đồ án xử lý khí HCl 12000m3

Nồng độ tối đa cho phép của khí HCl trong không khí xung quanh: QCVN 062009BTNMT: một số chất độc hại trong môi trường không khí xung quanh.Tiêu chuẩn của khí HCl đối với khí thải công nghiệp: QCVN 19:2009BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải công nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ.

PHẦN MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Trong quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước, càng ngày càng có nhiềunhà máy, khu công nghiệp tập trung được xây dựng và đưa vào hoạt động tạo ra một khốilượng sản phẩm công nghiệp chiếm một tỷ trọng cao trong toàn bộ sản phẩm của nền kinh

tế quốc dân Bên cạnh đó, quá trình sản xuất công nghiệp đã tạo ra lượng lớn khí thải độchại ảnh hưởng đến môi trường đặc biệt là HCl Nguồn thải khí clo chủ yếu là một số nhàmáy hóa chất như các nhà máy sản xuất bột giặt, nhà máy mạ kẽm , chất tẩy rửa.Khi đốtthan , giấy , chất dẻo và nhiên liệu rắn cứng tạo ra khí clo và HCl

Khí HCl là một chất khí không màu, độc hại, có tính ăn mòn cao, tạo thành khói trắng khi tiếp xúc với hơi ẩm Khí HCl là một trong các khí thải phát sinh từ các quá trình sản xuất cần phải được xử lý trước khi xả thải ra môi trường do chúng rất độc hại khí HCL

có thể gây kích ứng , làm hư hại , tổn thương (bỏng) các bộ phận cơ thể tiếp xúc , va chạm gây dính như : đường hô hấp, đường tiêu hóa , mắt , da, răng …

Theo kết quả nghiên cứu của Tổ chức Y tế thế giới(WHO), HCl có thể gây ảnh hưởng hệ thống vị giác, mắt, da, mũi, mom Khi hít phải các hơi axit trong không khí hoặc các sản phẩm của hơi axit luôn luôn bốc ra khí HCl gây kích ứng đường hô hấp khitác dụng với kim loại và đun nóng càng bốc ra nhiều khí HCl , có thể gây viêm phổi hóa học.HCl làm cho cây cối chậm phát triển , với nồng độ cao thì cay chết Đồng thời HCl

có tác dụng làm giảm độ mỡ bóng của lá cây , làm cho các tế bào biểu bì của lá bị co lại

Như vậy, vấn đề xử lý HCl trong khí thải cũng như kiểm soát các nguồn thải phát sinh

ra HCl rất cần được quan tâm.Vì vậy chúng em chọn đề tài “thiết kế hệ thống xử khí thải

HCl công suất 12000 m 3 ” để hiểu rõ thêm các thiết bị cũng như quy trình xử lý khí HCl

trong khí thải

2.Yêu cầu thực tiễn và mục tiêu của đề tài

Yêu Cầu thực tiễn:

- Giải quyết được nồng độ HCl có trong không khí sao cho đảm bảo được QCVN19: 2009/BTNMT Nhằm giữ gìn sức khỏe cho con người.

Mục tiêu:

- Thiết kế được hệ thống xử lý khi thải chưa khí HCl

- Hiểu rõ hơn về tính chất cũng như tác hại của HCl

3.Phạm vi đề tài

- Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 13/03/2017– 06/05/ 2017

- Đối tượng nghiên cứu : Khí thải có chứa HCl

4 Nội dung và phương pháp nghiên cứu

4.1 Nội dung

- Đề xuất phương pháp xử lý

- Tính toán thiết kế hệ thống xử lý khí thải có chứa HCl

4.2 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp thu thập số liệu: Thu thập số liệu có trong các nghiên cứu trước, trong sách

vở hoặc thực tiễn có liên quan đến đề tài nghiên cứu

- Phương pháp tổng hợp số liệu: tổng hợp tất cả các tài liệu thu thập được về đề tài nghiêncứu

