: I. Lý thuyết 1. Trình bày cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của cyclon và buồng lắng bụi, nguyên tắc và sơ đồ công nghệ xử lý SO2 và NOx a. Cyclon: Cấu tạo là thiết bị hình trụ tròn có miệng dẫn khí vào ở phía trên, không khí vào xyclon sẽ chảy xoáy theo đường hình xoắn ốc dọc bề mặt trong vỏ hình trụ, xuống tới phần phễu dòng khí sẽ chuyển động ngược lên trên theo đường xoắn ốc và qua ống trung tâm thoát ra ngoài. Nguyên tắc: hạt bụi trong dòng không khí chảy xoáy sẽ bị cuốn theo dòng không khí chuyển động xoáy, lực ly tâm tác động vào làm hạt bụi sẽ rời xa tâm quay và tiến về vỏ của xyclon, đồng thời bụi chịu tác động sức cản không khí theo chiều ngược với hướng chuyển động, kết quả là bụi chuyển dịch về phía vỏ ngoài của xyclon, va chạm với nó, sẽ mất động năng và rơi xuống phễu, rồi xả ra ngoài b. Buồng lắng bụi Cấu tạo: có cấu tạo đơn giản, là một không gian hình hộp có tiết diện ngang lớn hơn nhiều lần so với tiết diện đường kính ống dẫn khí vào để cho vận tốc dòng khí giảm xuống rất nhỏ, nhờ thế hạt bụi có thể rơi xuống đáy dưới tác dụng của trọng lực Nguyên tắc: bụi được giữ lại buồng lắng là nhờ tác dụng của trọng lực. Kích thước bụi 6070
a Công nghệ xử lý khí thải: Lý thuyết Trình bày cấu tạo nguyên tắc hoạt động cyclon buồng lắng bụi, nguyên tắc sơ đồ công nghệ xử lý SO2 NOx Cyclon: b Cấu tạo thiết bị hình trụ tròn có miệng dẫn khí vào phía trên, không khí vào xyclon chảy xoáy theo đường hình xoắn ốc dọc bề mặt vỏ hình trụ, xuống tới phần phễu dòng khí chuyển động ngược lên theo đường xoắn ốc qua ống trung tâm thoát Nguyên tắc: hạt bụi dòng không khí chảy xoáy bị theo dòng không khí chuyển động xoáy, lực ly tâm tác động vào làm hạt bụi rời xa tâm quay tiến vỏ xyclon, đồng thời bụi chịu tác động sức cản không khí theo chiều ngược với hướng chuyển động, kết bụi chuyển dịch phía vỏ xyclon, va chạm với nó, động rơi xuống phễu, xả Buồng lắng bụi I c Cấu tạo: có cấu tạo đơn giản, không gian hình hộp có tiết diện ngang lớn nhiều lần so với tiết diện đường kính ống dẫn khí vào vận tốc dòng khí giảm xuống nhỏ, nhờ hạt bụi rơi xuống đáy tác dụng trọng lực Nguyên tắc: bụi giữ lại buồng lắng nhờ tác dụng trọng lực Kích thước bụi 60-70�m Nguyên tắc sơ đồ công nghệ xử lý SO2 Nêu nguyên tắc, vẽ sơ đồ công nghệ xử lý SO2 dd sữa vôi *Nguyên tắc:Khí thải SO2 đc hấp thụ dd sữa vôi( dd có chứa CaO, CaCO3, cho thêm 5-15% CaSO3 or CaSO4) SO2 phản ứng vs sữa vôi tạo CaSO3, CaSO4, chất rắn liên tục đc tách khỏi dd sữa vôi, phần lại sau bổ sung CaO CaCO3 đc bơm trở lại tháp hấp thụ -Các phương trình : CaO +H2O