Chuyên đề công nghệ xử lý khí SO2

Chun đề: Cơng nghệ xử lý khí SO2 – ThS Đinh Hải Hà MỤC LỤC Trang 1.1 Hấp thụ khí SO2 nước 1.2 Xử lý SO2 đá vôi (CaCO3) vôi nung (CaO) 1.3 Xử lý SO2 amoniac 1.3.1 Hệ thống xử lý SO2 amoniac theo chu trình 1.3.2 Xử lý SO2 amoniac có chưng áp 1.3.3 Xử lý SO2 amoniac vôi 1.4 Xử lý SO2 chất hấp thụ hữu 1.5 Xử lý SO2 chất hấp phụ thể rắn 11 1.5.1 Hấp phụ khí SO2 than hoạt tính 1.5.2 Xử lý khí SO2 than hoạt tính có tưới nước–q trình LURGI 1.5.3 Xử lý SO2 nhơm oxit kiềm hóa 1.5.4 Xử lý SO2 vơi dolomit trộn vào than nghiền 11 12 14 14 1.6 So sánh kinh tế – kỹ thuật số phương pháp xử lý SO2 16 PHỤ LỤC Lọc khơng khí lọc sinh học 17 TÀI LIỆU THAM KHẢO 24 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chuyên đề: Cơng nghệ xử lý khí SO2 – ThS Đinh Hải Hà CƠ G GHỆ XỬ LÝ KHÍ SO2 SO2 loại chất ô nhiễm biến sản xuất công nghiệp sinh hoạt người Nguồn phát thải SO2 chủ yếu từ trung tâm nhiệt điện, loại lò nung, lò đốt nhiên liệu than, dầu khí đốt có chứa S hay hợp chất chứa S.Ngồi số cơng đoạn sản xuất cơng nghiệp hố chất, luyện kim thải vào khí lượng khí SO2 đáng kể Trên giới hàng năm tiêu thụ gần tỷ than đá loại gần tỷ dầu mỏ Khi thành phần S nhiên liệu trung bình chiếm 1% lượng khí SO2 thải vào khí 60 triệu tấn/năm • Vấn đề nhiễm khí khí SO2 từ lâu trở thành mối hiểm hoạ nhiều nước Công nghệ xử lý SO2 công nghiệp đuợc phát tiển từ lâu Ngồi tác dụng làm khí quyển, bảo vệ mơi trường, cịn có ý nghĩa kinh tế thu hồi SO2 nguồn cung cấp nhiên liệu cho sản xuất H2SO4 lưu huỳnh nguyên chất 1.1 Hấp thụ khí SO2 nước Q trình xử lý SO2 nước diễn theo phản ứng sau: SO2 + H2O ↔ H+ + HSO3- Sơ đồ hệ thống hấp thụ khí SO2 bao gồm giai đoạn sau: • Hấp thụ khí SO2 cách phun nước vào dịng khí cho khí SO2 qua lớp vật liệu đệm có tưới nước • Giải khí SO2 khỏi chất hấp thụ để thu hồi SO2 nước Mức độ hịa tan khí SO2 nước giảm nhiệt độ nước tăng cao ngược lại để giải khí SO2 khỏi nước nhiệt độ nước phải cao Ở 1000C SO2 bốc hịan tồn khí có lẫn nước Bằng phương pháp ngưng tụ người ta thu hồi khí SO2 với độ đậm đặc gần 100% để sản xuất acid sunfuric Để giải hấp thụ cần phải đun nóng lượng nước lớn, khó khăn Ngồi ra, để sử dụng lại nước cho trình hấp thụ phải làm nguội nước xuống gần 10oC, tức phải cần đến nguồn cấp lạnh Đó vấn đề khơng đơn giản tốn Vì vậy, phương pháp nên áp dụng khi: -Nồng độ SO2 khí thải tương đối cao - Có sẵn nguồn cấp nhiệt (hơi nước) với giá rẻ - Có sẵn nguồn nước lạnh LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chuyên đề: Công nghệ xử lý khí SO2 – ThS Đinh Hải Hà Trong trường hợp khí thải giàu SO2 cơng đoạn nấu quặng sunfua kim loại công nghiệp luyện kim màu, nồng độ SO2 khí thải đạt 2-12%, người ta xử lý khí SO2 nước kết hợp với nước tạo thành acid sunfuric Quá trình thực thành giai đoạn: giai đoạn thứ khí SO2 kết hợp với oxy nhờ có mặt chất xúc tác Vanadi để biến thành anhiđrit sunfuric giai đoạn thứ hai dùng nước tưới lớp vật liệu đệm để anhiđrit sunfuric kết hợp với nước tạo thành acid H2 SO4 2O5 SO2 + OV ↔ SO3 SO3 + H2O H2SO4 Trong giai đoạn thứ nhất, phản ứng oxy hố khí SO2 có toả nhiệt phản ứng xảy mạnh nhiệt độ thấp, cần thực trình qua nhiều tầng xúc tác, sau tầng làm nguội Khí thoát SO2 Hơi nước Chất tải lạnh Khí vào Xả 1- Tháp hấp thụ 2- Tháp giải thoát khí SO2 3- Thiết