Đồ án tốt nghiệp: Tính toán và thiết kế hệ thống xử lý, thu hồi NH3 trong khí phóng không của nhà máy sản xuất Amoniac

Đồ án tốt nghiệp

Lớp QT&TB K46

Mục lục
Lời nói đầu....................................................................................5
Phần I.Tổng quan.........................................................................7
Chơng I. Ô nhiễm không khí do khí thải trong công nghiệp hoá chất
.......................................................................................................7
I.Các nguồn gây ô nhiễm khí trong công nghiệp sản xuất hoá chất
.......................................................................................................7
1.Công nghiệp sản xuất axit Sunfuric................................7
2.Công nghiệp sản xuất axit Nitric.....................................8
3.Công nghiệp sản xuất giấy.............................................8
4.Công nghiệp sản đồ nhựa..............................................9
5.Công nghiệp lọc hoá dầu................................................9
6.Công nghiệp sản xuất phân bón..................................10
7.Công nghiệp sản xuất xi măng.....................................10
8.Công nghiệp sản xuất lu huỳnh....................................10
II.Lợng hơi và khí độc hại rò rỉ từ các thiết bị công nghệ.........11
III.Tác hại của các chất gây ô nhiễm khí.....................................15
1.Khí CO..........................................................................15
2.Khí Nitơ oxit..................................................................16
3.Khí SO2........................................................................17
4.Khí H2S.........................................................................17
5.Khí Clo..........................................................................18
6.Khí Amoniac.................................................................18
IV.Một số phơng pháp xử lý khí thải trong công nghiệp hoá chất19
1. Một số phơng pháp xử lý khí thải trong công nghiệp hoá chất19
2. Phơng pháp hấp thụ xử lý khí thải chứa NH 3.......................22
Đào Xuân Huần

Trang 3


Đồ án tốt nghiệp

Lớp QT&TB K46

a.Nguyên lý quá trình........................................................22
b.Các yếu tố ảnh hởng đến quá trình ............................23
Chơng II.Công nghệ sản xuất NH3..........................................24
I.Lịch sử phát triển của công nghệ tổng hợp NH 3...........24
II.Giới thiệu chung về quá trình tổng hợp Amoniac24
III.Tính chất của Amoniac...............................................25
IV.Cơ sở lý luận quá trình tổng hợp NH3...........27
V.Dây chuyền sản xuất NH3.......................................33
VI.Thuyết minh lu trình công nghệ.................................36
Chơng III.Tính cân bằng vật chất của quá trình phóng không. .38
I.Cân bằng vật chất cho tháp tổng hợp NH3................40
II.Cân bằng vật chất cho thiết bị làm lạnh bằng H2O.....43
III.Cân bằng vật chất cho quá trình phóng không...........47
IV.Tính cân bằng vật chất cho quá trình phóng không theo
năng suất phân xởng........................................................51
Phần II. Quá trình xử lý và thu hồi NH3 trong khí phóng không.53
Chơng I. Lập luận tính kinh tế của quá trình xử lý và
thu hồi NH3 trong khí phóng không................................53
Chơng II. Dây chuyền công nghệ quá trình hấp thụ
NH3
trong khí phóng không.....................................................54
Chơng III.Tính toán quá trình hấp thụ NH3 trong khí

phóng không.................................................................56
I.Tính toán thiết bị chính...............................................56
II.Tính toán cơ khí...........................................................66
III.Tính toán thiết bị phụ.................................................75
IV.Tính cân bằng nhiệt lợng cho quá trình hấp thụ........88
V.Tính cân bằng vật chất cho quá trình nhả hấp thụ. . ..90
Đào Xuân Huần

Trang 4


Đồ án tốt nghiệp

Lớp QT&TB K46

Kết luận ......................................................................................91
Tài liệu tham khảo.......................................................................92

LờI NóI ĐầU
Bảo vệ môi trờng là một vấn đề sống còn của đất nớc , của
nhân loại, là nhiệm vụ có tính xã hội sâu sắc , gắn liền với cuộc đấu
tranh xóa đói giảm nghèo của mỗi nớc , với cuộc đấu tranh vì hòa
bình và tiến bộ xã hội trên phạm vi toàn thế giới
Đó là lời mở đầu của Bản chỉ thị số 36-CT/TW ngày 25/6/1998
của Bộ Chính trị Ban Chấp hành Trung ơng Đảng Cộng Sản Việt
Nam khoá 8
Quán triệt tinh thần và nội dung của chỉ thị nêu trên , từ đó
cho đến nay công tác bảo vệ môi trờng, chống suy thoái môi trờng
trong mọi lĩnh vực đời sống, công nghiệpđã và đang đợc các
ngành các cấp , mọi ngời dân, mọi cơ sở sản xuất công nghiệp hết

sức quan tâm .
Mặc dù vậy môi trờng nói chung và môi trờng không khí nói
riêng, đặc biệt tại các khu công nghiệp vẫn có những dấu hiệu ô
nhiễm đáng lo ngại . Phần lớn các nhà máy xí nghiệp cha đợc trang bị
hoặc trang bị thiếu đồng bộ các hệ thống xử lý khí thải, bụi, nớc thải
và hàng ngày thải vào bầu khí quyển một lợng khổng lồ các chất độc
hại gây ô nhiễm nghiêm trọng cả một vùng rộng lớn quanh nhà máy.
Do đặc thù của công nghiệp hoá chất, khí thải của các nhà máy
hoá chất còn chứa rất nhiều các khí độc hại và nồng độ của chúng vợt nhiều lần tiêu chuẩn cho phép. Theo tính chất hoá lý ngời ta phân
loại khí thải làm hai nhóm : Nhóm vô cơ bao gồm các khí SO 2 , SO3 ,
Đào Xuân Huần

