Tiểu luận môn công nghệ xử lý khí thải và tiếng ồn: xử lý khí sunfua dioxit (SO2)

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TPHCM KHOA CNSH & KTMT  TIỂU LUẬN MÔN: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ THẢI VÀ TIẾNG ỒN ĐỀ TÀI: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ SUNFUA DIOXIT (SO 2 ) GVHD: TRẦN ĐỨC THẢO LỚP: 03DHMT2 NHÓM: 14, Thứ 2, tiết 10-11-12 Thành viên nhóm 14 : STT HỌ VÀ TÊN MSSV 1 HUỲNH THỊ ÂN 2009120113 2 NGUYỄN THỊ CHIẾN 2009120166 3 NGUYỄN THỊ HÀ 2009120144 4 LÊ THỊ ÁI NHI 2009120179 5 TRƯƠNG THỊ THƯƠNG 2009120156 TP.HCM, ngày 24 tháng 11 năm 2014 LỜI NÓI ĐẦU Sunfu dioxit (SO 2 ) là loại chất ô nhiễm phổ biến nhất trong sản xuất công nhiệp cũng như trong sinh hoạt con người. Nguồn phát thải khí SO 2 chủ yếu là các trung tâm nhiệt điện, các loại lò nung, lò hơi khi đốt nguyên liệu than, dầu và khí đốt có chứa lưu huỳnh hoặc hợp chất có lưu huỳnh. Ngoài ra, một số công đoạn sản xuất trong công nghiệp hóa dầu, luyện kim, cũng thải ra bầu khí quyển một lượng khí SO 2 . Vấn đề ô nhiểm bầu khí quyển bởi khí SO 2 từ lâu đã trở thành mối hiểm họa của nhiều quốc gia, nhất là các nước phát triển trên thế giới. Vì những lý do nêu trên, công nghiệp xử lý khí SO 2 trong bầu khí thải công nghiệp đã được nghiên cứu rất sớm và phát triển mạnh mẽ. Ngoài tác dụng làm sạch bầu khí quyển, bảo vệ môi trường, xử lý khí SO2 còn có ý nghĩa kinh tế to lớn của nó vì SO2 thu hồi được từ khí thải lại là nguồn nguyên liệu để sản xuất axit sunfuric hay lưu huỳnh nguyên chất. Chúng em xin chân thành cảm ơn giáo viên - Thạc sĩ: Trần Đức Thảo. Thầy đã nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ chúng em. Để chúng em có thêm nhiều kiến thức và hướng nghiên cứu đúng đắn. và thực hiện tốt đề tài này. Nhóm 14 Mục Lục BẢNG PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC 5 XỬ LÝ KHÍ SUNFUA DIOXIT (SO 2 ) 6 I. TỔNG QUAN VỀ KHÍ SO 2 : 6 II. XỬ LÝ KHÍ SO 2 THEO PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ: 6  Cơ chế phương pháp hấp thụ có thể chia thành 3 bước : 6 1. Hấp thụ khí SO 2 bằng nước : 7 a. Sơ đồ hệ thống: 7 b. Nguyên lý hoạt động: 7 2. Hấp thụ SO 2 bằng đá vôi hoác vôi nung: 9 a. Sơ đồ hệ thống: 9 b. Nguyên lý hoạt động: 9 c. Ưu, nhược điềm: 10 d. Ứng dụng: 10 3. Xử lý khí SO 2 bằng ammoniac: 10 a. Hệ thống xử lý SO 2 bằng amoniac theo chu trình: 11 b. Xử lý SO 2 bằng amoniac có chưng áp: 13 c. Xử lý khí SO 2 bằng amoniac và vôi: 14 4. Xử lý khí SO2 bằng Magie Oxit (MgO): 15 a. Phương pháp magie oxit kết tinh theo chu kì: 16 b. Phương pháp magie oxit không kết tinh: 18 c. Phương pháp magie oxit sủi bọt: 19 d. Phương pháp magie oxit kết hợp với potas: 20 e. Ưu nhược điểm của phương pháp xử lý SO 2 bằng MgO: 22 5. Xử lý khí SO 2 bằng kẽm oxit ZnO: 23 a. Phương pháp kẽm oxit đơn thuần: 23 b. Phương pháp kẽm oxit kết hợp với natri sunfit: 24 6. Xử lý khí SO 2 bằng các chất hấp thụ hữu cơ : 25 a. Quá trình sunfidin : 26 b. Quá trình khử SO 2 bằng dimetyanilin – Quá trình ASARCO: 27 III. XỬ LÝ KHÍ SO 2 THEO PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ: 28  Cơ chế của phương pháp hấp phụ: 28 1. Hấp phụ khí SO 2 bằng than hoạt tính: 28 a. Sơ đồ hệ thống: 