Các phương pháp xử lý khí SO2

Các ph ươ n g pháp x lý khí SO2 ử

Khí Sunfu i oxit (SO Đ 2 ) là lo i ch t ô nhi m ph bi n nh t trong s n xu tạ ấ ễ ổ ế ấ ả ấ công nghi p ệ

c ng nh trong sinh ho t c a con ngũ ư ạ ủ ười Ngu n phát sinh ra SOồ 2 có th là do quá trình ể

t b t c

đố ấ ứ th th gì trong cu c s ngứ ứ ộ ố hàng ngày (than á , khí, g và các ch t h u c đ ỗ ấ ữ ơ khác nh phân khô, r m rác…), hay trong quá trình công nghi p (ư ơ ệ đố t lò h i ơ, nhi t i n ,ệ đ ệ luy n kim, hóa ch t…) Theo C quan N ng lệ ấ ơ ă ượn g Qu c t (IEA), n n m 2017, nhu ố ế đế ă

c u tiêu th than á và d u mầ ụ đ ầ ỏ th gi iế ớ t ươ ứn g n g l n lầ ượt là 4,32 t t n than và 4,4 t ỷ ấ ỷ

t n d u.ấ ầ Khi thành ph n l u hu nh trong nhiên li u trung bình chi m 1% thìầ ư ỳ ệ ế lượn g khí S02 th i vào khí quy n là 60 tri u t n/n m óả ể ệ ấ ă Đ là ch a k n lư ểđế ượn g SO2 th i ra t các ả ừ ngành công nghi p khác.ệ

Khi nhi m c khí SO ễ độ 2, SO2 s i vào ph i và vào h th ng b ch huy t Trong máu ẽđ ổ ệ ố ạ ế

SO2 tham gia nhi u ph n n g hoá h c ề ả ứ ọ để làm gi m d tr ki m,ả ự ữ ề làm cho r i lo n quá ố ạ trình chuy n hoá ể đườn g và protêin, ki nế thi u vitamin B và C, t o ra methemoglobine ế ạ gây t c ngh n m ch máu và làm gi m kh n ng v n chuy n ôxy c a h ng c u,ắ ẽ ạ ả ả ă ậ ể ủ ồ ầ gây co

h p dây thanh ẹ qu n, khó th ả ở

Hi n nay,ệ khí SO2 phát sinh ngày càng nhi u d n n h qu làề ẫ đế ệ ả môi trườn g không khí ngày càng b ô nhi m, vì v yị ễ ậ chúng ta c n ph i cóầ ả bi n pháp ệ x lý khí SO ử 2 hi u ệ

qu ả Và â y là m t trong nh ng phđ ộ ữ ươn g pháp được s d ng khá r ng rãi trong các quá ử ụ ộ trình x lý khí th i.ử ả

Các ph ươ ng pháp x lý khí SO2 ử

H p th khí SO ấ ụ 2 b ng n ằ ướ c

H p th khí SO ấ ụ 2 b ng nằ ước là m t trong nh ng phộ ữ ương pháp đơn gi n ả được áp d ng ụ

s m nh t ớ ấ để ạ ỏ lo i b khí SO2 trong khí th i, nh t là trong khói th i các lo i lò công ả ấ ả ạ

nghi p.ệ

H th ng x lý khí SOệ ố ử 2 b ng nằ ước bao g m 2 giai o n:ồ đ ạ

1- H p th khí th i ch a SOấ ụ ả ứ 2 b ng cách phun nằ ước vào trong dòng khí thài ho c cho ặ khí th i i qua m t l p v t li u ả đ ộ ớ ậ ệ đệm (v t li u r ng) có tậ ệ ỗ ướ ưới n c – scrub ;ơ