Trang 5


Đồ án tốt nghiệp

Lớp QT&TB K46

H2S , CO , CO2 , NOX , NH3 , HCl , H2SO4 , HFNhóm hữu cơ bao
gồm : Benzen , butan , axeton , các axit hữu cơ , các dung môi hữu cơ.
Tuỳ theo thành phần và khối lợng khí thải để tiến hành một phơng pháp xử lý phù hợp, đảm bảo kỹ thuật xử lý và tính kinh tế của ph ơng pháp đó . Khi lựa chọn thiết bị làm sạch khí thải cần phải tính
đến hiệu quả làm sạch, những chi phí đầu t ban đầu , những chi
phí trong quá trình vận hành , tuổi thọ của hệ thống xử lý, đơn giản
trong vận hành , dễ dàng kiểm tra sửa chữa , chi phí điện năng hợp
lý
Trong nội dung thiết kế tốt nghiệp này, em đã tiến hành tính
toán, thiết kế hệ thống xử lý , thu hồi khí NH 3 trong khí phóng không
của nhà máy sản xuất NH3. Dù đã hết sức cố gắng nhng bản tính
toán và thiết kế còn nhiều hạn chế , em rất mong đợc các thầy cô hớng dẫn chỉ bảo thêm.

Sinh viên Đào Xuân Huần

Đào Xuân Huần

Trang 6


Đồ án tốt nghiệp

Lớp QT&TB K46

Phần i.Tổng quan
Chơng I. Ô nhiễm không khí do khí thải trong công nghiệp hoá
chất.
I.Các nguồn gây ô nhiễm trong công nghiệp hoá chất
Công nghệ hoá chất bao gồm rất nhiều loại nhà máy, sản xuất
ra rất nhiều loại sản phẩm khác nhau, phục vụ cho đời sống,
công nghiệp, quốc phòng, và do đó về khía cạnh ô nhiễm khí cũng
có rất nhiều vấn đề chuyên môn riêng biệt và đa dạng
Một số nguồn ô nhiễm khí điển hình trong công nghệ hoá chất
nh sau:
1.Công nghiệp sản xuất Axit sunfuric
Axit sunfuric H2SO4 có thể đợc sản xuất từ lu huỳnh đơn chất
( S có thể đợc thu từ khí đốt thiên nhiên), từ Sunfua Sắt, quặng
FeS2 , phản ứng xảy ra nh sau:
Từ lu huỳnh S + O2

SO2

Từ quặng Pirit 4 FeS2 + 1102

Đào Xuân Huần

2 Fe2O3 + 8SO2

Trang 7


Đồ án tốt nghiệp

Lớp QT&TB K46

Sunfua đioxit thu đợc từ quá trình nung đốt trên đây thờng có
hàm lợng từ 8

44% đợc cho tiếp xúc với chất xúc tác ở nhiệt độ

4500C để oxi hoá SO2.
2 SO2 + O2

2 SO3

Tiếp theo SO3 đợc hấp thụ bởi H2SO4 loãng để đạt đợc độ đậm
đặc theo yêu cầu:
SO3 + H2O

H2SO4

Trong thiết bị oxi hoá xúc tác nhiều lớp (4

chuyển hoá là 96

5 lớp) tỷ lệ SO2 đợc

98%, phần còn lại đợc phát thải vào khí quyển.

Đối với nhà máy công suất 1500 tấn H 2SO4/ ngày, lợng phát thải ( nhờ
nâng cao hiệu quả chuyển đổi ) có thể hạ xuống từ 44 xuống 4 tấn /
ngày, từ đó làm tăng thêm 54 tấn H2SO4/ ngày
Nồng độ SO2 trong khi thải của dây chuyền sản xuất H 2SO4
hiện đại có thể đạt 1,33g/ m3.
2.Công nghệ sản xuất axit nitric: HNO 3
Phơng pháp phổ biến để điều chế axit nitric là đốt có xúc tác
Amôniac trong không khí. Các phản ứng xảy ra nh sau:
4NH3 + 5 O2
2NO + O2
3NO2 + H2O

4 NO + 6 H2O + Q
2 NO2 + Q
2HNO3 + NO + Q

Chất ô nhiễm phát thải vào khí quyển chủ yếu là NO 2 (nồng
độ phát thải ở ống khói dao động ở khoảng 1500

3000ppm), ngoài

ra còn có NO, NH3 . Công nghệ tiên tiến đã cho phép hạ nồng độ khí
NOx phát thải xuống còn 300 ppm
3.Công nghiệp sản xuất giấy

