Thiết kế hệ thống xử lý khí thải SO2 phát sinh từ lò hơi dùng nguyên liệu dầu FO, năng suất 5 (tấnh) với dung dịch hấp thu là Ca(OH) 2 nồng độ 10%

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC& THỰC PHẨM


BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC
ĐỀ TÀ I: Thiết kế hệ thống xử lý khí thải SO2 phát sinh
từ lò hơi dùng nguyên liệu dầu FO, năng suất 5 (tấn/h)
với dung dịch hấp thu là Ca(OH)2 nồng độ 10%

GVHD: TS. Trần Anh Khoa
Nhóm
Phạm Xuân Huy

16150067

Phạm Thị Minh Nguyệt 16150128
Mai Thuận Triều

Tp.HCM, ngày 20 tháng 12 năm 2018

16150


LỜI CẢM ƠN


LỜI CAM ĐOAN


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .......................................................................................................................10

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ KHÍ THẢI KHI ĐỐT DẦU FO VÀ NHỮNG
ẢNH HƯỞNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG ........................................................................16
1.1 Tác hại của tro, bụi ...............................................................................................16
1.2. Tác hại của khí SO2 ............................................................................................16
1.3. Tác hại của khí NO2 ...........................................................................................17
1.4. Tác hại của khí CO ..............................................................................................17
CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ ................................................................19
2.1 Cơ sở lí thuyết các phương pháp xử lí .................................................................19
2.1.1 Sơ lược về phương pháp hấp thụ. .....................................................................19
2.1.2. Sơ lược về phương pháp hấp phụ.....................................................................20
2.1.3. Sơ lược về phương pháp đốt. ...........................................................................21
2.2. Lựa chọn phương pháp .......................................................................................22
2.2.1.Tháp phun rỗng. ................................................................................................22
2.2.2. Tháp rửa khí có đệm. .......................................................................................22
2.2.3. Thiết bị lọc bụi kiểu sủi bọt. ............................................................................23
CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT VÀ LỰA CHỌN QUY TRÌNH XỬ LÝ ..........................24
3.1 Hấp thụ khí SO2 bằng nước .................................................................................24
3.2. Hấp thụ khí SO2 bằng đá vôi (CaCO3) hoặc vôi nung (CaO)............................25
3.3. Phương pháp magiê oxit (MgO) .........................................................................26
3.3.1. Magiê oxit kết hợp với potos (kali cacbonat) ..................................................27
3.3.2 Magiê oxit không kết tinh .................................................................................28
3.3.3 Magiê sủi bọt .....................................................................................................28
3.3.4. Magiê oxit “kết tinh” theo chu trình ................................................................29
3.4 Phương pháp kẽm.................................................................................................29
3.4.1 Phương pháp dùng kẽm oxit đơn thuần ............................................................30
3.4.2 Phương pháp dùng kẽm oxit kết hợp với natri sunfit........................................31
3.5. Xử lý khí SO2 bằng amoniac ..............................................................................31
3.5.1 Xử lý SO2 bằng amoniac có chưng áp..............................................................32
3.5.2 Xử lý khí SO2 bằng amoniac và vôi .................................................................32

3.6 Xử lí khí SO2 bằng các chất hấp thụ hữu cơ .......................................................33
3.7. Xử lí khí SO2 bằng các chất hấp phụ thể rắn ......................................................34
3.8 Xử lý khí SO2 bằng sữa vôi (Ca(OH)2) ................................................................34
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ VÀ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ .......................37
4.1. CÂN BẰNG VẬT CHẤT ...................................................................................37
4.1.1. Khí đầu vào: .....................................................................................................37
4.1.2. Khí đầu ra .........................................................................................................37
4.2. TÍNH TOÁN LƯỢNG Ca(OH)2 cho quá trình hấp thu- Đường cân bằng ........38
4.3. PHƯƠNG TRÌNH LÀM VIỆC ..........................................................................39
4.4. ĐƯỜNG KÍNH THÁP HẤP THỤ .....................................................................41
4.5. CHIỀU CAO LỚP VẬT LIỆU HẤP THỤ .........................................................44
4.5.1. Xác định số đơn vị truyền khối ........................................................................44
4.5.2. Xác định chiều cao tương đương 1 đơn vị truyền khối....................................47
4.6. Tính trở lực..........................................................................................................52
4.6.1.Tổn thất áp suất đệm khô pk : .........................................................................52
4.6.2.Trở lực của tháp ................................................................................................53
4.6.3. Chiều cao mực chất lỏng ở đáy tháp ................................................................53
4.7. Tính toán cơ khí ..................................................................................................53
4.7.1.Tính bề dày thân tháp ........................................................................................54
4.7.2. Tính đáy và nắp ................................................................................................56
4.7.3. Tính đường kính ống dẫn khí ...........................................................................57
4.7.4 Tính đường ống dẫn lỏng ..................................................................................58
4.7.5. Tính bích ..........................................................................................................58
4.8.Tính các thiết bị phụ trợ khác ..............................................................................59
4.8.1. Cửa tháo đệm ...................................................................................................59
4.8.2. Lưới đỡ đệm .....................................................................................................59
4.8.3.Bộ phận phân phối lỏng ....................................................................................60
4.8.4.Ống nhập liệu ....................................................................................................60
4.8.5.Chân đỡ .............................................................................................................60

