Kiểm soát ô nhiễm không khí đối với một số nguồn thải công nghiệp đặc trưng ở việt nam phần 1

Đ I H C QU C GIA TP H CHệ MINH VI N MỌI TR NG VÀ TÀI NGUYểN PGS.TS NGUY N ĐINH TU N (Chủ biên) Th S NGUY N THANH HỐNG KI M SOỄT Ọ NHI M KHỌNG KHệ NHÀ XU T B N Đ I H C QU C GIA TP H 2007 CHệ MINH L I NịI Đ U Ơ nhi m khơng khí m t v n đ mơi tr ng nóng b ng t i h u h t đô th th gi i hi n Vi t nam m t n c phát tri n v i t c đ ắnóngẰ, v y v n đ mơi tr ng, có mơi tr ng khơng khí tr nên b c xúc Khí th i t ho t đ ng công nghi p, giao thông v n t i, th ng m i, d ch v sinh ho t c a ng i đƣ xu t hi n ho c gia tăng n ng đ ch t đ c h i có mơi tr ng khơng khí làm nh h ng t i s c kh e ng i, đ ng, th c v t, góp ph n lƠm h h i tài s n bình di n tồn c u, khí th i t ho t đ ng nói cịn gây nên nh ng v n đ l n bình di n toàn c u nh m a axit, s suy gi m t ng ơzơn, s nóng lên c a trái đ t Vì v y vi c ki m sốt nhi m khơng khí vơ c n thi t c p bách Giáo trình ki m sốt nhi m khơng khí đ c bi n so n nh m m c đích ph c v cho đ i t ng lƠ sinh viên đ i h c, sinh viên cao h c ngành khoa h c môi tr ng, qu n lỦ môi tr ng công ngh môi tr ng Sinh viên chuyên ngành khác cán b khoa h c k thu t có th s d ng giáo trình nƠy nh m t tài li u tham kh o ph c v công tác nghiên c u ho c thi t k cơng trình x lý khí th i Giáo trình trình bày m t cách đ y đ n i dung liên quan đ n ki m sốt nhi m khơng khí nh ngăn ng a nhi m t ngu n phát sinh, h th ng thu gom v n chuy n khí th i, k thu t thi t b x lý khí th i Đ th c hi n giáo trình tác gi đƣ nh n đ c s tr giúp m t ph n kinh phí t D án ắTăng c ng l c đƠo t o nghiên c u khoa h c cho Vi n Môi tr ng Tài nguyên ậ Đ i h c Qu c gia TP H Chí MinhẰ SDC tƠi tr Tác gi nh n đ c s giúp đ v m t k thu t vi c chu n b b n th o t Th.S Nguy n Th Th c Thùy, KS Nguy n Vi t Vũ, KS Giang H u Tài, KS Châu Ng c C m Vân Nhân d p sách đ c xu t b n tác gi xin bày t lòng bi t n đ i v i t ch c, cá nhơn đƣ có nh ng đóng góp cho vi c đ i c a giáo trình Tuy đƣ có nhi u năm ho t đ ng đƠo t o nghiên c u khoa h c lĩnh v c nhi m khơng khí nh ng ki n th c có h n giáo trình khơng tránh kh i nh ng thi u sót h n ch Tác gi mong mu n nh n đ c ý ki n đóng góp c a b n đ c đ có th hồn thi n h n cho nh ng l n tái b n sau Thay m t tác gi PGS.TS Nguy n Đinh Tu n M CL C CH NG CỄC BI N PHỄP CHUNG Đ KI M SOỄT Ọ NHI M KHÔNG KHÍ 1.1 BI N PHÁP KI M SOÁT T I NGU N 1.1.1 Bi n pháp dùng công ngh s ch 1.1.2 B trí ngu n 1.1.3 Cách ly ngu n 1.2 BI N PHÁP PHÁT TÁN PHA LOÃNG 1.2.1 Khái ni m v s phát th i 1.2.2 Mơ hình phát th i cho ngu n th i cao (Mơ hình chùm khói Gaussian) 1.2.2.1 Nguyên t c c b n 1.2.2.2 Ph ng trình c b n c a mơ hình chùm khói Gaussian 1.2.2.3 Các gi thi t GPM .8 1.2.2.4 Các thông s phát tán 1.2.2.5 T c đ gió 11 1.2.2.6 N ng đ m t đ t 12 1.2.2.7 C t khói n n 12 1.2.3 Mơ hình phát tán cho ngu n th i th p 15 1.2.3.1 Khái ni m v ngu n th i th p 15 1.2.3.2 Xác đ nh n ng đ ô nhi m ngu n th p d ng ng khói, ng th i khí c a mái thơng gió nhà cơng nghi p gây 16 1.2.3.3 Ngu n đ ng 24 1.2.3.4 Ngu n m t .28 CH NG 32 THỌNG GIị VÀ V N CHUY N KHỌNG KHệ 32 2.1 NH NG KHÁI NI M C B N 32 2.2 PHÂN LO I 32 2.2.1 H th ng thơng gió c p 33 2.2.2 H th ng thơng gió th i 33 2.2.2.1 S chênh l ch nhi t đ khơng khí bên bên ngồi nhà (do có nhi t th a Qth) 35 2.2.2.2 Tác đ ng c a gió qua nhà 35 2.2.2.3 Tác đ ng đ ng th i c a nhi t th a Qth gió 35 2.3 TÍNH TỐN L U L NG THƠNG GIĨ 36 2.3.1 Tính tốn l u l ng thơng gió chung 36 2.3.1.1 L u l ng thơng gió kh nhi t th a 36 2.3.1.2 L u l ng thơng gió kh h i n c th a 37 2.3.1.3 L u l ng thơng gió cho nhà dân d ng 37 2.3.1.4 L u l ng thơng gió kh ô nhi m 38 2.3.2 Tính tốn l u l ng thơng gió c c b 42 2.3.2.1 Ch p hút 42 2.3.2.2 Mi ng hút thành b 43 2.4 TÍNH TỐN H TH NG NG D N KHƠNG KHÍ 44 2.4.1 ng d n khơng khí 44 2.4.2 Tính tốn thi t k h th ng ng d n khơng khí 46 2.4.2.1 Các ph ng trình c b n 46 2.4.2.2 T n th t áp su t đ ng ng 46 2.4.2.3 Các ph ng pháp tính tốn t n th t áp su t c a h th ng ng d n khơng khí 49 2.4.2.4 Trình t tính tốn 49 CH NG 53 K THU T X Lụ B I .53 3.1 NH NG KHÁI NI M C B N 53 3.1.1 B i vƠ đ c tính c a b i 53 3.1.2 Thi t b x lỦ b i vƠ đ c tính c a thi t b 55 3.2 THI T B THU B I THEO NGUYÊN LÝ TR NG L C VÀ QUÁN TÍNH 56 3.2.1 Khái ni m c b n : 56 3.2.2 Bu ng l ng b i 56 3.2.3 Thi t b thu b i ki u t m ch p 58 3.2.4 Xyclon 58 3.2.4.1 Xyclon đ n 59 3.2.4.2 Xyclon t h p 61 3.3 THI T B L C B I 62 3.3.1 Khái ni m c b n 62 3.3.2 