Đề tài: Cơ chế hình thành kỹ thuật xử lý SO2 Cơ chế hình thành kỹ thuật xử lý SO2 MỤC LỤC BẢNG1.4: LƯỢNG KHÍ ĐỘC HẠI DO ÔTÔ THẢI RA QUY CHO TẤN NHIÊN LIỆU TIÊU THỤ 11 BẢNG 1.5: LƯỢNG KHÍ ĐỘC HẠI DO Ô TÔ THẢI RA TRÊN KM ĐOẠN ĐƯỜNG 11 .2 BẢNG1.4: LƯỢNG KHÍ ĐỘC HẠI DO ÔTÔ THẢI RA QUY CHO TẤN NHIÊN LIỆU TIÊU THỤ 10 BẢNG 1.5: LƯỢNG KHÍ ĐỘC HẠI DO Ô TÔ THẢI RA TRÊN KM ĐOẠN ĐƯỜNG .10 2.1 Cơ cấu tổ chức liên kết: 12 BẢNG 3.7: ĐỘC TÍNH CỦA SO2 .15 4.2.1 Dung dịch hấp thụ: 20 4.2.2 Thiết bị hấp thụ: 21 4.2.3 Hấp thụ SO2 nước: 25 BẢNG 4.8: LƯỢNG NƯỚC LÝ THUYẾT TÍNH BẰNG M3 CẦN ĐỂ HẤP THỤ TẤN SO2 ĐẾN TRẠNG THÁI BÃO HÒA ỨNG VỚI NHIỆT ĐỘ VÀ NỒNG ĐỘ SO2 KHÁC NHAU TRONG KHÍ THẢI .26 4.2.4 Xử lý SO2 đá vôi (CaCO3) vôi nung (CaO): 27 4.2.5 Xử lý SO2 Amoniac: 29 4.2.6 Xử lý SO2 MgO: 35 4.2.7 Xử lý khí SO2 kẽm oxit ZnO: 41 4.2.8 Xử lý khí SO2 chất hấp thụ hữu 44 Lớp DH08MT – Nhóm Trang MỤC LỤC BẢNG Bảng 1.1: Các sản phầm từ núi lửa, nồng độ phần trăm khối lượng Bảng1.2: So sánh lượng phát thải độc hại đốt nhiên liệu, kg/tấn nhiên liệu Bảng1.3: Một số số liệu phát thải chất khí ô nhiễm chủ yếu từ trình công nghệ khác Bảng1.4: Lượng khí độc hại ôtô thải quy cho nhiên liệu tiêu thụ 11 Bảng 1.5: Lượng khí độc hại ô tô thải km đoạn đường 11 Bảng 3.7: Độc tính SO2 16 Bảng 4.8: Lượng nước lý thuyết tính m3 cần để hấp thụ SO2 đến trạng thái bão hòa ứng với nhiệt độ nồng độ SO2 khác khí thải 26 A MỤC TIÊU ĐỀ TÀI Ngày nay, song song với kinh tế phát triển xã hội văn minh, khoa học kỹ thuật đại nâng sống người lên mức tiện nghi, thoải mái Nhưng điều mà người không ngờ đến để đáp ứng nhu cầu sống, khai thác mức tài nguyên thiên nhiên kết tiến khoa học kỹ thuật dao hai lưỡi, vừa làm cho sống thêm phần tiện nghi vừa làm cho môi trường xuống cấp đến mức báo động Những nhà máy, xí nghiệp, bệnh viện … thải cột khói, bụi, nước thải chứa đầy chất ô nhiễm như:SO2, NOx, CO… đe doạ đến sống người hệ sinh thái tự nhiên Chính xử lý tác nhân ô nhiễm SO2 để có bầu không khí ta thở hàng ngày lành hơn, giảm bệnh đường hô hấp, sảng khoái tinh thần làm việc hiệu vấn đề quan tâm Đề tài tập trung tìm hiểu rõ khí ô nhiễm SO2 với mục tiêu: ϖ Tìm hiểu nguồn gốc hình thành chất ô nhiễm SO2 ϖ Hiểu rõ chế phương pháp xử lý SO2 B I NỘI DUNG THỰC HIỆN NGUỐN GỐC PHÁT SINH: 1.1 Nguồn gốc tự nhiên: 1.1.1 oạt động núi lửa: Các khí phổ biến thường giải phóng vào khí từ hệ thống núi lửa nước (H2O), khí CO2 SO2 Bảng 1.1: Các sản phầm từ núi lửa, nồng độ phần trăm khối lượng Núi lửa Kilauea summit Erta Ale Erta Ale Phong cách kiến tạo Hot Spot Divergent Plate Convergent Plate Nhiệt độ 1170 ° C 1130 ° C 820 ° C H 20 37.1 77.2 97.1 CO2 48.9 11.3 1.44 SO2 11.8 8.34 0.50 Nguồn: Từ Symonds cộng Al., 1994 Tác động môi trường đợt phun trào núi lửa nề lâu dài Tỷ lệ phát thải SO từ loạt núi lửa hoạt động từ 10 triệu tấn/ ngày theo cách hoạt động núi lửa loại, khối lượng macma có liên quan Ví dụ, nổ lớn phun trào núi lửa Pinatubo ngày 15 tháng sáu năm 1991 tiêm khoảng 20 triệu SO2 vào tầng bình lưu Các sol khí lưu huỳnh kết giải nhiệt 0,5-0,6 ° C bề mặt trái đất Bắc bán cầu Các sol khí sulfate tăng tốc phản ứng hóa học, với cấp độ chlorine tầng bình lưu tăng từ ô nhiễm nhân tạo (CFC) chlorofluorocarbon, phá hủy tầng ozone dẫn đến số mức ôzôn thấp quan sát thấy khí 1.1.2 Cháy rừng 1.2 Nguồn gốc nhân tạo: 1.2.1 Đốt nhiên liệu: Trong nhiên liệu rắn lỏng luôn có chứa lưu huỳnh với hàm lượng khác nhau, đọc tới 6% trọng lượng than đá 4,5 % dầu Khi cháy thành phần lưu huỳnh thiên nhiên phản ứng với oxy tạo thành với oxit lưu huỳnh, khoảng 