4.9. Tính bơm- quạt- ống khói ...................................................................................64


4.9.1. Bơm ..................................................................................................................64
4.9.2. Quạt ..................................................................................................................65
4.9.3. Ống khói ...........................................................................................................66
CHƯƠNG 5. TÍNH TOÁN GIÁ THÀNH .................................................................68
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .....................................................................................69
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................70


DANH MỤC BẢNG


DANH MỤC HÌNH


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT


MỞ ĐẦU
TỔNG QUAN VÀ CÔNG DỤNG CỦA DẦU FO
Với sự phát triển mạnh của nền kinh tế công nghiệp hiện nay thì việc khai thác các
nguồn nhiên liệu đốt khác nhau để cung cấp đầy đủ năng lượng phục vụ cho đời sống
sinh hoạt, sản xuất của con người ngày càng gia tăng. Các nguồn nhiên liệu đốt thông
dụng hiện nay là than đá, than củi, dầu FO… Phần lớn các nhà máy thường sử dụng dầu
FO làm nhiên liệu đốt trong lò hơi để cung cấp năng lượng cho hoạt động sản xuất công
nghiệp trong nhà máy. Bên cạnh đó, khí thải từ lò hơi đốt dầu FO chứa các chất khí độc
hại với nồng độ cao, vượt quá quy chuẩn xả thải cho phép nếu không được xử lý đạt
chuẩn sẽ gây ô nhiễm môi trường không khí nghiêm trọng, gây ảnh hưởng xấu đến sức

khỏe của người dân xung quanh.
1.1. Tính chất của dầu FO
Dầu FO hay còn gọi là dầu mazut là thành phần căn của quá trình chưng cất dầu mỏ
ở áp xuất khí quyển , hoặc cặn chưng cất của quá trình chế biến sâu các phân đoạn
nguyên liệu của dầu thô, phân tách chiết ra tỏng công nghệ sản xuất dầu nhờn truyền
thốn…Thành phần chủ yếu gồm các nhóm hydrocarbon phức hợp, có cấu trúc phân tử
lớn, nhiệt độ sôi trên 350◦C và các loại nhựa alphaten tồn tại trong cặn dầu. Ngoài ra
trong dầu FO còn có các hợp chất dị nguyên tố, chủ yếu là lưu huỳnh (S)
Nhiệt trị của dầu FO là 10.75 (kcal/kg) (tương đương với 4.26*107 J/kg) và tỉ trọng
là 0.7-0.97 kg/l
Dầu FO được chia làm 2 loại:
+ Dầu FO hàn hải: là loại dầu dùng trong các nồi hơi của tàu hàng hải quân như loại
F-5 và F-12 của Liên Xô cũ được dùng ở nước ta thời trước
+Dầu FO đốt lò: thường nặng hơn dầu FO hải quân, được dùng trong các nồi hơi,
các lò nung trong công ngệ sứ, thủy tinh, luyện gang thép, dệt nhộm, là nhiên liệu đốt
lò sấy trong các nghành công nghiệp thực phẩm… và cho các thiết bị động lực của tàu
thủy…
1.2. Phân loại dầu FO
Theo TCVN 6239:2002, căn cứ vào độ nhớt động học và hàm lượng lưu huỳnh, nhiên
liệu đốt lò (FO) được phân loại như sau:


Bảng 1. Phân loại dầu FO theo TCVN 6239:2002
Kí hiệu

Độ nhớt động ở 50°C , cSt

Hàm lượng lưu huỳnh (S), %

FO N°1

Đến 87

Đến 2,0

FO N°2A

Trên 87 đến 180

Đến 2,0

FO N°2B
FO N°3

Trên 2,0 đến 3,5
Trên 180 đến 380

Trên 2,0 đến 3,5

1.3. Các yêu cầu kỹ thuật trong nhiên liệu đốt lò
Nhiên liệu đốt lò phải đáp ứng được những tiêu chuẩn quy định như nhiệt trị, hàm
lượng lưu huỳnh, độ nhớt, nhiệt độ bắt cháy, độ bay hơi, điểm đông đặc và điểm sương,
cặn cacbon, hàm lượng tro, nước và tạp chất cơ học, …
+ Nhiệt trị: Nhiệt trị là một trong những đặc tính quan trọng nhất, là thông tin cần
thiết cho biết về hiệu suất cháy của nhiên liệu. Nhiệt trị được xác định theo tiêu chuẩn
ASTM D240.
+ Hàm lượng lưu huỳnh (S): Xác định lưu huỳnh và các hợp chât của lưu huỳnh có
thể được tiến hành theo nhiều phương pháp thử khác nhau: Đối với FO nhẹ, xu hướng
ăn mòn của nhiên liệu có thể được phát hiện bằng phép thử ăn mòn tấm đồng (ASTM
D130). Hàm lượng hợp chất S trong nhiên liệu FO nhẹ càng thấp càng tốt. Đối với FO