bị ngưng tụ 4,5- Thiết bị trao đổi nhiệt 6-Bơm Hình Sơ đồ hấp thụ khí SO2 nước 1.2 Xử lý SO2 đá vôi (CaCO3) vôi nung (CaO) Xử lý SO2 vôi phương pháp áp dụng rộng rãi cơng nghiệp hiệu xử lý cao, nguyên liệu rẻ tiền có sẵn nơi LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chun đề: Cơng nghệ xử lý khí SO2 – ThS Đinh Hải Hà Các phản ứng: CaCO3 + SO2 = CaSO3 + CO2 CaO + SO2 = CaSO3 2CaSO3 + O2 = 2CaSO4 Khói thải sau lọc tro bụi vào scrubơ 1, xảy q trình hấp thụ khí SO2 dung dịch sữa vôi tưới lớp đệm vật liệu rỗng Nước chứa acid chảy từ scrubơ có chứa nhiều sunfit canxisunfat dạng tinh thể CaSO3.0,5H2O, CaSO4.2H2O tro bụi cịn sót lại sau lọc tro bụi, cần tách tinh thể nói phận tách tinh thể Thiết bị bình rỗng cho phép dung dịch lưu lại thời gian đủ để hình thành tinh thể sunfit sunfat canxi Sau phận tách tinh thể 2, dung dịch phần vào tưới cho scurbơ, phần cịn lại qua bình lọc chân khơng 3, tinh thể giữ lại dạng cặn bùn thải Đá vôi đập vụn nghiền thành bột cho vào thùng để pha trộn với dung dịch loãng chảy từ lọc chân không số với lượng nước bổ sung để hình thành dung dịch sữa vôi Cặn bùn từ hệ thống xử lý thải sử dụng làm chất kết dính xây dựng chuyển sunfit thành sunfat lò nung Khí thoát Nước Vôi Khí vào 1- Tháp hấp thụ 2- Bộ phận tách tinh thể 3- Bộ lọc chân không 4,5- Máy bơm 6- Thùng trộn sữa vôi Hình Sơ đồ hệ thống xử lý SO2 CaCO3 , CaO LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chun đề: Cơng nghệ xử lý khí SO2 – ThS Đinh Hải Hà 1.3 Xử lý SO2 amoniac Amoniac khí SO2 dung dịch nước có phản ứng với tạo muối trung gian amoni sunfit, sau muối amoni sunfit lại tác dụng tiếp với SO2 H2O để tạo muối amoni bisunfit theo phản ứng sau: SO2 + 2NH3 + H2O = (NH4)2SO3 (NH4)2SO3 + SO2 + H2O = 2NH4HSO3 Lượng bisunfit tích tụ dần dung dịch hồn ngun cách nung nóng chân khơng, kết thu amoni sunfit SO2 Amoni sunfit lại sử dụng tiếp để khử SO2 2NH4HSO3 Nung nóng (NH4)2SO3 + SO2 ↑+ H2O Ngồi dung dịch cịn xảy phân hủy sunfit bisunfit amoni thành sunfat amoni lưu huỳnh đơn chất theo phản ứng sau: 2NH4HSO3 + (NH4)2SO3 = 2(NH4)2SO4 + S + H2O Lưu huỳnh đơn chất hình thành theo phản ứng đến lượt lại tác dụng với amoni sunfit tạo thiosunfat: (NH4)2SO3 + S = (NH4)2S2O3 Sau thiosunfat lại kết hợp với amoni bisunfit tạo lưu huỳnh đơn chất nhiều gấp lần (NH4)2S2O3 + 2NH4HSO3 = 2(NH4)2SO4 + 2S + H2O Lưu huỳnh đơn chất lại tác dụng với sunfit Cứ tốc độ phản ứng phân hủy dung dịch làm việc tăng dần dung dịch làm việc hoàn toàn biến thành amoni sunfat lưu huỳnh đơn chất 1.3.1 Hệ thống xử lý SO2 amoniac theo chu trình Sơ đồ hệ thống xử lý SO2 amoniac theo chu trình thể hình Khói thải từ lị sau lọc tro bụi vào scrubơ tưới nước tuần hồn Khói làm nguội đến 30oC, cịn bụi cặn thải Trong nước tuần hoàn dùng cho q trình làm nguội khói scrubơ có chứa bụi, SO2 H2SO4 Lượng khí SO2 khử scrubơ chiếm khoảng 10% lượng SO2 chung khói thải nồng độ ban đầu SO2 khói 0,3% Nhiệt độ cuối nước đạt gần 50oC Để nước tuần hồn hệ thống phải làm nguội xuống khoảng 27oC thiết bị làm nguội (thiết bị trao đổi nhiệt) số Thiết bị tháp làm mát, lúc LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chuyên đề: Cơng nghệ xử lý khí SO2 – ThS Đinh Hải Hà khơng khí qua tháp phải thải độ cao thích hợp để đề phịng lan tỏa khí SO2 từ nước q trình làm nguội nước