28 b. Nguyên lý hoạt động: 28 c. Ưu, nhược điểm: 29 d. Ứng dụng: 30 2. Xử lý khí SO 2 bằng than hoạt tính có tưới nước- Quá trình LURGI: 30 a. Sơ đồ hệ thống: 30 b. Nguyên lý hoạt động: 30 c. Ưu, nhược điểm: 31 d. Ứng dụng: 31 3. Xử lý SO 2 bằng nhôm oxit kiềm hóa: 31 a. Sơ đồ hệ thống: 31 b. Nguyên lý hoạt động: 32 c. Ưu, nhược điểm: 32 d. Phương pháp sản xuất chất hấp phụ: 32 4. Xử lý khí SO 2 bằng mangan oxit(MnO) 33 a. “Quá trình mangan”được nghiên cứu ở Mỹ: 33 b. Quá trình DAR- mangan của hãng Mitsubishi: 35 5. Xử lý SO 2 bằng vôi và dolomit trộn vào than nghiền: 36 TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 BẢNG PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC STT HỌ VÀ TÊN MSSV NHIỆM VỤ KÍ TÊN 1 HUỲNH THỊ ÂN 2009120113 Tìm tài liệu, tổng hợp powerpoint, thuyết trình 2 NGUYỄN THỊ CHIẾN 2009120166 Tìm tài liệu, thuyết trình 3 NGUYỄN THỊ HÀ 2009120144 Tìm tài liệu, làm phần Word 4 LÊ THỊ ÁI NHI 2009120179 Tìm tài liệu, thuyết trình 5 TRƯƠNG THỊ THƯƠNG 2009120156 Tìm tài liệu, chỉnh sửa powerpoint CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ SUNFUA DIOXIT (SO2) GVNH: TRẦN ĐỨC THẢO NHÓM: 14 6 XỬ LÝ KHÍ SUNFUA DIOXIT (SO 2 ) I. TỔNG QUAN VỀ KHÍ SO 2 : SO 2 là chất ô nhiễm phổ biến nhất, sinh ra do đốt nhiên liệu chứa lưu huỳnh trong sản xuất và sinh hoạt.Là chất khí không màu, mùi hắc, vị cay, khó cháy – nổ. SO 2 là nguyên nhân gây mưa axit ăn mòn các công trình, phá hoại cây cối. Gây hại cho con người và động vật như các bệnh về hô hấp, mắt,… và có thể gây tử vong. II. XỬ LÝ KHÍ SO 2 THEO PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ: Gồm 6 công nghệ xử lý SO 2 :  Cơ chế phương pháp hấp thụ có thể chia thành 3 bước :  Khuếch tán các phân tử chất ô nhiễm thể khí trong khối khí thải đến bề mặt của chất lỏng hấp thụ. Nồng độ phân tử ở phía chất khí phụ thuộc vào cả 2 hiện tượng khuếch tán:  Khuếch tán rối: có tác dụng làm nồng độ phân tử được đều đặn trong khối khí.  Khuếch tán phân tử: làm cho các phân tử khí chuyển động về phía lớp biên.  Trong pha lỏng cũng xảy ra hiện tượng tương tự như thế: Khuếch tán rối: được hình thành để giữ cho nồng độ được đều đặn trong toàn bộ khối chất lỏng. Khuếch tán phân tử: làm dòng chuyển các phân tử đến lớp biên hoặc từ lớp biên đi vào pha khí  Thâm nhập và hòa tan chất khí vào bề mặt của chất hấp thụ  Khuếch tán chất khí đã hòa tan trên bề mặt nhăn cách vào sâu trong lòng chất lỏng hấp thụ. CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ SUNFUA DIOXIT (SO2) GVNH: TRẦN ĐỨC THẢO NHÓM: 14 7 1. Hấp thụ khí SO 2 bằng nước : a. Sơ đồ hệ thống: Hình 1. Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO 2 bằng nước. b. Nguyên lý hoạt động: 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. 