Thiết kế tháp đệm hấp thu khí SO2

Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ Chương I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ KHÍ SO 2 I.1. TỔNG QUAN VỀ KHÍ SO 2 : I.1.1.Tình hình phát sinh chất ô nhiễm trong nhà máy phát điện: Năm 1985, tổng công suất nguồn điện của Việt Nam khoảng 4000MW, trong đó nhiệt điện 21%. Năm 1994, tổng sản lượng của các nhà máy điện ước tính khoảng 12000GW, trong đó sản lượng nhiệt điện 19%.Năm 2000, công suất của các nguồn điện của nước ta đạt tới 7100 MW. Trong đó nhiệt điện than-dầu 21,8%. Các nhà máy nhiệt điện ở các cơ sở phía Bắc dùng than Hòn Gai với đặc điểm hàm lượng lưu huỳnh thấp(0,5-0,8% khối lượng). Lượng tiêu hao than tiêu chuẩn tính cho 1 kWh điện từ 0,473 kg ( Phả Lại) đến 0,808 kg (Ninh Bình, trước năm 1995),mức trung bình của thế giới nhỏ hơn 0,4 kg. Năm 1993, lượng than sử dụng cho 3 nhà máy nhiệt điện ở phía Bắc là 479,520 tấn. Như vậy sẽ thải ra khí quyển 6713 tấn khí SO 2 , 2724 tấn NO X , 277,9.10 3 tấn CO 2 và 1490,8 tấn bụi. 203,5.10 3 tấn xỉ. Các cơ sở phía Nam sử dụng dầu FO, hàm lượng lưu huỳnh thường rất cao (2,5-3% khối lượng). Gần đây khi vận chuyển được khí đốt vào bờ, một số cơ sở sẽ chuyển sang sử dụng nhiên liệu khí đốt, tình hình môi trường ở xung quanh các cơ sở này có thể sẽ được cải thiện hơn. Nguồn thải ô nhiễm của nhà máy Nhiệt điện Ninh Bình chủ yếu là bụi (TSP) và khí độc hại (SO 2 , NO 2 , CO 2 , CO) do đốt nhiên liệu than gây ra, trong đó nguy hại nhất là bụi và SO 2 . Hiện nay, vấn đề khử bụi và khí độc của các nhà máy nhiệt điện là rất cần thiết. Nếu không có biện pháp khắc phục thì nồng độ chất ô nhiễm trong môi trường không khí( bụi, SO 2 , CO) ở các khu dân cư xung quanh nhà máy phần lớn đều vượt quá trò số tiêu chuẩn cho phép. Dưới đây xin đưa ra 2 trường hợp ô nhiễm không khí ở nhà máy Nhiệt điện thuộc tỉnh Đồng Nai: Tải lượng ô nhiễm không khí thải ra từ nồi hơi đốt than của nhà máy Nhiệt điện đốt than gồm 2 tổ máy phát công suất 150 MW thuộc tập đoàn Công nghiệp Formosa: Chất ô nhiễm Hệ số ô nhiễm (kg/tấn) Tải lượng ô nhiễm Máy phát số 1 Máy phát số 2 Tổng Kg/h g/s Kg/h g/s Kg/h g/s Bụi 5A 361,0 100,0 361,0 100.0 722,0 200,0 SO 2 19,5 S 1.567 453,3 1.567 453,3 3.134 870.0 NO 2 10,5 757,4 210,0 757,4 210,0 1.514,8 420,0 CO 0,3 21,6 6,0 21,6 6,0 43,2 12,0 THC 0,055 4,0 1,1 4,0 1,1 8,0 2,2 Nguồn: Trung Tâm Công Nghệ Môi Trường ,năm 2003. - 1 - Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ Nồng độ khí thải trong ống khói máy phát điện sau xử lý của nhà máy Nhiệt điện đốt than thuộc tập đoàn Công nghiệp Formosa: Chất ô nhiễm Máy phát số 1 Máy phát số 2 Nồng độ khí thải có kiểm soát(mg/Nm 3 ) Tiêu chuẩn khí thải TCVN 5939:1995 (Cột B) Nồng độ khí thải có kiểm soát (mg/Nm 3 ) Tiêu chuẩn khí thải TCVN 6991:2001 Bụi 50 400 50 400 SO 2 143 500 143 150 NO 2 410 1000 82 300 CO 40 500 40 150 THC 7 - 7 705 Nguồn : Trung tâm Công nghệ Môi trường ,tháng 03/2004. Sơ đồ hệ thống kiểm soát khí thải của Nhà máy Nhiệt điện đốt than thuộc tập đoàn Công nghiệp Formosa: - 2 - Khí thải/ Thu hồinhiệt Lọc bụi tónh điện Hệ thống