Chương I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ KHÍ SO2 I.1 TỔNG QUAN VỀ KHÍ SO2: I.1.1.Tình hình phát sinh chất ô nhiễm nhà máy phát điện: Năm 1985, tổng công suất nguồn điện Việt Nam khoảng 4000MW, nhiệt điện 21% Năm 1994, tổng sản lượng nhà máy điện ước tính khoảng 12000GW, sản lượng nhiệt điện 19%.Năm 2000, công suất nguồn điện nước ta đạt tới 7100 MW Trong nhiệt điện than-dầu 21,8% Các nhà máy nhiệt điện sở phía Bắc dùng than Hòn Gai với đặc điểm hàm lượng lưu huỳnh thấp(0,5-0,8% khối lượng) Lượng tiêu hao than tiêu chuẩn tính cho kWh điện từ 0,473 kg ( Phả Lại) đến 0,808 kg (Ninh Bình, trước năm 1995),mức trung bình giới nhỏ 0,4 kg Năm 1993, lượng than sử dụng cho nhà máy nhiệt điện phía Bắc 479,520 Như thải khí 6713 khí SO 2, 2724 NOX, 277,9.103 CO2 1490,8 bụi 203,5.103 xỉ Các sở phía Nam sử dụng dầu FO, hàm lượng lưu huỳnh thường cao (2,5-3% khối lượng) Gần vận chuyển khí đốt vào bờ, số sở chuyển sang sử dụng nhiên liệu khí đốt, tình hình môi trường xung quanh sở cải thiện Nguồn thải ô nhiễm nhà máy Nhiệt điện Ninh Bình chủ yếu bụi (TSP) khí độc hại (SO2, NO2, CO2, CO) đốt nhiên liệu than gây ra, nguy hại bụi SO2 Hiện nay, vấn đề khử bụi khí độc nhà máy nhiệt điện cần thiết Nếu biện pháp khắc phục nồng độ chất ô nhiễm môi trường không khí( bụi, SO 2, CO) khu dân cư xung quanh nhà máy phần lớn vượt trị số tiêu chuẩn cho phép Dưới xin đưa trường hợp ô nhiễm không khí nhà máy Nhiệt điện thuộc tỉnh Đồng Nai:  Tải lượng ô nhiễm không khí thải từ nồi đốt than nhà máy Nhiệt điện đốt than gồm tổ máy phát công suất 150 MW thuộc tập đoàn Công nghiệp Formosa: Chất ô nhiễm Hệ số ô Tải lượng ô nhiễm nhiễm Máy phát số Máy phát số (kg/tấn) Kg/h g/s Kg/h g/s Bụi 5A 361,0 100,0 361,0 100.0 SO2 19,5 S 1.567 453,3 1.567 453,3 NO2 10,5 757,4 210,0 757,4 210,0 CO 0,3 21,6 6,0 21,6 6,0 THC 0,055 4,0 1,1 4,0 1,1 Nguồn: Trung Tâm Công Nghệ Môi Trường ,năm 2003 Tổng Kg/h 722,0 3.134 1.514,8 43,2 8,0 g/s 200,0 870.0 420,0 12,0 2,2 Nồng độ khí thải ống khói máy phát điện sau xử lý nhà máy Nhiệt điện đốt than thuộc tập đoàn Công nghiệp Formosa: Chất ô nhiễm Máy phát số Nồng độ khí thải có kiểm soát(mg/Nm3) Tiêu chuẩn khí thải TCVN 5939:1995 (Cột B) -1- Máy phát số Nồng độ khí thải có kiểm soát (mg/Nm3) Tiêu chuẩn khí thải TCVN 6991:2001 Bụi 50 400 50 SO2 143 500 143 NO2 410 1000 82 CO 40 500 40 THC 7 Nguồn : Trung tâm Công nghệ Môi trường ,tháng 03/2004 400 150 300 150 705 Sơ đồ hệ thống kiểm soát khí thải Nhà máy Nhiệt điện đốt than thuộc tập đoàn Công nghiệp Formosa: Nước nóng MgO Khí thải/ Thu hồinhiệt Bể chứa ,Mg(OH)2 Lọc bụi tĩnh điện Hệ thống khử lưu huỳnh (FGD) Ống khói Tro khô Trạm xử lý nước thải tập trung nhà máy điện Sông Thị Vải Bánh bùn _ Hệ thống lọc bụi tĩnh điện: khí thải trình đốt than nồi truyền qua thiết bị lọc tĩnh điện để tách bụi Bụi làm lạnh lưu giữ bồn chứa,sau vận chuyển cho nhà máy ximăng để tái sử dụng nguyên liệu để sản xuất clinke bán cho nhà máy bêtông trộn sẵn Hiệu suất tách bụi:99,7% _ Hệ thống khử lưu hùynh (FGD): Nhà máy sử dụng than có hàm lượng sulfur 1,3% sử dụng nhiên liệu đốt lò Nếu biện pháp kiểm soát ô nhiễm,nồng độ khí SO2 vượt tiêu chuẩn cho phép Do hệ thống khử lưu hùynh khí thải lắp đặt để tách oxit lưu hùynh Chất hấp thụ Mg(OH) tạo cách hòa MgO vào nước nóng Hiệu suất tách sulfua đạt khỏang 95% _ Kiểm soát khí thải:Hệ thống kiểm soát khí thải liên tục tự động(CEMS) lắp đặt đỉnh ống khói để