LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình đồGIÁO án, chúng nhận đuợc quan tâm, NHẶN XÉTlàm CỦA VIÊNem HƯỚNG DẪN tận tình truyền đạt kiến thức chuyên môn cần thiết quý báu tù’ phía giáo viên huớng dẫn Đen với dẫn dắt cô chúng em hoàn thành đồ án “ Xử Lý Khí SƠ2 Bằng Sữa Vôi Công Suất 2000 m3/h” Chúng em xin chân thành cảm on cô Võ Thị Thu Như người hướng dẫn giúp đõ chúng em hoàn thành đồ án đế đạt kết khả quan Việc nghiên cứu thu thập thông tin từ tài liệu sách báo, để chúng em áp dụng tổng kết lại kiến thức mà chúng em học, đồng thời rút kinh nghiệm thực tế suốt trình thực đồ án Với kiến thức hạn chế, em mong qua đồ án này, chúng em nhận nhiều đóng góp quý báu thầy cô nhằm giúp chúng em hiểu thêm vận dụng kiến thức dể đạt kết tốt sau Điếm số Điêm chữ: _ Tp.HCM, ngày .tháng năm 2010 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Điếm số Điêm chữ: _ Tp.HCM, ngày .tháng năm 2010 Chương 1: Tổng quan khí thải SƠ2 Suníìia dioxit (S02) chất ô nhiễm phố biến sản xuất công nghiệp hoạt động người Nguồn phát thải chủ yếu tù’ trung tâm nhiệt điện, tù’ lò nung, lò khí đốt nhiên liệu than, dầu khí đốt có chưa s hay hợp chất có chứa s Ngoài ra, số công đoạn công nghiệp hóa chất, luyện kim thải vào khí lượng S02 đáng kể Trên giới hàng năm tiêu thụ đến tỷ than đá loại gần tý dầu mỏ Khi thành phần lưu huỳnh nhiên liệu trung bình chiếm 1% lượng S02 thải vào khí quyến 60 triệu / năm Đó chưa kể lượng S02 thải từ ngành công nghiệp khác Vấn đề ô nhiễm khí khí S02 từ lâu trở thành mối hiểm hoại nhiều quốc gia nước phát triển giới Chính lý nêu trên, công nghệ xử lý sunfua dioxit khí thải công nghiệp nghiên cứu sớm phát triển mạnh mẽ Ngoài tác dụng làm khí bảo vệ môi trường, xử lý SO2 có ý nghĩa kinh tế to lớn SO2 thu hồi từ khí thải nguồn cung cấp nguyên liệu cho nhà máy sản xuất axit suníìiaric (H2SO4) lun huỳnh nguyên chất Với tầm quan trọng nêu trên, vấn đề xử lý S02 quan tâm lựa chọn phương pháp để thực I Đặc điểm khí SO2 Lưu huỳnh dioxit chất chủ yếu gây ô nhiễm môi trường Nó sinh đốt cháy nhiên liệu hóa thạch (than dầu khí đốt), thoát vào bầu khí nguyên nhân gây mưa axit Mưa axit tàn phá nhiều rừng cây, công trình kiến trúc đá kim loại, biến đất đai trồng trọt thành vùng hoang mạc Không khí chưa SO2 gây hại cho sức khỏe người (gây viêm phổi, mắt,da) S02 chất khí không màu, mùi kích thích mạnh, dễ hóa lỏng, dễ hòa tan nước với nồng độ thấp ( điều kiện bình thường thể tích nước hòa tan với 40 thể tích SO2) SO2 có nhiệt độ nóng chảy ỏ’ -75°c nhiệt độ sôi -10°c Độc ^ Sau tínhđây chung phạm SƠ2 vi nồng thể độ gâyở độc rối loạncácchuyến triệu chứng hóa protein biểu đường,khí thiếu vitamin B c, ức chế enzyme oxydaza nhiễm SƠ2 Khi hàm lượng thấp, SO2 sưng niêm mạc Khi liều lượng cao ( > 0,5 mg/m3) SO2 gây tức thở, ho, viêm loét đường hô hấp Nếu hít phải