khử lưu huỳnh (FGD) Ống khói Bể chứa ,Mg(OH) 2 Nước nóng MgO Tro khô Trạm xử lý nước thải tập trung của nhà máy điện Sông Thò Vải Bánh bùn Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ _ Hệ thống lọc bụi tónh điện: khí thải ra trong quá trình đốt than ở nồi hơi được truyền qua thiết bò lọc tónh điện để tách bụi. Bụi sẽ được làm lạnh và lưu giữ trong bồn chứa,sau đó vận chuyển cho nhà máy ximăng để tái sử dụng như là nguyên liệu để sản xuất clinke hoặc bán cho nhà máy bêtông trộn sẵn. Hiệu suất tách bụi:99,7% _ Hệ thống khử lưu hùynh (FGD): Nhà máy sử dụng than có hàm lượng sulfur 1,3% được sử dụng như là nhiên liệu chính đốt lò hơi. Nếu không có biện pháp kiểm soát ô nhiễm,nồng độ khí SO 2 sẽ vượt tiêu chuẩn cho phép. Do vậy hệ thống khử lưu hùynh trong khí thải được lắp đặt để tách oxit lưu hùynh. Chất hấp thụ là Mg(OH) 2 được tạo ra bằng cách hòa MgO vào nước nóng. Hiệu suất tách sulfua đạt khỏang 95%. _ Kiểm soát khí thải:Hệ thống kiểm soát khí thải liên tục và tự động(CEMS) sẽ được lắp đặt tại đỉnh ống khói để kiểm soát lượng khí thải ra. Hệ thống này sẽ báo động nếu thành phần khí thải vượt quá tiêu chuẩn và tự động thông báo cho người vận hành giảm bớt năng lượng thải hoặc sữa chữa thiết bò ngay để giảm thiểu ô nhiễm. Vấn đề ô nhiễm bầu khí quyển bởi khí SO 2 từ lâu đã trở thành mối hiểm họa của nhiều quốc gia, nhất là các nược phát triển trên thế giới. Vì những lý do nêu trên, công nghệ xử lý khí SO 2 còn có ý nghóa kinh tế to lớn của nó bởi vì SO 2 thu hồi được từ khí thải là nguồn cung cấp nguyên liệu cho các nhà máy sản xuất axit sunfuric(H 2 SO 4 ) và lưu huỳnh nguyên chất. I.1.2.Tổng quan về khí SO 2 : I.1.2.1.Tính chất của khí SO2. Anhydritsunphurơ là loại thể khí không màu, có mùi chua sốc và có tính kích thích khá mạnh. SO 2 có phân tử lượng là 64, nặng hơn không khí, tỷ trọng bằng 2,26 dễ hoà tan trong nước, nhất là trong dung dòch rượu mêtylic (CH 3 OH) rượu êtylic (C 2 H 5 OH) và các loại este. 20 0 C, một thể tích nước có thể hoà tan 40 thể tích khí SO 2 , khi hoà tan trong nước một phần khí này sẽ kết hợp với nước để tạo thành axit sunphurơ. SO 2 + H 2 O > H 2 SO 4 Anhydritsunph axitsunphurơ Cũng ở nhiệt độ 20 0 C và áp suất 3 atm, khí SO 2 sẽ ngưng tụ thành chất lỏng trong suốt không màu, sôi ở -10 0 C. SO 2 lỏng khi bay hơi thu nhiệt rất mạnh và làm nhiệt độ môi trường xuống rất thấp (có thể hạ tới -50 0 C). I.1.2.2.Ảnh hưởng sinh lý của SO 2 . Khi tiếp xúc với những nơi ẩm ướt trên cơ thể người, trước hết khí SO 2 chuyển thành axit sunphurơ (H 2 SO 3 ) rồi sau đó biến thành axit sunphuric (H 2 SO 4 ). Như ta đã biết, khí SO 2 rất dễ hoà tan trong nướcnên chủ yếu SO 2 sẽ tác dụng tưói đường hô hấp trên và niêm mạc mắt. Khi hít phải khí SO 2 niêm mạc khí quản sẽ bò kích thích sinh ho ; có khi thanh đới bò co rút làm người bò nạn không nói được. Tuy vậy, nếu đứng lâu ở nơi không khí nhiễm nhẹ khí SO 2 ta sẽ cảm thấy “quen” dần. I.1.2.3.Các triệu chứng nhiễm độc SO2. - 3 - Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ Người bò nhiễm độc khí SO 2 thoạt đầu sẽ thấy trào nước