Ca(OH)2 Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 +H2O CaCO3 + CO2 +H2O Ca( HCO3) Ca( HCO3) + SO2 +H2O CaSO3.2H2O + CO2 CaSO3.2H2O + ½ O2 CaSO4.2H2O *Sơ đồ công nghệ • - 1: Tháp hấp thụ; 2: Bộ phận tách tinh thể; 3: Bộ lọc chân ko; 4,5: Máy bơm; Thùng hòa trộn dung dịch; 7: Máy đập; 8:máy nghiền -Nguyên lý:Khói thải đc lọc tro bụi vào Scubơ SO2 đc hấp thụ sữa vôi tưới lên vật liệu đệm rỗng, nước chảy từ Scubơ chứa nhiều CaSO3.0.5 H2O CaSO4.2H 2O , tro bui, dd đc đưa sang phận ( bình rỗng, thời gian lưu lớn) , có tác dụng hình thành tinh thể, dd từ ra, phần tưới lại Scubơ1, phần lại qua bình lọc chân ko 3, tinh thể tạo thành bùn đc thải ngoài.Đá vôi đc đập, nghiền thiết bị 7,8 vào thùng để pha trộn vs dd loãng chảy từ phận lọc chân ko 3, tạo thành dd sữa vôi Hấp thụ SO2 nước - Hấp thụ SO2 nướctheo chu trình: Phương trình: SO2 + H2O H+ +HSO3Sơ đồ xử lý gồm giai đoạn: Giai đoạn 1: Hấp thụ khí SO2 cách phun nước vào dòng khí thải cho dòng khí thải đủ qua lớp vật liệu đệm rỗng có tưới nước Giai đoạn 2: giải thoát SO2 khỏi chất hấp thụ thu hồi SO2 100% H2O Mức độ hòa tan khí SO2 giảm nhiệt độ nước tăng cao, nhiệt độ nước cấp vào hệ thống để hấp thụ khí phải đủ thấp, giải thoát nhiệt độ nước phải cao, nhiệt độ 100 0c SO2 bốc cách hoàn toàn khí bốc có lẫn nước, phương pháp ngưng tụ người ta thu khí SO2 100% dùng cho mục đích sx axit sunfuric Hấp thụ SO2bằng nước kết hợp với trình oxy hóa SO2 chất xúc tác Trong khí thải giàu SO2 , nồng độ SO2 đạt 2-12% người ta xử lý SO2 nước kết hợp với xúc tác Quá trình gồm giai đoạn: Gđ 1: khí SO2 kết hợp với oxy nhờ có mặt xúc tác vanadi để biến thành anhhidrit sunfuric SO3 Phản ứng oxh khí SO2 có tỏa nhiệt p/ứ xảy mạnh nhiệt đô thấp, cần thiết trình phải qua nhiều tầng xúc tác, sau tầng làm nguội, - - Gđ 2: dùng nước tưới tháp đệm có lớp vật liệu rỗng dể SO3 kết hợp với nước tạo thành H2SO4 khí lên thoát Tiến hành xử lý bụi trước khihaasp thụ SO2 đem lại hiệu cao Xử lý SO2 đá vôi( CaCO3) vôi nung (CaO) Các phản ứng xra trình phản ứng: CaCO3 + SO2 => CaSO3 + CO2 CaO + SO2 => CaSO3 CaSO3+ O2 => CaSO4 Nuyên lý hoạt động xử lý SO2 vôi sữa + Đá vôi vôi đập nghiền nhỏ hòa trộn với nước tạo thành dung dịch vôi sữa trước đưa vào tháp scruber + khí thải SO2 sau làm tro, bụi đưa vào scruber, lớp vật liệu rỗng vôi sữa phản ứng với khí SO2 theo p/ ứ ,3 phản ứng 2,3 Khí lên phía + dung dịch thu scruber chứa nhiều tinh thể CaSO3.0,5H2O, CaSO42.H2O , tro bụi tách khỏi hỗn hợp phận tách tinh thể thiết bị cho dung dịch lưu lại time để hình thành sunfit sunfat canxi Sau phần vào tưới cho táp rửa