99% khí SO2 từ 0,5 – 2% khí SO3 1.2.2 Do nhà máy nhiệt điện: Các chất độc hại thải khí đốt nhiên liệu nhà máy nhiệt điện tương tự trình đốt nhiên liệu nói chung Điểm khác biệt lượng nhiên liệu tiêu thụ trung tâm nhiệt điện thường lớn, lượng khói thải chất độc hại thải vào môi trường hàng ngày lớn Ví dụ nhà máy nhiệt điện Phả Lại I, công suất 440MW tiêu thụ hàng ngày 4500 than thải vào khí lượng khói triệu m3/ h, có chứa khí SO2, 400 khí CO2 bụi Khi xem xét vấn đề ô nhiễm không khí đốt nhiên liệu, điều quan trọng cần biết tương quan lượng chất ô nhiễm từ nguồn thải khác nhau: nguồn đốt (động ôtô) nguồn đốt (lò nung, lò nhiệt điện) Các nguồn đốt chủ yếu động ôtô thường gây ô nhiễm không khí cách trực tiếp nguy hiểm khói thải mặt đất khu đông người thành phố Còn nguồn đốt có công suất lớn (trung tâm nhiệt điện) thường nằm xa khu dân cư thải khói độ cao cần thiết để đảm bảo an toàn cho người sinh vật sinh sống mặt đất Bảng: lượng khí độc hại bụi đốt cháy nhiên liệu từ nguồn khác theo số liệu W.Strauss Bảng1.2: so sánh lượng phát thải độc hại đốt nhiên liệu, kg/tấn nhiên liệu Các nguồn đốt Chất ô nhiễm Các nguồn đốt Nhiên liệu lỏng Động ôtô Động diezen Than đá Sinh hoạt Nhiệt điện Sinh công Nhiệt điện nghiệp hoạt công nghiệp CO 395 0,005 0,025 0,25 25 NOX 20 3,3 14 140 10 SO2 1,55 20,8 SP 20,8 SP 19 SP 19SP CH 34 20 0,42 0.26 0,1 Ghi chú: SP tỷ lệ phần trăm trọng lượng thành phần lưu huỳnh tro nhiên liệu (Trần Ngọc Chấn, ô nhiễm không khí xử lý khí thải, tập 1, trang 15) 1.2.3 Ô nhiễm công nghiệp: Bảng1.3: số số liệu phát thải chất khí ô nhiễm chủ yếu từ trình công nghệ khác Thứ tự Nguồn trình công nghệ Lượng phát thải SO2 Quá trình đốCt ơnhcihêến hliìệnuh: thành kỹ thuật xử lý SO2 • − • Than đá với SP% lưu huỳnh theo khối 19 SP g/kg NL (giả thiết Số liệu phát thải khí SO2 theo nguồn cố định lượng 5% lưu huỳnh lại Khí đốt nhiên liệu • Dầu với SP% lưu huỳnh theo khối lượng • Động chạy gasolin (xăng) loại gasolin tro) 6,4 kg/106 m3 19,8 SP kg/103lít tiêu biểu có công thức C8H17) • Diezen 1,1 kg/103 lít (giả thiết gasolin có 0,07 % S) kg/103 lít (giả thiết thành phần S chiếm 0,3 %) Xưởng nấu kim loại màu sơ chế Phần lớn loại quặng kim loại dạng sunfua nung chảy tạo SO2 theo phản ứng sau đây: Cu2S + O2 = 2Cu + SO2 2PbS + 3O2 = 2PbO + 2SO2 Phát thải khí SO2 có kiểm soát cách vừa phải nồng độ lên đến 8000 ppm • Nấu quặng đồng - sơ luyện • Nấu quặng chì – sơ luyện • Nấu chì lò đứng • Nấu chì lò phản xạ • Nấu quặng kẽm - sơ luyện 625 g/kg quặng 330 g/kg quặng 32 g/kg kim loại vào lò 75 g/kg kim loại vào lò Lớp DH08MT – Nhóm Nhà máy axit sulfuric Axit sulfuric sản xuất chủ yếu 265 g/kg quặng Trang Cơ chế hình thành kỹ thuật xử lý SO2 Ghi chú: SP tỷ lệ phần trăm trọng lượng thành phần lưu huỳnh tro nhiên liệu (Trần Ngọc Chấn, ô nhiễm không khí xử lý khí thải, tập 3, trang 27) • Ô nhiễm khí SO2 số ngành công nghiệp: • Công nghiệp gang thép: Chủ yếu cộng đoạn đốt cháy hỗn hợp thô quặng sắt nhiên liệu băng tải cách hút qua băng tải lưu lượng lớn không khí ( 6000 m3/ quặng cần thiêu kết) Không khí chứa nhiều bụi (khoảng 5g/m3 TC) khí SO2 (từ 870 – 1440 mg/m3) • Công nghệ lọc dầu: Khí thải vào khí từ nhà máy lọc dầu chia làm loại có loại:  Khí thải từ lò nung, bếp đun, vòi đốt sử dụng trình chưng cất, có chứa SO2 đót tạp chất có chứa lưu huỳnh  Khí có chứa hợp chất lưu huỳnh H 2S SO2 thoát từ tầng tháp chưng cất thải hợp chất lưu huỳnh từ phần cất • Khí SO2 thải nhiều công nghiệp luyện kim màu, công nghiệp sản xuất ximăng(ở giai đoạn sấy nung), sản xuất giấy 1.2.4 Hoạt động giao