kiểm soát lượng khí thải Hệ thống báo động thành phần khí thải vượt tiêu chuẩn tự động thông báo cho người vận hành giảm bớt lượng thải sữa chữa thiết bị để giảm thiểu ô nhiễm -2- Vấn đề ô nhiễm bầu khí khí SO từ lâu trở thành mối hiểm họa nhiều quốc gia, nược phát triển giới Vì lý nêu trên, công nghệ xử lý khí SO2 có ý nghĩa kinh tế to lớn SO thu hồi từ khí thải nguồn cung cấp nguyên liệu cho nhà máy sản xuất axit sunfuric(H2SO4) lưu huỳnh nguyên chất I.1.2.Tổng quan khí SO2: I.1.2.1.Tính chất khí SO2 Anhydritsunphurơ loại thể khí không màu, có mùi chua sốc có tính kích thích mạnh SO2 có phân tử lượng 64, nặng không khí, tỷ trọng 2,26 dễ hoà tan nước, dung dịch rượu mêtylic (CH3OH) rượu êtylic (C2H5OH) loại este Ơ 200C, thể tích nước hoà tan 40 thể tích khí SO 2, hoà tan nước phần khí kết hợp với nước để tạo thành axit sunphurơ SO2 + H2O > H2SO4 Anhydritsunphuơ axitsunphurơ Cũng nhiệt độ 200C áp suất atm, khí SO ngưng tụ thành chất lỏng suốt không màu, sôi -100C SO2 lỏng bay thu nhiệt mạnh làm nhiệt độ môi trường xuống thấp (có thể hạ tới -500C) I.1.2.2.Ảnh hưởng sinh lý SO2 Khi tiếp xúc với nơi ẩm ướt thể người, trước hết khí SO chuyển thành axit sunphurơ (H2SO3) sau biến thành axit sunphuric (H2SO4) Như ta biết, khí SO2 dễ hoà tan nướcnên chủ yếu SO2 tác dụng tưói đường hô hấp niêm mạc mắt Khi hít phải khí SO2 niêm mạc khí quản bị kích thích sinh ho ; có đới bị co rút làm người bị nạn không nói Tuy vậy, đứng lâu nơi không khí nhiễm nhẹ khí SO2 ta cảm thấy “quen” dần I.1.2.3.Các triệu chứng nhiễm độc SO2 Người bị nhiễm độc khí SO đầu thấy trào nước mắt, chảy nước mũi, nhức đầu, lợm giọng, chân tay bải hoại, dầynh ách khó chịu, đau bụng, ỉa chảy, thở gấp, tức ngực cảm giác với lạnh Nếu bị nhiễm độc mãn tính dẫn tới viêm da, viêm khí quản, viêm phổi biến chứng thành mọng nước phổi, phản ứng vị giác khứu giác giảm sút, mắt đỏ, sưng húp Nếu để SO2 lỏng bắn vào mắt làm cho người bị cứng hoá I.1.2.4.Phạm vi gây nhiễm độc SO2 Sau phạm vi nồng độ gây độc triệu chứng biểu nhiễm độc SO2 Nồng độ SO2 không khí (mg/l) 0,0008 – 0,013 0,020 – 0,030 0,05 Tác hại gây độc Có thể ngửi thấy mùi Có kích thích cổ họng Kích thích mạnh cổ họng, gây ho 0,130 – 0,260 Chịu đựng đước khoảng 0,5 đến 1,000 – 1,200 Trong thời gian ngắn nhiễm độc nặng -3- I.2 CƠ SỞ LÍ THUYẾT CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÍ: I.2.1 Sơ lược phương pháp hấp thụ ( Absorption method): Hấp thụ phương pháp làm khí thải độc hại ( chất bị hấp thụ ) vào môi trường lỏng ( dung môi hấp thụ) Khi tiếp xúc với khí thải,chất độc hại tác dụng với chất môi trường mỏng giữ lại theo cách hấp thụ vật lý hấp thụ hóa học  Hấp thụ vật lý: thực chất hòa tan chất bị hấp thụ vào dung môi hấp thụ,chất khí hòa tan không tạo hợp chất hóa học với dung môi ,nó thay đổi trạng thái vật lý từ thể khí biến thành dung dịch lỏng( trình hòa tan đơn chất khí chất lỏng)  Hấp thụ hóa học: trình chất bị hấp thụ tham gia vào số phản ứng hóa học với dung môi hấp thụ Chất khí độc hại biến đổi chất hóa học trở thành chất khác Cơ cấu trình chia thành ba bước:  Khuếch tán phân tử chất ô nhiễm thể khí khối khí thải đến bề mặt chất lỏng hấp thụ  Thâm nhập hòa tan chất khí vào bề mặt chất hấp thụ  Khuếch tán chất khí hoà tan bề mặt ngăn cách vào sâu lòng khối chất lỏng hấp thụ Quá trình hấp thụ mạnh hay yếu tùy thuộc vào chất hóa học dung môi chất ô nhiễm khí thải Như để hấp thụ số chất ta phải dựa vào độ hòa tan chọn lọc chất khí dung môi để chọn lọc dung môi cho thích hợp chọn dung dịch thích hợp(trong trường hợp hấp thụ hóa học) Quá trình hấp thụ thực tốt hay xấu phần lớn tính chất dung môi định -4- I.2.2 Sơ lược phương pháp hấp phụ( Absorption method) : Khác với trình hấp thụ, trình hấp phụ người ta dùng chất rắn xốp để hút chất khí độc có khí thải bề mặt chất rắn gọi chất hấp phụ (adsorbent) cấu tử khí hút vào bề mặt chất hấp phụ gọi chất bị hấp phụ (adsorbate) Phương pháp dùng phổ biến việc thu hồi cấu tử quí để sử dụng lại công nghiệp hóa chất Trong kĩ thuật xử lý ô nhiễm không khí, phương pháp hấp phụ dùng để thu hồi sử dụng lại chất hữu cơ,khử mùi thải nhà máy sản xuất thực phẩm,thuộc da,nhuộm,chế biến khí tự nhiên,công nghệ tổng hợp hữu cơ… Căn vào chất liên kết chất hấp phụ chất bị hấp phụ phân thành loại:  Hấp phụ vật lý: hấp phụ đa phân tử ( hấp phụ nhiều lớp),lực liên kết lực hút phân tử( Vanderwaals),không tạo thành hợp chất bề mặt  Hấp phụ hóa học: hấp phụ đơn phân tử (hấp phụ lớp) Lực liên kết lực liên kết bề mặt tạo nên hợp chất bề mặt I.2.3 Đại cương phương pháp đốt (Incineration Method): Nhiều ngành công nghiệp sinh dòng khí thải giá trị thu hồi nên phương pháp hấp thụ ,hấp phụ không mang tính khả thi Phương pháp đốt (thiêu hủy) sử dụng cho loại khí dòng khí thải mà việc thu hồi khó thực hiện,chúng cháy sinh chất ô nhiễm thứ cấp không độc hại hay độc hại Các chất khí thải sử lý theo phương pháp đốt thường hợp chất hydrocacbon,các dung môi hữu cơ… Việc xử lý khí thải theo phương pháp sử dụng trường hợp khí thải có nồng độ chất độc cao vượt giới hạn bắt cháy có chứa hàm lượng oxygen đủ lớn Quá trình đốt thực hệ thống gồm thiết bị liên kết đơn giản có khả đạt hiệu suất phân hủy cao Hệ thống đốt bao gồm cửa lò đốt,bộ mồi lửa đốt nhiên liệu khí thải (chất hữu cơ),buồng đốt tạo đủ thời gian oxy hóa Theo cách thực trình đốt ,thiết bị đốt chia làm nhóm sau:  Đốt cháy trực tiếp ( Direct Combustion)  Thiêu nhiệt (Thermal Incineration)  Oxy hóa xúc tác ( Catalytic Oxidization) Để lựa chọn phương pháp xử lí ta phải phân tích phạm vi ứng dụng, ưu ,nhược điểm phương pháp xử lí khí thải nêu để làm sở lựa chọn phương pháp thích hợp:  Phương pháp hấp thụ:  Ưu điểm:  Rẻ tiền ,nhất sử dụng H2O làm dung môi hấp thụ,các khí độc hại SO 2, H2S, NH3, HF, xử lí tốt với phương pháp với dung môi nước dung môi thích hợp  Có thể sử dụng kết hợp cần rửa khí làm bụi, khí thải có chứa bụi lẫn khí độc hại mà chất khí có khả hòa tan tốt nước rửa  Nhược điểm:  Hiệu suất làm không cao, hệ số làm giảm nhiệt độ dòng khí cao nên dùng xử lí dòng khí thải có nhiệt độ cao, trình hấp thụ trình -5- tỏa nhiệt nên thiết kế, xây dựng vận hành hệ thống thiết bị hấp thụ xử lí khí thải nhiều trường hợp ta phải lắp đặt thêm thiết bị trao đổi nhiệt tháp hấp thụ để làm nguội thiết bị, tăng hiệu trình xử lí Như ,thiết bị trở nên cồng kềnh, vận hành phức tạp  Khi làm việc, tượng “sặc” dễ xảy ta khống chế, điều chỉnh mật độ tưới pha lỏng không tốt, đặc biệt dòng khí thải có hàm lượng bụi lớn  Việc lựa chọn dung môi thích hợp khó khăn, chất khí cần xử lí khả hòa tan nước Lựa chọn dung môi hữu nảy sinh vấn đề: dung môi có độc hại cho người sử dụng môi trường hay không? Việc lựa chọn dung môi thích hợp toán hóc búa mang tính kinh tế kĩ thuật, giá thành dung moi định lớn đến giá thành xử lý hiệu xử lý  Phải tái sinh dung môi (dòng chất thải thứ cấp ) xử dụng dung môi đắt