Quá trình làm nguội khí và tạo hơi quá bão hòa có thể xảy ra do: dãn nở đoạn nhiệt, bổ sung khí nguội (trơ) vào HH khí, cho HH khí tiếp xúc với bề mặt nguội hơn,…
Quá trình tăng áp suất hơi trong pha khí và tạo hơi quá bão hòa có thể do: có phản ứng hóa học giữa các chất khí khi HH hai dòng khí, có tác động kích thích do phản ứng giữa các chất trong pha khí (khi chiếu sáng, phóng xạ, …).
Về cơ chế của quá trình tạo mù có thể xét hai trường hợp:
*Ngưng tụ đồng thể:
Quá trình tạo mù do ngưng tụ hơi trên các mầm ngưng tụ tự tạo nên gọi là ngưng tụ đồng thể. Quá trình ngưng tụ đồng thể gồm ba giai đoạn: tạo hơi quá bão hòa, tạo mầm, ngưng tụ hơi trên bề mặt mầm rồi lớn dần thành hạt mù.
Trong HH khí không có ion và nhân ngưng tụ, nếu độ quá bão hòa của hơi lớn hơn độ quá bão hòa tới hạn thì đầu tiên xuất hiện các mầm ngưng tụ. Độ quá bão hòa càng lớn thì tốc độ tạo mầm càng lớn. Do ngưng tụ hơi vào nên các mầm ngưng tụ lớn dần. khi kích thước và nồng độ các hạt đủ lớn ta sẽ thấy mù. Khi tạo mù áp suất hơi giảm (do ngưng tụ) và áp suất hơi bão hòa tăng (do tỏa nhiệt làm nhiệt độ tăng). Vì vậy độ quá bão hòa của hơi giảm.
Đường kính của hạt mù phụ thuộc vào áp suất hơi trong pha khí. Ở điều kiện như nhau, khi tăng áp suất hơi trong pha khí, đường kính hạt mù sẽ tăng vì khi ngưng tụ đồng thể, áp suất hơi trong pha khí lớn hơn áp suất hơi bão hòa vài ba lần.
*Ngưng tụ dị thể:
Quá trình tạo mù do ngưng tụ hơi trên các nhân ngưng tụ (các tạp chất) hoặc các ion khí gọi là ngưng tụ dị thể. Quá trình ngưng tụ dị thể có thể chia làm hai giai đoạn: tạo hơi quá bão hòa và ngưng tụ hơi trên nhân ngưng tụ hay trên các ion khí rồi lớn dần thành hạt mù.
Nếu nhân ngưng tụ là những giọt chất lỏng rất nhỏ:
• Khi độ bão hòa của hơi trong HH khí lớn hơn độ bão hòa của hơi trên giọt chất lỏng thì hơi sẽ ngưng tụ trên bề mặt các giọt lỏng đó và đường kính của giọt sẽ tăng.
• Nếu độ bão hòa của hơi trong khí lại nhỏ hơn trên các giọt thì sẽ có bay hơi từ bề mặt các giọt và đường kính giọt giảm.
• Nếu hai độ quá bão hòa đó bằng nhau thì quá trình bay hơi và ngưng tụ như nhau.
• Nếu các giọt có tích điện thì áp suất hơi bão hòa trên các giọt đó và độ quá bão hòa của hơi tương ứng với áp suất đó sẽ nhỏ hơn so với các giọt không tích điện có cùng kích thước.
Nếu nhân ngưng tụ là các ion khí và các hạt rắn: cơ chế tạo mù tương tự, nhưng độ quá bão hòa của hơi có khác vì áp suất hơi bão hòa khi đó còn phụ thuộc vào bản chất và hình dạng các hạt.
Tóm lại, cơ chế của quá trình tạo mù khi ngưng tụ dị thể cũng tương tự khi ngưng tụ đồng thể nhưng việc tạo giọt chất lỏng bắt đầu ở độ quá bão hòa nhỏ hơn, tức là chỉ cần độ quá bão hòa lớn hơn áp suất cân bằng của hơi trên các nhân ngưng tụ lơ lửng trong khí.