- Phương pháp thống kê

-Phương pháp đánh giá

- Phương pháp xử lý số liệu

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN1.1 Tình hình chung

Nền kinh tế và sản xuất công nghiệp của nước ta sau gần 20 năm đổi mới (kể từ 1986 đếnnay) đã đạt những thành tích quan trọng, góp phần đưa đất nước ta thoát khỏi tình trạng trìtrệ, lạc hậu, kém phát triển với thu nhập quốc dân ngày một tăng cao và tăng trưởng kinh

tế khá ổn định ở mức tương đối khá so với một số nước trong khu vực Ngoài những lợiích về kinh tế xã hội, sự phát triển sản xuất công nghiệp cũng gây ra nhiều tác hại cho môitrường do các nguồn gây ô nhiễm khác nhau: bụi, khí độc hại, nước thải và chất thải rắn.Hiện nay ở một số cơ sở sản xuất cũ quy mô vừa và nhỏ có áp dụng các phương pháp xử

lý bụi và khí độc hại đơn giản như: buồng lắng bụi, xiclon, lọc bụi túi vải, tháp rửa khí,tháp hấp thụ bằng vật liệu rỗng tưới nước hoặc tưới dung dịch sữa vôi Nhìn chung cácloại thiết bị và hệ thống xử lý khí ở khu vực này còn ở mức thấp do trình độ thiết kế, chếtạo, trình độ công nhân vận hành chưa được nâng cao, cộng vào đó là ý thức của các chủdoanh nghiệp chưa thật sự tự giác trong việc lắp đặt và vận hành hệ thống xử lý khí thảinhằm hạn chế phát thải ô nhiễm để bảo vệ môi trường

Riêng đối với một số ngành công nghiệp quan trọng như: xi măng, nhiệt điện và nhất làcông nghiệp có vốn đầu tư nước ngoài thì hệ thống xử lý khí thải tương đối quy mô vàđồng bộ, bao gồm cả thiết bị lọc bụi xiclon, túi vải và tĩnh điện

1.2 Hiện trạng xử lý bụi và khí độc hại của một số nghành sản xuất chính

1.2.1 Tại các tỉnh miền Bắc và miền Trung

Tình hình xử lý khí thải ở các tỉnh thuộc vùng kinh tế trọng điểm miền Bắc và miền Trungnhìn chung còn ở mức rất hạn chế, chủ yếu là xử lý bụi ở một số cơ sở sản xuất quantrọng và quy mô lớn như các nhà máy xi măng, nhiệt điện Công nghệ xử lý bụi ở đây làdùng thiết bị lọc bụi xiclon khô và ướt tự chế tạo Riêng ngành sản xuất ximăng, ở hầu hếtcác nhà máy quy mô vừa và lớn đều sử dụng thiết bị lọc bụi tĩnh điện nhập ngoại Hiệuquả xử lý bụi ở các cơ sở này nói chung là đạt yêu cầu về tiêu chuẩn phát thải và tiêu

độc hại hầu như chưa được chú trọng và chủ yếu là dựa vào khả năng khuyếch tán chất ônhiễm bằng ống khói có chiều cao cần thiết.

Dưới đây là các bảng thống kê các công nghệ xử lý khí thải đã được áp dụng trong một

số ngành sản xuất chính ở vùng kinh tế trọng điểm miền Bắc và miền Trung do các đơn

vị KHCN trong nước thiết kế, chế tạo và lắp đặt (Chỉ nêu các cơ sở tiêu biểu và có đầy

đủ số liệu khảo

Hệ thống xử lý bụi do Viện KHKT Bảo hộ Lao động thiết kế lắp đặt và hoạt động có hiệuquả tại Nhà máy điện Uông Bí từ năm 2003.[5]

1.2.2.Tại các tỉnh miền Nam

Ở các tỉnh thuộc vùng kinh tế trọng điểm miền Nam, tình hình xử lý khí thải dù chưa triệt

để, nhưng cũng có những bước phát triển tương đối đều hơn, cả về xử lý bụi lẫn khí độchại Sau đây là tình hình xử lý khí thải của một số ngành công nghiệp chủ yếu

Đối với nguồn ô nhiễm do đốt nhiên liệu

Theo kết quả điều tra, ở các khu công nghiệp (KCN) của vùng kinh tế trọng điểm miềnNam có khoảng 5% cơ sở có lò đốt nhiên liệu được lắp đặt hệ thống xử lý bụi và khí độchại, số còn lại hiện nay chỉ mới xây dựng phương án xử lý

Tại KCN của tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu, một số nhà máy có đầu tư hệ thống xử lý khí độchại trước khi thải ra môi trường Công nghệ sử dụng là hấp thụ bằng nước

Đối với nguồn ô nhiễm từ các dây chuyền công nghệ

Đây là loại ô nhiễm mang tính chất đặc trưng, phụ thuộc vào từng loại ngành nghề sảnxuất cũng như công nghệ mà nhà máy, xí nghiệp lựa chọn

Các tỉnh Đồng Nai, Bình Dương và TP Hồ Chí Minh có nền công nghiệp phát triển mạnhhơn Bà Rịa - Vũng Tàu Những cơ sở sản xuất mới xây dựng hiện đại đều có các hệ thống

xử lý kèm theo dây chuyền công nghệ Còn các cơ sở sản xuất đã có từ trước thì do máy

móc cũ, lạc hậu và gây ô nhiễm môi trường khá nghiêm trọng nên đã có một số cơ sở lắpđặt hệ thống xử lý khí thải cho các dây chuyền công nghệ.

