Nghiên cứu quy trình xử lý h2s trong biogas trên các vật liệu có sẵn tại việt nam dựa vào phương pháp hấp phụ

ĐẠI HỌ UỐ TRƢỜ T Ồ ĐẠI HỌ ***** BÙI THANH HẢI Tên đề tài: NGHIÊN CỨU QUY TRÌNH XỬ LÝ H2S TRONG BIOGAS TRÊN CÁC VẬT LIỆU CÓ SẴN TẠI VIỆT NAM DỰA VÀO ƢƠ ẤP PHỤ Chuyên ngành : Kỹ Thuật Hóa Dầu MSHV : 10401076 LUẬ VĂ T Ạ SĨ TP H Ch Minh, tháng 12 năm 2011 Cơng trình đƣợc hồn thành : Trƣờng Đại Học Bách Khoa-DHQG-HCM Cán hƣớng dẫn khoa học : TS Huỳnh Quyền (Ghi rõ họ,tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét : TS Nguyễn Hữu Lƣơng (Ghi rõ họ,tên, học hàm, học vị chữ ký) Cán chấm nhận xét : TS Nguyễn Vĩnh Khanh (Ghi rõ họ,tên, học hàm, học vị chữ ký) Luận văn thạc sĩ đƣợc bảo vệ trƣờng Đại Học Bách Khoa, DHQG Tp HCM Ngày 24 tháng 12 năm 2011 Thành phần hội đ ng đánh giá luận văn thạc sĩ g m : (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đ ng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ GS TSKH Phạm Quang Dự TS Huỳnh Quyền TS Nguyễn Hữu Lƣơng TS Nguyễn Vĩnh Khanh TS Nguyễn Hữu Ch Xác nhận Chủ Tịch Hội Đ ng đánh giá luận văn Trƣởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn đƣợc sữa chữa (nếu có) CHỦ TỊCH HỘI ĐƠNG TRƢỞNG KHOA ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc …………………… ………………………… Ệ VỤ LUẬ VĂ T Ạ SĨ Họ tên học viên: Bùi Thanh Hải MSHV: 10401076 Ngày, tháng, năm sinh: 20/08/1987 Nơi sinh: Đ ng Nai Chuyên ngành: Kỹ Thuật Hóa Dầu Mã số : I TÊ ĐỀ TÀ : NGHIÊN CỨU Q TRÌNH XỬ LÝ H2S TRONG KHÍ BIOGAS NHIÊN LIỆU BẰNG PHƢƠNG PHÁP HẤP PHỤ TRÊN CÁC VẬT LIỆU SẴN CÓ Ở VIỆT NAM Ệ VỤ VÀ Ộ DU : − Xây dựng hệ thống hấp phụ kh H2S biogas − So sánh khả hấp phụ H2S vật liệu khác (bùn đỏ, mạt sắt, than hoạt t nh, silicagel, zeolite) − Đánh giá khả tái sinh vật liệu hấp phụ II III ÀY Ệ ÀY À T À Ộ IV ƢỚ VỤ : tháng năm 2011 Ệ VỤ: tháng 12 năm 2011 DẪ : Tiến sĩ Huỳnh Quyền Tp HCM, ngày 20 tháng 12 năm 2011 Ộ ƢỚ DẪ Ủ (Họ tên chữ ký) Ệ Ộ Ô ĐÀ (Họ tên chữ ký) TRƢỞ (Họ tên chữ ký) TẠ i LỜI CẢ Ơ Em xin chân thành cảm ơn thầy cô môn Công nghệ chế biến Dầu khí đặc biệt thầy Huỳnh Quyền, ngƣời trực tiếp hƣớng dẫn em giải vấn đề khó khăn vƣớng mắc để hồn thành tốt đề tài Em xin chân thành cảm ơn Trung tâm lọc hóa dầu Phịng thí nghiệm mơn Hóa Dầu cho em mƣợn thiết bị suốt thời gian làm thí nghiệm đề tài Em xin cảm ơn Thầy, Cô hội đ ng chấm luận văn bỏ thời gian quí báu để đọc nhận xét giúp em hoàn thiện đề tài Xin chân thành cảm ơn ngƣời bạn giúp nhiều việc tìm kiếm ngu n thơng tin, thu thập tài liệu, anh Thiều Quang Quốc Việt giúp đỡ em nhiều công việc, giúp em hoàn thành tốt đề tài Tp H Ch Minh, ngày 20 tháng 12 năm 2011 Học viên Bùi Thanh Hải ii TÓM TẮT LUẬ VĂ Trong luận văn