các phương pháp hấp thụ SO2 và NOX

Hấp thụ khí SO2 bằng dung dịch NaOH 4.. Hấp thụ khí SO2 bằng nướcTính chất của SO2 trong nước • Độ tan của khí SO2 trong nước giảm khi nhiệt độ nước tăng cao -> nhiệt độ nước cấp vào hệ

CÁC PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ

SO2 VÀ NOX

1

Nội dung

I.Các phương pháp hấp thụ SO2

1 Hấp thụ khí SO2 bằng nước 2.Hấp thụ khí SO2 bằng sữa vôi

3 Hấp thụ khí SO2 bằng dung dịch NaOH

4 Hấp thụ SO2 bằng amoniac 5.Hấp thụ SO2 bằng MgO 6.Xử lý khí SO2 bằng kẽm oxyt ZnO 7.Xử lý SO2 bằng chất hấp thụ hữu cơ

II.Các phương pháp hấp thụ NOx

1.Hấp thụ N0x bằng nước

2 Hấp thụ N0x bằng dung dịch amoni cacbonat

III.Tài liệu tham khảo

2

1 Hấp thụ khí SO2 bằng nước

Tính chất của SO2 trong nước

• Độ tan của khí SO2 trong nước giảm khi nhiệt độ nước tăng cao -> nhiệt độ nước cấp vào hệ thống hấp thụ khí SO2 phải đủ thấp Khí SO2 bay hơi trở lại không khí khi nhiệt độ nước tăng

• Khi SO2 tan trong nước, phần lớn SO2 hoà vào nước ở dạng hidrat hoá SO2.7H2O.

3

I.Các phương pháp hấp thụ SO2

Sơ đồ hấp thụ SO2 bằng nước

Gồm 2 giai đoạn:

• Hấp thụ: phun nước vào dòng khí hoặc cho khí đi qua lớp vật liệu đệm rỗng

có tưới nước.

• Giải thoát khí SO2 ra khỏi chất hấp thụ để thu hồi SO2 và nước sạch

1 Hấp thụ khí SO2 bằng nước 4

• Bảng: Lượng nước lý thuyết cần để hấp thụ 1 tấn khí SO2 trong khí thải đến giới hạn bão hoà ứng với nhiệt độ & nồng độ ban đầu của SO2

• Nếu phun nước lọc SO2 trong khói lò đốt nhiệt độ cao (180 ~ 200 OC) phải làm nguội khí + nước phun ở nhiệt độ khoảng 25~30OC

• Sau quá trình, nhiệt độ nước tăng cao, gây nguy cơ dung dịch phun nhả khí SO2 đã hấp thu được vào khí thải

• Muốn lấy lại khí SO2 phải tăng nhiệt độ của nước trong thiết bị thu hồi

• Ngưng tụ để thu được khí SO2 với độ đậm đặc ≈ 100% để dùng sản xuất H2SO4

5

1 Hấp thụ khí SO2 bằng nước

Ưu điểm

• Rẻ tiền

• Dễ tìm,

• Hoàn nguyên được.

• SO2 + H2O = H++ HSO3

- Để tái sử dụng nước cho quá trình hấp

thụ phải làm nguội nước đến 10oC phải

có nguồn cấp lạnh

Phương pháp áp dụng khi:

- Nồng độ SO2 trong khí thải tương đối cao

- Có sẵn nguồn cấp nhiệt (hơi nước) với giá rẻ

- Có sẵn nguồn nước lạnh

6

1 Hấp thụ khí SO2 bằng nước

Hấp thụ SO2 bằng nước kết hợp với quá trình oxi

• Giai đoạn 2: dùng nước tưới trong tháp đệm có lớp vật liệu rỗng để SO3 + H2O ->H2SO4

Các giai đoạn:

CaCO3+ SO2 = CaSO3 + CO2 CaO + SO2 = CaSO3

2CaSO3 + O2 = 2CaSO4

• Khi đồng thời hấp thụ nhiều khí, vận tốc hấp thụ mỗi khí giảm

• Khi hấp thụ hóa học trong tháp chảy màng hay tháp đệm xuất hiện đối lưu trên bề mặt: bề mặt phân chia pha sinh dòng đối lưu cưỡng bức thúc đẩy quá trình truyền khối.