thông: Động xe ôtôcó hai loại; loại đông máy nổ động diezen Trong động máy nổ tia lửa điện khó đảm bảo cho trình cháy hoàn toàn hoạt động với hỗn hợp nhiên liệu không khí chế độ vận hành Còn Lớp DH08MT – Nhóm Trang 10 (NH4)2SO4 + Ca(OH)2 = CaSO4 + 2NH3 + 2H2O NH4HSO3 + Ca(OH)2 = CaCO3 + NH3 + 2H2O (NH4)2SO3 + Ca(OH)2 = CaCO3 + 2NH3 + 2H2O Amoniac nước bốc lên từ thùng phản ứng hút thu vào đường ống dẫn khói thải , bùn nhão lắng đáy đưa sang làm nguội thiết bị trao đổi nhiệt 4, sau tách máy lọc ly tâm dung dịch phần đưa thùng để tham gia vào chu trình tưới cho scrubo 2, phần lại chảy vào thùng để pha chế sữa vôi Cặn thu máy lọc ly tâm không chưá canxi bisunfit có tính chất hòa tan nên loại bỏ sử dụng vật liệu san lấp, làm đường… Hiệu xử lý SO2 phương pháp ammoniac - vôi đạt 95%, nồng độ NH3 theo khí thoát khoảng 0,001% Ưu điểm phương pháp so với phương pháp amoniac đơn tốn amoniac áp dụng để khử SO khói thải có chứa nhiều bụi nhiệt độ cao, hệ thống làm việc với lưu lượng lớn Nhược điểm phương pháp lượng phế thải nhiều 4.2.6 Xử lý SO2 MgO: Khả sử dụng MgO để khử SO2 khí thải biết từ lâu nghiên cứu ứng dụng công nghiệp thực gần chủ yếu công nghệ Liên Xô Phương pháp dựa phản ứng: MgO + SO2 = MgSO3 MgSO3 + SO2 + H2O = Mg(HSO3)2 2MgSO3 + O2 = 2MgSO4 Magie sunfat hoạt tính SO2 phản ứng oxi hóa sunfit không mong muốn Tuy nhiên, nồng độ MgSO4 dung dịch làm việc đạt 120-160 g/l trình oxi hóa sunfit ngừng lại không tiếp tục xảy Magie bsunfit bị trung hòa cách bổ sung thêm MgO mới: Mg(HSO3)2 + MgO = 2MgSO3 + H2O Độ hòa tan magie sunfit nước hạn chế nên MgSO3 kết tủa thành MgSO3.6H2O nhiệt độ 50oC tinh thể biến thành MgSO3.3H2O Các tinh thể tách khỏi dung dịch huyền phù, sấy khô xử lý nhiệt độ 800-900oC để thu hồi MgO SO2 MgO quay trở lại chu trình làm việc SO2 đậm đặc đưa sang công đoạn chế biến axit sunfuric lưu huỳnh đơn chất a/ Phương pháp MgO kết tinh theo chu trình: Khí thải cần xử lý SO2 đưa vào scrubo tưới dung dịch huyền phù MgSO3.6H2O MgO Khí SO2 khí thải bị khử theo phản ứng: MgO + SO2 = MgSO3 MgSO3 + SO2 + H2O = Mg(HSO3)2, khí thoát Sau khỏi scrubo 1, phần dung dịch bị oxi hóa chảy vào bể chứa 3, có phận đo liều lượng 4, MgO bổ sung vào bể chứa Lượng MgO bổ sung phụ thuộc vào lượng SO2 khử Từ bể chứa dung dịch với tỉ lệ rắn-lỏng ≈ 0,1 đưa lên tưới cho scrubo sau lọc hạt cứng lọc Một phần dung dịch khỏi scrubo đưa sang xiclon thủy lực Phần bùn sệt lắng đáy xiclon chảy xuống máy lọc chân băng tải số để tác tinh thể MgSO 3.6H2O Phần bên xiclo lẫn nhiều cặn bùn đưa sang máy lọc ép để loại bỏ cặn bùn, phần dung dịch lại lọc chảy trở bể chứa để chuẩn bị dung dịch tưới lên Hình 4.5: Sơ đồ xử lý SO2 MgO kết tinh theo chu trình Độ pH dung dịch tưới chỗ vào scrubo nằm khoảng 6,7-7,2 từ scrubo chảy 5,5-5,8 Cường độ tưới dung dịch scrubo 18-20 m3/m2.h b/ Phương pháp magie oxit “ không kết tinh”: Để khắc phục tình trạng lớp đệm scrubo bị đóng cặn nhanh chóng tinh thể magie sunfit, người ta áp dụng phương pháp khử magie oxit không kết tinh Thực chất phương pháp tinh thể hình thành dung dịch tưới tách thiết bị riêng biệt – gọi bể trung hòa, magie bisunfit theo dung dịch scrubo chảy kết hợp với MgO: Mg(HSO 3)2 + MgO = 2MgSO3 + H2O, nhờ lượng magie sunfit lại dung dịch sau tưới chiếm khoảng 2-3% thiết bị hoạt động nhẹ nhàng Sơ đồ xử lý: Hình 4.6: Sơ đồ xử lý SO2 MgO không kết tinh Khí cần lọc SO2 đưa vào scrubo 1, tưới dung dịch hấp thụ từ thùng áp lực Sau hấp thụ SO2 khí thải, dung dịch có nồng độ magie bisunfit 50 -70 g/l từ scrubo chảy vào bể chứa 3.Từ phần dung dịch đưa thùng