mắt, chảy nước mũi, nhức đầu, lợm giọng, chân tay bải hoại, dạ dầynh ách khó chòu, đau bụng, ỉa chảy, thở gấp, tức ngực và kém cảm giác với lạnh. Nếu bò nhiễm độc mãn tính sẽ dẫn tới viêm da, viêm khí quản, viêm phổi biến chứng thành mọng nước phổi, phản ứng của vò giác và khứu giác giảm sút, mắt đỏ, sưng húp. Nếu để SO 2 lỏng bắn vào mắt sẽ làm cho con người bò cứng hoá. I.1.2.4.Phạm vi gây nhiễm độc của SO 2 Sau đây là phạm vi nồng độ gây độc và các triệu chứng biểu hiện khi nhiễm độc SO 2 . Nồng độ SO 2 trong không khí (mg/l) Tác hại gây độc 0,0008 – 0,013 0,020 – 0,030 0,05 0,130 – 0,260 1,000 – 1,200 Có thể ngửi thấy mùi. Có kích thích đối với cổ họng. Kích thích mạnh đối với cổ họng, gây ho. Chòu đựng đước trong khoảng 0,5 đến 1 giờ. Trong thời gian ngắn có thể nhiễm độc nặng. - 4 - Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ I.2. CƠ SỞ LÍ THUYẾT CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ: I.2.1. Sơ lược về phương pháp hấp thụ ( Absorption method): Hấp thụ là phương pháp làm sạch khí thải độc hại ( chất bò hấp thụ ) vào trong môi trường lỏng ( dung môi hấp thụ). Khi tiếp xúc với khí thải,chất độc hại sẽ tác dụng với các chất trong môi trường mỏng và được giữ lại theo 2 cách hấp thụ vật lý và hấp thụ hóa học. Hấp thụ vật lý: về thực chất chỉ là sự hòa tan các chất bò hấp thụ vào trong dung môi hấp thụ,chất khí hòa tan không tạo ra hợp chất hóa học với dung môi ,nó chỉ thay đổi trạng thái vật lý từ thể khí biến thành dung dòch lỏng( quá trình hòa tan đơn thuần của chất khí trong chất lỏng). Hấp thụ hóa học: trong quá trình này chất bò hấp thụ sẽ tham gia vào một số phản ứng hóa học với dung môi hấp thụ. Chất khí độc hại sẽ biến đổi về bản chất hóa học và trở thành chất khác. Cơ cấu của quá trình này có thể chia thành ba bước: Khuếch tán các phân tử chất ô nhiễm thể khí trong khối khí thải đến bề mặt của chất lỏng hấp thụ Thâm nhập và hòa tan chất khí vào bề mặt của chất hấp thụ Khuếch tán chất khí đã hoà tan trên bề mặt ngăn cách vào sâu trong lòng khối chất lỏng hấp thụ Quá trình hấp thụ mạnh hay yếu là tùy thuộc vào bản chất hóa học của dung môi và các chất ô nhiễm trong khí thải. Như vậy để hấp thụ được một số chất nào đó ta phải dựa vào độ hòa tan chọn lọc của chất khí trong dung môi để chọn lọc dung môi cho thích hợp hoặc chọn dung dòch thích hợp(trong trường hợp hấp thụ hóa học). Quá trình hấp thụ được thực hiện tốt hay xấu phần lớn là do tính chất dung môi quyết đònh. I.2.2. Sơ lược về phương pháp hấp phụ( Absorption method) : Khác với quá trình hấp thụ, trong quá trình hấp phụ người ta dùng chất rắn xốp để hút các chất khí độc có trong khí thải trên bề mặt chất rắn được gọi là chất hấp phụ (adsorbent) và các cấu tử khí được hút vào bề mặt chất hấp phụ gọi là chất bò hấp phụ (adsorbate). Phương pháp này được dùng phổ biến nhất trong việc thu hồi các cấu tử q để sử dụng lại trong công nghiệp hóa chất. Trong kó thuật xử lý ô nhiễm không khí, phương pháp hấp phụ được dùng để thu hồi và sử dụng lại hơi của các chất hữu cơ,khử mùi thải ra của các nhà máy sản xuất thực phẩm,thuộc da,nhuộm,chế