tiền Chất thải gây ô nhiễm nguồn nước hệ thống trở nên cồng kềnh phức tạp  Phương pháp hấp phụ:  Ưu điểm:  Làm thu hồi nhiều chất ô nhiễm thể hay khí Nếu chất có giá trị kinh tế cao sau hoàn nguyên chất hấp phụ, chúng tái sử dụng công nghệ sản xuất mà giảm tác hại gây ô nhiễm  Chất hấp phụ dễ kiếm rẻ tiền Thông dụng than hoạt tính ( hấp phụ nhiều chất hữu cơ)  Nhược điểm:  Khi hoàn nguyên chất hấp phụ sinh trường hợp ô nhiễm thứ cấp ( chất ô nhiễm hoàn toàn chất độc hại nguy hiểm cần thải bỏ hay có giá trị kinh tế không cao không cần tái sử dụng) Trường hợp chất hấp phụ có giá thành rẻ, dễ kiếm bỏ  Không hiệu dòng khí ô nhiễm chứa bụi lẫn chất ô nhiễm thể hay khí bụi dễ gây nên tắc thiết bị làm giảm hoạt tính hấp phụ chất hấp phụ ( lúc muốn sử dụng ta phải lọc bụi trước cho dòng khí vào thiết bị hấp phụ)  Hiệu hấp phụ nhiệt độ khí thải cao  Với chất khí bị hấp phụ có khả bắt cháy cao việc tiến hành nhả hấp dòng khí có nhiệt độ cao vấp phải nguy cháy tháp hấp phụ  Phương pháp đốt:  Ưu điểm:  Những khí có khả bắt cháy cao nhiệt trị cao xử lí phương pháp đốt Thông thường hợp chất hữu cơ, nhũng hợp chất chưa no chất có khả bắt cháy cao đốt  Phương pháp đốt trực tiếp giải pháp thỏa đáng xử lý khí thải không chứa nhiều chất ô nhiễm vô S, Cl, F…  Trong trường hợp khí thải có nhiệt độ cao không cần phải gia nhiệt trước đưa vào đốt  Phương pháp đốt hoàn toàn phù hợp với việc xử lý khí thải độc hại không cần thu hồi hay khả thu hồi thấp,khí thu hồi giá trị kinh tế cao  Có thể tận dụng nhiệt trình xử lý vào mục đích khác  Nhược điểm :  Phải có hệ thống thiết bị đốt thích hợp không sinh khói chất ô nhiễm thứ cấp gây độc hại Nên nghiên cứu, thiết kế triển khai phải ý tốt đến tất điều kiện trì phản ứng cháy, để có thiết bị đốt cho hiệu cao -6- Như việc lựa chọn phương pháp hấp thụ làm đối tượng nghiên cứu , áp dụng cho xử lý khí SO2 nhà máy Nhiệt điện hướng phù hợp,và hiệu I.3 LỰA CHỌN THIẾT BỊ Quá trình hấp thụ thực nhiều loại tháp khác Sau số tháp thường dùng:  Tháp phun rỗng  Tháp rửa khí có đệm  Tháp rửa khí theo kiểu sủi bọt I.3.1 Tháp phun rỗng Là dạng tháp chế tạo kim loại bê tông Tiết diện tháp hình tròn hay hình chữ nhật Dòng khí dịch tháp chuyển động chiều,ngược chiều cắt Các mũi phun bố trí tầng nhiều tầng đặt dọc trục thiết bị Dòng khí thải chứa chất ô nhiễm tiếp xúc với dịch phun tháp theo dịch phun Hiệu hoạt động tháp phụ thuộc vào tính chất dòng khí thải, dung dịch phun thông số động lực học tháp I.3.2 Tháp rửa khí có đệm Đây dạng cải tiến từ tháp rửa khí rỗng vừa trình bày Trong phần không gian tháp người ta đặt khâu đệm chế tạo từ vật liệu gốm, sứ, gỗ… Các khâu đệm có hình dạng hình trụ, vành khuyên… xếp ngẫu nhiên hay theo thứ tự Toàn số vật chêm đặt phận đỡ vật chêm phận phân phối khí Dung dịch hấp thụ phân phối đỉnh tháp qua phận phân phối lỏng cho chất lỏng phải thấm ướt toàn vật chêm Dòng khí chuyển động ngược dòng với dòng dung dịch phun theo phương thẳng đứng Loại thiết bị có trở lực lớn nhiều so với tháp rửa rỗng hiệu hấp thụ cao Thiết bị rửa khí có lớp đệm hấp thụ thành phần khí độc hại mà làm lạnh khí lọc bụi ướt có khí thải I.3.3 Thiết bị lọc bụi kiểu sủi bọt Thân tháp hình trụ thẳng đứng có gắn mâm có cấu tạo khác Trên pha lỏng pha cho tiếp xúc Chất lỏng vào đỉnh mâm thích hợp chảy xuống trọng lực qua mâm ống chảy chuyền Pha khí từ lên qua mâmbằng khe hở mâm cấu tạo khác mâm tạo nên Quá trình tiếp xúc pha tạo nên hấp