này, tiến hành xây dựng đƣợc hệ thống hấp phụ H2S biogas pha khí áp suất khí loại vật liệu hấp phụ khác sẵn có rẻ tiền Việt Nam (mạt sắt, silicagel, than hoạt t nh, bùn đỏ, zeolite ) Từ tiến hành thực nghiệm qua giai đoạn : Giai đoạn 1: Xây dựng đƣờng cong hấp phụ nhằm so sánh lựa chọn vật liệu có khả hấp phụ tốt Giai đoạn : Tiếp tục nghiên cứu khả giải hấp vật liệu đƣợc chọn có khả hấp phụ tốt H2S biogas Điệu kiện tiến hành phản ứng : dòng vi lƣợng nhiệt độ phịng áp suất khí Kết thu đƣợc : - Vật liệu có khả hấp phụ tốt bùn đỏ lấy từ nhà máy hóa chất Tân Bình, tiến hành nghiền nhỏ sấy khô trƣớc sử dụng - Bùn đỏ có khả tái sinh dịng khơng kh bình thƣờng nhiệt độ phịng với lƣu lƣợng 30ml/phút thời gian giải hấp 30 phút iii ABSTRACT In this study, I have built adsorbed system H2S in biogas (gas phase, atmosphere pressure) on some adsorption materials in VN : iron filing, silicagel, actived charcoal, red mud, zeolite Experiment have two periods : Step : Buiding the adsorption curve of materials in order to choose the best material Step : Study the deadsorption of selected material in step The results were: - The material has good adsorption capacity is red mud taken from a chemical plant, Tan Binh, conducted crushed and dried before use - Red mud can regenerative by normal air flow at room temperature with a flow 30ml/min desorption in 30 minutes iii MỤC LỤC hƣơng : MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề 2 T nh cấp thiết đề tài T ng quan tình hình nghiên cứu 3.1 Thế giới 3.2 Việt Nam Ý nghĩa đề tài 4.1 Ý nghĩa khoa học 4.2 Ý nghĩa thực tiễn Mục tiêu đề tài hƣơng II: TỔNG QUAN T ng quan biogas 10 1.1 Khái niệm chế hình thành khí biogas 10 1.2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến q trình sinh khí biogas 17 Vai trò Biogas đời sống ứng dụng: 20 Tình hình sử dụng kh Biogas nay: 23 1.5 Xử lý tạp chất khí Biogas: 24 T ng quan bùn đỏ 29 2.1 Khái niệm bùn đỏ thành phần bùn đỏ 29 2 Tình trạng bùn đỏ nhà máy Hóa Chất Tân Bình 30 Ảnh hƣởng bùn đỏ đến môi trƣờng 31 Phƣơng pháp xử lý bùn đỏ Việt Nam 31 Công nghệ xử lý H2S 32 Giới thiệu H2S 32 3.2 Các phƣơng pháp xử lý H2S 33 hƣơng : THỰC NGHIỆM 49 ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 50 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 50 GIỚI THIỆU NGUYÊN LIỆU 51 3.1 Ngu n gốc biogas 51 iv 3.2 Ngu n gốc vật liệu hấp phụ 52 CƠ SỞ PHƢƠNG PHÁP 55 4.1 Lý thuyết hấp phụ 55 4.2 Phƣơng pháp cân 57 4.3 Phƣơng pháp xác định diện t ch bề mặt riêng BET 58 HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM 60 5.1 Sơ đ thiết bị phản ứng 60 5.2 Tiến hành thực nghiệm 62 hƣơng IV: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN 64 SO SÁNH KHẢ NĂNG HẤP PHỤ H2S TRONG BIOGAS TRÊN CÁC LOẠI VẬT LIỆU HẤP PHỤ KHÁC NHAU 65 1.1 Xác định hàm lƣợng H2S có biogas trại heo Bình Dƣơng 65 1.2 So sánh khả hấp phụ loại vật liệu hấp phụ khác 65 KHẢO SÁT ẢNH HƢỞNG CỦA LƢU LƢỢNG DÒNG TỚI KHẢ NĂNG HẤP PHỤ CỦA BÙN ĐỎ 71 KHẢO SÁT KHẢ NĂNG TÁI SINH CỦA BÙN ĐỎ 76 hƣơng V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 84 KẾT LUẬN 85 KIẾN NGHỊ 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO 87 v DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1: Chu trình hình thành,sử dụng biogas 10 Hình 2.2: Ngu n gốc khí Biogas 11 nh 2.3: Quá trình hình thành Biogas 16 nh 2.4: Các hầm Biogas, kh Biogas đƣợc ngƣời dân sử dụng sinh hoạt 21 nh 2.5: Nguyên lý lò vi sinh 21 nh 2.6: Máy phát điện chạy Biogas d n sử dụng kh Biogas 22 nh 2.7: Mơ hình nhà máy sử dụng Biogas cung cấp điện 22 nh 2.8: Xe tàu điện chạy nhiên liệu Biogas 23 nh 2.9: Bãi chứa bùn đỏ nhà máy Hóa Chất Tân Bình 31 nh 2.10 : Alkanlamin 36 nh 2.11: Quá trình làm kh MEA 38 nh 2.12: Quá trình làm kh Stretford 41 nh 2.13: Quá trình làm kh K 2CO3 nóng 41 nh 2.14 : Quá trình Flour 43 nh 2.15: Quá trình Purizo 45 nh 2.16: Quá trình hấp thụ zeolit 47 nh 2.17: Quá trình phân tách màng 48 ảng 18 : Thành phần kh biogas 52 Hình 3.19: Máy Chemisorption- NOVA 2200e 60 Hình 3.20 : Sơ đ khối hệ thống hấp phụ H2S vật liệu hấp phụ khác 61 Hình 3.21 : Hình hệ thống th nghiệm thực trại heo Bình Dƣơng 62 Hình 3.22 : Erlen chứa dd (CH3COO)2Pb .69 Hình 3.23 : Bùn đỏ sau hấp phụ(màu đen) 63 Hình 4.24: Đ thị đƣờng cong hấp phụ C/C0 theo thời gian vật liệu hấp phụ khác (Bùn đỏ, Silicagel, Than hoạt tính) 67 Hình 4.25 : Đ thị đƣờng cong hấp phụ (C0 – C)/C0 theo thời gian vật liệu hấp phụ khác (Bnn đỏ, Silicagel, Than hoạt tính) 68 Hình 4.26 : Đ thị lũy t ch khối lƣợng H2S hấp phụ đƣợc theo thời gian vật liệu hấp phụ khác (Bùn đỏ, Silicagel, Than hoạt tính) 69 Hình 4.27 : Đ thị n ng độ H2S bị hấp phụ theo thời gian lƣu lƣợng khác 72 Hình 4.28 : Đ thị n ng độ H2S sau cột hấp phụ theo thời gian lƣu lƣợng khác 73 Hình 4.29 : Đ thị lũy t ch khối lƣợng H2S bùn đỏ lƣu lƣợng khác 75 Hình 4.30 : Đ thị đƣờng hấp phụ C/C0 theo thời gian bùn đỏ ban đầu sau tái sinh 77 Hình 4.31 : Đ thị đƣờng n ng đ H2S dòng khí sau cột hấp phụ bùn đỏ ban đầu sau lần tái sinh 78 vi Hình 4.32 : Biểu đ hình cột so sánh khối lƣợng H2S hấp phụ bùn đỏ ban đầu sau lần tái sinh 79 Hình 4.33 : Biểu đ khối lƣợng hấp phụ t ch lũy H2S theo thời gian bùn đỏ ban đầu sau lần tái sinh 80 74 Bảng 4.22 : Kết khối lƣợng H2S t ch lũy vật liệu hấp phụ bùn đỏ theo thời gian lƣu lƣợng khác Time (phút) fresh10 (mg) fresh20 (mg) fresh30 (mg) 0 0 10 15 30 45 