biến khí tự nhiên,công nghệ tổng hợp hữu cơ…. Căn cứ vào bản chất liên kết giữa chất hấp phụ và chất bò hấp phụ phân thành 2 loại: Hấp phụ vật lý: là hấp phụ đa phân tử ( hấp phụ nhiều lớp),lực liên kết là lực hút giữa các phân tử( Vanderwaals),không tạo thành hợp chất bề mặt. - 5 - Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ Hấp phụ hóa học: là hấp phụ đơn phân tử (hấp phụ một lớp). Lực liên kết là lực liên kết bề mặt tạo nên hợp chất bề mặt. I.2.3. Đại cương về phương pháp đốt (Incineration Method): Nhiều ngành công nghiệp sinh ra các dòng khí thải không có giá trò thu hồi nên các phương pháp hấp thụ ,hấp phụ không mang tính khả thi. Phương pháp đốt (thiêu hủy) được sử dụng cho các loại khí này và cả những dòng khí thải mà việc thu hồi rất khó thực hiện,chúng có thể cháy được nhưng sinh ra chất ô nhiễm thứ cấp không độc hại hay ít độc hại hơn. Các chất khí thải được sử lý theo phương pháp đốt thường là các hợp chất hydrocacbon,các dung môi hữu cơ…. Việc xử lý khí thải theo phương pháp này được sử dụng trong trường hợp khí thải có nồng độ chất độc cao vượt quá giới hạn bắt cháy và có chứa hàm lượng oxygen đủ lớn. Quá trình đốt được thực hiện trong hệ thống gồm những thiết bò liên kết đơn giản có khả năng đạt hiệu suất phân hủy cao. Hệ thống đốt bao gồm cửa lò đốt,bộ mồi lửa đốt bằng nhiên liệu và khí thải (chất hữu cơ),buồng đốt tạo đủ thời gian oxy hóa. Theo cách thực hiện quá trình đốt ,thiết bò đốt có thể chia làm 3 nhóm chính như sau: Đốt cháy trực tiếp ( Direct Combustion). Thiêu nhiệt (Thermal Incineration). Oxy hóa xúc tác ( Catalytic Oxidization). Để lựa chọn phương pháp xử lí ta phải phân tích phạm vi ứng dụng, ưu ,nhược điểm của các phương pháp xử lí khí thải đã nêu trên để làm cơ sở lựa chọn phương pháp thích hợp: Phương pháp hấp thụ: Ưu điểm: Rẻ tiền ,nhất là khi sử dụng H 2 O làm dung môi hấp thụ,các khí độc hại như SO 2 , H 2 S, NH 3 , HF, có thể được xử lí rất tốt với phương pháp này với dung môi nước và các dung môi thích hợp. Có thể sử dụng kết hợp khi cần rửa khí làm sạch bụi, khi trong khí thải có chứa cả bụi lẫn các khí độc hại mà các chất khí có khả năng hòa tan tốt trong nước rửa. Nhược điểm: Hiệu suất làm sạch không cao, hệ số làm sạch giảm khi nhiệt độ dòng khí cao nên không thể dùng xử lí các dòng khí thải có nhiệt độ cao, quá trình hấp thụ là quá trình tỏa nhiệt nên khi thiết kế, xây dựng và vận hành hệ thống thiết bò hấp thụ xử lí khí thải nhiều trường hợp ta phải lắp đặt thêm thiết bò trao đổi nhiệt trong tháp hấp thụ để làm nguội thiết bò, tăng hiệu quả của quá trình xử lí. Như vậy ,thiết bò sẽ trở nên cồng kềnh, vận hành phức tạp. - 6 - Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ Khi làm việc, hiện tượng “sặc” rất dễ xảy ra khi ta khống chế, điều chỉnh mật độ tưới của pha lỏng không tốt, đặc biệt khi dòng khí thải có hàm lượng bụi lớn. Việc lựa chọn dung môi thích hợp sẽ rất khó khăn, khi chất khí cần xử lí không có khả năng hòa tan trong nước. Lựa chọn dung môi hữu cơ sẽ nảy sinh vấn đề: các dung môi này có độc hại cho người sử dụng và môi trường hay không? Việc