2- Gi i thoát khí SOả 2 ra kh i ch t h p th ỏ ấ ấ ụ để tái s d ngử ụ nước s ch và thu h i SOạ ồ 2 (n uế

c n).ầ

N ngồ độ hòa tan c a khí SOủ 2 trong nước gi m khi mà nhi t ả ệ độ ướ ă n c t ng cao, vì

v yậ nhi tệ độ ủ c a nước c p vào h th ng dùng ấ ệ ố để ấ h p th khí SOụ 2 ph i ả đủ ấ th p Còn để tái s d ng nử ụ ước, gi i thoát khí SOả 2 kh i nỏ ước thì nhi t ệ độ ủ c a nước ph i cao C th làả ụ ể khi nhi t ở ệ độ 100°c thì SO2 bay h iơ ra m t cách hoàn toàn và trong dòng khí thoát ra sộ ẽ

có l n c h i nẫ ả ơ ước Và b ng phằ ương pháp ng ng t ngư ụ ười ta s thu ẽ được khí SO2 v i ớ

m c r t cao s= 100% dùng vào m c ích s n xu t axit sunfuric

L ượ ng n ướ c lý thuy t tính b ng c n có ế ằ ầ để ấ h p th 1 t n SO2 ụ ấ đế n tr ng thái ạ

bão hòa ng v i nhi t ứ ớ ệ độ và n ng ồ độ SO2 khác nhau trong khí th i ả

N ng ồ độ SO 2 trong khí th i, % ả

kh i l ố ượ ng

L ượ ng n ướ c, m 3 , nhi t ở ệ độ

10°c

15°c 12

10

4

Th c t , lự ế ượng nước dùng ph i l n h n m t ít so v i lả ớ ơ ộ ớ ượng nước lý thuy t vì khi nế ước sau khi ra kh i thi t b h p th , luôn không th ỏ ế ị ấ ụ ể đạt m c bão hòa khí SOứ 2 trong nó

Khi gi i h p th thì c n ph i un nóng m t lả ấ ụ ầ ả đ ộ ượng nướ ấ ớ ức r t l n t c ph i c n có m t ả ầ ộ

ngu n c p nhi t (h i nồ ấ ệ ơ ước) công su t l n âyấ ớ Đ là m t khó kh n Ngoài ra, n u mu nộ ă ế ố s ử

d ng l i nụ ạ ước cho quá trình h p th thì nấ ụ ướ đc ó ph i ả được làm ngu i xu ng g n 10°c – ộ ố ầ

t c ph i c n ứ ả ầ đến ngu n c p l nh âyồ ấ ạ Đ c ng là v n ũ ấ đề không đơn gi n và r tả ấ t n kém.ố

X lý khí SO2 b ng n ử ằ ướ c

T cácừ nhượ đ ểc i m nói trên, phương pháp h p th khí SOấ ụ 2 b ng nằ ước này ch áp d ng ỉ ụ

c khi:

đượ

– N ng ồ độ ban đầ ủu c a khí th i có n ng ả ồ độ SO2 tương đối cao;

– Khi có s n ngu n c p nhi t (h i nẵ ồ ấ ệ ơ ước) v i giá r ;ớ ẻ

– Khi có s n ngu n nẵ ồ ướ ạc l nh;

– Có th x ể ả được nước th i th c p có ch a tả ứ ấ ứ ương đối nhi u axit ra sông ngòi.ề

Trên hình 14 la là s ơ đồ ệ ố h th ng h p th khí SOấ ụ 2 b ng nằ ước

Trường h p khí th i ch a nhi uợ ả ứ ề SO2 nh trong công o n n u qu ng sunfua kim lo i ư đ ạ ấ ặ ạ

c a công nghi p luy n kim màu ch ng h n, n ng ủ ệ ệ ẳ ạ ồ độ SO2 trong khí th i có th ả ể đạt 2 – 12%, người ta có th x lý khí SOể ử 2 b ng nằ ước k t h p v i quá trình oxy hóa SOế ợ ớ 2 b ng ằ

