Oxit Nitơ đều có độc tính, đặc biệt có độc tính cao nhất kể đến là NO2 , khi chỉ tiếp xúc với nó trong vài phút với nồng độ NO2 trong không khí 5 phần triệu thì đã có thể gây ảnh hưởng xấu đến phổi, nếu tiếp xúc vài giờ liền với không khí có nồng độ NO2 khoảng 15-20 phần triệu sẽ có thể gây nguy hiểm cho phổi, tim và gan; nếu nồng độ NO2 trong không khí đạt mức 1% có thể gây tử vong trong vài phút.
Cơng nghệ xử lý khí NOx (NO NO2) NO2 NO hình thành trình đốt nhiên liệu thành phần khí cốc Giảm thiểu có xúc tác NOx chất gây phản ứng khử NH3 Nguyên lý hoạt động thiết bị khử NOx có xúc tác sử dụng chất khử NH3 Thiết bị cấp khí NH3 Thiết bị khử NOx có xúc tác Bộ phận pha lỗng NH3 Khí thải vào thiết bị khử NOx Bộ phận lưu trữ hóa NH3 lỏng Nguyên lý hoạt động thiết bị khử NOx có xúc tác sử dụng chất khử NH3 (TIẾP) BUỒNG PHẢN ỨNG KHỬ NOX CÓ XÚC TÁC Giảm thiểu có xúc tác NOx chất gây phản ứng khử NH3 (TIẾP) Các phản ứng khử xảy : 6NO + 4NH3 = 6H2O + 5N2 4NO + 4NH3 + O2 = 6H2O + 4N2 6NO2 + 8NH3 = 12H2O + 7N2 2NO2 + 4NH3 + O2 = 6H2O + 3N2 (15.33) (15.34) (15.35) (15.36) Các chất xúc tác: vanadi oxit (V2O5), titan oxit (TiO2) & nhiệt độ phản ứng : 300 – 450 oC Tính tốn thiết kế hệ thống thiết bị khử NOx có xúc tác sử dụng chất khử NH3 Thơng số biết: Nhiệt độ thực tế khí thải vào thiết bị: tk Lưu lượng khí thải vào thiết bị tính đkc (25 oC, 760 mm Hg) điều kiện thực tế khí thải: L25 Lt (Nm3/s) Nồng độ & khối lượng NOx khí thải vào thiết bị xử lý tính đkc (25 oC, 760 mm Hg): CNOx (mg/Nm3) MNOx (kg/h) Nồng độ NOx theo quy chuẩn cho phép CNOx(QCVN) ,(mg/Nm3) Chất xúc tác V2O5 TiO2 (V2O5 chiếm 0,8% hỗn hợp xúc tác) u cầu tính tốn: Lượng NH3 cần dùng Thể tích chất xúc tác cần dùng Xác định kích thước thiết bị (buồng) khử NOx Tính tốn thiết kế hệ thống thiết bị khử NOx có xúc tác sử dụng chất khử NH3 (TIẾP) Các phản ứng khử: Khi khơng có O2 6NO + 4NH3 = 6H2O + 5N2 6NO2 + 8NH3 = 12H2O + 7N2 (1) (2) Khi có O2 4NO + 4NH3 + O2 = 6H2O + 4N2 2NO2 + 4NH3 + O2 = 6H2O + 3N2 (3) (4) Trong dòng khí thải vào thiết bị có chứa lượng O2 dư từ trình đốt giả thiết trình khử NOx chủ yếu xảy theo phản ứng (3) (4) Tính tốn thiết kế hệ thống thiết bị khử NOx có xúc tác sử dụng chất khử NH3 (TIẾP) Hiệu suất yêu cầu xử lý NOx khí thải: η= CNOx −CNOx(QCVN) CNOx Trong đó: η: Hiệu suất yêu cầu xử lý NOx khí thải CNOx: Nồng độ NOx dòng khí thải vào thiết bị tính đkc (25 oC, 760 mm Hg) (mg/Nm3) CNOx(QCVN): Nồng độ NOx dòng khí thải theo quy chuẩn cho phép (mg/Nm3) Xác định lượng NH3 cần dùng Xác định lượng NO2 NO khí thải : Giả thiết lượng NO2 ~ 10% NOx: MNO2 = 10% MNOx (kg/h) MNO = 90% MNOx (kg/h) Xác định lượng NO2 NO cần xử lý: MNO2(x.l) = η MNO2 (kg/h) quy đổi số mol nNO2(x.l) (mol/h) MNO(x.l) = η MNO (kg/h) quy đổi số mol nNO(x.l) (mol/h) Xác định lượng NH3 cần dùng (TIẾP) Các phản ứng khử: 4NO + 4NH3 + O2 = 6H2O + 4N2 2NO2 + 4NH3 + O2 = 6H2O + 3N2 (3) (4) Gọi m1, n1 khối lượng số mol NH3 phản ứng (3) & m2, n2 khối lượng số mol NH3 phản ứng (4) Lượng NH3 cần thiết để xử lý NO theo p.ư (3): m1 = MNH3 n1 = 17 nNO(x.l) , (g/h) Lượng NH3 cần thiết để xử lý NO2 theo p.