TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA CHẤT BỘ MÔN LỌC HÓA DẦU Giáo viên giảng dạy: PGS.TS Phạm Xuân Núi XỬ LÝ KHÍ THẢI BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ 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
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 [...]... 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 SO2 Hấp thụ SO2 sử dụng dung dịch hoặc huyền phù của muối kim loại kiềm và kim loại kiềm thổ Hấp thụ 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... quả nhất ở nhiệt độ 20 – 400C Phương pháp hấp thụ đồng thời NOx, SO2 Khí thải chứa đồng thời SO2 và NO2 sinh ra khi đốt cháy nhiên liệu có chứa lưu huỳnh Xử lý đồng thời SOx và NOx sử dụng dung dịch hấp thụ là dung dịch kiềm hoặc huyền phù Hiệu quả xử lý: SO2 khoảng 90% NOx khoảng 70 – 90% Xử lý halogen và các hợp chất của chúng Xử lý các hợp chất chứa Flo Hấp thụ bằng nước HF và SiF4 tan nhiều trong... Na3AlF6 Hiệu quả xử lý 90 – 95% Xử lý halogen và các hợp chất của chúng Hấp thụ bằng dung dịch muối amoni Các phản ứng xảy ra: HF + (NH4)2CO3 = 2NH4F + CO2 + H2O HF + NH4HCO3 = NH4F+ CO2 + H2O HF + NH3 = NH4F 2SiF4 + 2NaF = Na2SiF6 NH4F được xử lý như sau: 2NH4F +Na2CO3 = (NH4)2CO3 + NaF (NH4)2CO3 + H2O = 2NH4OH + CO2 NH4OH = H2O + NH3 NaF là chất rắn được tách ra bằng lắng, lọc Xử lý halogen và các... HmAlFm+3 bằng Al(OH)3 Xử lý halogen và các hợp chất của chúng Hấp thụ phân tử F2 Hấp thụ bằng dung dịch NaOH 5 – 10% ở nhiệt độ 38 – 650C Phản ứng hấp phụ: F2 + 2NaOH = 0,5O2 +2NaF + H2O Thời gian tiếp xúc giữ khoảng 1 phút tránh tạo ra F2O NaF ít tan trong dung dịch kiềm Xử lý NaF trước khi đưa ra khỏi hệ thống: 2NaF + CaO + H2O → CaF2 + NaOH Xử lý halogen và các hợp chất của chúng Xử lý clo và hydro clorua... nitric được sinh ra ở pha khí: 3NO2 + H2O= 2HNO3 + NO + Q Để xử lý NOx có thể sử dụng dung dịch oxi già loãng: NO + H2O2 = NOx + H2O 3NO2 + H2O = 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... cần hạn chế phản ứng trên bằng cách giảm thời gian tiếp xúc giữa pha khí và pha lỏng hoặc dùng hóa chất giảm tính oxi hóa Tái sinh MgO Thực hiện trong lò nung ở nhiệt độ 9000C với xúc tác là than cốc Ưu điểm Có thể xử lý khí nóng không cần làmnguội sơ bộ Thu được sản phẩm tận dụng sản xuất axit sunfuric MgO sẵn có, rẻ tiền, hiệu quả xử lý cao Hấp thụ bởi ZnO SO2 +ZnO + 2,5H2O = ZnSO3.2,5H2O Khi nồng... làm phân bón, khí thu được chứa 15 – 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... khô Tái sinh ZnO Nung sunfit ở nhiệt độ 3500C ZnSO3.2,5H2O = ZnO + SO2 + 2,5H2O Ưu điểm Có khả năng xử lý ở nhiệt độ cao (200- 2500C) Nhược điểm Có thể hình thành ZnSO4, làmcho việc tái sinh ZnO bất lợi Xử lý SO2 Nếu dùng soda phản ứng xảy ra: Na2CO3 + SO2 = Na2SO3 + CO2 Na2SO3 + SO2 + H2O= 2NaHSO3 Khí tham gia phản ứng với sunfit và bisunfit làm tăng nồng độ bisunfit SO2 + NaHCO3 + Na2SO3 + H2O =... 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 lưu lượng nước lớn, thiết bị hấp thụ có thể tích lớn Loại SO2 ra khỏi dung dịch thực hiện bằng cách đun nóng nó đến 1000 C, cần chi phí nhiệt lớn Xử lý SO2 Hấp thụ bằng huyền phù CaCO3 (thành phần rắn:lỏng = 1:10,... bằng dung dịch kiềm và nước: Sử dụng NaOH, Ca(OH)2 hoặc Na2CO3 để hấp thụ HCl Nhược điểm khi dùng nước hấp thụ bằng nước tạo sương mù các giọt axit lỏng, hiệu quả thu hồi không cao Xử lý halogen và các hợp chất của chúng Xử lý brom và các hợp chất của nó Hấp thụ bằng dung dịch kiềm: OH- + Br2 = Br- + BrO- + H2O CO32- + Br2 + H2O= Br- + BrO- + 2HCO32HCO3- + Br2 = BrO- + H2O+ 2CO2 Hấp thụ FeBr2 2FeBr2 . 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