Để ngăn chặn tích tụ bụi mức nước tuần hồn cần phải có bể lắng, phận nước sau lắng cặn thải ngồi sau trung hịa axit nước bổ sung vào Từ scrubơ khí làm nguội vào tháp hấp thụ số 3, q trình hấp thụ SO2 thực nhiều tầng, tầng hấp thụ tưới dung dịch theo chu trình kín, phần dung dịch từ tầng đưa xuống tưới cách liên tục cho tầng Tầng hấp thụ tưới nước với mục đích ngăn cản thất khí NH3 theo khói thải Dung dịch hoàn nguyên cấp vào tầng hấp thụ kề với tầng 1.Tháp hấp thụ, 2,4.TB làm nguội, 3.tháp hấp thụ nhiều tầng, 5.hoàn nguyên, 6.tháp bốc hơi, 7.thùng kết tinh, 8.máy vắt khô ly tâm, 9.nồi trưng áp Hình Sơ đồ hệ thống xử lý SO2 amoniac Dung dịch tầng hấp thụ có chứa nhiều amoni bisunfit (NH4)2SO3 trích phần để đưa vào tháp hồn nguyên 5, cấp nhiệt nước bão hịa khơ (đi dàn ống xoắn) để đun nóng dung dịch Ở xảy phản ứng 2NH4HSO3 Nung nóng (NH4)2SO3 + SO2 ↑+ H2O Khí SO2 thóat từ tháp hoàn nguyên đạt nồng độ khoảng 94-97% sử dụng để điều chế acid sunfuric Dung dịch sau hoàn nguyên xong (chứa amoni sunfit) làm nguội thiết bị trao đổi nhiệt đưa vào chu trình tưới Như dung dịch hấp thụ tuần hồn theo chu trình kín người ta gọi phương pháp theo chu trình Một lượng amoniac NH3 bổ sung vào chu trình tưới để bù lại lượng NH3 tiêu hao để tạo thành amoni sunfit theo phản ứng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chuyên đề: Công nghệ xử lý khí SO2 – ThS Đinh Hải Hà 2NH4HSO3 + (NH4)2SO3 = 2(NH4)2SO4 + S + H2O Để tách amoni sunfat hình thành trình hấp thụ khỏi dung dịch, phần dung dịch sau hoàn nguyên đưa sang thiết bị 6, người ta cấp nhiệt cho nước bốc hơi, phần lại làm nguội kết tinh thùng Các tinh thể sunfat vắt khô máy quay ly tâm cịn phần dung dịch quay chu trình tưới Ngồi amoni sunfat, dd khỏi tháp hấp thụ cịn có thiosunfat Do phần dd khỏi tháp hấp thụ đưa sang xử lý nồi chưng áp Ở áp suất nhiệt độ =140oC sunfit, bisunfit thiosunfat amoni phân hủy thành amonisunfat lưu hùynh đơn chất theo phản ứng (NH4)2S2O3 + 2NH4HSO3 = 2(NH4)2SO4 + 2S + H2O Dung dịch amoni sunfat tách khỏi lưu hùynh phương pháp lắng vào tháp bốc 6, lưu hùynh đơn chất đổ khuôn 1.3.2 Xử lý SO2 amoniac có chưng áp Hình Sơ đồ hệ thống xử lý SO2 amoniac có chưng áp Khí thải sau lọc bụi vào tháp hấp thụ 1, dung dịch hấp thụ tưới theo chu trình tuần hịan Nồng độ muối amoni dd hấp thụ đạt khỏang 45% Người ta bổ sung vào dd tưới lượng dd nước – amoniac đậm đặc (30%) Một phần dd tưới tương đương với lượng dd bổ sung vào luôn tách sau tháp hấp thụ để đưa vào lọc ép 2, sau vào thung chưng áp Ở người ta cho lượng nhỏ axit sunfuric vào dd đun nóng đến nhiệt độ 180oC với áp suất dư 14 atm Dưới điều kiện nhiệt độ áp suất nêu q trình oxy hóa tự động xảy để tạo thành amoni sunfat lưu hùynh đơn chất Sau hịan thành phản ứng oxyhóa, chất thùng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chun đề: Cơng nghệ xử lý khí SO2 – ThS Đinh Hải Hà chưng áp nguội dần, áp suất dư giảm xuống đến 3.5atm, lưu hùynh đơn chất lắng xuống đáy đưa đổ thành khuôn Phần dd bên đưa sang thiết bị bốc chân không qua máy lọc ly tâm để tách amoni sunfat Đặc điểm phương pháp xử lý SO2 amoni có chưng áp sản phNm cuối thu chủ yếu gồm amoni sunfat 1.3.3 Xử lý SO2 amoniac vôi Phương pháp số hãng công nghiệp Pháp nghiên cứu áp dụng trung tâm công nghiệp Saint Ouen gần thủ đô Pari Pháp Hỗn