xưởng chật hẹp củ kỉ, kết cấu bao che không
đảm bảo cách nhiệt, thông thoáng… nên môi trường vi khí hậu trong nhà
xưởng bò nóng bức, thiếu ánh sáng…

- Ô nhiễm bụi: nồng độ bụi thường vượt quá mức cho pháp hàng trăm lần,
thành phần chứa nhiều tác nhân gây độc, phức tạp như bụi silic…
- Hơi khí độc: các khu công nghiệp nhất là các nhà máy hóa chất đều thải ra
khí độc hại làm ô nhiễm môi trường, gây hại cho sức khỏe và tuổi thọ của
công nhân.
- Ô nhiễm tiếng ồn : hiện nay các nhà máy nước ta đều bò ô nhiễm tiếng ồn (
100 – 150 dBA ) khu dân cư gần đó không cách ly nên bò ô nhiễm tiếng ồn
nghiêm trọng. Mức ồn trong khu dân cư do các nhà máy gây ra đạt 60-70
dBA vượt quá tiêu chuẩn cho phép hàng chục lần.
Nhóm Thực Hiện: Nhóm 6
6

GVHD : Lâm Vónh Sơn
Nguyễn Thò Minh Nguyệt


Đồ án môn học: Thiết kế thiết bò hấp phụ hơi Acetol bằng than hoạt tính

CHƯƠNG 2: TỔNG QUANG VỀ ACETOL VÀ THAN
HỌAT TÍNH
2.1.

TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM ACETOL

2.1.1. Nguồn phát thải acetol
Acetol là chất có khả năng tan vô hạn trong nước và hòa tan được tất
cả các chất hữu cơ nên thường được sử dụng làm dung môi cho các ngành hóa học
công ghiệp như: sản xuất tơ nhân tạo, dược phẩm, hóa mỹ phẩm… Ngoài ra việc
điều chế các hợp chất hóa học hữu cơ như metyl, metanitat ( monome), cloroform,
Idoform… cũng phát thải acetol vì các chất trên được tổng hợp từ acetol.

Trong công nghiệp sản xuất sơn, phân xưởng sơn, công nghệ xi mạ dây
điện cũng sản sinh một lượng lớn acetol. Sự bay hơi acetol xảy ra trong cả hai quá
trình mạ dây điện:
+ Công đoạn nhúng: điện môi được chứa trong một thùng lớn, dùng để
nhúng dây điện vào. Hơi acetol bò bốc hơi từ mặt thoáng của bề mặt thùng chứa.
Khuếch tán ra nội vi của phân xưởng.
+ Công đoạn sấy: sau khi nhúng dây điện được sấy khô bằng nhiệt.
Quá trình này làm acetol bốc hơi mạnh hơn.
Ngoài ra quá trình sơn vật liệu cũng phát thải một lượng lớn acetol. Ô
nhiễm acetol được liệt vào dạng ô nhiễm hơi dung môi và chủ yếu gây ô nhiễnm
cục bộ tại phân xưởng.

2.1.2. Đặc tính của acetol
Acetol là chất lỏng không màu tan vô hạn trong nước và có khả năng
hòa tan tất cả các chất hữu cơ, kể cả polime và cellulose trinitrat.
Acetol dùng làm nguyên liệu tổng hợp nhiều chất hữu cơ quan trọng
như cloroform, idoform, sulfonal (thuốc an thần) ionon(chất thơm) metyl
metacrilat (monovae) được điều chế như sau:
Trong công nghiệp dehiro hóa propan 2- ol- nhiệt phân axit axetic(
xúc tác tho2) hoặc bằng phương pháp oxi hóa cumen thu được acetol và phenol
COH
C6H5CH(CH3)2

O2

C6H5 - C – CH3
O

Na2CO3, 85 C

CH3

Nhóm Thực Hiện: Nhóm 6
7

H2SO4
H2O,100OC

C6H5OH + CH3- C – CH3
O

GVHD : Lâm Vónh Sơn
Nguyễn Thò Minh Nguyệt


Đồ án môn học: Thiết kế thiết bò hấp phụ hơi Acetol bằng than hoạt tính

2.1.2.1. Tính chất vật lý:
Axetol là là chất lỏng không màu, sôi ở nhiệt 56oC, tan vô hạn trong
nước hòa tan được nhiều hợp chất hữu cơ khác nhau, kể cả một số polime.

2.1.2.2. Tính chất hóa học:
CTCT : CH3-C-CH3

CTPT: C3H6O

O
Do có nhóm C= O như andehit, axetol cũng tham gia các phản ứng cộng,
khó bò oxy hóa và không tham gia phản ứng tráng bạc cũng như phản ứng khử
Cu(OH)2

a. Phản ứng cộng:
- Cộng H2:
C3H6O + H2

Ni

C3H7OH

P

- Cộng với tác nhân nucleophin:
CH3

(CH3)2 C = O + HC = N

OH

C
H3C

C ≡ N

OH

CH3

(CH3)2 C= O + HSO3Na

C
H3C

b. Phản ứng với hydrocacbon có Mg:
Dùng để điều chế alcol bậc 3
ete
(CH3)2C=O + C2H5.MgBr
C2H5(CH3)2CMgBr

SO3Na

H2O
H

+

C2H5(CH3)COH

c. Phản ứng thế :
Tác dụng với dẫn xuất của NH3 nhờ có liên kết cacbon của nguyên tử oxy của
nhóm cacboxyl
(CH3)2C=O + H2N-OH (CH3)2=N-OH + H2O
d. Phản ứng với andehit:
Nhóm Thực Hiện: Nhóm 6
8

GVHD : Lâm Vónh Sơn
Nguyễn Thò Minh Nguyệt


Đồ án môn học: Thiết kế thiết bò hấp phụ hơi Acetol bằng than hoạt tính
(CH3)2C=O + C6H5-

CH3-C –CH=CH-C6H5 + H2O
O

e. Phản ứng oxi hóa :
Axetol không bò oxy hóa bởi các chất oxy hóa yếu như AgNO3/NH3,Cu(OH)2.
Nhưng nếu đun axetol với các chất axetol với các chất oxy hóa mạnh như
KMnO4, K2Cr2O7 với H2SO4 thì nguyên tử hydro ở vò trí 2 đối vớ nhóm (C=O)
trong axetol dễ bò oxyhóa bởi Clo, Brom, Iot
(CH3)2C=O+ Br2 CH3COCH2Br + HBr
Trừơng hợp dư halogen, phản ứng trong môi trường kiềm là:
(CH3)2C=O + I2(dư) +NaOH CH3COCI3 +NaI + H2O
CH3COCI3 + NaOH CHI3(vàng)+ CH3COONa

2.2.