nặng, hàm lượng lưu huỳnh S thường rất cao, từ 4 đến 5%. Ở các nhà máy luyện kim,
nếu dùng nhiên liệu có S cao sẽ ảnh hưởng đến chất lượng thép. Đối với FO có hàm
lượng cao thì phương pháp tiêu chuẩn để xác định S là ASTM D129.
+Độ nhớt: Đối với FO nhẹ, độ nhớt ảnh hưởng nhiều đến mức độ nhiên liệu phun
thành bụi sương, do đó ảnh hưởng đến mức độ cháy hết khi đốt nhiên liệu. Độ nhớt có
thể được xác định bằng phương pháp xác định độ nhớt Saybolt là ASTM D88; phương
pháp xác định độ nhớt động học là ASTM D445. Đối với FO nặng, độ nhớt là một trong
những đặc tính quan trọng nhất và cũng như FO nhẹ, độ nhớt cho biết điều kiện để vận
chuyển, xuất, nhập, bơm chuyển nguyên liệu, ngoài ra còn chỉ ra mức độ cần gia nhiệt
trước khi phun vào lò. Phương pháp xác định độ nhớt là ASTM D445.
+Nhiệt độ bắt cháy: Nhiệt độ bắt cháy là tiêu chuẩn về phòng cháy nổ - chỉ ra nhiệt
độ cao nhất cho phép tồn chứa và bảo quản nhiên liệu đốt lò mà không gây nguy hiểm


về cháy nổ. Nhiệt độ bắt cháy được xác định theo tiêu chuẩn ASTM D93 (quy trình cốc
kín – Pensky Martens).
+Độ bay hơi: Đối với FO nhẹ, trong các lò đốt, nhiên liệu luôn ở trạng thái sẵn sàng
được kích cháy và phải duy trì được ngọn lửa ổn định, nghĩa là độ bay hơi phải luôn ổn
định. Đối với FO loại nặng, thành phần cất không được đề cập đến vì chúng là dạng cặn.
+Điểm đông đặc và điểm sương: Đối với FO nhẹ, điểm sương là nhiệt độ tại đó tinh
thể parafin hình thành và khi cấu trúc tinh thể được hình thành thì nhiên liệu không thể
tạo thành dòng chảy. Nhiệt độ đông đặc là khái nhiệm được sử dụng tương tự nhưng có
nhiệt độ thấp hơn điểm sương. Hai khái niệm đều chỉ mức nhiệt độ thấp nhất, giới hạn
cho phép để vận chuyển nhiên liệu từ bể tới lò đốt. Đối với FO nặng, dựa vào nhiệt độ
đông đặc mà lựa chọn phương pháp bơm chuyển, hệ thống gia nhiệt, hệ thống xuất nhập
trong kho thích hợp. Điểm đông đặc và điểm sương được xác định theo tiêu chuẩn
ASTM D97.
+Cặn cacbon: Có hai dạng lò đốt nhiên liệu: lò đốt bay hơi dạng khói và lò đốt dạng
phun. Trong lò đốt bay hơi dạng ống khói thì bất kỳ cặn cacbon nào tạo ra do dầu không
bị phá hủy hoặc do không bay hơi hoàn toàn sẽ đóng cặn ở trong hoặc ở gần bề mặt

trong của đường dẫn nhiên liệu vào và sẽ làm giảm tốc độ dòng nhiên liệu. Đặc biệt, nếu
lò đốt bằng đồng thì hiệu quả cháy sẽ giảm đi rất nhiều. Phương pháp xác định cặn
cacbon Condradson theo tiêu chuẩn ASTM D189 được áp dụng để xác định cặn cacbon
cho FO nhẹ và FO nặng
+Hàm lượng tro: Hàm lượng tro phụ thuộc vào phẩm chất nguyên liệu và phương
pháp chế biến ra nhiên liệu đó. Phương pháp xác định hàm lượng tro theo tiêu chuẩn
ASTM D482.
+Nước và tạp chất cơ học: Sự có mặt của nước và tạp chất cơ học làm bẩn, tắc lưới
học và nhũ hóa sản phảm, đồng thời sẽ gây khó khăn cho việc vận chuyển. Sự có mặt
của nước dưới đáy bể dẫn đến ăn mòn bể. Hàm lượng nước được xác định theo phương
pháp ASTM D95. Tạp chất cơ học được xác định theo phương pháp ASTM D473. Tổng
hàm lượng nước và tạp chất cơ học được xác định theo phương pháp ASTM D1796
Bảng 2. Các tiêu chuẩn chất lượng của nhiên liệu đốt lò theo TCVN 6239-1997


Mức
FO N°2
Tên chỉ tiêu
FO N°1

FO
No2A
(2,0 S)

FO N°2B

FO
N°3

Phương

pháp thử

(3,5 S)
TCVN

1. Khối lượng riêng ở
15°C, kg/l, không lớn hơn

0,965

0,991

0,991

0,991

6594:2000
(ASTM D
1298)

2. Độ nhớt động học ở
50°C, cSt1), không lớn
hơn

87

180

180

380

ASTM D
445
TCVN
6701:2000

3 Hàm lượng lưu huỳnh,
% khối lượng, không lớn
hơn

2,0

2,0

3,5

3,5

(ASTM D
2622)/
ASTM D
129/ASTM
D 4294

4. Điểm đông đặc, °C,
không lớn hơn

5. Hàm lượng tro, % khối
lượng, không lớn hơn

+12

+24

+24

+24

TCVN
3753:1995/
ASTM D
97
TCVN
2690:1995/

0,15

0,15

0,15

0,35
ASTM D
482


TCVN
6. Cặn các bon
Conradson, % khối lượng,

6

16

16

không lớn hơn

22

6324:2000
(ASTM D
189)/
ASTM D
4530
TCVN
6608 : 2000

7. Điểm chớp cháy cốc
kín, °C, không nhỏ hơn

66

(ASTM D
3828)/
ASTM D
93

8. Hàm lượng nước, %

thể tích, không lớn hơn

1,0

TCVN
2692:1995/
ASTM D
95

9. Hàm lượng tạp chất, %
khối lượng, không lớn
hơn

0,15

ASTM D
473
ASTM D
240/

10. Nhiệt trị, cal/g2),
không nhỏ hơn

9800
ASTM D
4809
1)
2)

1 cSt = 1 mm2/s.

