Xử lý khí SO2 tại nhà máy phát điện bằng phương pháp hấp thụ hữu cơ
MỤC LỤC
Xử lý khí SO 2 bằng magie oxit (MgO) Phương pháp này dựa trên các phản ứng sau
Độ hòa tan của magie sunfit trong nước rất hạn chế, do đó MgSO3 sẽ kết tủa thành tinh thể hexahydrat MgSO3.6H2O và ở nhiệt độ 50oC hexahydrat biến thành trihydrat MgSO3.3H2O. Sau khi ra khỏi scrubơ 1, một phần dung dịch đã bị oxy hóa chảy vào bể chứa 3, tại đây nhờ có bộ phận đo liều lượng 4, MgO được bổ sung vào bể chứa. Các tinh thể MgSO3.6H2O thu được ở bộ lọc băng tải được đưa sang lò nung 9, ở đó dưới tác dụng của nhiệt độ cao (800÷900oC) do đốt nhiên liệu rắn, lỏng hoặc khí đốt, phản ứng (7) sẽ xảy ra, khí SO2 thoát ra với độ đặm đặc khoảng 18÷20% dùng cung cấp cho công đoạn sản xuất axit sunfuric hoặc lưu huỳnh đơn chất, còn magie oxit được hoàn nguyên và đưa về bể 3 để pha chế dung dịch mới.
Để khắc phục tình trạng lớp đệm của scrubơ bị đóng cắn nhanh chóng bởi các tinh thể magie sunfit, người ta áp dụng phương pháp khử SO2 bằng magie oxit “không kết tinh”. Thực chất của phương pháp này là các tinh thể hình thành trong dung dịch tưới được tách ra trong thiết bị riêng biệt- gọi là bể trung hòa, trong đó magie bisunfit theo. Tuy nhiên do dòng khí thải sục qua lớp dung dịch nên sức cản khí hộng của hệ thống tương đối cao và vì vậy vận tốc dòng khí đi qua tiết diện ngang của thiết bị hấp thụ phải hạn chế ở mức thấp.
Đây là phương pháp có tuần hoàn theo chu trình đối với cả K2SO3 lẫn MgO, áp dụng được cho trường hợp khói thải có nhiệt độ cao và chứa nhiều bụi mà không cần phải làm nguội và lọc bụi trước khi đi vào hệ thống xử lý SO2. Nhược điểm chủ yếu của các phương pháp nêu trên so với phương pháp oxit magie đơn thuần là dung dịch hấp thụ SO2 của dung dịch làm việc không cao băng dung dịch magie oxit.
Xử lý khí SO 2 bằng các chất hấp thụ hữu cơ
Khí SO2 thu hồi được có thể được hóa lỏng hoặc chế biến thành axit sunfuric hoặc lưu huỳnh đơn chất. Nhược điểm của phương pháp này là đòi hỏi phải lọc sạch tro bụi trong khí thải trước khi đưa vào hệ thống xử lý SO2 và tiêu hao nhiều kẽm oxit do có hiện tượng oxy hóa kẽm sunfit thành sunfat. Ngoài ra, nếu trong khí thải có chứa các chất ô nhiễm khác như hydroclorua và oxit nitơ thì lượng tiêu hao kẽm oxit sẽ nhiều hơn do hình thành các clorit và nitrat hòa tan.
Phương pháp này cũng như phương pháp kẽm oxit đơn thuần không đòi hỏi làm nguội sơ bộ khói thải, hiệu quả khử SO2 đạt 96 ÷ 98%. Nhưng nhược điểm chủ yếu là hệ thống xử lý khá phức tạp và tieâu hao nhieàu muoái natri.
ĐỀ XUẤT VÀ THUYẾT MINH QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ
ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ XỬ LÝ
Do phải chịu tác dụng hoá học với khí thải và dung dịch có tính ăn mòn cao nên vật liệu chế tạo tháp hấp thu và các đường ống dẫn khí được chọn là loại thép hợp kim đặc biệt thuộc nhóm thép không gỉ, chúng có tính chống ăn mòn cao trong điều kiện làm việc của thiết bị. Bố trí chuyển động ngược chiều: khí chuyển động từ dưới lên, dung dịch từ trên xuống. Nhược điểm này có thể khắc phục bằng cách sử dụng tuần hoàn dung dịch xử lý nhằm triệt để lượng hoá chất trong dung dịch và giảm lượng nước thải ra ngoài.
