h. Hấp thụ CO
3.3.1.3. Thiết bị hấp thụ
Thiết bị hấp thụ là loại thiết bị mà trong bản thân nĩ cĩ chứa dung dịch hấp thụ, hấp thụ khí đi qua. Việc lắp đặt, thiết kế sao cho cĩ thể tách ra được một lượng khí lớn nhất từ dịng khí. Sau đây là một vài kiểu thiết bị hấp thụ:
Tháp đệm
Tháp đệm cĩ dạng một hình trụ đứng thẳng, trong nĩ chứa đầy những hạt vật liệu thích hợp, cĩ thể là hạt polyetylen cĩ dạng hình xoắn ốc hoặc hình vành khuyên, các khâu sứ làm từ đất sét nung với các kích thước khác nhau, ví dụ (50x5 x3), (25x25x3) mm được xếp ngẫu nhiên trong thiết bị.
Hình 3.2: Tháp hấp thụ kiểu đệm
Vật liệu đệm phải đảm bảo khơng thể gãy vỡ, phải cĩ trọng lượng nhỏ, khơng bị ăn mịn do hố chất và tạo ra diện tích bề mặt lớn. Quá trình tiếp xúc giữa dịng khí và
dung dịch hấp thụ là tiếp xúc dạng màng. Dịng dung dịch hấp thụ bám trên bề mặt của lớp vật liệu đệm một lớp mỏng, bởi vậy tạo ra một bề mặt tiếp xúc lớn giữa dung dịch và khí. Thơng thường dịng dung dịch hấp thụ chảy qua tháp là xác định được, chúng được chảy từng giọt một từ trên đỉnh tháp xuống chân tháp, trong khi dịng khí thì đi từ chân tháp lên đỉnh xuyên qua lớp vật liệu đệm. Tháp hấp thụ đệm cũng cĩ tác dụng để tách ra (hạt bụi nước kích thước khoảng 10m hoặc nhỏ hơn, do ngưng hơi các phân tử từ trạng thái hơi). Nếu hấp thụ khí, hơi cĩ tính ăn mịn thì vật liệu đệm phải cĩ tính chống lại tính ăn mịn. Tháp đệm khi vận hành thường làm tăng trở lực cục bộ, bởi vậy phải dùng một quạt hút thích hợp. Một trong các nhược điểm của tháp đệm là hay gây hiện tượng “tắc nghẽn” và “sặc” thiết bị do bụi hoặc các chất kết tủa do các phản ứng phụ giữa các chất ơ nhiễm và dung dịch hấp thụ sinh ra, từ đĩ làm cho hiệu suất xử lý thường khơng ổn định. Do vậy việc tính tốn thiết kế thiết bị này khá phức tạp và cần thiết phải khảo sát kỹ thành phần và bản chất của khí thải. Bên cạnh đĩ việc vệ sinh lớp vật liệu đệm
Tháp đĩa
Hình 3.3: Tháp hấp thụ kiểu đĩa
Tháp đĩa cĩ dạng hình trụ đứng thẳng, bên trong cĩ chứa một số đĩa lớn hình trịn cĩ đục lỗ. Dịng khí đi từ dưới lên với vận tốc thích hợp sẽ tạo ra các bọt khí trong lớp chất lỏng phía trên đĩa, vì thế quá trình tiếp xúc này thường gọi là quá trình tiếp xúc dạng bọt. Ở phía cạnh đĩa cĩ những ống dẫn nước nhằm cung cấp nước từ đĩa này sang đĩa khác.
Tháp đĩa nếu nhìn về khía cạnh thiết kế thì nĩ cĩ thể coi như là tháp đệm, khi mà chất lỏng hấp thụ cĩ chứa những chất rắn lơ lửng hoặc những chất làm ảnh hưởng tới tính hịa tan của các chất khí. Cịn một lý do nữa là nĩ rất dễ làm sạch dịng khí và cĩ thể điều chỉnh tốc độ dịng chất lỏng hấp thụ bằng tay. Khi cần cĩ tác dụng nhiệt để hịa
tan các khí thì tháp đĩa là thích hợp do nĩ dễ dàng lắp đặt thêm hệ thống làm lạnh. Tuy nhiên, giá thành đầu tư trang bị tháp đĩa lớn hơn đầu tư trang bị tháp đệm.