SO2 nồng độ cao gây tử vong Khí SO2 khí độc hại không sức khỏe người, động thực vật mà tác động lên vật liệu xây dựng, công trình kiến trúc,làm thiệt hại mùa màng, nhiễm độc trồng S02 xâm nhập vào thể người qua quan hô hấp quan tiêu hóa sau hòa tan nước bột Và cuối chúng xâm nhập vào hệ tuần hoàn Khi tiếp xúc với bụi, SO2 tạo hạt axit nhỏ, hạt xâm nhập vào các tuyến huyết mạch kích thước chúng nhỏ 2-3 pm SO2 xâm nhập vào thể người qua da gây chuyển đổi hóa học, kết II Cơ sở lý thuyết phương pháp hấp thu: hàm lượng kiềm máu giảm, ammoniac bị thoát qua đường tiểu có ảnh Giớihưởng thiệu: đến tuyến nước bột Hầu hết dân củ sống quanh khu vực nhà máy khu công nghiệp có nồng độ S02 mắc bệnh đường hô hấp.thu trình kỹ thuật hóa học mà tron lĩnh vực Hấp kiểm soát ô nhiễm không khí, trình thường xuyên ứng S02 khíkhí gặp oxyquá hóatrình dướitruyền tác động dụng Khí để xử lý độc hại Hấp thu chất khốicủa mà nhiệt độ, ánh sang chúng chuyển thành SO3 phân tử chất khí chuyển dịch hòa tan vào pha lỏng Sự hòa tan diễn đồng thời với phản ứng hóa học hợp phần Khikhí gặpvà nước H20không = H2SO4 nguyên nhânhọc gây Truyền nên mưakhối axit thực gây pha phaSO3 lỏng+ có phản ứng hóa thiệt hại lớn, ảnh hưởng xấu đến phát triển thực vật Khi tiếp xúc chất trình khuếch tán mà chất khí ô nhiễm dịch chuyển từ với môi có độ chứacao hàm - có ppm vài thể trạng thái trường có nồng hơnlượng đến S02 trạngtừthái nồngtrong độ thấp hơn.cóViệc gây thương tổn Đối với loại thực vật nhạy cảm nấm, địa khử chất khí ô nhiễm diễn theo ba giai đoạn: y, hàm lượng 0,15 - 0,3 ppm gây độc tính cấp - Khuếch tán chất ô nhiễm đến bề mặt chất lỏng Sự có mặt S02 không khí ẩm tác nhân gây ăn mòn kim loại, tông ngang cácqua công trìnhtiếp kiến hỏng, - bê Truyền bề mặt xúatrúc pha S02 khí / làm lỏnghư ( hòa tan).làm thay đổi tính vật lý, làm thay đổi màu sắc vật liệu xây dựng đá vôi - Khuếch tán chất khí hòa tan từ bề mặt tiếp xúc pha vào pha lỏng Sự chênh lệch nồng độ bề mặt tiếp xúc pha thuận lợi cho động lực trình trình hấp thu khí diễn mạnh mẽ điều kiện diện tích bề mặt tiếp xúc lớn, độ hỗn loạn cao hệ số khuếch tán cao Bởi số hợp phần hỗn hợp khí có khả hòa tan hòa tan Khi ốc iều kiện khác không đối mà nhiệt độ tháp tăng hệ số Henry tăng Ket ảnh hưởng đường cân dịch chuyển phía trục tung Ket làm ảnh hưởng đường cân dịch chuyển phía trục tung Neu đường làm việc AB không đổi động lực trung bình giảm Thậm chí có tháp không làm việc nhiệt độ tăng so với yêu cầu kỹ thuật Nhưng nhiệt độ tăng có lợi làm cho độ nhớt hai pha khí lỏng tăng - Ảnh áp suất: Neu điều kiện khác giữ nguyên mà tăng áp suất tháp hệ số cân tăng cân dịch chuyển phía trục hoành Khi đường làm việc AB không đối dẫn đến động lực trung bình tăng qua trình truyền khối tốt Tuy nhiên, việc tăng áp suất thường kèm theo tăng nhiệt độ Mặt khác, tăng áp suất