Tổng quan về khí thải lò hơi đốt dầu FO

Tổng quan về khí thải lò hơi đốt dầu FOTổng quan về khí thải lò hơi đốt dầu FOTổng quan về khí thải lò hơi đốt dầu FOTổng quan về khí thải lò hơi đốt dầu FOTổng quan về khí thải lò hơi đốt dầu FOTổng quan về khí thải lò hơi đốt dầu FOTổng quan về khí thải lò hơi đốt dầu FOTổng quan về khí thải lò hơi đốt dầu FOTổng quan về khí thải lò hơi đốt dầu FOTổng quan về khí thải lò hơi đốt dầu FOTổng quan về khí thải lò hơi đốt dầu FOTổng quan về khí thải lò hơi đốt dầu FOTổng quan về khí thải lò hơi đốt dầu FOTổng quan về khí thải lò hơi đốt dầu FOTổng quan về khí thải lò hơi đốt dầu FOTổng quan về khí thải lò hơi đốt dầu FOTổng quan về khí thải lò hơi đốt dầu FOTổng quan về khí thải lò hơi đốt dầu FOTổng quan về khí thải lò hơi đốt dầu FOTổng quan về khí thải lò hơi đốt dầu FOTổng quan về khí thải lò hơi đốt dầu FOTổng quan về khí thải lò hơi đốt dầu FOTổng quan về khí thải lò hơi đốt dầu FOTổng quan về khí thải lò hơi đốt dầu FOTổng quan về khí thải lò hơi đốt dầu FOTổng quan về khí thải lò hơi đốt dầu FOTổng quan về khí thải lò hơi đốt dầu FOTổng quan về khí thải lò hơi đốt dầu FOTổng quan về khí thải lò hơi đốt dầu FOTổng quan về khí thải lò hơi đốt dầu FOTổng quan về khí thải lò hơi đốt dầu FOTổng quan về khí thải lò hơi đốt dầu FOTổng quan về khí thải lò hơi đốt dầu FOTổng quan về khí thải lò hơi đốt dầu FOTổng quan về khí thải lò hơi đốt dầu FOTổng quan về khí thải lò hơi đốt dầu FOTổng quan về khí thải lò hơi đốt dầu FOTổng quan về khí thải lò hơi đốt dầu FOTổng quan về khí thải lò hơi đốt dầu FOTổng quan về khí thải lò hơi đốt dầu FOTổng quan về khí thải lò hơi đốt dầu FOTổng quan về khí thải lò hơi đốt dầu FOTổng quan về khí thải lò hơi đốt dầu FOTổng quan về khí thải lò hơi đốt dầu FOTổng quan về khí thải lò hơi đốt dầu FOTổng quan về khí thải lò hơi đốt dầu FOTổng quan về khí thải lò hơi đốt dầu FOTổng quan về khí thải lò hơi đốt dầu FO

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1 Tổng quan về khí thải lò hơi đốt dầu FO

Trong công nghiệp, dầu FO là một nguyên liệu được sử dụng rất phổ biến, dùng để cung cấpnăng lượng cho các ngành như lò hơi, lò nung luyện kim, công nghiệp chế biến thực phẩm… Nhiênliệu dầu đốt trong lò được phân thành 2 loại là dầu nặng và dầu nhẹ Khói thải từ lò hơi đốt dầu FOthường chứa các chất ô nhiễm chủ yếu là SO2, NOx, CO, hơi nước và một lượng nhỏ tro, cácnguyên liệu không cháy hết được gọi là mồ hóng Chúng đều là những chất có ảnh hưởng tiêu cựcđến sức khỏe con người Cụ thể:

Khí SO2 là chất khí không màu, không cháy, có vị hăng Do quá trình quang hóa hay do sựxúc tác, SO2 dễ bị oxi hóa và biến thành SO3 trong khí quyển Đây là loại khí gây độc đối với conngười: SO2 là chất kích thích dễ phản ứng với các cơ quan hô hấp của con người, gây rối loạnchuyển hóa protein và đường, thiếu vitamin B, C và ức chế enzyme oxydaza, khi nồng độ SO2 thấp

có thể làm sưng niêm mạc Bên cạnh đó, nó còn gây hại cho động thực vật và ảnh hưởng nghiêmtrọng đến môi trường, gây mưa axit và hiệu ứng nhà kính