20 30 60 90 30 45 90 133 40 60 120 157 50 75 150 159 60 90 179 159 70 105 206 159 80 120 222 159 90 135 227 159 100 150 227 159 110 165 227 159 120 179 227 159 130 193 227 159 140 207 227 159 150 218 227 159 160 226 227 159 170 231 227 159 180 233 227 159 190 235 227 159 200 235 227 159 210 235 227 159 220 235 227 159 75 250 hối ƣợng 2S t h ũ (mg) 200 150 Fresh 10 Fresh 20 100 Fresh 30 50 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 Thời gi n (phút) Hình 4.29 : Đ thị lũy t ch khối lƣợng H2S bùn đỏ lƣu lƣợng khác Nhận xét : Dựa vào đ thị t ch lũy cho ta thấy đƣợc khối lƣợng H2S hấp phụ phụ thuộc vào lƣu lƣợng dịng khác Với lƣu lƣợng 10ml/p khả hấp phụ bùn đỏ 11.75mgH2S/g bùn đỏ ; lƣu lƣợng 20ml/p 11.35mgH2S/g bùn đỏ ; lƣu lƣợng 30ml/p 7.95 mgH2S/g bùn đỏ Lƣu lƣợng dòng lớn nghĩa thời gian dịng khí tiếp xúc vật liệu hấp phụ ngắn, khả hấp phụ giảm, điều thấy rõ tăng lƣu lƣợng lên 30ml/p.Tuy nhiên so sánh với lƣu lƣợng 10ml/p 20ml/p ta thấy đƣợc khả hấp phụ gần nhƣ Nhƣ giới hạn tốc độ dịng khơng ảnh hƣởng nhiều tới khả hấp phụ vật liệu Các chất bị hấp phụ có đủ thời gian tiếp xúc với tâm hoạt động vật liệu hấp phụ xảy trình hấp phụ Nhƣ vậy, để áp dụng vào thực tế ta nên chọn lƣu lƣợng tối đa co thể mà không ảnh hƣởng nhiều tới hiệu hấp phụ để tiết kiệm thời gian Tuy nhiên, cần quan 76 tâm tới thời gian giải hấp để lựa chọn Ở ta lựa chọn lƣu lƣợng 20ml/p để tiến hành khảo sát khả tái sử dụng bùn đỏ, có thời gian hấp phụ phù hợp dễ khảo sát thực nghiệm KHẢO SÁT KHẢ Ă  Hấp phụ : T S - Lƣu lƣợng : 20ml/phút - Khối lƣợng bùn đỏ : 20g - Thời gian lấy mẫu : 10 phút lần - Nhiệt độ phòng - Áp suất thƣờng Ủ Ù ĐỎ  Giải hấp: - Sử dụng dịng khơng kh đƣợc nén vào bình khí nén áp suất atm với lƣu lƣợng 30ml/p nhiệt độ phòng áp suất thƣờng - Thời gian giải hấp : 30 phút Sau bùn đỏ đƣợc giải hấp ta tiếp tục cho hấp phụ lại dịng khí chứa 10% H2S Dịng khí sau khỏi cột hấp phụ đƣợc đƣa qua erlen chứa dung dịch Pb(CH3COO)2 để hấp thu triệt để H2S cịn lại Khi bình chứa dung dịch Pb(CH3COO)2 xuất màu đen kết tủa PbS chứng tỏ lƣợng H2S sau cột hấp phụ lớn, bùn đỏ hết khả hấp phụ Dựa vào ta t nh đƣợc n ng độ H2S dịng khí sau cột hấp phụ Sau ta tiến hành xây dựng đƣờng cong hấp phụ C/C0 (C0-C)/C0 để so sánh khả tái sinh bùn đỏ Kết thu đƣợc qua lần hấp phụ giải hấp liên tục đƣợc xử lý thể bên dƣới 77 Bảng 4.23 : Kết n ng độ H2S bị hấp phụ cột theo thời gian bùn đỏ ban đầu sau lần tái sinh Fresh(%) Re1(%) Re2(%) Re3(%) Re4(%) Re5(%) Re6(%) Re7(%) 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 96.67 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 96.67 90.00 90.00 90.00 90.00 90.00 90.00 96.67 83.33 80.00 80.00 76.67 