Thi t b l c b i túi v i 63 3.3.3 L i l c b i 65 3.3.4 L i l c thùng quay 66 3.3.5 L i l c b i b ng gi y 66 3.3.5 Thi t b l c d ng x s i 67 3.4 THI T B THU B I THEO PH NG PHÁP T 67 3.4.1 Khái ni m c b n 67 3.4.2 Bu ng r a khí 68 3.4.3 Tháp r a khí 68 3.4.4 Xyclon t 69 3.4.5 Thi t b s i b t 70 3.4.6 Thi t b thu b i t m d u 71 3.4.7 Thi t b thu gom b i dùng venturi 72 3.5 THI T B THU GOM B I B NG ĐI N 73 3.6 L A CH N THI T B THU B I 76 CH NG 77 X Lụ H I KHệ Đ C B NG PH NG PHỄP H P TH .77 4.1 GI I THI U 77 4.2 C S LÝ THUY T C A S H P TH 79 4.2.1 Cơn b ng pha h khí - l ng 79 4.2.2 Quy lu t đ ng h c 80 4.3 PHÂN LO I THI T B 87 4.3.1 Tháp đ m 87 4.3.2 Tháp mâm (Plate Tower) 91 4.3.3 Các bu ng phun (Spray Chambers) 93 4.3.4 Thi t b l c khí Venturi (Venturi Scrubber) 94 4.3.5 Thi t b l c d ng phun tia (Jet Scubber) 94 4.2.6 Các thi t b r a t 95 4.4 NH NG KHÁI NI M THI T K CHUNG 96 4.4.1 Chi u cao vƠ s đ n v truy n kh i 98 4.4.2 S mơm c a tháp 100 4.4.3 L a ch n thi t b 100 4.4.4 L a ch n dung môi h p th 100 4.4.5 Các s li u v s b ng c a h l ng - khí 101 4.4.6 T l pha l ng / pha khí 101 4.4.7 Đ ng kính tháp vƠ đ gi m áp 101 4.5 NG D NG QUÁ TRÌNH H P TH Đ X LÝ KHÍ TH I T I NGU N 105 4.5.1 LƠm s ch khí kh i SO2 105 4.5.2 LƠm s ch khí th i kh i H2S, CS2 mercaptan 118 4.5.3 Tách oxyt nit t khí th i 122 4.5.4 LƠm s ch khí th i kh i halogen vƠ h p ch t 127 4.5.5 Tách khí CO t khí th i 134 4.6 GI I H P Đ THU H I CÁC KHÍ Đẩ B H P TH 141 CH NG 143 X Lụ KHệ TH I B NG PH NG PHỄP H P PH 143 5.1 GI I THI U 143 5.2 NGUYÊN LÝ CHUNG 144 5.3 LÝ THUY T C B N C A H P PH 146 5.3.1 S b ng h p ph 150 5.3.2 Qui lu t đ ng h c c a trình h p ph : 153 5.3.3 Gi i h p 161 5.4 CH T H P PH 162 5.4.1 Các tính ch t 162 5.5 THI T B VÀ CÁC KI U H TH NG 166 5.5.1 Thi t b 166 5.5.2 Các ki u h th ng h p ph 168 5.5.3 Thu h i ch t h p ph vƠ b ch t b h p ph 172 5.6 NH NG ÁP D NG Đ KI M SOÁT NGU N Ơ NHI M KHƠNG KHÍ 172 5.6.1 nh h ng c a bi n s trình 172 5.6.2 Các trình đ c tr ng 174 CH NG 190 X Lụ KHệ TH I B NG PH NG PHỄP Đ T VÀ XÖC TÁC 190 6.1 GI I THI U 190 6.2 NGUYÊN LÝ QUÁ TRÌNH Đ T 190 6.3 LÒ Đ T B SUNG 192 6.3.1 Lò đ t b sung dùng nhi t 192 6.3.2 Lị đ t b sung có xúc tác : 193 6.3.3 Thu h i nhi t 194 6.4 LÒ NUNG 196 6.5 LÒ L A 196 6.6 X LÝ KHÍ TH I B NG CÁC PH NG PHÁP XÚC TÁC 197 6.7 QUY LU T Đ NG H C CÁC PH N NG XÚC TÁC D TH 199 6.8 TÁCH OXYT NIT B NG CH T XÚC TÁC R N 205 6.8.1 Kh nhi t đ cao có xúc tác 205 6.8.2 Kh có xúc tác ch n l c khí oxyt nit 206 6.8.3 Phơn h y oxyt nit b ng ph ng pháp kh d th 207 6.8.4 Phơn h y NOx b ng ph ng pháp kh đ ng th vƠ d th khơng có xúc tác 207 6.9 TÁCH KHÍ SO2 B NG PH N NG CĨ XÚC TÁC 209 6.10 PH NG PHÁP TI P T C X LÝ KHÓI 210 6.11 TÁCH CÁC CH T H U C B NG PH N NG CÓ XÚC TÁC 210 6.12 X LÝ CO B NG PH NG PHÁP XÚC TÁC 211 6.13 X LÝ KHÍ TH I B NG NHI T Đ CAO 212 CH NG 214 KI M SOỄT Ọ NHI M KHỌNG KHệ T NGU N DI Đ NG .214 7.1 PHÂN LO I NGU N DI Đ NG 214 7.2 KI M SỐT Ơ NHI M KHƠNG KHÍ T Ơ TƠ 215 7.2.1 K thu t ki m soát s th i 215 7.2.2 Ki m soát s bay h i c a nhiên li u 216 7.2.3 Ki m sốt khí th i c a lo i ô tô thông d ng 216 7.2.3.1 Công tác giám sát mơi tr ng khơng khí 217 7.2.3.2 Ki m tra khói th i c a xe 217 7.2.3.3 Bi n pháp s d ng nhiên li u s ch 218 7.2.3.4 H n ch s bay h i c a nhiên li u 218 7.2.3.5 Bi n pháp k thu t đ tăng c ng s cháy 218 7.2.3.6 Các bi n pháp h tr khác 218 CỄC HỊNH V Hình 1.1: H th ng t a đ c a mơ hình chùm khói Gaussian phân b n ng đ chùm khói Hình 1.2: S ắph n x Ằ c a chùm khói m t đ t đ c gi thi t cho ngu n o chi u cao hi u d ng He âm .8 Hình 1.3: Hàm t c đ gió theo chi u cao ( ng v i đ n đ nh khí quy n) khác 11 Hình 1.4: Chi u cao hi u d ng c a ng khói (He) 13 Hình 1.5: S h khói đ u ng th i t c đ x nh 15 Hình 1.6: Bi u đ xác đ nh h s k ph thu c vƠo đ cao t ng đ i H c a ngu n th i Đ cao t ng đ i H c a ngu n th i đ c xác đ nh theo thích đƣ ghi đơy .22 Hình 1.7: Bi u đ xác đ nh h s S, S1, S2, S3 S4 22 Hình 1.8: Bi u đ xác đ nh h s m ph thu c vào thông s b 23 Hình 1.9: S đ tính tốn c a ngu n đ ng 24 Hình 1.10: S đ chuy n đ ng c a khí gió th i ngang qua đ ng ph 27 Hình 1.11: Đơ th hình ch nh t vƠ mơ hình ắh p c đ nhẰ 30 Hình 2.1: S đ h th ng thơng gió c p 33 Hình 2.2: H th ng thơng gió th i 34 Hình 2.3: H th ng thơng gió c p th i 35 Hình 2.4: Thơng gió t nhiên chênh l ch nhi t đ 35 Hình 2.5: Thơng gió t nhiên tác d ng c a gió 35 Hình 2.6: Thơng gió t nhiên d i tác d ng c a gió nhi t th