Chất gây ô nhiễm chủ yếu thoát ra từ công nghiệp sản xuất
giấy là khí SO2 , H2S, mùi hôi thối , buồn nôn . Giấy là sản phẩm thu
đợc bằng cách ép các lớp sợi Xenlulozơ. Nguyên liệu làm giấy là gỗ.
Đào Xuân Huần

Trang 8


Đồ án tốt nghiệp

Lớp QT&TB K46

Dăm gỗ đợc ngâm và nấu dới áp suất cao trong xút (NaOH) và natri
sunfua (NaS)
Kết quả là thu đợc dung dịch bột giấy màu đen có chứa một lợng nhỏ các chất H2S và các hợp chất Sunfua hữu cơ tạo ra mùi hôi thối
khó chịu.
Ngoài ra khi hoàn nguyên dung dịch nấu bột giấy để tái sử
dụng bằng cách cho bốc hơi, cặn bã đợc đốt trong các lò đặc biệt
để tạo thành tro natrisunfit Na 2SO3 và natri cacbonnat Na 2CO3. Trong
quá trình này thoát ra nhiều khí H 2S và các chất CH3HS , (CH3)2S ,
(CH3)2S2 có mùi hôi thối khó chịu đặc trng cho công nghiệp giấy.

Đào Xuân Huần

Trang 9


Đồ án tốt nghiệp

Lớp QT&TB K46

4.Công nghiệp sản xuất đồ nhựa:
Công nghiệp sản xuất gia công đồ nhựa tuy không phải là các
nguồn ô nhiễm lớn, tuy nhiên lại rất đa dạng do sự khác nhau trong dây
chuyền sản xuất, nguyên liệu, máy móc thiết bị.
Tại công đoạn chế biến: Polime hoá các nguyên liệu ban đầu
(mônôme) đợc tiến hành trong các thùng kín, nguy cơ gây ô nhiễm
hầu nh bị triệt tiêu.
Khi sửa chữa các loại thùng chứa, đồ nhựa polime, khi dọn dẹp
các thiết bị phản ứng có thể làm bốc ra một số hơi, khí có mùi gây
khó chịu, dị ứng, nhất là cho công nhân vận hành giai đoạn này.
Tại công đoạn ép khuôn: Để tạo ra sản phẩm có chất lợng cao,
ngời ta đã trộn vào polyme nhiều loại phụ gia có tính độc hại cao nh
các khoáng chất có gốc Chì, Cadimi rất độc hại cho sức khoẻ.
5.Công nghệ lọc hoá dầu
Công nghệ chế biến dầu mỏ đã có những bớc phát triển mạnh
mẽ từ nhiều thập kỷ trớc. Giai đoạn đầu của quá trình lọc dầu là quá
trình chng áp - phân ly dầu thô ra thành nhiều cấp có tỷ trọng khác
nhau - đó là quá trình Cracking. Một số sản phẩm thu đợc sau quá
trình cracking có thể sử dụng ngay, phần còn lại đòi hỏi phải chế
biến tiếp.
Khí thải của nhà máy lọc dầu gồm có:
a. Hơi Hidrocacbon rò rỉ từ các khe hở , nắp đậy không kín
của thiết bị, thùng chứa.
b. Khí thải của các lò nung, bếp đun, vòi đốt sử dụng cho qúa
trình chng cất, trong đó có SO2 do đốt các tạp chất có S..
c. Khí có chứa các hợp chất của S nh H2SO4 thoát ra từ các tầng
của tháp chng cất , khí thải của các hợp chất của S từ phần cất đợc.

Đào Xuân Huần

Trang 10


§å ¸n tèt nghiÖp

Líp QT&TB – K46

d. Bôi víi thµnh phÇn cã h¹t rÊt mÞn tho¸t ra tõ c¸c qu¸ tr×nh
hoµn nguyªn c¸c chÊt xóc t¸c. §©y lµ chÊt g©y « nhiÔm chñ yÕu cña
nhµ m¸y läc dÇu.

§µo Xu©n HuÇn

Trang 11


Đồ án tốt nghiệp

Lớp QT&TB K46

6.Công nghiệp sản xuất phân bón ( phân đạm, phân
Supephotphat)
Công nghiệp sản xuất phân bón gốc nitơ gây ô nhiễm không
khí bởi các khí CO, H2S, SO2 , NH3.
Sản xuất phân Supephotphat đợc tiến hành theo phơng pháp
cho axit Sunfuric tác dụng với Phốt phát thiên nhiên (quặng
apatit,phôtphat canxi ) .Trong quặng luôn có thành phần flo (

1 %) .