lựa chọn dung môi thích hợp là bài toán hóc búa mang tính kinh tế và kó thuật, giá thành dung môi quyết đònh lớn đến giá thành xử lý và hiệu quả xử lý. Phải tái sinh dung môi (dòng chất thải thứ cấp ) khi xử dụng dung môi đắt tiền. Chất thải gây ô nhiễm nguồn nước hệ thống càng trở nên cồng kềnh phức tạp. Phương pháp hấp phụ: Ưu điểm: Làm sạch và thu hồi được khá nhiều chất ô nhiễm thể hơi hay khí. Nếu các chất này có giá trò kinh tế cao thì sau khi hoàn nguyên chất hấp phụ, chúng sẽ được tái sử dụng trong công nghệ sản xuất mà vẫn giảm được tác hại gây ô nhiễm. Chất hấp phụ cũng khá dễ kiếm và rẻ tiền. Thông dụng nhất là than hoạt tính ( hấp phụ được nhiều chất hữu cơ). Nhược điểm: Khi hoàn nguyên chất hấp phụ sẽ sinh ra các trường hợp ô nhiễm thứ cấp ( nếu chất ô nhiễm hoàn toàn là chất độc hại nguy hiểm cần thải bỏ hay có giá trò kinh tế không cao không cần tái sử dụng). Trường hợp chất hấp phụ có giá thành rẻ, dễ kiếm có thể bỏ nó đi. Không hiệu quả khi dòng khí ô nhiễm chứa cả bụi lẫn chất ô nhiễm thể hơi hay khí vì bụi dễ gây nên tắc thiết bò và làm giảm hoạt tính hấp phụ của chất hấp phụ ( lúc này nếu muốn sử dụng ta phải lọc bụi trước khi cho dòng khí vào thiết bò hấp phụ). Hiệu quả hấp phụ kém nếu nhiệt độ khí thải cao. Với các chất khí bò hấp phụ có khả năng bắt cháy cao việc tiến hành nhả hấp bằng dòng khí có nhiệt độ cao cũng sẽ vấp phải nguy cơ cháy tháp hấp phụ. Phương pháp đốt: Ưu điểm: Những khí có khả năng bắt cháy cao và nhiệt trò cao có thể được xử lí bằng phương pháp đốt. Thông thường những hợp chất hữu cơ, nhất là nhũng hợp chất chưa no là những chất có khả năng bắt cháy cao khi đốt. Phương pháp đốt trực tiếp là giải pháp thỏa đáng khi xử lý khí thải không chứa nhiều chất ô nhiễm vô cơ như S, Cl, F… - 7 - Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ Trong những trường hợp khí thải có nhiệt độ cao có thể không cần phải gia nhiệt trước khi đưa vào đốt. Phương pháp đốt hoàn toàn phù hợp với việc xử lý các khí thải độc hại không cần thu hồi hay khả năng thu hồi thấp,khí thu hồi không có giá trò kinh tế cao. Có thể tận dụng nhiệt năng trong quá trình xử lý vào mục đích khác. Nhược điểm : Phải có hệ thống thiết bò đốt thích hợp không sinh ra khói và các chất ô nhiễm thứ cấp gây độc hại. Nên trong khi nghiên cứu, thiết kế triển khai phải chú ý tốt đến tất cả các điều kiện duy trì phản ứng cháy, để có được một thiết bò đốt cho hiệu quả cao. Như vậy việc lựa chọn phương pháp hấp thụ làm đối tượng nghiên cứu , áp dụng cho xử lý khí SO 2 của nhà máy Nhiệt điện sẽ là một hướng đi phù hợp,và hiệu quả. I.3. LỰA CHỌN THIẾT BỊ Quá trình hấp thụ được thực hiện trong nhiều loại tháp khác nhau. Sau đây là một số tháp thường dùng: Tháp phun rỗng Tháp rửa khí có đệm Tháp rửa khí theo kiểu sủi bọt. I.3.1. Tháp phun rỗng Là một dạng tháp được chế tạo bằng kim loại hoặc bê tông. Tiết diện tháp có thể hình tròn hay hình chữ nhật. Dòng khí và dòch trong tháp có thể chuyển động cùng chiều,ngược chiều hoặc cắt nhau. Các mũi phun có thể bố trí một tầng hoặc nhiều tầng hoặc đặt dọc trục thiết bò. Dòng khí