a 36 Hình 2.7: Ch p hút ngu n ô nhi m 42 Hình 2.8: Ch p hút sàn ho c băng chuy n 43 Hình 2.9: Ngu n t tr c m t mi ng hút 43 Hình 2.10: Mi ng hút thành b 44 Hình 2.11: Các lo i ng d n khơng khí .45 Hình 2.12: ng d n khơng khí nhà công nghi p 45 Hình 2.13: H s hi u ch nh t n th t áp su t (n) đ i v i ng có đ nhám k=0,1mm 48 Hình 3.1: Nguyên lý làm vi c c a bu ng l ng b i 56 Hình 3.2: Gi i thi u m t s bu ng l ng b i 58 Hình 3.3: Nguyên lý ho t đ ng c a xyclon .59 Hình 3.4: Hai d ng xyclon đ n 59 Hình 3.5: Xyclon t h p 61 Hình 3.6: Thi t b l c b i túi v i 63 Hình 3.7: S đ nguyên lý l p đ t l i l c 65 Hình 3.8: C u t o l i l c thùng quay .66 Hình 3.9: C u t o thi t b l c b i b ng gi y 67 Hình 3.10: Bu ng r a khí 68 Hình 3.11: Tháp l c r a khí 69 Hình 3.12: Xyclon t .70 Hình 3.13: Thi t b s i b t 71 Hình 3.14: Thi t b thu b i t m d u 71 Hình 3.15: Thi t b thu b i dùng ventury 72 Hình 3.16: S đ c p n c vào ventury 73 Hình 3.17: S đ c u t o thi t b thu b i tĩnh n 74 Hình 3.18: C c phóng n 74 Hình 3.19: M t s d ng t m thu b i 74 Hình 3.20: Cách th c phân ph i dịng khí 75 Hình 3.21: Thi t b thu gom b ng n hai vùng 75 Hình 4.1: C u t o c a m t tháp đ m n hình 88 Hình 4.2: M t s d ng v t li u đ m n hình 88 Hình 4.3: Đ gi m áp pha khí qua l p v t li u đ m khô 90 Hình 4.4: T ng quan gi a đ gi m áp pha khí đ i v i v t li u đ m thông d ng .90 Hình 4.5: Hai d ng mâm thơng d ng 91 Hình 4.6: S đ ho t đ ng c a tháp mâm chóp 92 Hình 4.7: M t d ng bu ng phun n hình 94 Hình 4.8: Thi t b l c khí ki u Venturi 94 Hình 4.9: Thi t b l c khí d ng phun tia 95 Hình 4.10: Thi t b h p th khí b c 95 Hình 4.11: Đ gi m áp theo t c đ b m t đ i v i m t s b c h p th 96 Hình 4.12: Đ th n ng đ n hình 97 Hình 4.13: Làm khơ khơng khí b ng H2SO4 .97 Hình 4.14: S đ nguyên lý c a tháp h p th 97 Hình 4.15: Qui trình x lý thu h i khí có tính cơng ngh cao 142 Hình 7.1: S đ ki m sốt khí th i t đ ng c .217 CỄC B NG BI U B ng 1.1: S đ chung lo i đ n đ nh Pasquill B ng 1.2: Giá tr h ng s a, b, c, d 10 B ng 1.3: Cơng th c tính tốn n ng đ nhi m ngu n th p gây 17 B ng 1.4: H s B‟ theo công th c (49) 26 B ng 1.5: H s th c nghi m công th c (55) 29 B ng 2.1: H s ô nhi m c a nhà máy ch bi n th t (g/t n s n ph m) 38 B ng 2.2: H s ô nhi m c a nhà máy xay b t mì (g/t n nguyên li u) 39 B ng 2.3: H s ô nhi m c a công đo n hƠn n s t thép (mg/ m t que hàn) 39 B ng 2.4: H s ô nhi m c a công đo n hàn ho c c t kim lo i b ng h i (g / Fe2O3 / lít oxy) .39 B ng 2.5: H s ô nhi m c a nhà máy s n xu t tôn tráng k m(g/ t n SP) 39 B ng 2.6: H s ô nhi m c a nhà máy g m s (g / t n v t nung) .40 B ng 2.7: H s ô nhi m c a nhà máy g ch (g / t n g ch nung) .40 B ng 2.8: H s ô nhi m c a nhà máy ch bi n g (kg / t n NL) .40 B ng 2.9: H s phát th i khí trung bình c a trình đ t cháy m t s ngành kinh t 40 B ng 2.10: H s hi u ch nh t n th t áp su t nhi t đ thay đ i 48 B ng 2.11: V n t c khơng khí ng d n đ i v i h th ng TG vƠ ĐHKK (m/s) .50 B ng 2.12: V n t c khơng khí ng d n đ i v i h th ng hút b i 50 B ng 3.1: V n t c l ng c a h t b i 54 B ng 3.2: V n t c c c đ i cho phép dịng khí 57 B ng 3.3: Hi u qu làm s ch b i c a bu ng l ng b i nhi u ngăn ng v i kích th c h t khác 57 B ng 3.4: H ng d n l a ch n thi t b thu b i 76 B ng 4.1: Đ hòa tan m t s khí n c .80 B ng 4.2: Đ hịa tan c a m t s khí n c áp s t th ng 81 B ng 4.3: M t vài ví d v h th ng h p th ki m sốt nhi m khơng khí 102 B ng 4.4: Đ c tính sinh SO2 c a m t s lo i than đá 110 B ng 4.5: Đ c tính c a ch t h p th H2S 117 B ng 4.6: Thành ph n khí ch a flor s n xu t phân lân 127 B ng 4.7: Thành ph n dung d ch amoniac - đ ng 134 B ng 4.8: L ng t i thi u N2 l ng (m3) đ làm s ch 150 m3 khí th i ch a 6% khí CO 136 B ng 4.9: H s Henry (H) theo nhi t đ 137 B ng 4.10: H ng s cân b ng K 137 B ng 4.11: T l t ng ng n ng đ c a CO2, K2CO3 KHCO3 138 B ng 4.12: Đ hòa tan c a m t s mu i c a K Na (g/100g dung d ch n c) 138 B ng 4.13: Đ h p th khí CO2 MEA (mol CO2 / mol MEA) 139 B ng 4.14: Đ hòa tan c a Na2CO3 Ca(HCO3) 141 B ng 5.1: Di n tích b m t kích th c l x p c a ch t h p ph 162 B ng 5.2: Các thơng s k thu t n hình c a than ho t tính dùng đ l c khí 164 B ng 5.3: T m ch t h p ph 166 B ng 5.4 Các trình th i khí có mùi có th h p ph đ c .175 B ng 5.5: Các giai đo n trình Reinluft 176 B ng 7.1: H s ô nhi m c a xe h i (kg/1.000 lít xăng) 214 Cả NG 4: X LÝ ả Ấ KảÍ Đ C B NG ẫả NG ẫảÁẫ ả ẫ ắả su t SiF4 tăng đ t ng t vƠ th c t h u nh khơng b n c h p th N u có