ch t xúc tác.ấ

Quá trình c ng ũ được th c hi n thành hai giai o n Giai o n thự ệ đ ạ đ ạ ứ nh t: khí S0ấ 2 k t h p ế ợ vãi oxy nh s có m t c a ch t xúc tác vana i (V) ờ ự ậ ủ ấ đ để ế bi n thành anhi rit sunfuric SOđ 3 và giai o n th hai là dùng nđ ạ ứ ướ ước t i trong scrub d anhi rit sunfuric k t h p v i nơ ể đ ế ợ ớ ước

t o thành axit sunfuric Hạ 2SO4

Trong giai o n th nh t, ph n ng oxy hóa khí SOđ ạ ứ ấ ả ứ 2 có t a nhi t và ph n ng x y ra ỏ ệ ả ứ ả càng m nh nhi t ạ ở ệ độ càng th p, do ó c n th c hi n quá trinh này qua nhi u t ng xúc ấ đ ầ ự ệ ề ầ tác, sau m i t ng ỗ ầ đề đượu c làm ngu i.ộ

S ơ đồ ệ ố h th ng x lý SOử 2 b ng nằ ước k t h p v i oxy hóa b ng ch t xúc tác ế ợ ớ ằ ấ được th ể

hi n qua hình 14.1b.ệ

X lý khí SO2 b ng n ử ằ ướ c k t h p Oxi hoá ế ợ

H p th khí SO ấ ụ 2 b ng á vôi (CaCO3) ho c vôi nung ằ đ ặ

(CaO)

Trong ó, phđ ương pháp h p th v i dung d ch h p th là Ca(OH)2 hi u su t x lý c a ấ ụ ớ ị ấ ụ ệ ấ ử ủ quá trình có th lên ể đến 85 – 90% trong vi c lo i b SO2 Và ây là m t trong nh ng ệ ạ ỏ đ ộ ữ

phương pháp được s d ng khá r ng rãi trong các quá trình x lý khí th i.ử ụ ộ ử ả

X lý khí SO2 b ng á vôi ử ằ đ

Phương pháp h p th x lý khí th i ch a SO2 di n ra nh sau:ấ ụ ử ả ứ ễ ư

– Khí th i i qua h th ng x lý- Tháp h p th t dả đ ệ ố ử ấ ụ ừ ưới lên, trong ó ch t ô nhi m nh đ ấ ễ ư

SO2 và b i b n s b gi l i, không khí s ch i lên trên và thoát ra ngoài.ụ ẩ ẽ ị ữ ạ ạ đ

– Dung d ch h p th (thị ấ ụ ường là Ca(OH)2) được h th ng ng d n, b m tu n hoàn b m ệ ố ố ẫ ơ ầ ơ

lên ph n trên thân tr và ầ ụ được phun ra b i h th ng dàn phun sở ệ ố ương, tướ đềi u dung

d ch h p th trong tháp.ị ấ ụ

– Dòng khí i t dđ ừ ưới lên, dòng l ng t trên xu ng và chúng ti p xúc v i nhau, khi ó ỏ ừ ố ế ớ đ

quá trình h p th ấ ụ được di n ra, SO2 b gi l i trong dung d ch h p th , không khí s ch ễ ị ữ ạ ị ấ ụ ạ

thoát ra ngoài

– Quá trình h p th di n ra theo phấ ụ ễ ương trình nh sau:ư

2SO2 + Ca(OH)2 → Ca(HSO3)2

Ca(HSO3)2 + Ca(OH)2 → 2CaSO3 + 2H2O

– CaSO3 là ch t r n ít tan nên d dàng l ng xu ng áy tháp và ấ ắ ễ ắ ố đ đượ đc em i x lý b ng đ ử ằ

cách chôn l p.ấ

– Khí s ch ra nh tháp ạ ở đỉ được tách m, sau ó ẩ đ đượ đưc a ra ngoài môi trường