thải chứa chất ô nhiễm khi tiếp xúc với dòch phun trong tháp sẽ cuốn theo dòch phun. Hiệu quả hoạt động của tháp còn phụ thuộc vào tính chất của dòng khí thải, dung dòch phun và các thông số động lực học đi trong tháp. I.3.2. Tháp rửa khí có đệm Đây là một dạng cải tiến từ các tháp rửa khí rỗng vừa trình bày ở trên. Trong phần không gian của tháp người ta đặt các khâu đệm chế tạo từ các vật liệu như gốm, sứ, gỗ…. Các khâu đệm này có hình dạng hình trụ, vành khuyên… có thể xếp ngẫu nhiên hay theo thứ tự. Toàn bộ số vật chêm được đặt trên bộ phận đỡ vật chêm cũng là bộ phận phân phối khí. Dung dòch hấp thụ được phân phối ở đỉnh tháp qua bộ phận phân phối lỏng sao cho các chất lỏng phải thấm ướt được toàn bộ vật chêm. - 8 - Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ Dòng khí chuyển động ngược dòng với dòng dung dòch phun theo phương thẳng đứng. Loại thiết bò này có trở lực lớn hơn nhiều so với tháp rửa rỗng nhưng hiệu quả hấp thụ cao. Thiết bò rửa khí có lớp đệm không những hấp thụ thành phần khí độc hại mà còn làm lạnh khí và lọc bụi ướt có trong khí thải. I.3.3. Thiết bò lọc bụi kiểu sủi bọt Thân tháp hình trụ thẳng đứng trong có gắn các mâm có cấu tạo khác nhau. Trên đó pha lỏng và pha hơi được cho tiếp xúc nhau. Chất lỏng đi vào ở đỉnh hoặc tại một mâm thích hợp nào đó và chảy xuống do trọng lực qua mỗi mâm bằng ống chảy chuyền. Pha khí đi từ dưới lên qua mỗi mâmbằng các khe hở trên mâm do cấu tạo khác nhau của mâm tạo nên. Quá trình tiếp xúc pha sẽ tạo nên sự hấp thụ khí. Tháp hoạt động đạt hiệu quả cao khí mức chất lỏng trên mâm và vận tốc khí phải lớn và tháp bò ngập lụt. Thường loại tháp này rất khó thiết kế vì đòi hỏi yêu cầu kó thuật và các thông số tính toán phải thật dung hòa và chính xác cao. Qua mô tả ba loại thiết bò trên nhận thấy có thể áp dụng các thiết bò trên cho quá trình hấp thụ rửa khí đều được, tuy nhiên việc ứng dụng loại thiết bò nào còn tùy thuộc vào mức độ ô nhiễm và điều kiện hiện hữu. Trong các loại thiết bò này, chúng ta sẽ nghiên cứu thiết bò rửa khí có đệm vì những lí do sau: _ Hiệu quả hấp thu tốt. _ Dễ chế tạo _ Dễ vận hành _ Giá thành chế tạo không cao _ Xử lý được với các khoảng dao động nồng độ rộng. _ Xử lý được với loại nồng độ cao _ Xử lý được với nhiều loại khí thải hoặc hỗn hợp khí thải. I.4. MỘT SỐ CÔNG NGHỆ XỬ LÍ KHÍ SO 2 BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ: I.4.1. Hấp thụ khí SO 2 bằng nước: Qúa trình hấp thụ SO 2 bằng nước: SO 2 + H 2 O H + + HSO 3 - Hấp thụ khí SO 2 bằng nước là phương pháp đơn giản được áp dụng sớm nhất để loại bỏ khí SO 2 trong khí thải, nhất là trong khói từ các loại lò công nghiệp. Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO 2 bằng nước bao gồm 2 giai đoạn: Hấp thụ khí SO 2 bằng cách phun nước vào dòng khí thải hoặc cho khí thải đi qua lớp vật liệu đệm (vật liệu rỗng) có tưới nước –scrubơ; Giải thoát khí SO 2 ra khỏi chất hấp thụ để thu hồi SO 2 (nếu cần) và nước sạch. - 9 - Đồ án môn học kó thuật xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ Mức độ hòa tan của khí SO 2 trong nước giảm khi nhiệt độ nước tăng cao, do đó nhiệt độ nước cấp vào hệ thông hấp thụ khí SO 2 phải đủ thấp. Còn để giải thoát khí SO 2 khỏi nước thì nhiệt độ của nước phải cao. Lượng nước thực tế phải lớn hơn một ít so với lượng nước lý thuyết vì nước sau khi ra khỏi thiết bò hấp thụ không thể đạt mức bão hòa khí SO 2. Để giải hấp thụ cần phải đun nóng một lượng nước rất lớn tức phải có một nguồn cấp nhiệt (hơi nước ) công suất lớn .