Các hợp chất chứa flo phản ứng với H 2SO4 và thải ra HF và SiF 4. Lợng
phát thải các khí độc hại nhiều nhất ở công đoạn làm đông đặc bằng
cách thổi không khí và axit photphoric. Không khí thoát ra từ các quá
trình này có chứa khoảng 10 g/m 3 flo. Sau khi lọc sạch khí thải nồng
độ khí flo có thể giảm xuống còn 0,2 g/m 3.
7.Ô nhiễm không khí trong công nghiệp sản xuất xi măng
Chất gây ô nhiễm chủ yếu là bụi. Bụi thoát ra môi trờng xung
quanh từ các công đoạn sau đây:
Vận chuyển và chứa kho các loại vật liệu nh đá vôi, đất sét ,
phụ gia. Nếu thao tác quá trình với nguyên liệu ẩm thì bụi toả ra sẽ đợc
giảm thiểu đáng kể.
Sấy và nung: Toả nhiều bụi và khí SO 2 có nguồn gốc từ nhiên
liệu
Nghiền và trữ Klinker gây toả bụi
8.Ô nhiễm không khí trong công nghiệp sản xuất S
Lu huỳnh (S) đợc sản xuất trên cơ sở điện phân các muối alcalin
(kim loại kiềm: liti, natri, kali) trong dung dịch nớc hoặc ở trạng thái
nung chảy. Nguy cơ gây ô nhiễm không khí thờng do Cl2, HCl bị
thải ra ống khói.

Đào Xuân Huần

Trang 12


Đồ án tốt nghiệp

Lớp QT&TB K46

Bảng1. Các chất khí, bụi độc hại thải ra từ các nhà máy hoá chất.
TT
1

Nhà máy
HNO3

Các chất khí độc hại thải ra
NO, NO2 , NH3

2

HCl

HCl , Cl2

3

H2SO4
+ Sản xuất theo phơng pháp SO2, SO2, H2S, SO2, NH3.
N2

NO, NO2 , NH3, SO2 , Fe2O3

+ Phơng pháp tiếp xúc từ S

(bụi)

NH3
Phân bón tổng hợp

HCl , Cl 2
CO, CO2, H2S, SO2, NH3
NO, NO2 , NH3 , HF, H2SO4 ,

6
7

Supe Photphat
Nớc NH3

P2O5, HNO3
H2SO4 , HF, bụi Supephotphat
NH3

8

Photpho và axit Photphoric

P2O5, H2SO4 , HF, Ca3F( PO4)

Metanol
Axetylen
Cl2
Sợi nhân tạo
Cacbamit

(bụi)
CH3OH , CO
CH2=CH2, mồ hóng

HCl, Cl2
H2S, CS2
NH3, CO , (NH3)2CO (bụi)

4
5

9
10
11
12
13

II.Lợng hơi và khí thải độc hại rò rỉ từ các thiết bị công nghệ.

Đào Xuân Huần

Trang 13


Đồ án tốt nghiệp

Lớp QT&TB K46

Trong công nghiệp hoá chất luôn luôn có một hệ thống bình
chứa, thiết bị có dung tích, đờng ống áp lực cao Từ các thiết bị
trên luôn luôn có một lợng khí của chất chứa bên trong thiết bị thoát
ra ngoài qua khe hở, bích nối làm ô nhiễm bầu không khí bên trong
phân xởng nếu các thiết bị đặt trong nhà hoặc làm ô nhiễm bầu
khí quyển nếu thiết bị, đờng ống đặt ngoài trời.

Để có thể bảo vệ môi trờng, an toàn lao động các thiết bị áp
lực cần phải đợc thử nghiệm về độ kín và cho phép có một độ
không kín nhất định đợc tiêu chuẩn hoá tuỳ thuộc vào mức độ độc
hại hoặc nguy hiểm cháy nổ của môi chất chứa bên trong thiết bị.
Để kiểm soát đợc ô nhiễm do các nguồn phát thải dạng trên, cần
xác định lợng hơi, khí thoát ra qua khe hở của thiết bị cao áp.
Độ hở của thiết bị đờng ống xác định nh sau:
h=

1

P2T1
P1T2

1

Với h: Độ hở, h-1
P1, P2: áp suất tuyệt đối ban đầu và cuối cùng của thời gian thử
nghiệm
T1, T2 : Nhiệt độ tuyệt đối ban đầu và cuối thời gian thử
nghiệm
: Thời gian thử nghiệm , h
Nếu nhiệt độ và áp suất khí quyển không thay đổi trong suốt
thời gian thử nghiệm thì
1

P

h= .P
1

P : Độ sụt áp suất trong thời gian thử nghiệm
h: độ hở ,h-1
h đợc tiêu chuẩn hoá cho các thiết bị công nghệ khác nhau.
Lợng hơi, khí rò rỉ từ các thiết bị công nghệ
Đào Xuân Huần

Trang 14


Đồ án tốt nghiệp
G=

Lớp QT&TB K46

G1 G2

1 P1V
RT1

P2V
RT2

Nếu T1 = T2 = T
P.V

G = .RT
1
Rút trị số P từ trên ta có
G = h.

Với:

P1
V.
RT

G: Lợng hơi, khí rò rỉ từ thiết bị , Kg/ h

V: Dung tích thiết bị , m3
R: Hằng số chất khí trong thiết bị , J/ Kg. K
Trong

công thức trên P1/RT chính là khối lợng đơn vị

1

(kg/m3 ) của khí chứa trong thiết bị ứng với áp suất và nhiệt độ làm
việc , do đó ta có thể viết công thức trên dới dạng:
G=h. 1.V

, kg/h

Công thức trên cho phép xác định lợng khí rò rỉ nếu thiết bị
đợc thử độ kín bằng chính loại khí làm việc của nó.
Tiêu chuẩn Việt Nam 3959 - 1995. Chất lợng khí - Tiêu chuẩn
khí thải công nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ
1. Phạm vi áp dụng
a. Tiêu chuẩn này quy định giá trị nồng độ của các chất vô cơ
và bụi trong khí thải công nghiệp (tính bằng mg/m 3 khí thải) vào
không khí xung quanh.