hợp nước amoniac phun trực tiếp vào khói thải đường ống dẫn vào hệ thống hai scrubơ lắp nối tiếp Khí SO2 khói thải kết hợp với amoniac tạo thành sunfit bisunfit amoni Trong scrubơ phần lớn tro bụi sản phNm sunfit, bisunfit lọai khỏi dịng khí theo dung dịch tưới chảy xuống thùng chứa Tại nhiệt độ khí hạ xuống cịn khỏang 60oC Tiếp theo khí vào scrubơ sản phNm tạo thành từ SO2 amoniac cịn sót lại tiếp tục bị tách khỏi dịng khí theo dung dịch chảy xuống thùng chứa Một phần dung dịch tưới từ scrubơ chảy xuống thùng chứa đưa sang tưới cho scrubơ lượng dung dịch bổ sung vào thùng 1,2.tháp hấp thụ, 3.thùng phản ứng, 4.làm nguội, 5.máy lọc ly tâm, 6.thùng pha chế sữa vôi, 7,8.thùng chứa dung dịch tưới Hình Sơ đồ hệ thống xử lý SO2 amoniac vơi Dung dịch bão hịa thùng chứa đưa sang thùng phản ứng 3, sữa vơi nước cấp vào để kết hợp với sunfit bisunfit amoni tạo thành sunfit sunnfat canxi theo phản ứng sau: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chuyên đề: Cơng nghệ xử lý khí SO2 – ThS Đinh Hải Hà (N H4)2SO4 + Ca(OH)2 = CaSO4 + 2N H3 + 2H2O N H4HSO3 + Ca(OH)2 = CaSO3 + N H3 + 2H2O (N H4)2SO3 + Ca(OH)2 = CaSO3 + 2N H3 + 2H2O Amoniac nước bốc lên từ thùng phản ứng hút phun vào đường ống dẫn khói thải, cịn bùn nhão lắng đáy đưa sang làm nguội thiệt bị trao đổi nhiệt 4, sau cặn tách máy lọc ly tâm khơng chứa canxi bisunfit có tính chất hịa tan nên lọai bỏ sử dụng vật liệu san lấp, làm đường… Hiệu khử SO2 phương pháp amoniac – vơi đạt 95%, nồng độ N H3 theo khí thóat khỏang 0.001% Ưu điểm phương pháp so với phương pháp amoniac đơn tốn amoniac áp dụng để khử SO2 khói thải có chứa nhiều bụi nhiệt độ cao Hệ thống làm việc với lưu lượng khói thải lớn N hược điểm chủ yếu phương pháp lượng phế thải nhiều 1.4 Xử lý SO2 chất hấp thụ hữu Q trình xử lý khí SO2 khí thải chất hấp thụ hữu áp dụng nhiều công nghiệp luyện kim màu Chất hấp thụ khí SO2 phổ biến amin thơm anilin C6H5N H2, toluiđin CH3C6H4N H2, xyliđin (CH3)2C6H3N H2 đimetyl-anilin C6H5N (CH3)2 Thực tế cho thấy dung dịch xyliđin nước có nhiều ưu điểm sử dụng để khử SO2 khói thải với nồng độ thấp, cịn nồng độ SO2 khói thải tương đối cao (trên 2%) đimetyl-anilin có ưu Q trình sunfidin Q trình hãng cơng nghiệp hóa chất luyện kim Đức nghiên cứu áp dụng nhà máy Luyện Kim Hamburg để khử khí SO2 khói thải lị thổi luyện đồng N ồng độ khí SO2 khói thải dao động phạm vi 0,5-8%, trung bình 3,6% Chất hấp thụ sử dụng hỗn hợp xyliđin nước tỷ lệ = 1:1 Khí thải sơ làm nguội lọc bụi thiết bị lọc điện, sau cho qua tháp hấp thụ đặt nối tiếp Các tháp hấp thụ tưới hỗn hợp xyliđin-nước theo sơ đồ chuyển động ngược chiều dịng khí dung dịch hấp thụ Trong q trình hấp thụ SO2 xiliđin có tỏa lượngnhiệt đáng kể, cần làm nguội thiết bị trao đổi nhiệt Khí khỏi tháp hấp thụ có chứa xyliđin cần cho qua srcubơ để thu hồi xyliđin acid sunfuric loãng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chun đề: Cơng nghệ xử lý khí SO2 – ThS Đinh Hải Hà Dung dịch hấp thụ bão hòa từ tháp hấp thụ (số 2) với nồng độ SO2 130-180g/l đưa vào tháp bốc N hiệt độ phần tháp bốc giữ mức 45-100oC chất mang nhiệt nước bên ống xoắn Các loại khí, (gồm SO2, xyliđin nước) bốc lên tháp bốc ngưng tụ thiết bị trao đổi nhiệt tiếp vàp srcubơ tưới nước để làm giảm nồng độ xyliđin khí SO2 Từ khí SO2 sử dụng cho công đoạn chế