giáo trình kỹ thuật môi trường phần xử lý khí, dành cho sinh viên lọc hóa dầu.
KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT BỘ MÔN LỌC HÓA DẦU Giáo viên giảng dạy: PGS.TS Phạm Xuân Núi HÀ NỘI, 8 - 2009 XỬ LÝ KHÍ THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ Hấp thụ - Absorption Khái niệm Hấp thụ khí bằng chất lỏng là quá trình chuyển cấu tử khí từ pha khí vào trong pha lỏng thông qua quá trình hòa tan chất khí trong chất lỏng khi chúng tiếp xúc với nhau. Phân loại Hấp thu vật lý: không tương tác hóa học là quá trình thuận nghịch. Hấp thu hoá học: có phản ứng hóa học Khuếch tán các phân tử chất ô nhiễm thể khí trong khối khí thải đến bề mặt của dung dịch hấp thụ. Thâm nhập và hòa tan chất khí vào bề mặt của dung dịch hấp thụ. Khuếch tán chất khí đã hòa tan trên bề mặt ngăn cách vào sâu trong lòng chất lỏng hấp thụ. Hấp thu đẳng nhiệt Có giải nhiệt Hấp thu không đẳng nhiệt Tỏa nhiệt Đoạn nhiệt Hiệu ứng nhiệt của quá trình hấp thụ tra trong sổ tay hoá lý hoặc tính theo phương trình. Nhiệt của phản ứng hoà tan Cơ chế của quá trình có thể chia thành 3 bước Xử lý khí ô nhiễm Lưu lượng khí cần xử lý lớn Nồng độ chất ô nhiễm không quá nhỏ Thường xử lý SO x , HCl, H 2 S, HF, Cl 2 , NO x , axeton,… Áp dụng phương pháp này trong quá trình xử lí khí thải sẽ đạt hiệu quả kinh tế cao Thu hồi được các chất để tuần hoàn hoặc chuyển sang các công đoạn sản xuất khác. Ứng dụng Nước (H 2 O) Dung dịch bazơ: KOH, NaOH, Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 , Ca(OH) 2 , CaCO 3 ,… MonoEtanolAmin (HOCH 2 CH 2 NH 2 ), Dietanolamin (R 2 NH), trietanolamin (R 3 N) Dễ bay hơi nên thất thoát nhiều Ăn mòn hoá học Liên kết với CO 2 rất bền nên khó phân hủy để hoàn nguyên… CHẤT HẤP THỤ PHỔ BIẾN Phụ thuộc vào các yếu tố o Thành phần và tính chất của khí thải cần xử lí o Tính chất và chất lượng của chất hấp thụ o Thời gian sử dụng chất hấp thụ trong thiết bị (chu kì hấp thụ) o Lượng chất hấp thụ o Khả năng tiếp xúc giữa chất ô nhiễm và dung dịch hấp thụ o Nhiệt độ, áp suất,… HIỆU SUẤT CỦA QUÁ TRÌNH HẤP THỤ PHÂN LOẠI THIẾT BỊ HẤP THỤ Phân loại theo dòng chảy Ngược dòng Giao dòng - Crossflow Ưu điểm o Vận tốc dòng khí trong tháp cao làm cho khả năng hấp thụ tăng đáng kể. o Đường kính tháp nhỏ nên mật độ tưới nhỏ (50 – 90 m 3 /m 2 ), tiết kiệm dung dịch hấp thụ nhưng vẫn cho hiệu suất cao. Nhược điểm o Thiết bị dễ bị ăn mòn, đòi hỏi phải có lớp phủ bảo vệ, làm tăng giá thành chế tạo thiết bị o Cần phải có hệ thống tự động điều chỉnh lưu lượng dung dịch hấp thụ phun vào thiết bị. o Dung dịch phải được phun đều khắp tiết diện tháp. THÁP PHUN Tháp phun o Tháp có dạng hình trụ đặt thẳng đứng, được sử dụng trên nguyên tắc tạo ra sự tiếp xúc giữa chất ô nhiễm và dòng nước phun. Dung dịch hấp thụ được phun thành giọt nhỏ xuyên qua dòng khí bốc lên trong thể tích rỗng của thiết bị [...]... 