X lý khí SO2 v i s n ph m thu h i ử ớ ả ẩ ồ đượ c là th ch cao th ạ ươ ng ph m ẩ

M t lo i h th ng x lý khí SO2 b ng s a vôi hi n ộ ạ ệ ố ử ằ ữ ệ đạ ơ đượi h n c áp d ng Nh t B n ụ ở ậ ả Trong h th ng này s n ph m cu i cùng thu ệ ố ả ẩ ố được là th ch cao thạ ương ph m.ẩ

Ph ươ ng pháp magiê oxit (MgO)

V vi cề ệ s d ng s a MgO ử ụ ữ để kh SO2 trong khói th i ã ử ả đ được bi t ế đế ừn t lâu, nh ng ư

vi c nghiên c u ng d ng trong công nghi p m i ệ ứ ứ ụ ệ ớ được th c hi n giai o n g n ây chự ệ đ ạ ầ đ ủ

y u là do các nhà khoa h c – công ngh c a Liên Xô c ế ọ ệ ủ ũ

SO2 s ẽ được h p th b i MgO ấ ụ ở để ạ t o thành tinh th ng m nể ậ ước sunfit magiê Ở thi t b ế ị

h p th s x y ra các ph n ng sau:ấ ụ ẽ ả ả ứ

MgO + SO2 MgSO3→

MgO + H2O Mg(OH)2→

MgSO3 + H2O + SO2 Mg( HSO3)2→

Mg(OH)2 + Mg( HSO3)2 2MgSO3 + 2H2O→

Do độ hòa tan c a sunfit magiê trong nủ ước là có gi i h n, nên lớ ạ ượng d d ng ư ở ạ

MgSO3.6 H2O và MgSO3.3 H2O r i xu ng thành c n l ng.ơ ố ặ ắ

Trong dung d ch h p th , t l r n :ị ấ ụ ỉ ệ ắ l ng trong huy n phù là 1:10; ỏ ề độ pH dung d ch h p ở ị ấ

th ụ đầu vào là 6,8-7,5; còn ở đầu ra là 5,5-6,0 Sunfat magiê được hình thành nh ờ

sự oxit hóa sunfit magiê

MgSO3 + O2→ MgSO4

Vi cệ hình thành MgSO4 không có l i cho sợ ự tái sinh MgO (nhi t ệ độ phân h y MgSO4là ủ 1.200-11.300 oC) Do ó, ta c n h n ch ph n ng này b ng cách gi m b t th i gian đ ầ ạ ế ả ứ ằ ả ớ ờ

ti p xúc gi a 2 pha khí và pha l ng ho c dùng ch t làm gi m tính oxi hóa.ế ữ ỏ ặ ấ ả

Tái sinh Magiê s ẽ được th c hi n trong lò nung to = 900ự ệ ở oC và cho thêm than c c ố Khi nung nh v y thì khí SO2 thoát ra có n ng ư ậ ồ độ là 7-15% Khí s ẽ được làm ngu i , ộ tách b i và sụ ương mù axit sunfuric r i ồ đư đ ảa i s n su t axit sunfuaric.ấ

Trong ó các phđ ương pháp chúng ta có th x lí theoể ử là:

– Magiê oxit k t h p v i potos ( kali cacbonat )ế ợ ớ

– Magiê oxit không k t tinhế

– Magiê s i b tủ ọ

– Magiê oxit “k t tinh” theo chu trìnhế

u i m c a ph ng pháp magiê oxit:

Có th x lí khí nóng không c n làmể ử ầ ngu i s b S n ph m thu ộ ơ ộ ả ẩ được sẽ t n d ng s n ậ ụ ả

xu t axit sunfuric MgO d ki m và r ti n , hi u qu x lí cao.ấ ễ ế ẻ ề ệ ả ử

Ph ươ ng pháp k m ẽ

X lí khí th i SO2 b ng k m oxit ( ZnO ) c ng tử ả ằ ẽ ũ ương t nh là phự ư ương pháp dùng oxit magiê t c là s d ngứ ử ụ ph n ng gi a SO2 v i k m oxit ả ứ ữ ớ ẽ để thu các mu i sunfit và ố

bisunfit, sau ó s dùng nhi t đ ẽ ệ để phân ly thành SO2 và ZnO

ph ng pháp này, ch t h p th là k m Ph n ng h p th nh sau:

SO2 + ZnO + 2,5 H2O→ ZnSO3 + 2,5 H2O

Và khi n ng ồ độ SO2 l nớ

2SO2 + ZnO + H2O Zn(HSO3)2→

Sunfit k m t o thành không tan trong nẽ ạ ước s b tách ra b ng xyclon ẽ ị ằ ướt và s y ấ

khô.Vi c tái sinh ZnO ệ được th c hi n b ng cách nung sunfit 350ự ệ ằ ở oC

ZnSO3.2,5 H2O→ SO2 + ZnO + 2,5H2O

SO2 được s d ng ử ụ để ế ụ ti p t c ch bi n còn ZnO s d ngế ế ử ụ l i h p th ạ ấ ụ

Có các phương pháp sau:

– Phương pháp dùng k m oxit ẽ đơn thu nầ

– Phương pháp dùng k m oxit k t h p v i natri sunfitẽ ế ợ ớ

u i m c a ph ng pháp k m oxit :

Là quá trình phân ly k m sunfit ZnSO3 thành SO2 và ZnO x y ra nhi t ẽ ả ở ệ độ ấ th p h n ơ áng k so v i quá trình phân ly b ng nhi t i v i MgSO3

Có kh n ng x kí khí cao nhi t ả ă ử ở ệ độ (200-250oC)

Nhượ đ ểc i m:

Có kh n ng hình thành sunfit k m (MgSO4) làm cho vi c tái sinh ZnO b t l i v kinh t ả ă ẽ ệ ấ ợ ề ế nên ph i thả ường xuyên tách chung ra và b sung ZnO.ổ

X lý SO2 b ng Amoniac ử ằ SO2 được h p th trongấ ụ dung d ch amoni c ho c dùng dung d ch sunfit – bisunfit amon.ị ă ặ ị

Vì amoni c và khí SO2 trong dung d ch nă ị ước s có ph n ng v i nhau và t o ẽ ả ứ ớ ạ

thành mu i trung gian amoni sunfit, sau ó mu i amoni sunfit l i tác d ng ti p v i ố đ ố ạ ụ ế ớ

SO2 và H2O để ạ t o ra mu i amoni bisunfit, theo các ph n ng sau:ố ả ứ

NH4 + H2O + SO2→ (NH4)2 SO3

H2O + SO2 + (NH4)2SO3→ 2NH4HSO3

2NH4HSO3 nung nóng (NH4)2SO3 + H2O + SO2

Có th : 2NHể 4HSO3 + (NH4)2 SO3→ 2(NH4)2SO4 + S + H2O

(NH4)2 SO3 + S→ (NH4)2 S2O3

(NH4)2 S2O3 + 2NH4HSO3→ 2(NH4)2 SO4 + 2S + H2O

L u hu nh ư ỳ đơn ch t s ti p t cấ ẽ ế ụ tác d ng v i sunfit C nh v y thì t c ụ ớ ứ ư ậ ố độ ph n ng ả ứ phân h y dung d ch làm vi c s t ng d n, dung d ch làm vi c s hoàn toàn bi n thành ủ ị ệ ẽ ă ầ ị ệ ẽ ế amoni sunfat và l u hu nh ư ỳ đơn ch t.ấ

Các bi n pháp x lí khí theo amoni c nh sau:ệ ử ă ư

• X lí khí SO2 b ng amoni c và vôiử ằ ă

• H th ng x lí khí SO2 b ng amoni c theo chu trìnhệ ố ử ằ ă

• X lí khí SO2 b ng amoni c có ch ng ápử ằ ă ư

* u i m c a phƯ đ ể ủ ương pháp amoni c:ă

Hi u qu cao,ệ ả ch t h p thu d ki mấ ấ ễ ế và thu được s n ph m c n thi t ( sunfit và bisunfit ả ẩ ầ ế amon)