thêm vƠo dung d ch m t s mu i vƠ ki m lƠm tăng kh lƠm s ch khí Trong cơng nghi p, h p th khí SiF4 ng i ta th ng thu đ c dung d ch 10 22% H2SiF6, th c hi n tháp h p th ki u phun t i, tháp đĩa, tháp đ m vƠ tháp venturi M c đ lƠm s ch có th đ t t i 90 - 95% Đ đ t đ s ch cao h n ph i dùng qui trình c p 2: Khí th i có n ng đ - 10g/m3 flor, 75 - 800C vƠo tháp h p th đ u đ c t i b ng dung d ch H2SiF6 Sau khí vƠo tháp h p th th vƠ b tách gi t đ c t i b ng n c s ch, t i khí đ c lƠ s ch tinh, axit loƣng t o thƠnh đ a vƠo dơy chuy n theo chi u ng c v i dịng khí Các tháp h p th lo i đĩa ch y trán, ti t di n t đĩa 30 - 50%, v n t c khí 2m/s, m t đ t i dung d ch 30 - 50m3/m2.h V i l u l ng khí 25.000 - 30.000m3/h n ng đ dung d ch H2SiF6 có th đ t 25 - 30%, m c đ h p th flor đ t 99%, n ng đ flor cịn l i khí s ch lƠ 30 mg/m3 Đ i v i khí th i s n xu t axit phosphoric trích ly dùng qui trình tháp h p th ki u ng c dòng n m ngang nhi u giai đo n: Khí th i có hƠm l ng flor 3,5 g/m3 đ a vƠo tháp có phun n c s ch, có nhi u ngăn đ h p th Các khí sau l c (có n ng đ flor 0,212 g/m3) đ c đ a vƠo ngăn th Trong ngăn cu i có v t li u đ m đ c bi t đ c t i n c vƠ qu t khí có n ng đ flor 0,017 g/m3 vƠo đ h p th flor N ng đ flor khí cịn 0,013 g/m3 Nh c m c a ph ng pháp nƠy lƠ không th thu đ c dung d ch H2SiF6 đ m đ c Tr ng h p h p th khí flor b ng s a vơi thu đ c CaF2 b nhi m b n Đƣ có nh ng th nghi m h p th HF b ng dung d ch xôđa 2-3%, nh ng tháp h p th có t o t a NaF, d gơy t c nghẹt tháp nên ch a đ c ng d ng th c t s n xu t nông nghi p Th c t , ng i ta có dùng dung d ch ch a mu i amôn (nh hydrocacbonat florit amơn) Q trình h p th theo ph n ng sau 2NH4F + CO2 + H2O 2HF + (NH4)2CO3 HF + NH4HCO3 cacbonat, NH4F + CO2 + H2O HF + NH3 SiF4 + 2NaF NH4F Na2SiF6 Tháp h p th n m ngang đ c dùng: Khí th i có ch a khí florit h t b i đ c đ a vƠo tháp t i b ng dung d ch mu i amơn có hịa tan 3,5% NaF, cacbonat hydrocacbonat amơn, amoniac vƠ florit amôn Sau đ c làm s ch ch y u tháp 1, khí l i qua tháp đ s ch tinh, sau qua b phân ly th i khí quy n Còn dung d ch h p th sau tháp cho vào b n ch a l ng tách ph n b i photphat khơng hịa 128 Cả NG 4: X LÝ ả Ấ KảÍ Đ C B NG ẫả NG ẫảÁẫ ả ẫ ắả tan, r i vào l c chân không, xong vào thi t b ph n ng có cánh khu y t theo ph n ng sau: 2NH2 + Na2CO3 ng tác v i xôđa (NH4)2CO3 + 2NaF (NH4)2CO3 + H2O 2NH4OH + CO2 NH4OH H2O + NH3 Lăng tách NaF, l c s y Đ h p th khí florit có th dùng ph 2HF + K2CO3 2KF + Na2CO3 Sau tách t a NaF lƠ th khí florit ng pháp cacbonat kali có bão hịa NaF: 2KF + CO2 + H2O 2NaF + K2CO3 ng ph m, d ch quay vào chu trình h p th + Trong qui trình ắflo-aluminatẰ, đ h p th HF ng i ta dùng dung d ch 0,5 - 6% florit nhôm AlF3 đ t p ph c có thành ph n thay đ i (axit flo-aluminic): m HF + AlF3 = HmAlFm+3 (m = + 20) T khí r t loƣng có thu đ c axit flo - aluminic - 7% flor chung M t ph n axit đ c trung hịa hydroxyt nhơm đ thu đ c floit nhôm AlF3 l i dùng đ h p th khí florit Cịn ph n d ch s n xu t criolit N u h n h p khí th i có khí F2 t dùng dung d ch xút - 10% 38 65 C C n ph i tránh dùng dung d ch loƣng h n 2%, s t o oxyt flor r t đ c Ch t ch t o thành th i gian ti pgi 4a khí v i ki m lỗng ch ng giơy, đ ngh kéo dài th i gian ti p xúc lƠ phút đ flor tác d ng v i xút thành florit natri: F2 + NaOH = ½ O2 + NaF + H2O Florit natri (hòa tan h n ch ki m) ch t đ c, d gây t c nghẹt ng d n thi t b , gơy ăn mịn thi t b khơng th tách kh i h th ng mà khơng có bi n pháp x lỦ Do ng i ta ph i x lý dung d ch b ng vơi (đ ng th i có tác d ng tái sinh xút): NaF + CaO + H2O CaF2 + NaOH + Ph ng pháp nƠy đ x lý khí th i có khí F2 t lƠ đ t chúng có thêm cacbua hydro hay hydro đ thu HF r i h p th b ng n c Axit H2SiF6 t o thành h p th b ng n c ch bi n thành florit silic florit, k c axit plavincovic T p ch t ch y u c a H2SiF6 gen SiO2, P2O5, h p ch t Fe SO3 lƠm khó khăn cho q trình x lý Quan tr ng nh t s n ph m t x lý axit H2SiF6 florit nhôm, criolic, florit silic, florit canxi t ng h p Thu nh n florit nhôm theo ph n ng: 129 Cả NG 4: X LÝ ả Ấ KảÍ Đ C B NG ẫả NG ẫảÁẫ ả ẫ ắả H2SiF6 + Al(OH)3 = AlF3 + SiO2 + H2O Tách silicagen b ng l c, dung d ch AlF3 đem k t tinh r i nung tinh th AlF3.3H2O nhi t đ 550 - 6000C + S n xu t criolit có th b ng cách cho florit nhơm tác d ng v i natri ho c gi a aluminat natri florit amôn Tr ng: ng h p đ u, dung d ch đ c trung hòa b ng hydroxyt nhôm vƠ xôđa theo ph n H2SiF6 + Al(OH)3 AlF3 + SiO2 + H2O