2HNO3 + NO N2O3 + H2O2 = N2O4 + H2O N2O4 + H2O= HNO3 + HNO2 Quá trình hấp thụ NOx thành HNO3 tăng theo độ tăng nồng độ axit và áp suất riêng phần của NOx Để thúc đẩy quá trình có thể dùng chất xúc tác, hiệu quả xử lý đạt 97% Xử lý NOx Hấp thụ bằng kiềm và huyền phù 3NO2 + Na2CO3 = NaNO3 + NaNO2+ CO2 + Q Phương trình phản ứng cho quá trình hấp thụ N2O3 bằng dung dịch kiềm và huyền phù: M2(CO3)m + N2O3... xuyên lỗ Tháp mâmchóp Tháp mâmvan THÁP MÂM Ưu điểm o Có thể sử dụng cho cả quá trình chưng cất lẫn hấp thụ o Hiệu suất không thay đổi nhiều theo lưu lượng hơi Nhược điểm o Khi vận tốc khí lớn có thể gây nên sự lôi cuốn cơ học các giọt lỏng trong dòng hơi từ mâm dưới lên mâm trên làm giảm sự biến đổi nồng độ tạo nên bởi quá trình truyền khối, làm giảm hiệu suất o Ngoài ra còn tạo độ giảm áp lớn cho pha... bằng nước Sơ đồ hệ thống xử lí SO2 bao gồm 2 giai đoạn: Hấp thụ khí SO2 bằng cách phun nước vào dòng khí thải hoặc cho dòng khí thải đi qua lớp vật liệu đệm rỗng có tưới nước Quá trình hấp thụ SO2 bằng nước diễn ra theo phương trình: SO2 + H2O H+ + HSO3 Giải thoát SO2 ra khỏi chất Xử lý SO2 o Ưu điểm Cấu tạo đơn giản Có thể thu hồi SO2 dùng cho các mục đích khác (sản xuất axít H2SO4) o Nhược điểm Cần... khăn trong khâu rửa vật liệu đệm Dễ gây tắc nghẽn vật liệu đệm do tích tụ cặn, làm tăng trở lực quá trình hấp thụ Phân phối dung dịch hấp thụ phải đều khắp tiết diện tháp Tháp mâm Tháp hình trụ thẳng đứng, trong có gắn các mâm có cấu tạo khác nhau, trên đó pha lỏng và pha khí được cho tiếp xúc với nhau Quá trình chung của cả tháp là sự tiếp xúc pha nghịch dòng mặc dù trên mỗi mâm hai pha khí và lỏng tiếp... 30% SO2 để sản xuất H2SO4 Xử lý SO2 Hấp thụ bằng amin thơm Để hấp thụ SO2 trong khí thải của luyện kim màu (SO2 1 – 2% thể tích), sử dụng dung dịch C6H4(CH3)NH2 (tỉ lệ C6H4(CH3)NH2:nước = 1:1) Phương trình phản ứng: C6H4(CH3)NH2 + SO2 = C6H4(CH3)NHSOONH3(CH3)2C6H4 Thu hồi SO2 và phục hồi dung dịch hấp thụ tiến hành trong tháp chưng cất ở 1000C Xử lý NOx bằng hấp thụ Hấp thụ bằng nước: Khi hấp thụ NO2... Ca(OH)2 > Na2CO3 > K2CO3 > Ba(OH)2 > NaHCO3 > KHCO3 > MgCO3 > BaCO3 > CaCO3 > Mg(OH)2 Hấp thụ chọn lọc Để hấp thụ NO khi không có O2 trong pha khí, sử dụng các dung dịch FeSO4, FeCl3, Na2S2O3, NaHCO3 Phương trình phản ứng tạo thành phức: NO + FeSO3 = Fe(NO)SO4 FeCl2 + NO= Fe(NO)Cl2 Khi đun nóng ở nhiệt độ 95 – 1000C, phức phân rã sinh ra NO và hoàn nguyên dung dịch hấp thụ Sử dụng dung dịch Na2S2O3, NaHCO3, . tra trong sổ tay hoá lý hoặc tính theo phương trình. Nhiệt của phản ứng hoà tan Cơ chế của quá trình có thể chia thành 3 bước Xử lý khí ô nhiễm Lưu lượng khí cần xử lý lớn Nồng độ chất. Phạm Xuân Núi HÀ NỘI, 8 - 2009 XỬ LÝ KHÍ THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ Hấp thụ - Absorption Khái niệm Hấp thụ khí bằng chất lỏng là quá trình chuyển cấu tử khí từ pha khí vào trong pha lỏng thông. làm giảm hiệu suất. o Ngoài ra còn tạo độ giảm áp lớn cho pha khí làm tăng công suất máy nén khí cho tháp. Ứng dụng trong xử lý khí thải Hấp thụ SO 2 Hấp thụ SO 2 sử dụng dung dịch hoặc huyền