ư (4): m2 = MNH3 n2 = 17 nNO2(x.l) , (g/h) Lượng NH3 cần thiết để xử lý NOx : mNH3 = m1 + m2, (g/h) Xác định thể tích xúc tác cần dùng Xác định số tốc độ phản ứng nhiệt độ khí thải vào thiết bị khử NOx: kt Hằng số tốc độ phản ứng nhiệt độ 320 oC 8,16 (l/s) & 400 oC 10,8 (l/s) với giả thiết độ rỗng xúc tác r = 60% sử dụng phương pháp nội suy để xác định kt Xác định thể tích xúc tác lý thuyết: Vxtlt 𝐋𝟐𝟓 = 𝛂.𝐤𝐭 ln (1 + η 𝐂𝐍𝐎𝐱 ) 𝐂𝐍𝐇𝟑,𝐫𝐚 Trong đó: Vxtlt : thể tích xúc tác lý thuyết, (m 3) L25 : lưu lượng khí thải vào thiết bị tính đktc (25 oC, 760 mm Hg), (Nm3/s) α : hệ số tính đến giảm xúc tác nhận α = 0,2 kt : số tốc độ phản ứng nhiệt độ khí thải vào thiết bị khử (l/s) η : hiệu suất yêu cầu xử lý NOx khí thải CNOx : nồng độ NOx khí thải vào thiết bị tính đktc (25 oC, 760 mm Hg) (mg/Nm3) CNH3, : nồng độ dư NH3 cao cho phép khí thải khỏi thiết bị nhận CNH3, = 10 mg/Nm3 Xác định thể tích xúc tác cần dùng (TIẾP) Xác định thể tích xúc tác thực tế: Vxt = Vxtlt 𝟏𝟎𝟎 𝟏𝟎𝟎−𝐫 Trong đó: Vxtlt : thể tích xúc tác lý thuyết, (m 3) Vxt : thể tích xúc tác thực tế, (m3) r : độ rỗng xúc tác giả thiết r = 60% Xác định kích thước thiết bị khử NOx Xác định kích thước lớp xúc tác Giả sử thiết kế thiết bị khử NOx có dạng hình hộp chữ nhật, mặt cắt ngang có tiết diện hình vng Giả sử diện tích tiết diện ngang lớp xúc tác Sxt = axt axt (m2) & chiều cao lớp xúc tác Hxt = 2.axt (m) Thể tích lớp xúc tác: Vxt = 2.axt axt axt tính axt Vxt biết tính Sxt & Hxt Xác định kích thước thiết bị khử NOx (TIẾP) Xác định kích thước thiết bị khử NOx Giả sử diện tích tiết diện ngang thiết bị S lớn 15% so với diện tích tiết diện ngang lớp xúc tác: S = 1,15 Sxt (m2) Kích thước cạnh thiết bị: a = 𝐒 (m) Chiều cao thiết bị: H = Hxt k (m) Trong đó: • Hxt : chiều cao lớp xúc tác (m) • k: hệ số kể đến ảnh hưởng số tầng lớp xúc tác Để tăng khả tiếp xúc tối đa NH3 khí thải với lớp xúc tác: chia lớp xúc tác thành 3-4 tầng riêng biệt nhận k = 1,5 – 1,7 Chiều cao chế tạo thiết bị: Hc.t = H + Hđỉnh + Hđáy Trong đó: • Chọn chiều cao đỉnh thiết bị Hđỉnh = 0,5 – 0,8 m • Chọn chiều cao đáy thiết bị Hđáy = – 1,5 m BÀI TẬP: Tính tốn thiết bị xử lý khí NOx có xúc tác V2O5-TiO2 sử dụng chất khử NH3 Cho biết: Nhiệt độ thực tế khí thải vào thiết bị: tk = 360 oC Lưu lượng khí thải vào thiết bị tính đkc (25 oC, 760 mm Hg): L25 = 12000 Nm3/h Nồng độ NOx khí thải vào thiết bị tính đkc (25 oC, 760 mm Hg): CNOx = 4655 mg/Nm3 Nồng độ NOx theo quy chuẩn cho phép CNOx(QCVN) = 850 mg/Nm3 Chất xúc tác V2O5 TiO2 (V2O5 chiếm 0,8% hỗn hợp xúc tác) Yêu cầu : Lượng NH3 cần dùng Thể tích chất xúc tác cần dùng Xác định kích thước thiết bị (buồng) khử NOx ... khử NH3 (TIẾP) Hiệu suất yêu cầu xử lý NOx khí thải: η= CNOx −CNOx(QCVN) CNOx Trong đó: η: Hiệu suất yêu cầu xử lý NOx khí thải CNOx: Nồng độ NOx dòng khí thải vào thiết bị tính đkc (25... thực tế khí thải vào thiết bị: tk Lưu lượng khí thải vào thiết bị tính đkc (25 oC, 760 mm Hg) điều kiện thực tế khí thải: L25 Lt (Nm3/s) Nồng độ & khối lượng NOx khí thải vào thiết bị xử lý tính... thiết để xử lý NO theo p.ư (3): m1 = MNH3 n1 = 17 nNO(x.l) , (g/h) Lượng NH3 cần thiết để xử lý NO2 theo p.ư (4): m2 = MNH3 n2 = 17 nNO2(x.l) , (g/h) Lượng NH3 cần thiết để xử lý NOx :