H2SiF6 + Na2CO3 NaF + SiO2 + CO2 + H2O AlF3 + NaF Na3AlF6 (criolit) Ch t th i c a trình nƠy lƠ silicagen đ Tr - m 70% m t l L ng tách SiO2: NH4F + SiO2 Thu aluminat natri: NaOH + Al(OH)3 - NaAlO2 + H2O Cho aluminat natri tác d ng v i florit amôn: NaAlO2 + NaOH + NH4F - c th i r t l n ng h p th 2, đ thu criolit qui trình có giai đo n sau: H2SiF6 + NH3 + H2O - ng n Na3AlF6 + NH3 + H2O Thu nh n florit canxi theo ph n ng sau: H2SiF6 + CaCO3 CaF2 + SiO2 + CO2 + H2O H2SiF6 + NH3 + H2O NH4 F + SiO2 Sau tách silicagen: NH4OH + Ca(OH)2 + H2O CaF2 + H2O + NH3 L c tách florit canxi r i s y 1500C Khi phá h y CaF2 b ng axit sunfuric đ axit plavicovic hay HF không n c dùng vào nhi u lĩnh v c khác Ph c ng pháp khác đ thu HF t H2SiF6 qua florit amơn NaF2 có giai đo n sau: - Thu NH4F (nh tr - Cho dung d ch NH4F tác d ng v i dung d ch tu n hoàn KF c); NH4F + KF KHF2 + NH3 130 1250C : Cả NG 4: X LÝ ả Ấ KảÍ Đ C B NG ẫả NG ẫảÁẫ ả ẫ ắả Khí NH3 m i sinh đ c đ a vƠo giai đo n đ u đ trung hòa sinh NH4F, c n dung d ch KHF2 đem k t tinh, l y tinh th cho tác d ng v i huy n phù NaF: KF + NaHF2 KHF2 + NaF Dung d ch KF tách kh i tinh th NaHF2 S y tinh th r i nung lò quay 3000C : NaHF2 NaF + HF HF đ c đem lƠm ngu i, làm s ch b i làm hóa l ng, ch ng ch t tinh luy n r i vơ bao bì b o qu n Có nhi u ph ng pháp khác s n xu t HF t H2SiF6 V n đ ph c t p ch l a ch n v t li u ch t o thi t b cho dây chuy n s n xu t ch t có flor Th ng ph i dùng g ho c plastic Cũng có th dùng v t li u grafit, nikel h p ch t có nikel Màng m ng florit nikel có tác d ng b o v kim lo i kh i b ăn mòn Tách clor vƠ h p ch t c a Các khí th i khí thơng gió có ch a clor, HCl ch t h u c có clor vƠ đ c tr ng c a qui trình s n xu t xút - clor b ng n gi i mu i ăn, s n xu t manhê kim lo i (Mg) b ng n gi i clorit X lý kim lo i màu b ng nung clor hóa, s n xu t axit clorhydric nhi u ch t h u c vƠ vơ c có ch a clor khác, k c thi t b đ t ph th i rác có ch a clor Đ h p th clor ch t có ch a clor ng i ta dùng n ch t h u c , huy n phù dung môi h u c c, dung d ch ki m Tác d ng c a Cl2 v i ki m nh sau: NaCl + NaOCl + H2O NaOH + Cl2 Cl2 + Ca(OH)2 CaCl2 + Ca(OCl)2 + H2O Na2CO3 + H2O + Cl2 Th NaCl + CO2 + H2O + NaOCl ng dùng nh t dung d ch xút 100- 50 g/l huy n phù Ca(OH)2 100-110g/l Khi dùng s a vôi 80 - 900C t o đ Ca(OH)2 + Cl2 c clorit clorat canxi: CaCl2 + Ca(ClO3)2 + H2O Clorat (hypoclorit) có th dùng đ x lỦ n Ca(ClO)2 c th i hay nhi t phân b ng h i: CaCl2 + O2 Ph ng pháp nƠy đ c th c hi n thi t b h p th có c u trúc b t kỳ m c đ làm s ch đ c kho ng 70 - 90% 131 Cả Ph NG 4: X LÝ ả Ấ KảÍ Đ C B NG ẫả NG ẫảÁẫ ả ẫ ắả ng pháp vơi có m t lo t u m sau: - Hóa ch t d tìm, giá khơng đ t; - Khơng có u c u cao v ch ng ăn mòn thi t b Nh c m c a ph ng pháp vôi lƠ: - M c đ làm s ch không cao; - M c đ s d ng ch t h p th không cao (vì ph i gi đ ki m c a dung d ch n đ nh) Dùng dung d ch NaOH Na2CO3 hi u qu làm s ch tăng lên đ n 90 - 98% nh ng giá đ t h n nhi u Ch t h p th clor m nh CCl4, TiCl4, SCl2 Chẳng h n s d ng CCl4 trình làm s ch khí qua giai đo n sau: Khí th i có n ng đ Cl2 t 0,5 -200C Khí s ch đ c x khí quy n hay đ c làm s ch ti p, dung d ch h p th đ a tái sinh Có th dùng dung d ch sunfonat lignin - 25% (trong n c) đ đ t đ làm s ch nh ph ng pháp vôi Dung d ch sau x lỦ đ c đ a h p th trao đ i ion đ tái sinh Nh c m c a ph ng pháp nƠy lƠ ăn mòn nhi u h n ph ng pháp vôi Trong m t s xí nghi p luy n kim mƠu, ng i ta dùng dung d ch FeCl2 đ ng th i thu đ c FeCl3 (v y) axit clohydric FeCl3 m t th ng ph m Đ h p th HCl ng i ta th ng dùng n c dung d ch ki m Làm s ch khí b ng n c có th th c hi n tháp h p th có c u trúc b t kỳ nh lo i venturi, lo i mơm chóp, tháp đ m, tháp phun Vi c l a ch n ki u tháp tùy thu c vào th tích thành ph n khí, nhi t đ , d ng n ng đ t p ch t, hi u qu c a tháp nh ph ng h ng s d ng s p t i c a ch t đ c h p th thu h i Hi u qu làm s ch c a tháp ki u đ m ph thu c vào m t đ t i Ví d , n ng đ khí HCl khí th i g/m3, v i m t đ t i 2,5 m3/m2.l tháp có đ ng kính 5m có l p đ m cao 12,7m hi u qu làm s ch 72%, m t đ t i 5,1m3/m2.h đ t 88%, nh ng n u tăng m t đ t i v n không tăng hi u qu làm s ch mà ch t o đ c dòng ch t l ng (axit HCl) n ng đ th p (0,3 - 0,4%), tu n hồn ch t h p th có th đ t n ng đ dung d ch - 10% HCl Trong tháp mâm có th đ t hi u qu làm s ch 90 - 99% (đ i v i tháp mơm van l u l ng 0,5 kg/m3 hi u qu lƠ 97,8%) Nh c m ch y u c a ph ng pháp dùng n c t o s ng mù axit clohydric mƠ vi c thu n i u ki n khác ti n hành hi u qu Dùng dung d ch NaOH, Ca(OH)2 hay Na2CO3 đ h p th HCl cho phép tăng hi u qu làm s ch, đ ng th i gi i quy t đ c v n đ n c th i Ph ng pháp nƠy cho 132 Cả NG 4: X LÝ ả Ấ KảÍ Đ C B NG ẫả NG ẫảÁẫ ả ẫ ắả phép thu h i HCl t o m t s clorit kim lo i nh CaCl2, FeCl3, BaCl2 NaCl Ch t h p th rẻ nh t s a vôi, thu đ c CaCl2 đem cô đ c r i s y Tách Br2 h p ch t c a Khí Br2 h p ch t c a sinh trình s n xu t ch t có brơm ho c tách chúng t n c bi n Các ph ng pháp tách brôm d a c s t o polybromit (Br-+ Br2 s d ng dung d ch bromit, xôda, s a vôi Br3-) Khi dùng dung d ch bromit tháp h p th ki u đ m có t i dung d ch bromit đ c làm l nh đ n -180C (n ng đ 350 g/l), dung d ch bromit bƣo hịa sau tái sinh b ng h i n c Khí brơm sau đem hóa l ng, dung d ch NaBr đ c tái sinh r i đ a v tháp h p th Hi u qu làm s ch dung d ch cacbonat natri hydroxyt canxi (xôđa vƠ s a vôi) cao h n x lý b ng dung d ch bromit natri Các ph n ng h p th Br2 nh sau: 2OH- + Br2 = Br- + BrO- + H2O 2CO3-2 + Br2 + H2O = Br- + BrO + HCO32HCO3- + Br2 = Br- + BrO + 2CO2 + H2O Quá trình ti n hành cho t i n ng đ Br tích t pha l ng 150 - 200 g/l d ng brômit, hypobromit vƠ bromat Sau tách dung d ch kh i tháp h p th , x lý b ng axit vƠ h i n c (th i Br2): BrO3- + 5Br- + 6H+ BrO + Br- + 2H+ Nh c m c a ph 3Br2 + 3H2O Br2 + H2O ng pháp lƠ t o ch t th i ph i đ c làm s ch Dùng bromit s t FeBr3 đ t hi u qu làm s ch cao: Br2 + 2FeBr2 2FeBr3 Quá trình đ c th c hi n tháp h p th lo i đ m có tu n hồn dung d ch cho t i đ t 80 - 90% Fe+2 chuy n thành Fe+3, sau thay dung d ch m i S t dung d ch đƣ h p th đ c kh thành Fe+2 b ng phơi s t, sau đ c dung d ch, làm l nh k t tinh đ thu brômit s t u m c a ph ng pháp lƠ thu h i toàn b s n ph m c a trình làm s ch khí, khơng có n c th i Nh c m chi phí cao v nhi t (đ cô đ c ki m) t n phôi s t 133 Cả NG 4: X LÝ ả Ấ KảÍ Đ C B NG ẫả NG ẫảÁẫ ả ẫ ắả B ng 4.7: ThƠnh ph n dung d ch amoniac - đ ng TT C ut Dung d ch, g/l Cacbonat Formiat Axetat Cu+ 77 - 90 125 128 - 137 Cu+2 16 - 18 19 17 - 19 Cu (t ng) 93 - 108 145 148 - 154 NH3 90 - 114 150 153 - 164 Axit: - Formic - 55 - 75 - 120 - 140 90 - 110 110 - 125 - - 135 - 170 - Cacbonic - Axetic Có th dùng SO2 đ h p thu khí Br2 nh ph n ng sau: Br2 + SO2 + 2H2O H n h p HBr H2SO4 đ l ng c tách 2HBr + H2SO4 thi t b h p th tháp tách gi t d ng gi t 4.5.5 Tách khí CO t khí th i Khí oxyt cacbon CO m t khí r t đ c Khí CO t o thành t q trình cháy khơng hồn tồn nhiên li u, q trình s n xu t gia cơng kim lo i, khói th i c a đ ng c đ t trong, t trình n mìn Mu n h p th khí CO có th dùng ph ng pháp h p th hay r a khí th i b ng N2 l ng, dung d ch amoniac c a mu i axêtat, formiat vƠ cacbonat đ ng (b ng 9.6) Dùng dung d ch amoniac - đ ng Quá trình h p th khí CO b ng dung d ch amoniac - đ ng theo ph n ng sau: [Cu(NH3)m(H2O)n]+ + xNH3 + yCO [Cu(NH3)m+x(CO)y(H2O)n]+ + Q (t o ph c amoniac - đ ng v i oxyt cacbon) Đƣ ch ng minh đ c d ng t n t i ph bi n nh t ion [Cu(NH3)2 2H2O]+ t o v i CO thành ion [Cu(NH3)2.CO.H2O]+ đ tách H2O Dung d ch có tính ki m y u nên đ ng th i có th h p th ln khí CO2: 2NH4OH + CO2 = (NH4)2CO3 + H2O (NH4)2CO3 + CO2 + H2O = 2NH4HCO3 134 Cả NG 4: X LÝ ả Ấ KảÍ Đ C B NG ẫả NG ẫảÁẫ ả ẫ ắả Kh h p th c a dung d ch tăng lên tăng n ng đ ion Cu+, áp su t khí CO gi m nhi t đ h p th , t l gi a amoniac t CO2 dung d ch có th bi u di n b ng công th c sau: VCO = [Cu+].22,4 + k C 1/ , m3/m3 (4.33) PCO V i: [Cu+] - mol/l - n ng đ ion đ ng hóa tr dung d ch; K - h s ph thu c vào t l NH3 t / CO2 t dung d ch; C - h ng s , ph thu c vào nhi t đ trình h p th ; pCO - áp su t riêng ph n khí CO; Đ làm s ch tinh ph i ti n hành h p th áp su t 11,8 - 31,4 Mpa, nhi t đ dung d ch 0 - 20 C Tái sinh dung d ch b ng cách dùng h i n c đun t i 800C đ tách khí, cịn dung d ch tu n hồn v tháp h p th Khi b sung metanol, etanol, etylenglycol hay glyxêrin vào dung d ch h p th làm tăng kh h p th làm gi m áp su t riêng ph n c a khí CO CO2 dung d ch, n cho có th ti n hành trình làm s ch áp su t th p h n H p th CO b ng dung d ch clorua nhôm - đ ng Ph ng pháp nƠy thích h p khí có O2 m t l ng l n khí CO2 Ch t h p th dung d ch h n h p mu i clorua đ ng, clorua nhơm vƠ cacbua hydro vịng th m (thành ph n th ng dùng 20 - 50% CuAlCl4 80 - 50% toluen) Quá trình x y theo ph n ng sau: CuCl + AlCl2 + C6H5CH3 (CuAlCl4) (C6H5CH3)2 + CO C6 H5CH3 C6 H5CH3 (CuAlCl4 (C6H5CH3)2 (CuAlCl4)2 CO + C6H5CH3 Các khí khác nh CO2, O2, N2, H2 