Chuyên đề Công nghệ xử lý khí SO2

CÔ G GHỆ XỬ LÝ KHÍ SO2SO2 là loại chất ô nhiễm biến nhất trong sản xuất công nghiệp cũng như trong sinh hoạt của con người.. Nguồn phát thải SO2 chủ yếu là từ các trung tâm nhiệt điện, c

Chuyên đề

Công nghệ xử lý khí SO2

MỤC LỤC

Trang 1.1 Hấp thụ khí SO2 bằng nước 1 1.2 Xử lý SO2 bằng đá vôi (CaCO3) hoặc vôi nung (CaO) 3 1.3 Xử lý SO2 bằng amoniac 5

1.3.1 Hệ thống xử lý SO2 bằng amoniac theo chu trình 5 1.3.2 Xử lý SO2 bằng amoniac có chưng áp 7 1.3.3 Xử lý SO2 bằng amoniac và vôi 8 1.4 Xử lý SO2 bằng các chất hấp thụ hữu cơ 9 1.5 Xử lý SO2 bằng các chất hấp phụ thể rắn 11

1.5.1 Hấp phụ khí SO2 bằng than hoạt tính 11 1.5.2 Xử lý khí SO2 bằng than hoạt tính có tưới nước–quá trình LURGI 12 1.5.3 Xử lý SO2 bằng nhôm oxit kiềm hóa 14 1.5.4 Xử lý SO2 bằng vôi và dolomit trộn vào than nghiền 14

1.6 So sánh kinh tế – kỹ thuật của một số phương pháp xử lý SO2 16

Lọc không khí bằng lọc sinh học TÀI LIỆU THAM KHẢO 24

CÔ G GHỆ XỬ LÝ KHÍ SO2

SO2 là loại chất ô nhiễm biến nhất trong sản xuất công nghiệp cũng như trong sinh hoạt của con người Nguồn phát thải SO2 chủ yếu là từ các trung tâm nhiệt điện, các loại lò nung, lò hơi khi đốt nhiên liệu than, dầu khí đốt có chứa S hay các hợp chất chứa S.Ngoài ra một số công đoạn sản xuất trong công nghiệp hoá chất, luyện kim cũng thải vào khí quyển lượng khí SO2 đáng kể Trên thế giới hàng năm tiêu thụ gần 2 tỷ tấn than đá các loại và gần 1 tỷ tấn dầu mỏ Khi thành phần S trong nhiên liệu trung bình chiếm 1% thì lượng khí SO2 thải vào khí quyển là 60 triệu tấn/năm

• Vấn đề ô nhiễm khí quyển bởi khí SO2 từ lâu đã trở thành mối hiểm hoạ của nhiều nước Công nghệ xử lý SO2 trong công nghiệp đã đuợc phát tiển từ rất lâu Ngoài tác dụng làm sạch khí quyển, bảo vệ môi trường, còn có ý nghĩa kinh tế là thu hồi SO2 là nguồn cung cấp nhiên liệu cho sản xuất H2SO4 và lưu huỳnh nguyên chất

1.1 Hấp thụ khí SO2 bằng nước Quá trình xử lý SO2 bằng nước diễn ra theo phản ứng sau:

SO2 + H2O ↔ H+ + HSO3

-Sơ đồ hệ thống hấp thụ khí SO2 bao gồm 2 giai đoạn sau:

• Hấp thụ khí SO2 bằng cách phun nước vào dòng khí hoặc cho khí SO2

đi qua lớp vật liệu đệm có tưới nước

• Giải thoát khí SO2 ra khỏi chất hấp thụ để thu hồi SO2 và nước sạch

Mức độ hòa tan của khí SO2 trong nước giảm khi nhiệt độ nước tăng cao và ngược lại để giải thoát khí SO2 ra khỏi nước thì nhiệt độ của nước phải cao Ở

1000C thì SO2 bốc ra hòan toàn và trong khí thoát ra có lẫn hơi nước Bằng phương pháp ngưng tụ người ta thu hồi được khí SO2 với độ đậm đặc gần 100% để sản xuất acid sunfuric

Để giải hấp thụ cần phải đun nóng một lượng nước rất lớn, đó là một khó khăn Ngoài ra, để sử dụng lại nước cho quá trình hấp thụ phải làm nguội nước xuống gần 10oC, tức phải cần đến nguồn cấp lạnh Đó cũng là vấn đề không đơn giản và tốn kém Vì vậy, phương pháp này chỉ nên áp dụng khi:

-Nồng độ SO2 trong khí thải tương đối cao

- Có sẵn nguồn cấp nhiệt (hơi nước) với giá rẻ

Trong trường hợp khí thải giàu SO2 như trong cơng đoạn nấu quặng sunfua kim loại của cơng nghiệp luyện kim màu, nồng độ SO2 trong khí thải cĩ thể đạt 2-12%, người ta cĩ thể xử lý khí SO2 bằng nước kết hợp với nước tạo thành acid sunfuric

Quá trình cũng được thực hiện thành 2 giai đoạn: giai đoạn thứ nhất khí SO2

kết hợp với oxy nhờ sự cĩ mặt của chất xúc tác Vanadi để biến thành anhiđrit sunfuric và giai đoạn thứ hai là dùng nước tưới trong lớp vật liệu đệm để anhiđrit sunfuric kết hợp với nước tạo thành acid H2 SO4

SO2 + O2 ↔ SO3

SO3 + H2O H2SO4

Trong giai đoạn thứ nhất, phản ứng oxy hố khí SO2 cĩ toả nhiệt và phản ứng xảy ra càng mạnh ở nhiệt độ càng thấp, do đĩ cần thực hiện quá trình này qua nhiều tầng xúc tác, sau mỗi tầng đều được làm nguội

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 1 Sơ đồ hấp thụ khí SO2 bằng nước 1.2 Xử lý SO2 bằng đá vơi (CaCO3) hoặc vơi nung (CaO)

Xử lý SO2 bằng vơi là phương pháp được áp dụng rất rộng rãi trong cơng

Khí sạch thoát ra

6

SO 2

1

6

5

4

2

3

lạnh Xả

Khí vào

V 2 O 5

Các phản ứng:

CaCO3 + SO2 = CaSO3 + CO2

CaO + SO2 = CaSO3

2CaSO3 + O2 = 2CaSO4

Khĩi thải sau khi được lọc sạch tro bụi đi vào scrubơ 1, trong đĩ xảy ra quá trình hấp thụ khí SO2 bằng dung dịch sữa vơi tưới trên lớp đệm bằng vật liệu rỗng Nước chứa acid chảy ra từ scrubơ cĩ chứa nhiều sunfit và canxisunfat dưới dạng tinh thể CaSO3.0,5H2O, CaSO4.2H2O và một ít tro bụi cịn sĩt lại sau bộ lọc tro bụi, do đĩ cần tách các tinh thể nĩi trên bằng bộ phận tách tinh thể 2 Thiết bị 2 là một bình rỗng cho phép dung dịch lưu lại một thời gian đủ

để hình thành các tinh thể sunfit và sunfat canxi Sau bộ phận tách tinh thể 2, dung dịch một phần đi vào tưới cho scurbơ, phần cịn lại đi qua bình lọc chân khơng 3, ở đĩ các tinh thể được giữ lại dưới dạng cặn bùn và được thải ra ngồi Đá vơi được đập vụn và nghiền thành bột rồi cho vào thùng 6 để pha trộn với dung dịch lỗng chảy ra từ bộ lọc chân khơng số 3 cùng với lượng nước bổ sung để hình thành dung dịch sữa vơi mới

Cặn bùn từ hệ thống xử lý thải ra cĩ thể sử dụng làm chất kết dính trong xây dựng khi chuyển sunfit thành sunfat trong lị nung

Hình 2 Sơ đồ hệ thống xử lý SO2 bằng CaCO3 , CaO

1- Tháp hấp thụ 2- Bộ phận tách tinh thể 3- Bộ lọc chân không 4,5- Máy bơm 6- Thùng trộn sữa vôi

Khí sạch thoát ra

4

1

2

Nước

Khí vào

6 5

3

Vôi

lực cho nguồn khí phụ thuộc vào Nm độ và độ rổng của lớp nguyên liệu lọc Độ

Nm tăng, độ rổng lớp nguyên liệu giảm là nguyên nhân gây tăng trở lực cho nguồn khí Đối với các hệ thống điển hình mức độ giảm áp nằm trong khoảng

1 -10 hPa

Bảo trì Khi bắt đầu đưa vào hoạt động, hệ thống cần được chăm nom một lần/tuần Sau khi hệ thống đã hoạt động ổn định và đã giải quyết tất cả các vấn đề có thể xảy ra Tần số thăm nom có thể giảm xuống 1 lần/nửa tháng hoặc hàng tháng

Ưu và khuyết điểm của hệ thống lọc sinh học

Ưu điểm

• Ưu điểm chính là giá thành thấp, giá vận hành thấp, ít sử dụng hóa chất

• Thiết kế linh động, do đó có thể thích nghi với mọi loại hình công nghiệp và diện tích của xí nghiệp

• Hệ thống lọc sinh học linh động trong việc xử lý mùi hôi, các hợp chất hữu cơ bay hơi và các chất độc Hiệu suất xử lý thường lớn hơn 90% đối với các khí thải có nồng độ các chất ô nhiễm < 1000 ppm

• N hiều loại nguyên liệu lọc, vi sinh vật và điều kiện vận hành khác nhau

có thể áp dụng để đáp ứng nhu cầu xử lý

Khuyết điểm

• Hệ thống lọc sinh học không thể xử lý được các chất ô nhiễm có khả năng hấp phụ thấp và tốc độ phân hủy sinh học chậm ví dụ như các hợp chất hữu cơ bay hơi có chứa chlor

• Các nguồn ô nhiễm có nồng độ hóa chất cao cần các hệ thống lớn và diện tích lớn để lắp đặt hệ thống lọc sinh học

• N guồn gây ô nhiễm có mức độ phóng thích chất ô nhiễm biến động cao

sẽ gây ảnh hưởng đến hệ vi sinh vật cũng như hiệu suất xử lý của chúng

• Thời gian để cho các vi sinh vật thích nghi với môi trường và tạo thành các màng sinh học (biofilm) có thể kéo dài hàng tuần đến hàng tháng, đặc biệt là đối với việc xử lý các chất hữu cơ bay hơi

Thương mại hóa

Đã có hơn 50 hệ thống lọc sinh học sử dụng phân compost làm nguyên liệu lọc

đã được lắp đặt theo kiểu thương mại ở Châu Âu và Mỹ trong vòng 15 năm qua

Việc sử dụng hệ thống lọc sinh học xử lý các chất hữu cơ bay hơi đã được áp dụng trong các ngành công nghiệp sau:

• Công nghệ hóa chất và hóa dầu

• Công nghệ dầu khí

• Công nghệ nhựa tổng hợp

• Công nghệ sản xuất sơn và mực in

• Công nghệ dược phNm

• Xử lý chất và nước thải

• Xử lý đất và nước ngầm Việc sử dụng hệ thống lọc sinh học để xử lý mùi, cho tới nay đã áp dụng trong các ngành công nghiệp sau:

• Xử lý nước cống rãnh

• Xử lý chất và nước thải lò mổ

• Các công nghệ tái chế

• Các nhà máy sản xuất gelatin và keo dán

• Công nghệ chế biến thịt và nông sản

• Công nghệ sản xuất thuốc lá, ca cao, đường

• Công nghệ sản xuất gia vị, mùi nhân tạo

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1.Đinh Xuân Thắng, Ô N hiễm Không Khí, N hà xuất bản Đại Học Quốc Gia

TP HCM, 2003

2 Đinh Xuân Thắng và cộng sự, Kỹ Thuật Môi Trường Đại Cương, N hà xuất bản Giáo Dục, 2000

3 Hendrik Harssema, N guyễn Đình Tuấn, Phạm Thị Anh, Giám sát và mô hình hóa chất lượng không khí, Centerma center

4 Trần N gọc Chấn, Ô N hiễm Không Khí Và Xử Lý Khí Thải, N hà xuất bản Khoa Học Và Kỹ Thuật,2004

5 Bài viết của tác giả Lê Hoàng Việt và Lê Hoa

6 Stanley E Manahan, Environmental chemistry, Lewis publishers