biến acid sunfuric lưu huỳnh đơn chất Dung dịch loãng xyliđin – SO2 với nước ngưng từ thiết bị ngưng tụ lại quay lên tưới vào tháp bốc Dung dịch hấp thụ hoàn nguyên phần tháp bốc chảy vào bể lắng 6, nước thừa thải hỗn hợp xyliđin-nước theo tỷ lệ thích hợp bơm qua thiết bị làm nguội tưới cho tháp hấp thụ số 1.Thiết bị trao đổi nhiệt (làm nguội), 2.3 Tháp hấp thụ, Scrubơ, Tháp bốc hơi, Bể lắng Hình Sơ đồ hệ thống xử lý SO2 theo trình sunfiđin Trong trình hấp thụ, phần sunfit xyliđin bị oxy hóa Để hạn chế tích tụ sunfat xyliđin dung dịch hấp thụ, người ta cho natri cacbonat (N a2CO3) vào dung dịch tưới tháp hấp thụ N atri cacbonat tác dụng với sunfat xyliđin tạo thành natri sunfat (N a2SO4) cacbonic Khí CO2 với khí thải khử SO2 khí quyển, cịn natri sunfat tương ứng với lượng natri cacbonat sử dụng thải bể lắng dạng dung dịch nước thải 10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chun đề: Cơng nghệ xử lý khí SO2 – ThS Đinh Hải Hà 1.5 Xử lý SO2 chất hấp phụ thể rắn Các trình xử lý SO2 chất hấp thụ theo phương pháp ướt có nhược điểm nhiệt độ khí thải bị hạ thấp, độ Nm lại tăng cao gây hoen rỉ loại máy móc, hệ thống cồng kềnh chi phí đầu tư lớn Với lý xử lý khí thải phương pháp khơ có triển vọng, đặc biệt cơng nghiệp lượng luyện kim màu Kinh phí đầu tư cho việc xây dựng lắp đặt hệ thống xử lý khí thải theo phương pháp khô thấp so với phương pháp ướt, cịn chi phí sử dụng vận hành theo phương pháp khô đôi lúc lại cao so với phương pháp ướt Do nhu cầu hoàn nguyên vật liệu hấp phụ làm khí thải khỏi bụi vật liệu hấp phụ, vấn đề kết hợp trình khơ ướt ngày trở nên thiết thực 1.5.1 Hấp phụ khí SO2 than hoạt tính Trước người ta cho xử lý khí SO2 theo phương pháp hấp phụ than hoạt tính hiệu Tuy nhiên, năm gần đây, người ta thấy phương pháp áp dụng tốt để xử lý khói thải từ nhà máy nhiệt điện, nhà máy luyện kim sản xuất acid sunfuric với hiệu kinh tế đáng kể Sử dụng than hoạt tính để hấp phụ khí SO2 có sơ đồ hệ thống đơn giản áp dụng cho q trình cơng nghệ có thải khí SO2 cách liên tục hay gián đoạn N goài ra, hệ thống xử lý cho phép làm việc với khí thải có nhiệt độ cao, 100oC N hược điểm phương pháp tùy thuộc vào trình hồn ngun tiêu hao nhiều vật liệu hấp phụ sản phNm thu hồi – khí SO2 có nồng độ thấp, có lẫn nhiều acid sunfuric tận dụng kho khăn, phải xử lý tiếp sử dụng 11 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chuyên đề: Công nghệ xử lý khí SO2 – ThS Đinh Hải Hà 1.phễu chứa vật liệu hấp phụ 2.TB định lượng 3.Tháp hấp phụ nhiều tầng 4.Xiclon 5.Bunke 6.Tháp giải hấp phụ 7.TB cấp nhiệt 8.Quạt 9.Máy sàng Hình Sơ đồ hệ thống xử lý SO2 PP hấp phụ than hoạt tính Theo sơ đồ trên, khói thải vào tháp hấp phụ gồm nhiều tầng, khí SO2 bị giữ lại lớp than hoạt tính tầng hấp phụ, sau khí qua xiclon để lọc tro, bụi trước thải khí Than hoạt tính sau hoàn nguyên với lượng than bổ sung chuyển lên phễu chứa để cấp vào tháp hấp phụ qua phận khống chế liều lượng Than rơi từ tầng xuống tầng tháp nhờ hệ thống cào - đảo Sau bão hịa khí SO2, than hoạt tính từ tầng tháp chảy xuống bunke để vào thiết bị giải hấp phụ (hoàn nguyên) Tại lượng nhiệt cấp từ bên để nâng nhiệt độ than lên 400450oC nhờ thiết bị cấp nhiệt quạt Để thúc đNy q trình hồn ngun người ta cịn thổi khí trơ nóng nước vào thiết bị hồn ngun Khí SO2 từ q trình hồn