ĐẶC TÍNH CỦA THAN HOẠT TÍNH

Than họat tính là một trong những chất hấp thụ công nghiệp cơ bản.
Than hoạt tính được đặt trưng bởi tính kò nước. Vì vậy nó được sử dụng để xử lý
khí thải ở các dạng ẩm khác nhau.
Than hoạt tính có thể tích lỗ xốp vào khỏang 0,24 – 0,48 cm3/g. Nhược
điểm cơ bản của than hoạt tính là kém bền cơ học, dễ cháy. Than hoạt tính tổng
hợp từ các phân tử cacbon mạch dài.
Chất hấp phụ này có khả năng tái sinh để thu hồi chất hấp phụ và và
khả năng của chất hấp phụ. Có thể tái sinh bằng cách tăng nhiệt độ hút cấu tử bò
hấp phụ bằng chất hấp phụ mạnh hơn, giảm áp suất hoặc tổ hợp các phương pháp
này.
Nhiệt độ tái sinh than hoạt tính làø đun ở khoảng 100-2000C với việc
tiếp xúc trực tiếp với hơi nước. Không khí hoặc trơ nóng hoặc làm nóng qua thành

với dòng khí trơ thổi qua.
Than hoạt tính có khả năng hấp thụ hơi dung môi hữu cơ NOx , SO2…

Nhóm Thực Hiện: Nhóm 6
9

GVHD : Lâm Vónh Sơn
Nguyễn Thò Minh Nguyệt


Đồ án môn học: Thiết kế thiết bò hấp phụ hơi Acetol bằng than hoạt tính

Nhóm Thực Hiện: Nhóm 6
10

GVHD : Lâm Vónh Sơn
Nguyễn Thò Minh Nguyệt


Đồ án môn học: Thiết kế thiết bò hấp phụ hơi Acetol bằng than hoạt tính

CHƯƠNG 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ
KHÔNG KHÍ
3.1.

XỬ LÝ AEROSOL (BỤI, KHÓI SƯƠNG)

3.1.1. Thiết bò thu hồi bụi khô:
Hoạt động dựa trên các cơ chế lắng khác nhau: trọng lực, quán tính và li
tâm.

3.1.1.1. Buồng lắng bụi:
Nguyên tắc:hạt bụi bò lắng xuống dưới tác dụng của lực hấp dẫn và rơi vào
bình chứa hoặc bò đưa ra ngoài bằng băng tải.
3.1.1.2. Thiết bò lắng quán tính:
Nguyên tắc hoạt động: tách bụi bằng cách thay đổi đột ngột hướng chuyển
động của dòng khí, các hạt bụi dưới tác dụng chuyển động của quán tính tiếp tục
chuyển động theo hướng cũ và tách ra khỏi khí rơi vào bình chứa. Có thể dùng các
lá chắn hoặc vòng chắn để tạo ra các mặt phẳng nghiêng thay đổi hướng chuyển
động của dòng khí, gọi là các thiết bò lá xách.
3.1.1.3. Xích lon:
Là thiết bò tạo gió xoáy, ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp.
Nguyên tắc: dòng khí nhiễm bụi được đưa vào phần trên của xiclon, thân
xiclon thường là hình trụ có đáy hình chóp cụt. Ống khí thường có dạng khối chữ
nhật được bố trí theo phương tiếp tuyến với thân xiclon. Khí sạch đưa ra ở phía
trên đỉnh thiết bò bởi ống tròn. Khí vào xiclon chuyển động xoắn ốc, dòch chuyển
xuống dưới và trở thành dòng xoáy ngoài các hạt bụi bò lực ly tâm văng vào thành
xiclon, chuyển dòch xuống dưới và ra khỏi thành xiclon, khí còn lại chuyển dòch lên
trên tạo thành dòng xoáy trong ra ngòai.
3.1.1.4. Thiết bò thu hồi bụi xoáy.
Ứng dụng cơ chế lắng bụi ly tâm khác với xiclon. Thiết bò này có dòng khí
phụ trợ.
Khí nhiễm bẩn được đưa vào từ phía dưới, được khuấy nhờ cánh quạt,
chuyển động lên trên và chòu tác động của tia khí thứ cấp dòng khí này chạy từ
vòi phun tiếp tuyến để tạo sự xoáy hỗ trợ. Dưới tác dụng của lực ly tâm bụi bò
văng ra ngoài. Gặp dòng xoáy thứ cấp đẩy chúng vào khoảng không gian vành
khăn giữa của ống. Không gian vành khăn được trang bò bằng đệm chắn để bụi
không quay trở lại thiết bò.

Nhóm Thực Hiện: Nhóm 6
11

GVHD : Lâm Vónh Sơn
Nguyễn Thò Minh Nguyệt


Đồ án môn học: Thiết kế thiết bò hấp phụ hơi Acetol bằng than hoạt tính
3.1.1.5. Thiết bò thu hồi bụi cơ động:
Nguyên tắc: thực hiện nhờ lực li tâm và lực coriolit xuất hiện khi quay
guồng hút. Nhờ sự chênh lệch áp suất tạo ra bởi guồng quay, dòng khí nhiễm bụi
đi vào các rãnh xoắn của guồng và thực hiện chuyển động cong, các hạt bụi văng
ra vành đai nhờ lực ly tâm và cùng với 8-10% khí đi vào xiclon được nối với guồng
xoắn. Khí sạch qua cơ cấu đònh hướng được hút vào tâm guồng xoắn rồi được thải
vào ống khói.

3.1.2. Thiết bò lọc bụi:
Khi cho khí chứa bụi qua vách ngăn xốp các hạt rắn được giữ lại còn khí thì
xuyên qua nó hoàn toàn. Quá trình lọc sẽ tích tụ bụi khô trong các lỗ xốp làm
giảm hiệu suất lọc. Sau một thời gian phải loại lớp bụi đó ra. Có các thiết bò như:
thiết bò tinh lọc thu hồi bụi nhỏ, thiết bò lọc trong hệ thống thông gió, thiết bò lọc
công nghiệp (vải, sợi ,thô).
3.1.2.1 Thiết bò lọc vải:
Thường có dạïng tay áo hình trụ được giữ chặt trên lưới ống và được trang
bò cơ cấu giữ bụi, vật liệu lọc phổ biến: vải, bông, len, vải tổng hợp và vải thủy
tinh. Vải có thể hồi phục bằng hai cách: rung vật liệu lọc, thổi ngược vật liệu lọc
bằng khí sạch hoặc không khí.
3.1.2.2 Thiết bò lọc sợi:
Vật liệu lọc là các sợi tự nhiên hay nhân tạo có chiều dày 0,01 – 100µ
µm gồm
1 hoặc nhiều lớp phân bố đồng nhất, chiều dày lớp lọc có thể dày từ vài mm đến
2m.

3.1.2.3 Thiết bò lọc hạt :bao gồm:
Thiết bò lọc đệm: thành phần lọc (hạt, cục) không liên kết với nhau, đó là
lớp đệm tónh. Lớp đệm chuyển động với sự dòch chuyển của vật liệu rời trong
trường trọng lực: vật liệu đệm thường là cát, sỏi, đá cuội, than cốc, nhựa, cao
su…
Thiết bò lọc lớp hạt cứng : các hạt liên kết với nhau nhờ thêu kết, dập
hoặc dán vào tạo thành hệ thống cứng không chuyển động. Đó là sứ, xốp, kim
loại xốp, nhựa xốp. Lớp lọc loại này bền chặt, chống ăn mòn và chòu tải lớn.
Ứng dụng lọc khí nén.