khí phần lại vào lọc chân không tinh thể giữ lại thành dạng cặn bùn, Phần hoàn trả lại scruber sau bổ sung dd vôi sữa Xử lý SO2 dung dich NH3 theo chu trình Chia làm giai đoạn: Gđ1: hấp thụ SO2 vào dd NH3 Khí thải chứa SO2 sau làm làm nguội làm scrubber, phần SO2 hấp thụ vào nước.Tiếp theo khí thải đưa vào phía tháp hấp thụ nhiều tầng, phía tầng đ NH3 đc đưa vào để hấp thụ SO2 tầng đc tưới nước, nhằm hạn chế bay NH3 P/Ư: SO2 + 2NH3+H2O => (NH4)2SO3 (NH4)SO3 +SO2 + H2O => NH4HSO3 Sau làm lên thoát Gđ 2: hoàn nguyên Dung dịch thu tháp hấp thụ nhiều tầng ,một phần hoàn nguyên tách SO2 nhiệt độ áp suất thích hợp: NH4HSO3 => (NH4)2SO3+ SO2+H2O Một phần dung dịch thu phía tháp hoàn nguyên đưa sang tháp bốc hơi, thùng kết tinh, máy vắt ly tâm tách (NH4)2SO3 phần sau bổ xung trở lại tháp hấp thụ tiếp tục xử lý Phần lại đáy tháp hấp thụ nhiều tầng đưa sang nồi chưng cất để tách lưu huỳnh - • - Xử lý SO2 phương pháp hấp phụ than hoạt tính Khói vào tháp hấp phụ gồm nhiều tầng SO2 bị giữ lại lớp than hoạt tính tầng hấp phụ, sau qua xyclon đểlọc tro, bụi khí Sau bão hòa SO2 ,than hoạt tính tuwf tần dướicủa tháp chảy qua bunke để vào thiết bị giải hấp, lượng nhiệt cấp vào để nang cao nhiệt độ than lên 400-450 oc nhiệt quạt, để thúc đẩy qua trình hoàn nguyên thổi khí trơ nước vào thết bị hoàn nguyên, khí SO2 từ trình hoàn nguyên có nồng độ 40-50%, đạt 96-97 % lượng SO2 khí thải Sau hoàn nguyên than lọc vụn bổ sung trở giai đoạn hấp phụ Xử lý NOx(N2O, NO,NO2,N2O3,N2O4, N2O5 ) Khí thải chứa 1-1,5% NOx xử lý phương pháp hấp thụ hấp phụ Hấp thụ NOx nước: Trong công nghiệp loại khí thải có oxit nito nồng độ thấp thường sử dụng dung dịch nước hấp thụ với loại thiết bị hấp thụ khác scrubber, thiết bị sục khí sủi bọt, venturi Hiệu xử lý thường k cao, tối đa đạt 50% 2NO2( N2O4) 2NO2+H2O => 2HNO3 + HNO2 HNO2=> NO+NO2 N2O4 +H2O NO+1/2O2=>NO2 2NO2=>N2O4 phản ứng xảy màng ngăn cách pha lỏng pha khí Quá trình oxy hóa oxit nito xra tương đối chậm thực đến cùng, có - - mặt HNO3 đậm đặc phản ứng k xảy đến Ngoài nước người ta sử dụn đ H2O2 để thu axit nictric NO+H2O2 => NO2 + H2O 3NO2 + H2O=>2 HNO3 +NO N2O3 + H2O2 => N2O4 + H2O N2O4 + H2O=> HNO3 +HNO2 Hấp thụ NOx thành axit thành HNO3 tăng theo độ tăn nồng độ axit áp suất riêng phần Nox Hấp thụ kiềm: dùng loại kiềm để dd oxit nito dựa phản ứng sau: 2NO2 + Na2CO3 = NaNO3 + NO2+CO2 Hoạt động dụng dịch kiềm phụ thuộc vào PH dung dịch ( PH cao hoạt động cao) Chất hấp thụ chọn lọc: Nếu hỗn hợp khí thải có NO mà thiếu O2 dùng FeSO4, FeCl2, Na2S2O3,NaHCO3 để hấp thụ NO theo phản ứng sau; FeSO4 + NO =Fe(NO)SO4 FeCl2 + NO =>Fe(NO) Cl2 Khi nung nóng 95-1000c Fe(NO)SO4, Fe(NO) Cl2 bị phân hủy giải phóng NO tinh khiết, có dung dịch hấp thụ lại quay chu trình sx.dung dịch FSO4 chất hấp thụ hiệu dễ tìm nhất, khả phụ thuộc vào nồng độ FeSO4 , nhiệt độ , nồng độ NO khí.