thụ khí Tháp hoạt động đạt hiệu cao khí mức chất lỏng mâm vận tốc khí phải lớn tháp bị ngập lụt Thường loại tháp khó thiết kế đòi hỏi yêu cầu kĩ thuật thông số tính toán phải thật dung hòa xác cao Qua mô tả ba loại thiết bị nhận thấy áp dụng thiết bị cho trình hấp thụ rửa khí được, nhiên việc ứng dụng loại thiết bị tùy thuộc vào mức độ ô nhiễm điều kiện hữu -7- Trong loại thiết bị này, nghiên cứu thiết bị rửa khí có đệm lí sau: _ Hiệu hấp thu tốt _ Dễ chế tạo _ Dễ vận hành _ Giá thành chế tạo không cao _ Xử lý với khoảng dao động nồng độ rộng _ Xử lý với loại nồng độ cao _ Xử lý với nhiều loại khí thải hỗn hợp khí thải I.4 THỤ: MỘT SỐ CÔNG NGHỆ XỬ LÍ KHÍ SO2 BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẤP I.4.1 Hấp thụ khí SO2 nước: Qúa trình hấp thụ SO2 nước: SO2 + H2O H+ + HSO3Hấp thụ khí SO2 nước phương pháp đơn giản áp dụng sớm để loại bỏ khí SO2 khí thải, khói từ loại lò công nghiệp Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 nước bao gồm giai đoạn:  Hấp thụ khí SO2 cách phun nước vào dòng khí thải cho khí thải qua lớp vật liệu đệm (vật liệu rỗng) có tưới nước –scrubơ;  Giải thoát khí SO2 khỏi chất hấp thụ để thu hồi SO (nếu cần) nước Mức độ hòa tan khí SO2 nước giảm nhiệt độ nước tăng cao, nhiệt độ nước cấp vào hệ thông hấp thụ khí SO phải đủ thấp Còn để giải thoát khí SO khỏi nước nhiệt độ nước phải cao Lượng nước thực tế phải lớn so với lượng nước lý thuyết nước sau khỏi thiết bị hấp thụ đạt mức bão hòa khí SO2 Để giải hấp thụ cần phải đun nóng lượng nước lớn tức phải có nguồn cấp nhiệt (hơi nước ) công suất lớn khó khăn ra, để sử dụng lại nước cho trình hấp thụ phải làm nguội nnước xuống gần 10 oC tức phải cần đến nguồn cấp lạnh Đó vấn đề không đơn giản tốn Từ nhược điểm nói trên, phương pháp hấp thụ khí SO áp dụng khi: -Nồng độ ban đầu khí SO2 khí thải tương đối cao -Có sẵn nguồn cấp nhiệt (hơii nước )với giá rẻ -Có sẵn nguồn nước lạnh -Có thể xả nước có chứa axit sông ngòi Trên hình I.1 sơ đồ hệ thống hấp thụ khí SO2 nước : Hình I.1 Sơ -8- đồ hệ thống xử lý khí SO2 nước 1-tháp hấp thụ; 2-tháp giải thoát khí SO2 ; 3-thiết bị ngưng tụ ; 4,5- thiết bị trao đổi nhiệt ; 6-bơm Hình I.2 Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 nước kết hợp với oxy hóa xúc tác 1-xiclon 2-tháp oxy hóa nhiều tầng xúc tác 3-thiết bị làm nguội 4-scrubơ rửa khí I.4.2 Xử lý khí SO2 sữa vôi ( Ca(OH)2 ): Xử lý khí SO2 vôi phường pháp áp dụng rộng rãi công nghiệp hiệu xử lý cao, nguyên liệu rẻ tiền sẵn có nơi Khí SO2 thu hồi tháp rửa sữa vôi, sữa vôi tác dụng với SO theo phản ứng: SO2 + Ca(OH)2 = CaSO3 + H2O (1) Trên hình I.3 sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 khói thải sữa vôi Hình I.3 Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 sữa vôi 1- srubơ 2- phận tách tinh thể 3- lọc chân không 4,5- máy bơm 6-thùng hòa trộn dung dịch hấp thụ( sữa vôi – dạng huyền -9- phù) 7- máy đập 8- máy nghiền đá vôi Khói thải sau thu lọc tro bụi vào scrubơ, xảy trình hấp thụ khí SO2 dung dịch sữa vôi tưới lên lớp đệm vật liệu rỗng Nước chua (chứa acid ) chảy từ scrubơ có chứa nhiều sunfit canxi sunfat dạng tinh thể: CaSO3.0.5H2O, CaSO4.2H2O tro bụi sót lại sau lọc tro bụi, cần tách tinh thể nói khỏi dung dịch phận tách tinh thể Thiết bị sấy số bình rỗng cho phép dung dịch lưu lại thời gian đủ để hình thành tinh thể sunfit sunfat canxi Sau phận tách tinh thể 2, dung dịcg phần vào tưới cho scrubơ, phần lại qua bình lọc chân không 3, tinh thể bị giữ lại dạng cặn bùn thải Đá vôi đập vụn nghiền thành bột thiết bị 7,8 cho vào thùng để pha trộn với dung dịch loãng chảy từ lọc chân không số với lượng nước bổ sung để dung dịch sữa vôi Để thực trình làm khí tháp rửa có ô đệm cần phun dịch thể vào tháp với lượng lớn để loại trừ tắc bẩn lớp ô đệm phản ứng CaSO thạch cao (CaSO4.2H2O) Vì vậy, dùng phương pháp tuần hoàn bùn nhão nhiều lần Khi nồng độ khí SO2 thay đổi lượng dịch thể cấp vào tháp tỷ lệ thuận với thay đổi nồng độ SO2 khí Hiệu hấp thụ SO2 sữa vôi đạt 98% Sức cản khí động hệ thống không vượt 20 mm cột nước Đôi thay sữa vôi bột vôi, làm giảm đáng kể mức làm khí Để tăng mức làm khí giảm lượng vôi kích thước phải nhỏ Trường hợp phản ứng: CaCO3 + SO2 = CaSO3 + CO2 (2) Nguyên liệu vôi sử dụng cách hoàn toàn, cụ thể cặn bùn từ hệ thống xử lý sử dụng làm chất kết dính xây dựng sau chuyển sunfit thành sunfat lò nung Một dạng khác hệ thống hấp thụ khí SO sữa vôi áp dụng nhà máy nhiệt điện Battersea Anh người ta dùng nước sông Thame có độ kiềm lớn hòa trộn thêm dung dịch đá phấn Sơ đồ hệ thống thể hình I.4: Khí thải từ lò có nhiệt độ 120oC vào scrubơ tưới nước sông Thame có hòa thêm sữa đá phấn Dung dịch từ phía scrubơ cho vào bể lắng sau qua phận thông khí (aerato ) 4, không khí thổi vào để cấp oxy cho trình oxy hóa muối trung gian thành muối sunfat xả ta sông Để thúc đẩy trình oxy hóa người ta hòa vào nước dung dịch chất xúc tác mangan sunfat (MnSO4) sắt sunfat (FeSO4) Hình I.4 Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 khói thải nhà máy nhiệt điện Battersea (Anh) 1- scrubơ ( tháp hấp thụ) 2- phận lọc cặn hình trống 3- bể lắng 4- phận thông khí (aerato) - 10 -  Tính tổng khối lượng bích: mb = m1 + 2.m2 + 2.m3 + 4.m4 = 236.97 (kg) Vậy: Khối lượng tổng cộng thp: ∑m = 4247,26 ( kg ) Tải trọng toàn tháp: G = ∑ m × g = 4247,26 × 9.81 = 41665,62 ( N ) 41665.62 = 13888.54 ( N ) Ta chọn chân đỡ gồm chân → Tải trọng chân: Theo bảng XIII.35 –trang 437- Sổ tay trình thiết bị hóa chất tập Bề mặt đỡ : 713.13*104 m2 Tải trọng cho php trn mặt đỡ: 0.384*106 N/m2 Cc thơng số chn đỡ trình by bảng sau: L B B1 B2 H h S l d 158 188 257 314 167 15 79 24 mm 220 III.4.4.7 Tai treo: Tính toán tương tự chân đỡ → tải trọng tai treo 20832.81 N Vật liệu: thép CT3 → Theo bảng XIII.36 trang 438- Sổ tay trình thiết bị hóa chất tập Tải trọng Bề mặt Tải trọng L B cho php đ F.10 , cho php trn m2 ln bề mặt mm - 67 - B1 H S l a d Khối lượng tai N= Q × H × ρ × g 0.00447 × 20 × 984.35 × 9.81 1.1025 = = 1.1025 ( kW ) = = 1.47 ( Hp ) 2.083 149.78 1.351000 × 140 1000 ×η 78311 11 200 56 20 28 0.3.068 746 III.4.5 TÍNH BƠM- QUẠT –ỐNG KHÓI: III.4.5.1 Bơm: Dựa vào đặc tính trình có áp suất không cao nên bơm ta chọn bơm ly tâm Hơn bơm ly tâm loại bơm sử dụng rộng rãi nhiều ngành công nghiệp hóa chất tích chất có nhiều ưu điểm Theo trang 493- Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất - Tập 1, công suất bơm tính sau: Trong đó: Q: lưu lượng lỏng đầu vào thiết bị, Q = Ld =4.4 kg/s = 0.00447m3/s H: Chiều cao cột áp bơm Ta lấy H ≈ 20 mH20 η: hiệu suất bơm Theo bảng II.32 trang 439- Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất - Tập 1,ta η = η × η tl × η ck = 0.95 × 0.85 × 0.96 = 0.783 chọn Hiệu suất số loại bơm η0 Bơm pittông η tl η ck 0.8 – 0.94 0.9 – 0.95 Bơm ly tâm 0.85 – 0.96 0.8 – 0.85 0.95 – 0.96 Bơm xoáy tốc > 0.8 > 0.7 > 0.9 Bơm khía 0.7 – 0.9 Ta có: Hệ số dự trữ β Nđc β 50 1.1 2.058 N b = β × N = 1.4 × 1.47 = 2.058 kW = = 2.758 Hp 0.746 (theo II.33 ) Chọn hệ số dự trữ β = 1.4 Công suất bôm: → Chọn bôm có công suất 3Hp III.4.5.2 Quạt: Công suất quạt: Vớ Q: lưu lượng khí đầu vào thiết bị, Q = 1.668m3/s=6000m3/h ∆P: Trở lực toàn phần thiết bị, ∆P = 5195 N/m2 η: hiệu suất quạt ηtr = lắp trực tiếp với trục động điện β ηq : tra theo đồ thị đặc tuyến quạt ly tâm 0.535 → ηq = Công suất thực tế phải tính thêm hệ số dự trữ , ta chọn =1.1 → Công suất thực tế quạt N = 1.1 x 16.183= 17.8 (kW) = 23.86(Hp) → Chọn quạt có công suất 24Hp III.4.5.3 Ong - 69 - Qra 5987 A × M= × F × m × n = 0N D= 42( m ) H = 0.785 × v 3600 × 0.785 × × 12 (Ccf − Cnen ) ∆T × L khói: - Đường kính ống khói: Chọn vận tốc khí ống khói v = 12 m/s Vôùi Qra=1.7828/1.072*3600=5987(m3/h) Chiều cao ống khói: Ta có ∆T = 40 - 30 = 100C : hiệu số nhiệt độ khí thải nhiệt độ khí → Đây nguồn nóng → Chiều cao ống khói tối thiểu bảo đảm nồng độ khí sát mặt đất giới hạn cho phép xác định sau: Với: A = 200 : Hệ số phụ thuộc phân bố nhiệt độ theo chiều cao khí quyển, chọn cho điều kiện khí tượng nguy hiểm,đối với phần lớn địa phương Việt Nam Cnền=0 (xem nơi xây dựng nhà máy nơi địa hình trống trải chưa có thêm nhà máy khác) Ccp = 300 mg/m3 : Tiu chuẩn thải SO2 M = Gc = 1.7828(kg/s) =1.7828x103(g/s): Tải lượng nhiễm L = 5987 m3/h = 1.663 m3/s : Lưu lượng khí thải N: số nguồn thải N=1 F: Hệ số vô thứ nguyên tính đến vận tốc lắng chất ô nhiễm khí Đối với chất ô nhiễm thể khí F = m, n : hệ số vô thứ nguyên tính đến điều kiện thoát khí thải từ cổ ống khói - 70 - 10 × ω L × ×D∆T 10 × 12 × 5987 0.42 × 10 ( ) = 65 × = 592 = = 14 < 100 2 ( 300 − ) × 663 ×3600 10 × 22 H H × ∆T 22 × 10 −1 → < V < → m = 0.67m + 0.1 × f + 0.34 × f H= 3× 1.78282× 10 × × A× M × F × m × 2n N 200 × 1.7828=× 10 × × 0.532 ××13.95 = 21.578(m) 200 × (300 − 0) 10 × 1= 663 H(C=cf − C nen ) 30 ∆T × L 21.97 m → V f m == 0.65 × m×n =1 ( 97 ) 22 − 21 0.000136 =V0m )136 % −[...]... nguội dung dịch bằng các thiết bị trao đổi nhiệt 1 khí sạch đi ra khỏi tháp hấp thụ có chứa hơi xylidin cần cho qua scrubơ 4 để thu hồi hơi xylidin bằng axit sunfuric loãng Chương II: ĐỀ XUẤT VÀ THUYẾT MINH QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ II.1 YÊU CẦU THIẾT KẾ: Thiết kế tháp đệm sử dụng dung dịch Ca(OH)2 hấp thu khí thải SO2 từ nhà máy phát điện - Lưu lượng khí thải: 6000 m3/h - Nồng độ SO2 ban đầu 1413 ppm - Nhiệt... yêu cầu của đồ án  Vật liệu chế tạo tháp hấp thu: Do phải chịu tác dụng hoá học với khí thải và dung dịch có tính ăn mòn cao nên vật liệu chế tạo tháp hấp thu và các đường ống dẫn khí được chọn là loại thép hợp kim đặc biệt thu c nhóm thép không gỉ, chúng có tính chống ăn mòn cao trong điều kiện làm việc của thiết bị Thiết bị xử ly: tháp hấp thu làm bằng vật liệu thép không gỉ với lớp đệm vòng sứ... làm nguội) 2,3- tháp hấp thụ 4,7- scrubơ 5- tháp bốc hơi 6- bể lắng Khí thải sơ bộ được làm nguội và lọc sạch bụi trong thiết bị lọc bằng điện, sau đó cho qua các tháp hấp thụ 2 và 3 đặt nối tiếp nhau Các tháp hấp thụ được tưới hỗn hợp xylidin-nước theo sơ đồ chuyển động ngược chiều của dòng khí và dung dịch hấp thụ Trong quá trình hấp thụ SO 2 bằng xilidin có tỏa ra một lượng nhiệt đáng kể, do đó cần... tưới chỉ chiếm khoảng 2 ÷ 3% và thiết bị hoạt động được nhẹ nhàng hơn Hình I.10 Sơ đồ hệ thống xử lý SO2 bằng MgO không kết tinh 1scrubơ 2thùng áp lực 3bể chứa 4thùng trung hòa 5,6,7,8,9- như trong sơ - 14 - đồ 9 10- thùng chuẩn bị dung dịch mới I.4.4.3 Phương pháp magie oxit sủi bọt Hình I.11 Sơ đồ hệ thống xử lí khí SO2 bằng MgO sủi bọt 1thiết bị hấp thụ kết hợp với thùng kết tinh 2máy khuấy 3bộ phận... trình hấp thu - Đường cân bằng pha: Lưu lượng pha lỏng (Ca(OH) 2) được tính bằng phương pháp đồ thị Dựng đồ thị với các trục toạ độ là Y (Y cb) – X Trên đồ thị ta dựng phương trình đường cân bằng và đường làm việc của quá trình hấp thu Đường cân bằng thu được từ quá trình thực nghiệm: (với hệ Ca) - 26 - [P ] * SO2 SO2 log = 3,58 +1,87log + 2,24x10-2T – 1960/T Với T =40oC= : nhiệt độ làm việc của tháp. .. sạch, dùng quạt thổi khí vào tháp đệm từ dưới lên Dung dịch hấp thu được hệ thống ống dẫn bơm lên phần trên thân trụ và được đĩa phân phối tưới đều lên lớp vật liệu đệm Dòng khí đi từ dưới lên, dòng lỏng từ trên xuống qua lớp đệm, cả hai tiếp xúc nhau và xảy ra quá trình hấp thụ Dung dịch SO 2 lắng xuống đáy tháp và được đưa đến bể xử lý Khí ra ở đỉnh tháp được quạt hút đưa ra thiết bị lọc bụi tĩnh điện... - Chương III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THÁP HẤP THU SO2 III.1 TÍNH TOÁN CÁC DÒNG VẬT CHẤT - ĐƯỜNG CÂN BẰNG PHA Gtr = Gd × (1 − y d ) III.1.1.Xác định các dòng vật chất: Gc, Yc Lđ, Xđ Gđ, Gc : suất lượng hỗn hợp khí đầu vào – ra (kmol/h) Lđ, Lc : suất lượng Ca(OH)2 đầu vào – ra (kmol/h) Yđ,Yc : Nồng độ đầu và cuối của SO2 trong pha khí (kmol/kmol trơ) Xđ,Xc : Nồng độ đầu và cuối của SO2 trong pha lỏng (kmol/kmol... bằng vật liệu thông thường, không cần đến vật liệu chống axit và không chiếm nhiều diện tích xây dựng I.4.3 Xử lý khí SO2 bằng amoniac Hình I.6 Sơ đồ hệ thống xử lí SO2 bằng amoniac 1- scrubơ 2,4- thiết bị làm nguội 3- tháp hấp thụ nhiều tầng 5tháp hoàn nguyên 6- tháp bốc hơi 7- tháp kết tinh 8- máy vắt khô ly - 11 - tâm 9- nồi chưng áp Khói thải từ lò sau khi được lọc sạch tro bụi đi vào scrubơ 1 và... (kg/s) III.2 XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA THÁP HẤP THU: III.2.1.Xác định đường kính tháp hấp thu: Đường kính tháp hấp thu đuợc xác định từ phương trình lưu lượng theo pha liên tục: (*) Trong đó: Gtb: Lưu lượng trung bình của pha khí (kg/s) ρ k = ρ = 1,072(kg / m ) tb y 3 ρk : khối lượng riêng trung bình của pha khí (kg/m3) ωk : Vận tốc khí qua tiết diện tháp (m/s)  Tính Gtb: Lưu lượng trung bình... các sơ đồ hình 9,10 Ưu điểm nổi bật của hệ thông “sủi bọt” là tháp hấp thụ không cần lớp đệm băng vật liệu rỗng Do đó vấn đề đóng cắn bẩn gây tắc lớp đệm là không xảy ra Tuy nhiên do dòng khí thải sục qua lớp dung dịch nên sức cản khí hộng của hệ thống tương đối cao và vì vậy vận tốc dòng khí đi qua tiết diện ngang của thiết bị hấp thụ phải hạn chế ở mức thấp I.4.4.4 Phương pháp magie oxit kết hợp ... Sơ -8- đồ hệ thống xử lý khí SO2 nước 1 -tháp hấp thụ; 2 -tháp giải thoát khí SO2 ; 3 -thiết bị ngưng tụ ; 4,5- thiết bị trao đổi nhiệt ; 6-bơm Hình I.2 Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 nước kết hợp... NGHỆ XỬ LÍ KHÍ SO2 BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẤP I.4.1 Hấp thụ khí SO2 nước: Qúa trình hấp thụ SO2 nước: SO2 + H2O H+ + HSO 3Hấp thụ khí SO2 nước phương pháp đơn giản áp dụng sớm để loại bỏ khí SO2 khí thải,... trình hấp thụ trình -5- tỏa nhiệt nên thiết kế, xây dựng vận hành hệ thống thiết bị hấp thụ xử lí khí thải nhiều trường hợp ta phải lắp đặt thêm thiết bị trao đổi nhiệt tháp hấp thụ để làm nguội thiết