*Tách các tạp chất ở dạng mù
Phân loại mù: có 3 loại mù.
− Mù: dgiọt lỏng = 0,1 – 10 μm. − Tia bắn: dgiọt lỏng > 10 μm.
Mù phân tán cao sinh ra trong tháp rửa thứ nhất, TB trao đổi nhiệt, tháp sấy, TB làm nguội SO3, tháp oleum và tháp monohydrat.
Đặc điểm: khó lọc.
Phương pháp lọc mù: lọc cơ học (bằng bông thủy tinh) và lọc điện. Dây chuyền sản xuất axit sunfuric số 2 không lọc mù khí lò trước khi đi vào tháp tiếp xúc mà lọc khí lò chưa chuyển hóa hết trước khi đi vào tháp hấp thụ. Khí được cho đi qua chất hấp thụ xốp, ở đây sử dụng nến khử mù, lọc mù theo nguyên tắc hấp thụ các tạp chất vào các sợi bông thủy tinh trước khi dòng khí đi vào tháp hấp thụ.
2.5.6.Quá trình sấy khí
HH khí từ tháp tăng ẩm ra thực tế là bão hòa hơi nước. Nhiệt độ càng cao thì hàm lượng hơi nước trong khí càng lớn.
Ở điều kiện làm việc bình thường thì hơi nước không ảnh hưởng gì đến xúc tác V2O5 nhưng nó có thể gây nên hiện tượng ngưng tụ hơi axit ở TB truyền nhiệt (công đoạn tiếp xúc) hoặc ở TB làm nguội SO3 và tạo mù axit ở công đoạn hấp thụ,…vậy phải sấy khô HH khí trước khi đưa sang công đoạn tiếp theo.
Hiện nay để sấy khô HH khí, người ta thường dùng dung dịch axit sunfuric đậm đặc để hấp thụ hơi nước. Hàm lượng hơi nước trong HH khí khi ra khỏi tháp sấy không được lớn hơn 0,01% thể tích (0,08 gH2O/m3khí).
Thực tế nhà máy cũng tiến hành sấy khô KK trước khi đưa vào lò đốt và quá trình sấy khí này ở hai dây chuyền là khác nhau. Ở dây chuyền 1 người ta sử dụng axit H2SO4 khoảng 94 - 95% để sấy khí, còn dây chuyền 2 sử dụng H2SO4 98,3% để sấy và sử dụng các TB trao đổi nhiệt làm khô KK trước khi đưa vào lò đốt.
Theo lí thuyết, khi tăng nồng độ axit tưới, hằng số hấp thụ tăng, mặt khác áp suất hơi nước bão hòa trên axit giảm do đó động lực hấp thụ tăng.
Như vậy, nồng độ axit càng lớn thì bề mặt đệm trong tháp sấy càng nhỏ. Nhưng theo tính toán, khi nồng độ axit sunfuric đã lớn hơn 93%, nếu tăng nồng độ axit thì bề mặt đệm giảm rất ít, trong khi đó lượng axit bổ sung từ tháp hấp thụ monohydrat sang tháp sấy sẽ tăng rất nhiều dẫn đến tăng tổn thất SO2 theo axit tưới và tốn thêm điện năng bơm axit.
Thực tế, dây chuyền 1, nhà máy không bổ sung axit tưới trực tiếp từ tháp hấp thụ monohydrat mà dùng 2 bể chứa axit có nồng độ riêng biệt: một chứa axit thành phẩm 98,3%, một chứa axit sấy khoảng 94 – 95% và có một đường ống để trích một phần axit thành phẩm để bổ sung cho bể chứa axit sấy để tăng nồng độ axit có nồng độ nhỏ hơn 92% chảy về tháp sấy. Nên khi đó nếu tăng nồng độ axit tưới thì sẽ tiêu tốn điện năng cho bơm.
CHƯƠNG 3