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 hoặc cho khí thải đi qua lớp vật liệu đệm ( vật liệu rỗng) có tưới nước _scrubơ. + Giai đoạn khí SO 2 ra khỏi chất hấp thu hồi SO 2 nếu cần vào nước sạch. Quá trình diễn ra theo phản ứng sau: SO 2 + H 2 O = H + + HSO 3 - Mức độ hòa tan của khí SO 2 trong nước giảm khi nhiệt độ nước tang cao, do đó nhiệt độ nước cấp vào hệ thống hấp thụ khí SO 2 phải đủ thấp. Còn để giải thoát khí SO 2 khỏi nước thì nhiệt độ nước phải cao. Cụ thể là ở nhiệt độ 100℃ thì SO 2 bốc ra một cách hoàn CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ SUNFUA DIOXIT (SO2) GVNH: TRẦN ĐỨC THẢO NHÓM: 14 8 toàn và trong không khí thoát ra có lẫn cả hơi nước. Bằng phương pháp hấp thụ ngưng tụ người ta có thể thu được SO 2 với độ đậm đặc khoảng 100% để dùng vào mục đích sản xuất axit sunfuric. Để giải hấp thụ cần phải đun nóng một lượng nước rất lớn tức phải có môt 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 nước xuống gần 10℃ tức là phải cần đến nguồn cấp lạnh. Đó cũng là vấn đề không đơn giản và khá tốn kém. Từ những nhược điểm trên, phương pháp khí SO 2 bằng nước chỉ áp dụng được khi: - Nồng độ ban đầu của khí SO 2 trong khí tương đối cao. - Có sẳn nguồn nhiệt (hơi nước) giá rẻ. - Có sẳn nguồn cấp lạnh. - Có thể xả nước có ít nhiều axit ra song ngòi. Trường hợp khí giàu SO 2 như trong công đoạn nấu quặng sunfua kim loại của công nghiệp luyện kim. Người ta có thể xử lý bằng nước kết hợp với quá trình oxy hóa SO 2 bằng chất xúc tác vanadi. Hình 2: Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 bằng nước kết hợp với oxit hóa bằng xúc tác. Quá trình cũng được thực hiện thành hai gian đoạn: - Khí SO 2 kết hợp với oxy nhờ sự có mặt của chất xúc tác vanadi để biến thành anhidriric (SO 3 ), phản ứng này có tỏa nhiệt và xảy ra càng mạnh ở nhiệt độ càng thấp, do đó cần thực hiện quá trình này qua nhiều tầng xúc tác, sau mỗi tầng điều được làm nguội. CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ SUNFUA DIOXIT (SO2) GVNH: TRẦN ĐỨC THẢO NHÓM: 14 9 - Dùng nước tưới trong scrubơ để anhidrit sunfuric kết hợp với nước tạo thành axit sunfuric. 2. Hấp thụ SO 2 bằng đá vôi hoác vôi nung: a. Sơ đồ hệ thống: Hình 3: Sơ đồ hệ thống truyền xử lý khí SO 2 bằng sữa vôi b. Nguyên lý hoạt động: Xử lý SO 2 bằng vôi là phương pháp được áp dụng rất rộng rãi trong công nghiệp vài hiệu quả xử lý cao, nguyên liệu rẻ tiền và có sẳn ở mội nơi. Các phản ứng hóa học xảy ra trong quá trình xử lý như sau: CaCO 3 + SO 2 → CaCO 3 + CO 2 CaO + SO 2 →CaSO 3 2 CaSO 3 + O 2 → 2CaSO 4 Khói thải sau khi lọc sạch tro bụi đi vào scubơ 1, trong đó xảy ra quá trình hấp thụ khí SO 2 bằng dung dịch sữa vôi tưới trên lớp đệm bằng vật liệu rỗng. Nước chứa cxit chảy ra từ scubơ có chưa nhiều sunfit và canxi sufat dưới dạng tinh thể: CaSO 3 .0,5H 2 O và 1 ít tro bụi còn sót lại sau bộ lọc tro bụi., do đó cần tinh thể nói tren ra khỏi dung dịch bằng bộ tách tinh thể 2. Thiết bị số 2 là 1 bình rỗng cho phép dung dịch lưu lại 1 thời gian đủ thể hình thành các tinh thể sunfit và sunfat canxi. Sau bộ phận tách tinh thể 2, dung dịch 1 phần đi vòa tưới cho sruber, phần còn lại đi qua bình lọc chân không 3, ở đó các tinh thể CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ SUNFUA DIOXIT (SO2) GVNH: TRẦN ĐỨC THẢO NHÓM: 14 10 bị giữ lại dưới dạng cặn bùn và được thải ra ngoài. Đá vôi được ngập vụn và nghiền thành bọt và cho vào thùng 6 để pha trộn với dung dịch loãng chảy ra từ bộ lọc chân không số 3 cùng với 1 lượng nước bổ sung để được dung dịch sữa vôi mới. Nguyên liệu vôi được sử dụng một cách hoàn toàn, cụ thể là cặn bùn từ hệ thống xử lý thải ra có thể được sử dụng làm chất kết dính trong xây dựng sau khi chuyển sunfit thành sunfat trong là nung. c. Ưu, nhược điềm:  Ưu điểm:  Công nghệ đơn giản, chi phí đầu tư ban đầu không lớn, cho thể chế tạo thiết bị bằng vật liệu thôn thường, không cần đến vật liệu chống axit không chiếm nhiều dện tích xây dựng.  