ngun có nồng độ 40-50% đạt khoảng 9697% lượng khí SO2 có khói thải trước vào hệ thống lọc Sau hồn ngun, than hoạt tính sàng chọn lại qua máy sàng để loại bỏ phần than vụn nát bổ sung thêm than để đưa lên phễu 1.5.2 Xử lý khí SO2 than hoạt tính có tưới nước – q trình LURGI Xử lý khí SO2 than hoạt tính có tưới để thu acid sunfuric công ty Lurgi Đức ngiên cứu áp dụng Theo phương pháp này, khí thải làm cho bão hòa nước nhiệt độ 100oC qua lớp than hoạt tính có tưới nước làm Nm thiết bị hấp phụ Khí SO2 giữ lại lớp than hoạt tính oxy hóa thành SO3 nhờ có oxy khí thải Tiếp theo SO3 kết hợp với H2O 12 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chuyên đề: Công nghệ xử lý khí SO2 – ThS Đinh Hải Hà biến thành acid sunfuric theo nước chảy vào thùng chứa Acid sunfuric thùng với nồng độ 20-25% trích phần để làm nguội làm Nm khí thải cần xử lý Q trình thực scrubơ Venturi 1, acid lỗng dịng khí chuyển động rối với vận tốc lớn xé nhỏ thành giọt mịn, nhiệt độ khí giảm xuống nhờ có nước bốc hơi, cịn acid lỗng trở nên đậm đặc Sau srcubơ Venturi, tro bụi acid tách khỏi dịng khí xiclon chảy xuống bể chứa 4, cịn khí tiếp vào thiết bị hấp phụ Để trình xử lý liên tục cần lắp đặt hai bình hấp phụ luân phiên để hoạt động, theo chu kỳ hấp phụ, theo chu kỳ hoàn nguyên Việc sử dụng acid thu từ trình phụ thuộc vào mức độ nhiễm bNn tro bụi độ đậm đặc xử lý khí thải lọc bụi, nồng độ acid thu đạt 65-70% Acid bị nhiễm bNn nặng phân giải theo phương pháp thơng dụng để thu khí SO2 dùng vào việc điều chế acid sunfuric lưu huỳnh đơn chất Hệ thống thử nghiệm ban đầu với lưu lượng khói thải 1000-1500m3/h N ồng độ ban đầu SO2 khói đốt nhiên liệu mazút 0,1-0,15% Hiệu khử SO2 đạt 98-99% Chất hấp phụ làm việc năm liên tục mà hoạt tính khơng bị giảm sút 1.Scrubơ venturi - 2.Xiclon - 3.Tb hấp phụ - 4.bể chứa axit sunfuric - 5.Bơm 6.Than hoạt tính Hình Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 than hoạt tính có tưới nước (q trình LURGI) 13 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chuyên đề: Cơng nghệ xử lý khí SO2 – ThS Đinh Hải Hà 1.5.3 Xử lý SO2 nhôm oxit kiềm hóa Q trính xử lý SO2 nhơm oxit kiềm hóa dưa tính chất hấp phụ hỗn hợp Al2O3 N a2O với thành phần natri oxit chiếm 20% khối lượng hỗn hợp Trong trình hấp phụ, khí SO2 bị oxy hóa, sau tác dụng với oxit kim loại để biến thành sunfat Chất hấp phụ bão hịa hồn ngun khí trơ nhiệt độ 600-650oC Khói thải sau sơ lọc bụi xiclon vào tháp hấp phụ theo chiều từ lên trên.Chất hấp phụ dạng hạt cấp vào từ đỉnh tháp rơi tự xuống Trong trình rơi dịng khí chuyển động ngược chiều, chất hấp phụ khử khí SO2 khói thải Bụi hạt chất hấp phụ có kích thước bé bị dịng khí mang theo tách xiclon khí thải khí Một phần chất hấp phụ sau khỏi tháp tuần hoàn trở lại đạt mức bão hòa định, phần lại qua phận khống chế liều lượng để qua thiết bị hoàn nguyên Sau hoàn nguyên làm nguội buồng làm nguội cấp vào phễu nạp với lượng chất hấp phụ bổ sung để lặp lại chu trình làm việc 1,3.xiclon 2.Tháp hấp thụ 4.phếu nạp than 5.Tb định lượng 6.Tb giải hấp phụ 7.buồng làm nguội 8.bề mặt trao đổi nhiệt Hình Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 nhơm oxít kiềm hóa 14 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chuyên đề: Công nghệ xử lý khí SO2 – ThS Đinh Hải Hà Lượng chất hấp phụ lưu thông