CHƯƠNG 1 .TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.4. CƠNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ SINH HỌC BẰNG THIẾT BỊ LY TÂM
TRỌNG LỰC TỐC ĐỘ CAO
Về bản chất đây là phương pháp xử lý bằng q trình hấp thụ hóa lý. Thành phần H2S và CO2 có trong khí biogas thơ sẽ được làm sạch thông qua thiết bị quay ly tâm tần số cao (HGRPB – High gravity rotating packed beb) do đới tác Đài Loan cung cấp (xem Hình 1.9 và Hình 1.10). Kỹ thuật ly tâm tốc độ cao (high gravity – HG) là một trong những quá trình điển hình làm tăng cường q trình tiếp xúc và chuyển khới giữa các pha, được phát minh bởi Ramshaw và cộng sự. Nó được thực hiện trong một “thiết bị quay ly tâm đồng bộ”(rotating packed bed – RPB) và được ứng dụng rộng rãi trong cơng
nghệ nano, tăng cường q trình tách chiết và đẩy mạnh tốc độ phản ứng. Trong lĩnh vực kỹ thuật môi trường, RPB được sử dụng trong xử lý nước thải, thu giữ CO2, loại bỏ NO2 và H2S.
Thiết bị HGRPB là một trong những thiết bị tăng cường q trình hoạt động cơng nghệ (Process Intensification) điển hình, với ưu điểm nhỏ gọn, chi phí đầu tư thấp và hiệu quả cao, và được sử dụng rộng rãi trong làm sạch khí, chưng cất và cơng nghệ nano. HGRPB có thể tạo ra gia tớc ly tâm cao, và từ đó tạo ra được nhiều màng mỏng hơn (1-10 µm) và các giọt lỏng nhỏ hơn (10- 100 µm) với diện tích tiếp xúc lớn giữa pha lỏng và pha khí. Theo nghiên cứu của Ramshaw vào năm 1995, thì kỹ tḥt ly tâm tớc độ cao là một giải pháp cơng nghệ hiệu quả, giảm đáng kể kích thước thiết bị. Hơn nữa, với cấu tạo đơn giản, nhỏ gọn, thiết bị HGRPB có thể dễ dàng di chuyển và lắp đặt tại các vị trí cần sử dụng.
Hình 1.10. Nguyên lý hoạt động của thiết bị làm sạch khí HGRPB
Thiết bị làm sạch khí HGRPB được đới tác Đài Loan cung cấp nguyên chiếc, làm bằng vật liệu inox SUS 304, động cơ quay ly tâm có thể điều khiển tớc độ quay từ 50 - 1700 vịng/phút.
Trong thiết bị HGRPB, dung dịch NaOH được cấp vào trục giữa thiết bị nhờ bơm. Dưới tác dụng của động cơ quay trục giữa, dung dịch NaOH sẽ chuyển động ly tâm với tớc độ cao, làm tăng cường q trình tiếp xúc giữa dung dịch hấp thụ (pha lỏng) với dịng khí đi vào (pha khí). Trong q trình tiếp xúc giữa pha khí và pha lỏng, khí H2S sẽ kết hợp với dung dịch NaOH theo các phản ứng sau:
H2S + NaOH Na2S + 2H2O Na2S + H2S ⇌ 2NaHS
Na2S + H2O ⇌ NaHS + NaOH
Đồng thời, NaOH cũng tác dụng với CO2 có trong biogas: NaOH + CO2 NaHCO3
NaHCO3 + NaOH Na2CO3 + H2O
Bên cạnh đó, với tớc độ ly tâm cao, dung dịch hấp thụ sẽ khơng bị kéo ra ngoài theo dịng khí, nhờ vậy mà dịng khí sau xử lý có độ ẩm thấp.