Khí NO2 là khí có màu nâu đỏ, có mùi gay gắt và cay, gây kích thích viêm tẩy và có tác hạiđối với hô hấp của con người và động vật, tác động đến thần kinh và phá hủy mô tế bào phổi, làmchảy nước mũi, viêm họng

Khí CO là loại khí không màu, không mùi vị, được tạo ra từ quá trình cháy không hoàn toàncủa nguyên liệu than CO có ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe của con người, đặc biệt là đối với phụ

nữ mang thai và người có bệnh về tim mạch, nếu tiếp xúc với CO sẽ rất nguy hiểm đến tính mạng vìkhả năng kết hợp với chất khác của CO, đặc biệt là hemoglobin cao gấp 200 so với oxi nên khi vàomáu sẽ tác dụng ngay với hemoglobin và các trở quá trình vận chuyển oxi từ máu đến mô

Tro, bụi trong dòng khí thải từ lò hơi đốt dầu FO khi thải một lượng lớn ra ngoài môi trường

sẽ gây ra những tác động mạnh mẽ đối với sức khỏe con người đặc biệt là người già, trẻ em vànhững người bị bệnh về đường hô hấp

2.1 Tính chất hóa học

SO2 là một oxit axit, tan trong nước tạo thành dung dịch axit yếu H2SO3 (nhưng vẫn có đầy

đủ tính chất hóa học của một axit)

S + O2  SO2

SO2 + H2O  H2SO3

SO2 là một chất khử khi tác dụng với chất oxi hóa mạnh

SO2 + Br2 + 2H2O  2HBr + H2SO4 (phản ứng làm mất màu nước màu nước Brom)

5SO2 + 2KMnO4 + 2H2O  K2SO4 + 2MnSO4 + 2H2SO4

SO2 là chất oxi hóa khi tác dụng với chất khử mạnh hơn

Nó sinh ra như là sản phẩm phụ trong quá trình đốt cháy than đá, dầu, khí đốt

2.2.1 Đối với con người

Hầu hết dân cư sống quanh khu vực nhà máy có nồng độ SOx cao đều mắc các bệnh vềđường hô hấp SOx nói chung, SO2 nói riêng là những chất có tính kích thích, ở nồng độ nhất địng cóthể gây co giật ở cơ trơn của khí quản Ở nồng độ lớn hơn sẽ gây tăng tiết dịch niêm mạc đường khíquản Khi tiếp xúc với mắt chúng có thể tạo thành axit gây ảnh hưởng thị giác có thể dẫn đến mùlòa SOx có thể xâm nhập vào cơ thể con người qua các cơ quan hô hấp hoặc các cơ quan tiêu hóasau khi được hòa tan trong nước bọt Cuối cùng chúng có thể xâm nhập vào hệ tuần hoàn Khi tiếpxúc với bụi SOx có thể tạo ra các hạt axit nhỏ, nếu khí thước của chúng nhỏ hơn 2÷3 µm, các hạt này

có thể xâm nhập vào các huyết mạch SO2 có thể xâm nhập vào cơ thể của người qua da và gây racác chuyển đổi hóa học, dẫn đến hàm lượng kiềm trong máu giảm, amoniac bị thoát qua đường tiểu

và có ảnh hưởng đến tuyến nước bọt

Bảng 1- Nồng độ SO2 và tác động

2.2.2 Đối với môi trường

SO2 bị oxi hóa ngoài không khí và phản ứng với nước mưa tạo thành axit sulfuric hay cácmuối sulfate gây mưa axit, ảnh hưởng xấu đến môi trường dẫn đến một loạt các hiện tượng:

- Nước hồ bị axit hóa: mưa axit rơi trên mặt đất sẽ rửa trôi các chất dinh dưỡng có trong đất

và mang các kim loại độc hại xuống ao hồ gây ô nhiễm nguồn nước trong hồ, làm ảnh hưởng cácnguồn thức ăn, uy hiếp sự sinh tồn của các loài cá và các loài sinh vật trong nước

- Rừng bị hủy diệt, sản lượng nông nghiệp giảm: mưa axit làm tổn thương lá cây gây trỏ ngạiquá trình quang hợp, làm lá cây bị vàng và rơi rụng, làm giảm độ màu mỡ của đất và cản trỏ sự sinhtrưởng của cây cối

Khi tiếp xúc với môi trường có chứa hàm lượng SO2 từ 1÷2 ppm trong vài giờ có thể gây tổnthơng lá cây Đối với các loại thực vật nhạy cảm như nấm, địa y, hàm lượng 0,15÷0,3 ppm có thểgây độc tính cấp

Bảng 2 – Giá trị pH và tác động

2.2.3 Đối với công trình kiến trúc

Mưa axit gây ăn mòn các công trình kiến trúc, làm thay đổi tính năng vật lí, thay đổi màu sắtvật liệu xây dựng như đá vôi, đá hoa cương, đá cẩm thạch, phá hủy các tác phẩm điêu khắc, tượngđài.