đó là một khó khăn .ngoài ra, để sử dụng lại nước cho quá trình hấp thụ phải làm nguội nnước xuống gần 10 o C tức phải cần đến nguồn cấp lạnh. Đó cũng là vấn đề không đơn giản và khá tốn kém. Từ những nhược điểm nói trên, phương pháp hấp thụ khí SO 2 bằng chỉ áp dụng được khi: -Nồng độ ban đầu của khí SO 2 trong khí thải tương đối cao -Có sẵn nguồn cấp nhiệt (hơii nước )với giá rẻ -Có sẵn nguồn nước lạnh -Có thể xả được nước có chứa ít axit ra sông ngòi Trên hình I.1 là sơ đồ hệ thống hấp thụ khí SO 2 bằng nước : Hình I.1. Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO 2 bằng nước 1-tháp hấp thụ; 2-tháp giải thoát khí SO 2 ; 3-thiết bò ngưng tụ ; 4,5- thiết bò trao đổi nhiệt ; 6-bơm. Hình I.2. Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO 2 bằng nước kết hợp với oxy hóa bằng xúc tác 1-xiclon 2-tháp oxy hóa nhiều tầng xúc tác 3-thiết bò làm nguội - 10 - [...]... Ca) log PSO2 = 3,58 +1,87log [ SO2] + 2,24x10-2T – 1960/T * - 25 - Đồ án môn học kó thu t xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ Với T =40oC= : nhiệt độ làm việc của tháp (nhiệt độ khí 57 oC,nhiệt độ nước 23oC) * PSO2 : áp suất riêng phần của khí SO2 trong pha khí [SO2] : nồng độ SO2 trong pha lỏng Mà Y = * PSO2 * P − PSO2 X = [ SO2 ] M hhkhí ρ hhkhí tb ρ hhkhi = ρ y =  với y tb = ρ tb y [y tb ] M SO2 + (1... trình hấp thụ SO2 bằng xilidin có tỏa ra một lượng nhiệt đáng kể, do đó cần làm nguội dung dòch bằng các thiết bò trao đổi nhiệt 1 khí sạch đi ra khỏi tháp hấp thụ có chứa hơi xylidin cần cho qua scrubơ 4 để thu hồi hơi xylidin bằng axit sunfuric loãng Chương II: ĐỀ XUẤT VÀ THUYẾT MINH QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ II.1 YÊU CẦU THIẾT KẾ: Thiết kế tháp đệm sử dụng dung dòch Ca(OH)2 hấp thu khí thải SO2 từ nhà máy... đường cân bằng: log PSO2 = 3,58 +1,87log [ SO2] + 2,24x10-2T – 1960/T * Với T =40oC= : nhiệt độ làm việc của tháp( nhiệt độ khí 57oC ,nhiệt độ nước 23oC) * PSO2 : áp suất riêng phần của khí SO2 trong pha khí [SO2] : nồng độ SO2 trong pha lỏng Ma# Y = * PSO2 P−P * SO2 X = [ SO2 ] M hhkhí ρ hhkhí Từ các số liệu trong bảng ta dựng được đồ thò: - 33 - Đồ án môn học kó thu t xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ... 2730K Trong đó: T là nhiệt độ pha khí trong điều kiện ta đang xét = 57 + 273 = 3300K M SO2 , M tr phân tử gam của SO2 và không khí PSO2 áp suất riêng phần của SO2 trong 1m3 hỗn hợp khí PSO2 = n SO2 d 22,4 Cy (57 + 273) 3,34 g / m 3 = = 0,052 (mol ) với n SO2 = 273 M SO2 64 1000 Với [ SO2 ] d là nồng độ SO2 ban đầu : [ SO2 ] d =1413ppm ⇒ Đổi ra µ g/m3: [ SO2 ] d 1413.1000.M SO2 1413.1000.64 1 57 + 273 =... lí khí SO2 theo quá trình sunfiđin 1- thiết bò trao đổi nhiệt( làm nguội) 2,3- tháp hấp thụ 4,7- scrubơ 5- tháp bốc hơi 6- bể lắng Khí thải sơ bộ được làm nguội và lọc sạch bụi trong thiết bò lọc bằng điện, sau đó cho qua các tháp hấp thụ 2 và 3 đặt nối tiếp nhau Các tháp hấp thụ được tưới hỗn hợp xylidin-nước theo sơ đồ chuyển động ngược chiều của dòng khí và dung dòch hấp thụ Trong quá trình hấp. .. nhỏ khi tháo cặn bùn từ bể lắng Sơ đồ quy trình công nghệ: ♦ Quy trình xử lý khí thải được lựa chọn: Khí thải Bộ lọc bụi bằng Cyclon - 21 Tháp giải nhiệt Đồ án môn học kó thu t xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ Tháp hấp thu xử lý SO2 Thiết bò lọc bụi tónh điện Khí thải ra môi trường II.3 THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ: Vì nồng độ bụi tương đối cao, vượt tiêu chuẩn cho phép (theo TCVN 5939... đònh đường kính tháp hấp thu: Đường kính tháp hấp thu đïc xác đònh từ phương trình lưu lượng theo pha liên tục: - 28 - Đồ án môn học kó thu t xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ Gtb (*) 0.785 × ω k × ρ k D= Trong đó: Gtb: Lưu lượng trung bình của pha khí (kg/s) ρk : khối lượng riêng trung bình của pha khí (kg/m3) ωk : Vận tốc khí qua tiết diện tháp (m/s) Tính Gtb: Lưu lượng trung bình của pha khí: Gtb = G... mòn thiết bò yếu ít gây nguy hại cho thiết bò xử lý o Dung dòch này ngoài nhiệm vụ hấp thụ các acid SO 2, CO2, còn có tác dụng làm nguội khí thải đáp ứng yêu cầu tiêu chuẩn về nhiệt độ khí thải đầu ra của ống khói o Theo yêu cầu của đồ án  Vật liệu chế tạo tháp hấp thu: Do phải chòu tác dụng hoá học với khí thải và dung dòch có tính ăn mòn cao nên vật liệu chế tạo tháp hấp thu và các đường ống dẫn khí. .. đồ hệ thống xử lí khí SO2 bằng MgO sủi bọt 1thiết bò hấp thụ kết hợp với thùng kết tinh 2máy khuấy 3bộ phận tách giọt nước 4thùng chứa và pha chế dung dòch mới 5,6,7,8,9- như trong các sơ đồ hình 9,10 Đồ án môn học kó thu t xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ Ưu điểm nổi bật của hệ thông “sủi bọt” là tháp hấp thụ không cần lớp đệm băng vật liệu rỗng Do đó vấn đề đóng cắn bẩn gây tắc lớp đệm là không xảy... mol của hỗn hợp khí ban đầu thì ta sẽ tính được lượng khí trơ như sau: - 23 - Đồ án môn học kó thu t xử lí khí thải GVHD:Ths.Dư Mỹ Lệ Gtr = Gd × (1 − y d ) Mà Gd = V × ρ hh trong đó V: thể tích hỗn hợp khí: 6000 m3/h ρhh: khối lượng riêng hỗn hợp khí Ta có: ρ hh = ρ SO2 + ρ tr = M SO2 PSO2 T0 22,4.T P0 + [ M tr Ptr T0 T0 = M SO2 PSO2 + M tr Ptr 22,4.T P0 22,4.T P0 ] T0 là nhiệt độ pha khí ở điều kiện . CHỌN THIẾT BỊ Quá trình hấp thụ được thực hiện trong nhiều loại tháp khác nhau. Sau đây là một số tháp thường dùng: Tháp phun rỗng Tháp rửa khí có đệm Tháp rửa khí theo kiểu sủi bọt. I.3.1. Tháp. đứng. Loại thiết bò này có trở lực lớn hơn nhiều so với tháp rửa rỗng nhưng hiệu quả hấp thụ cao. Thiết bò rửa khí có lớp đệm không những hấp thụ thành phần khí độc hại mà còn làm lạnh khí và lọc. sơ đồ hệ thống hấp thụ khí SO 2 bằng nước : Hình I.1. Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO 2 bằng nước 1 -tháp hấp thụ; 2 -tháp giải thoát khí SO 2 ; 3 -thiết bò ngưng tụ ; 4,5- thiết bò trao