Khí thải công nghiệp nói trong tiêu chuẩn này là khí và khí có
chứa bụi do các quá trình sản xuất, kinh doanh, dịch vụ, và do các
hoạt động khác tạo ra.
b.Tiêu chuẩn này áp dụng để kiểm soát nồng độ các chất vô cơ
và bụi có trong khí thải công nghiệp trớc khi thải vào môi trờng
Đào Xuân Huần

Trang 15


Đồ án tốt nghiệp

Lớp QT&TB K46

2. Bảng 2.Giá trị giới hạn cho phép của bụi trong khí thải
công nghiệp (mg/m3)
TT Thông số
1
Khói bụi: - Nấu kim loại
- Bê tông nhựa

500

200

400

100

-Các nguồn 600

400

- Xi măng

2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

khác
Bụi:

Giá trị giới hạn (A) Giá trị giới hạn (B)
400
200

- Chứa Silic

100

50

- Chứa amiăng
Antimon
Asen
Cadimi
Chì
Đồng
Kẽm
Clo
HCl
Fl, axit HF các nguồn
H2S
CO
SO2

không
40
30
20
30
150
150
250
500
100
6
1500

1500

không
25
10
1
10
20
30
20
200
10
2
500
500

NOX (các nguồn)

2500

1000

NOx (Cơ sở axit)

4000

1000

Đào Xuân Huần

Trang 16


Đồ án tốt nghiệp
17
18
19

H2SO4 (các nguồn)
HNO3
Amoniac

Lớp QT&TB K46
300
2000
300

35
70
100

Ghi chú: Phơng pháp lấy mẫu, phân tích, tính toán xác định
từng thông số cụ thể đợc quy định trong các tiêu chuẩn Việt Nam tơng ứng
Giá trị giới hạn A: áp dụng cho các cơ sở đang hoạt động.
Giá trị giới hạn ở cột B : áp dụng cho tấc cả các cơ sở kể từ ngày
cơ quan quản lý môi trờng quy định
Đối với khí thải của một số hoạt động sản xuất, kinh doanh dịch
vụ đặc thù, khí thải vào khí quyển theo các quy định riêng.
III.Tác hại của các chất gây ô nhiễm khí
Lợng không khí mà cơ thể cần cho sự hô hấp hàng ngày của

một con ngời vào khoảng 10 m3, do đó nếu trong không khí có lẫn
nhiều chất độc hại đó sẽ tạo điều kiện cho chúng xâm nhập sâu vào
cơ thể, gây ra những hậu quả rất nghiêm trọng cho tính mạng và sức
khoẻ con ngời.
1.Khí CO:
Cácbonoxit CO là một loại khí độc do nó có phản ứng rất mạnh
(có ái lực) với hồng cầu trong máu và tạo ra cacboxy hemoglobin
(COHb) làm hạn chế sự trao đổi và vận chuyển oxy trong máu đi
nuôi cơ thể.
Tuy nhiên khí CO không để lại hậu quả bệnh lý lâu dài hoặc
gây ra khuyết tật nặng nề đối với cơ thể.
Ngời bị nhiễm CO khi rời khỏi nơi ô nhiễm, nồng độ CO-Hb
trong máu giảm dần do CO đa thải ra ngoài qua đờng hô hấp.

Đào Xuân Huần

Trang 17


§å ¸n tèt nghiÖp

§µo Xu©n HuÇn

Líp QT&TB – K46

Trang 18


Đồ án tốt nghiệp

Lớp QT&TB K46

Bảng 3 . Triệu chứng của cơ thể ứng với nồng độ COHb trong máu

1
2

% COHb
trong máu
Không có dấu hiệu gì
< 1,0
Một vài biểu hiện không bình thòng trong thái 1,0 - 2,0

3

độ ứng xử
ảnh hởng đến hệ thần kinh trung ơng, kém

TT

Triệu chứng

nhạy cảm, giác quan, kém phân biệt độ sáng, 2,0

5,0

4
5
6
7

rối loạn tâm lý
Chức năng tim phổi bị ảnh hởng
Đau đầu nhẹ, giảm mạch máu ngoại vi
Đau đầu, mấp máy thái dơng
Đau đầu nhiều, mệt mỏi , hoa mắt, chóng

5,0
10
20
30

10
20
30
40

8
9

mặt, buồn nôn, nôn mửa, suy sụp
Suy sụp, ngất, mạch và nhịp thở chậm dần
40
Ngất, giảm mạch đập và nhịp thở, co giật từng 50

50
60

10

cơn
Hôn mê, co giật từng cơn, tim mạch suy giảm, 60

70

11

nguy cơ chết
Mạch yếu, thở chậm, yếu dần và tắt thở sau 70

80

12
13

vài giờ
Chết trong vòng 1 tiếng
Chết trong vòng vài phút

80 90
> 90

2. Khí Nitơ oxit NOx
Có tất cả 6 loại Nitơ oxit: N2O, NO , NO2, N2O3, N2O4, N2O5.
Trong số đó NO2 là đáng chú ý nhất về mức độ độc hại .
Nitơ oxit đợc biết đến nh là một chất gây kích thích viêm tấy
và có tác hại đối với hệ thống hô hấp. Tại nơi làm việc của công nhân
có ô nhiễm khí NOx có nồng độ < 3 ppm thì tác hại của NO x có thể
thấy rõ sau 3

5 năm. Hiện nay khí NOx đợc coi là chất độc hại tiềm

tàng gây lên bệnh viêm xơ phổi mãn tính.