3.1.3. Thiết bò lọc bụi nhớt:
Dựa trên dòng tiếp xúc của bụi với chất lỏng bằng các biện pháp: va chạm
giữa bụi và nước, tiếp xúc bề mặt ướt, sục khí vào chất lỏng.
3.1.3.1 Thiết bò rửa khí trần:
Là tháp đứng có thiết diện hình trụ hay ngũ giác mà trong đó có sự tiếp
xúc giữa khí và các giọt lỏng( tạo bởi các vòi phun) theo hướng chuyển động của
Nhóm Thực Hiện: Nhóm 6
12

GVHD : Lâm Vónh Sơn
Nguyễn Thò Minh Nguyệt


Đồ án môn học: Thiết kế thiết bò hấp phụ hơi Acetol bằng than hoạt tính
khí và lỏng. Tháp trần chia làm hai loại là cùng chiều và ngược chiều. Chiều cao
tháp vào khỏang 2,5 đường kính. Đường kính được xác đònh theo phương trình
lưu lượng, chi phí nước 0,5-8l/m3 không khí.
3.1.3.2 Thiết bò rửakhí đệm:
Tháp rửa khí đệm là tháp với lớp đệm đổ đóng được sắp xếp theo trật tự
xác đònh. Áp dụng để thu hồi bụi dễ dính ướt, nhưng nồng độ không cao thường là

tháp ngược chiều hoặc tưới ngang.
3.1.3.3 Thiết bò rửa khí với lớp đệm chuyển động:
Vật liệu đệm là các quả cầu polime, thủy tinh hoặc nhựa xốp. Có hai dạng :
vòi phun hoặc bơm phun.
3.1.3.4 Tháp rửa khí với lớp đệm dao động :
Các lớp quả cầu dưới tác dụng của không khí không ở trạng thái giả lỏng
mà chỉ dao động cọ sát lẫn nhau. Khí nhiễm bụi đi qua các tia nước tưới rồi sau đó
qua lớp đệm bằng quả cầu thủy tinh. Trong thiết bò có hai vùng tiếp xúc chất lỏng
vùng thứ nhất tạo thành giọt lỏng trước lớp đệm, vùng hai hình thành dưới dạng
bọt trực tiếp ở trong và ở trên lớp chất đệm.
3.1.3.5 Thiết bò sủi bọt :
Phổ biến là thiết bò với đóa chảy sụt và đóa chảy qua. Đóa chảy sụt có thể có
đóa lỗ, đóa rãnh. Chiều dài tối ưu của lỗ là 4-6mm. Bụi được thu hồi do tương tác
của khí và lỏng. Quá trình diễn ra như sau:
- Thu hồi bụi trong không gian dưới lưới do lực quán tính đượ hình thành do
dòng khí thay đổi hướng chuyển động khi đi qua đóa. Lọc thô ≥ 10um.
- Lắng bụi từ tia khí hình thành bởi các lỗ hoặc khe hở của đóa với vận tốc
cao đập vào lớp chất lỏng trên điõa( cơ chế va đập).
- Lắng bụi theo cơ chế quán tính – rối trên bề mặt trong của các bọt khí.
3.1.3.6 Thiết bò rửa khí va đập – quán tính:
Sự tiếp xúc của khí với nước được thực hiện do sự va đập của dòng khí lên
bề mặt chất lỏng do sự đổi hướng đột ngột dòng khí. Kết quả va đập là các giọt
lỏng có đường kính 300 – 400 µm được tạo thành, làm gia tăng quá trình lắng bụi.
3.1.3.7 Thiết bò rửa khí ly tâm (xiclon ướt):
Thu hồi bụi trong thiết bò rửa khí ly tâm diễn ra theo hai lực: lực ly tâm và
lực quán tính. Các thiết bò này chia ra làm hai dạng:
- Thiết bò có dòng xoáy được thực hiện nhờ cánh quạt quay đặt ở trung
tâm.
- Thiết bò với ống khí vào theo phương tiếp tuyến. Nước rửa khí thải chảy
ra ở vòi phun, ở trung tâm vòi chảy thành màng trên thành thiết bò.

Nhóm Thực Hiện: Nhóm 6
13

GVHD : Lâm Vónh Sơn
Nguyễn Thò Minh Nguyệt


Đồ án môn học: Thiết kế thiết bò hấp phụ hơi Acetol bằng than hoạt tính
3.1.3.8 Thiết bò rửa khí vận tốc cao:
Nguyên lý: Dòng khí bụi chuyển động với vận tốc 70 – 150 m/s đập vỡ
nước thành những hạt cực nhỏ. Độ xoáy rối cao của các dòng khí và vận tốc tương
đối giữa bụi và giọt lỏng lớn, thúc đẩy quá trình lắng bụi trên các giọt lỏng.

3.1.4. Thiết bò lọc điện:
Khí được xử lý bụi nhờ tác dụng của lực điện. Các hạt bụi được tích điện và
dưới tác dụng của điện trường, chúng chuyển động đến gần và lắng trên các điện
cực. Sự tích điện diễn ra trên trong trường phóng điện quầng sáng theo hai cơ
chế: dưới tác dụng của điện trường và bởi sự khuếch tán của các ion. Cơ chế thứ
nhất chiếm ưu thế khi kích thước hạt > 0,5 µm. Cơ chế thứ hai được áp dụng khi
kích thước hạt < 0,2 µm.
Trường lực được tạo bởi hai điện cực: một điện cực – cực âm – quầng sáng
để tích điện cho các hạt. Đó là các dây dẫn mảnh được bố trí ở một khoảng nhất
đònh. Điện cực thứ hai – điện cực lắng, có bề mặt rộng hơn.

3.1.5. Thu hồi sương mù:
Sương mù được hình thành do ngưng tụ hơi hoặc do tương tác hoá học của
các chất hoá học trong hệ thống hạt phân tán, hoặc trong sản xuất H2SO4, H3PO4,
trong việc cô đặc các muối, khi bay hơi dầu, mỡ.
Để thu hồi sương mù, người ta ứng dụng thiết bò lọc thu hồi sương dạng
dạng sợi và lưới và thiết bò lọc tónh điện ướt. Nguyên lý: Dựa trên sự thấm các hạt

lỏng bằng các sợi khi cho sương đi qua lớp sợi. Khi tiếp xúc với bề mặt sợi diễn ra
sự kết tụ các hạt lỏng và hình thành màng lỏng, chuyển động vào trong lớp sợi,
sau đó rơi thành giọt và tách khỏi màng lọc.

3.2.

XỬ LÝ KHÍ THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ

Cơ sở của phương pháp hấp thụ:
- Phương pháp hấp thụ dựa trên cơ sở của quá trình truyền khối nghóa là
phân chia làm hai pha, phụ thuộc vào sự tương tác giữa chất hấp thụ và chất
bò hấp thụ trong pha khí. Phương pháp hấp thụ được chia ra hấp thụ vật lý và
hấp thụ hoá học.
• Hấp thụ vật lý: dựa trên sự hoà tan cấu tử pha khí trong pha lỏng.
• Hấp thụ hoá học: dựa trên các phản ứng xảy ra giữa chất hấp thụ và
chất bò hấp thụ hoặc của các cấu tử trong pha lỏng.
- Phương pháp hấp thụ thường được sử dụng để xử lý các chất khí như: SO2,
H2S, CS2, RSH, oxit nitơ, CO2, halogen và các hợp chất của chúng.