gây khó khăn việc chế tạo vận hành tháp hấp thu - ảnh hưởng yếu tố khác Tính chất dung môi, loại thiết bị, cấu tạo thiết bị, độ xác dụng cụ đo, chế độ vận hành tháp có ảnh hưởng đến hiệu suất hấp thu Các phương pháp xử lý: Đe hấp thu khí S02 sử dụng nước, dung dịch huyền phù muối kim loại kiềm kiềm pha 2.1 Hấp thu bàng nước Quá trình xảy theo sơ đồ phản ứng: SƠ2 + H20 H+ + HS03“ Hấp thu bàng nước phương pháp đơn giản áp dụng sớm để loại bỏ khí S02 khí thải, khói từ loại lò công nghiệp Sơ đồ hệ thống xử lý SO2 nước gồm giai đoạn: - Hấp thụ S02 bàng cách phun nước vào dòng khí thải cho khí thải di qua lớp vật liệu đệm ( vật liệu rỗng ) cod tưới nước scrubơ - Giải thoát khí SO2 khỏi chất hấp thu để thu hồi S02 (nếu cần) nước cao Cụ thể 100°c SƠ2 bốc cách hoàn toàn khí thoát có lẫn nước Bang phương pháp ngưng tụ người ta thu khí SO2 với độ đậm đặc « 100% để dùng vào mục đích sản xuất axit suníuric Lượng nước thực tế phải lớn so với lượng nước lý thuyết nước sau khỏi thiết bị hấp thu đạt tới mức bão hòa khí S02 Đe giải hấp thu cần phải đun nóng lượng nước lớn tức phải có nguồn cấp nhiệt công suất lớn Ngoài ra, để sử dụng lại nước cho trình hấp thu phải làm nguội nước xuống gần 10°c - tức phải cần đến nguồn cấp lạnh Đây vấn đề không đơn giản tốn Từ vấn đề phương pháp hấp thu khí S02 nước áp dụng khi: - Nồng độ ban đầu khí S02 khí thải tương đối cao Chãi iàỉ Nước lam nơuòì Hinh 1.1: sơ đồ xử lý khí SƠ2 nước - tháp hấp thu; 2-tháp giải thoát khí SO2; 3-thiết bị ngưng tụ 4,5- thiết bị trao đổi nhiệt; 6- bơm 2.2 Hấp thu SO2 sữa vôi: Xử lý SO2 sữa vôi phương pháp áp dụng rộng rãi công nghiệp hiệu xử lý cao, nguyên liệu rẻ tiền có sẵn nơi S02 + Ca(OH)2 = CaSOs + H20 Ưu điểm bậc phương pháp công nghệ đơn giản, chi phí đầu tư ban đầu không lớn, chế tạo thiết bị vật liệu thông thường, không cần đến vật liệu chống axit không chiếm nhiều diện tích xây dựng • Sơ đồ công nghệ: : sơ đồ xử S02 sữa vôi 2.3 lý xử lý khí SO2 amoniac: Ammoniac khí SO2 dung dịch nước có phản ứng với tạo muối trung gian amoni suníìt lại tác dụng tiếp với SO2 H20 để tạo muối amoni bisuníĩt theo phản ứng sau: S02 + 2NH3 = (NH4)2S03 (NH4)2SO3 + sò2 + H20 = 2NH4HSƠ3 Lượng bisunílt tích tụ dần dung dịch hoàn nguyên cách nung nóng chân không, kết thu amoni suníĩt S02 Amoni suníĩt lại sử dụng tiếp để khử S02: 2NH4HS03 -> (NH4)2so3 + S02T + H20 Ngoài ra, dung dịch xảy phân hủy suníit bisuníìt amoni thành sunfat amoni lun huỳnh đơn chất theo phản ứng sau đây: 2NH4HS03 + (NH4)2S03 = 2(NH4)2S04 + s + H20 Lưu huỳnh đơn nguyên chất hình thành theo phản ứng đến lượt lại tác dụng với amoni suníĩt tạo thiosunfat: (NH4)2so3 + s = (NH4)2S203 Sau thiosuníat lại kết hợp với amoni bisuníìt tạo lun huỳnh đơn chất nhiều gấp lần: (NH4)2S2Ơ3 + 2NH4HS03 = 2(NH4)2S04 + 2S + H20 Lưu huỳnh đơn chất lại tác dụng với suníĩt