CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ H2S VÀ VOC (VOLATILE ORGANIC COMPOUNDS) TRONG KHÍ THẢI

Ngoài ra, trong một số ngành công nghiệp khác như chế biến xenlulozo, sợi nhân tạo, nấu bột giấy, nấu thuốc nhuộm, xử lí nước thải, lượng khí dihydro sufua tỏa ra cũng đáng kể.. Dung dịc

CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ H2S VÀ VOC (VOLATILE ORGANIC COMPOUNDS) TRONG KHÍ THẢI

Giảng viên : Ts Phạm Xuân Núi Nhóm thực hiện : 1.Nguyễn Hữu Dũng

2 Nguyễn Xuân Khuê

3 Lê Thị Thùy Dương

4 Nguyễn Đình Chính

5 Nguyễn Văn Công

TỔNG QUAN

1.Nguồn gốc , lý tính

2.Tác hại của H2S

3 Các phương pháp xử lý :

- xử lý bằng muối cacbonat

- xử lý bằng NaOH

- xử lý bằng amoniac

- xử lý bằng natrithioasenat

- xử lý bằng than hoạt tính

- xử lý bằng oxit sắt (Fe2O3)

4 Nhận xét , đánh giá

1 Nguồn gốc , lý tính :

a Nguồn gốc

Trong tự nhiên :

Có trong nước suối, khí núi lửa, thoát ra từ protein phân hủy

Trong công nghiệp :

Dihydro sufua là loại khí chủ yếu tỏa ra trong quá trình luyện cốc từ than

đá, quá trình lọc dầu, quá trình sản xuất khí công nghiệp, dihydro sufua còn là một trong những thành phần từ khí đốt thiên nhiên Ngoài ra, trong một số ngành công nghiệp khác như chế biến xenlulozo, sợi nhân tạo, nấu bột giấy, nấu thuốc nhuộm, xử lí nước thải, lượng khí dihydro sufua tỏa ra cũng đáng kể

b Lý tính

- Ở điều kiện thường H2S là khí không màu, mùi trứng thối, rất độc,

d=34/29=1,17 nặng hơn không khí

- Nhiệt độ nóng chảy -85,5oC, nhiệt độ sôi là -61,8oC

- Ở trạng thái lỏng cũng phân li như nước nhưng ở mức độ yếu hơn

- Hiđrôsunfua ít tan trong nước 2,5(l) H2S tan trong 1(l) nước

2 Tác hại của H2S

- Ở nồng độ thấp, H2S có kích thích lên mắt và đường hô hấp

- Hít thở lượng lớn hỗn hợp khí H2S, mercaptan, ammoniac… gây thiếu oxy đột ngột, có thể dẫn đến tử vong do ngạt

- Dấu hiệu nhiễm độc cấp tính: buồn nôn, rối loạn tiêu hóa, tiêu chảy, mũi họng khô và có mùi hôi, mắt có biểu hiện phù mi, viêm kết mạc nhãn cầu, tiết dịch mủ và giảm thị lực

- Sunfua được tạo thành xâm nhập hệ tuần hoàn tác động đến các vùng cảm giác – mạch, vùng sinh phản xạ của các thần kinh động mạch

cảnh

- Thường xuyên tiếp xúc với H2S ở nồng độ dưới mức gây độc cấp tính

có thể gây nhiễm độc mãn tính Các triệu chứng có thể là: suy nhược, rối loạn hệ thần kinh, hệ tiêu hóa, tính khí thất thường, khó tập trung, mất ngủ, viêm phế quản mãn tính…

3.Các phương pháp xử lý :

a.Xử lý H2S bằng natricacbonat, amonicacbonat hoặc kali photphat

-Quá trình xử lí H2S bằng Na2CO3 được dựa trên cơ sở các phản ứng sau:

H2S + Na2CO3 = NaHS + NaHCO3

-Tiếp theo là phản ứng thu hồi lưu huỳnh của Natri vanadat (NaVO3 )

2 NaHS + H2S + 4NaVO3 + ½ O2 = Na2V4O9 +NaOH + 3S

-Để hoàn nguyên vanadat người ta dùng chất xúc tác ADA (natri amoni

vanadat và disunfonat)

Na2V4O9 + 2 NaOH + 2ADA = 4NaVO3 + 2ADA

Sơ đồ phản ứng như sau :

Trong đó :

1.tháp hấp thụ

2.tháp giải hấp thụ

3.quạt

4.sấy nóng không khí

5.điều chính nước dung dịch

6.điều chỉnh lưu lượng dung dịch tưới

Sơ đồ hệ thống xử lý H2S bằng Na2CO3

Ngoài ra, người ta còn có thế dùng amoni cacbonat và kali cacbonat làm dung dịch hấp thụ đối với khí H2S

Với amin cacbonat, phản ứng xảy ra như sau:

(NH4)2CO3 + H2S = (NH4)2S +H2O + CO2

Amomi sunfua (NH4)2S thu được trong dung dịch ra khỏi tháp hấp thụ sẽ được phân hủy thành NH3 và H2S Dung dịch NH3 quay trở lại chu trình để kết hợp với CO2 và H2O có trong khí thải tạo thành amin

cacbonat và phản ứng trên tiếp tục xảy ra theo sơ đồ hệ thống xử lí khí

H2S bằng amoni cacbonat

Sơ đồ hệ thống xử lý H2S bằng amoni cacbonat

Trong đó : 1.tháp hấp thụ

2 tháp oxi hóa

3 thùng phân li

4 thùng chứa lưu huỳnh

5 thùng rửa

6 máy lọc li tâm

b Công nghệ xử lí H2S bằng NaOH

-Cơ sở của phương pháp này là khí H2S kết hợp với NaOH theo phản ứng sau đây:

H2S + NaOH = Na2S + 2H2O

Na2S + H2S = 2NaHS

Na2S + H2O = NaHS + NaOH

-Song song với phản ứng trên, NaOH tác dụng với CO2

CO2 + NaOH = NaHCO3

NaHCO3 + NaOH = Na2CO3 +H2O

-Ngoài ra phản ửng khử H2S trong dung dịch còn xảy ra trong quá trình oxi hóa natri sunfua thu được từ phản ứng (6) tạo thành natri hydro

sunfua và hyposunfit

Na2S +H2O = NaHS + NaOH

2NaHS + 2O2 = Na2S2O3 + H2O

-Về mặt bảo vệ môi trường , các phản ứng phụ là có lợi vì chúng góp phần giảm nhẹ khâu xử lí dung dịch đã dùng xong trước khi thải ra hệ thống thoát nước

Sơ đồ hệ thống xử lý H2S bằng NaOH

Trong đó

1 tháp hấp thụ

2 thùng chứa dung dịch 3.thùng xử lý dung dịch đã xử dụng trước khi thải ra ngoài

4 bình chứa dung dịch mới ( xút hoặc sữa vôi )

5 bình chứa vôi clorua

6 bơm

c Xử lý H2S bằng amoniac :

Dung dịch amoniac để khử H2S trong khí thải là quá trình khá đơn giản và được áp dụng rộng rãi Trong tháp hấp thụ ,

H2S trong khí thải tiếp xúc với dung dịch amoniac và

chúng kết hợp với nhau theo phản ứng :

NH3 + H2S = (NH4)2S

Ở nhiệt độ và áp suất thích hợp amoniac sunfua (NH4)2S

phân giải thành NH3 và H2S amoniac quay lại quy trình làm việc , còn H2S được đưa sang công đoạn điều chế axit hoặc lưu huỳnh đơn chất

Sơ đồ hệ thống xử lý H2S bằng amoniac

Trong đó :

1 tháp hấp thụ

2, 3 thùng chứa

4 thiết bị làm nguội

5 bề mặt trao đỏi nhiệt

6 tháp cất khí H2S

d Xử lý H2S bằng dung dịch natri thioasenat

Na4As2S5O2

- Phản ứng hấp thụ khí H2S bằng dung dịch natri thioasenat xảy ra như sau :

- H2S + Na4As2S5O2 = Na4As2S5O + H2O

-Tiếp theo , natri thioasenat được hoàn nguyên theo phản ứng :

2Na4As2S6O + O2 = 2Na4As2S5O2 + 2S

-Hai phản ứng trên xảy ra rất nhanh và là các phản ứng chủ yếu trong hầu hết các điều kiện vận hành

-Trường hợp khi nồng độ ban đầu của H2S trong khí thải rất cao hoặc thời gian tiếp xúc giữa khí H2S và dung dịch hấp phụ kéo dài thì các phản ứng phụ chậm hơn sau đây có thẻ xảy ra :

Na4As2S5O2 + H2S = Na4As2O7 + H2O

Na4As2S7 + O2 = Na4As2S6O + 2S

-Dung dịch hấp phụ natri thioasenat được chuẩn bị bằng cách hòa tan

As2O3 và natricabonat Na2CO3 trong nước với tỉ lệ 1:2 Trong dung dịch sẽ có natro cacbonat , và bicacbonat , natri asenit , các hợp chất trên sẽ phản ứng xem kẽ với H2S và oxy để tạo thành natri thiosenat

Na4As2S502

Sơ đồ hệ thống xử lý H2S bằng natri thioasenat

Trong đó :

1 tháp hấp thụ

2 bơm

3 thiết bị làm nóng dung dịch

4 tháp oxy hóa

5 thùng phân ly lưu huỳnh

6 thùng lắng lưu huỳnh

7 máy lọc ly tâm

e Xử lý khí H2S bằng chất hấp thụ oxit sắt Fe2O3

-Đây là phương pháp cổ điển nhất được dựa trên cở sở các phản ứng sau :

Fe2O3 + 3 H2S = Fe2S3 + 3H2O

2Fe2S3 + 3 O2 = 2Fe2O3 + 6S

- Sau khi bão hòa H2S oxit sắt được hoàn nguyên bằng không khí (cấp oxy) để thu lưu huỳnh

-Tốc độ phản ứng hấp thụ H2S của oxit sắt được hoàn nguyên bằng không khí (cấp oxy) để thu lưu huỳnh

-Tốc độ phản ứng phụ thuộc vào mức độ tiếp xúc giữa khí và bề mặt vật liệu hấp thụ Do đó để nâng cao tốc độ phản ứng, độ rỗng của vật liệu hấp thụ phải lớn Thường độ rỗng của oxit sắt không nhỏ hơn 50%

-Điều kiện tốt nhất cho quá trình hấp thụ khí H2S bằng oxit sắt là nhiệt độ nằm trong khoảng 28 – 30oC và độ ẩm, của vật liệu hấp thụ khoảng 30%

-Để hoàn nguyên có thể áp dụng các phương pháp khác nhau:

+oxy hóa nguyên liệu hấp thụ bằng oxy không khí

+Thổi hỗn hợp hợp khí có chứa 22 – 30% oxy qua lớp vật liệu hấp thụ Nhiệt độ hoàn nguyên 600 – 800oC

-Hoàn nguyên liên tục khối vật liệu hấp thụ bằng cách bổ sung vào dòng khí cần

xử lí 1 thể tích không khí với tính toán sao cho lượng oxy trong trong hỗn hợp khí gấp 1,5 lần lượng oxy lý thuyết cần cho quá trình oxy hóa Như vậy quá trình hoàn nguyên sẽ xảy ra song song với quá trình hấp thụ