Hiệu quả hấp thụ SO 2 bằng sữa vôi đạt 99%. Sức cản khí động của hệ thống không vượt quá 20 mm H2O.  Nhược điểm:  Đóng cặn ở thiết bị do tạo thành CaSO 4 và CaSO 3 gây tắc nghẽn các đường ống và ăn mòn thiết bị. d. Ứng dụng: được áp dụng rất rộng rãi trong công nghiệp vì hiệu quả xử lý cao, nguyên liệu rẻ tiền và sẵn có ở mọi nơi. 3. Xử lý khí SO 2 bằng ammoniac: Amoniac và SO 2 trong dung dịch nước có phản ứng với nhau và tạo ra muối trung gian amoni sunfit, sau đó muối amoni sunfit lại tác dụng tiếp với SO 2 và H 2 O để tạo ra muối amoni bisunfit theo phản ứng sau: SO 2 + 2NH 3 + H 2 O = (NH 4 ) 2 SO 3 (NH 4 ) 2 SO 3 + SO 2 + H 2 O = 2NH 4 HSO 3 Lượng bisunfit tích tụ dần dần trong dung dịch có thể hoàn nguyên bằng cách nung nấu trong chân không, kết quả thu được amoni sunfit và SO 2 . Amoni sunfit này lại có thể sử dụng tiếp để khử SO 2 : 2 NH 4 HSO 3 = (NH 4 ) 2 SO 3 + SO 2 ↑ + H 2 O [...]... mới có thể xử dụng được GVNH: TRẦN ĐỨC THẢO NHÓM: 14 29 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ SUNFUA DIOXIT (SO2) d Ứng dụng: xử lý khói thải từ các nhà máy nhiệt điện, nhà máy luyện kim và sản suất axit sunfuric với hiệu quả kinh tế đáng kể 2 Xử lý khí SO2 bằng than hoạt tính có tưới nước- Quá trình LURGI: a Sơ đồ hệ thống: Hình 15 Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 bằng than hoạt tính b Nguyên lý hoạt động: Xử lý khí SO2 bằng... nguyên lý của hệ thống SO2 bằng magie oxit kết tinh theo chu trình GVNH: TRẦN ĐỨC THẢO NHÓM: 14 16 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ SUNFUA DIOXIT (SO2)  Nguyên lý hoạt động: Khói thải cần được xử lý SO2 được đưa vào scrubơ 1 trong đó được tưới dung dịch huyền phù MgSO3.6H2O và MgO Khí SO2 trong khói khí thải sẻ bị khử và khí sạch được thoát ra ngoài Sau khi ra khỏi burubơ 1, một phần dung dịch đã bị oxy hóa chảy vào... và bisunfit amoni Trong scrubơ 1 phần lớn tro bụi và các sản phẩm sunfit, bisunfit được loại ra khỏi dòng khí và theo dung dịch tưới chảy xuống thùng chứa 7 Tại đây nhiệt độ khí cũng hạ xuống còn khoảng 600C Tiếp theo khí đi vào scrubơ 2 và GVNH: TRẦN ĐỨC THẢO NHÓM: 14 14 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ SUNFUA DIOXIT (SO2) các sản phẩm tạo thành từ SO2 và amoniac còn xót lại còn tiếp tục bị tách ra khỏi dòng khí. .. thuộc vào mức độ nhiễm bẩn tro ,bụi và độ đậm đặc của nó khi xử lý khí thải đã được lọc sạch bụi d Ứng dụng:  Thu khí SO2 dùng vào việc điều chế axit sunfuric sạch hoặc lưu huỳnh đơn chất nồng độ axit thu được có thể đạt 65-70% 3 Xử lý SO2 bằng nhôm oxit kiềm hóa: a Sơ đồ hệ thống: Hình 16 Sơ đồ hệ thống quá trình xử lý SO2 bằng nhôm oxit kiềm hóa GVNH: TRẦN ĐỨC THẢO NHÓM: 14 31 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ SUNFUA. .. cấp vào từ bên ngoài để nâng nhiệt độ của than lên 400-4500 C nhờ thiết bị cấp nhiệt 7 và quạt 8 Để thúc đẩy quá trình hoàn nguyên