áp lực để tưới trở lại cho scrubo, phần lại vào thùng trung hòa để tách tinh thể MgSO3.6H2O Một lượng MgO thu từ trình hoàn nguyên cấp vào thùng trung hòa Để phản ứng xảy cách triệt để, thùng trung hòa cần có dung tích đủ lớn, đảm bảo 30-35 phút hoạt động hệ thống phải khuấy liên tục 5060 vg/ph Quá trình tách nung magie sunfit lấy từ bể trung hòa thực để thu MgO SO2 Dung dịch loãng nước từ máy ép chảy bể chứa 10 có khuấy, người ta bổ sung lượng nước để bù hao hụt lượng MgO thu sau trình hoàn nguyên lò nung Dung dịch từ bể chứa 10 đưa bổ sung vào thùng áp lực để tham gia vào chu trình tưới cho srubo c/ Phương pháp magie oxit sủi bọt: Thiết bị hấp thụ phương pháp magie oxit thay đổi khác Trong phương pháp gọi magie oxit sủi bọt, tháp hấp thụ kết hợp với thùng kết tinh thành khối thống Khí thải cần lọc SO2 vào khoang trống bên thiết bị hấp thụ gồm nhiều ống hình trụ thẳng đứng, đầu ống hình trụ nhúng ngập 8-10 cm vào dung dịch hấp thụ chứa phần thiết bị hấp thụ Khí thải theo ống hình trụ sục qua lớp dung dịch hấp thụ, làm sủi bọt , qua phận tách giọt nước để thoát Khi qua lớp dung dịch sủi bọt, khí SO2 khí thải cho phản ứng với dung dịch hấp thụ bị giữ lại dung dịch dạng chất sunfit bisunfit theo phản ứng: MgO + SO2 = MgSO3 MgSO3 + SO2 + H2O = Mg(HSO3)2 Tháp hấp thụ kết hợp với thùng kết tinh luôn bổ sung dung dịch pha chế bể chứa Bộ phận khuấy thùng kết tinh luôn hoạt động chất bùn nhão lắng xuống đáy thùng Sau chất bùn nhão đưa sang công đoạn lọc xiclon thủy lực máy ép có băng tải rroiof đưa sang lò nung để hoàn nguyên MgO Ưu điểm hệ thống tháp hấp thụ không cần lớp đệm vật liệu rỗng, vấn đề cặn bẩn gây tắc lớp đệm không xảy Tuy nhiên dòng khí phải sục qua lớp dung dịch nên sức cản khí động hệ thống tương đối cao vận tốc dòng khí qua tiết diện ngang thiết bị hấp thụ phải hạn chế mức thấp d/Phương pháp magie oxit kết hợp với potas (kalicacbonat): Nhược điểm lớn phương pháp khử SO2 MgO hệ thống thường bị đóng cặn tinh thể không hòa tan Vì thế, người ta tìm phương pháp khắc phục nhược điểm phương pháp magie oxit-potas Phương pháp dùng dung dịch kalicacbonat kalisunfat tưới cho tháp hấp thụ Các phản ứng xảy ra: K2CO3 + SO2 = K2SO3 + CO2 K2SO3 + SO2 + H2O = 2KHSO3 K2SO3 + O2 = 2K2SO4 Dung dịch K2SO3 trung hòa MgO nhiệt độ 40 – 45oC để tạo thành tinh thể hexahydrat magie sunfit kết tủa giải phóng kalisunfit để tham gia trở lại vào chu trình khử SO2: 2K2SO3 + MgO +6H2O = MgSO3.6H2O + K2SO3 + H2O Tiếp theo, trình tách lọc magiesunfit nung để hoàn nguyên MgO, thu hồi SO2 Sơ đồ làm việc: Hình 4.7: Sơ đồ xử lý SO2 magioxit sủi bọt Khí thải có nồng độ SO2 từ 0,15-0,6% vào scrubo1 với lớp đệm vật liệu rỗng xoắn, vận tốc khí qua tiết diện ngang scrubo đạt 15m/s, tổn thất cột áp tương đối nhỏ tương đương 14mm H2O cho 1m chiều cao lớp đệm Tháp hấp thụ tưới dung dịch kalibisunfit nồng độ 15-18%, cường độ tưới 8-10m 3/m2.h Dung dịch khỏi scrubo có chứa 150-300g/l, kalibisunfat thành sunfat cách cho thêm chất parafenylendiamin 0,01- 0,005% theo khối lượng Lúc nồng đọ kalisunfat giảm xuống 15-20g/l Một phần dung dịch ứng với lượng SO2 hấp thụ từ scrubo chảy đưa vào bình lọc để tách chất rắn, sau vào thùng phản ứng để trung hòa bisunfit Hiệu khử SO2 hệ thống đạt từ 95-99% nồng độ ban đầu SO2 khí thải vào hệ thống từ 0,15-0,6% theo thể tích Đây phương pháp có tuần hoàn theo chu trình K2SO3 lẫn MgO, áp dụng cho khí thải có nhiệt độ cao chứa nhiều bụi mà không cần làm nguội hay lọc bụi trước vào hệ thống 4.2.7 Xử lý khí SO2 kẽm oxit ZnO: Xử lí khí SO2 kẽm oxits (ZnO) tương tự phương