2SO2 + O2 + 2H2O  2H2SO4

Sắt thép và các kim loại khác ở trong môi trường không khí nóng ẩm, bị nhiễm SO2 thì bị han

gỉ rất nhanh SO2 cũng làm hư hỏng và giảm tuổi thọ của các sản phẩm bằng vải, nylon, tơ nhân tạo,giấy và đồ làm bằng da…

- Khuếch tán từ chất ô nhiễm đến bề mặt chất lỏng

- Truyền ngang qua bề mặt tiếp xúc pha khí / lỏng (hòa tan)

- Khuếch tán chất khí hòa tan từ bề mặt tiếp xúc pha vào trong pha lỏng Sự chênh lệch nồng

độ ở bề mặt tiếp xúc pha thuận lợi cho động lực của quá trình và quá trình hấp thụ khí diễn ra mạnh

mẻ trong điều kiện diện tích bề mặt tiếp xúc lớn, độ hỗn loạn cao và hệ số khuếch tán cao Bởi vìmột số hợp phần của hỗn hợp khí có khả năng hòa tan mới có thể hòa tan được trong chất lỏng, nênquá trình hấp thụ chỉ có hiệu quả cao khi lựa chọn dung dịch chất hấp thụ có tính hòa tan cao hoặcnhững dung chất phản ứng không thuận nghịch với chất khí cần hấp thụ

3.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp thụ

- Nhiệt độ: Khi nhiệt độ tháp tăng (điều kiện khác không đổi) thì hệ số Henry tăng  đườngcân bằng dịch chuyển về phía trục tung Nếu đường làm việc AB không đổi thì động lực trung bình

sẽ giảm Thậm chí tháp không hoạt động được vì nhiệt độ quá cao so với yêu cần kỹ thuật Tuynhiên, nhiệt độ tăng cũng có lợi là làm cho độ nhớt cả hai pha tăng

- Áp suất: Nếu áp suất tăng (các điều kiện khác không đổi)  hệ số cân bằng tăng và cânbằng sẽ dịch chuyển về phía trục hoành Khi đường làm việc AB không đổi thì động lực trung bìnhtăng, quá trình truyền khối sẽ tốt hơn Tuy nhiên, tăng áp suất thường kèm theo tăng nhiệt độ Mặtkhác, tăng áp suất cũng gây khó khăn cho vệc chế tạo và vận hành tháp

- Các yếu tố khác: tính chất của dung môi, loại thiết bị, cấu tạo thiết bị, độ chính xác củadụng cụ đo, chế độ vận hành tháp… đều ảnh hưởng đến hiệu suất hấp thụ

Để hấp thụ khí SO2 có thể dùng nước, dung dịch hoặc huyền phù của muối kim loại kiềmhoặc kiềm pha

-Gồm hai giai đoạn:

- Hấp thụ SO2 bằng cách phun nước vào dòng khí thải hoặc cho khí thải đi qua lớp vật liệuđệm (vật liệu rỗng) có tưới nước

- Giải thoát khí SO2 ra khỏi chất hấp thụ để thu hồi SO2 (nếu cần) và nước sạch

Mức độ hòa tan SO2 trong nước giảm khi nhiệt độ nước tăng cao, do đó nhiệt độ nước cấpvào hệ thống hấp thụ SO2 phải đủ thấp Còn để giải thoát khí SO2 khỏi nước thì nhiệt độ của nướcphải cao Cụ thể là 100ºC thì SO2 sẽ tách hoàn toàn và trong khí thoát ra có lẫn cả hơi nước Bằngphương pháp ngưng tụ người ta có thể thu được khí SO2 với độ đậm đặc ≈ 100% dùng vào mục đíchsản xuất axit sulfuric Lượng nước thực tế phải lớn hơn một ít so với lí thuyết vì nước sau khi rakhỏi thiết bị hấp không thể đạt tới mức bảo hòa khí SO2 Để giải hấp thụ phải đun nóng một lượngnước rất lớn, tức là phải có nguồn cấp nhiệt công suất lớn Ngoài ra để sử dụng lại nước trong quátrình hấp thụ phải làm nguội nước xuống gần 10ºC tức là phải cần đến nguồn cấp lạnh, đây là vấn đềkhông đơn giản và khá tốn kém

Từ những vấn đề trên, phương pháp hấp thụ khí SO2 bằng nước chỉ áp dụng được khi:

- Nồng độ ban đầu của khí SO2 trong khí thải tương đối cao

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

- Có sẵn nguồn nước lạnh Có thể xả được nước có chứa ít nhiều axit ra sông ngòi.