Cứ tốc độ phản ứng phân hủy dung dịch làm việc tăng dần dung dịch làm việc hoàn toàn biến thành amoni sunfat lưu huỳnh đơn chất Lùu huỳnh Hình 1.3: Sơ đồ xử lý SƠ2 ammoniac 1- scrubơ; 2,4- thiết bị làm nguội; 3- tháp hấp thu nhiều tầng; 5- tháp hoàn nguyên; 6- tháp bốc hơi; 7- thùng kết tinh 8- máy vắt khô ly tâm; 9- nồi chưng áp 2.4 Xử lý magie oxit (MgO): Phương pháp dựa phản ứng sau: MgO + SO2 = MgS03 Magie suníĩt lại tác dụng tiếp với so? bisunílt: MgS03 + so? +H20 = Mg(HS03)2 Một phần magie sunílt tác dụng với oxy khói thải để tạo thành sunfat: 2MgS03 + 02 = 2MgS04 Magie sunfat hoạt tính SO2 phản ứng oxy hóa suníĩt không mong muốn Tuy nhiên nồng độ MgS04 dung dịch làm việc đạt 120 -ỉ- 160 g/1 trình oxy hóa suníĩt nước ngưng lại không tiếp tục xảy Magie bisuníĩt bị trung hòa cách bổ sung thêm MgO mới: Mg(HS03)? + MgO = 2MgS03 + H2Ọ Độ hòa tan magie suníit nước hạn chế, MgS03 kết tủa thành tinh hexahydrat MgS03.6H20 nhiệt độ 50°c hexahydrat biến thành trihydrat MgS03.3H20 Các tinh thể tách khỏi dung dịch huyền phù, sấy khô xử lý nhiệt nhiệt độ 800 -ĩ- 900°c để thu hồi MgO S02 Magie oxit quay trở lại chu trình làm việc, S02 đậm đặc có bão hòa có nhiệt độ 260°c Điều cho phép tiến hành phân ly ZnSƠ3 lò múp thu hồi SƠ2 với nồng độ w 100% lúc MgSƠ3 phân ly dòng sản phẩm cháy nhiên liệu nung đạt nồng độ không vượt 15 + 20% 2.6 xử lý SO2 chất hấp thụ hữu cơ: Quá trình xử lý khí SO2 khí thải chất hữu áp dụng nhiều công nghiệp luyện kim màu Chất hấp thu SO2 sử dụng phổ biến amin thơm aniline C6H5NH2, toluidin CH3C6H4NH2, xylidin (CH3)2C6H3NH2 dimetyl-anilin C6H5N(CH3)2 Thực tế cho thấy dung dịch xylidin nước có nhiều ưu điểm sử dụng để khử S02 khói thải với nồng độ thấp, nồng độ S02 khói thải tương đối cao (trên 2%) dimetyl- aniline có ưu • Quá trình sunTidin: Khí thải sơ làm nguội lọc bụi thiết bị lọc điện, sau cho qua tháp hấp thu đặt nối tiếp Các tháp hấp thu tưới hỗn họp xylidin- nước theo sơ đồ chuyển động ngược chiều dòng khí dung dịch hấp thu Trong trình hấp thu S02 bàng xylidin có tỏa lượng nhiệt đáng kể, cần làm nguội dung dịch thiết bị trao đối nhiệt Khí khỏi tháp hấp thu có chứa xylidin cần cho qua scrubơ để thu hồi xyĩidin axit suníuric loãng • Quá trình khử SO2 dimetylanilin - trình ASARCO Khí thải sau lọc bụi giọt sương axit suníuric lọc điện sucrubơ đưa vào tháp hấp thu xảy ba trình sau: - Hấp thu khí S02 dimetyl - aniline khan - Khử S02 lại khí dung dịch natri cacbonat loãng để thu sunfit bisuníĩt natri dùng cho giai đoạn - Hấp thu dimetyl - aniline axit suníuric loãng thu sunfat dimetyl - aniline • It kim loại • It bám cặn Thiết bị hấp thụ có chức tạo bề mặt tiếp xúc pha khí pha lỏng lớn tốt Sau số loại tháp thông dụng * Tháp đệm: Chất lỏng thường cho vào từ đỉnh tháp làm cho nhỏ giọt lớp vật liệu đệm có diện tích bề mặt rộng lớn Dòng chảy