pháp oxit magie tức dùng phản ứng SO2 với kẽm sunfit bisunfit, sau dùng nhiệt để phân ly thành SO2 ZnO Ưu điểm phương pháp trình phân ly kẽm sunfit ZnSO3 thành SO2 ZnO xảy nhiệt độ thấp đáng kể so với trình phân ly nhiệt MgSO3 Áp suất bão hòa sò MgSO3 atm nhiệt độ 650oC, ZnSO3 áp suất bão hòa có nhiệt độ 260 0C Điều cho phép tiến hành phân ly ZnSO3 lò múp thu hồi với nồng độ gần 100% lúc MgSO3 phân ly dòng sản phẩm cháy nhiên liệu nung đạt nồng độ không vượt 15-20% a/ Phương pháp kẽm oxit đơn thuần: Theo phương pháp khí thải sau lọc tro bụi không cần làm nguội sơ vào scurbơ, tưới dung dịch huyền phù ZnO Pảnh ứng xảy scrcubơ sau: ZnO+ SO2=ZnSO3 (14.24) Kẽm sunfit hình thành từ phản ứng loại muối kẽm hòa tan kết tủa dạng tinh thể ZnSO3.25H2O bể tuần hoàn có khuấy Tinh thể kẽm sunfit tách khỏi dung dịch máy lọc máy ly tâm Dung dịch loãng sau máy lọc đưa để chuẩn bị sữa kẽm oxit mới, tinh thể kẽm sunfit sấy khô đưa vào lò nung để hoàn nguyên kẽm oxit thu hồi SO nồng độ cao (gần 100% ) Khí SO2 thu hồi hóa lỏng chế biến thành axit sunfuric lưu huỳnh đơn chất Trong trình khử SO2 khí thải có chứa oxy nên kẽm sunfit bị oxi hóa thành sunfat - chất có độ hòa tan cao có nồng độ kẽm sunfat dung dịch tăng cao Để loại bỏ kẽm sunfat, phần dung dịch sau tách lọc tinh thể kẽm cần cho bốc bổ sung vào chu trình lượng kẽm oxit tương ứng Nhược điểm phương pháp đòi hỏi phải lọc tro bụi khí thải trước đưa vào hệ thống xử lí SO2 tiêu hao nhiều kẽm oxit có tượng oxy hóa kẽm sunfit thành sunfat Ngoài ra, khí thải có chứa chất ô nhiễm hydroclorua oxit nitơ lượng tiêu hao kẽm oxit nhiều hình thành clorit nitrit hòa tan b/ Phương pháp kẽm oxit kết hợp với natri sunfit: Sơ đồ công nghệ phương pháp thể hình 2.12 Khí thải sau qua lọc tro bụi đưa vào scrubơ đễ tiếp xúc với dung dịch tưới sunfit bisunfit natri Khí SO2 bị hấp thụ dung dịch tưới natri sunfit biến thành bisunfit theo phản ứng: Na2SO3 + SO2 + H2O = 2NaHSO3 (14.25) Dung dịch sau tưới scrubơ đưa bể lắng 2, tro bụi lắng xuống đáy bể dung dịch vào thùng phản ứng 7, kẽm oxit sau hoàn nguyên lò nung 10 đưa vào thùng phản ứng để phục hồi tỷ lệ sunfit bisunfit natri dung dịch tưới, kẽm sunfit kết tủa thành cặn Phản ứng xảy sau: Hình 4.8: Sơ đồ hệ thống xử lý SO2 kẽm oxit kết hợp với natri sunfit 1-scrubo; 2,5-bể lắng ; 3,4,7 thùng phản ứng; 6,8-thiết bị lọc chân không; 9-máy sấy hình trốn;10-lò nung hoàn nguyên ZnO thu hồi SO2 2NaHSO3+ZnO=ZnSO3+H2O (14.26) Tinh thể kẽm sunfit từ thùng phản ứng tách máy lọc chân không 8, qua máy sấy vào lò nung 10 Từ lò nung 10 kẽm oxit quay trở lại chu trình khí SO2 thu hồi làm khô cung cấp cho công đoạn chế biến axit sunfuric lưu huỳnh đơn chất Phần dung dịch sau máy lọc quay tưới cho scurbơ Khi hệ thống làm việc, lượng natri sunfit oxy hóa thành sunfat Trong hệ thống sunfat loại bỏ cách chuyển thành muối canxi nhờ xử lí dung dịch vôi cấp vào thùng phản ứng có khuấy liên tục Canxi sunfit không hòa tan có dạng nhão bổ sung vào bể lắng 2, từ bùn nhão chứa canxi sunfit tro bụi đưa vào thùng phản ứng đẻ kết hợp với lượng nhỏ khí SO2 trích từ lò nung 10, kết canxi sunfit chuyển thành bi sunfit dễ hòa tan theo phản ứng : CaSO3+H2O+SO2==Ca(HSO3)2 (14.27) Đồng thời ion hòa tan thùng phản ứng tác dụng với natri sunfit hòa tan Canxi sunfat tro bụi có mặt dung dịch để tạo thành canxi sunfat hòa tan Canxi sunfat tro bụi lắng bể sau tách máy lọc chân không Dung dịch loại bỏ sunfat có chứa canxi bisunfit hòa tan lại xử lí vôi thùng phản ứng để tạo cặn nhão bổ sung vào bể lắng Lượng vật liệu tiêu hao để thu hồi khí SO2 