Hình 1 – Sơ đồ hệ thống xử lý SO2 bằng nước

1 – Tháp hấp thu; 2 – Tháp giải thoát khí SO2; 3 – Thiết bị ngưng tụ;

4,5 – Thiết bị trao đổi nhiệt; 6 – Bơm

3.1.4 Hấp thụ SO 2 bằng sữa vôi

Xử lý SO2 bằng sữa vôi là phương pháp được áp dụng rộng rãi trong công nghiệp vì hiệu quả

xử lý rất cao, nguyên liệu rẻ tiền và có sẵn ở mọi nơi

Khí SO2 được thu hồi trong tháp rửa bằng sữa vôi, sữa vôi tác dụng với SO2 theo phản ứng:

SO2 + Ca(OH)2  CaSO3 + H2O

Ưu điểm nổi bật của phương pháp này là công nghệ đơn giản, chi phí đầu tư ban đầu khônglớn, có thể chế tạo thiết bị bằng vật liệu thông thường, không cần vật liệu chống axit và khôngchiếm nhiều diện tích xây dựng

Hình 2 – Sơ đồ xử lý SO2 bằng sữa vôi

Hình 3 – Sơ đồ xử lý SO2 bằng amoniac

1 – Scrubơ; 2,4 – Thiết bị làm nguội; 3 – Tháp hấp thu nhiều tầng;

5 – Tháp hoàn nguyên; 6 – Tháp bốc hơi; 7 – Thùng kết tinh;

8 – Máy vắt khô li tâm; 9 – Nồi chưng áp

Magie bisulfic có thể bị trung hòa bằng cách bổ sung thêm MgO mới:

Mg(HSO3)2 + MgO  2MgSO3 + H2O

Độ hòa tan của magie sulfic trong nước rất hạn chế, do đó MgSO3 sẽ kết tủa thành tinh thểhexahydrat MgSO3.6H2O

Các tinh thể được tách ra khỏi dung dịch huyền phù, sấy khô và xử lý nhiệt ở nhiệt độ800÷900ºC để thu hồi MgO và SO2

MgO được quay trở lại chu trình làm việc, còn SO2 đậm đặc có thể đưa lại công đoạn chếbiến axit sulfuric và lưu huỳnh đơn chất

3.4 Xử lý SO 2 bằng ZnO

Ưu điểm chung của phương pháp này là quá trình phân ly kẽm sulfic ZnSO3 thành SO2 vàZnO, xảy ra ở nhiệt độ thấp hơn đáng kể so với quá trình phân ly bằng nhiệt đối với MgSO3 Áp suấtbão hòa của SO2 trên MgSO3 bằng 1 atm ở nhiệt độ 650ºC, trong khi đối với ZnSO3 áp suất hơi bãohòa như trên có nhiệt độ chỉ bằng 260ºC Điều đó cho phép tiến hành phân ly ZnSO3 trong lò múp

và thu hồi SO2 với nồng độ ≈ 100% trong khi MgSO3 được phân ly trong dòng sản phẩm cháy củanhiên liệu nung và chỉ đạt nồng độ không quá 15÷20%

3.5 Xử lý SO 2 bằng các chất hấp thụ hữu cơ

Quá trình xử lý SO2 trong khí thải bằng các chất hữu cơ được áp dụng nhiều trong côngnghiệp luyện kim màu Chất hấp thụ SO2 được sử dụng phổ biến là các amin thơm như aniline

C6H5NH2, toluidin CH3C6H5NH2, xylidin (CH3)2C6H3NH2, và dimetyl-anilin C6H5N(CH3)2

Thực tế cho thấp dung dịch xylidin trong nước có nhiều ưu điểm khi sử dụng để khử SO2

trong khói thải với nồng độ thấp, còn khi nồng độ SO2 trong khí thải tương đối cao (trên 2%) thìdimetyl-anilin có ưu thế hơn

