Đồ án tính toán thiết kế hệ thống xử lý SO2 bằng tháp hấp thụ với công suất 160 000 m3h

Đồ án tính toán chi tiết các tháp sử dụng để xử lý khí S02, công suất 160.000m3h bằng phương pháp hấp thụ (hấp thụ vật lý và hấp thụ hóa học).Hiện nay, do sự phát triển của các ngành công nghiệp tạo ra các sản phẩm phục vụ con người, đồng thời cũng tạo ra một lượng chất thải vô cùng lớn làm phá vỡ cân bằng sinh thái, gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.Trong các loại ô nhiễm, ô nhiễm không khí ảnh hưởng trực tiếp đến con người, động vật, thực vật và các công trình xây dựng. Sức khỏe và tuổi thọ của con người phụ thuộc rất nhiều vào độ trong sạch của môi trường. Vì vậy, trong những năm gần đây ô nhiễm không khí từ các ngành sản xuất công nghiệp ở nước ta đang là vấn đề quan tâm không chỉ của nhà nước mà còn là của toàn xã hội, bởi mức độ nguy hại của nó đã lên tới mức báo động.SO2 là một trong những chất ô nhiễm không khí được sản sinh nhiều trong các ngành sản xuất công nghiệp và sinh hoạt. Việc sử lý SO2 có nhiều phương pháp khác nhau. Phương pháp nào được áp dụng để xử lý tùy thuộc vào hiệu quả và tính kinh tế của phương pháp đó. Vì vậy, đồ án môn học với nhiệm vụ thiết kế hệ thống xử lý khí SO2 cho nhà máy sản xuất axit sunfuric Tân Bình 2 đảm bảo đạt tiêu chuẩn môi trường cho dòng khí thải nhà máy là một trong những phương pháp góp phần vào việc xử lý khí thải ô nhiễm.

MỤC LỤ

MỤC LỤC 1

DANH MỤC BẢNG, HÌNH 3

MỞ ĐẦU 4

NỘI DUNG 5

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 5

1.1 Tổng quan về công nghệ sản xuất axit sulfuric 5

1.1.1 Công nghệ sản xuất axit sulfuric trên thế giới 5

1.1.2 Công nghệ sản xuất axit sunfuric của nhà máy hoá chất Tân Bình 6

1.2 Tác hại của SO 2 11

1.2.1 Đối với sức khỏe con người 11

1.2.2 Đối với thực vật 12

1.2.3 Đối với môi trường 13

1.3 Các phương pháp xử lý SO 2 18

1.3.1 Hấp thụ khí SO 2 bằng nước 18

1.3.2 Hấp thụ SO 2 bằng dung dịch sữa vôi 20

1.3.3 Xử lý khí SO 2 bằng ammoniac 22

1.3.4 Xử lý SO 2 bằng MgO 23

1.3.5 Xử lý SO 2 bằng ZnO 25

1.3.6 Xử lý SO 2 bằng ZnO kết hợp với Natri sunfit 26

1.3.7 Xử lý SO 2 bằng các chất hấp thụ hữu cơ 27

1.3.8 Hấp phụ SO 2 bằng than hoạt tính 28

1.3.9 Hấp phụ SO 2 bằng vôi, đá vôi, domolit 28

CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN, THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 29 2.1 Lựa chọn dây truyền công nghệ: 29

2.1.1 Sơ lược về phương pháp hấp thụ 29

2.1.2 Ưu nhược điểm của phương pháp: 29

2.2 Thuyết minh dây truyền công nghệ 30

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 35

3.1 Tính bể trộn 35

3.2 Tính toán tháp hấp thụ 36

3.3Tính thiết bị phụ trợ 38

3.3.1 Tính đường ống 38

3.3.2 Tính vòi phun (n vp ) 39

3.3.3 Tính tổng số lỗ phun: 39

3.3.4 Khoảng cách từ vòi phun đến vùng hấp thụ: 39

3.3.5 Tính bể lắng 40

3.3.6 Tính bơm 41

3.3.7 Tính quạt 42

KẾT LUẬN 48

TÀI LIỆU THAM KHẢO 49

DANH MỤC BẢNG, HÌ

Bảng 1 1 Định mức tiêu hao cho một tấn acid sunfuric 9

Bảng 1 2: Liều lượng gây độc 12

Bảng 1 3 Nồng độ gây độc 13

Bảng 1 4 Các ảnh hưởng của pH đến hệ thủy sinh vật 15Y Bảng 3 1: Bảng quan hệ giữa chiều dài và chiều rộng 29

Bảng 3 2: Bảng quan hệ giữa chiều dài và chiều rộng 33

Bảng 3 3: Các thông số kỹ thuật của tháp hấp thụ và quạt, bơm đi kèm 38

Bảng 3 4: Các thông số kỹ thuật của thiết bị phụ trợ 39

Bảng 3 5: Các thông số kỹ thuật của bể trộn dung dịch hấp thụ và bể lắng 3 Hình 1 1: Sơ đồ công nghệ nhà máy hóa chất Tân Bình 2 10

Hình 1 2: Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO 2 bằng nước 19

Hình 1 3: Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO 2 bằng sữa vôi 20

Hình 1 4: Sơ đồ hệ thống xử lí SO 2 bằng amoniac 22

Hình 1 5: Sơ đồ hệ thống xử lý SO 2 bằng magie oxit 24

Hình 1 6: Sơ đồ hệ thống xử lí SO 2 bằng kẽm oxit kết hợp với natri sunfit 26

Hình 1 7: Sơ đồ hệ thống xử lí khí SO 2 theo quá trình sunfiđin 2 Hình 2 1: Sơ đồ công nghệ xử lý khí thải nhà máy sản xuất hóa chất 34

MỞ ĐẦU

Hiện nay, do sự phát triển của các ngành công nghiệp tạo ra các sản phẩm phục

vụ con người, đồng thời cũng tạo ra một lượng chất thải vô cùng lớn làm phá vỡ cânbằng sinh thái, gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng

Trong các loại ô nhiễm, ô nhiễm không khí ảnh hưởng trực tiếp đến con người,động vật, thực vật và các công trình xây dựng Sức khỏe và tuổi thọ của con người phụthuộc rất nhiều vào độ trong sạch của môi trường Vì vậy, trong những năm gần đây ônhiễm không khí từ các ngành sản xuất công nghiệp ở nước ta đang là vấn đề quan tâmkhông chỉ của nhà nước mà còn là của toàn xã hội, bởi mức độ nguy hại của nó đã lêntới mức báo động

SO2 là một trong những chất ô nhiễm không khí được sản sinh nhiều trong cácngành sản xuất công nghiệp và sinh hoạt Việc sử lý SO2 có nhiều phương pháp khácnhau Phương pháp nào được áp dụng để xử lý tùy thuộc vào hiệu quả và tính kinh tếcủa phương pháp đó Vì vậy, đồ án môn học với nhiệm vụ thiết kế hệ thống xử lý khí

SO2 cho nhà máy sản xuất axit sunfuric Tân Bình 2 đảm bảo đạt tiêu chuẩn môi trườngcho dòng khí thải nhà máy là một trong những phương pháp góp phần vào việc xử lýkhí thải ô nhiễm

NỘI DUNG

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan về công nghệ sản xuất axit sulfuric

1.1.1 Công nghệ sản xuất axit sulfuric trên thế giới

Axit sulfuric, H2SO4, là một axit vô cơ mạnh Nó hòa tan trong nước theo bất

kỳ tỷ lệ nào Tên gọi cổ của nó là dầu sulfat, được đặt tên bởi nhà giả kim ở thế kỉ thứ

8, Jabiribn Hayyan sau khi ông phát hiện ra chất này Axit sulfuric có nhiều ứng dụng,

và nó được sản xuất với một sản lượng lớn hơn bất kỳ chất hóa học nào, ngoại trừnước Sản lượng của thế giới năm 2001 là 165 triệu tấn, với giá trị xấp xỉ 8 tỷ USD.Ứng dụng chủ yếu của nó bao gồm sản xuất phân bón, chế biến quặng, tổng hợp hóahọc, xử lý nước thải và tinh chế dầu mỏ Nguồn nguyên liệu sản xuất axit sulfuric trênthế giới từ các nguồn nguyên liệu khác nhau như sau:

- Đi từ lưu huỳnh: 65%

- Đi từ khí thải của ngành luyện kim (như SO2, H2S, ): 23%

- Đi từ quặng pirit: 9%

- Đi từ các nguồn khác: 3%

Các giai đoạn sản xuất

 Từ lưu huỳnh: S → SO2 → SO3 → H2SO4 Các phương trình phản ứng diễn ranhư sau:

được xử lý bằng nước (trong dạng 97-98% H2SO4) để sản xuất axit sulfuric 98-99%.Bên cạnh đó, SO3 cũng bị hấp thụ bởi H2SO4 để tạo ra ôleum (H2S2O7), chất này sau đó

bị làm loãng để tạo thành axit sulfuric

SO3 + H2O  H2SO4

 Từ quặng pyrit sắt: FeS2 → SO2 → SO3 → H2SO4

Đốt quặng pyrit trong không khí:

4FeS2 + 11O2  2Fe2O3 + 8SO2

2SO2 + O2  2SO3

SO3 + H2O  H2SO4

 Từ quặng sulfua sắt:

Đốt quặng sulfua sắt trong không khí:

4FeS + 7O2  2Fe2O3 + 4SO2

2SO2+ O2  2SO3

1.1.2 Công nghệ sản xuất axit sunfuric của nhà máy hoá chất Tân Bình

Axit Sunfuric kỹ thuật: được sản xuất từ nguyên liệu lưu huỳnh theo phươngpháp tiếp xúc Loại axit này được dùng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác

nhau như: sản xuất phèn lọc nước, nước đổ bình ắc quy, sản xuất phân bón, thuốcnhuộm, sơn, dược phẩm, chất dẻo, các sản phẩm gốc sunfat,…

Axit Sunfuric tinh khiết: được sản xuất theo phương pháp chưng cất AxitSunfuric kỹ thuật Loại axit này thường dùng trong phòng thí nghiệm, công nghệ điện

tử và sản xuất các sản phẩm chất lượng cao

 Nguồn nguyên liệu:

Nguồn nguyên liệu chính để sản xuất axit sunfuric là lưu huỳnh khoảng (19.800tấn/năm) Lưu huỳnh: là sản phẩm từ mỏ thiên nhiên hoặc thu hồi từ các nguồn khíthải (chủ yếu hiện nay là thu hồi từ các nhà máy lọc dầu) nước ta không có mỏ lưuhuỳnh và công nghiệp hóa dầu chưa phát triển nên phải nhập khẩu từ các nước trongkhu vực như Singapore, Malaysia, Indonesia và các nước Trung đông … Nguồn cungcấp lưu huỳnh từ nhiều năm nay, khả năng đảm bảo

Phương thức vận chuyển : bằng đường biển tới cảng Tp Hồ Chí Minh và sau đóbằng đường bộ về kho nhà máy

Lượng lưu huỳnh dự trữ tối đa : 3.400 tấn (2 tháng sản xuất)

Vật liệu phụ : xúc tác của Monsanto – Mỹ và Topse – Thụy Điển

Nguồn nguyên liệu và động lực:

Bảng 1 1 Định mức tiêu hao cho một tấn acid sunfuric

Phương pháp: sản xuất acid sunfulfuric kỹ thuật theo phương pháp tiếp xúc, đi từ

nguyên liệu chính là lưu huỳnh dạng bột Phương pháp này gồm các bước sau:

Lưu huỳnh được đốt cháy trong không khí tạo thành SO2

S + O2  SO2 + QChuyển hóa khí SO2 thành SO3 nhờ xúc tác phi kim loại V2O5

SO2 + O2  SO3 + QHấp thụ khí SO3 tạo thành acid sulfuric (H2SO4 98%)

SO3 + H2O  H2SO4

Phương án công nghệ được lựa chọn trong dự án là: phương pháp tiếp xúc kép,hấp thụ khí SO3 hai lần Lý do:

Từ phương pháp tiếp xúc, hiện nay trên thế giới tồn tại 2 loại dây chuyền là tiếp xúcđơn (hấp thụ 1lần) và tiếp xúc kép (hấp thụ 2 lần)

Dây chuyền tiếp xúc đơn là dây chuyền được phát minh đầu tiên để phục vụcông nghiệp sản xuất acid sulfuric theo phương pháp tiếp xúc Hiệu suất chuyển hóa

SO2 thành SO3 ban đầu chỉ đạt 97.5%, sau đó nhờ cải tiến chất lượng xúc tác nên cóthể đạt 98.5% ÷ 99,5%

Hàm lượng SO2 trong khí thải ra môi trường khoảng 500 mg/m3

Hiện nay, ô nhiễm môi trường càng trở nên trầm trọng và có khả năng trở thànhhiểm họa của nhân loại Đa số các nước trên thế giới đã ký công ước về bảo vệ môitrường trên lãnh thổ của mình Việt Nam cũng tham gia công ước trên và đã ban hànhluật bảo vệ môi trường, trong đó mọi quốc gia đều phải ban hành pháp lệnh bảo vệ môitrường và lãnh thổ của mình Việt Nam cũng đã tham gia công ước trên và ban hànhluật bảo vệ môi trường

Dây chuyền tiếp xúc kép đã ra đời trong hoàn cảnh đó và được đa số các nước

áp dụng trở thành phương pháp phổ biến hiện nay trên thế giới

Tham khảo công nghệ và các thông số kỹ thuật sản xuất acid sunfuric bằngphương pháp tiếp xúc kép của Mosanto Enviro – Chem Sytems Inc, thấy rằng đây làmột công ty hàng đầu thế giới về thiết kế, công nghệ kỹ thuật sản xuất acid sulfuric.Ngoài việc sản xuất chất xúc tác chất lượng cao, Envio – Chem Sytem Inc còn có khảnăng tư vấn kỹ thuật và cung cấp đầy đủ thiết bị như bộ lọc xử lí mùi, thiết bị làmnguội acid, hệ thống thu hồi nhiệt …Có liên quan đến công nghệ sản xuất acidsunfuric Dây chuyền sản xuất acid sulfuric theo phương pháp tiếp xúc kép hai lần của

họ là phương pháp tối ưu nhất và có khả năng thực hiện được

 Sơ đồ công nghệ sản xuất của nhà máy

Hơi nước

Không khí

Thành phẩmH2SO4

Lưu huỳnh

Nấu chảy lưu huỳnh

Đốt cháy (tao khí SO2)

Tạo hơi nước

Chuyển hóa

Hấp thụ 1(tạo H2SO4)

Hấp thụ 2(tạo H2SO4)

Nơi cấp nước nồi hơi

 Đặc điểm khí thải của nhà máy

Quá trình sản xuất axit sulfuric tạo ra rất nhiều các chất thải ảnh hưởng tới môitrường và cuộc sống của con người.Các chất thải chính trong quá trình này bao gồm:

- Các khí axit (chủ yếu là SO2) được thải ra từ quá trình sản xuất

- Khói bụi từ quá trình vận chuyển

- Các chất thải rắn từ khâu chuẩn bị nhiên liệu rơi vã ra

- Nước thải sản xuất và nước thải sinh hoạt của nhà máy

Khí SO2 là loại khí độc hại không chỉ đối với sức khỏe con người, động thực vật

mà còn ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường

1.2.1 Đối với sức khỏe con người

SO2 là chất có tính kích thích, ở nồng độ nhất định có thể gây co giật ở cơ trơncủa khí quản Ở nồng độ lớn hơn sẽ gây tăng tiết dịch niêm mạc đường khí quản Khitiếp xúc với mắt, chúng có thể tạo thành axit

Bảng 1 2: Liều lượng gây độc

mg SO 2 / m 3 Tác hại

130 – 260 Liều nguy hiêm sau khi hít thở ( 30 – 60 phút )

1000 - 1300 Liều gây chết nhanh ( 30 – 60 phút )

SO2 có thể xâm nhập vào cơ thể con người qua các cơ quan hô hấp hoặc các cơquan tiêu hóa sau khi được hòa tan trong nước bọt Cuối cùng chúng có thể xâm nhập

Trong máu, SO2 tham gia nhiều phản ứng hóa học, gây rối loạn chuyển hóađường và protein, gây thiểu vitamin B và C, ức chế enzyme oxydaza, tạo ramethemoglobine để chuyển Fe2+ (hòa tan) thành Fe3+ (kết tủa) gây tắc nghẽn mạch máucũng như làm giảm khả năng vận chuyển oxy của hồng câu, gây co hẹp thanh quản,khó thở Đặc tính chung của SO2 thể hiện ở rối loạn chuyển hóa protein cà đường,thiếu vitamin B và C, ức chế enzym oxydaza Sự hấp thụ lượng lớn SO2có khả nănggây bệnh cho hệ tạo huyết và tạo ra methemoglobin tăng cường quá trình oxy hoá Fe(II) thành Fe (III)

1.2.2 Đối với thực vật

Các loài thực vật nhạy cảm với khí SO2 là rêu và địa y Khí SO2 khi bị oxy hoátrong không khí và kết hợp với nước mưa tạo nên mưa axit gây ảnh hưởng tới sự pháttriển của cây trồng và thảm thực vật

Bảng 1 3 Nồng độ gây độc

Nồng độ ( ppm ) Tác hại

0,03 Ảnh hưởng đến sinh trưởng của rau quả

0,15 – 0,3 Gây độc kinh niên

1 - 2 Chấn thương lá cây sau vài giờ tiếp xúc

Sự lan truyền chất ô nhiễm khí axit diễn ra trên quy mô rộng lớn, không biêngiới, nhưng trong khu vực có nguồn thải SO2 lớn sẽ bị ảnh hưởng trực tiếp Do vậy,quá trình công nghệ có sử dụng nhiên liệu dù ở quy mô nhỏ chưa gây ô nhiễm mộtcách trực tiếp cũng gián tiếp góp phần làm ô nhiễm tầng khí quyển

1.2.3 Đối với môi trường

SO2 bị oxy hóa ngoài không khí và phản ứng với nước mưa vào tạo thành axit

H2SO4 hay các muối sulfate gây hiện tượng mưa axit, gây ảnh hưởng xấu tới môitrường

 Cơ chế hóa học của quá trình chuyển đổi SO 2 thành acid

Ở pha khí có nhiều phản ứng khác nhau để chuyển đổi SO2 thành axit sulfuric.Một trong những phản ứng đó là phản ứng quang oxy hóa SO2 bởi tia UV Tuy nhiên,phản ứng này đóng góp một phần không quan trọng vào việc tạo thành axit sulfuric.Loại phản ứng thứ hai là quá trình oxy hóa SO2 bởi oxygen trong khí quyển, phản ứngdiễn ra như sau:

2 SO2 + O2  2 SO3 (1)

SO3+ H2O  H2SO4 (2)

Phản ứng (2) xảy ra với tốc độ nhanh, trong khi phản ứng (1) xảy ra rất chậm,

do đó loại phản ứng (2) đóng vai trò không quan trọng trong việc chuyên đổi SO2

thành axit sulfuric

Chỉ có loại phản ứng sau đây đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi SO2

thành axit sulfuric, phản ứng diễn ra như sau:

HO + SO2(+M)  HOSO2(+M)

Phản ứng này diễn ra với tốc độ rất nhanh, gốc hydroxy cần cho phản ứng đượctạo ra bởi quá trình phân huỷ quang học oz

Phản ứng oxy hóa SO2 ở pha lỏng nhờ vào các xúc tác kim loại như ion Fe3+,

Mn2+ hoặc kết hợp của 2 ion trên.Tuy nhiên, phản ứng oxy hóa SO2 bởi ozone quantrọng hơn vì nó không cần xúc tác và hàm lượng ozone trong khí quyển cao hơn hàmlượng oxy nguyên tử trong khí quyển.Quá trình oxy hoá SO2 ở pha lỏng chiếm ưu thếnhất là quá trình oxy hóa bởi hydrogen peroxide, phản ứng này tạo nên một chất trunggian (A-), có thể là peroxy monosulfurous acid ion, phản ứng diễn ra như sau:

HSO3- + H2O2  A- + H2O

A- + H+  H2SO4

Như vậy khí SO2 sẽ hoà tan với oxy và hơi nước trong không khí tạo thành hạtaxit sulfuric (H2SO4 ) Khi trời mưa các hạt axit này tan lẫn vào nước mưa, làm độ pHcủa nước mưa giảm Do có độ chua khá lớn, nước mưa có thể hoà tan được một số bụikim loại và oxit kim loại có trong không khí như oxit chì, làm cho nước mưa trở nênđộc hơn đối với cây cối, vật nuôi và con người

 Tác hại của mưa axit

Nước hồ bị axit hóa: mưa axit rơi trên mặt đất sẽ rửa trôi các chất dinh dưỡngtrên bề mặt đất và mang các kim loại độc hại xuống ao hồ, gây ô nhiễm nguồn nướctrong hồ, phá hỏng các loại thức ăn, uy hiếp sự sinh tồn của các loài cá và các sinh vậtkhác trong nước

Bảng 1 4 Các ảnh hưởng của pH đến hệ thủy sinh vật

pH ¿ 6,0 Các sinh vật bậc thấp của chuỗi thức ăn bị chết (phù du …), đây là

nguồn thức ăn quan trọng của cá

pH ¿ 5,5 Cá không thể sinh sản được Cá con khó sống sót Cá lớn bị dị dạng do

thiếu dinh dưỡng Cá bị chết do ngạt

pH ¿ 5,0 Quần thể cá bị chết

pH ¿ 4,0 Xuất hiện các sinh vật mới khác với các sinh vật ban đầu

Hơn nữa, do hiện tượng tích tụ sinh học, khi con người ăn các loại cá có chứađộc tố, các độc tố này sẽ tích tụ trong cơ thể con người và gây nguy hiểm đối với sứckhỏe con người Ở trong các hồ, lưỡng thê cũng bị ảnh hưởng, chúng không thể sinhsản được trong môi trương axit

+ Mưa axit làm ô nhiễm nguồn nước hồ, phá hỏng các loại thức ăn, uy hiếp cácloài tôm cua cá và sinh vật thuỷ sinh khác 4000 hồ của Thụy Điển đã tuyệt chủng cá

Na Uy có 1,3 km2 mặt hồ không còn cá

- Ảnh hưởng của mưa acid lên thực vật và đất

Một trong những tác hại nghiêm trọng của mưa axit là các tác hại đối với thựcvật và đất.

+ Khi có mưa axit, các dưỡng chất trong đất sẽ bị rửa trôi.Các hợp chất chứanhôm trong đất sẽ phóng thích các ion nhôm và các ion này có thể hấp thụ bởi rễ cây

và gây độc cho cây.Như chúng ta đã nói ở trên, không phải toàn bộ SO2 trong khíquyển được chuyển hoá thành axit sulfuric mà một phần của nó có thể lắng đọng trởlại mặt đất dưới dạng khí SO2 Khi khí này tiếp xúc với lá cây, nó sẽ làm tắt các thểsoma của lá cây gây cản trở quá trình quang hợp Một thí nghiệm trên cây Vân Sam(cây lá kim) cho thấy, khi phun một hỗn hợp axit sulfuric và axit nitric có pH từ 2,5 –4,5 lên các cây Vân Sam con sẽ làm xuất hiện và phát triển các vết tổn thương có màunâu trên lá của nó và sau đó các lá này rụng đi, các lá mới sẽ mọc ra sau đó nhưng vớimột tốc độ rất chậm và quá trình quang hợp bị ảnh hưởng nghiêm trọng

Ví dụ:

+ Cuối năm 1999, đã có một số trận mưa axit ở Đồng Bằng Sông Cửu Long làmcho cỏ cây cháy lá, hoa quả rụng non Người và súc vật bị dính nước mưa bÞ ng aứang¸y, khã chÞu…

+ Những năm 70, ở vùng miền núi Adirôntac (Mỹ) đang vụ xuân, cây cối bỗngdưng khô héo dần, rụng hết lá Trên sông không thấy cá bơi lội, ven hồ không có tiếngếch nhái kêu Quang cảnh vắng lặng tiêu điều Nguyên nhân là do mưa axit

+ Mưa axit làm tổn thương lá cây, phá hoại tác dụng quang hợp, lá bị vàng úarơi rụng

Mưa axit hoà tan chất dinh dưỡng trong đất, phá hoại sự cố định đạm của visinh vật và sự phân giải các chất hữu cơ, làm cho đất đâi mất độ phì nhiêu, màu mỡ.Mưa axit còn ngăn trở bộ rễ sinh trưởng, lám suy giảm khả năng chống bệnh và sâuhại

Ví dụ:

+ “Lá phổi Châu Âu” là các dải rừng lớn bên bừ sông Đông bị mưa axit tàn phá

đã ảnh hưởng đến môi trường sinh thái của các nước Pháp, Đức, Thụy Sĩ Toàn Châu

Âu có khoảng 14% rừng bị mưa axit phá hoại, riêng nước Đức bị tàn phá tới 50%

+ Theo số liệu nghiên cứu thì trên toàn thế giới chỉ riêng phần gỗ đã bị mưaaxit tàn phá vượt quá 10 tỉ USD.

+ Sản lượng nông nghiệp bị giảm: mưa axit làm cho các lá cây bị hư hại, xuấthiện các vết đốm, làm yếu tác dụng quang hợp, phá hoại các tổ chức bên trong, làmmất chất đông, chất keo và axit amin, làm cho cây khó mọc Mưa axit còn ức chế việcphân giải các chất hữu cơ và cố định đạm trong đất, rửa trôi các nguyên tố dinh dươngtrong đất như: Ca, Mg, K, làm cho đất nghèo đi Mưa axit làm cho cây ngũ cốc giảm30% sản lượng

Ở Mỹ, mưa axit làm thiệt hại 1 tỷ USD hàng năm (hiện nay) Trung Quốc hỏng5,3 triệu tấn lương thực do mưa axit Ngoài ra, mưa axit còn hoà tan các kim loại độchại trong đất đá như chì, thủy ngân, Cadmi, nhôm, Cây công nghiệp lại hấp thụ chấthoà tan đó, tích tụ lại làm giảm giá trị sử dụng, thậm chí gây ngộ độc cho người và giasúc ăn vào

- Ảnh hưởng đến khí quyển

Các hạt sulfate tạo thành trong khí quyển sẽ làm hạn chế tầm nhìn Các sương

mù axit làm ảnh hưởng đến khả năng lan truyền ánh sáng mặt trời Ở Bắc cực, nó đãảnh hưởng đến sự phát triển của Địa y, do đó ảnh hưởng đến quần thể Tuần lộc và Naituyết - loại động vật ăn Địa y

- Ảnh hưởng đến các công trình kiến trúc

Các hạt axit khi rơi xuống nhà cửa và các bức tượng điêu khắc sẽ ăn mònchúng

Ví dụ:

+ Toà nhà Capitol ở Ottawa đã bị tan rã bởi hàm lượng SO2 trong không khíquá cao

+ Vào năm 1967, cây cầu bắc ngang sông Ohio đã sập làm chết 46 người

+ Thành phố cổ Aten nổi tiếng, sân khấu ngoài trời của La Mã, bức tượng nhân

sư của Ai Cập do bị những trận mưa axit mà ngày càng bị xâm thực hỏng dần

+ Ở thành phố cổ Kracốp (Ba Lan) có 6000 kiến trúc cổ kiệt tác đang bị cáctrận mưa axit hủy hoại Có một số tượng thánh đã không còn mặt mũi, một số tượngkhác chỉ còn là một dống đá.

+ Lăng Thái Chi của Ấn Độ, Đại Giác đông thánh Paolô của Anh đã bị mưaaxit phá hủy Pho tượng phật ngồi lớn nhất thế giới ở Lạc Sơn – Trung Quốc đã bị hưhỏng nhiều chỗ do tác dụng ăn mòn của các trận mưa axit Ngoài ra mưa axit còn làmtăng nhanh độ ăn mòn đường ray xe lửa, cầu bằng kim loại, nhà cao tầng , côngtrường, hầm mỏ, dây cáp điện, làm giảm tuổi thọ của chúng

- Ảnh hưởng đến các vật liệu

Mưa axit cũng làm hư vải sợi, sách và các đồ cổ quý giá Hệ thống thông khícủa các thư viện, viện bảo tàng đã đưa các hạt axit vào trong nhà và chúng tiếp xúc vàphá hủy các vật liệu nói trên

Theo dự báo, đến giữa thế kỉ 21, hàm lượng khí SO2 trong khí quyển sẽ tănggấp đôi so với hiện nay Trong quá khứ, Mỹ là quốc gia sử dụng nhiều năng lượngnhất thế giới và cũng là nước đứng đầu thải SO2 vào khí quyển, do đó ngay từ nhữngnăm 50, ở Mỹ đã xuất hiện mưa axit Nhưng hiện nay, Trung Quốc đã trở thành quốcgia thải khí SO2 nhiều nhất thế giới Mưa axit đang tuôn xuống trên hơn 1/3 diện tíchđất nước Trung Quốc Ở một số khu vực, trong đó có nhiều quận của các tỉnh bờ biểngiàu có Fujian và Zhejiang, 100% cơn mưa được xem là độc hại Lượng khí SO2 thải

ra ở Trung Quốc đã tăng 27% trong thời gian từ năm 2000 đến 2005 Tổng thiệt hạikinh tế trong năm 2005 của Trung Quốc lên hơn 60 tỉ USD khi lượng khí thải SO2 lênđến 25 triệu tấn

-Hấp thụ khí SO2 bằng nước là phương pháp đơn giản được áp dụng sớm nhất

để loại bỏ khí SO trong khí thải, nhất là trong khói từ các loại lò công nghiệp

Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 bằng nước bao gồm 2 giai đoạn:

Hấp thụ khí SO2 bằng cách phun nước vào dòng khí thải hoặc cho khí thải điqua lớp vật liệu đệm (vật liệu rỗng) có tưới nước – scrubơ

Giải thoát khí SO2 ra khỏi chất hấp thụ để thu hồi SO2 (nếu cần) và nướcsạch Mức độ hòa tan của khí SO2 trong nước giảm khi nhiệt độ nước tăng cao, do

đó nhiệt độ nước cấp vào hệ thông hấp thụ khí SO2 phải đủ thấp Còn để giải thoátkhí SO2 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 nướcsau khi ra khỏi thiết bị hấp thụ không thể đạt mức bão hòa khí SO2.

Để giải hấp thụ cần phải đun nóng một lượng nước rất lớn tức phải có mộtnguồn cấp nhiệt (hơi nước) công suất lớn Đó là một khó khăn ngoài ra, để sửdụng lại nước cho quá trình hấp thụ phải làm nguội nnước xuống gần 10oC tức phảicần 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 SO2 bằng chỉ ápdụng 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 axit ra sông ngòi

 Ưu nhược điểm của phương pháp

Ưu điểm: rẻ tiền, dễ tìm, hoàn nguyên được

8- máy nghiền đá vôi

Khói thải sau khi thu được lọc sạch tro bụi đi vào scrubơ, trong đó xảy ra quátrình hấp thụ khí SO2 bằng dung dịch sữa vôi tưới lên lớp đệm bằng vật liệu rỗng.Nước chua (chứa acid) chảy ra từ scrubơ có chứa nhiều sunfit và canxi sunfat dướidạng tinh thể: CaSO3.0.5H2O, CaSO4.2H2O và một ít tro bụi còn sót lại sau bộ lọctro bụi, do đó cần tách các tinh thể nói trên ra khỏi dung dịch bằng bộ phận tách tinhthể 2 Thiết bị sấy số 2 là một bình rỗng cho phép dung dịch lưu lại một thời gian đủ

để hình thành các tinh thể sunfit và sunfat canxi Sau bộ phận tách tinh thể 2, dungdịch một phần đi vào tưới cho scrubơ, phần còn lại đi qua bình lọc chân không 3, ở

đó các tinh thể bị giữ lại dưới dạng cặn bùn và được thải ra ngoài Đá vôi được đậpvụn và nghiền thành bột ở các thiết bị 7, 8 rồi cho vào thùng 6 để pha trộn với dung

dịch loãng chảy ra từ bộ lọc chân không số 3 cùng với một lượng nước bổ sung đểđược dung dịch sữa vôi mới.

Để thực hiện quá trình làm sạch khí trong tháp rửa có ô đệm thì cần phundịch thể vào tháp với lượng lớn để loại trừ sự tắc bẩn trong lớp ô đệm do phản ứngCaSO3 và thạch cao (CaSO4.2H2O) Vì vậy, dùng phương pháp tuần hoàn bùn nhãonhiều lần Khi nồng độ khí SO2 thay đổi thì lượng dịch thể cấp vào tháp tỷ lệ thuậnvới sự thay đổi nồng độ SO2 trong khí

Hiệu quả hấp thụ SO2 bằng sữa vôi đạt 98% Sức cản khí động của hệ thốngkhông vượt quá 20 mm cột nước Đôi khi thay thế sữa vôi bằng bột vôi, khi đó làmgiảm đáng kể mức làm sạch khí Để tăng mức làm sạch khí và giảm lượng vôi thìkích thước của nó phải nhỏ

Trường hợp này phản ứng:

CaCO3 + SO2  CaSO3 + CO2

Nguyên liệu vôi được sử dụng một cách hoàn toàn, cụ thể là cặn bùn từ hệthống xử lý ra có thể được sử dụng làm chất kết dính trong xây dựng sau khi chuyểnsunfit thành sunfat trong lò nung

 Ưu nhược điểm của phương pháp

Ưu điểm: công nghệ đơn giản, chi phí đầu tư ban đầu không lớn, chi phí vậnhành thấp, chất hấp thụ rẻ, dễ tìm, làm sạch khí mà không cần phả làm lạnh và tách bụi

sơ bộ, có thể chế tạo thiết bị bằng vật liệu thông thường, không cần đến vật liệu chốngaxit và không chiếm nhiều diện tích xây dựng

Nhược điểm: đóng cặn ở thiết bị do tạo thành CaSO4 và CaSO3, gây tắc nghẽncác đường ống và ăn mòn thiết bị

1.3.3 Xử lý khí SO 2 bằng ammoniac

 Nguyên lý quá trình hấp thụ

Phương pháp này hấp thụ khí SO2 bằng dung dịch ammoniac tạo muối amonisunfit và amoni bisunfit theo phản ứng sau:

nó phải được làm nguội xuống khoảng 27oC trong thiết bị làm nguội (thiết bị traođổi nhiệt) số 2 thiết bị 2 có thể là tháp làm mát, lúc đó không khí đi qua tháp phảiđược thải ở độ cao thích hợp để đề phòng sự lan tỏa khí SO2 từ nước thoát ra trongquá trình làm nguội nước Để ngăn chặn sự tích tụ bụi quá mức trong nước tuần

hoàn, cần phải có bể lắng; một bộ phận nước sau khi lắng cặn sẽ thải ra ngoài saukhi trung hòa axit và nước sạch được bổ sung liên tục vào vòng tuần hoàn Từscrubơ 1 khí đã được làm nguội đi vào tháp hấp thụ số 3, tại đó quá trình hấp thụ

SO2 được thực hiện trên nhiều tầng, mỗi tầng hấp thụ được tưới dung dịch theo chutrình kín, trong khi đó một phần dung dịch từ tầng trên được đưa xuống tưới mộtcách liên tục cho tầng dưới Tầng hấp thụ trên cùng được tưới bằng nước sạch vớimục đích ngăn cản sự thất thoát khí NH3 đi theo khói thải ra ngoài Thành phầndung dịch tưới ở mỗi tầng hấp thụ được giữ không đổi Dung dịch đã hoàn nguyênđược cấp vào tần hấp thụ kề với tầng trên cùng

 Ưu nhược điểm của phương pháp

Ưu điểm: hiệu quả rất cao, chất hấp thụ dễ kiếm và thu được muối amoni sunfit

và amoni bisunfit là các sản phẩm cần thiết

Nhược điểm: rất tốn kém, chi phí đầu tư và vận hành cao

1.3.4 Xử lý SO 2 bằng MgO

 Nguyên lý quá trình hấp thụ

Các phản ứng xảy ra như sau:

MgO + SO2 ↔ MgSO3 (1)MgSO3 + SO2 + H2O ↔ Mg(HSO3)2 (2)Mg(HSO3)2 + MgO ↔ 2MgSO3 + H2O (3)MgSO3 8009000C SO2 + MgO (4)