Đào Xuân Huần

Trang 19


Đồ án tốt nghiệp

Lớp QT&TB K46

Bảng 4: Tác hại của NO 2 phụ thuộc vào nồng độ và thời gian tiếp
xúc
Nồng độ NO2
500
300 400
150 200

ppm
48 giờ
2 10 ngày
3 5 tuần

50

6

100

8 tuần

Thời gian tiếp xúc
Chết ngời
Gây viêm phổi và chết
Viêm xơ cuống phổi
Viêm cuống phổi và màng
phổi

3. Khí SO2:
Khí SO2 là loại khí dễ hoà tan trong nớc và đợc hấp thụ hoàn
toàn rất nhanh khi hít thở ở đoạn trên của đờng hô hấp. Khi hít thở
không khí có chứa SO2 với nồng độ thấp ( 1- 5 ppm) sẽ thấy xuất
hiện sự co thắt tạm thời các cơ mềm của khí quản, ở nồng độ 5 ppm
- cơ thể có biểu hiện bệnh lý rõ ràng khó thở , tức lồng ngực. Khi
nồng độ > 10 ppm thì đờng hô hấp bị co thắt nghiêm trọng.
4. Khí H2S.
Khí H2S là loại khí không màu , dễ cháy và có mùi đặc biệt
giống mùi trứng ung. Tại các khu công nghiệp các nhà máy hoá chất có
công đoạn đốt S, nồng độ H 2S trong không khí có thể lên đến 0,13
pmm. Ngỡng nhận biết mùi của H2S dao động trong khoảng 0,0005
0,13 ppm. ở nồng độ 10

20 ppm thì H2S làm chảy nớc mắt, viêm

mắt. Khi hít thở phải khí H2S sẽ gây xuất tiết nớc nhầy và gây viêm
toàn bộ tuyến hô hấp, ở nồng độ > 150 ppm , H 2S gây tê liệt cơ quan
khứu giác.

Đào Xuân Huần

Trang 20


Đồ án tốt nghiệp

Lớp QT&TB K46

5.Khí Clo.
Đây là loại khí màu vàng xanh, có mùi hăng cay và gây tác hại
đối với mắt, da và đờng hô hấp. Hít thở không khí ô nhiễm, bởi khí
Clo ta cảm thấy khí thở, bỏng rát da, cay đỏ mắt và nhìn bị mờ.
Bảng 5.Tác hại của khí Clo ở các nồng độ khác nhau:
Nồng độ khí Clo
trong
0,5
1 3
6
30
40

Tác hại đối với cơ thể
Có mùi nhẹ, không gây tác hại
Mùi khó chịu, gây chảy nớc mắt, mũi, viêm
mắt mũi
Viêm cổ họng
Ho, đau rát, cổ họng
Tổn thơng phổi nghiêm trọng nếu tiếp xúc

60

trực tiếp 30 60 phút
Gây chết ngời
Chết sau vài nhịp thở

100
1000

6. Khí NH3
Amoniac có thể có trong không khí dới dạng lỏng và khí
Đây là loại khí không màu, có mùi hắc, khai. Tác hại chủ yếu của
nó là làm viêm da và đờng hô hấp. Mùi amôniac có thể nhận biết đợc
ở nồng độ 5

10 ppm, ở nồng độ 150

cay mắt , ở nồng độ 400

200 ppm gây khó chịu và

700 ppm gây viêm mắt, mũi , tai , họng

một cách nghiêm trọng, ở nồng độ

2000 ppm da bị cháy bỏng ngạt

thở và tử vong sau vài phút.