người ta còn thổi khí trơ nóng hoặc hơi nước vào thiết bị hoàn nguyên Khí SO2 thoát ra từ quá trình hoàn nguyên có nồng độ 40-50% và đạt khoảng 96- GVNH: TRẦN ĐỨC THẢO NHÓM: 14 28 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ SUNFUA DIOXIT (SO2) 97% lượng khí SO2 có trong khói thải trước khi đi vào... phương pháp xử lý SO2 bằng amoniac có chưng áp là sản phẩm cuối cùng thu được chủ yếu gồm amoni sunfat c Xử lý khí SO2 bằng amoniac và vôi:  Sơ đồ hệ thống: Hình 6 Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 bằng ammoniac kết hợp với vôi  Nguyên lý hoạt động: Hỗn hợp hơi nước và amoniac được phun trực tiếp vào khói thải trên dường ống dẫn vào hệ thống hai scrubơ lắp nối tiếp 1 và 2 Khí SO2 trong khói thải kết hợp... nguội và làm ẩm khí thải cần xử lý Quá trình này được thực hiện trong scrubo Venturi 1, trong đó axit loãng được dòng khí chuyển động rối với vận tốc lớn xé nhỏ thành giọt mịn, nhiệt độ của khí giảm xuống nhờ có nước bốc hơi, còn axit loãng thì GVNH: TRẦN ĐỨC THẢO NHÓM: 14 30 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ SUNFUA DIOXIT (SO2) trở nên đậm đặc hơn Sau scrubo Ventury, tro bụi và axit được tách ra khỏi dòng khí trong... hệ thống xử lý SO2 theo quá trình ASARCO Quá trình này được nghiên cứu và áp dụng nhiều ở các nhà máy luyện kim thuộc Bang Washington của Mỹ Khí thải sau khi lọc sạch bụi và các giọt sương axit sunfuric bằng bộ lọc điện và scrubơ được đưa vào tháp hấp thu trong đó xảy ra 3 quá trình :  Hấp thu khí SO2 bằng đimethyl-anilin khan GVNH: TRẦN ĐỨC THẢO NHÓM: 14 27 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ SUNFUA DIOXIT (SO2) ... NHÓM: 14 24 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ SUNFUA DIOXIT (SO2)  Nguyên lý hoạt động: Khí thải sau khi qua bộ lọc tro bụi được đưa vào scrubơ 1 để tiếp xúc với dung dịch tưới là sufit và bisufit natri Khí SO2 bị hấp thụ bởi dung dịch tưới và natri sunfit biến thành bisunfit theo phản ứng : Na2SO3 + SO2 + H2O = 2NaHSO3 Dung dịch sau khi tưới trong scrubơ được đưa về bể lắng 2, ở đó tro bụi lắng xuống đáy bể và dung... phun vào dòng khói thải cần xử lý và cùng với khói thải đi vào thiết bị hấp phụ 2, trong đó các oxit mangan kết hợp với SO2, oxy và hơi nước mao dẫn để tạo thành mangan sunfat Vận tốc khí trong tháp hấp phụ khoảng 13 m/s lượng chất hấp phụ cần cấp cho 1m3 khí thải: 150-250 gam Mức độ khử SO2 của chất hấp phụ phụ thuộc vào nhiều yếu tố: tỷ lệ giữa lượng chất hấp phụ và lưu lượng khí thải, nhiệt độ và . BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TPHCM KHOA CNSH & KTMT  TIỂU LUẬN MÔN: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ THẢI VÀ TIẾNG ỒN ĐỀ TÀI: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ SUNFUA DIOXIT (SO 2 ) GVHD:. 10 3. Xử lý khí SO 2 bằng ammoniac: 10 a. Hệ thống xử lý SO 2 bằng amoniac theo chu trình: 11 b. Xử lý SO 2 bằng amoniac có chưng áp: 13 c. Xử lý khí SO 2 bằng amoniac và vôi: 14 4. Xử lý khí SO2. THƯƠNG 2009120156 Tìm tài liệu, chỉnh sửa powerpoint CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ SUNFUA DIOXIT (SO2) GVNH: TRẦN ĐỨC THẢO NHÓM: 14 6 XỬ LÝ KHÍ SUNFUA DIOXIT (SO 2 ) I. TỔNG QUAN VỀ KHÍ SO 2 : SO 2 là chất ô nhiễm phổ