nồng độ 100% theo phương pháp sau:  Vôi: 0.095  Kẽm oxit : 0.015  Natri sunfit : 0.07  Mazut : 0.28  Nước : 9.20 m3 Phương pháp phương pháp kẽm oxit đơn không đòi hỏi làm nguội sơ khói thải, hiệu khử SO2 đạt 96-98% Nhưng nhược điểm chủ yếu hệ thống xử lí phức tạp tiêu hao nhiều muối natri 4.2.8 Xử lý khí SO2 chất hấp thụ hữu Quá trình xử lí khí SO2 khí thải chất hấp thụ hữu áp dụng nhiều công nghiệp luyện kim màu Chất hấp thụ khí SO2 sử dụng phổ biến amin thơm anilin C6H5NH2, toluidin CH3C6H4NH2, xylidin (CH3)2C6H3NH2 đimetyl-anilin C6H5N(CH3)2 Thực tế cho thấy dung dịch xylidin nước có nhiều ưu điểm sử dụng để khử SO2 khói thải với nồng độ thấp, nồng độ SO2 khói thải có nồng độ tương đối cao (trên 2%) dimetyl-anilin có ưu Sau ta xem xét sơ đồ công nghệ xử lý SO2 theo trình có sử dụng hai chất hấp thụ hữu chủ yếu nêu trên: xylidin dimetyl –anilin • Quá trình sunfidin Quá trình hãng công nghiệp hoá chất luyện kim Đức nghiên cứu áp dụng nhà máy luyện kim Hamburg để khử SO ống khói lò thổi luyện đồng Nồng độ khí SO2 khói thải dao động phạm vi 0,5 - 8%, trung bình 3,6% Chất hấp thụ sử dụng xylidin nước tỷ lệ = 1:1 Hình 4.9: Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 theo trình sunfidi 1-thiết bị trao đổi nhiệt(làm nguội);2;3-tháp hấp thụ; 4;7-scrubo;5-tháp bốc hơi;6-bể lắng Trên hình 14.13 sơ đồ hệ thống xử lí khí SO2 theo trình sunfidin Khí thải sơ làm nguội lọc bụi thiết bị lọc điện, sau cho qua chất hấp thụ đặt nối tiếp Các tháp hấp thụ tưới hỗn hợp xylidin nước theo sơ đồ chuyển động ngược chiều dòng khí dung dịch hấp thụ Trong trình hấp thụ SO2 xilidin có tỏa lượng nhiệt đáng kể, cần làm nguội dung dịch thiết bị trao đổi nhiệt Khí khỏi tháp hấp thụ có chứa xylidin cần cho qua scrubo để thu hồi xylidin axit sunfuric loãng Dung dịch hấp thụ bão hòa từ tháp hấp thụ (số 2) với nồng độ SO 130-180 g/l đưa vào tháp bốc Nhiệt độ phần tháp bốc giữ mức 455-1000C chất mang nhiệt nước bên ống xoắn Các loại khí, (gồm SO2, xylidin nước) bốc lên tháp bốc ngưng tụ thiết bị trao đổi nhiệt tiếp vào scrubo tưới nước để giảm nồng độ xylidin khí SO2 Từ khí SO2 sử dụng cho công đoạn chế biến axit sunfuric lưu hình đơn chất Dung dịch loãng xylidin SO2 với nước ngưng từ thiết bị ngưng tụ lại quay lên tưới vào tháp bốc Dung dịch hấp thụ hoàn nguyên phần tháp bốc chảy vào bể lắng 6, nước thừa thải hỗn hợp xylidin nước theo tỷ lệ thích hợp bơm qua thiết bị làm nguội tưới cho tháp hấp thụ số Trong trình hấp thụ, phần sunfit xylidin bị oxy hóa Để hạn chế tích tụ sunfat xylidin dung dịch hấp thụ, người ta cho natri cacnonat (Na 2CO3) vào dung dịch tưới tháp hấp thụ Natri cacbonat tác dụng với sunfat xylidin tạo thành natri sunfat (Na2SO4) cacbonic (CO2) Khí CO2 với khí thải khử SO2 thoát khí quyển, natri sunfat tương ứng với lượng natri cacbonat sử dụng thải bể lắng dạng dung dịch nước thải Hiệu khử SO2 hệ thống đạt 96%-99% Một số số liệu kỹ thuật hệ thống xử lý SO2 công suất lớn hoạt động theo trình sunfidin nêu sau để tham khảo • Năng xuất thu hồi SO2 hệ thống :70t/ngày • Nồng độ trung bình SO2 khí thải: • Nồng độ ban đầu: 8% • Nồng độ cuối :0,1% • Hiệu khử SO2: 98,7% • Mức bão hòa SO2 dung dịch hấp thụ :150g/l • Lượng vật liệu tiêu hao cho SO2: • Xylidin :7,3 kg • Hơi nước :1,47 t • Nước làm nguội :57 m3 • Chi phí điện :98 kWh • Quá trình khử SO2 dimetylanilin – Quá trình ASARCO • (American Smelting and refining Company) Quá trình nghiên cứu áp dụng nhiều nhà máy luyện kim thuộc bang Washington Mỹ Hình 4.10: Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 theo trình