1 calo = 4,1868 J.

1.4. Các chất ô nhiễm tạo ra trong quá trình đốt dầu FO
Dầu FO là nhiên liệu được sử dụng phổ biến trong các lò hơi công nghiệp, dùng để
cung cấp năng lượng trong quá trình sản xuất công nghiệp như lò hơi ở ngành công
nghiệp thực phẩm, lò nung ở ngành luyện kim… Nhiên liệu dầu đốt trong lò được phân
thành 2 loại là dầu nặng (dầu mazut) và dầu nhẹ (dầu diesel và dầu hỏa). Khói thải từ lò


hơi đốt dầu FO thường chứa các chất ô nhiễm chủ yếu là SOx, NOx, CO, hơi nước và
một lượng nhỏ tro, các hạt tro không cháy hết thường được gọi là mồ hóng
Lượng khí thải từ lò hơi đốt dầu FO thường ít bị thay đổi và nồng độ chất ô nhiễm
vượt quá quy chuẩn xả thải cho phép thường là SOx và tro bụi
Bảng 3.
Chất gây ô nhiễm

HỆ SỐ g/l
Nhà máy điện

Công nghiệp khác

SO2

18.8S

18.8S

SO3

0.29S

0.24S

NO2

12.46

8.62S

CO

0.005

0.24

BỤI

1.19

1.79

Lượng khí thải từ lò hơi đốt dầu FO thường ít bị thay đổi và nồng độ chất ô nhiễm
vượt quá quy chuẩn xả thải cho phép thường là SOx và tro bụi


CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ KHÍ THẢI KHI ĐỐT DẦU FO VÀ
NHỮNG ẢNH HƯỞNG ĐẾN MÔI TRƯỜNG
1.1 Tác hại của tro, bụi
Tro, bụi trong dòng khí thải từ lò hơi đốt dầu FO khi thải một lượng lớn ra ngoài môi

trường sẽ gây ra những tác động mạnh mẽ đối với sức khỏe của con người, đặc biệt là
người già, trẻ em và những người bị bệnh về đường hô hấp. Các hạt bụi đất, cát có kích
thước lớn, nặng nên ít có khả năng đi vào phế năng phổi, ít ảnh hưởng đến sức khỏe con
người. Nhưng khi nồng độ bụi đất, cát cao sẽ gây cản trở tầm nhìn của con người, làm
giảm tuổi thọ hoạt động của các công trình công cộng, giảm đi độ trong lành của bầu
khí quyển. Các hạt bụi có kích thước nhỏ hơn 10µm có thể đi vào tận phế nang gây viêm
thành phế quản, hạt nhỏ hơn 2,5µm có thể đi vào tận màng phổi và đọng lại trong đó
gây viêm phổi. Nều nồng độ cao và kéo dài có thể dẫn đến ung thư phổi.
Bụi còn có những ảnh hưởng đến hệ sinh thái, mùa màng: khi bụi lắng đọng trên lá
cây, nếu không có nước mưa rửa sạch thì sẽ ngăn cản quá trình quang hợp và trao đổi
chất làm cây cối chậm phát triển. Điều này làm cho hệ sinh thái bị ảnh hưởng nặng nề
và làm tổn thất mùa màng
1.2. Tác hại của khí SO2
SO2 là chất khí không màu, không cháy, có vị hăng. Do quá trình quang hóa hay do
sự xúc tác, SO2 dễ bị oxi hóa và biến thành SO3 trong khí quyển.
Khí SO2 là loại khí độc không chỉ đối với con người mà còn đối với động thực vật
và ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường.
Đối với sức khỏe con người
SO2 là chất có tính kích thích, dễ hòa tan trong nước nên dễ phản ứng với các cơ
quan hô hấp của con người và động vật. Độc tính chung của SO2 thể hiện ở rối loạn
chuyển hóa protein và đường, thiếu vitamin B,C và ức chế enzyme oxydaza. Khi nồng
độ SO2 thấp có thể làm sưng viêm mạc.
Đố i với thực vật
Các loài thực vâ ̣t nha ̣y cảm với khí SO2 là rêu và điạ y. Khí SO2 khi thâm nhập vào
các mô của cây sẽ kết hợp với nước để tạo thành axit sunfuro H2SO3 gây tôn thương
đến màng tế bào và làm giảm đi khả năng quang hợp của cây. Cây sẽ có những biểu
hiện: chậm lớn, vàng úa lá rồi chết.
Đố i với môi trường
SO2 bi oxi
̣ hóa ngoài không khí và phản ứng với nước mưa gây ra mưa axit sunfuric