X lí khí SO2 b ng các ch t h p th h u c ử ằ ấ ấ ụ ữ ơ

Trong x lí khí SO2 có trong khí th i b ng các ch t h p th h u c ử ả ằ ấ ấ ụ ữ ơ được áp d ng ụ ở nhi u trong công nghi p luy n kim màu Ch t h p th khí SO2 ã ề ệ ệ ấ ấ ụ đ được s d ng ph ử ụ ổ

bi n là các amin th m ch ng h n nh anilin, tolu in, xyli in, và imety-anilin.ế ơ ẳ ạ ư đ đ đ

Quá trình x lí theo phử ương pháp trên là:

• Quá trình x lý khíử SO2 b ng dimetylanilin – Quá trình ASARCO.ằ

Quá trình này ã đ được nghiên c u và áp d ng t iứ ụ ạ nhi u các nhà máy luy n kim.ề ệ

• Quá trình sunfidin

Quá trình này được áp d ng t i các hãng công nghi p hóa ch t và luy n kim c a ụ ạ ệ ấ ệ ủ Đức, nghiên c u và áp d ng t iứ ụ ạ nhà máy luy n kim Hamburg ệ để kh SO2 trong lu ng khói ử ồ

th i c a lò th i luy n ả ủ ổ ệ đồng N ng ồ độ ủ c a khí SO2 trong khói th i dao ả động trong ph m viạ 0,5-8%, trung bình là 3,6%.Ch t h p th là h n h p c a xylidin và nấ ấ ụ ỗ ợ ủ ướ ỉ ệc t l 1:1.≈

X lí khí SO2 b ng các ch t h p ph th r n ử ằ ấ ấ ụ ể ắ

– Do quá trình x lý khí SO2 b ng ch t h p th theo phử ằ ấ ấ ụ ương pháp ướt có nhượ đ ểc i m

là nhi t ệ độ ủ c a khí th i s b h th p, ả ẽ ị ạ ấ độ ẩ m n uế t ng cao l i gây han r thi t b máy móc,ă ạ ỉ ế ị

h th ng x lý c ng k nh ệ ố ử ồ ề Để kh c ph c các y u i m trên và có th v aắ ụ ế đ ể ể ừ hoàn nguyên

v t li u h p ph v aậ ệ ấ ụ ừ làm s ch khí th i kh i b i c a v t li u h p ph ngạ ả ỏ ụ ủ ậ ệ ấ ụ ười ta ã k t h p đ ế ợ

gi a quá trình khô và ữ ướ Đt ây là bi n pháp ngày càng tr nên thi t th c.ệ ở ế ự

• H p ph khíấ ụ th i ch aả ứ SO2 b ng than ho t tínhằ ạ

• X lí khí th i ch a SO2 b ng than ho t tính có tử ả ứ ằ ạ ướ ưới n c- Quá trình LURGI

• X lí khíử th i ch a SO2 b ng nhôm oxit ki m hóaả ứ ằ ề

• X lí khí th i ch a SO2 b ng mangan oxit (MnO)ử ả ứ ằ

• X lí khí SO2 b ng vôi và dolomit tr n vào than nghi nử ằ ộ ề

Hai lo iạ thi t b ế ị được s d ng là thi t b t o b t và thi t b l c ử ụ ế ị ạ ọ ế ị ọ ướt có v t li u ậ ệ đệm l c v iọ ớ

v t li u ậ ệ đệm s s i ho c v tơ ợ ặ ậ li u ệ đệm là các vòng s ứ được ch n vì các lí do:ọ

– Có hi u su t cao.ệ ấ

– D v n hànhễ ậ

– Ch u ị được nhi t ệ độ cao

– Có kh n ng h p th các h i khí ả ă ấ ụ ơ độc h i.ạ

– Có kh n ng làm ngu i khói th i.ả ă ộ ả – L c ọ được các h t b i nh ạ ụ ỏ