Hiệu suất xử lý của tháp đĩa phụ thuộc rất nhiều vào lớp bọt khí sinh ra trên các đĩa. Vì vật việc giữ ổn định chiều cao lớp dung dịch hấp thụ trên đĩa, vận tốc dịng khí…, là yếu tố rất quan trọng. Quá trình này cũng giống tương tự như trong tháp sủi bọt. Điều khác biệt giữa tháp sủi bọt và tháp đĩa là người ta thay các đĩa bằng các các tấm đục lỗ hay cịn gọi là các đĩa sủi bọt. Chiều cao thích hợp của lớp dung dịch hấp thụ trong các thiết bị này nằm trong khoảng 10 – 12cm. Nhược điểm của hai loại tháp trên là thường hay tắc nghẽn các lỗ trên đĩa do bụi dẫn đến phá vỡ cấu trúc lớp bọt khí trên đĩa làm ảnh hưởng đến chế độ làm việc ổn định của thiết bị.
Tháp phun (tháp rửa khí rỗng)
Tháp phun cĩ dạng trụ đặt thẳng đứng, được sử dụng dựa trên nguyên tắc tạo ra sự tiếp xúc trực tiếp giữa các chất ơ nhiễm và các hạt dung dịch hấp thụ được phun ra dưới dạng các hạt nhỏ và mật độ lớn. Dung dịch hấp thụ được phun ngược chiều với dịng khí bốc lên, tạo ra một sự hỗn loạn trong dịng khí. Trong trường hợp đặc biệt khi muốn hịa tan với tốc độ cao các thành phần trong dịng khí, ta tác dụng một lực ly tâm lên dịng khí, đồng thời phun dung dịch hấp thụ vào trong dịng khí tạo ra một tốc độ tiếp xúc giữa dịng khí và chất lỏng lớn nhất cĩ thể được. Tháp phun cịn cĩ tác động làm tách ra những hạt chất lỏng cĩ kích thước lớn hơn 10µm và tháp cũng cĩ thể dùng để xử lý bụi. Ưu điểm của loại thiết bị này là cấu tạo và vận hành đơn giản, gia thành thấp hơn tháp đệm và tháp đĩa, hiệu suất khá ổn định nhưng thường rất thấp và tiêu hao dung dịch hấp thụ lơn hơn các loại thiết bị trên.
Lọc bằng phun chất lỏng
Thiết bị gồm 2 đơn nguyên, dung dịch hấp thụ được đưa vào một đơn nguyên từ phía đỉnh bằng cách phun mạnh xuống dịng khí, khí thải được đi vào từ phía hơng thiết bị. Những hạt dung dịch hấp thụ nhỏ mịn được phun vào làm giữ lại các hạt bụi nhỏ, bởi vậy làm tăng thêm hiệu quả lọc. Các khí sạch được thốt ra ở đơn nguyên cịn lại.
Hình 3.5: Thiết bị rửa khí phun chất lỏng và thùng rung động
Thùng rung động
Trong thùng cĩ chứa một thiết bị khuấy động, khi đưa dung dịch hấp thụ vào sẽ làm xáo trộn dịng khí; trong thùng cịn cĩ các đĩa ngăn cũng cĩ tác dụng làm xáo trộn dịng khí. Chính sự chuyển động xo trộn của dịng khí này tạo điều kiện cho dung dịch hấp thụ tốt các khí cũng như bụi ơ nhiễm.
Một vài vấn đề đáng lưu ý khi sử dụng tất cả các thiết bị hấp thụ là nhiệt độ dung dịch luơn phải giữ thấp hơn 1000C, nhằm giữ cho dung dịch hấp thụ luơn được giữ ở trạng thái lỏng. Mặt khác ở nhiệt độ khí thải cao hiệu suất hấp thụ rất kém, do đĩ làm nguội khí thải trước khi đưa vào tháp hấp thụ là rất cần thiết. Dung dịch hấp thụ cần được bổ sung thường xuyên trong quá trình xử lý nếu cĩ tuần hồn dung dịch. Dung dịch hấp thụ sau khi đã hấp thụ quá nhiều thì phải thay thế hoặc phải hồn nguyên để tách chất ơ nhiễm, đề phịng trường hợp khi chất ơ nhiễm trong dung dịch đạt tới trạng thái quá bão hịa chúng sẽ được chuyển sang dạng chất ơ nhiễm khác.