Quá trình sulfidin: Khí thải sơ bộ được làm nguội là lọc sạch bụi trong thiết bị lọc bằng điện,sau đó cho qua các tháp hấp thu đặt nối tiếp nhau Các tháp hấp thu được tưới hỗn hợp xylidin, nướctheo sơ đồ chuyển động ngược chiều của dòng khí và dung dịch hấp thụ Trong quá trình hấp thụ

SO2 bằng xylidin có tỏa ra một lượng nhiệt đáng kể, do đó cần làm nguội dung dịch bằng các thiết bịtrao đổi nhiệt Khí sạch đi ra khỏi tháp hấp thụ có chứa hơi xylidin cần cho qua scrubơ để thu hồihơi xylidin bằng axit sulfuric loãng

Quá trình khử SO2 bằng dimetyl-anilin – quá trình ASARCO: Khí thải sau khi được lọc sạchbụi và các giọt sương axit sulfuric bằng bộ lọc điện và scrubơ được đưa vào tháp hấp thụ, trong đóxảy ra 3 quá trình:

Bản chất phương pháp nhiệt là quá trình oxi hóa các chất độc hại và tạp chất có mùi bằng oxi

ở nhiẹt độ cao (450ºC - 1200ºC) Dùng để loại bỏ những khí và hơi có sản phẩm cháy ít độc hại Sửdụng dung môi là methanol, sản phẩm cháy là CO2 và H2O

Ưu điểm: Thiết bị đơn giản và có thể ứng dụng rộng rãi vì thành phần khí thải ít ảnh hưởngđến thiết bịi đốt

Nhược điểm: Tiêu thụ nhiều năng lượng và sau đốt có nồng độ CO2 cao

3.7 Phương pháp hấp phụ

Đây là quá trình chọn lựa các cấu tử trong pha khí lên bề mặt chất rắn để làm sạch khí có hàm

rắn và pha khí Ở điều kiện bình thường thì pha khí trong hỗn hợp với không khí sẽ không bị hấpthụ

Vật liệu làm chất hấp phụ là các vật liệu xốp với bề mặt bên trong lớn Trong công nghiệphay dùng than hoạt tính, silicagel, keo nhôm, zeolit và ionit trao đổi ion

4 Lựa chọn phương pháp: Hấp thụ

Hấp thụ là quá trình mà trong đó chất khí gây ô nhiễm được hòa tan trong một chất lỏng, cóvai trò quan trọng trong xử lí khí Hấp thụ dựa trên cơ sở của quá trình truyền khối, được mô tả vàtính toán dựa vào phân chia hai pha (cân bằng pha và khuếch tán)

Quá trình hấp thụ mạnh hay yếu tùy thuộc vào bản chất hóa học của dung môivà chất ônhiễm trong khí thải Như vậy để hấp thụ được một chất nào đó ta phải dựa vào độ hòa tan chọn lọccủa chất khí trong dung môi để lựa chọn dung môi thích hợp (hấp thụ hóa học) Hiệu quả hấp thụphụ thuộc phần lớn vào dung môi

4.1 Ưu điểm, nhược điểm

Sinh ra một lượng nước thải sau quá trình hấp thụ

Không dùng để xử lí dòng khí có nhiệt độ cao

Trong quá trình hấp thụ xảy ra quá trình tỏa nhiệt nên khi thiết kế nhiều trường hợp cần lắpđặt thêm thiết bị trao đổi nhiệt trong tháp hấp thụ để làm nguội, tăng hiệu quả xử lí, như vậy thiết bị

sẽ trở nên cồng kềnh, vận hành phức tạp

4.2 Lựa chọn dung môi

 Việc lựa chọn chất hấp thụ phụ thuộc vào các yếu tố

Thành phần và tính chất của khí cần xử lí

Thời gian sử dụng chất hấp thụ trong thiết bị.

Lượng chất hấp thụ

Khả năng tiếp xúc giữa chất hấp thụ và chất ô nhiễm

Nhiệt độ, áp suất…

 Điều kiện lựa chọn dung dịch hấp thụ

Độ hòa tan tốt: có tính chọn lọc có nghĩa là chỉ hòa tan cấu tử cần tách và hòa tan không đáng

Ít bay hơi, rẻ tiền, dễ kiếm, không độc với con người và không ăn mòn thiết bị

Các chất hấp thụ phổ biến: nước, dung dịch bazơ (KOH, NaOH…).

