BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TPHCM KHOA CNSH & KTMT TIỂU LUẬN: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ THẢI VÀ TIẾNG ỒN ĐỀ TÀI: PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ GVHD : TRẦN ĐỨC THẢO LỚP : 03DHMT2 NHÓM: 1 THỨ 2_TIẾT 10-12 DANH SÁCH NHÓM TP.HCM, ngày 06 tháng 10 năm 2014 STT HỌ TÊN MSSV 1 ĐOÀN THỊ HUỲNH LIÊN 2009120004 2 PHẠM CẨM TIÊN 2009120129 3 CHÂU KIM PHỤNG 2009120132 4 NGUYỄN THỊ HỒNG OANH 2009120153 5 NGUYỄN THỊ HƯỚNG DƯƠNG 2009129154 6 VÕ PHẠM THÙY DƯƠNG 2009120162 GVHD: Trần Đức Thảo Nhóm 1 Phương Pháp Hấp Thụ Page 2 BẢNG PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC STT HỌ TÊN MSSV CÔNG VIỆC 1 Đoàn Thị Huỳnh Liên 2009120004 Các loại thiết bị hấp thụ: tháp phun, tháp đệm, tổng hợp Powerpoint; thuyết trình 2 Phạm Cẩm Tiên 2009120129 Khái niệm, phân loại, cơ chế, tổng hợp, chỉnh sửa Word 3 Châu Kim Phụng 2009120132 Chất hấp thụ: điều kiện, chất phổ biến, hiệu suất quá trình 4 Nguyễn Thị Hướng Dương 2009120154 Các loại thiết bị hấp thụ: tháp mâm; thuyết trình 5 Võ Phạm Thùy Dương 2009120162 Ứng dụng xử lí các loại khí thải: SO 2 , NO X … 6 Nguyễn Thị Hồng Oanh 2009120153 Hệ thống xử lí khí thải lò hơi GVHD: Trần Đức Thảo Nhóm 1 Phương Pháp Hấp Thụ Page 3 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 5 I. KHÁI NIỆM, PHÂN LOẠI QUÁ TRÌNH HẤP THỤ 6 1. Khái niệm 6 2. Phân loại 6 II. ƯU NHƯỢC ĐIỂM, CƠ CHẾ QUÁ TRÌNH 6 1. Ưu, nhược điểm 6 1.1. Ưu điểm 6 1.2. Nhược điểm 6 2. Cơ chế quá trình 6 III. CHẤT HẤP THỤ (DUNG MÔI) 8 1. Điều kiện lựa chọn dung dịch hấp thụ 8 2. Chất hấp thụ phổ biến 9 IV. CÁC LOẠI THIẾT BỊ HẤP THỤ 10 1. Tháp phun 10 1.1. Cấu tạo 11 1.2. Nguyên lý hoặc động 13 1.3. Ưu nhược điểm: 14 2. Tháp đệm 15 2.1. Cấu tạo 15 2.2. Nguyên lý hoặc động 18 2.3. Ưu nhược điểm 19 3. Tháp mâm 19 3.1. Cấu tạo 20 3.2. Nguyên lý hoặc động 21 3.3. Ưu nhược điểm 22 V. ỨNG DỤNG TRONG XỬ LÝ MỘT SỐ KHÍ THẢI 22 1. Xử lí SO 2 23 1.1. Phương pháp hấp thụ SO 2 bằng nước 23 1.2. Phương pháp hấp thụ SO 2 bằng đá vôi (CaCO 3 ) , CaO hoặc vôi sữa (Ca(OH) 2 ) 24 2. Xử lí NO X 26 2.1. Phương pháp hấp thụ NO X bằng nước 26 2.2. Hấp thụ bằng kiềm và huyền phù 26 GVHD: Trần Đức Thảo Nhóm 1 Phương Pháp Hấp Thụ Page 4 VI. HỆ THỐNG XỬ LÍ KHÍ THẢI ĐƠN GIẢN (KHÍ THẢI LÒ HƠI) 26 1. Đặc điểm của khói thải lò hơi 26 1.1. Đặc điểm khói thải lò hơi đốt củi 27 1.2. Đặc điểm khói thải lò hơi đốt than đá 27 1.3. Đặc điểm khói thải lò hơi đốt dầu F.O 27 2. Quy trình xử lý khói thải lò hơi 28 KẾT LUẬN 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO 32 GVHD: Trần Đức Thảo Nhóm 1 Phương Pháp Hấp Thụ Page 5 LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay, do sự phát triển của các nghành công nghiệp tạo ra các sản phẩm phục vụ con người, đồng thời cũng tạo ra một lượng chất thải vô cùng lớn làm phá vỡ cân bằng sinh thái gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Trong các loại ô nhiễm, ô nhiễm không khí ảnh hưởng trực tiếp đến con người, động vật, thực vật và các công trình xây dựng. Sức khỏe và tuổi thọ con người phụ thuộc rất nhiều vào độ trong sạch của môi trường. Vì vậy, trong những năm gần đây ô nhiễm không khí từ các nghành sản xuất công nghiệp ở nước ta đang là vấn đè quan tâm không chỉ của nhà nước mà còn là của toàn xã hội bởi mức độ nguy hại của nó đã lên đến mức báo động. Viêc xử lý khí thải được dùng bằng nhiều phương pháp xử lý khác nhau, nhưng cần tùy thuộc vào thành phần và tính chất của nguồn ô nhiễm mà áp dụng các phương pháp xử lý hợp lý để. Sau đây, chúng tôi xin trình bày một phương pháp xử lý khí thải bằng phương pháp hấp thụ. GVHD: Trần Đức Thảo Nhóm 1 Phương Pháp Hấp Thụ Page 6 I. KHÁI NIỆM, PHÂN LOẠI QUÁ TRÌNH HẤP THỤ 1. Khái niệm Hấp thụ là quá trình trong đó một hỗn hợp khí được cho tiếp xúc với chất lỏng nhằm mục đích hòa tan chọn lọc một hay nhiều cấu tử của hỗn hợp khí để tạo nên một dung dịch các cấu tử trong chất lỏng. Khí được hấp thụ gọi là chất bị hấp thụ Chất lỏng dùng để hấp thụ gọi là dung môi (chất hất thụ ) 2. Phân loại  Có 2 loại hấp thụ:  Hấp thu vật lý: không tương tác hóa học là quá trình thuận nghịch.  Hấp thu hoá học: là quá trình hấp thụ luôn đi kèm với một hay nhiều phản ứng hóa học. Sau quá trình khuếch tán là quá trình xảy ra các phản ứng hóa học.  Trong xử lý khí thải nói chung, hấp thụ hóa học được ứng dụng rộng rãi hơn so với hấp thụ vật lý. II. ƯU NHƯỢC ĐIỂM, CƠ CHẾ QUÁ TRÌNH 1. Ưu, nhược điểm 1.1. Ưu điểm  Rẻ, dễ ứng dụng,có thể sử dụng dung môi là nước để hấp thụ các khí độc hại như SO 2 , H 2 S rất hiệu quả.  Có thể sử dụng kết hợp khi cần rửa khí làm sạch bụi, khi trong khí thải có chứa cả bụi lẫn các khí độc hại mà các chất khí có khả năng hòa tan tốt trong nước rửa. 1.2. Nhược điểm  Hiệu suất làm sạch không cao, không dùng để xử lý dòng khí có nhiệt độ cao.  Quá trình hấp thụ là quá trình tỏa nhiệt nên khi thiết kế nhiều trường hợp cần phải lắp đặt thêm thiết bị trao đổi nhiệt trong tháp hấp thụ để làm nguội tăng hiệu quả quá trình xử lý như vậy thiết bị sẽ trở nên cồng kềnh,vận hành phức tạp.  Việc lựa chọn dung môi thích hợp để xứ lý rất kho khăn khi chất khí không có khả năng hoà tan trong nước.  Phải tiến hành tái sinh dung môi khi dung môi đắt tiền để giảm giá thành xử lý mà công việc này là rất khó khăn 2. Cơ chế quá trình GVHD: Trần Đức Thảo Nhóm 1 Phương Pháp Hấp Thụ Page 7 Hấp thụ là quá trình quan trọng để xử lý khí và được ứng dụng trong rất nhiều quá trình khác .Hấp thụ trên cơ sở của quá trình truyền khối ,được mô tả và tính toán dựa vào phân chia 2 pha (cân bằng pha, khuếch tán).  Cơ chế của quá trình có thể chia thành 3 bước:  Khuếch tán các phân tử chất ô nhiễm thể khí trong khối khí thải đến bề mặt của chất lỏng hấp thụ. Nồng độ phân tử ở phía chất khí phụ thuộc vào cả 2 hiện tượng khuếch tán: Khuếch tán rối: có tác dụng làm nồng độ phân tử được đều đặn trong khối khí. Khuếch tán phân tử: làm cho các phân tử khí chuyển động về phía lớp biên. Trong pha lỏng cũng xảy ra hiện tượng tương tự như thế: Khuếch tán rối: được hình thành để giữ cho nồng độ được đều đặn trong toàn bộ khối chất lỏng Khuếch tán phân tử: làm dòng chuyển các phân tử đến lớp biên hoặc từ lớp biên đi vào pha khí  Thâm nhập và hòa tan chất khí vào bề mặt của chất hấp thụ  Khuếch tán chất khí đã hòa tan trên bề mặt nhăn cách vào sâu trong lòng chất lỏng hấp thụ.  Để có thể hiểu rõ các bước nêu trên của quá trình hấp thụ, trước tiên ta cần hiểu vấn đề mấu chốt của lí thuyết trao đổi chất: Khi chất ô nhiễm từ khí thải vào chất lỏng hấp thụ các phân tử được trao đổi qua vùng ranh giới gọi là lớp biên (màng, phim). Các phân tử đi qua lớp biên từ cả 2 phía, một số từ phía chất khí, một số từ phía chất lỏng. Cường độ trao đổi phụ thuộc vào các yếu tố tác động lên hệ thống như áp suất, nhiệt độ, nồng độ và độ hòa tan của phân tử. Cường độ trao đổi sẽ tăng nếu giữa pha lỏng và pha khí có diễn ra phản ứng hóa học hay các phân tử khí không thể quay trở về khối khí khi có tác động của các quá trình vật lý. Quá trình hấp thụ kèm theo sự tỏa nhiệt và làm tăng nhiệt độ của hệ thống. Khi pha khí phân tán vào pha lỏng xảy ra hiện tượng dẫn nhiệt làm năng lượng của cấu tử pha khí bò giảm. Hiện tượng này xảy ra là do sự chuyển động hỗn loạn của các phân tử khí, làm cho các phân tử này bò xáo trộn từ đó dẫn tới sự cân bằng năng lượng giữa hai pha. Nhờ có chuyển động này mà sự khác biệt cục bộ về nồng độ chất khí trong hỗn hợp sẽ được giảm dần ngay cả khi không có sự can thiệp của ngoại lực như quấy, lắc. GVHD: Trần Đức Thảo Nhóm 1 Phương Pháp Hấp Thụ Page 8 Mặt khác tổng thể tích của hệ thống trong quá trình hấp thụ cũng giảm do thể tích pha khí giảm. Theo Nguyên lý Le Chartelier: độ hòa tan của khí trong chất lỏng tăng nếu tăng áp suất và giảm nhiệt độ của quá trình. Trong thực tế có 2 hiện tượng hấp thụ: Hấp thụ đẳng nhiệt: được tiến hành với sự giải nhiệt pha lỏng bằng thiết bị truyền nhiệt bố trí trong tháp hấp thụ. Nếu nồng độ ban đầu không lớn hoặc khi lưu lượng chất lỏng lớn thì sự thay đổi nhiệt độ của chất lỏng không đáng kể. Hấp thụ đẳng áp: diễn ra khi không có sự trao đổi với môi trường bên ngoài, khi này cơ cấu thiết bò được đơn giản hóa nhưng điều kiện cân bằng không tốt.  Trao đổi chất và lí thuyết lớp biên:  Để trao đổi một lượng (khối lượng) chất ô nhiễm từ khí thải vào chất lỏng hấp thụ, cần phải trao các phần tử qua vùng ranh giới.  Cường độ trao đổi thực phụ thuộc vào các yếu tố: nhiệt độ, áp suất, nồng độ, độ hòa tan.  Nồng độ phân tử ở phía chất khí phụ thuộc vào hai hiện tượng khuếch tán: Khuếch tán rối và khuếch tán phân tử  Phương trình trao đổi chất:  Đối với lớp biên khí: N A = k G (p AG – p Ai )  Đối với lớp biên chất lỏng: N A = k L (C Ai – C AL ) Trong đó:  k G : Hệ số trao đồi chất  P AG : Áp suất riêng của chất A trong khối khí  p AI : Áp suất riêng của chất A thuộc pha khí trên bề mặt chất lỏng  C Ai : nồng độ chất A thuộc pha lỏng trong lớp biên chất lỏng  C AL : nồng độ chất A trong khối chất lỏng III. CHẤT HẤP THỤ (DUNG MÔI) 1. Điều kiện lựa chọn dung dịch hấp thụ  Độ hòa tan tốt: có tính chọn lọc có nghĩa là chỉ hòa tan cấu tử cần tách và hòa tan không đáng kể các cấu tử còn lại. Đây là điều kiện quan trọng nhất.  Độ nhớt của dung môi: càng bé thì trở lực quá trình càng nhỏ, tăng tốc độ hấp thu và có lợi cho quá trình chuyển khối.  Nhiệt dung riêng: bé sẽ tốn ít nhiệt khi hoàn nguyên dung môi. Nhiệt độ sôi: khác xa với nhiệt độ sôi của chất hoà tan sẽ dễå tách các cấu tử ra khỏi dung môi. GVHD: Trần Đức Thảo Nhóm 1 Phương Pháp Hấp Thụ Page 9  Nhiệt độ đóng rắn: thấp để tránh tắc thiết bò, không tạo kết tủa, không độc và thu hồi các cấu tử hòa tan dễ dàng hơn.  Ít bay hơi, rẻ tiền, dễ kiếm và không độc hại với người và không ăn mòn thiết bị. 2. Chất hấp thụ phổ biến  Nước (H 2 O)  Dung dịch bazơ: KOH, NaOH, Na 2 CO 3 , K 2 CO 3 , Ca(OH) 2 , CaCO 3 …  MonoEtanolAmin (OHCH 2 CH 2 NH 2 ), Dietanolamin (RNH), trietanolamin (R 3 N). Các dung dịch này có nhược điểm:  Dễ bay hơi nên thất thoát nhiều  Ăn mòn hoá học  Liên kết với CO 2 rất bền nên khó phân hủy để hoàn nguyên…  Nên ít được sử dụng rộng rãi  Việc lựa chọn chất hấp thụ phụ thuộc vào các yếu tố:  Thành phần và tính chất của khí thải cần xử lí  Tính chất và chất lượng của chất hấp thụ  Thời gian sử dụng chất hấp thụ trong thiết bị (chu kì hấp thụ)  Lượng chất hấp thụ  Khả năng tiếp xúc giữa chất ô nhiễm và dung dịch hấp thụ  Nhiệt độ, áp suất,…  Trong kỹ thuật xử lý khí thải bằng phương pháp hấp thụ, nước là loại chất hấp thụ sẵn có, giá rẻ và thuận lợi nhất. Tuy nhiên nước chỉ hấp thụ một số ít chất khí độc hại, hơn nữa mức độ hấp thụ vật lý cũng hạn chế. Trong nhiều trường hợp người ta phải áp dụng phương pháp hấp thụ hóa học bằng nhiều hóa chất khác nhau tùy theo mức độ độc hại cần khử, cụ thể như sau: Khí ô nhiễm cần khử Chất hấp thụ Oxit nitơ: N 2 O,O 2 , N 2 O 5 Nước và các chất huyền phù: dung dịch NaOH, Na 2 CO 3 , NaHCO 3 , KOH, K 2 CO 3 , KHCO 3 , Ca(OH) 2 , CaO, MgCO 3 , Mg(OH) 2 , Ba(OH) 2 , BaCO 3 , NH 4 HCO 3 Nitơ Oxit NO Dung dịch FeCl 2 , FeSO 4 , NaSO 3 , Na 2 S 2 O 3 , NaHCO 3 , NaHSO 3 Sunfua Điôxít SO 2 Nước, Dung dịch NaOH, CaOH, CaCO 3 , GVHD: Trần Đức Thảo Nhóm 1 Phương Pháp Hấp Thụ Page 10 K 2 CO 3 , Na 2 CO 3 (15-20%), KOH… Đihyđro sunfua H 2 S Dung dịch Na 2 CO 3 + Na 3 AsO 4 Cacbon Oxit CO Nitơ lỏng, dung dịch [Cu(NH 3 )] n , COCH Cacbon Ddiooxxit CO 2 Dung dịch Na 2 CO 3, NaOH, KOH, K 2 CO 3 , Ca(OH) 2 Các hóa chất chứa Flo: HF, SiF 4 Nước, dung dịch: NaOH, KOH, Ca(OH) 2 Clo Cl 2 dung dịch: NaOH, KOH, Ca(OH) 2 Hơi sương, HCl Nước, dung dịch Na 2 CO 3 , NaOH, KOH, K 2 CO 3 , Ca(OH) 2 IV. CÁC LOẠI THIẾT BỊ HẤP THỤ 1. Tháp phun [...]... 1.1 Phương pháp hấp thụ SO2 bằng nước:  Hấp thụ SO2 bằng nước là phương pháp đơn giản được áp dụng sớm nhất để loại bỏ khí SO2 trong khí thải  Sơ đồ hệ thống xử lí SO2 bằng nước bao gồm 2 giai đoạn:  Hấp thụ khí SO2 bằng cách phun nước vào dòng khí thải hoặc cho dòng khí thải đi qua lớp vật liệu đệm rỗng có tưới nước Diễn ra theo phương trình: H2O + SO2 = H2SO3  Giải thoát SO2 ra khỏi chất hấp thụ. .. chung cho mọi loại chất ô nhiểm dạng khí Quy trình lọc sạch chúng phụ thuộc vào tính chất hóa lý và nồng độ thực tế trong khí thải và hiệu quả kinh tế của công việc Phương Pháp Hấp Thụ Page 22 GVHD: Trần Đức Thảo Nhóm 1 Sau đây chúng ta sẽ tìm hiểu phương pháp xử lí một số loại khí thải có nguồn gốc vô cơ bằng phương pháp hấp thụ: 1 Xử lí SO2  Các nguồn tạo ra SO2:  Khí SO2 tạo ra là do sự đốt cháy các... bị bằng vật liệu thông thường Phương Pháp Hấp Thụ Page 25 GVHD: Trần Đức Thảo Nhóm 1  Nhược điểm: đóng cặn ở thiết bị do tạo thành CaSO4 và CaSO3 gây tắc ngẽn đường ống và ăn mòn thiết bị  Đây là phương pháp được sử dụng rộng rãi và phổ biến nhất Ngoài ra còn có một số phương pháp hấp thụ SO2 khác như: hấp thụ bằng dung dịch ammoniac, hấp thụ bằng kẽm oxit, magie hidroxit… 2 Xử lí NOX 2.1 Phương pháp. .. chất ô nhiễm thể khí trong khối khí thải đến bề mặt của chất lỏng hấp thụ Phương Pháp Hấp Thụ Page 29 GVHD: Trần Đức Thảo Nhóm 1  Thâm nhập và hòa tan chất khí vào bề mặt của chất hấp thụ  Khuếch tán chất khí đã hòa tan trên bề mặt ngăn cách vào sâu trong lòng khối chất lỏng hấp thụ  Tại tháp hấp thụ dung dịch hấp thu (xút) được bơm liên tục từ đỉnh tháp xuống các lớp mâm tiếp xúc, khí thải chứa SOX,... giữa pha khí và pha nước giúp quá trình hấp thụ được diễn ra dễ dàng Khí đi ra khỏi thiết bị hấp thu là không khí sạch tiếp tục được đẩy vào ống khói và thải ra ngoài  Dung dịch hấp thu được bơm tuần hoàn từ ngăn chứa vào thiết bị hấp thụ  Tro bụi và muội than được định kỳ thải bỏ Phương Pháp Hấp Thụ Page 30 GVHD: Trần Đức Thảo Nhóm 1 KẾT LUẬN Xử lý làm sạch khí thải về nguyên tắc là giải pháp cơ... 2.1 Phương pháp hấp thụ NOX bằng nước Khí thải có chứa NOX nồng độ thấp thường được xử lý bằng phương pháp dùng nước để rửa khí trong các thiết bị như tháp phun, tháp đệm, tháp bọt Phương trình phản ứng như sau: 2NO2 (Hay N2O4) + H2O = HNO3 + HNO2 2HNO2 →NO + NO2 (hay ½ N2O4) +H2O NO + ½ O2 → NO2 2NO2 → N2O4 2.2 Hấp thụ bằng kiềm và huyền phù: 3NO2 + Na2CO3 = NaNO3 + NaNO2+ CO2 + Q  Phương trình phản... mâm hai pha khí vàl ỏng tiếp xúc giao dòng  Các loại mâm thường được sử dụng:  Mâm xuyên lổ: Phương Pháp Hấp Thụ Page 20 GVHD: Trần Đức Thảo Nhóm 1  Mâm chóp: 3.2 Nguyên lý hoặc động Phương Pháp Hấp Thụ Page 21 GVHD: Trần Đức Thảo Nhóm 1 Trong tháp bọt, người ta đưa không khí đi qua một tấm phẳng đục lỗ, phía trên có nước hay dung dịch hấp thụ Khí thải đi qua lớp nước dưới dạng các bọt khí và nổ vỡ... chuyển không khí từ cyclon và thiết bị lọc ướt Tại đây tro bụi và muội than được lọc sạch triệt để Sau đó khí thải được dẫn vào tháp hấp thụ  Tháp hấp thụ được thiết kế nhằm để hấp thụ các loại khí độc hại sinh ra từ quá trình đốt cháy nhiên liệu như SOX, NOX … bằng dung dịch NaOH được cung cấp từ hệ thống bơm định lượng  Hấp thụ khí độc hại bằng chất lỏng là quá trình hòa tan chất khí trong chất... thiết bị Phương Pháp Hấp Thụ Page 23 GVHD: Trần Đức Thảo Nhóm 1 dùng phương pháp phun nước mới làm việc có hiệu suất cao Vì nước phun trong tháp đồng thời được dùng để làm nguội khí lò, và phải tuần hoàn nhiều lần trước khi thải bỏ nên nhiệt độ nước tăng cao, gây nguy cơ dung dịch phun nhả khí SO2 đã hấp thu được vào khí thải  Khí SO2 sẽ bay hơi trở lại không khí khi nhiệt độ nước tăng Sau khi hấp thụ, ... Tháp phun dạng đĩa quay: Phương Pháp Hấp Thụ Page 12 GVHD: Trần Đức Thảo Nhóm 1  Tháp phun phản lực: 1.2 Nguyên lý hoặc động: Phương Pháp Hấp Thụ Page 13 GVHD: Trần Đức Thảo Nhóm 1 Buồng phun được sử dụng để kết hợp lọc sạch bụi và hơi khí độc bằng dung dịch phun Người ta đưa dòng khí thải có lẫn bụi và hơi khí độc vào một đầu buồng phun qua một thiết bị có thể phân đều dòng khí thải theo toàn bộ tiết . trình bày một phương pháp xử lý khí thải bằng phương pháp hấp thụ. GVHD: Trần Đức Thảo Nhóm 1 Phương Pháp Hấp Thụ Page 6 I. KHÁI NIỆM, PHÂN LOẠI QUÁ TRÌNH HẤP THỤ 1. Khái niệm Hấp thụ là quá trình. Phương pháp hấp thụ SO 2 bằng nước 23 1.2. Phương pháp hấp thụ SO 2 bằng đá vôi (CaCO 3 ) , CaO hoặc vôi sữa (Ca(OH) 2 ) 24 2. Xử lí NO X 26 2.1. Phương pháp hấp thụ NO X bằng nước 26 2.2. Hấp thụ. Lượng chất hấp thụ  Khả năng tiếp xúc giữa chất ô nhiễm và dung dịch hấp thụ  Nhiệt độ, áp suất,…  Trong kỹ thuật xử lý khí thải bằng phương pháp hấp thụ, nước là loại chất hấp thụ sẵn có,