3.2.1. Xử lý SO2:

Các chất thường được sử dụng để hấp thụ SO2 như: nước, dung dòch muối
hay huyền phù của muối kim loại – kim loại kiềm thổ.
3.2.1.1. Xử lý SO2 bằng nước:
Khi đun nóng ở nhiệt độ 1000C thì H2O sẽ kết hợp với SO2 tạo nên HSO3- :
SO2 + H2O ↔ H+ + HSO3Nhóm Thực Hiện: Nhóm 6
14

GVHD : Lâm Vónh Sơn
Nguyễn Thò Minh Nguyệt

Đồ án môn học: Thiết kế thiết bò hấp phụ hơi Acetol bằng than hoạt tính
3.2.1.2.
Xử lý SO2 bằng CaCO3:
Phương pháp này có khả năng xử lý khí mà không cần làm nguội hay lọc bụi
trước, quá trình hấp thụ SO2 bằng huyền phù CaCO3 sẽ cho ra sản phẩm
cuối cùng là CaSO4.2H2O.
3.2.1.3.
Xử lý SO2 bằng Mg:
SO2 được hấp thụ bằng oxit – hydroxit magiê tạo thành tinh thể ngậm nước
sunphit magiê. Phản ứng hoá học:
MgO + SO2 → MgSO3
MgSO3 + SO2 + H2O → Mg(HSO3)2
Mg(OH)2 + Mg(HSO3)2 → 2MgSO3 + 2H2O
Phương pháp này cũng không cần làm nguội khí thải khi xử lý. Sản phẩm
thu được oxit sunphianic, với nguyên liệu Mg rẻ tiền - dễ tìm.
3.2.1.4.
Sử dụng Zn làm chất hấp thụ:
Zn hấp thụ SO2 tạo thành sunphit kẽm, sunphit kẽm này có khả
năng thu hồi vá tiếp tục sử dụng trong quá trình hấp thụ kế tiếp.
ZnO + SO2 + 2,5H2O → ZnSO3.2,5H2O
Với nồng độ SO2 lớn:
ZnO + SO2 + 2H2O → Zn(HSO3)2
(Có thể thực hiện mà không cần xử lý nhiệt của khí thải)
3.2.1.5.
Sử dụng chất hấp thụ trên cơ sở Natri:
- Chất hấp thụ này có khả năng hấp thụ lớn, có thể loại SO2 ra khỏi hỗn
hợp khí với bất kì nồng độ nào.
- Sử dụng Soda (Na2CO3) để hấp thụ SO2 thu được sunphit và bisunphit:

Na2CO3 + SO2 = Na2SO3 + CO2
Na2 SO3 + H2O = 2NaHSO3
- Dung dòch NaHCO3 khi tác dụng với oxit kẽm tạo thành sunphit kẽm:
NaHSO3 + ZnO = NaOH + ZnSO3
3.2.1.6.
Hấp thụ bằng hỗn hợp muối nóng chảy:
- Sử dụng cacbonat kim loại kiềm có thành phần như sau: LiCO3: 36%,
Na2CO3: 33%, K2CO3: 35% để xử lý ở nhiệt độ cao. Ở điểm nóng chảy
3970C nồng độ SO2 trong khí trơ là 0,3 – 3 % sẽ được hấp thụ 99%.
- Khí sinh ra chứa 30% là H2S, còn lại là CO và H2O, sản phẩm sẽ được
đưa đến nơi sản xuất lưu huỳnh.
3.2.1.7. Hấp thụ bằng các amin thơm:
- Với SO2 trong khí thải của luyện kim màu(nồng độ SO2 khoảng 1- 2%
thể tích). Để hấp thụ người ta sẽ sử dụng dung dòch C6H3(CH3)2NH3 (tỉ lệ
C6H3(CH3)2NH3 – nước = 1:1)
Nhóm Thực Hiện: Nhóm 6
15

GVHD : Lâm Vónh Sơn
Nguyễn Thò Minh Nguyệt


Đồ án môn học: Thiết kế thiết bò hấp phụ hơi Acetol bằng than hoạt tính
-

C6H3(CH3)2NH3 không trộn lẫn với nước, nhưng khi hấp thụ với SO2
tạo thành C6H3(CH3)2NH3. SO2 sẽ tan trong nước.
C6H3(CH3)2NH3 + SO2 = C6H3(CH3)2NHSOOH3(CH3)2C6H3

3.2.2. Xử lý H2S, CS2:

3.2.2.1. Hấp thụ bằng H2S:
H2S là hợp chất trong khí tự nhiên và khí dầu mỏ. H2S được hấp thụ
bằng các phương pháp khác nhau.
- Phương pháp cacbonat: H2S được hấp thụ bởi Na2CO3 hoặc K2CO3
- Phương pháp phosphat: chỉ hấp thụ được H2S, sử dụng dung dòch hấp
thụ là K3PO4(chứa 40 – 50 % photphat kali trong dung dòch)
K3PO4 + H2S ↔ KHS + K2PO4
- Phương pháp kiềm Asen: sử dụng chất kiềm Asen (Na2HasO3) để hấp
thụ H2S tạo ra sản phẩm Na4As2S5O2
- Phương pháp Soda sắt: sử dụng huyền phù hydroxit sắt (II) và (III) để
hấp thụ H2S. Chất huyền phù được tạo thành bằng cách trộn dung dòch
10% Na2CO3 với dung dòch 18% sunphat sắt. Tạo ra sản phẩm là FeS,
Fe3S3, NaOH.
Hiệu suất đạt 80% và trong quá trình tái sinh 70% H2S chuyển thành S.
3.2.2.2. Xử lý CS2, COS và Mecraptan (RHS):
- Khí chứa CS2 và COS sẽ chuyển thành H2S khi tiếp xúc với Cr – Fe ở
400 –5000C, và khi ở 6000C thì CS2, COS sẽ chuyển thành H2S khi tiếp
xúc với Cu.
- Với Mecraptan thấp, tan trong kiềm, nhưng khi khối lượng phân tử
tăng lên thì sẽ làm độ tan giảm. Khi tiếp xúc lâu với kiềm các
mecraptan bò oxi hoá đến disunphua và polysunphua khó tan trong
kiềm.
4RSH + O2 → R – S – S – R + H2O

3.2.3. Xử lý oxit Nitơ:
Khí thải chứa oxit nitơ được hình thành trong một số ngành như: sản xuất
hoá chất công nghiệp. Trong quá trình chưng cất dầu mỏ và đốt nhiên liệu, nước,
dung dòch kiềm, axit và chất oxihoá được dùng để hấp thụ NO33.2.3.1. Hấp thụ bằng nước:
Hấp thụ NOx bằng nước sẽ sinh ra một lượng nhỏ acid nitric ở pha khí

NO2 + H2O = HNO3 + NO + Q
Hấp thụ NO tăng theo độ tăng của nồng độ acid và áp suất riêng phần của
NOx. Để thúc đẩy quá trình có thể dùng chất xúc tác. Hiệu suất công việc
xử lý đạt 57%.