83.33 73.33 76.67 90.00 56.67 53.33 53.33 53.33 56.67 56.67 53.33 53.33 40.00 40.00 33.33 30.00 36.67 30.00 40.00 16.67 10.00 13.33 3.33 3.33 3.33 6.67 3.33 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 110 100 90 80 Fresh C/C0 (%) 70 Recycle 60 Recycle 50 Recycle 40 Recycle Recycle 30 Recycle 20 Recycle 10 0 10 20 30 40 50 60 70 Thời gi n (phút) 80 90 100 110 Hình 4.30 : Đ thị đƣờng hấp phụ C/C0 theo thời gian bùn đỏ ban đầu sau tái sinh 78 Bảng 4.24 : Kết n ng độ H2S dịng khí sau cột hấp phụ bùn đỏ ban đầu sau lần tái sinh Fresh(%) Re1(%) Re2(%) Re3(%) Re4(%) Re5(%) Re6(%) Re7(%) 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 3.33 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 3.33 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 10.00 3.33 16.67 20.00 20.00 23.33 16.67 26.67 23.33 10.00 43.33 46.67 46.67 46.67 43.33 43.33 46.67 46.67 60.00 60.00 66.67 70.00 63.33 70.00 60.00 83.33 90.00 86.67 96.67 96.67 96.67 93.33 96.67 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00 110 100 90 80 (C0-C)/C0 (%) Fresh 70 Recycle 60 Recycle 50 Recycle 40 Recycle Recycle 30 Recycle 20 Recycle 10 0 10 20 30 40 50 60 70 Thời gi n (phút) 80 90 100 110 Hình 4.31 : Đ thị đƣờng n ng đ H2S dịng khí sau cột hấp phụ bùn đỏ ban đầu sau lần tái sinh 79 Bảng 4.25 : Kết khối lƣợng H2S hấp phụ t ch lũy bùn đỏ ban đầu sau lần tái sinh Fresh(mg) Re1(mg) Re2(mg) Re3(mg) Re4(mg) Re5(mg) Re6(mg) Re7(mg) 0 0 0 0 30 30 30 30 30 30 30 30 60 60 60 60 60 60 60 60 90 90 90 90 90 90 90 90 120 120 120 119 120 120 120 120 150 149 147 146 147 147 147 147 179 174 171 170 170 172 169 170 206 191 187 186 186 189 186 186 222 203 199 196 195 200 195 198 227 206 203 197 196 201 197 199 227 206 203 197 196 201 197 199 227 206 203 197 196 201 197 199 T h ũ tr n bùn ỏ hối ƣợng t h ũ (mg) 250 100% 90.7% 89.4% 86.8% 86.3% 88.5% 86.8% 87.7% Re Re Re Re Re Re Re 200 150 100 50 Fresh Hình 4.32 : Biểu đ hình cột so sánh khối lƣợng H2S hấp phụ bùn đỏ ban đầu sau lần tái sinh  Từ ta t nh toán đƣợc khả hấp phụ bùn đỏ ban đầu qua lần tái sinh đơn vị khối lƣợng xúc tác nhƣ sau: 80 mgH2S/ Fresh Re Re Re Re Re Re Re 11.35 10.3 10.15 9.85 9.8 10.05 9.85 9.95 g bùn đỏ 250 2S t h ũ (mg) 200 fresh 150 Re Re hối ƣợng Re Re 100 Re Re Re 50 0 10 20 30 40 50 60 70 Thời gi n (phút) 80 90 100 110 Hình 4.33 : Biểu đ khối lƣợng hấp phụ t ch lũy H2S theo thời gian bùn đỏ ban đầu sau lần tái sinh Tính tốn hiệu suất hấp phụ H2S bùn đỏ : ta tính tốn số liệu hấp phụ bùn đỏ ban đầu - Khối lƣợng H2S hấp phụ : 227 mg - Khối lƣợng bùn đỏ : 20g  Hàm lƣợng thực tế hấp phụ đƣợc 11 35mg/g bùn đỏ 81 - Hàm lƣợng H2S bùn đỏ : 45.8% Fe2O3 - Khối lƣợng Fe2O3 : - Phƣơng trình hấp phụ : Fe2O3 + 3H2S = Fe2S3 + 3H2O - Theo phƣơng trình khối lƣợng H2S tối đa hấp phụ đƣợc : - Hiệu suất hấp phụ : Nhận xét : Dựa vào đ thị ta thấy đƣợc bùn đỏ sau tái sinh hấp phụ đƣợc 87-91% so với bùn đỏ ban đầu, điều giải thích dịng khơng khí vào cột hấp phụ xảy phản ứng : 2Fe2S3 + O2 = 2Fe2O3 + 3S2 H = -198 kJ / g-mol H2 S Theo phản ứng sau lƣu huỳnh bị hấp phụ vào bùn đỏ nằm dƣới dạng Fe2S3 nên cho dịng khơng khí vào xảy phản ứng tạo thành hạt lƣu huỳnh rơi khỏi tâm hoạt động xúc tác Tuy nhiên, khả hấp phụ bùn đỏ sau tái sinh đạt nhƣ bùn đỏ ban đầu mà đạt khoảng 87-91% hiệu suất ban đầu, điều trình giải hấp tạo thành lƣu huỳnh tự rơi khỏi tâm hoạt động nhƣng khơng hồn tồn nên có phần tâm hoạt động bị tác dụng làm hiệu suất hấp phụ giảm Hiệu suất hấp phụ không cao (max 89%) t nh theo lƣợng bùn đỏ sử dụng, nhƣ bùn đỏ chứa hàm lƣợng Fe2O3 cao (45 8%) nhƣng khơng phải hồn tồn phân tử Fe2O3 có khả hấp phụ nhƣ mà có số tâm hoạt động có khả hấp phụ cịn lại tâm không hoạt động bị che khuất nên khơng thể khả hấp phụ 82 Mặc dù hiệu suất hấp phụ không cao nhƣng sau lần tái sinh ta thấy đƣợc bùn đỏ có khả sử dụng sau tái sinh dịng khơng khí nhiệt độ áp suất thƣờng đơn giản rẻ tiền, dễ ứng dụng vào thực tế  Nhƣ kết luận bùn đỏ dùng sử dụng để xử lý H2S biogas tái sinh sử dụng cách đơn giản Qua trình thực nghiệm ta xây dựng thành công đƣờng cong hấp phụ H2S biogas bùn đỏ, nhƣ xác định đƣợc khả tái sinh bùn đỏ để ứng dụng vào thực tế Nhƣng t nh toán để áp dụng vào xây dựng hệ thống thực tế ta nên tính toán với 80% so với lƣợng hấp phụ tối đa bùn đỏ, tức với khả hấp phụ khoảng 9.1 mlH2S/gam bùn đỏ  Áp dụng tính tốn hệ thống xử lý H2S biogas : Bây ta thử tính tốn hệ thống xử lý H2S biogas trại chăn ni có cơng suất biogas 20m2/ngày, n ng độ H2S 5000ppm, n ng độ khí theo tiêu chuẩn đạt 500ppm tức đạt 10% so với lƣợng H2S dòng kh ban đầu Ta xem xét hệ thống xử lý đƣợc đề suất sơ đ khối sau : 83  Giải thích quy trình : − Kh Biogas đƣợc đƣa qua cột xử lý H2O trƣớc đƣa qua cột hấp phụ sau đƣợc điều chỉnh lƣu lƣợng vừa phải để thời gian tiếp xúc tăng, phản ứng đạt hiệu cao − Cột hấp phụ thứ sau bão hịa ta đóng van đƣa kh vào cột 1, mở van đƣa kh biogas vào cột tiếp tục xử lý − Cột thứ sau bão hịa ta cho dịng khơng khí chạy qua để tiến hành giải hấp tiếp tục sử dụng − Quá trình đƣợc luân phiên nhƣ cột hấp phụ Dựa vào thơng số đầu vào đầu tốn ta có kết tính tốn sau:  Lƣợng H2S cần phải hấp phụ : - Ta sử dụng cột hấp phụ với thời gian hấp phụ 6h sau ta đ i cột hấp phụ tiến hành giải hấp cột vừa hấp phụ  Trong chu kỳ hấp phụ lƣợng H2S cần hấp phụ : - Dựa vào đ thị C/C0 ta có thời gian hấp phụ 50 phút (lƣu lƣợng 