4.3 Một số tháp hấp thụ xử lí khí

4.3.1 Tháp phun

Hình 4 – Sơ đồ nguyên lí tháp phun

Là loại thiết bị hấp thụ đơn giản Trong tháp phun, chất lỏng được phun thành bụi mù(sương) từ phía trên xuống, khí thường đi từ dưới lên nhằm làm tăng diện tích tiếp xúc và để nồng

độ thực tế của chất cần hấp thụ trong pha khí giảm dần theo chiều từ dưới đi lên và nồng độ chất bịhấp thụ trong pha lỏng được tăng dần theo chiều từ trên đi xuống Quá trình này rất có lợi cho việctăng hiệu quả xử lý

Phân loại tháp phun: Tháp phun rỗng

Tháp phun dạng đĩa quay Jet Tower

 Ưu điểm:

Vận hành dòng khí trong tháp cao làm cho khả năng hấp thụ tăng đáng kể

Đường kính tháp nhỏ nên mật độ tưới nhỏ (50-90 m3/m2), tiết kiệm dung dịch hấp thụ nhưngvẫn cho hiệu suất cao

 Nhược điểm:

Thiết bị dễ bị ăn mòn, đòi hỏi phải có lớp phủ bảo vệ, làm tăng giá thành chế tạo thiết bị.Cần phải có hệ thống tự động điều chỉnh lưu lượng dung dịchhấp thụ phun vào thiết bị Dungdịch phải được phun đều khắp tiết diện tháp

Tháp có dạng hình trụ đặt thẳng đứng, được sử dụng trên nguyên tắc tạo ra sự tiếp xúc giữachất ô nhiễm và dòng nước phun Dung dịch hấp thụ được phun thành giọt nhỏ xuyên qua dòng khíbốc lên trong thể tích rỗng của thiết bị

4.3.2 Tháp đệm

Hình 5 – Sơ đồ nguyên lý tháp đệm

1 - Ống khí ra; 2 - Ống hoàn lưu; 3 - Ống phân phối lỏng hoàn lưu;

4 – Tầng đệm; 5 - Ống khí vào; 6 - Ống lỏng ra; 7 – Lưới đỡ đệm;

8 – Dòng nhập liệu vào; 9 – Đĩa phân phối lỏng

Được dùng phổ biến nhất Trong tháp, người ta thường nhồi các vật thể lồng cồng như ốc,sành sứ, lò so kim loại vụn than cốc để làm tăng diện tích tiếp xúc hai pha Khi vận hành, khí thảiđược đi từ dưới lên trên còn chất lỏng thì đi từ trên xuống dưới Lưu lượng của hai pha luôn đượctính toán trước để thiết bị đạt hiệu quả cao nhất

Khó 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 phốidung dịch hấp thụ phải đều khắp tiết diện tháp

4.3.3 Tháp mâm

Hình 6 – Sơ đồ nguyên lí tháp mâm

Cấu tạo gồm thân hình trụ thẳng đứng, bên trong có đặt các tấm ngăn (mâm) cách nhau mộtkhoảng nhất định Trên mỗi mâm hai pha chuyển động ngược hoặc chéo chiều:lỏng từ trên xuống(hoặc đi ngang), khí đi từ dưới lên hoặc xuyên qua chất lỏng chảy ngang; ở đây tiếp xúc pha xảy ratheo từng bậc là mâm.Tùy thuộc cấu tạo của mâm chất lỏng trên mâm có thể là khuấy lý tưởng hay

là dòng chảy qua

Tháp mâm có ống chảy chuyền: bao gồm tháp mâm, chóp, lỗ, xupap, lưới, Trên mâm có cấutạo đặc biệt để lỏng đi từ mâm trên xuống mâm dưới theo đường riêng gọi là ống chảy chuyền, mâmcuối cùng ống chảy chuyền ngập sâu trong khối chất lỏng đáy tháp tạo thành van thủy lực ngănkhông cho khí (hơi hay lỏng) đi theo ống lên mâm trên

Pha khí (hơi hay lỏng) xuyên qua các lỗ, khe chóp, khe lưới,hay khe xupap sục vào pha lỏngtrên mâm Để phân phối đều chất lỏng người ta dùng tấm ngăn điều chỉnh chiều cao mức chất lỏngtrên mâm

Tháp mâm không có ống chảy chuyền: khi đó khí (hơi hay lỏng) và lỏng đi qua cùng một lỗtrên mâm