Nhóm Thực Hiện: Nhóm 6
16

GVHD : Lâm Vónh Sơn
Nguyễn Thò Minh Nguyệt


Đồ án môn học: Thiết kế thiết bò hấp phụ hơi Acetol bằng than hoạt tính
3.2.3.2. Hấp thụ bằng kiềm:
Nhiều loại dung dòch kiềm và muối khác nhau được sử dụng để hấp thụ hoá
hộcNOx.
2NO2 + Na2CO3 = NaCO3 + CO2 + Q
3.2.3.3. Hấp thụ đồng thời SO2 và NOx:
SO2 và NOx sẽ đồng thời được sinh ra khi đốt cháy các nguyên liệu chứa
lưu huỳnh. Hai loại khí thải này được hấp thụ bằng dung dòch kiềm. Khi
tiến hành hấp thụ bằng NaOH và Na2CO3 sẽ cho ra sản phẩm là Na2SO4,
NaCl,NaCO3, NaNO2. Còn hấp thụ bằng Ca(OH)2 sản phẩm sẽ là CaSO4,
Ca(NO3)2. Hiệu quả xử lý đối với SO2 thường là 90% và NOx là 70 – 90%.

3.2.4. Xử lý halogen và các hợp chất của nó:
3.2.4.1. Xử lý các hợp chất chứa flo:
Khi điện phân trong sản xuất nhôm hay trong chế biến phân photphat từ
photphat sẽ làm phát sinh khí flo. Để hấp thụ khí flo và các hợp chất có thể sử
dụng chất hấp thụ là nước, dung dòch muối, dung dòch kiềm và các huyền phù
(Na2CO3, NH4OH, NH4F, Ca(OH)2, NaCl, K2SO4…)

a. Hấp thụ bằng nước: phương pháp này được sử dụng do HF, SiF tan
nhiều trong nước.
2HF + H2O ↔ H3O+ + HF2
SiF + H2O ↔ 4HF
+ SiO
HF + SiF4 ↔ H2SiF6
SiF4 + 2H2O ↔ 2H2SiF6 +SiO2
Trong công nghiệp khi hấp thụ SiF4 thường thu được dung dòch 10 – 22%
H2SiF6 được tiến hành trong tháp phun, đệm, dóa và thiết bò Venturi. Hiệu
quả xử lý 90 – 95%. H2SiF6 được dùng để sản xuất SiO2, CaF, AlF3, NaF,
Na3AlF6
b. Hấp thụ bằng dung dòch muối amon.
c. Hấp thụ bằng dung dòch cacbonat kali.
d. Hấp thụ bằng dung dòch AlF3.
3.2.4.2. Xử lý clo và hydroclorua:
Clo và HCl phát sinh trong các ngành sản xuất Clo, Mg từ việc điện phân
muối, muối clorua magiê, sản xuất axit clohydric, các hợp chất hữu cơ và vô cơ
chứa clo.
a. Hấp thụ Clo: sử dụng chất hấp thụ là NaOH, Ca(OH)2 thực hiện
trong bất kì tháp hấp thụ nào với hiệu suất 70 – 90%.
b. Hấp thụ Clorua hydro bằng dung dòch kiềm và nước:
+ Hấp thụ Clorua hydro bằng nước trong các loại tháp khác nhau có
nhược điểm là tạo nên sương mù là các giọt chứa axit lỏng, việc
thu hồi không đạt hiệu suất cao
Nhóm Thực Hiện: Nhóm 6
17

GVHD : Lâm Vónh Sơn
Nguyễn Thò Minh Nguyệt

Đồ án môn học: Thiết kế thiết bò hấp phụ hơi Acetol bằng than hoạt tính
+ Sử dụng NaOH, Ca(OH)2 hoặc Na2CO3 để hấp thụ HCl cho phép tăng hiệu quả
xử lý, thu được nước thải trung hoà. Phương pháp này cho phép tận dụng được
HCl để sản xuất clorua kim loại: CaCl2, FeCl3, ZnCl2, BaCl2…
3.2.4.3. Xử lý Brom và các hợp chất của nó:
Trong quá trình sản xuất Br2 từ nước biển và sản xuất các sản
phẩm là dẫn xuất của Br2 sẽ phát sinh khí thải chứa Br2.
a. Sử dụng dung dòch kiềm để hấp thụ Br2 (khi sử dụng FeBr2 thì yêu
cầu xử lý sẽ đạt hiệu quả cao 80 – 90%)
b. Hấp thụ bằng SO2: phản ứng diễn ra:
Br2 + SO2 + H2O → 2HBr + H2SO4
HBr và H2SO4 sẽ được thu hồi trong tháp hấp thụ.

3.2.5. Xử lý CO2:

3.2.5.1. Xử lý oxit cacbon:
CO là chất có tính độc hại cao, được tạo thành từ việc đốt cháy không hoàn
toàn nhiên liệu hoá thạch và các hợp chất hữu cơ là chất thải của các lò luyện
kim, khí thải của động cơ, hầm than…
Người ta cho hấp thụ CO hay rửa khí bằng nitơ lỏng, dung dòch amoniac với
muối acetat hay cacbonat đồng.
a. Hấp thụ bằng [Ca(NH3)m(H2O)n]+
Để xử lý CO một cách triệt để, người ta thường tiến hành ở áp suất 11,8 –
31,4 MPa và nhiệt độ dung dòch từ 0 – 200C. Phục hồi dung dòch bằng cách
đun nóng đến 800C.
Khi cho thêm metanol, ethanol vào sẽ làm tăng hấp thụ.
b. Hấp thụ bằng CuAlCl4 (clorua đồng nhôm)
Phương pháp này được sử dụng khi nguồn thải có O2 và một lượng lớn CO2.
quá trình hấp thụ dựa trên sự hấp thụ CO bằng dung dòch có nồng độ 20 –

25% CuAlCl4 và 80 – 90% toluen.
c. Hấp thụ bằng Nitơ lỏng:
Đây là quá trình hấp thụ vật lý. Cùng với CO, các phần tử khác cũng được
hấp thụ do đó nó được ứng dụng trong công nghiệp. Gồm 3 giai đoạkhủng
hoảng
• Làm nguội sơ bộ và sấy khô khí.
• Làm sạch khí và ngưng tụ một phần các cấu tử.
• Rửa khí.
3.2.5.2. Xử lý dioxit cacbon:
a. Hấp thụ bằng dung dòch etanolamine
2RNH2 + CO2 + H2O ↔ (RNH3)2CO3
(RNH3)2CO3 + CO2 + H2O → 2RNH3HCO3
2RNH2 + CO2 → RNHCOONH3R
Nhóm Thực Hiện: Nhóm 6
18

GVHD : Lâm Vónh Sơn
Nguyễn Thò Minh Nguyệt


Đồ án môn học: Thiết kế thiết bò hấp phụ hơi Acetol bằng than hoạt tính
Dung dòch hấp thụ được phục hồi dễ dàng bằng cách đun nóng, khả năng
phản ứùng cao.
b. Hấp thụ bằng amoniac:
Khi khí thải chứa 30% CO2 thì sẽ được hấp thụ bằng phương pháp này.
Phương pháp này cho phép giảm nồng độ CO2 trong tổng hợp NH3 từ 34%
xuống còn 0,015%. Dung dòch hấp thụ được phục hồi bằng cách đun nóng
c. Hấp thụ bằng dung dòch kiềm:
Chất hấp thụ thường được sử dụng là Na2CO3
Na2CO3 + CO2 + H2O → 2NaHCO3

Để tăng tốc độ người ta dùng methanol, ethanol, đườnglàm chất xúc tác.
d. Hấp thụ bằng nước:
Có ý nghóa công nghiệp trong xử lý khí áp suất cao. Khả năng hấp thụ
của nước cao khíap suất riêng của CO2 lớn hơn 3,4 atm.
Khi tổng hợp NH3 chứa đến 25% CO2, nên hạn chế ứang dụng của nó vì
khi đó áp suất dư trong hệ thống xử lý lên đến14 atm.
CO2 thu được thường chế biến thành phân urê nhờ tương tác với
amoniac.

3.3.

XỬ LÝ KHÍ THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ:

Hấp phụ là sự hút các phân tử khí bởi bề mặt chất rắn. Người ta sử dụng
phương pháp hấp phụ đểlàm sạch khí có hàm lượng tạp chất khí và hơi nhỏ. Vật
liệu dùng để làm chất hấp phụ là các vật liệu xốp với bề mặt bên trong lớn, được
tạo thành do tổng hợp nhân tạo hoặc tự nhiên.

3.3.1. Hấp phụ hơi dung môi:
Thu hồi hơi dung môi có thể bằng bất kì chất hấp phụ có lỗ xốp mòn như: than
hoạt tính, silicagen, keo nhôm, zeolit, thuỷ tinh lỗ xốp. Tuy nhiên than hoạt tính là
chất hấp phụ kò nước nên được ứng dụng hiệu quả khi độ ẩm trong khí thải đến
50%.
Ưu điểm của việc sử dụng sợi cacbon hoạt tính so với than hoạt tính làm xúc
tác, giảm nguy cơ cháy nổ, thiết bò gọn, ứng dụng để thu hồi dung môi có nhiệt độ
sôi cao.
Với mục đích đạt độ sạch cao, người ta ứng dụng phương pháp tổ hợp, kết hợp
nhiều quá trình khác nhau. Phương pháp này rất đa dạng.
Một phương pháp kết hợp nữa là cho khí chứa dung môi tiếp xúc với huyền
phù nước than (25% bột than hoạt tính với đường kính 100 µm)

3.3.2. Xử lý các oxit Nitơ(NOx):

Ứng dụng phương pháp hấp phụ để xử lý NO đạt hiệu quả thấp do tính trơ
của NO(NO có tính axit yếu). Vì vậy trong nhiều trường hợp, người ta chuyển cấu
tử có tính axit yếu thành oxit có mức oxi hoá lớn hơn.

Nhóm Thực Hiện: Nhóm 6
19

GVHD : Lâm Vónh Sơn
Nguyễn Thò Minh Nguyệt


Đồ án môn học: Thiết kế thiết bò hấp phụ hơi Acetol bằng than hoạt tính
NOx được hấp phụ mạnh bằng than hoạt tính. Tuy nhiên khi tiếp xúc với oxit
Nitơ, than có thể bò cháy và nổ. Ngoài ra than còn có độ bền cơ học thấp và khi
phục hồi có thể chuyển NOx thành NO.

3.3.3. Xử lý SO2:

Chất hấp phụ được sử dụng là đá vôi, đolonit hoặc vôi. Để tăng hoạt tính của
các chất hấp phụ hoá học, để thúc đẩy quá trình oxi hoá SO2 thành SO3 người ta
cho thêm vào một số phụ gia ở dạng muối vô cơ rẻ tiền, oxit mangan… Còn chất để
thúc đẩy phản ứng có thể dùng các oxit kim loại của Al, Co, Cu, Fe, Mn, Ni…

3.3.4. Xử lý halogen:
3.3.4.1. Xử lý hợp chất flo:
Chất hấp phụ được dùng là đá vôi, keo nhôm, florua natri, nefelin, xienit.
Để hấp phụ SiF4 thì sử dụng biflorua natri.

3.3.4.2. Xử lý clo và clorua hydro:
Khi Clo được hấp phụ bởi các chất rắn hữu cơ như lignin, lignin sunfonat canxi,
là chất thải của quá trình chế biến hoáhọc gỗ và các nguyên liệu thực vật khác.
Để hấp phụ Clorua hydro người ta có thể dùng oxi clorua sắt và oxi clorua
đồng trong hỗn hợp với oxit magiê, sunphat và photphat đồng, chì, cadimi, tạo
thành các phức với 2 phân tử HCl cho phép xử lý khí với nồng độ HCl thấp đến
1% thể tích trong khoảng nhiệt độ rộng.
3.3.4.3. Xử lý iốt:
Để hấp phụ iốt người ta sử dụng than họat tính, khả năng hấp phụ ở nhiệt
độ dưới 450C có thể đạt 120g/l. Ngoài ra iốt còn được hấp phụ bằng ionit.

3.3.5. Xử lý H2S và các hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh:

3.3.5.1. Xử lý H2S có thể dùng hydroxit sắt, than họat tính, zeolit.
3.3.5.2. Xử lý các hợp chất hữu cơ chứa lưu huỳnh:
Chất hấp phụ hoá học được sử dụng là các oxit kẽm, sắt, đồng và vài kim
loại khác.
Phương pháp hấp phụ bằng than họat tính và zeolit tổng hợp không yêu cầu
làm nóng khí. Than họat tính hấp phụ mạnh thiofen và CS2 nhưng hấp phụ yếu
CÓ và các disunphua.
Các zeolit tổng hợp (CaA, NaX) bảo đảm làm sạch khí khỏi các hợp chất
hữu cơ chứa lưu huỳnh, hấp phụ mạnh thiofen.

3.3.6. Xử lý hơi thuỷ ngân:
Để xử lý thuỷ ngân trong khí thải người ta ứng dụng phương pháp hấp phụ
bằng than hoạt tính.

Nhóm Thực Hiện: Nhóm 6
20

GVHD : Lâm Vónh Sơn
Nguyễn Thò Minh Nguyệt


Đồ án môn học: Thiết kế thiết bò hấp phụ hơi Acetol bằng than hoạt tính
Xử lý khí chứa thuỷ ngân bằng than hoạt tính vô đònh hình bò hạn chế do sự
hiện diện của dioxit lưu huỳnh, làm giảm hoạt tính của than và giảm khả năng
hấp phụ thuỷ ngân.
Ngoài than hoạt tính ra, người ta còn sử dụng silicagen, zeolit, oxit nhôm, oxit
magiê, đá bọt, oxit silic…

3.3.7. Khử mùi của khí bằng phương pháp hấp phụ:
Than được sử dụng để khử mùi không khí thoả mãn 2 yêu cầu cơ bản. Chúng
có khả năng hấp phụ lớn và trở lực thấp. Ngoài ra than còn phải ít bò bào mòn để
tránh tạo bụi.

3.4.