hay các muố i sunfate gây hiê ̣n tươ ̣ng mưa axit, ảnh hưởng xấ u đến môi trường


Mưa axit rơi xuống mặt đất sẽ rửa trôi hế t các dưỡng chấ t và mang kim loa ̣i đô ̣c ha ̣i
xuố ng ao hồ , gây ô nhiễm nguồ n nước trong hồ , gây tác hại xấ u đế n sinh vật thủy sinh
và các loài cá.
Rừng bi hu
̣ ̉ y diê ̣t và sản lươ ̣ng cây trồ ng giảm sút
Gây ăn mòn vâ ̣t liê ̣u và phá hủy các công trin
̀ h kiế n trúc
1.3. Tác hại của khí NO2
NO2 là khí có màu nâu đỏ, có mùi gắ t và cay, mùi của nó có thể phát hiê ̣n ở khoảng
nồ ng đô ̣ 0,12ppm.NO2 là chất khí gây kích thích viêm tấy và có tác hại đối với hệ thống
hô hấp, tác động đến hệ thầ n kinh và phá hủy mô tế bào phổ i, làm chảy nước mũi, viêm
ho ̣ng. Khi NO2 với nồ ng độ 100ppm có thể gây tử vong cho người và đô ̣ng vâ ̣t sau ít
phút. Ở nồng đô ̣ 5ppm có thể gây ảnh hưởng xấ u đế n đường hô hấ p. Với khoảng 0,6ppm,
nế u con người tiế p xúc lâu dài có thể gây các bê ̣nh nghiêm tro ̣ng về phổi. Đối với thực
vật, ở nồng độ khoảng 0,5ppm khí NO2 làm cho cây chậm phát triển.
Khí NOx bị oxy hóa trong khí quyển trong thời gian dài từ vài giờ đến nhiều ngày
biến thành axit nitric và các axit này bị mưa hấp thụ, theo mưa rơi xuống đất tạo thành
mưa axit. Mưa axit gây tác hại nguy hiểm đến sức khỏe con người, phá hủy sự cân bằng
sinh thái, gây thiệt hại cho mùa màng, phá hủy rừng và hủy diệt sự sống.
1.4. Tác hại của khí CO
Khí CO là loa ̣i khí không màu, không mùi vi,̣ đươ ̣c ta ̣o ra từ quá trình cháy không
hoàn toàn của nguyên liệu than. CO có ảnh hưởng rấ t lớn đế n sức khỏe của con người,
đặc biệt là đối với phụ nữ mang thai và người có bê ̣nh về tim ma ̣ch, nế u tiế p xúc với CO
sẽ rấ t nguy hiể m đế n tính ma ̣ng vì ái lực của CO với hemoglobin cao gấ p 200 so với oxi
nên khi vào máu sẽ tác du ̣ng ngay với hemoglobin và các trở quá trình vâ ̣n chuyể n oxi
từ máu đế n mô.
Ở nồng độ khoảng 5ppm có thể gây đau đầ u, chóng mă ̣t.Từ 10 – 250 ppm có thể gây

tổ n ha ̣i đế n hê ̣ thống tim ma ̣ch và thâ ̣m chí có thể dẫn đế n tử vong.
Rất nhiều nghiên cứu trên đô ̣ng vật và con người đã chứng minh rằ ng những người
có bê ̣nh về tim ma ̣ch sẽ bi ̣căng thẳ ng thêm khi nồ ng đô ̣ CO ở trong máu tăng cao.
Đặc biệt các nghiên cứu lâm sàn đã cho thấ y người hay bi ̣ đau đầ u khi tiế p xúc với
CO ở nồ ng đô ̣ cao sẽ kéo dài thời gian đau. Những người khỏe ma ̣nh cũng sẽ chiụ ảnh
hưởng bởi tác đô ̣ng của CO khi tiếp xúc ở nồng đô ̣ cao dẫn đến giản khả năng thi ̣ lực,
năng lực làm viê ̣c, khả năng học tâ ̣p và hiệu suấ t công viê ̣c.
Với những tác ha ̣i nghiêm trong của các khí thải từ lò hơi đốt dầu FO như đã trình bày
trên thì cầ n phải có phương pháp xử lý lươ ̣ng khí thải đô ̣c ha ̣i đó một cách thích hợp


trước khi đưa ra ngoài môi trường để hạn chế tình trạng ô nhiễm môi trường không khí
do khí thải từ lò hơi đốt dầu FO gây ra.


CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ
2.1 Cơ sở lí thuyết các phương pháp xử lí
2.1.1 Sơ lược về phương pháp hấp thụ.
Hấp thụ là phương pháp làm sạch khí thải độc hại (chất bị hấp thụ) vào trong môi
trường lỏng (dung môi hấp thụ). Khi tiếp xúc với khí thải, chất độc hại sẽ tác dụng với
các chất trong môi trường mỏng và được giữ lại theo 2 cách hấp thụ vật lý và hấp thụ
hóa học.
Hấp thụ vật lý: về thực chất chỉ là sự hòa tan các chất bị hấp thụ vào trong dung môi
hấp thụ, chất khí hòa tan không tạo ra hợp chất hóa học với dung môi, nó chỉ thay đổi
trạng thái vật lý từ thể khí biến thành dung dịch lỏng (quá trình hòa tan đơn thuần của
chất khí trong chất lỏng).
Hấp thụ hóa học: trong quá trình này chất bị hấp thụ sẽ tham gia vào một số phản
ứng hóa học với dung môi hấp thụ. Chất khí độc hại sẽ biến đổi về bản chất hóa học và
trở thành chất khác.
Cơ cấu của quá trình này có thể chia thành ba bước:

 Khuếch tán các phân tử chất ô nhiễm thể khí trong khối khí thải đến bề mặt của
chất lỏng hấp thụ
 Thâm nhập và hòa tan chất khí vào bề mặt của chất hấp thụ
 Khuếch tán chất khí đã hoà tan trên bề mặt ngăn cách vào sâu trong lòng khối
chất lỏng hấp thụ
Quá trình hấp thụ mạnh hay yếu là tùy thuộc vào bản chất hóa học của dung môi và
các chất ô nhiễm trong khí thải.
Như vậy để hấp thụ được một số chất nào đó ta phải dựa vào độ hòa tan chọn lọc của
chất khí trong dung môi để chọn lọc dung môi cho thích hợp hoặc chọn dung dịch thích
hợp (trong trường hợp hấp thụ hóa học). Quá trình hấp thụ được thực hiện tốt hay xấu
phần lớn là do tính chất dung môi quyết định
Ưu điểm
Rẻ tiền, nhất là khi sử dụng H2O làm dung môi hấp thụ, các khí độc hại như SO2,
H2S, NH3, HF,... có thể được xử lí rất tốt với phương pháp này với dung môi nước và
các dung môi thích hợp.
Có thể sử dụng kết hợp khi cần rửa khí làm sạch bụi, khi trong khí thải có chứa cả
bụi lẫn các khí độc hại mà các chất khí có khả năng hòa tan tốt trong nước rửa
Nhược điểm


Hiệu suất làm sạch không cao, hệ số làm sạch giảm khi nhiệt độ dòng khí cao nên
không thể dùng xử lí các dòng khí thải có nhiệt độ cao, quá trình hấp thụ là quá trình tỏa
nhiệt nên khi thiết kế, xây dựng và vận hành hệ thống thiết bị hấp thụ xử lí khí thải nhiều
trường hợp ta phải lắp đặt thêm thiết bị trao đổi nhiệt trong tháp hấp thụ để làm nguội
thiết bị, tăng hiệu quả của quá trình xử lí. Như vậy, thiết bị sẽ trở nên cồng kềnh, vận
hành phức tạp
Khi làm việc, điều chỉnh mật độ tưới của pha lỏng không tốt, đặc biệt khi dòng khí
thải có hàm lượng bụi lớn.
Việc lựa chọn dung môi thích hợp sẽ rất khó khăn, khi chất khí cần xử lí không có
khả năng hòa tan trong nước. Lựa chọn dung môi hữu cơ sẽ nảy sinh vấn đề: các dung

môi này có độc hại cho người sử dụng và môi trường hay không? Việc lựa chọn dung
môi thích hợp là bài toán hóc búa mang tính kinh tế và kĩ thuật, giá thành dung môi
quyết định lớn đến giá thành xử lý và hiệu quả xử lý.
Phải tái sinh dung môi (dòng chất thải thứ cấp) khi sử dụng dung môi đắt tiền. Chất
thải gây ô nhiễm nguồn nước hệ thống càng trở nên cồng kềnh phức tạp.
2.1.2. Sơ lược về phương pháp hấp phụ
Khác với quá trình hấp thụ, trong quá trình hấp phụ người ta dùng chất rắn xốp để
hút các chất khí độc có trong khí thải trên bề mặt chất rắn được gọi là chất hấp phụ và
các cấu tử khí được hút vào bề mặt chất hấp phụ gọi là chất bị hấp phụ. Phương pháp
này được dùng phổ biến nhất trong việc thu hồi các cấu tử quí để sử dụng lại trong công
nghiệp hóa chất.
Trong kĩ thuật xử lý ô nhiễm không khí, phương pháp hấp phụ được dùng để thu hồi
và sử dụng lại hơi của các chất hữu cơ, khử mùi thải ra của các nhà máy sản xuất thực
phẩm, thuộc da, nhuộm, chế biến khí tự nhiên, công nghệ tổng hợp hữu cơ….
Căn cứ vào bản chất liên kết giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ phân thành 2 loại:
 Hấp phụ vật lý: là hấp phụ đa phân tử (hấp phụ nhiều lớp), lực liên kết là lực hút
giữa các phân tử, không tạo thành hợp chất bề mặt.
 Hấp phụ hóa học: là hấp phụ đơn phân tử (hấp phụ một lớp). Lực liên kết là lực
liên kết bề mặt tạo nên hợp chất bề mặt.
Ưu điểm
Làm sạch và thu hồi được khá nhiều chất ô nhiễm thể hơi hay khí. Nếu các chất này
có giá trị kinh tế cao thì sau khi hoàn nguyên chất hấp phụ, chúng sẽ được tái sử dụng
trong công nghệ sản xuất mà vẫn giảm được tác hại gây ô nhiễm. Chất hấp phụ cũng


khá dễ kiếm và rẻ tiền. Thông dụng nhất là than hoạt tính (hấp phụ được nhiều chất hữu
cơ)
Nhược điểm
Khi hoàn nguyên chất hấp phụ sẽ sinh ra các trường hợp ô nhiễm thứ cấp (nếu chất
ô nhiễm hoàn toàn là chất độc hại nguy hiểm cần thải bỏ hay có giá trị kinh tế không

