Công nghệ xử lý khí sunfu đioxít SO 2

Cơng nghệ xử lý khí sunfu đioxít SO2  Hấp thụ khí SO2 nước (tham khảo tài liệu)  Hấp thụ khí SO2 dung dịch sữa vơi Hấp thụ khí SO2 dung dịch sữa vơi  Là phương pháp áp dụng rộng rãi công nghiệp hiệu xử lý cao, nguyên liệu (đá vơi, vơi nung) rẻ tiền sẵn có nơi Hiệu hấp thụ khí SO2 dung dịch sữa vôi  Hiệu hấp thụ SO2 sữa vơi đạt 98%  Sức cản khí động hệ thống ≤ 20 mm cột nước  Quan hệ hiệu hấp thụ  với vận tốc khí tiết diện ngang scrubơ Vận tốc khí V, m/s 0,332 0,583 0,745 0,924 1,22 Hiệu khử SỌ2 scrubơ , % 99,73 98,73 98,05 98,43 98,91  Quan hệ hiệu hấp thụ  với độ pH sữa vôi Độ pH sữa vôi 7,2 6,8 6,4 6,0 5,7 5,5 Hiệu khử SO2 , % 95 95 95 90 82 70 Hấp thụ khí SO2 dung dịch sữa vôi (TIẾP)  Ưu điểm:  Hiệu xử lý cao  Công nghệ đơn giản  Chi phí đầu tư ban đầu khơng lớn  Có thể chế tạo thiết bị vật liệu thơng thường, không cần đến vật liệu chống axit  Không chiếm nhiều diện tích xây dựng  Ngun liệu vơi sử dụng cách hoàn toàn (cặn bùn từ hệ thống xử lý thải sử dụng làm chất kết dính xây dựng sau chuyển sunfit thành sunfat lò nung) Tính tốn thiết kế tháp hấp thụ  Thông số biết:  Lưu lượng dòng khí thải L (m 3/h) nhiệt độ thực tế khí thải vào tháp hấp thụ & L25 đktc (25 oC, 760 mmHg)  Nồng độ SO2 dòng khí thải vào tháp hấp thụ đktc: CSO2 = Y1  Nhiệt độ khói thải vào & khỏi tháp hấp thụ: t1 t2 (giả thiết Δt = t1 – t2 ≈ 20 – 30 oC)  Nồng độ SO2 theo quy chuẩn cho phép CSO2(QCVN)  Giả thiết vận tốc dòng khí thải qua tháp hấp thụ K (K nằm khoảng vận tốc kinh tế 0.5-1.5 m/s)  Hàm lượng SO2 dung dịch hấp thụ trước sau tiếp xúc với dòng khí thải giả thiết X2 & X1  Yêu cầu tính tốn:  Xác định kích thước tháp hấp thụ  Lượng dung dịch hấp thụ  Tổn thất áp suất dòng khí thải qua tháp hấp thụ h3 h3 h4 h5 500 500 h6 300 Tính tốn thiết kế tháp hấp thụ (TIẾP) h2 h2 h1 h1 Dth Tính tốn thiết kế tháp hấp thụ (TIẾP)  Hiệu suất yêu cầu xử lý SO2 khí thải: η= CSO2 −CSO2(QCVN) CSO2 100% Trong đó:  η: Hiệu suất yêu cầu xử lý SO2 khí thải  CSO2: Nồng độ SO2 dòng khí thải vào tháp hấp thụ đktc  CSO2(QCVN): Nồng độ SO2 dòng khí thải theo quy chuẩn cho phép Tính tốn thiết kế tháp hấp thụ (TIẾP)  Xác định lực chuyển hấp thụ trung bình: ∆𝐩 = 𝐏𝐊 ′ −𝐏𝐋 ′ − (𝑷𝑲 ′′ −𝑷𝑳 ′′ ) 𝐥𝐧 𝑷𝑲 ′ −𝑷𝑳 ′ 𝑷𝑲 ′′ −𝑷𝑳 ′′ Trong đó:  ∆p : lực chuyển hấp thụ trung bình, mm Hg  p’K, p”K: áp suất riêng phần SO2 bị hấp thụ pha khí vào khỏi thiết bị, mm Hg  Giả thiết áp suất riêng phần SO2 khí thải ban đầu: p’K = mm Hg (Nếu đầu không cho) p”K = p’K (1- η)  p’L, p”L: áp suất cân SO2 bị hấp thụ bề mặt dịch thể tương ứng với p’K, p”K, mm Hg  Giả thiết sử dụng Ca(OH)2 khơng có SO2 hồ tan: p’L = 0; p’’L = (Nếu đầu khơng cho) Tính tốn thiết kế tháp hấp thụ (TIẾP)  Xác định thể tích khí SO2 bị hấp thụ: VSO2 = L.(p’K - p”K) / 760 , (m3/h) Trong đó:  L : Lưu lượng dòng khí thải nhiệt độ thực tế khí thải vào tháp hấp thụ (m3/h)  Xác định lượng khí SO2 bị hấp thụ: GSO2 = VSO2 MSO2 / 21,89 , (kg/h) Trong đó:  MSO2 : khối lượng phân tử SO2, MSO2 = 64,07  21,89 : thể tích kmol khí SO2 Tính toán thiết kế tháp hấp thụ (TIẾP)  Xác định diện tích tiết diện ngang tháp hấp thụ: Fth = L (273 + tk) / 3600 273 K , (m2) Trong đó:  L : Lưu lượng dòng khí thải nhiệt độ thực tế khí thải vào tháp hấp thụ (m3/h)  tk : Nhiệt độ trung bình khí thải tháp (0C); tk = (t1 + t2)/2  K : Vận tốc dòng khí thải qua tháp hấp thụ (K = 0.5-1.5 m/s) Biết Fth  đường kính tháp Dth Tính tốn thiết kế tháp hấp thụ (TIẾP)  Tỷ lệ tiết diện thống đệm: Trong đó: d = d2 / (2d1 + d2)  d1 : chiều dày ô đệm (d1 = 5-8 mm)  d2 : khoảng rỗng ô đệm (d2 = 18-22 mm)  Xác định vận tốc dòng khí qua tiết diện thống đệm:  = K / d, (m/s)  Số lượng ô đệm m2 tiết diện ngang tháp hấp thụ có kích thước 1m = 1000 mm: n = 1000 / (2d1 + d2)  Số lượng bề mặt tiếp xúc n ô đệm: f = n  Đường kính tương đương đệm : 𝐝 dtđ = 𝐟 Tính tốn thiết kế tháp hấp thụ (TIẾP)  Xác định hệ số hấp thụ K: K= 𝟎,𝟎𝟎𝟏𝟕 𝐌𝐒𝐎𝟐 𝟎,𝟕𝟓 (𝟎,𝟎𝟎𝟏𝟏.𝐓 − 𝟎,𝟏𝟖)𝟎,𝟐𝟓 𝟏𝟑,𝟕 + 𝐌 𝐝𝐭𝐝 𝟎,𝟐𝟓 , (kg/m2.h.mmHg) Trong đó:  MSO2: khối lượng phân tử SO2, MSO2 = 64,07   : vận tốc dòng khí qua tiết diện thống đệm (m/s)  T: nhiệt độ tuyệt đối khí thải, T = tk + 273 (0K)  dtđ : đường kính tương đương đệm (cm) Tính tốn thiết kế tháp hấp thụ (TIẾP)  Xác định diện tích bề mặt hấp thụ (bề mặt tiếp xúc dung dịch hấp thụ & dòng khí thải): F = GSO2 / (K ∆𝐩 ), (m2) Trong đó:  GSO2 : Lượng khí SO2 bị hấp thụ (kg/h)  K : hệ số hấp thụ (kg/m2.h.mmHg)  ∆p : lực chuyển hấp thụ trung bình (mm Hg)  Xác định thể tích đệm cần thiết: Vơ.đ = F / f, (m3) Trong đó:  F : Diện tích bề mặt hấp thụ  f : Số lượng bề mặt tiếp xúc n (thanh) m3 đệm Tính toán thiết kế tháp hấp thụ (TIẾP)  Xác định chiều cao lớp vật liệu đệm : Hô.đ = Vô.đ / ( Trong đó: 𝟐 𝛑𝐃𝐭𝐡 𝟒  Vơ.đ : Thể tích đệm cần thiết (m3)  Dth : Đường kính tháp (m) ), (m) Tính tốn thiết kế tháp hấp thụ (TIẾP) Tính tốn thiết kế tháp hấp thụ (TIẾP)  Nồng độ SO2 sau khỏi tháp hấp thụ: Y2 = Y1 (1- η) Trong đó:  Y1 : Nồng độ SO2 dòng khí thải vào tháp hấp thụ (g/l)  Y2 : Nồng độ SO2 dòng khí khỏi tháp hấp thụ (g/l)  η : Hiệu suất yêu cầu xử lý SO2 khí thải  Lượng dung dịch hấp thụ (sữa vơi) cần thiết: Vdd Trong đó: 𝐘𝟏 − 𝐘𝟐 =L , (m3/h) 𝐗𝟏− 𝐗𝟐  L: Lưu lượng dòng khí thải nhiệt độ thực tế khí thải vào tháp hấp thụ (m3/h)  X1 : Hàm lượng SO2 dung dịch hấp thụ sau tiếp xúc với dòng khí thải  giả thiết X1 = 4,5 – (g/l)  X2 : Hàm lượng SO2 dung dịch hấp thụ trước tiếp xúc với dòng khí thải  giả thiết X2 = (g/l) Tính tốn thiết kế tháp hấp thụ (TIẾP)  Xác định chiều cao khay chứa dung dịch hấp thụ: Hk.c = Vdd / ( Trong đó: 𝛑𝐃𝟐𝐭𝐡 𝟒 ), (m)  Vdd : Lượng dung dịch hấp thụ (sữa vơi) cần thiết (m3)  Dth : Đường kính tháp hấp thụ (m) Tính tốn thiết kế tháp hấp thụ (TIẾP)  Xác định kích thước khác tháp hấp thụ:  Xác định chiều cao tổng thể tháp hấp thụ 500 500 h6 h3 h3 h4 h5 h2 h2 h1 Dth h1 ~ 0.3 m • Khoảng cách từ chắn đến vòi phun ~ 0,3 – 0,5 m • Khoảng cách từ vòi phun đến đệm có tính tới bắn t vòi phun ~ 0,5 – 0,7 m • Khoảng cách tự để dẫn khí vào bảo đảm phân bố khí phía đệm  phụ thuộc Dth 300 • Chiều cao chắn dung dịch Xác định tổn thất áp suất dòng khí qua hấp thụ  Xác định tổn thất áp suất dòng khí qua lớp vật liệu đệm: Δp1 = [44 Hô.đ + (0,75 + 4,6 Hô.đ) Hm] 2,4 – Hô.đ , kG/m2 Trong đó:  Hơ.đ : Chiều cao lớp vật liệu đệm (m)  Hm : Chiều cao mưa – tỉ số lượng dung dịch hấp thụ (m3/h) diện tích tiết diện ngang tháp hấp thụ Fth (m2)   : Vận tốc dòng khí qua tiết diện thống đệm (m/s)  Xác định tổn thất áp suất dòng khí qua chắn dung dịch: Δp2 = 33 Hn k1,88, kG/m2 Trong đó:  Hn : Chiều cao chắn dung dịch (m)  K : Vận tốc dòng khí thải qua tháp hấp thụ (m/s)  Tổng tổn thất áp suất dòng khí qua tháp hấp thụ: Δp = Δp1 + Δp2, kG/m2 BÀI TẬP: Tính tốn tháp hấp thụ (có lớp vật liệu đệm) xử lý khí SO2 dung dịch sữa vơi  Cho biết:  Nhiệt độ khí thải trước sau qua tháp là: 120 oC 100oC  Lưu lượng khí thải qua tháp nhiệt độ thực tế khí thải vào tháp hấp thụ: 27360 m3/h  Áp suất riêng phần SO2 khí thải ban đầu: p’k = 5mm Hg  Nồng độ SO2 khí thải vào tháp hấp thụ 2825 mg/m  Nồng độ phát thải cho phép SO2 500 mg/m3  Tốc độ trung bình dòng khí thải qua tháp hấp thụ K = m/s  Dung dịch hấp thụ Ca(OH)2, khơng có SO2 hồ tan  Hàm lượng SO2 bùn cặn sau khỏi tháp là: X1 = 4,8 g/l  Ơ đệm có kích thước: d1 = mm; d2 = 20 mm  Yêu cầu :  Xác định kích thước tháp hấp thụ  Lượng dung dịch hấp thụ  Tổn thất áp suất dòng khí thải qua tháp hấp thụ ... khí thải: η= CSO2 −CSO2(QCVN) CSO2 100% Trong đó:  η: Hiệu suất yêu cầu xử lý SO2 khí thải  CSO2: Nồng độ SO2 dòng khí thải vào tháp hấp thụ đktc  CSO2(QCVN): Nồng độ SO2 dòng khí thải theo... dòng khí thải nhiệt độ thực tế khí thải vào tháp hấp thụ (m3/h)  Xác định lượng khí SO2 bị hấp thụ: GSO2 = VSO2 MSO2 / 21 ,89 , (kg/h) Trong đó:  MSO2 : khối lượng phân tử SO2 , MSO2 = 64,07  21 ,89... L25 đktc (25 oC, 760 mmHg)  Nồng độ SO2 dòng khí thải vào tháp hấp thụ đktc: CSO2 = Y1  Nhiệt độ khói thải vào & khỏi tháp hấp thụ: t1 t2 (giả thiết Δt = t1 – t2 ≈ 20 – 30 oC)  Nồng độ SO2