9

2 Hấp thụ khí SO2 bằng sữa vôi

• Nguyên liệu là đá vôi or vôi nung Đá vôi rẻ hơn nhưng hiệu quả kém hơn

so với vôi nung

• Hiệu quả xử lý cao

3 Hấp thụ khí SO2 bằng dung dịch NaOH

Sơ đồ hệ thống

12

• Dung dịch xút 0,5~ 1% vs hệ số phun μ ≈ 3kg/kg -> Hạ được nồng độ SO2 trong khí thải lò đốt dầu F.O khoảng 85 ~ 90%

NaOH + SO2 =NaHSO3 NaOH + NaHSO3 = Na2SO3 +H2O

• Phản ứng phụ của xút với CO2:

NaOH + H2CO3 = NaHCO3 + H2O 2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O Na2CO3 + SO2 = Na2SO3 +CO2 NaHCO3 + SO2 = NaHSO3 + CO2 Na2SO3 + SO2 + H2O = 2NaHSO3

13

3 Hấp thụ khí SO2 bằng dung dịch NaOH

Ưu điểm

• Dung dịch này tránh được nhược

điểm của dùng vôi là ít bị nghẹt

hệ thống phun dung dịch và chỉ hấp thu SO2

Nhược điểm

• Tiêu tốn nhiều xút

• Đòi hỏi khí thải phải được làm

nguội trước khi xử lý

• Thực tế nước thải đã không được

4 Hấp thụ SO2 bằng amoniac

Quá trình

(NH4)2SO3 + SO2+ H2O = 2NH4HSO3

• (NH4)2SO3 + S = (NH4)2S2O3

15

4 Hấp thụ khí SO2 bằng Amoniac

Ưu điểm

• Hiệu quả rất cao,

• Chất hấp thụ dễ kiếm

• Thu được muối amoni

sunfit và amoni bisunfit là các sản phẩm cần thiết.

Xử lý SO2 bằng amoniac có chưng áp

18

4 Hấp thụ khí SO2 bằng Amoniac

Xử lý SO2 bằng amoniac và vôi

• Hiệu quả đạt 95%, nồng độ NH3 theo khí sạch thóat ra 0.001%

• Ưu điểm so với amoniac đơn thuần:

- Tốn ít amoniac

- Dùng để khử SO2 trong khí thải

có nhiều bụi, nhiệt độ cao.

- Hệ thống có thể làm việc với lưu lượng khói thải rất lớn

• Nhược điểm: phế thải nhiều

19

4 Hấp thụ khí SO2 bằng Amoniac

5.Hấp thụ SO2 bằng MgO

• Trong thiết bị hấp thụ xảy ra các phản ứng sau:

MgO + SO2 = MgSO3 MgO + H2O = Mg(OH)2 MgSO3 + SO2+ H2O=Mg(HSO3)2 Mg(OH)2+ Mg(HSO3)2=2 MgSO3 ↓ +2 H2O

• Độ tan của sunfit magiê trong nước bị giới hạn, nên lượng dư ở dạng MgSO3.6 H2O và MgSO3.3 H2O rơi xuống thành cặn lắng

20

• Tỉ lệ rắn/ lỏng trong huyền phù là 1:10; độ pH đầu vào 6,8-7,5; đầu ra là 5,5-6,0

Sunfat magiê tạo ra do oxit hóa sunfit magiê:

MgSO3 + O2=MgSO4 MgSO4 cản trở tái sinh MgO (nhiệt độ phân hủy MgSO4 là 1.200-11.300oC) -> hạn chế MgSO4: giảm thời gian tiếp xúc giữa pha khí và lỏng or dùng chất giảm tính oxi hóa.

• Tái sinh Magiê được thực hiện trong lò nung ở to = 900oC và cho thêm than cốc, khí SO2 thoát ra là 7-15%

• Khí được làm nguội , tách bụi và sương mù axit sunfuric rồi đưa đi sản suất axit sunfuaric.

21

5 Hấp thụ khí SO2 bằng MgO

Ưu điểm

• Có thể làm sạch khí nóng

mà không cần làm lạnh sơ

bộ, thu

• được axit sunfuric như là

sản phẩm của sự thu hồi, hiệu quả xử lý cao,

• MgO dễ kiếm và rẻ.

Nhược điểm

• Quy trình công nghệ phức

tạp, vận hành khó, chi phí cao,

• Tổn hao MgO khá nhiều

22

5 Hấp thụ khí SO2 bằng MgO

Có thể xử lí theo các phương pháp:

– Magiê oxit “kết tinh” theo chu trình – Magiê oxit không kết tinh

– Magiê sủi bọt – Magiê oxit kết hợp với potos ( kali cacbonat )

23

5 Hấp thụ khí SO2 bằng MgO

Phương pháp magie oxyt “kết tinh” theo chu trình

24

5 Hấp thụ khí SO2 bằng MgO

Phương pháp Magie oxyt không kết tinh

25

5 Hấp thụ khí SO2 bằng MgO

Phương pháp Magie oxit sủi bọt

26

5 Hấp thụ khí SO2 bằng MgO

Phương pháp Magieoxyt kết hợp với Kali cacbonat

• K2CO3 +SO2 = K2SO3 +CO2

• K2SO3 +SO2+ H2O = 2KHSO3

• 2K2SO3 + O2=2K2SO4

• 2KHSO3 +MgO + 6H2O = MgSO3.6H2O + K2CO3 + H2O

27

5 Hấp thụ khí SO2 bằng MgO

6.Xử lý khí SO2 bằng kẽm oxyt ZnO

• Tương tự như phương pháp oxit magiê

• Phản ứng hấp thụ:

SO2 + ZnO + 2,5 H2O = ZnSO3.2,5 H2O

• Khi nồng độ SO2 lớn:

2SO2 + ZnO + H2O = Zn(HSO3)2

• Sunfit kẽm tạo ra không tan trong nước được tách ra bằng xyclon nước và sấy khô.Tái sinh ZnO bằng cách nung sunfit ở 350oC.

ZnSO3.2,5 H2O= SO2 + ZnO + 2,5H2O

• SO2 được chế biến tiếp tục còn ZnO quay lại hấp thụ.

28

Ưu điểm

• Quá trình phân ly ZnSO3 thành SO2 và ZnO xảy ra ở nhiệt độ thấp hơn đáng kể so với quá trình phân ly bằng nhiệt đối với MgSO3.

• Có khả năng xử kí khí cao ở nhiệt độ (200-250 oC)

Nhược điểm

• Có khả năng hình thành sunfit kẽm (ZnSO3) làm cho việc tái sinh ZnO bất lợi về kinh tế nên phải thường xuyên tách chung

ra và bổ sung ZnO.

29

5 Hấp thụ khí SO2 bằng ZnO

Phương pháp kẽm oxit kết hợp với natri sunfat

Phương pháp có các phản ứng:

Na2CO3 + SO2 = Na2SO3 + CO2 Na2SO3 +SO2 +H2O = 2NaHSO3 2NaHSO3 + ZnO =ZnSO3 + Na2SO3 + H2O

Ưu điểm Nhược điểm

• Không đòi hỏi làm nguội sơ

• Tiêu hao nhiều muối natri.

30

5 Hấp thụ khí SO2 bằng ZnO

7.Xử lý SO2 bằng chất hấp thụ hữu cơ

• Áp dụng nhiều trong công nghiệp luyện kim màu

• Chất hấp thụ hữu cơ: amin thơm như anilin C6H5NH2, toluiđin CH3C6H4NH2, xyliđin(CH3)2C6H3NH2và đimetyl –anilin C6H5N(CH3)2:

- Xyliđin trong nước nhiều ưu điểm khi SO2 trong khói thải nồng độ thấp, trong phạm vi 0.5÷ 8%, trung bình là 3.6% Hỗn hợp xyliđin : nước = 1:1 Hiệu quả đạt 96÷99%

31

- Khí thải có SO2 >3.5%V thì dùng Đimetylanilin có hiệu quả hơn dùng xyliđin.

32

7 Hấp thụ khí SO2 bằng chất hữu cơ

II.Các phương pháp hấp thụ NOx

Nguyên tắc

- Khi hấp thụ NO2 bằng nước, 1 phần HN03 được sinh ra ở pha khí:

3N02 + H20 = 2 HN03 + N0 + Q

- Để xử lý các oxit nitơ, sử dụng dung dịch oxi già loãng:

NO + H2O2 = NO2 + H2O 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO N2O3+ H2O2 = N2O4 + H2O N2O4 + H2O = HNO3 + HNO2

- Hấp thụ NOx thành axit HNO3 tăng khi tăng nồng độ axit & áp suất riêng phần của NO (chất xúc tác giúp thúc đẩy quá trình)

=> Nhược điểm: Hiệu quả không cao, tối đa đạt 50%

34

1 Hấp thụ khí NOx bằng nước

- Quá trình xử lý trong tháp hấp thụ đường kính 0.4m và cao 2.6m được đệm bằng khâu Raschig 25mm.

- Hiệu quả tăng đáng kể khi dùng các tấm nhựa polyvinyl gợn sóng làm lớp đệm trong tháp hấp thụ, hiệu quả đạt đến 95.1%

35

2 Hấp thụ N0x bằng dung dịch amoni cacbonat

III.Tài liệu tham khảo

1.Trịnh Thị Thanh,Trần Yêm, Đồng Kim Loan, Giáo trình Công nghệ Môi trường,2003,NXB Đại học Quốc gia Hà Nội

2.Trần Ngọc Chấn, Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải Tập 3 ,2002, NXB Khoa học Kĩ thuật Hà Nội

3

http://luanvan.net.vn/luan-van/thiet-ke-he-thong-xu-ly-khi-thai-so2-tu-lo-hoi-bang-thiet-bi-thap-hap-thu-thap-dem-cong-suat-12000-m-3-ngay-45487/

37