cao không cần tái sử dụng). Trường hợp chất hấp phụ có giá thành rẻ, dễ kiếm có thể bỏ
nó đi. Không hiệu quả khi dòng khí ô nhiễm chứa cả bụi lẫn chất ô nhiễm thể hơi hay
khí vì bụi dễ gây nên tắc thiết bị và làm giảm hoạt tính hấp phụ của chất hấp phụ (lúc
này nếu muốn sử dụng ta phải lọc bụi trước khi cho dòng khí vào thiết bị hấp phụ). Hiệu
quả hấp phụ kém nếu nhiệt độ khí thải cao. Với các chất khí bị hấp phụ có khả năng bắt
cháy cao việc tiến hành nhả hấp bằng dòng khí có nhiệt độ cao cũng sẽ vấp phải nguy
cơ cháy tháp hấp phụ.
2.1.3. Sơ lược về phương pháp đốt.
Nhiều ngành công nghiệp sinh ra các dòng khí thải không có giá trị thu hồi nên các
phương pháp hấp thụ ,hấp phụ không mang tính khả thi. Phương pháp đốt (thiêu hủy)
được sử dụng cho các loại khí này và cả những dòng khí thải mà việc thu hồi rất khó
thực hiện, chúng có thể cháy được nhưng sinh ra chất ô nhiễm thứ cấp không độc hại
hay ít độc hại hơn. Các chất khí thải được sử lý theo phương pháp đốt thường là các
hợp chất hydrocacbon, các dung môi hữu cơ…. Việc xử lý khí thải theo phương pháp
này được sử dụng trong trường hợp khí thải có nồng độ chất độc cao vượt quá giới hạn
bắt cháy và có chứa hàm lượng oxygen đủ lớn.
Quá trình đốt được thực hiện trong hệ thống gồm những thiết bị liên kết đơn giản có
khả năng đạt hiệu suất phân hủy cao. Hệ thống đốt bao gồm cửa lò đốt, bộ mồi lửa đốt
bằng nhiên liệu và khí thải (chất hữu cơ), buồng đốt tạo đủ thời gian oxy hóa.
Theo cách thực hiện quá trình đốt ,thiết bị đốt có thể chia làm 3 nhóm chính như sau:
• Đốt cháy trực tiếp.
• Thiêu nhiệt.
• Oxy hóa xúc tác.
Để lựa chọn phương pháp xử lí ta phải phân tích phạm vi ứng dụng, ưu, nhược điểm
của các phương pháp xử lí khí thải đã nêu trên để làm cơ sở lựa chọn phương pháp thích
hợp.
Ưu điểm
Những khí có khả năng bắt cháy cao và nhiệt trị cao có thể được xử lí bằng phương
pháp đốt. Thông thường những hợp chất hữu cơ, nhất là nhũng hợp chất chưa no là

những chất có khả năng bắt cháy cao khi đốt. Phương pháp đốt trực tiếp là giải pháp
thỏa đáng khi xử lý khí thải không chứa nhiều chất ô nhiễm vô cơ như S, Cl, F…Trong
những trường hợp khí thải có nhiệt độ cao có thể không cần phải gia nhiệt trước khi đưa
vào đốt. Phương pháp đốt hoàn toàn phù hợp với việc xử lý các khí thải độc hại không
cần thu hồi hay khả năng thu hồi thấp,khí thu hồi không có giá trị kinh tế cao. Có thể
tận dụng nhiệt năng trong quá trình xử lý vào mục đích khác
Nhược điểm
Phải có hệ thống thiết bị đốt thích hợp không sinh ra khói và các chất ô nhiễm thứ
cấp gây độc hại. Nên trong khi nghiên cứu, thiết kế triển khai phải chú ý tốt đến tất cả
các điều kiện duy trì phản ứng cháy, để có được một thiết bị đốt cho hiệu quả cao.
Như vậy việc lựa chọn phương pháp hấp thụ làm đối tượng nghiên cứu, áp dụng cho xử
lý khí SO2 của nhà máy Nhiệt điện sẽ là một hướng đi phù hợp, và hiệu quả
2.2. Lựa chọn phương pháp
Quá trình hấp thụ được thực hiện trong nhiều loại tháp khác nhau. Sau đây là một số
tháp thường dùng:
• Tháp phun rỗng
• Tháp rửa khí có đệm
• Tháp rửa khí theo kiểu sủi bọt.
2.2.1.Tháp phun rỗng.
Là một dạng tháp được chế tạo bằng kim loại hoặc bê tông. Tiết diện tháp có thể hình
tròn hay hình chữ nhật. Dòng khí và dịch trong tháp có thể chuyển động cùng chiều,
ngược chiều hoặc cắt nhau. Các mũi phun có thể bố trí một tầng hoặc nhiều tầng hoặc
đặt dọc trục thiết bị. Dòng khí thải chứa chất ô nhiễm khi tiếp xúc với dịch phun trong
tháp sẽ cuốn theo dịch phun.
Hiệu quả hoạt động của tháp còn phụ thuộc vào tính chất của dòng khí thải, dung dịch
phun và các thông số động lực học đi trong tháp.
2.2.2. Tháp rửa khí có đệm.
Đây là một dạng cải tiến từ các tháp rửa khí rỗng vừa trình bày ở trên. Trong phần
không gian của tháp người ta đặt các khâu đệm chế tạo từ các vật liệu như gốm, sứ,

gỗ…. Các khâu đệm này có hình dạng hình trụ, vành khuyên… có thể xếp ngẫu nhiên
hay theo thứ tự.


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

• Xử lý được với các khoảng dao động nồng độ rộng.
• Xử lý được với loại nồng độ cao
• Xử lý được với nhiều loại khí thải hoặc hỗn hợp khí thải.


CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT VÀ LỰA CHỌN QUY TRÌNH XỬ LÝ
3.1 Hấp thụ khí SO2 bằng nước
Hấp thụ khí SO2 bằng nước là một trong những phương pháp đơn giản được áp dụng
sớm nhất để loại bỏ khí SO2 trong khí thải, nhất là trong khói thải các loại lò công
nghiệp.
Hệ thống xử lý khí SO2 bằng nước bao gồm 2 giai đoạn
Giai đoạn 1: Hấp thụ khí thải chứa SO2 bằng cách phun nước vào trong dòng khí thài
hoặc cho khí thải đi qua một lớp vật liệu đệm (vật liệu rỗng) có tưới nước – scrubơ;
Giai đoạn 2: Giải thoát khí SO2 ra khỏi chất hấp thụ để tái sử dụng nước sạch và thu
hồi SO2 (nếu cần).
Nồng độ hòa tan của khí SO2 trong nước giảm khi mà nhiệt độ nước tăng cao, vì vậy
nhiệt độ của nước cấp vào hệ thống dùng để hấp thụ khí SO2 phải đủ thấp. Còn để tái
sử dụng nước, giải thoát khí SO2 khỏi nước thì nhiệt độ của nước phải cao. Cụ thể là
khi ở nhiệt độ 100°c thì SO2 bay hơi ra một cách hoàn toàn và trong dòng khí thoát ra
sẽ có lẫn cả hơi nước. Và bằng phương pháp ngưng tụ người ta sẽ thu được khí SO2 với
độ đậm đặc rất cao s= 100% để dùng vào mục đích sản xuất axit sunfuric.
Lượng nước lý thuyết tính bằng cần có để hấp thụ 1 tấn SO2 đến trạng thái bão hòa
ứng với nhiệt độ và nồng độ SO2 khác nhau trong khí thải
Lượng nước lý thuyết tính bằng cần có để hấp thụ 1 tấn SO2 đến trạng thái bão hòa
ứng với nhiệt độ và nồng độ SO2 khác nhau trong khí thải
Nồng độ SO2 trong khí thải
Lượng nước(m3) ở nhiệt độ(◦C)
10◦C 15◦C 20◦C
12
48

55
66
10
57
67
78
8
70
84.5 96.2
6
92
106 123
4
140 165 200
Thực tế , lượng nước dùng phải lớn hơn một ít so với lượng nước lý thuyết vì khi nước
sau khi ra khỏi thiết bị hấp thụ , luôn không thể đạt mức bão hòa khí SO2 trong nó.
Khi giải hấp thụ thì cần phải đun nóng một lượng nước rất lớn tức phải cần có một
nguồn cấp nhiệt (hơi nước) công suất lớn. Đây là một khó khăn. Ngoài ra, nếu muốn sử
dụng lại nước cho quá trình hấp thụ thì nước đó phải được làm nguội xuống gần 10°c –
tức phải cần đến nguồn cấp lạnh. Đây cũng là vấn đề không đơn giản và rất tốn kém
Sơ đồ hệ thống xử lí SO2 bằng nước
1-tháp hấp thụ


2-tháp giải thoát khí SO2
3- thiết bị ngưng tụ
4,5 thiết bị trao đổi nhiệt
6-bơm
Từ các nhược điểm nói trên, phương pháp hấp thụ khí SO2 bằng nước này chỉ áp dụng
được khi:

– Nồng độ ban đầu của khí thải có nồng độ SO2 tương đối cao;
– Khi có sẵn nguồn cấp nhiệt (hơi nước) với giá rẻ;
– Khi có sẵn nguồn nước lạnh;
– Có thể xả được nước thải thứ cấp có chứa tương đối nhiều axit ra sông ngòi
Trường hợp khí thải chứa nhiều SO2 như trong công đoạn nấu quặng sunfua kim loại
của công nghiệp luyện kim màu chẳng hạn, nồng độ SO2 trong khí thải có thể đạt 2 –
12%, người ta có thể xử lý khí SO2 bằng nước kết hợp với quá trình oxy hóa SO2 bằng
chất xúc tác.
Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 bằng nước kết hợp với oxy hóa bằng xúc tác
1-xiclon
2- tháp oxy hóa nhiều tầng xúc tác
3- thiết bị làm nguội
4 scrubo rửa khí
Quá trình cũng được thực hiện thành hai giai đoạn. Giai đoạn thứ nhất: khí S02 kết hợp
vãi oxy nhờ sự có mật của chất xúc tác vanađi (V) để biến thành anhiđrit sunfuric SO3
và giai đoạn thứ hai là dùng nước tưới trong scrubơ dể anhiđrit sunfuric kết hợp với
nước tạo thành axit sunfuric H2SO4.
Trong giai đoạn thứ nhất, phản ứng oxy hóa khí SO2 có tỏa nhiệt và phản ứng xảy ra
càng mạnh ở nhiệt độ càng thấp, do đó cần thực hiện quá trinh này qua nhiều tầng xúc
tác, sau mỗi tầng đều được làm nguội.
Sơ đồ hệ thống xử lý SO2 bằng nước kết hợp với oxy hóa bằng chất xúc tác được thể
hiện qua hình
3.2. Hấp thụ khí SO2 bằng đá vôi (CaCO3) hoặc vôi nung (CaO)
Trong đó, phương pháp hấp thụ với dung dịch hấp thụ là Ca(OH)2 hiệu suất xử lý của
quá trình có thể lên đến 85 – 90% trong việc loại bỏ SO2. Và đây là một trong những
phương pháp được sử dụng khá rộng rãi trong các quá trình xử lý khí thải
Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 bằng đá vôi
Phương pháp hấp thụ xử lý khí thải chứa SO2 diễn ra như sau