Đào Xuân Huần

Trang 21


Đồ án tốt nghiệp

Lớp QT&TB K46

IV.Một số phơng pháp xử lý khí thải trong công nghiệp hoá chất.
1.Một số phơng pháp xử lý khí thải trong công nghiệp hoá chất.
Khí thải của các nhà máy, xí nghiệp công nghiệp còn chứa
rất nhiều chất độc hại vợt nhiều lần tiêu chuẩn cho phép. Tùy theo
thành phần và khối lợng khí thải mà ta chọn phơng pháp xử lý phù hợp
đảm bảo kỹ thuật xử lý và tính kinh tế của phơng pháp. Khi lựa chọn
thiết bị làm sạch khí thải cần phải tính đến hiệu quả làm sạch,
những chi phí đầu t ban đầu, những chi phí trong quá trình vận
hành, tuổi thọ của hệ thống xử lý, đơn giản trong vận hành, dễ kiểm
tra, sửa chữa, diện tích chiếm chỗ hợp lý, chi phí điện năng ở mức
tối u.
a.Phơng pháp hấp thụ
Xử lý các chất độc hại có trong khí thải bằng phơng pháp hấp
thụ (hút thu và hoà tan) đợc sử dụng nhiều khi lu lợng dòng khí thải lớn
và nồng độ các khí độc hại cao. Ngoài ra khi áp dụng phơng pháp này
có thể đạt hiệu quả kinh tế cao và có thể thu hồi các chất để sử
dụng tuần hoàn hoặc chuyển sang công đoạn sản xuất sản phẩm
khác.
Sự hấp thụ là quá trình hút thu chọn lọc một hay một số thành
phần của hỗn hợp khí bằng chất hút thu thể dịch , chất hút thu thể
dịch này gọi là chất hấp thụ.
Quá trình hấp thụ có thể chia thành hấp thụ vật lý và hấp thụ

hoá học. Khi xảy ra hấp thụ vật lý những phần tử bị hấp thụ không đi
vào những phần tử hấp thụ, nghĩa là quá trình hấp thụ thành phần
riêng bằng chất hấp thụ không kéo theo phản ứng hoá học. Khi áp suất
riêng phần của khí thành phần có trong hỗn hợp khí cao hơn áp suất
cân bằng trên bề mặt dịch thì quá trình hấp thụ tiếp tục. Khi hấp
thụ hoá học những thành phần bị hấp thụ sẽ tác động tơng hỗ hoá học
với các phân tử hoạt tính của chất hấp thụ và tạo thành hỗn hợp hoá
Đào Xuân Huần

Trang 22


Đồ án tốt nghiệp

Lớp QT&TB K46

học mới . Khi này áp lực cân bằng của khí thành phần trên bề mặt
dung dịch ít hơn một chút so với sự hấp thụ vật lý và nó có khả năng
tách ra hoàn toàn khỏi dòng khí thải.
Sự phối hợp hấp thụ và khử hấp thụ cho phép sử dụng thời gian
dài mà không bị tiêu hao dịch hấp thụ trong một vòng kín hấp thụkhử hấp thụ-hấp thụ và nhận đợc thành phần bị hấp thụ ở dạng sạch.
b.Phơng pháp hấp phụ
Phơng pháp hấp phụ (hút bám) có ý nghĩa quan trọng khi cho
phép lôi cuốn các tạp chất khí độc hại ra khỏi khí thải.
Những chất hấp phụ đợc áp dụng để xử lý khí thải phải có bề
mặt riêng rất lớn và phải đáp ứng một số các yêu cầu sau:
Có khả năng hấp phụ lớn
Không tác dụng hoá học với các thành phần khí riêng biệt có
trong khí thải
Có tính chọn lọc cao

Có độ bền lớn
Có khả năng hoàn nguyên
Có giá thành hạ
Một số chất hấp phụ đợc sử dụng phổ biến là : Than hoạt tính,
Silicagen, Aliumogen, Zeolit
Sự khử hấp phụ là một giai đoạn quan trọng của chu trình hấp
phụ khử hấp phụ. Đây là quá trình nhằm khôi phục lại hoạt tính vốn
có của chất hấp phụ và đây chính là quá trình hấp phụ ngợc.
c.Phơng pháp thiêu huỷ
Phơng pháp thiêu huỷ đợc áp dụng khi không có yêu cầu hoặc
không có khả năng thu hồi các khí sinh ra, phơng pháp này đợc sử
dụng rộng rãi với các khí không sinh ra độc hại thứ cấp. Ngoài ra còn
có thể tận dụng đợc nhiệt của các phản ứng.

Đào Xuân Huần

Trang 23


Đồ án tốt nghiệp

Lớp QT&TB K46

Thiêu huỷ khi không có chất xúc tác đợc thực hiện khi đốt trực
tiếp khí thải ở nhiệt độ cao :800-1100 OC. Phơng pháp này áp dụng
với các khí thải có nồng độ cao vợt quá giới hạn cho phép và nồng độ
Oxy đủ lớn. Có thể thiêu cháy khí thải ở trong các lò đốt khi cần tận
dụng nhiệt toả ra.
Thiêu huỷ có chất xúc tác cần diện tích bề mặt lớn và nhiệt độ
thiêu đốt khoảng 200-300oC. Trong phơng pháp này sử dụng các bề

mặt kim loại nh các dải băng bạch kim , đồng, crom, nikenlàm chất
xúc tác. Làm sạch khí thải theo phơng pháp này có giá thành rẻ hơn so
với thiêu đốt không có xúc tác. Phơng pháp này thích hợp với các chất
khí độc hại có nồng độ thấp gần giới hạn bắt lửa.
d.Phơng pháp trao đổi ion.
Sự hấp thụ khí bằng trao đổi ion là sự hấp thụ phân tử. Khi
này phản ứng hoá học của phần tử khí với chất trao đổi ion đợc thực
hiện, đồng thời còn xảy ra sự hoà tan một số chất khí trong nớc (nếu
nớc có trong chất trao đổi ion). Những chất trao đổi ion có đồng thời
tính chất của chất hấp phụ thể rắn và tính chất của chất hấp phụ
thể lỏng.
Thiết bị trao đổi ion áp dụng để làm sạch không khí khỏi
những chất độc hại khác nhau. Trong bộ lọc sử dụng những dải băng
xuyên thông làm từ những sợi trao đổi ion và đợc đặt trong khung.
Những khung có băng lọc đợc đặt trong vỏ thiết bị , có các ống nối đờng ra, đờng vào của dòng không khí.
Khả năng lu thông của dòng khí qua bộ lọc 7000