không tác d ng v i ph c (CuAlCl4)2 CO, ngo i tr H2O tác d ng v i ph c gi i phóng HCl: CuAlCl4 + H2O HCl + CuCl + CuAlCl4 AlOCl Do ph i s y k khí đ tách h t H2O Khí th i sau s y đ c đ a vƠo tháp h p th vƠ đ c t i b ng dung d ch h p th đƣ tái sinh Dung d ch h p th đƣ bƣo hòa CO t tháp h p th đ c đun nóng đ n 1000C đ a vƠo tháp nh s b , dung môi (toluen), đ c tách ra, l i quay vào h th ng đ pha ch dung d ch h p th Tách khí CO b ng N2 l ng Đơy lƠ trình h p th v t lý, ngồi khí CO cịn h p th c m t s c u t khí khác Q trình bao g m giai đo n sau: 135 Cả NG 4: X LÝ ả Ấ KảÍ Đ C B NG ẫả NG ẫảÁẫ ả ẫ ắả - Làm l nh s b s y khô h n h p khí th i; - Làm l nh sâu h n h p khí vƠ ng ng t t ng ph n c u t c a h n h p; - R a h n h p khí th i b ng N2 l ng đ tách khí CO, O2, CH4 Th ng ti n hành trình tháp chóp dùng máy l nh sâu (l nh thâm đ ) đ cung c p l nh cho giai đo n làm l nh khí t o N2 l ng Vi c dùng N2 l ng đ h p th khí CO ph thu c vào n ng đ khí CO h n h p khí th i, t p ch t khác, nhi t đ áp su t khí Tăng n ng đ khí CO h n h p khí (trong u ki n đẳng áp) khơng lƠm tăng chi phí N2 l ng lên đ hịa tan c a khí CO N2 l ng t l thu n v i áp su t Khi tăng áp su t chi phí N2 l ng gi m, đ c bi t gi m m nh vùng p > Mpa Vi c tăng nhi t đ lƠm tăng đáng k chi phí N2 l ng B ng 4.7 gi i thi u ch tiêu l ng N2 l ng t i thi u Trong công nghi p, ng i ta dùng nh ng t h p máy đ làm s ch khí th i v i su t 200.000 32.000 m3/h B ng 4.8: L ng t i thi u N2 l ng (m3) đ lƠm s ch 150 m3 khí th i ch a 6% khí CO Nhi t đ Áp su t, 103 Pa 11,76 19,6 25,5 34,3 49,0 90 26 24 23 27 25 83 15 13 14 17 18 78 16 13 12 13 16 S mâm lý thuy t n c a tháp h p th CO b ng N2 l ng là: A log A log n (4.34) Trong đó: A = L/V.Kp - y u t h p th ; L (mol) - su t l ng ch t h p th ; V (mol) - su t l ng ch t khí khơng hịa tan; Kp - h ng s cân b ng; - m c đ tách khí CO Tách khí CO2 t khí th i Ng i ta th ng thu h i khí CO2 t khói lị đ t, khí th i q trình lên men r c n, khí th i t lị nung vôi đ s d ng vào công ngh h u ích khác 136 u Cả NG 4: X LÝ ả Ấ KảÍ Đ C B NG ẫả NG ẫảÁẫ ả ẫ ắả a Tách khí CO2 b ng dung dịch K2CO3 hay Na2CO3 Theo đ hòa tan c a bicacbonat kali bicacbonat natri mà K2CO3 có kh h p th m nh khí CO2 h n Na2CO3 Ph n ng c a trình h p th lƠ: 45-650C K2CO3 + H2O + CO2 KHCO3 45-650C Na2CO3 + H2O + CO2 NaHCO3 102 C Ng i ta th ng dùng dung d ch cacbont 0,5 - 2N nhi t đ h p th 45 - 550C Nhi t hòa tan (h p th ) khí CO2 vào dung d ch cacbonat kho ng 138 Kcal/Kg CO2 Áp su t khí CO2 cân b ng v i dung d ch cacbonat bicacbonat natri u ki n n ng đ 0,5 - 2N, nhi t đ t 20 - 700C đ c tính theo cơng th c th c nghi m là: PCO2 76 f N 1, 29 , mmHg (1 f ) H (185 t ) H s Henry (H) - Kg.mol / m atm, (4.35) mol l ( p = 760 mm K)g B ng 4.9: H s Henry (H) theo nhi t đ t0C 15 25 35 45 55 63 65 75 85 100 H.10+2 4,55 3,36 2,62 2,15 1,70 1,51 1,49 1,20 0,90 0,65 H ng s cân b ng K khói có 15% khí CO cân b ng v i dung d ch cacbonat bicacbonat kali có n ng đ nh sau: B ng 4.10: H ng s b ng K TT Nh t đ t0, C N ng đ cân b ng (% KL) K K2CO3 KHCO3 10 0,369 8,5 91,5 20 0,300 9,5 90,5 30 0,239 11,6 88,4 40 0,182 14,2 85,8 50 0,132 18,0 82,0 137 Cả NG 4: X LÝ ả Ấ KảÍ Đ C B NG ẫả NG ẫảÁẫ ả ẫ ắả 60 0,096 22,0 77,8 70 0,068 27,3 72,7 Cũng u ki n nh th , đ i v i dung d ch cacbonat bicacbonat kali, ta có: PCO2 Nf , mg Hg (1 f )k (4.36) Trong đó: f - ph n natri (hay kali) d ng bicacbonat dung d ch; N - n ng đ mol c a dung d ch; (1-f) - ph n natri (hay kali) d ng cacbonat dung d ch; t0C - nhi t đ dung d ch; H - H s Henry, Kg-mol/m3 atm, hay mol/l (xem b ng 4.8) k - H ng s cân b ng, ph thu c vào nhi t đ n ng đ (b ng 4.9) Quá trình h p th khí CO2 nhi t đ th p n ng đ bicacbonat t o thành cao Th ng ti n hành 60 - 650C Ngoài n ng đ cacbonat bicacbonat kali dung d ch 2N 300C ph thu c vào n ng đ (% th tích) c a khí CO2 pha khí N ng đ cân b ng c a K2CO3 KHCO3 dung d ch ph thu c vào n ng đ khí CO2 pha khí B ng 4.11: T l t ng ng n ng đ c a CO2, K2CO3 KHCO3 CO2 (%V) 20 16 12 0,05 K2CO3 (%) 9,5 10,9 13,7 18,4 28,3 39,9 51,6 86,1 KHCO3 (%) 90,5 89,1 86,3 81,6 71,7 60,1 48,4 13,9 B ng 4.12: Đ hòa tan c a m t s mu i c a K vƠ Na (g/100g dung d ch n Nhi t đ , 0C Mu i 10 20 30 40 50 60 70 Na2CO3 6,6 11,2 17,8 29,0 33,2 32,2 31,7 31,4 NaHCO3 6,5 7,6 8,8 10,0 11,3 12,7 14,1 * K2CO3 51,9 52,2 52,8 53,4 53,9 54,8 55,9 57,1 KHCO3 18,4 21,7 24,9 28,1 31,2 34,2 37,5 * L Ố ý: Ký hi u (*) cho th y t > 600C mu i bicacbonat b phân h y 