Theo phương pháp này, dung dịch xử lý được sử dụng tuần hoàn theo một chu trình kín, chỉ thải bỏ một lượng nhỏ khi tháo cặn bùn từ bể lắng.
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THÁP HẤP THU SO 2
Xác định suất lượng Ca(OH) 2 cho quá trình hấp thu - Đường cân bằng pha
Trên đồ thị ta dựng phương trình đường cân bằng và đường làm việc của quá trình hấp thu.
Xác định đường kính tháp hấp thu
Hệ số n được chọn theo bảng phụ thuộc mục tiêu của quá trình và chế độ thuỷ động của tháp: n = ωk / ωg. Ta chọn chế độ chảy màng vì ở đây ta sử dụng vòng sứ nên để tạo điều kiện tiếp xúc tốt (hệ số truyền khối Ky lớn) thì nước phải ở chế độ chảy màng.
Xác định chiều cao lớp đệm
Số đơn vị truyền khối là diện tích giới hạn bởi đường cong trong đồ thị và được xem như là tổng diện tích của các hình thang thành phần. Chiều cao một đơn vị truyền khối phụ thuộc đặc tính đệm, chế độ thuỷ động lực của tháp và tính chất hoá lý của các pha. Trong đó hY, hX là chiều cao đệm tương ứng với 1 đơn vị truyền khối theo pha khí và pha lỏng.
(vì trong hoạt động của tháp đệm ở chế độ chảy màng dòng khí đẩychất lỏng tưới về phía thành tháp, gây ảnh hưởng đến sự đồng đều mật độ tưới lên đệm → lớp đệm thường không cao quá 4 lần đường kính tháp). Chiều cao phần tách lỏng Hc và đáy Hd được chọn theo bảng sau, phụ thuộc vào đường kính tháp.
TÍNH TOÁN CƠ KHÍ Chọn vật liệu
Chọn công nghệ gia công là hàn tay bằng hồ quang điện, bằng cách hàn giáp mối 2 beân. H lấy bằng chiều cao tháp để đề phòng trường hợp ngập lụt hay tác nghẽn. Ta lấy giá trị bé hơn trong 2 ứng suất cho phép ở trên làm ứng suất cho phép tiêu chuaồn.
Vậy: Thân tháp hấp thu có bề dày S = 8 mm thoả mãn điều kiện bền và áp suất làm việc.
4.2.1 .Tính đường ống dẫn khí
Theo bảng XIII.32-trang 434-sách Sổ tay quá trình và thiết bị thì chiều dài đoạn ống nối là 100mm. Bích được dùng để ghép nắp với thân thiết bị và để nối các phần của thiết bị với nhau. Chọn kiểu bích liền vì áp suất và nhiệt độ làm việc không cao Vật liệu là thép X18H10T.
Chọn đường kính lưới đỡ đệm theo bảng IX.22- Sổ tay quá trình và thiết bị tập 2. Lưới đỡ đệm được cấu tạo là 2 nửa vỉ thép không gỉ nối lại với nhau. Bên trên có hàn các lỗ tay để có thể dễ dàng cầm nắm khi tháo lắp.
Sử dụng kớnh quan sỏt để cú thể theo dừi quỏ trỡnh khi vận hành Đường kính của kính quan sát d = 150 mm. Ta dùng lớp tách ẩm này để tách hơi lỏng ra khỏi khí trước khi hỗn hợp khí thoát ra ngoài qua ống dẫn khí ra. Ta chọn lớp tách ẩm dày 300mm và làm bằng tôn dập xéo (hoặc ta dùng vật liệu đệm cho vào cũng được).
Chọn loại bích liền bằng kim loại đen để nối Đường kính ngoài Do = 76 (mm). Chọn loại bích liền bằng kim loại đen để nối Đường kính ngoài Do = 426 (mm). Dựa vào đặc tính quá trình có áp suất không cao nên bơm ta chọn là bơm ly tâm.
Hơn nữa bơm ly tâm là loại bơm được sử dụng rộng rãi hiện nay trong nhiều ngành công nghiệp hóa chất do tích chất có nhiều ưu điểm của nó. Với: A = 200 : Hệ số phụ thuộc sự phân bố nhiệt độ theo chiều cao khí quyển, được chọn cho điều kiện khí tượng nguy hiểm,đối với phần lớn các địa phương ở Việt Nam.