hệ thống khoảng 48-50kg cho 1000m3 khí thải cần xử lý với nồng độ ban đầu SO2 0,3% Vận tốc chuyển động khí tháp hấp phụ 2-2,5m/s Hiệu khử SO2 khí thải đạt 90% 1.5.4 Xử lý SO2 vôi dolomit trộn vào than nghiền Từ lâu người ta biết kim loại kiềm có phản ứng với SO2 để tạo muối sunfat Tuy nhiên q trình đốt nhiên liệu than nghiền có trộn bột vơi đolomit để khử khí SO2 áp dụng năm gần tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện Phản ứng vôi CaO dolomit CaCO3.MgCO3 với SO2 : 2CaO + 2SO2 + O2 =2CaSO4 2CaCO3.MgCO3 + 2SO2 + O2 = 2CaSO4 + 2MgO + 4CO2 Phản ứng vôi SO2 xảy mạnh nhiệt độ 760-1040oC, phản ứng dolomit SO2 nhiệt độ 600-1200oC Có thể nói phương pháp kết hợp trình cháy với trình khử khí SO2 thành q trình thống buồng đốt lị mà khơng địi hỏi phải lắp đặt thêm nhiều thiết bị phụ trợ khác Than nghiền với cỡ hạt kích thước 6mm trộn với bột kích thước 1,6-6mm đổ thành lớp dầy bên đĩa phân phối khí Khơng khí thổi từ lên với vận tốc 0,6-4,6m/s Khơng khí xuyên qua lớp than cháy nhiệt độ 760-1040oC làm cho hạt nhiên liệu vôi chuyển động, hạt to nặng bốc lên rơi xuống, hạt mịn bay theo sản phNm cháy Lớp than buồng đốt sơi động người ta gọi q trình đốt than “giả hóa lỏng” “giả sôi” Buồng đốt bao quanh vách ống để hấp thu nhiệt xạ, lưu thơng nước N gồi ra, lớp than “giả hóa lỏng” cịn bố trí dãy ống xoắn để nhận nhiệt trực tiếp từ lớp than cháy Bên lớp than bốt trí dãy ống nằm ngang để vừa nhận nhiệt, vừa để cản trở không cho hạt than bốc lên cao theo khói ngồi Trên đường khói có bố trí dàn ống nhận nhiệt đối lưu dàn ống tận dụng nhiệt khói thải để hâm nóng nước trước cấp vào dàn ống Khói thải khỏi lị có chứa tro, hạt vôi đolomit than lọc bụi cấp thô xiclon để thu hồi than chưa cháy hết, lọc tinh lọc thải khí Lớp than bên phần lớn tro, chất trơ, vôi sunfat có lẫn than chưa cháy hết thải nhiên liệu chất hấp phụ SO2 đuợc bổ sung vào buồng đốt qua đĩa phân phối khí qua cửa cấp than vách lò 15 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chun đề: Cơng nghệ xử lý khí SO2 – ThS Đinh Hải Hà 1.6 So sánh kinh tế – kỹ thuật số phương pháp xử lý SO2 STT PP Xử lý Nồng độ đầu Đầu tư ban Chi phí sản Thu hồi sản Chi phí Xử lý SO2 SO2 đầu xuất phẩm quy cho 1000 % T/tích 1000 c năm năm Kwh,c 1000 c/năm 1000 c/năm PP đá vôi 0.5 162.36 48.86 23.2 PP vôi 0.5 nung PP NH3 0.5 chu kỳ 133.3 47.32 - 22.5 231.3 20.1 65.6 9.6 c : đồng Curon Tiệp Khắc Chi phí sản Chi phí Đầu Hiệu tư cho 1KW Xử lý SO2 xuất cho (Đô la) (%) nhiên liệu (Đô la) PP nhôm Axít 17.77 100 0.55 kiềm hóa • Lưu huỳnh 10.64 100 0.61 21.25 100 0.4 PP vôi bột • Axít 90 1.13 • Không Thu 1.0 hồi sản phẩm PP Xử lý SO2 Sản phẩm Thu hồi 16 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chuyên đề: Cơng nghệ xử lý khí SO2 – ThS Đinh Hải Hà PHỤ LỤC LỌC KHƠ G KHÍ BẰ G LỌC SI H HỌC Lọc sinh học gì? Lọc sinh học biện pháp xử lý ô nhiễm tương đối Đây phương pháp hấp dẫn để xử lý chất khí có mùi hợp chất hữu bay có nồng độ thấp Hình dạng phổ biến hệ thống lọc sinh học giống hộp lớn, vài hệ thống lớn sân bóng rổ, vài hệ thống nhỏ độ yard khối (0,76 m3) N guyên tắc hệ thống xử lý tạo điều kiện cho vi khuNn tiếp xúc với chất nhiễm khí thải Hệ thống lọc khí thải nơi chứa nguyên liệu lọc nơi sinh sản cho vi sinh vật Trong hệ thống này, vi sinh vật tạo thành màng sinh học (biofilm), màng mỏng Nm bao quanh nguyên liệu lọc Trong trình lọc, khí thải bơm chậm xun qua hệ thống lọc, chất nhiễm khí thải bị nguyên liệu lọc hấp thụ Các chất khí gây ô nhiễm bị hấp phụ màng sinh học, đây, vi sinh vật phân hủy chúng để tạo nên lượng sản phNm phụ CO2 H2O theo phương trình sau: Chất hữu gây ô nhiễm + O2 -> CO2 + H2O + nhiệt + sinh khối Lịch sử Trong việc sử dụng hệ thống lọc sinh học chưa phổ biến Mỹ hàng trăm hệ thống lọc sinh học ứng dụng thành công có hiệu Châu Âu (Hà Lan, Tân Tây Lan, Đức) N hật Bản Hệ thống lọc sinh học trước thường thiết kế để xử lý mùi hệ thống xử lý nước thải, nhà máy tái chế, trình ủ phân compost Sau đó, ứng dụng phổ biến việc xử lý hợp chất hữu dễ bay hợp chất hữu khác 17 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chuyên đề: Công nghệ xử lý khí SO2 – ThS Đinh Hải Hà Sau số mốc lịch sử việc phát triển hệ thống lọc sinh học: • 1923 Phương pháp xử lý sinh học đề nghị sử dụng để xử lý chất khí có mùi • 1955 Phương pháp xử lý sinh học áp dụng để xử lý chất khí có mùi nồng độ thấp Đức • 1960 Hệ thống lọc sinh học sử dụng để xử lý chất khí ô nhiễm Đức Mỹ • 1970 Hệ thống lọc sinh học đạt thành cao Đức • 1980 Hệ thống lọc sinh học sử dụng để xử lý chất khí độc hợp chất hữu bay ngành công nghiệp • 1990 Hiện nay, 500 hệ thống lọc sinh học hoạt động Đức, Hà Lan phổ biến rộng Mỹ Việc xử lý mùi hôi tiến hành từ năm 1950 lúc người ta thường sử dụng hệ thống lọc qua đất, hay bể lọc sinh học nhỏ giọt Các chất khí có mùi thường hydrogen sulphite hay mercaptant hợp chất sulfur khác Việc xử lý chất hữu bay áp dụng gần trở nên phổ biến thập kỷ vừa qua tiến hành nghiên cứu sâu thêm Ví dụ, số nghiên cứu chứng minh hệ thống lọc sinh học dùng để xử lý hợp chất hữu có nhân thơm hợp chất béo, cồn, aldehydes, acid hữu cơ, acrylate, acid carbolic, amines ammoniac Mơ tả q trình xử lý Hệ thống lọc sinh học cung cấp môi trường cho vi sinh vật phát triển phân hủy chất khí có mùi hôi chất hữu gây ô nhiễm khí thải Hệ thống lọc bao gồm buồng kín chứa vi sinh vật hấp thụ nước, giữ chúng lại nguyên liệu lọc N guyên liệu lọc thiết kế sau cho có khả hấp thụ nước lớn, độ bền cao, làm suy giảm áp lực luồng khí ngang qua 18 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chuyên đề: Cơng nghệ xử lý khí SO2 – ThS Đinh Hải Hà Hình sau bể lọc sinh học có lớp ngun liệu lọc (diện tích 6000 ft2) nhà máy Monsanto Các hệ thống nhỏ hơn, phổ biến với nhiều lớp nguyên liệu lọc trình bày hình sau: Các đơn vị nguyên liệu lọc gọi "khối sinh học" (Biocube) thiết kế EG&G Corporation có kích thước cao khoảng ft đường kính khoảng ft Việc sử dụng nhiều lớp nguyên liệu lọc kiểu hạn chế việc nguyên liệu lọc bị dồn nén lại việc luồng khí xun thành đường qua lớp ngun liệu lọc Hơn nữa, cịn tạo thuận lợi việc bảo trì hay thay nguyên liệu lọc Trong trình lọc sinh học, chất khí gây nhiễm làm Nm sau bơm vào buồng phía bên nguyên liệu lọc Khi chất khí ngang 19 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chuyên đề: Công nghệ xử lý khí SO2 – ThS Đinh Hải Hà qua lớp nguyên liệu lọc, chất ô nhiễm bị hấp thụ phân hủy Khí thải sau lọc phóng thích vào khí từ bên hệ thống lọc Hầu hết hệ thống lọc sinh học có cơng suất xử lý mùi chất hữu bay lớn 90% Tuy nhiên, hạn chế phương pháp xử lý khí thải có nồng độ chất nhiễm thấp (