ở 20-25oc hấp thụ NO dù nồng độ k cao, giới hạn - oxit nito tương ứng với tỉ số NO/Fe2+=1/1 Việc sử dụng Na2SO3, NaHS2O3, (NH2)2CO có tác dụng với NO 2Na2S2O3+6NO=3N2+Na2SO4+2SO2 2NaHSO3 +2NO=N2+2NaHSO4 2(NH2)2CO+6NO=5N2 + 4H2O+ CO2 Ngoài : ZnCl2, CH2O,C2H2O4 nhiệt độ > 200oc NO pư vs NH3 4NH3 + 6NO =5 N2+6H2O H2SO4 Cũng dùng hấp thụ NO2, N2O3theo chế H2SO4 + NO2 = HNSO5 + HNO3 H2SO4+N2O3=HNSO5+H2O Khi đun hay pha loãng nước có phản ứng nhả NO NO2 sau HNSO5+H2O =2H2SO4 + NO+NO2 Hấp phụ NOx silicagel, alumogel than hoạt tính Khi chất hấp phụ có chứa dioxit nito thi trở thành xúc tác để oxy hóa oxit nito nito dioxit Nito dioxit bi hap phu vào hất tách cách đun nóng Khả hấp phụ thấp,mún đạt hiệu cao phải lắp đặt hệ thống nhiều tầng nối tiếp nhâu, bụ khí thải làm giarmkn hấp phụ phải xử lý trước a • Nêu cấu tạo thiết bị lọc bụi ướt lọc bụi điện Thiết bị lọc bụi ướt Quá trình lọc bụi thiết bị lọc bụi kiểu ướt dựa nguyên lý tiếp xúc dòng khí mang bụi với chất lỏng, bụi dòng khí bị chất lỏng giữ lại thải dạng cặn bùn Thiết bị chia làm nhiều loại loại lại có đặc điểm cấu tạo riêng: Buồng phun – thùng rửa khí rỗng Được sử dụng phổ biến để lọc bụi thô khí thải, đồng thời làm nguội khí Có cấu tạo gồm: vỏ thiết bị, vòi phun nước, chắn nước, phận hướng dòng phân phối khí • Thiết bị lọc bụi có lớp đệm vật liệu rỗng tưới nước gọi thiết bị rửa khí scruber gồm thùng tiết diện tròn chữ nhật bên có chứa lớp đệm vật liệu rỗng, đục lỗ, dàn ống phun nước - Thiết bị phun nước có lớp đệm rỗng kiểu nằm ngang: vòi phun, vỏ khung, hệ thống tới nước, phần không tưới nước lớp đệm- thay cho chắn nước, bể chứa bùn, lớp vật liệu rỗng Thiết bị lọc bụi có chứa đĩa khí sủi bọt • • • • b • • • II loại 1: loại dội nước dập khí: vỏ thiết bị, vòi phun nước, đĩa đục lỗ Loại 2: loại nước chảy tràn: vỏ thiết bị, đĩa đục lỗ, hộp chứa nước cấp vào, chắn chảy tràn, hộp xả nước chảy tràn Thiết bị lọc bụi với lớp hạt hình cầu di động : chắn đục lỗ lưới, hạt cầu, vòi phun nước, chắn nước Thiết bị lọc bụi ướt tác động va đập lực quán tính: miệng vào khí, cánh hướng dòng, cản chắn nước, miệng thoát khí sạch, quạt hút Thiết bị lọc bụi ướt kiểu ly tâm: lớp tách ẩm, dàn phun nước, lớp rửa lọc, sủi bọt Thiết bị lọc bụi điện Dòng hỗn hợp khí mang bụi qua thiết bị, tác dụng lực điện trường sinh dòng điện chiều, hạt bụi tích điện, chuyển điện cực trái dấu, trung hòa bám tách khỏi dòng khí Thiết bị lọc bụi điện kiểu ống: gồm dây kim loại nhẵn, tiết diện bé căng theo trục ống kim loại nhờ ống đối trọng Thiết bị lọc bụi kiểu bản: đặt song song bên cảu dây cực âm Thiết bị lọc điện vùng: vùng ion hóa, vùng hút bụi, phận nắn dòng tăng điện áp Tính toán Dạng 1: hidrocacbon công thức đơn giản CxHy ddooost cháy mol cháy hoàn toàn chứa x mol CO2 y/2 mol H2O, chứa N2 ,O2 ẩm H2O có không khí cấp cho trình cháy: CxHy + (x+y/4)O2 = xCO2 +y/2H2O Số mol oxy lý thuyết cho qua trình cháy : Số mol không khí khô lý thuyết cho trình cháy: Trong %O2 lượng phầm trăm oxi không khí khô thể tích, thường 2021% Còn lại chủ yếu N2 Số mol không khí khô thực tế: K: hệ số thừa kk lượng kk khô thực tế lượng không khí khô lý thuyết để đốt cháy hết nhiên liệu Số mol H2O không khí khô : Trong W độ ẩm không khí mol H2O/ mol không khí khô Như số mol thực tế cầ đốt cháy hoàn toàn lượng nhiên liệu: - Tính sản phẩm cháy tạo thành theo số mol Sản phẩm gồm CO2, H2O pử phản ứng, N2, O2 dư Từ phương trình => số mol CO2, H2O Số mol H2O không khí: tính => ∑nH2O - số mol N2: - - - số mol O2 dư: Tính nồng độ CO2 sp cháy: Tổng số mol sp cháy Thể tích sp cháy Số gam CO2: Nộ độ CO2trong sp cháy: Dạng nhiên liệu chất rắn: Đi vào ví dụ tổng quát: Than cám có thành phần % khối lượng sau: C58%, H14%, O8%, N5%,S4%,W5%,A6% Đốt cháy than oxy không khí với hệ số thừa khí K=1,15( oxy chiếm 21% kkk) độ ẩm kk 0,15 molH20/mol kkk Tính lượng kk thực tế để đốt cháy hoàn toàn 100mg than cám trên, biết nito than cam chuyển thành NO NO2 tỉ lệ 1:3 ( ý với toán k xét đến nito k cần ý đến) Tính thành phẩm sp cháy Giải Tính lượng không khí thực tế để đốt chát hết 100mg than cám, biết spc k có nito tạo thành Tên thành phẩm % khối lượng Số gam Số mol nguyên tử C H O N S W A K 58 14 5 1,15 58 14 5 1,,15 4.8333 14 0.5 0.3571 0.125 1.2778 Các phản ứng xra dạng đơn giản C + O2 =>CO2 S+ O2 => SO2 4H+O2=>2H2O 4N+7/2O2=>NO+3NO2 ý đầu k xét đến sp NO, NO2 k cần pt + Số mol oxi lý thuyết cần cho trình cháy: + Số mol oxi không khí lý thuyết cho qt cháy: + Số mol không khí khô lý thuyết cho trình: - Số mol không khí thực tế cần: + Số mol H2O: Như số mol kk thực tế cần: Tính sản phẩm cháy tạo thành Sản phẩm gồm CO2, H2O pử phản ứng, N2, O2 dư, No, NO2 + Số mol CO2 = nc + Số mol SO2= ns + Số mol nước Số mol củ nước tạo trình đốt nhiên liệu pư: Số mol nước trông không khí: tính toán Số mol nước than: W ∑nH2O + số mol N2 : + số mol NO2: + số mol NO : + số mol O2 dư: Chú ý toán k cho sp cháy NO, NO2, thì ta tính N2 dư N2 than cám