138 c) Cả NG 4: X LÝ ả Ấ KảÍ Đ C B NG ẫả b Tách khí CO2 t NG ẫảÁẫ ả ẫ ắả khói b ng monoetanolamin (MEA) MEA m t ch t l ng nh t, h i vƠng, su t, có nhi t đ sôi 740C p = 760 mm Hg sơi 1700C Nó hịa tan vơ h n đ nh n c 10mm Hg, B ng 4.13: Đ h p th khí CO2 MEA (mol CO2 / mol MEA) HƠm l Nhi t đ C 25 50 75 ng MEA dung d ch, mol/m3 PCO2 x PCO3 mm Hg mol CO2 / mol MEA mm Hg x mol CO2/mol MEA 254,1 0,702 254,9 0,601 110,0 0,638 - - 97,9 0,632 98,7 0,563 45,2 0,595 44,6 0,539 11,1 0,534 10,6 0,507 183,1 0,607 254,3 0,525 110,0 0,574 - - 70,9 0,556 70,5 0,505 10,1 0,489 10,4 0,453 130,6 0,474 142,6 0,460 110,0 0,463 - - 51,1 0,430 54,6 0,418 MEA h p th khí CO2 theo ph n ng sau: 35-450C RNH2 + H2O + CO2 (RNH3)2CO3 1050C 35-450C (RNH3)2CO3 + H2O + CO2 RNH3HCO3 (bicacbonat) 1020C (trong R lƠ nhóm - CH2CH2OH) 139 Cả NG 4: X LÝ ả Ấ KảÍ Đ C B NG ẫả NG ẫảÁẫ ả ẫ ắả Nhi t h p th CO2 vào MEA kho ng 350 Kcal/Kg CO2 Đ h p th khí CO2 MEA ph thu c vào áp su t riêng ph n c a CO2 h n h p khí (b ng 4.12) tính theo cơng th c sau: x = Apn , mol CO2 / mol MEA (4.37) V i: p - áp su t khí CO2, mm Hg; A, n - h ng s th c nghi m, ph thu c vào n ng đ nhi t đ MEA Chẳng h n, 500C ta có b ng sau: N ng đ MEA A n 0,398 0,83 0,398 0,06 (mol / m3) Đ c m c a trình h p th CO2 b ng MEA là: - Khi tăng n ng đ CO2 pha khí h s h p th gi m, ng c l i n ng đ CO2 pha khí lƠ 30% V tăng n ng đ lên 1% làm gi m h s h p th - 3% - Khi tích lũy cacbonat vƠ bicacbonat dung d ch kh h p th c a MEA gi m Chẳng h n n ng đ cacbonat MEA tăng t lên 50% h s h p th gi m 50% - Khi tăng v n t c ch y MEA (tăng l u l ng x i t i) h s h p th tăng lên - Thay đ i v n t c dòng khí khơng nh h ng t i h s h p th - Khi nhi t đ tăng t 200C lên 50% h s h p th tăng, nh ng n u ti p t c tăng nhi t đ h s h p th s khơng tăng theo mƠ cịn gi m m t - Các axit m nh g c l u huỳnh khói có tác d ng v i MEA t o thành h p ch t thio- r t b n, khơng b phân h y sơi Do ph i đ nh k tái sinh MEA b ng m y cách sau: ฀ Cho b c h i chơn không c t phơn đo n; ฀ Dùng xút 40% tác d ng theo ph n ng sau: (RNH3)2 + NaOH = Na2S2O3 + RNH2 + H2O 140 Cả NG 4: X LÝ ả Ấ KảÍ Đ C B NG ẫả NG ẫảÁẫ ả ẫ ắả B ng 4.14: Đ hòa tan c a Na2CO3 Ca(HCO3) (tính gam ch ỏ Ệểơ/100Ể n ớc) Nhi t đ , 0C Ch t 30 40 50 60 70 80 90 100 Na2CO3H2O 50,5 48,5 - 46,6 - 45,8 - 45,5 Ca(HCO3)2 - 17,05 - 17,5 - 17,95 - 18,40 NaHCO3 10 11,3 12,75 14,1 * * * * c Tách khí CO2 b ng dung dịch xút hay Ca(OH)2: Cho khí CO2 h n h p khí s c qua dung d ch ki m nh NaOH, KOH, Ca(OH)2, NH4OH đ c h p th b ng ph n ng sau: Cal NaOH + CO2 Na2CO3 + H2O mol CO2 45-550C Na2CO3 + CO2 + H2O NaHCO3 1020C KOH+ CO2 K2CO3 + H2O + Q 45-550C K2CO3 + CO2 + H2O 1020C KHCO3 Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2 O Ta th y, theo c p ph n ng đ u, s c d CO2 s t o bicacbonat KHCO3 NaHCO3 hòa tan h n cacbonat (b ng 4.10) s tách d ng k t t a Riêng đ i v i dung d ch Ca(OH)2 s c khí CO2 vào t o k t t a CaCO3 lƠm đ c dung d ch CaCO3 h u nh khơng tan n c nên tách d dàng 4.6 GI I H P Đ THU H I CỄC KHệ Đẩ B H P TH Đơy lƠ trình ng c l i c a trình h p th đƣ bƠn ch ng nƠy Trong đa s tr ng h p (nh đ i v i khí CO2, SO2, NH3, Cl2, Br2 ) th ng gi i h p b ng ph ng pháp gia nhi t dung d ch đƣ h p th chúng nhi t đ yêu c u, tùy u ki n áp su t, đ khí (hay h i) đ c tách d ng tinh t (hay có th dùng m t tháp ch ng c t đ tách c u t d bay h i kh i s n ph m đáy c a tháp Khí (bay h i) sau gi i h p, tinh l c h t m t p ch t khác s đ c đ a qua h th ng máy nén đ nén hóa l ng (riêng đ i v i m t s ch t đ c t o thành sau h p th d ng r n nh CaCO3 ph i dùng bi n pháp nung nhi t đ đ cao) 141 Cả NG 4: X LÝ ả Ấ KảÍ Đ C B NG ẫả NG ẫảÁẫ ả ẫ ắả Đ i v i h i c a ch t l ng khó sơi - khó bay h i (t c d ng ng t ) ph i ngăn ch n s ng ng t c a chúng giai đo n làm s ch khí (b ng cách gia nhi t) Nh ng sau vi c làm ngu i làm l nh t ng b c (phơn đo n) s thu đ c d ch ng ng v i đ tinh t c n thi t Đ i v i ch t thu c nhóm d ng ng t , n u h n h p khí có l n h i n c h i n c s ng ng t sau h i nh phenol, toluen, benzen, axeton đƣ ng ng h t H n n a, nh ng ch t không tan l n n c nên chúng s phân l p d ch ng ng cu i b m t truy n nhi t c a thi t b ng ng t Vi c hóa l ng khí có th ti n hƠnh theo qui trình n hình cho khí CO2, SO2, H n h p khí Làm s ch c h c Làm s ch hóa h c Làm ngu i Nhi u t p ch t t p ch t Nén cao áp H p th H p ph Ng ng t Thu h i N p chai Gi i h p B o qu n Hình 4.15: ẬỐỄ ỏrửnể ệý ốà ỏểỐ ể Ễ ỆểỬ có ỏỬnể cơnỂ nỂể cao 142