ASARCO 1-tháp hấp thụ: 2,3,5-bể chứa; 4;7-bể phân ly; 6-thiết bị làm nguội; 8-tháp giải hấp thụ; 9- thùng ngưng tụ; 10- scrubo; 11-thiết bị cấp nhiệt (đun nóng); 12-bề mặt trao đổi nhiệt Sơ đồ hệ thống hấp thụ khí SO2 dimetyl-anilin theo trình ASRACO giới thiệu hình Khí thải sau lọc bụi gạt sương axit sunfuric lọc điện scrubo đưa vào tháp hấp thụ xảy trình sau đây: ¬ Hấp thụ khí SO2 dimetyl-anilin khan ¬ Khử SO2 lại khí dung dịch natri cacbonat loãng để thu sunfit bisunfit natri dùng giai đoạn ¬ Hấp thụ đimetyl-anilin axit sunfuric loãng thu sunfat đimetyl- anilin Phần tháp hấp thụ chia thành tám tầng tưới dung dịch Lượng nhiệt tỏa trình hấp thụ SO2 đimetyl-anilin khử thiết bị làm nguội 6: dung dịch sau tưới tầng chảy làm nguội đưa xuống cho tầng dưới; tầng tưới dung dịch tuần hoàn, hấp thụ bão hòa khí SO2 màu chuyển từ màu vàng nhạt sang màu đỏ thẩm Phần tháp hấp thụ gồm hai tầng tưới dung dịch natri cacbonat loãng Phần tháp chia thành 14 tầng dùng axit sunfuric loãng để tưới Chất hấp thụ bão hòa từ tháp hấp thụ đun nóng bề mặt trao đổi nhiệt 12 nhờ lượng nhiệt thân chất hấp thụ hoàn nguyên từ tháp giả hấp thụ để tưới vào phần (phần bốc hơi) tháp Khí SO 2, đimetyl-anilin nước bốc lên tháp đưa vào thùng ngưng tụ 9, nước đimetyl-anilin ngưng tụ lại, khí SO2 tiếp sang tháp rửa cuối số 10 để dùng nước khử đimetyl-anilin tạo thành sunfit dimetyl-anilin nhờ có mặt SO2 Dung dịch hình thành với nước ngưng từ thùng ngưng tụ dùng để tưới vào phần trện tháp Chất hấp thụ hoàn nguyên với nước ngưng từ phía phần bốc làm nguội sơ bề mặt trao đổi nhiệt 12 tiếp tục làm nguội sâu thiết bị vào bể hân li 4, đimetyl-anilin tách khỏi nước chảy vào bể chứa để tưới cho tháp hấp thụ Một phần nước tách từ thùng phân li vào bể chứa dùng để tưới vào phần gọi phần hoàn nguyên tháp giải hấp thụ phục vụ cho việc hoàn nguyên đimetyl-anilin Phần nước lại với dung dịch hấp thụ chảy từ phần phần tháp hấp thụ vào bể chứa Dung dịch bể chứa có chứa lượng nhỏ chất dimetyl-anilin dạng lơ lửng đưa vào bể phân ly dung dịch loãng số 7, sau phần nước chảy vào bể chứa chất lơ lững đậm đặc tiếp vào bể phân ly Phần nước bể có chứa chất sau: ¬ Axit sunfuric loãng dung dịch sunfat đimetyl-anilin từ phần tháp hấp thụ ¬ Dung dịch natri cacbonat loãng có chứa sunfit bisunfit natri ¬ Dung dịch sunfit đimetylanilin loãng từ phần bốc tháp giải hấp thụ ¬ Từ bể chứa nước dùng để tưới vào phần tháp giải hấp thụ ¬ Tại dòng nước ,sunfit đimetyl-anilin phân giải thành đimetyl- anilin khí SO2 chúng theo nước bốc lên Cũng đây, nhiệt hoàn nguyên, sunfat đimetyl-anilin tác dụng với sunfit bisunfit natri tạo thành đimetyl anilin tự do, khí SO2 natri sunfat Hỗn hợp khí SO2, đimetyl-anilin nước bốc lên thoát khỏi tháp giải hấp thụ, dung dịch natri sunfat thải Ở phía phần bốc phần hoàn nguyên tháp dung dịch đun nóng đốt 11 Dung dịch thải không chứa đimetyl-anilin Độ pH dung dịch thải giữ mức 5-6 cách điều chỉnh lượng natri cacbonat tưới vào phần tháp hấp thụ [...]... nguội Sơ đồ hệ thống xử lý SO2 bằng nước kết hợp với oxi hóa bằng chất xúc tác được thể hiện ở hình 14.1b 4.2.4 Xử lý SO2 bằng đá vôi (CaCO3) hoặc vôi nung (CaO): Xử lý SO2 bằng vôi là phương pháp được áp dụng rộng rãi trong công nghiệp và hiệu quả xử lý cao, nguyên liệu rẻ tiền và sẵn có ở mọi nơi Các phản ứng hóa học xảy ra trong quá trình xử lý: CaCO3 + SO2 = CaSO3 + CO2 CaO + SO2 = CaSO3 CaSO3 +... đổ thành khuôn Phân dung dịch nổi bên trên được đưa sang thiết bị bốc hơi chân không 4 rồi đưa qua máy lọc ly tâm 5 để tách amoni sunfat Đặc điểm của phương pháp xử