20ml/p) nên t ch lũy H2S bùn đỏ 146mg/20g bùn đỏ (để dòng kh đạt 10% so với dòng kh ban đầu), hay 0.0073gH2S/gam bùn đỏ; từ t nh khối lƣợng bùn đỏ cần dùng cho chu kỳ hấp phụ : 84 hƣơng V: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 85 KẾT LUẬN  Luận văn đạt đƣợc số kết sau:  Thiết kế hệ thống phản ứng quy mơ phịng thí nghiệm phục vụ cho q trình nghiên cứu phản ứng t ng hợp  So sánh đƣợc khả hấp phụ H2S biogas vật liệu rẻ tiền có sẵn Việt Nam  Khảo sát đƣợc ảnh hƣởng yếu tố lƣu lƣợng dòng tới khả hấp phụ H2S biogas bùn đỏ  Đánh giá đƣợc khả tái sử dụng bùn đỏ trình xử lý H2S biogas  Từ kết thu đƣợc q trình thực nghiệm ta tóm lƣợc lại kết luận nhƣ sau :  So sánh khả hấp phụ H2S biogas loại vật liệu khác ta thấy đƣợc khả làm việc bùn đỏ 390 phút với Silicagel 180 phút Than hoạt tính 210 phút, cịn mạt sắt zeolite khơng có khả hấp phụ Bùn đỏ đƣợc lấy ngu n thải nhà máy hóa chất Tân Bình, Silicagel Than hoạt t nh đƣợc tinh chế từ tro Đây ngu n nguyên liệu rẻ tiền nhƣng thực nghiệm cho thấy bùn đỏ có khả hấp phụ tốt việc xử lý H2S biogas  Tiến hành khảo sát khả hấp phụ bùn đỏ với lƣu lƣợng dòng khác (10ml/p, 20ml/p, 30ml/p) cho ta thấy đƣợc với lƣu lƣợng 10ml/p 20ml/p ta thu đƣợc hiệu hấp phụ gần nhƣ nhau, nhƣng tăng lên 30ml/p hiệu giảm hẳn Nhƣ vậy, lƣu lƣợng ảnh hƣởng tới khả hấp phụ bùn đỏ, ta cần phải lựa chọn điều kiện lƣu lƣợng phù hợp để tiến hành xử lý H2S biogas  Khảo sát khả tái sinh bùn đỏ, ta tiến hành hấp phụ tái sinh lần dịng khơng khí ngồi trời nhiệt độ phòng áp suất thƣờng thu đƣợc hiệu hấp phụ H2S đạt từ 86,3% - 90,7% so với ban đầu Nhƣ kết luận bùn đỏ có khả tái sử dụng dịng khơng kh bình thƣờng 86 => Nhƣ ta kết luận bùn đỏ có khả xử lý H2S biogas tái sử dụng nhiều lần, vật liệu rẻ tiền nên ứng dụng tốt thực tiễn xử lý biogas trại heo trƣớc đƣa vào sử dụng Nhƣ vậy, bùn đỏ ban đầu chất thải từ nhà máy Hóa chất Tân Bình ta tận dụng dùng xử lý H2S biogas đem lại hiệu kinh tế môi trƣờng Bùn đỏ sau sử dụng đƣợc thu gom đƣa xử lý trƣớc thải vào môi trƣờng KIẾN NGHỊ Kết nghiên cứu cho thấy tiềm sử dụng bùn đỏ từ nhà máy hóa chất Tân Bình để làm xúc tác xử lý H2S biogas trƣớc đƣa vào sử dụng Vì ta tiến hành thêm nghiên cứu sau để đảm bảo trình đƣa bùn đỏ vào quy trình xử lý H2S biogas đạt hiệu : - Ta cần nghiên cứu để nâng cao hiệu suất hấp phụ bùn đỏ để đƣa vào ứng dụng thực tế - Đƣa nghiên cứu lên tầm pilot với hệ thống lớn xác định ch nh xác thông số động học để thiết kế hệ thống lớn ứng dụng cơng nghiệp - Nghiên cứu q trình xử lý bùn đỏ sau sử dụng 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]Công nghệ chế biến kh , PGS TSKH Lƣu Cẩm Lộc, TP H Ch Minh 1996 [2]Bài giảng Công nghệ chế biến kh , TS Nguyễn Hữu Lƣơng, 2009 [3]Steven McKinsey Zicari, “Removal of Hydrogen Sulfide from biogas using cowmanure compost” , 2003 [4]Gadre, R V., "Removal of Hydrogen Sulfide from Biogas by Chemoautotrophic Fixed-Film Bioreactor.", (1989) [5]Bohn, H L and H.