lỏng - khí tháp đệm thường dòng chảy ngược chiều Tốc độ tối đa dòng chất lỏng chất khí tháp xác định yếu tố giới hạn ngập lụt lôi theo Đặc điếm tháp đệm là: Xảy tượng ngập lụt lượng chất lỏng biến đổi, đường kính tháp nhỏ, chất lỏng dâng lên thấp, tổn thất áp suất thấp, khối lượng khô lớp đệm nặng hon mâm giá thành thấp Các tháp đệm ưa chuộng hệ thống lắp đặt nhỏ, bảo dưỡng ăn mòn, chất lỏng tạo bọt cao, tỉ lệ lỏng /khí (L/G) cao yêu cầu độ giảm áp thấp Ưu điếm: Diện tích bề mặt tiếp xúc khí dung dịch lớn, khả hòa trộn hai pha nhiều thời gian lưu lớn * Tháp mâm: Tháp mâm có cấu tạo thân tháp hình trụ thắng đứng có gắn mâm có cấu tạo khác Hai mâm thông dụng mâm chop sủi bột mâm lưới sang Chất lỏng vào tháp đỉnh mâm thích họp chảy xuống nhờ trọng lực qua mâm ống chảy chuyền Pha khí từ lên qua mâm nhờ khe hở cấu tạo mâm tạo nên Trong mâm, tiếp xúc pha lỏng pha khí diễn mâm (chính xác * Tháp phun: Tháp phun tháp có cấu phun chất lỏng học hay áp suất, chất lỏng phun thành giọt nhỏ thể tích rỗng thiết bị cho dòng khí qua Các tháp phun thường áp dụng trường hợp đòi hỏi độ giảm áp pha khí nhỏ có diện bụi lơ lửng dòng khí thải Tháp hấp thu phải thoải mãn yêu cầu sau: Hiệu có khả cho khí qua, trở lực thấp ([...]... h p thu 2 Bộ tách tinh thể 5 Thùng h a trộn dung dịch h p thu ❖ Thuyết minh quy trình công nghệ: Khói thải sau khi được lọc sạch tro bụi đi vào tháp h p thu 1, trong đó xảy ra quá trình h p thu khí SƠ2 bằng dung dịch sữa vôi Nước chua (chứa axit) chảy ra từ tháp h p thu được bổ sung thường xuyên bằng sữa vôi mới Trong nước chảy ra từ tháp h p thu có chứa nhiều suníĩt và canxi suníat dưới tinh thể: CaSO3.0, 5H2 O,... tháp Nhuợc điểm chính là phát sinh một luợng nước thải Nhược điểm này có thể khắc phục bằng cách sử dụng tuần hoàn dung dịch xử lý nhằm triệt để lượng h a 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 trình chu trình kín, chỉ thải bỏ một lượng nhỏ khi tháo cặn bùn từ bể lắng II.2 quy trình công nghệ * Chú thích: 1 Tháp h p... trong những trường h p đòi h i độ giảm áp pha khí là nhỏ nhất và có sự hiện diện của các bụi lơ lửng trong dòng khí thải Tháp h p thu phải thoải mãn các yêu cầu sau: Hiệu quả và có khả năng cho khí đi qua, trở lực thấp ( ... trình công nghệ * Chú thích: Tháp h p thu Bộ tách tinh thể Thùng h a trộn dung dịch h p thu ❖ Thuyết minh quy trình công nghệ: Khói thải sau lọc tro bụi vào tháp h p thu 1, xảy trình h p thu khí. .. không vượt 15 + 20% 2.6 xử lý SO2 chất h p thụ h u cơ: Quá trình xử lý khí SO2 khí thải chất h u áp dụng nhiều công nghiệp luyện kim màu Chất h p thu SO2 sử dụng phổ biến amin thơm aniline C 6H5 NH2,... ứng S02 kh khí gặp oxyquá h atrình dướitruyền tác động dụng Khí để xử lý độc h i H p thu chất khốicủa mà nhiệt độ, ánh sang chúng chuyển thành SO3 phân tử chất khí chuyển dịch h a tan vào pha lỏng