XỬ LÝ KHÍ THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP XÚC TÁC VÀ
NHIỆT

3.4.1. Xử lý NOx:

3.4.1.1. Khử oxit nitơ có xúc tác và nhiệt độ cao:
Quá trình diễn ra khi tiếp xúc NOx với khí khử trên bề mặt xúc tác.
Chất xúc tác: kim loại nhóm platin, niken, đồng, kẽm…
Chất khử: CH4, khí tự nhiên, khí than.
Cơ chế: khí thải chứa NOx cần phải đun từ 30 – 350C lên nhiệt độ cháy của xúc
tác. Khí từ thiết bò phản ứng được cho qua tuabin để tận dụng nhiệt năng của nó.
Phương trình:

NO + CH4 → 2N2 + CO2 + H2O
NO2 + CH4 → N2 + CO2 + H2O
NO + 2CO → N2 + CO2
3.4.1.2. Khử NOx với xúc tác chọn lọc:
Diễn ra thuận lợi vì chất khử chỉ phản ứng với NOx không tương tác với oxi.
Chất khử: NH3, sản phẩm của phản ứng không độc.
6NO + 4NH3 → 5N2 + H2O
6NO2 + 8NH3 → 7N2 + 12H2O
Oxi trong khí thải thúc đẩy phản ứng khử
4NO + 4NH3 + O2→ 4N2 + 6H2O
Khí NH3 dư sẽ bò oxi hoá bởi oxi trong khí thải.
4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O
Quá trình yêu cầu thiết bò đơn giản, được ứng dụng trong sản xuất HNO3
dưới áp suất 0,35 MPa.
3.4.1.3. Phân huỷ NOx bằng chất khử đồng thể và dò thể không có xúc
tác:
Phương pháp ứng dụng với khí thải của sản xuất acid oxalic chứa 2 – 3% NOx và
10 - 15% O2.
Chất khử: khí tự nhiên.
Cơ chế: khí được đun nóng đến 4000C trong thiết bò truyền nhiệt và cho phản ứng
với khí tự nhiên, không khí để đốt cháy nó.
Nhóm Thực Hiện: Nhóm 6
21

GVHD : Lâm Vónh Sơn
Nguyễn Thò Minh Nguyệt


Đồ án môn học: Thiết kế thiết bò hấp phụ hơi Acetol bằng than hoạt tính
NH4 + H2O ↔ NH4OH

NO2 + 2 NH4OH → NH4NO2 + NH4NO3 + H2O
→ NH4NO2 + H2O
N2O3 + 2NH2OH→
Ngoài ra có thể dùng dung dòch nước – cacbanit hay acid nitric cacbanic để giảm
nhiệt độ phân huỷ hiệu suất phản ứng 85 – 99%.

3.4.2. Xử lý SO2 bằng xúc tác:

Ở nhiệt độ gần 1400C và tỉ lệ NO : SO2 = 2: 1 diễn ra phản ứng:
SO2 + NO2 + H2O → NO + H2SO4
H2SO4 được hình thành ở thể hơi, qua giai đoạn oxi hoá NO thành N2O3. Sau
đó rửa khí có hơi H2SO4 và N2O3 bằng H2SO4 80% thu được hỗn hợp H2SO4 và
HNO3. Thổi không khí qua hỗn hợp này tách được NO2 và H2SO4 được hình thành.
Chất xúc tác là Vanadi ở nhiệt độ 4500C.
Hiệu quả xử lý SO2: 95%

3.4.3. Xử lý các hợp chất hữu cơ bằng xúc tác:
Chất xúc tác thường được chế tạo trên cơ sở Cu, Cr, Co, Mn, Ni…
Chất xúc tác thường được phân biệt theo các dạng:
- Xúc tác quý hiếm.
- Xúc tác hỗn hợp.
- Xúc tác sành sứ.
- Xúc tác đổ đông.
Xử lý chất hữu cơ chứa lưu huỳnh bằng xúc tác bao gồm oxi hoá hoặc hydro
hoá chúng trên bề mặt xúc tác ở nhiệt độ cao.

3.4.4. Xử lý CO bằng xúc tác:
Đây là phương pháp phù hợp nhất.
Xúc tác bao gồm: Mn, Cu – Cr, kim loại chứa nhóm Platin.
Nhiệt độ phản ứng: 220 – 2500C, xúc tác dạng cầu chứa 0,2% Platin phủ

trên oxit nhôm.
Hiệu quả xử lý: 98 – 99%

3.4.5. Xử lý bằng phương pháp đốt cháy trực tiếp:

Cơ chế oxi hoá các cấu tử độc hại bằng oxi ở nhiệt độ cao (450 – 12000C)
Được ứng dụng để loại bỏ bất kì khí bay hơi mà sản phẩm cháy của chúng ít
độc hơn.
Thiết bò đơn giản, ứng dụng rộng rãi trong sản xuất sơn, quá trình điều chế một
số sản phẩm hoá, điện hoá, điện tử…

Nhóm Thực Hiện: Nhóm 6
22

GVHD : Lâm Vónh Sơn
Nguyễn Thò Minh Nguyệt


Đồ án môn học: Thiết kế thiết bò hấp phụ hơi Acetol bằng than hoạt tính

CHƯƠNG IV: CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ ACETOL
4.1. XỬ LÝ ACETOL BẰNG THAN HOẠT TÍNH
4.1.1. Cơ sở lý thuyết:
Hấp phụ là sự hút các phân tử khí, hơi bởi bề mặt chất rắn. Vật liệu dùng
để làm chất hấp phụ là các vật liệu xốp với bề mặt bên trong lớn, được tạo thành
do tổng hợp nhân tạo hoặc tự nhiên.
Cấu trúc bên trong của các chất hấp phụ công nghiệp phổ biến được đặc
trưng bởi kích thước và hình dạng khác nhau của khoảng trống và lỗ xốp.
4.1.1.1. Nguyên tắc chung của phương pháp hấp phụ:
Bề mặt chất rắn có khuynh hướng hấp dẫn các cấu tử trong pha khí hay

pha lỏng bao quanh nó. Các cấu tử này thường bò giữ lại thành một lớp hay thỉnh
thoảng nhiều lớp trên bề mặt chất rắn. Nếu thành phần của các cấu tử trên bề
mặt của chất rắn khác với thành phần trong pha khí hoặc lỏng thì tạo nên cơ sở
cho quá trình phân riêng. Thông thường chất hấp phụ phải liên kết thuận nghòch
với các cấu tử bò hấp phụ để có thể tái sử dụng chất hấp phụ.
Quá trình hấp phụ là quá trình hút chọn lựa các cấu tử trong pha khí hay
pha lỏng trên bề mặt rắn. Quá trình này được thực hiện bằng cách cho tiếp xúc
hai pha không hoà tan là pha rắn (chất hấp phụ ) với pha khí hay pha lỏng. Dung
chất (chất bò hấp phụ) sẽ đi từ pha lỏng (hay khí) đến pha rắn cho đến khi nồng độ
của dung chất phân bố giữa hai pha được cân bằng. Về nguyên tắc các kỹ thuật đã
được sử dụng để thực hiện quá trình tiếp xúc giữa hai pha không hoà tan đều có
thể thực hiện được cho quá trình hấp phụ.
Để hiểu được bản chất của quá trình hấp phụ, ta phân biệt hai loại hấp
phụ: hấp phụ vật lý và hấp phụ hoá học.
• Hấp phụ vật lý: là hiện tượng tương tác thuận nghòch của các lực hút giữa
các phân tử của chất rắn và của chất bò hấp phụ.
Quá trình hấp phụ trong công nghiệp được xem xét tuỳ thuộc trên tính
thuận nghòch để thu hồi chất hấp phụ dùng trong việc thu hồi chất bò hấp
thụ, tách hỗn hợp.
• Hấp phụ hoá học: là kết quả của sự tương tác hoá học giữa chất rắn và
chất bò hấp phụ. Nhiệt trong hấp phụ hoá học thường lớn cỡ nhiệt phản
ứng. Quá trình thường là không thuận nghòch. Hấp phụ hoá học có tầm
quan trọng đặc biệt trong phản ứng xúc tác.
Trong phần này ta chỉ xét sự hấp phụ từ hỗn hợp khí những chất hấp phụ được
áp dụng trong kỹ thuật xử lý khí thải có sự phát triển bề mặt bên trong rất lớn và
chúng cần đáp ứng một số yêu cầu:

Nhóm Thực Hiện: Nhóm 6
23

GVHD : Lâm Vónh Sơn
Nguyễn Thò Minh Nguyệt


Đồ án môn học: Thiết kế thiết bò hấp phụ hơi Acetol bằng than hoạt tính
1. Có khả năng hấp phụ lớn.
2. Không có tác dụng hoá học với các thành phần khí riêng biệt có
trong khí thải.
3. Có tính chọn lọc cao.
4. Có độ bền cơ học cao, yêu cầu này cần được chú ý hơn khi sử
dụng chúng trong những thiết bò hoạt động liên tục.
5. Có khả năng hoàn nguyên.
6. Có giá thành thấp.
4.1.1.2. Các chất được sử dụng làm chất hấp phụ:
Những loại chất hấp phụ rỗng được sử dụng khá rộng rãi trong nước và thế
giới: các loại than hoạt tính, silicagen, aliumogen (keo nhôm hay oxit nhôm hoạt
hoá), zeolit và ionit (chất trao đổi ion). Những chất này khác nhau về tính chất
phụ (do vật liệu có bản chất khác nhau, phương pháp gia công chế tạo và cấu trúc
cũng khác nhau) cũng như xét về kích thước các hạt và khối lượng riêng.
Trong bảng 4-1 cho thấy khối lượng riêng thực, khối lượng biểu kiến và khối
lượng khi đổ rải của một số chất hấp phụ.

Bảng 4-1: Khối lượng riêng của một số chất hấp phụ.
Những chất hấp phụ

Khối lượng
Khối lượng
Khối lượng
riêng thực
riêng biểu kiến

khi đổ (rải)
Than hoạt tính
1750 ÷ 2100
500 ÷ 1000
200 ÷ 600
Silicagen độ rỗng nhỏ 2100 ÷ 2300
1300 ÷ 1400
800 ÷ 850
Silicagen độ rỗng lớn
2100 ÷ 2300
750 ÷ 850
500 ÷ 600
Zeolit
2100 ÷ 2400
1200 ÷ 1400
600 ÷ 800
Khối lượng riêng thực của chất riêng thực của hấp phụ là khối lượng thể
tích đơn vò của chất hấp phụ (không tính các lỗ nhỏ).
Khối lượng riêng biểu kiến là khối lượng thể tích đơn vò của vật liệu hấp
phụ dạng xốp.
Khối lượng riêng khí đổ là khối lượng đơn vò thể tích của vật liệu đổ vào
thành lớp.

4.1.1.2.1. Than hoạt tính:
Than hoạt tính được đặc trưng bởi tính kò nước vì vậy nó được ứng dụng
rộng rãi để xử lý khí có các dạng ẩm khác nhau.
Than hoạt tính được dùng để thu gom những thành phần khí độc hại khó
hút bám với nồng độ không lớn. Kích thước các hạt nhỏ của than hoạt tính khoảng
1 ÷ 5mm, và thể tích lỗ xốp vào khoảng 0,24 ÷ 0,48 cm3/g
Nhược điểm cơ bản của than hoạt tính là kém bền cơ học và đễ cháy.

Nhóm Thực Hiện: Nhóm 6
24

GVHD : Lâm Vónh Sơn
Nguyễn Thò Minh Nguyệt


Đồ án môn học: Thiết kế thiết bò hấp phụ hơi Acetol bằng than hoạt tính
4.1.1.2.2. Silicagen:
Là chất hấp phụ khoáng chất tổng hợp được sử dụng trong nhiều lónh vực
do có khả năng điều chỉnh cấu trúc độ xốp của nó (phụ thuộc vào điều kiện gia
công chế tạo).
Silicagen có lỗ xốp mòn dùng để hấp phụ các khí và hơi ngưng tụ (lỗ xốp thô
và trung bình dùng để hút hơi các chất hữu cơ).
Silicagen không cháy, có nhiệt độ tái sinh thấp (110 ÷ 2000 C), đủ độ bền cơ
học, chi phí năng lượng thấp hơn khi hoàn nguyên, độ ẩm chòu nén tương đối cao.
Giá thành hạ khi sản xuất nhiều.
Silicagen bò phá huỷ bởi các giọt ẩm.

4.1.1.2.3. Aliumogen: (keo nhôm – oxit nhôm được hoạt hoá
Al2O3.nH2O).

Được điều chế bằng cách nung các hydroxit nhôm khác nhau. Thường được
sản xuất ở dạng hình trụ đường kính 2,5-5mm, chiều cao 3-7mm và hính cầu đường
kính trung bình 3-4 mm. Keo nhôm bền dưới tác dụng của các giọt ẩm. Chúng
được ứng dụng để thu hồi các hợp chất hữu cơ phân cực và sấy khí.

4.1.1.2.4. Zeolit:
Zeolit là các nhóm silic, chứa các oxit kim loại và kiềm thổ và có điều chỉnh

cấu trúc các lỗ nhỏ. Zeolit công ngiệp được sản xuất ở dạng hạt trụ (d=2 ÷ 4mm,
l=2 ÷ 4 mm), và dạng cầu (d=2 ÷ 5mm). Zeolit có khả năng hấp phụ hơi các hợp
chất phân cực và các chất có nối đôi trong phân cực, ngoài ra zeolit còn có khả
năng hấp phụ hơi nước. Zeolit giữ được hoạt tính cao ở nhiệt độ tương đối lớn (150
-200 0C). Tuy nhiên do thể tích lỗ xốp của nó nhỏ nên lượng chứa chất hấp phụ ít
hơn so với các chất hấp phụ khác.
4.1.1.2.5. Ionit: (chất trao đổi ion)
Là các hợp chất cao phân tử – hiện nay chưa được ứng dụng để xử lý khí
thải công nghiệp.
4.1.1.3. Phương pháp hấp phụ trong xử lý khí:

4.1.1.3.1. Phương pháp tái sinh:

Mục đích: tái sinh chất hấp phụ để thu hồi cấu tử hấp phụ và phục hồi khả
năng hấp phụ của chất hấp phụ.
Nguyên tắc: tái sinh được tiến hành bằng cách tăng nhiệt độ, hút cấu tử bò
hấp phụ bằng chất hấp phụ khác mạnh hơn, giảm áp suất hoặc tổ hợp các phương
pháp này.
Nhiệt độ tái sinh than hoạt tính, silicagen, keo nhôm khoảng 100 -2000C, đối
với zeolit là 100-4000C.
Quá trình hấp phụ có thể được tiến hành trong chất hấp phụ không chuyển
động, tầng sôi và chuyển động. Trên thực tế, phổ biến là thiết bò với lớp chất hấp
phụ không chuyển động được bố trí trong tháp đứng.
Nhóm Thực Hiện: Nhóm 6
25

GVHD : Lâm Vónh Sơn
Nguyễn Thò Minh Nguyệt