-C Fu-Yong, "Hydrogen Sulfide Sorption by Soils", (1989) [6]D N Subbukrishna, S Dasappa, P J Paul and NKS Rajan, “ Hydrogen Sulfide removal from biogas by ISET process” [7] Giulia Monteleone, Massimo De Francesco, Stefano Galli, Marcello Marchetti, Valentina Naticchioni, “Deep H2S removal from biogas for molten carbonate fuel cell (MCFC) systems”, 2011 [8] Paolo Cosoli, , Marco Ferrone, Sabrina Pricl, Maurizio Fermeglia, “Hydrogen sulphide removal from biogas by zeolite adsorption: Part I GCMC molecular simulations”, 2008 [9] Sumate Chaiprapata, Rohana Mardthingc, Duangporn Kantachoted, Seni Karnchanawonge, “Removal of hydrogen sulfide by complete aerobic oxidation in acidic biofiltration”, 2011 [10] D Ramírez-Sáenz, P.B Zarate-Segura, C Guerrero-Barajas, E.I García-Pa, “H2S and volatile fatty acids elimination by biofiltration: Clean-up process for biogas potential use” , 2009 [11] Sosuke Nishimura, Motoyuki Yoda, “Removal of hydrogen sulfide from an anaerobic biogas using a bio-scrubber” , 1998 [12] L.V.-A Truong, N Abatzoglou, " A H2S reactive adsorption process for the purification of biogas prior to its use as a bioenergy vector” , 2005 88 [13] P.N Hobson∗, N.E.H Feilden, “Production and use of biogas in agriculture” , 1982 [14] Eun Young Leea, Nae Yoon Leeb, Kyung-Suk Chob, Hee Wook Ryuc, “Removal of hydrogen sulfide by sulfate-resistant Acidithiobacillus thiooxidans AZ11”, 2006 [15] Junfeng ZHANG, Zhiquan TONG, “H2S Removal with Cupric Chloride for Producing Sulfur” , 2006 [16] Trần Quang Vinh, Nghiên cứu hoạt hóa bùn đỏ sau trình Bayer làm chất hấp phụ, Luận văn tốt nghiệp [17] Nguyễn Văn Tải, Nghiên cứu sử dụng bùn đỏ trực tiếp làm chất đông tụ mơi trường, Luận văn tốt nghiệp [18]Trang web tìm kiếm tài liệu: google.com.vn , docjax.com, ebook.com…… ... : NGHIÊN CỨU Q TRÌNH XỬ LÝ H2S TRONG KHÍ BIOGAS NHIÊN LIỆU BẰNG PHƢƠNG PHÁP HẤP PHỤ TRÊN CÁC VẬT LIỆU SẴN CÓ Ở VIỆT NAM Ệ VỤ VÀ Ộ DU : − Xây dựng hệ thống hấp phụ kh H2S biogas − So sánh khả hấp. .. pháp hấp phụ phƣơng pháp hiệu có nhiều nghiên cứu tập trung vào việc nghiên cứu t ng hợp chất hấp phụ hiệu Công nghệ tách H2S khí Biogas vật liệu hấp phụ đƣợc nghiên cứu nhiều, vật liệu hấp thụ... thấy vật liệu hấp phụ xử lý H2S đƣợc t ng hợp sở Fe+2, Fe+3 có hiệu suất hấp phụ H2S cao Nhìn chung, nay, hầu hết nghiên cứu giới tập trung vào vật liệu sở Fe để xử lý H2S khí sinh học nghiên cứu