Phân loại tháp mâm: Tháp mâm xuyên lỗ Tháp mâm chóp Tháp mâm van

Ngoài ra còn tạo độ giảm áp lớn cho pha khí làm tăng công suất máy nén khí cho tháp

Bộ phận phân phối: Để phân phối đều chất lỏng lên khối đệm chứa trong tháp, người ta dùng

bộ phận phân phối dạng lưới phân phối (lỏng đi trong ống – khí ngoài ống; lỏng và khí đi trong cùngống); màng phân phối, vòi phun hoa sen (dạng trụ, bán cầu, khe); bánh xe quay (ống có lỗ, phunquay, ổ đỡ);

Lớp đệm tách hạt lỏng: để chỉ cho dòng khí sạch sau xử lý thoát ra ngoài

 Nguyên lí hoạt động

Khí thải đi vào tháp thông qua cửa dẫn khí vào, đi qua các lớp vật liệu lọc đã được bố trí sẵntrong tháp Trên bề mặt các vật liệu lọc đã được làm ướt bằng dung môi thích hợp từ dàn vòi tưới.Quá trình hấp thụ hơi khí độc vào dung môi xảy ra chủ yếu khi dòng khí len lõi đi qua các lớp vậtliệu lọc và tiếp xúc trực tiếp với dung môi trên bề mặt ấy tạo ra các phản ứng hóa học và các hơi khíđộc hoặc có thể lẫn bụi đều được giữ lại trong dung môi Dung môi hấp thụ chảy xuống đáy tháp vàđược thu lại để hoàn nguyên dung môi, còn khí có lẫn chất lỏng tiếp tục đi lên qua lớp tách hạt lỏng

để giữ lại hạt lỏng, cuối cùng khí sạch thoát ra phía trên cùng của tháp Như vậy dòng chất lỏng đi từtrên xuống còn dòng khí cần hấp thụ đi từ dưới lên

 Mô hình tháp đệm

Hình 7 – Mô hình tháp đệm

5 Sơ đồ công nghệ

Hình 8 – Sơ đồ công nghệ xử lý khí SO2

Thuyết minh sơ đồ công nghệ:

Khí thải được thải ra từ buồng đốt có nồng độ bụi tương đối cao nên phải xử lý bụi trước.Cho dòng khí có chứa bụi qua cyclone để thu hồi bụi bằng phương pháp lọc li tâm Sau đó dòng khíđược đưa qua thiết bị giải nhiệt để làm hạ nhiệt độ xuống trước khi đi vào thiết bị chính

Khí thải một phần đã được làm sạch, dùng quạt thổi khí từ dưới lên vào tháp đệm Dung dịchhấp thu NaOH được hệ thống ống dẫn bơm lên phần trên thân trụ và được đĩa phân phối tưới đều lên

lớp vật liệu đệm, cả hai tiếp xúc nhau và xảy ra quá trình hấp thụ Khí ra ở đỉnh tháp được quạt hútđưa ra môi trường ngoài thông qua ống khói cao để phát tán

CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ THẢI LÒ HƠI

1 Các thông số ban đầu

Công suất lò hơi: 5 000 kg/h

Nhiệt độ khí đầu vào: 30 ºC

Áp suất khí thải: 1atm

Dùng NaOH để hấp thụ ở nhiệt độ 30 ºC

2 Cân bằng vật chất, năng lượng cho lò hơi

2.1 Năng lượng cung cấp sinh hơi

Nhiệt lượng cung cấp cho lò hơi năng suất 5 tấn/h:

Trong đó: GN = kg/h : năng suất hơi, GN = 5000 kg/h

CN = kJ/kg.K : nhiệt dung riêng của nước, CN = 4,2 kJ/kg.K

t2 = oC : nhiệt độ nước hóa hơi, t2 = 100oC

t1 = oC : nhiệt độ nước ban đầu, t1 = 30oC

p = kg/cm2 : áp suất hơi trong lò hơi, chọn p = 10 kg/cm2

H% = 0,8 – 0,9 : hiệu quả truyền nhiệt

rN = kJ/kg : nhiệt hóa hơi của nước ở áp suất 10 kg/cm2 (= 9,80665 bar,tra Bảng 1) trong LH, rN = 2019,7 kJ/kg

Bảng 1 – Bảng tra áp suất và nhiệt hóa hơi

Bảng 3: Thành phần hóa học và tỉ lệ của chúng trong dầu FO

Thành phần Tỷ lệ

Tổng cộng 1,000

Lưu lượng dầu FO cần cung cấp cho lò hơi năng suất 5 tấn/h:

N FO

2.3 Tính toán dòng khí thải

Tính toán thành phần khí thải

Tính toán các thông số bao gồm: lưu lượng dòng khí thải, thành phần và nồng độ các chất có trongdòng khí thải, nhiệt độ dòng khí thải (thảm khảo sách của thầy Trần Ngọc Chấn)

Hệ số thừa không khí α=¿ 1,2 (α = 1,2 – 1,5) (Trần Ngọc Chấn, Tập 3, trang 13)

Hệ số cháy không hoàn toàn về hóa học và cơ học η = 0,05 (η = 0,01 – 0,05)

Hệ số tro bay theo không khí a = 0,1

Thành phần của không khí khô:

Bảng 4 – Thành phần không khí khô

Thành phần không khí khô CO 2 H 2 O O 2 N 2 SO 2

Tính toán cho 100kg dầu FO:

Phân tử khối (kg/kmol) 12,01 1,008 15,999 14,007 32,06

Lượng oxi cần thiết (kmol) 7,1024 2,505 -0,0188 0,0125 0,0936

Tổng số mol oxi cần thiết

LO2 = ∑Tổng mol oxi cho quá trình đốt cháy = 7,1024+2,505-0,0188+0,0125+0,0936 = 9,6947kmol

Lượng không khí cần thiết

Lượng khí thải phát sinh

CO2 = 3,15× ((1 - 0,006) × 7,1024+0,0003× 56,22828) = 22,2915 kmol/h

CO = 3,15× 0,006×7,1024 = 0,1342 kmol/h

H2O = 3,15 × (10,02/2+0,0126×56,22828) = 18,0132 kmol/h

SO2 = 0,0936 × 3,15 = 0,29484 kmol/h

Lượng NO2 phát sinh từ đốt dầu

MNO2 = 1,723× 10-3× 3151.18 = 1,53 kg/h (Trích Trần Ngọc Chấn, Ô nhiễm không khí và xử lý khíthải tập 3, Hà Nội: NXB Khoa học và kỹ thuật, 2001, trang 16.)

Nồng độ khí thải đầu vào ở đktc ( mg/m3)

Nồng độ khí thải đầu vào =

Tải lượng (mg

h )Lưu lượng (m

Bảng 6 - Nồng độ của các thành phần khí thải đầu ra (mg/m 3 ) theo QCVN 19:2009

Tính toán cân bằng vật chất

G d , G c: suất lượng hỗn hợp khí vào – ra (kmol/h)

L d , L c: suất lượng chất lỏng vào – ra (kmol/h)

Y d, Y c: nồng độ đầu và cuối của SO2 trong pha khí (kmol SO2/kmol khí trơ)

X d , X c: nồng độ đầu và cuối của SO2 trong pha lỏng (kmol SO2/kmol dung môi)

Phương trình cân bằng của dung dịch hấp thụ SO2 bằng Ca(OH)2 được biểu diễn theo định luật Henry:

P = Hx và y* = P H

t = mxTrong đó:

y*: nồng độ cân bằng của pha khí, phần mol.

x: nồng độ khí hòa tan trong pha lỏng, phần mol.

P: áp suất riêng phần của cấu tử khí hòa tan khi cân bằng.

P t: áp suất tổng của hệ hấp thu

0.0653×106 (mmHg) (Trích Sổ tay quá trình thiết bị và công nghệ hóa chất - tập 2, NXB Khoa học

và Kỹ thuật Hà Nội 1999, Bảng IX.1, trang 139)

Nồng độ mol của SO2 đầu ra: [SO2]= 0.564=7.8125 ×10−3

(mol/m3)Nồng độ khí ban đầu:

Gd = PV RT =

1 414622.4

273 ×(273+50)

= 156.44 (kmol/h)Suất lượng dòng khí trơ trong hỗn hợp:

Gtr = Gd  (1 – yd) = 156.44  (1 – 0.005) = 155.66 (kmol/h)

Với: Ltr là lượng dung môi không đổi khi vận hành (kmol/h)

Phương trình đường cân bằng vật chất:

Gtr  (Yd - Yc) = Ltr  (Xc – Xd)

Suy ra:

Xc = G L tr

tr  (Yd – Yc) + Xd = 15467.79155.66  (5.025 10-3 – 2.056  10-4) + 0 = 4.85 10-5 (kmol SO2/kmol H2O)

Vậy phương trình đường làm việc đi qua 2 điểm: