TÀI LIỆU XỬ LÝ Ô NHIỄM KHÍ

Xử lý các hợp chất lưu huỳnh IV.1.1. Nguồn gốc IV.1.2. Xử lý tại nguồn IV.1.3. Xử lý sau nguồn IV.2. Xử lý các hợp chất Nitơ IV.2.1. Nguồn gốc IV.2.2. Xử lý tại nguồn IV.2.3. Xử lý sau nguồn IV.3. Xử lý các hợp chất Oxit cacbon (COx) IV.3.1. Nguồn gốc IV.3.2. Xử lý tại nguồn IV.3.3. Xử lý sau nguồn IV.4. Xử lý các hợp chất Halogen IV.4.1. Nguồn gốc IV.4.2. Xử lý tại nguồn IV.4.3. Xử lý sau nguồn IV.5. Xử lý hơi kim loại IV.5.1. Nguồn gốc IV.5.2. Xử lý tại nguồn IV.5.3. Xử lý sau nguồn IV.6. Xử lý khí thải do phương tiện giao thông IV.6.1. Xử lý tại nguồn Cải tiến động cơ đốt trong Thay thế nhiên liệu IV.6.2. Xử lý sau nguồn Thiết bị xúc tác Kiểm soát phương tiện giao thông vận tải

CHƯƠNG IV MỘT SỐ VÍ DỤ VỀ XỬ LÝ Ô NHIỄM KHÍ IV.1 Xử lý các hợp chất lưu huỳnh

IV.1.1 Nguồn gốc

IV.1.2 Xử lý tại nguồn

IV.1.3 Xử lý sau nguồn

IV.2 Xử lý các hợp chất Nitơ

IV.2.1 Nguồn gốc

IV.2.2 Xử lý tại nguồn

IV.2.3 Xử lý sau nguồn

IV.3 Xử lý các hợp chất Oxit cacbon (CO x )

IV.3.1 Nguồn gốc

IV.3.2 Xử lý tại nguồn

IV.3.3 Xử lý sau nguồn

IV.4 Xử lý các hợp chất Halogen

IV.4.1 Nguồn gốc

IV.4.2 Xử lý tại nguồn

IV.4.3 Xử lý sau nguồn

IV.5 Xử lý hơi kim loại

IV.5.1 Nguồn gốc

IV.5.2 Xử lý tại nguồn

IV.5.3 Xử lý sau nguồn

IV.6 Xử lý khí thải do phương tiện giao thông

IV.6.1 Xử lý tại nguồn

- Cải tiến động cơ đốt trong

- Thay thế nhiên liệu IV.6.2 Xử lý sau nguồn

- Thiết bị xúc tác

- Kiểm soát phương tiện giao thông vận tải

SO2 sinh ra trong quá trình cháy các nhiên liệu có chứa hợp chất của lưu huỳnh (than, dầu

mỏ, khí đốt) bởi trong quá trình hình thành nhiên liệu thì các axit amin là chất cơ bản – chúng rất cần hợp chất của Nitơ và lưu huỳnh như Methin amin hoặc Cysterin:

Trong than, S tồn tại phần lớn dưới dạng các hợp chất vô cơ như Pyrit, FeS2, Sunfit, Sunfat Nếu trong than càng nhiều hợp chất dễ bay hơi thì thành phần S hữu cơ càng nhiều

Trong dầu mỡ, hợp chất S ở dạng hữu cơ như: Mercaptan Những hợp chất này có điểm sôi tương đối cao hơn so với các hợp chất chỉ thuần tuý cacbon

C2H5 – SH (to sôi: 35 oC) C2H6 (to sôi: - 88,6 oC)

- Ethyl mercaptan - - Ethan -

Trong quá trình Raffinat, hợp chất lưu huỳnh ngày càng được làm giàu thêm:

Khí, khí + lỏng Exăng thô Chưng cất

Dầu nặng (cặn trong khí quyển)

CH4 tới C4H4 0oC 200 oC Kerosin

o

C Rất ít hợp chất S 0,05 %S Dầu Diesel

175 – 350 oC 1 – 3%

0,2 – 0,8% S

Người ta cho phép hàm lượng S trong dầu nhẹ, dầu Diesel < 2% Để đảm bảo yêu cầu này, đôi khi phải trộn lẫn các loại dầu có nguồn gốc khác nhau hoặc phải có thiết bị tách một phần lưu huỳnh có trong dầu đốt

Trong nhiên liệu khí tổng hợp hoặc tự nhiên (khí đốt hoặc khí cốc) thì hợp chất lưu huỳnh thường tồn tại ở dạng H2S

Để chống hại cho con người và chống ăn mòn hệ thống đường ống thì H2S sinh ra từ khí cháy phải được tách trong tháp rửa bằng NaOH hoặc dung dịch của amin trước khi phân phối

H2S tạo thành được làm nóng và gia công tiếp theo phương pháp Claux Ở đó H2S được oxi hoá thành SO2 và SO2 lại tiếp tục là xúc tác cho quá trình tiếp theo:

2H2S + 3O2  2H2O + 2SO22H2S + SO2  2H2O + 3S Khí đốt chứa rất ít H2S sẽ đưa vào hệ thống phân phối khí Hàm lượng S trong các nhiên liệu khác nhau như sau:

Tên nhiên liệu Hàm lượng S, %

Sản phẩm của quá trình đốt cháy nhiên liệu:

SO2 trong quá trình đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu chứa S:

CH3 – SH + 3O2  SO2 + CO2 + 2H2O FeS2 + 3O2  SO2 + Fe3O4

H2S: trong qúa trình cháy không hoàn toàn (thiếu khí) sẽ sinh ra H2S và S:

CH3 – SH + 0,5O2  H2S + HCHO 2H2S + O2  2H2O + 2S Trong các quá trình đốt thì quá trình khử thường khong đáng kể H2S không màu, có mùi trứng thối (0,002 mg/m3 đã nhận thấy mùi)

SO3 trong quá trình cháy một phần SO2 sẽ oxi hoá thành SO3, SO3 kết hợp với H2O tạo thành H2SO4 ở dạng mù gây ăn mòn mạnh Mù của SO3 xuất hiện ở 0,6 mg/m3

SO2 + O2 = SO3

SO3 + H2O = H2SO4Khi làm lạnh khí cháy chứa SO2 ở mnhiệt độ 800 – 400oC ở điều kiện đủ oxi sẽ tăng chuyển hoá SO2  SO3

Theo số liệu thống kê năm 1992:

Nhiên liệu sử dụng

Nhiên liệu sử dụng

Lượng SO2 (106tấn)

Những nhà máy nhiệt điện trên thế giới toả ra 12,9.103 tấn SO2

b Các hợp chất của lưu huỳnh xuất hiện trong công nghiệp chế biến quặng Sunfua

Trong công nghiệp hoá chất: chủ yếu ở công nghiệp sản xuất H2SO4, đốt các nguyên liệu dạng hợp chất từ các hợp chất chứa S:

- Pyrit FeS2 : chứa 34 – 42% S

- Pyrit CuFeS : chứa 34 – 45% S

- Sunfua : S nguyên tố

Công nghiệp luyện kim màu: sử dụng phần lớn quặng Sunfua hoặc có lẫn Sunfua kim loại

Quá trình luyện kim

Nhiên liệu sử dụng

Hàm lượng SO2(%) Chì: Pb PbS; 3PbS.Sb2S3 14 - 18

Kẽm: Zn

Chủ yếu ZnS;

nZnS, mFeS; có cacbonat, silicat (ít)

Có nhiều phương pháp chế biến kim loại màu song chủ yếu đi từ sơ đồ sau:

Quặng Sunfua Thiêu đốt Oxyt kim loại Chế biến

Như vậy lượng SO2 sinh ra tương đối lớn, có thể gắn với dây chuyền sản xuất H2SO4 hoặc thu hồi SO2trước khi phóng không để sản xuất H2SO4 hoặc các sản phẩm khác của SO2

Năm 1992, công gnhiệp sản xuất H2SO4 thải ra khoảng 5000 tán SO2

Ngoài ra SO2 sinh ra trong các ngành giao thông, xử lý chất thải rắn, các quá trình hoá học khác, chế biến phân khoáng, phân huỷ gỗ

Ngành Tỷ lệ thải SO2 trên tổng số SO2 thải ra, %

H2S là khí độc không màu sắc nhưng có mùi thối khó chịu (trong nước rác thải, bùn ao Có diễn

ra quá trình phân huỷ yếm khí, ngoài ra nó cũng có trong các hầm mỏ khia thác than

Hàng năm có khoảng 30 triệu tấn H2S sinh ra ở biển (bờ biển) và 60-80 triệu tấn từ mặt đất Còn do sản xuất công nghiệp ước tính khoảng xấp xỉ 3 triệu tấn/năm

Trong sản xuất công nghiệp H2S sinh ra do quá trình sử dụng các nguyên liệu có chứa sunfua ví

dụ như quá trình sản xuất than cốc, công nghiệp hoá sợi, hoá dầu

Ở nồng độ thấp H2S không là chất ô nhiễm nghiêm trọng vì nó sẽ được oxy hoá ngay với các phân tử Oxy và tạo thành SO2 (?)

H2S làm tổn thương lá cây, gây rụng lá và giảm sự phát triển của cây

Ở nồng độ thấp H2S gây nhức đầu, tinh thần mệt mỏi

Ở nồng độ cao H2S gây hôn mê và có thể gây tử vong Con người có cảm giác khó chịu khi H2S

có nồng độ (1-3).10-5 mg/l

Ở 150 ppm H2S gây tổn thương bộ máy hô hấp

Ở 500 ppm với tlưu = 10-15 phút sẽ sinh ra bệnh ỉa chảy, viêm cuống phổi

Ở 700-900 ppm H2S khả năng gây tử vong

b Nồng độ giới hạn

Emission  0,01 mg/l

Imusion  0,008 mg/l

IV.1.2 Xử lý tại nguồn

a Thay thế nhiên liệu:

Biện pháp này bao gồm: việc sử dụng dầu hay khí tự nhiên ethanol, methanol thay thế than, việc tách lưu huỳnh ra khỏi than hay dầu Ví dụ ở Mỹ, người ta đã dùng dầu thay thế than trong các nhà máy nhiệt điện để giảm lượng khí SO2 thoát ra không khí Kết quả cho thấy việc thay thế than bằng dầu có thể giảm được khoảng 30 – 80% lượng khí SO2 tuỳ theo hàm lượng lưu huỳnh cao hay thấp trong dầu Tuy dầu chứa nhiều lưu huỳnh hơn than (2,9% so với 0,5%),

nhưng vì lượng dầu tiêu hao để sản xuất một đơn vị năng lượng ít hơn rất nhiều, nên tổng lượng lưu huỳnh trong dầu được sử dụng vẫn ít hơn so với than

b Giảm thiểu SO 2 phát sinh trong quá trình đốt:

Hiện nay có hai biện pháp chính giảm thiểu SO2 trong qúa trình đốt phân biệt được bởi mức độ oxi hoá khác nhau Đó là: buồng đốt lớp đêm giả lỏng cho phép đốt nhiên liệu ở nhiệt độ cao và đồng nhất trong khoảng 700 – 10000C nhằm mục đích oxi hoá hoàn toàn nhiên liệu; đốt nhiên liệu với lượng oxi thấp hơn lượng oxi cân bằng hoá học, kết hợp phun hơi nước vào buồng đốt nhằm khí hoá nhiên liệu, tạo ra các khí đốt, biện pháp này rất phù hợp với lò hơi truyền thống hay tua bin hơi Khí hoá nhiên liệu cũng có thể thực hiện trong buồng đốt lớp đệm giả lỏng

Người ta tạo ra ghi giả lỏng bằng cách thổi toàn bộ lượng không khí cần thiết qua lớp đệm cấu tạo gồm: than, tro, cát và đá vôi với vận tốc đủ lớn để tất cả các thành phần của lớp đệm nằm trong trạng thái treo Có thể đốt nhiên liệu trong lớp đệm giả lỏng trong điều kiện áp suất cao hoặc áp suất khí quyển Lớp đệm giả lỏng tạo ra nhiệt độ cháy đồng nhất trong toàn bộ lớp đệm

từ 700 – 10000C giúp cho quá trình cháy hoàn toàn Đá vôi sẽ tác dụng với SO2 tạo thành muối sunfat canxi (CaSO4) Hiệu suất loại bỏ SO2 có thể đạt 70 – 90% với tỷ lệ hao phí Ca/S = 2 – 2,5 Buồng đốt lớp đệm giả lỏng ở áp suất khí quyển hiệu quả hơn so với ở áp suất cao vì ở áp suất cao vôi vôi sẽ phân huỷ CO2 nhiều hơn so với SO2

Trong quá trình khí hoá nhiên liệu, người ta phun hơi nước vào trong lớp đệm gồm đá vôi

và nhiên liệu tạo ra các sản phẩm là CO2, CO, H2 và H2S Khí H2S được hấp thụ bởi dung dịch

K2CO3 Các chất khí còn lại không có lưu huỳnh được sử dụng làm nhiên liệu cho lò hơi hoặc tuabin hơi

c Xử lý H 2 S tại nguồn

Nồng độ thấp <150ppm: nguồn từ khí thải của quá trình sản xuất sợi Visco( biện pháp dùng quạt hút nà nâng chiều cao ống khói

Khí thiên nhiên chứa hàm lượng H2S từ 5-20% được làm sạch bằng phương pháp Claux

IV.1.3 Xử lý sau nguồn

Chất hấp phụ: ví dụ: than hoạt tính là chất hấp phụ có thể đồng thời tách cả SO2 và NO2- Với thiết bị vừa và nhỏ thì có thể dùng chất hấp phụ khô hoặc dạng huyền phù như các oxit Canxi hoặc Magie

Dưới đây là phương pháp khô xử lý SO2 ở các vị trí khác nhau của dây chuyền

Vị trí bổ xung

chất hấp phụ

khô

1 Tách trực tiếp S nhờ trộn với nhiên liệu Ca(OH)2.CaCO3

2 Tách trực tiếp S nhờ trộn với không khí Ca(OH)2.CaCO3

3 Phương pháp t0 thấp không hoàn nguyên Ca(OH)2.CaCO3

4 Phương pháp t0 cao không hoàn nguyên Ca(OH)2

5 Phương pháp t0 thấp có thể hoàn nguyên Than hoạt tính

Với thiết bị đốt than nâu và tầng sôi, thì bổ xung trực tiếp chất hấp phụ vào nhiên liệu là tốt nhất

Với thiết bị đốt than nâu và tầng sôi, thì bổ xung trực tiếp chất hấp phụ vào không khí là tốt nhất

Để tránh ăn mòn buồng hơi, nồi đốt thì bổ xung vào nồi hơi

Hiệu suất liên kết SO2 với chất khô phụ thuộc vào nhiều yếu tố như tính chất của chất khô, thời gian lưu, khả năng trộn hỗn hợp chất hấp phụ với khí thải, kích thước và cấu trúc của chất hấp phụ

Quá trình phản ứng có thể diễn ra dưới các giai đoạn Canxi hoá, hydrat hoá, sulphat hoá

Ví dụ với chất khô là CaCO3.MgCO3 (dolomit)

đốt

Buồng sản xuất hơi

Lọc bụi

Ống khói

Không khí Tro xỉ Nhiên

liệu rắn

- Quá trình hyddrat hoá ảnh hưởng mạnh tới khả năng hấp phụ

- Quá trình hydrat hoá tạo nên những bề mặt riêng trên chất rắn và qua đó SO2 có thể liên kết tốt hơn với Dolomit- CaO có khả năng hoá tốt hơn MgO tham gia mạnh vào quá trình liên kết với SO2

- Trong môi trường ẩm khả năng hoà tan SO2 tăng mạnh cùng với sự giảm nhiệt độ Vì vậy tốt nhát là khí thải được làm lạnh hoặc được làm ẩm băng tưới nước Có thể bổ xung một

số chất phụ trợ để tăng hiệu suất liên kết với SO2 trong khói thải

- Phương pháp khô không tạo nước thải nhưng khả năng ứng dụng sản phẩm sau xử lý phụ thuộc vào cấu tạo hoá học và các tạp chất có thể có

- Dưới đây là sơ đồ biểu thị khả năng ứng dụng sảm phẩm trong phương pháp khô xử lý

Xây dựng các khu chôn lấp chất thải

- Vật liệu xây và ngăn cách các lớp chôn

- Vật liệu xử lý bùn (làm khô,

Phương pháp tuần hoàn

- Tách nước làm khô

Phương pháp bán khô (còn gọi là phương pháp hấp thụ phun):

Nguyên tắc: Dùng chất hấp thụ là dung dịch huyền phù của Ca(OH)2 hoặc NaCO3 hoặc NaOH Chất hấp thụ được đưa vào tháp phun và phân tán trong dòng khí nóng Những hạt mù này được tạo thành nhờ đưa qua những vòi phun và các tấm phân phối Do đó tiếp xúc với những hạt mù với khí nóng (chứa SO2) mà nước trong chất hấp thụ bay hơi và SO2 phản ứng với chất hấp thụ Quá trình bay hơi diễn ra cho tới khi xuất hiện sản phẩm phản ứng ở dạng khí Sản phẩm này sau đó có thể tách được ở thiết bị thông thường khác

Ca(OH)2 và H2O

o

t lopvongoai H2O + CaO  SO2

CaSO4, CaSO3.0,5H2O

Đặc điểm của phương pháp:

Lượng chất hấp thụ sử dụng cần vừa đủ để tránh tải trọng lớn đối với thiết bị Nếu nhiều qua sẽ dẫn tới huy hiểm cho quá trình sấy, nếu ít quá sẽ giảm hiệu suất hấp thụ

Sản phẩm sinh ra không chỉ có CaSO4.2H2O mà còn có CaSO3.1/2H2O và CaO Nếu tiếp tục nâng hàm lượng CaSO4 cao hơn thì phương pháp nhiệt có thể sử dụng trong công nghiệp xi măng và xây dựng Các trường hợp còn lại cũng phải xử lý như theo phương pháp khô

Ca(OH) 2 + H 2 O

+ Nhiệt

CaO CaO

Hình 4.1: Sơ đồ dây chuyền thiết bị hấp thụ phun để xử lý SO 2

Ưu điểm chính của phương pháp này là tất cả nước sử dụng đều đã bay hơi và không xuất hiện nước thải Mặt khác không cần phải hạ nhiệt độ của khí so với phương pháp khô thì hiệu suất tách SO2 cao hơn và lượng chất hấp thụ sử dụng ít hơn, thiết bị ít tốn kém hơn

Nhược điểm: khó điều chỉnh lưu lượng dung dịch hấp thụ (nếu dư nước)

Hấp thụ bằng sữa vôi: (phương pháp phổ biến để tách SO2 trong khí thải của nhà máy điện)

Ở những nhà máy này người ta thường kết hợp tách bụi và tách hợp chất lưu huỳnh trong cùng 1 giai đoạn Thiết bị sử dụng thường là Venturry Nhưng nhiều khí do phản ứng của bụi với sữa vôi hoặc đá vôi sẽ gây tắc hệ thống Vì vậy người ta thường đặt 1 thiết bị điện trước để tách bụi trước và qua đó có thể đạt được sản phẩm sạch là thạch cao

Khí thải Dung dịch hấp thụ

Ca(OH)

Tách bụi

Khí sạch

Kho chứa

Hình 4.2 Sơ đồ thiết bị hấp thụ dùng sữa vôi

Vùng I: Chứa dung dịch hấp thụ, sản phẩm hấp thụ tạo bùn lỏng

Vùng II: Xảy ra quá trình hấp thụ và tiếp xúc giữa khí – lỏng

Vùng III: Tách lỏng và khí

Các phản ứng hoá học:

SO2 + Ca(OH)2 + H2O  CaSO3.1/2 H2O + 3/2 H2O CaSO3 là chất độc vì vậy phải chuyển hoá thành CaSO4

CaSO4.1/2 H2O + 1/2 O2 + 3/2 H2O  Ca SO4.2 H2O

Ở pH = 5-6 (môi trường axit yếu) SO2 có khả năng hấp thụ hoàn toàn

Ngoài ra còn có thể dùng:

SO2 + CaO + 2H2O  CaSO3.1/2 H2O + 3/2 H2O Hoặc đưa CaCO3 vào thay CaO (rẻ hơn nhiều so với CaO) và trong pha lỏng môi trường axit:

CaCO3  CaO + CO2

mà không cần bổ xung năng lượng ở nhiệt độ cao

Nhưng độ hoà tan của CaCO3 trong môi trường axit yếu kém hơn so với Ca(OH)2 (nếu có

Cl- thì còn kém hơn) Vì vậy cần nghiền mịn CaCO3, tăng thời gian lưu và tăng thể tích phần dưới của tháp

- ở pH = 5,5-6 thì tỷ lệ CaCO3/SO2 = 1

- và thể tích phần dưới của thiết bị sử dụng đá vôi >> thiết bị hấp thụ sữa vôi Mặt khác đá vôi

tự nhiên CaCO3 rẻ hơn nhiều so với vôi CaO

Hình 4.3 là ảnh hưởng của pH lên độ oxi hoá, ta thấy ở môi trường axit yếu (pH = 5-6) thì phản ứng oxy hoá đạt tốc độ cao nhất,, không cần axxit hoá bằng H2SO4

Bể chứa CaSO 4 , CaSO 3

III

I

II

Khí sạch Tách giọt

Dung dịch Ca(OH) 2

CaSO 4

Không khí Khí thải

pH = 6-7

pH = 4-5

Hình 4.3 ảnh hưởng của pH tới độ oxi hoá

Trong thiết bị rửa bằng đá vôi, giá trị pH = 5,5-6, vì thiết bị rửa bằng đá vôi có thể tích lớn hơn rất nhiều so với thiết bị rửa bằng sữa vôi Do đó việc làm giảm độ oxy hoá sẽ bị hạn chế do thời gian lưu kéo dài

Ngoìa ra còn có thiết bị nửa bão hoà, trong đó phần dưới giá trị pH được giữ ở mức độ thấp do dư thừa SO2, thích hợp cho quá trình oxy hoá Ở phần trên vận hành với lượng đá vôi dư thừa, để đảm bảo giá trị tỷ lệ CaCO3/SO2 xấp xỉ bằng 1 Loại thiết bị này rất có lợi

Phản ứng chính trong tháp rửa bằng dung dịch huyền phù được mô tả như sau:

Vùng tiếp xúc: ở vùng tiếp xúc SO2 từ khí thải được hào tan vật lý thành dung dịch lỏng và tồn tại chủ yếu ở dạng Bisulfit ở pH = 5,5-6

SO2(k) + 2H2O = HSO3- + H3O+ Một phần HSO3- phản ứng với HCO3- tạo thành SO32- và CO2

HSO3 -+ HCO3- = SO32- + CO2 + H2O Sau đó tạo thành sulfit

SO32- + Ca2+ = CaSO3 (hoà tan) CaSO3 có thể tồn tại trong dung dịch, nếu nó tự kết tinh thì ở phàn dưới tháp sẽ được bổ xung khí oxy để tan trong dụng dịch

Vùng đáy tháp: ở vùng đáy tháp CaCO3 hoà tan trong dung dịch ở môi trường axit yếu và tạo thành HCO3- và Ca2+

CaCO3 (r) + H2O = CaCO3 (hoà tan) + H2O

H3O+ + CaCO3 (hoà tan) = HCO3- + Ca2+ + H2O Sau đó HCO3- (còn dư ở phần trên tháp do không .để tạo thành sulfit sẽ bị phân huỷ thành OH- và CO2 hoà tan

HCO3- = OH- + CO2 (hoà tan)

Do bổ sung không khí sục vào đáy tháp, oxy được hoà tan

O2 (k) + H2O = O2 (hoà tan) + H2O HSO3 – sinh ra ở phần trên tháp sẽ phản ứng trước hết với oxy hoà tan tạo thành sulfat

1 2 3 4 5 6 7 8 0,2

0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6

Độ oxi hoá, mol/lít

pH

HSO3 – + 1/2 O2 + H2O = SO42- + H3O+

H3O+ + OH- = 2H2O

SO42- + Ca2+ = CaSO4 (hoà tan) CaSO4 + 2H2O = CaSO4 .2H2O Việc sục không khí ngoài tác dụng cấp oxy còn giúp giải phóng CO2 khỏi dung dịch và nâng cao tốc độ hoà tan của đá vôi, điều này rất quan trọng vì sự có mặt của Chlorrit trong khí thải sẽ ngăn cản sự hoà tan của đá vôi Chlorit hoà tan tốt sẽ tiếp xúc với thạch cao và phải tách ở nước thải

Các ion sulfit đi vào đáy tháp chuyển thành bisulfit và cũng được oxy hoá thành sulfat

SO32-+ H2O = HSO3 – + OHTrong trạng thái bền ở dưới đáy tháp rất nhiều sulfit bị oxy hoá

-Thành phần huyền phù (bùn) trong đáy tháp luôn có sulfit và sulfat mặc dù quá trình oxy hoá ở đáy tháp có thay đổi

Phản ứng tổng cộng có thể viết như sau;

SO2(k) +CaCO3 (r) + 1/2 O2(kk) + 2H2O = CaSO4 2 H2O+ CO2 Bên cạnh những chất tham gia phản ứng, trong bùn còn có các chất khác như Cl, Mg2+, sắt

và hàm lượng vết của các kim loại nặng khác Đó là những tạp chất đi vào do có trong khí thải hoặc dung dịch hấp thụ

Sơ đồ: dưới đây là một sơ đồ hiện đại của phương pháp xử lý SO2 bằng đá vôi với chất oxy hoá Các thiét bị này đã được áp dụng trong xử lý SO2 ở các nhà máy điện ở Đức

Khí thải được làm lạnh qua TĐN, đi qua tháp rửa ngược chiều với dung dịch huyền phù hấp thụ Khí sạch được hâm nóng ở nhiệt độ  90oC để giảm độ bão hoà ẩm trong ống khói Hiệu suất rửa là 92-98%, ngay cả khi hàm lượng SO2 trong khí thải đạt 400mg/m3 và có thể hấp thụ ở những nồng độ SO2 có yêu cầu cao hơn

Dung dịch rửa được tuần hoàn trong tháp Đá vôi được nghiền mịn để trong silo được lấy

ra và cùng với nước (nước thải) tạo nên dung dịch huyền phù và liên tục đưa vào đáy tháp Mặt khác các bùn thạch cao được lấy ra khỏi tháp Việc tách các tinh thể thạch cao tương đối lớn sẽ cần phải tách nước và gia công tiếp tục, ví dụ như trong một cyclon nước Các hạt mịn của thạch cao khó tách khỏi nước sẽ được đưa trở lại vòng tuần hoàn dung dịch hấp thụ

Lượng nước thải dư thừa từ chu kỳ tuần hoàn phải được gia công xử lý hàm lượng kim loại và các ion độc

(Bảng 7.1 chỉ ra nồng độ của các thành phần trong nước thải chưa xử lý của thiết bị xử lý lưu huỳnh bằng vôi??? (không thấy bảng 7.1)

So sánh với nồng độ còn lại đạt được sau khi xử lý bằng thiết bị xử lý nước.??????.)

Yêu cầu tối thiểu của chất lượng nước trong thiết bị xử lý lưu huỳnh phải tuân theo các tiêu chuẩn môi trường (TCMT) Việc xử lý nước thải của thiết bị xử lý lưu huỳnh có thể bằng keo

tụ, tách, muối hoá, hoặc kết tinh hay thu hồi các chất có giá trị Nếu như vậy sẽ giảm một cách đáng kể nước thải, kể cả có thể đợc khử độc và sử dụng các chất có giá trị hoặc là đem chôn

Na2CO3 + 2 NaHSO3 = 2Na2SO3 + H2O + CO2Sản phẩm cuối cùng là nước Sulphit, cô đặc được Na2SO3

Theo phản ứng này tốc độ hấp thụ nhanh, thực hiện dễ,  = 98%

Chất hấp thụ bằng nước Amoniac (tốt hơn phương phap trên):

SO2+ H2O = H2 SO3 (4-6)

H2SO3  H+ + HSO3- 2NH3 + H2O + HSO3- = (NH4)2 SO3 + H2O (4-7) (NH4)2 SO3 + H2O +SO2 = 2NH2 SO3 (bi sulfit) Sau đó dùng H2SO4 chuyển thành phân đạm 1 lá

2NH4HSO3 + H2SO4 = 2(NH4)2SO4 + 2 H2O + SO2 (4-8)

SO2 lại chuyển về (4-7) Phương pháp này thích hợp cho hỗn hợp khí chứa SO2 có nồng độ thấp Khi nồng độ SO2cao thì dung dịch sulfit có nồng độ cao gây hiệu ứng nhiệt cao và gây tổn thất NH3

Sản phẩm lại đưa đi cô dặc và kết tinh thành (NH4)2SO4

Chất hấp thụ là oxxit Magie (MgOn) huyền phù trong dung dịch nước:

MgO hoặc Mg(OH)2 là sản phẩm phụ của quá trình chế biến

Quá trình hấp thụ xảy ra như sau:

MgO + SO2 + 6 H2O = MgSO3.6H2O (hoặc MgSO3.3H2O) (4-9)

1 T Na 2 SO 3 khan 0,44 -00,46 tấn SO 2

Phạm vi sử dụng MgSO3 không lớn, nên thường dùng không khí sục vào dung dịch để chuyển thành Sulfat:

2MgSO3 + O2 = 2MgSO4MgSO4 có phạm vi sử dụng rộng rãi như làm phân vi lượng, dùng cho công nghiệp dược phẩm

a Phương pháp hấp thụ có oxi hoá tạo kết tủa

H2S được hấp thụ bởi dung dịch Na2CO3, H2CO3, NH3 sau đó oxy hóa bằng oxi có trong xúc tác( vì oxy hoá bằng oxy trong không khí thực tế không xảy ra)

Các phản ứng xảy ra như sau:

Na2CO3 + H2S  NaHCO3 + NaHS (phản ứng này diễn ra nhanh)

Nếu CNaHCO3 không lớn thì cân bằng chuyển dịch theo chiều thuận

NaHS + 1/2 O2 = NaOH + S 

NaOH + NaHCO3 = Na2CO3 + H2O

Trong tháp tái sịnh Na2S2O3 không bị phân huỷ

- Nếu tinh chế H2S trong khí cốc (có HCN) còn xảy ra phản ứng:

2NaHS + 2HCN + O2 = 2NaSCN + 2 H2O

- Nếu có muối Asen hoá trị 5 hoặc 3:

Na4As2S5O2 + H2S = Na4As2S6O + H2O

Na4As2S6O + 1/2 O2 = Na4As2S5O2 + S

Quá trình hấp thụ H2S và nhả hấp thụ tiến hành ở nhiệt độ 40 - 450C

Tháp hấp thụ là tháp đện hình cung, tháp nhả hấp thụ có sục không khí S tách ra được tuyển nổi (100kg tinh thể S/m3) Sau đó đưa vào máy lọc chân không và thu được S ở dạng bột nhão, sau đó đem đi sử dụng hoặc chế biến

Ưu điểm: dung dịch này có khả năng hấp thụ chọn lọc H2S (khi có CP2 ở nồng độ cao) và cho sản phẩm sạch, sử dụng khi H2S = 20 mg/m3

Nhược điểm: nếu có cacbua hydro cao phân tử trong khí sẽ hấp thụ trong dung dịch, gây khó khăn cho quá trình tuyển nổi Để khác phục vấn đề này người ta bổ xung vào đó chất hoạt động bề mặt (Ankin sulfat)

1 2

Hình 4.5 Sơ đồ công nghệ……… :

Thuyết minh: Khí cần làm sạch H2S đi vào phần dưới của thiết bị làm sạch khí (1) tiếp xúc ngược dòng với dung dịch tưới từ trên xuống (thiết bị hấp thụ tháp đệm bằng gỗ) Dung dịch đi ra được nung nóng trong thiết bị TĐN (2) tới 40oC và tái sinh trong tháp hấp thu (3)có sục không khí Dung dich đã tái sinh quay về tháp hấp thụ (1) còn S hạt đi vào bình (4) ở đó tích lại, nhờ có cánh khuấy ở dạnh huyền phù Sau đó đi vào máy lọc chân không (5) được rửa sạch As bằng nước nóng Bột nhão chứa 40& S ẩm sau máy lọc chân không thùng quay vào bunke (6) rồi qua thiết bị đun nóng kết tinh (7) cuối cùng thu được S ở dạng thỏi, hiệu suất làm sạch lên tới 90-98%

- Phương pháp kiềm Hydroquinon

- Phương pháp ADA (Antraquinon Disunfuaric Axit)