lý SO2 bằng amoniac có chưng áp là sản phẩm cuối cùng thu được chủ yếu gồm amoni sunfat c /Xử lý SO2 bằng amoniac và vôi Hình4 .4: Sơ đồ hệ thống xử lý SO2 bằng amoniac kết hợp với sữa vôi Hỗn hợp hơi nước và amoniac được phun trực tiếp vào... với amoni bisunfit và tạo lưu huỳnh đơn chất nhiều hơn gấp 2 lần (NH4)2S2O3 + 2 NH4HSO3 = 2(NH4)2SO4 + 2S + H2O Lưu huỳnh đơn chất lại tác dụng với sunfit Cứ như vậy tốc độ phản ứng phân hủy dung dịch làm việc sẽ hoàn toàn biến thành amoni sunfat và lưu huỳnh đơn chất a/ Hệ thống xử lý SO2 bằng amoniac theo chu trình Sơ đồ hệ thống xử lý SO2 bằng ammoniac: Hình 4.2: Sơ đồ xử lý SO2 bằng amoniac Khí... NOx 2,20 0,68 – 1,02 Sunfua dioxit SO2 0,17 ((Trần Ngọc Chấn, ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 1, trang 13) 2 CƠ CHẾ HÌNH THÀNH: 0,47 2.1 Cơ cấu tổ chức và liên kết: SO2 là một phân tử C2V cong, nhóm điểm đối xứng Về điện tử đếm formalisms, các nguyên tử lưu huỳnh có trạng thái ôxi hóa của +4, một phụ trách chính thức của 0 Nó được bao quanh bởi 5 cặp điện tử và có thể được mô tả như là một phân... của lý thuyết quỹ đạo phân tử , hầu hết các điện tử hóa trị được tham gia vào liên kết S-O 2.2 Cơ chế hình thành: 2.2.1 Đốt Sulfur Dioxide: Sulfur dioxide là sản phẩm của việc đốt lưu huỳnh : S8 + 8 O2 → 8 SO2S8 + 8 O2 → 8 SO2 Các đốt của sulfua hydro và các hợp chất organosulfur tiền tương tự 2 H 2S + 3 O2 → 2 H2O + 2 SO2 , 2 H2S + 3 O2 → 2 H2O + 2 SO2 Các nung quặng sulfua như pyrit, sphalerit, và. .. amoniac để xử lý Mangan sunfat và tiếp theo là oxy hóa hydrat bằng oxy trong không khí và hơi nước: MnSO4 + 2NH4OH → Mn(OH)2 + (NH4)2SO4 Mn(OH)2 + 0,5iO2 + n(n-1)H2O → MnO2+ i.nH2O Trong đó: i = 0,5-0,8 và n = 0,1-1,0 4.1.5 Xử lý SO2 bằng vôi và dolomit trộn vào than nghiền: Quá trình đốt nhiên liệu than nghiền có trộn bột vôi và dolomit để khử khí SO 2 mới được áp dụng trong những năm gần đây và hiện... đường ống dẫn vào hệ thống hai scrubo lắp nối tiếp 1 và 2 Khí SO2 trong khói thải kết hợp với amoniac tạo thành sunfit và bisunfit amoni Trong scrubo 1 phần lớn tro bụi và các sản phẩm sunfit, bisunfit được loại ra khỏi dòng khí và theo dung dịch tưới chảy xuống thùng chứa 7 Tại đây nhiệt dộ khí cũng hạ xuống còn khoảng 600C Tiếp theo khí đi vào scrubo 2 và các sản phẩm tạo thành từ SO2 và amoniac còn... không lớn, có thể chế tạo thiết bị bằng vật liệu thông thường, không cần đến vật liệu chống axit và không chiếm nhiều diện tích xây dựng 4.2.5 Xử lý SO2 bằng Amoniac: Amoniac và khí SO2 trong dung dịch nước có phản ứng với nhau tạo ra muối trung gian amoni sunfit lại tác dụng tiếp với SO2 và H2O để tạo ra muối amoni bisunfit theo phản ứng sau: SO2 + 2 NH3 + H2O = (NH4)2SO3 (NH4)2SO3 + SO2 + H2O = 2 NH4HSO3... khí SO2 với độ đậm đặc axit sunfuric 100% để dùng vào mục đích sản xuất Ở bảng 4.8 là lượng nước lý thuyết cần để hấp thụ 1 tấn khí SO2 trong khí thải cho đến giới hạn bão hòa ứng với nhiệt độ và nồng độ ban đầu khác nhau của SO2 trong khí thải Bảng 4.8: Lượng nước lý thuyết tính bằng m3 cần để hấp thụ 1 tấn SO2 đến trạng thái bão hòa ứng với nhiệt độ và nồng độ SO2 khác nhau trong khí thải Nồng độ SO2. .. người: SO2 và hợp chất của SO2 là những chất có tính kích thích, ở nồng độ nhất định có thể gây co giật cơ trơn của khí quản Ở nồng độ lớn hơn sẽ gây tăng tiết dịch niêm mạc đường khí quản Khi tiếp xúc với mắt chúng có thể tạo thành axit SOx có thể xâm nhập vào cơ thể con người qua các cơ quan hô hấp hoặc các cơ quan tiêu hóa sau khi được hòa tan trong nước bọt Và cuối cùng chúng có thể xâm nhập vào hệ