10 000 m2/ h

cho 1m2 bề mặt phin lọc, sức kháng khí động của dòng khí 200
300 Pa
Mức độ làm sạch không khí của loại thiết bị này rất cao 97
99%. Vật liệu sợi trao đổi ion cho phép hoàn nguyên và sử dụng

Đào Xuân Huần

Trang 24


Đồ án tốt nghiệp

Lớp QT&TB K46

nhiều lần. Vật liệu này có thể cho phép lấy ra một số khí độc hại có
trong dòng khí thải trong cùng một thời gian làm việc.
e.Phơng pháp ngng tụ:
Trong phơng pháp này sử dụng một chất lạnh trung gian để hạ
thấp nhiệt độ dòng khí thải tới nhiệt độ nhất định mà khi đó các
khí thành phần ngng đọng lại và tách dòng khí thải. Phơng pháp này
thờng áp dụng với các dung môi hữu cơ nh xăng, dầu, axeton, toluen.

Đào Xuân Huần

Trang 25


Đồ án tốt nghiệp

Lớp QT&TB K46

f.Phơng pháp sinh hoá-vi sinh
Phơng pháp sinh hoá-vi sinh xử lý khí thải có ý nghĩa quan trọng
trong việc bảo vệ môi trờng sống quanh chúng ta. Phơng pháp này lợi
dụng các vi sinh vật trong môi trờng xung quanh (đất , nớc, không
khí) để hấp phụ , phân huỷ các khí thành phần độc hại trong
dòng khí thải. Ngoài ra các vi sinh vật còn tiêu thụ một phần đáng kể
các tạp chất có trong hỗn hợp khí, nhất là khí thải của các nghành
công nghiệp chế biến thực phẩm , nhà máy tổng hợp hữu cơĐây là
phơng pháp đơn giản tuy nhiên lại mang lại hiệu quả kinh tế nhất
định.

2.Phơng pháp hấp thụ xử lý khí thải có chứa NH 3
a. Nguyên lý quá trình
- Phản ứng xảy ra trong tháp hấp thụ.
NH3K

NH3L

NH3l + H2O
NH4OH

(1)
NH4OH + Q (8430 KCal) (2)

NH4 +OH

(3)

+ Phản ứng (1) đặc trng cho quá trình hoà tan NH 3 trong nớc,
đó là quá trình hoà tan vật lý tuân theo định luật Henry
C NH 3

H .PNH 3

C NH 3 : Nồng độ của NH3 trong dung dịch

H: Hằng số Henry
PNH 3 : áp suất riêng phần của NH3 trong pha khí

+ Phản ứng (2) là phản ứng hoá học thuận nghịch toả nhiệt,
đặc trng cho phản ứng là hằng số cân bằng K c.

Kc =

NH 4 OH
C NH 3

NH 4 OH
H .PNH 3

Kc = F (t0 , PNH )
3

Đào Xuân Huần

Trang 26


Đồ án tốt nghiệp

Lớp QT&TB K46

+ Phản ứng (3) là phản ứng điện ly đợc đặc trng bằng hằng số
điện ly.
KH =

NH 4 OH
NH 4 OH

Các giá trị Kc, KH đợc tra trong các sổ tay hoá lý từ đó, có thể
tìm đợc C NH ở nhiệt độ bất kỳ.
3

Độ hoàn tan của NH3 ở trong nớc là tổng số NH3 ở các dạng.
Độ hoà tan = [NH3l] + [NH4OH] + [NH4+]
Kết luận: Độ hoà tan của NH3 phụ thuộc vào nhiệt độ và áp
suất riêng phần của NH3 trong pha khí.
b. Các yếu tố ảnh hởng đến quá trình hấp thụ.
- Dung dịch NH3 không ổn định, khi tăng nhiệt độ thì phản
ứng xảy ra theo chiều ngợc lại của phản ứng (2) vì vậy nếu ở áp suất
nhất định khi nhiệt độ giảm thì độ hoà tan tăng. áp dụng tính chất
này để khống chế nhiệt độ , áp suất trong quá trình hấp thụ và phát
sinh NH3.
- Phản ứng hấp thụ của nớc và NH3 là phản ứng thuận nghịch
toả nhiệt và giảm thể tích vì vậy ở điều kiện nhiệt độ thấp, áp suất
cao sẽ có lợi cho phản ứng. Để giảm nhiệt độ của phản ứng trong thiết
bị hấp thụ còn làm lạnh gián tiếp bằng nớc.
P cao thì làm hiệu suất hấp thụ cao nhng P cao quá lại không
tốt cho quá trình.

Đào Xuân Huần

Trang 27