Xét theo ngành nghề, hiện trạng xử lý ô nhiễm không khí như sau:

- Công nghiệp chế biến gỗ

Các nhà máy chế biến gỗ tập trung nhiều nhất ở các khu công nghiệp thuộc tỉnh BìnhDương, Đồng Nai, nhưng chỉ ở một số ít nhà máy có hệ thống xử lý bụi 2 cấp: xiclon và

bộ lọc túi vải như công ty gỗ Việt Giai, xí nghiệp chế biến gỗ xuất khẩu An Bình Côngnghệ xử lý bụi 2 cấp đảm bảo tiêu chuẩn phát thải theo qui định

- Công nghiệp xi măng và vật liệu xây dựng

Đây là ngành công nghiệp với chất ô nhiễm chủ yếu là bụi vô cơ kích thước nhỏ Các nhàmáy xi măng mới xây dựng hoặc nhà máy lớn đều được trang bị hệ thống lọc bụi hiệnđại, hiệu suất cao (hệ thống lọc bụi tĩnh điện) như Nhà máy xi măng Sao Mai Phần lớncác nhà máy gạch men, sứ vệ sinh mới xây dựng đều sử dụng thiết bị lọc bụi túi vải có bộgiũ bụi bằng khí nén để thu hồi bụi Hiệu suất thu hồi cao (>90%) (Sơ đồ công nghệ xử

lý bụi tại các công ty xi măng và gạch men cho trên hình 3)

Trong khu vực một số nhà máy thép như Nhà máy thép Biên Hòa, Nhà máy cơ khí luyệnkim của Công ty Thép miền Nam, Công ty thép Sun Co, Công ty thép Pomina đã sửdụng công nghệ xử lý khói thải từ lò hồ quang theo nguyên lý thu bụi bằng túi vải có kếthợp khử CO Khí thải sau xử lý đạt TCVN 09:2009 (đối với nguồn loại B)

- Công nghiệp mạ kim loại

Đây là một ngành công nghiệp đang có xu hướng phát triển nhanh tại khu vực với cácchất ô nhiễm không khí điển hình là hơi axit (HCl), khí NH3, bụi Công nghệ xử lý khíthải cho ngành công nghiệp này là sử dụng phương pháp hấp thụ với thiết bị hấp thụ 2 cấpđạt hiệu quả cao, đã được sử dụng tại các công ty tôn Phương Nam, Posvina, lưới thépBình Tây, tôn Phước Khanh, công ty Vingal

- Độ hòa tan trong nước ở 20oC: 720g/l

Phân tử hidroclorua (HCl) là một phân tử hai nguyên tử đơn giản, , bao gồm một nguyên

tử hidro và một nguyen tử clo kết hợp với nhau qua một nguyên tử hidro và một nguyên

tử clo kết hợp với nhau thông qua một liên kết đơn cộng hóa trị Do nguyên tử clo có độ

âm điện cao hơn so với nguyên tử hidro nên lien kết cộng hóa trị này là phân cực rỏ rang.

Do phân tử tổng thể có momen lưỡng cực lớn với điện tích một phần âm - tại nguyên tửclo và điện tích dương tại nguyên tử hidro, nên phan tử hai nguyên tử clorua hidro làphân tử phân cực mạnh Vì vậy nó rất dể hòa tan trong nước cũng như trong các dung môiphân cực khác Khi tiếp xúc với nước, nó nhanh chóng bị oxi hóa , tạo thành các cation làhidronium (H3O+) và các anion (Cl-) thông qua phản ứng hóa học thuận nghịch sau:

HCl + H2O  H3O+ + Cl

-HCl là một chất khí có mùi xốc, trọng lượng riêng 1.264 ở 17oC ( so với KK) Nhiệt độnóng chảy -114,7oC nhiệt độ sôi -85,2oC Nhiệt độ tới hạn 51.25oC, áp suất tới hạn 86at

Tỷ trọng HCl lỏng -113oC là 1.267, ở 110oC là 1.206 ngoài kong6 khí ẩm bốc thành sa

mù tạo ra những hạt nhỏ acid clohidrit Tan nhiều trong nước và phát nhiệt tan trongrượu, trong benzene (2% ở 18oC), trong ete (35% ở 0oC) Hằng số phân ly của HCl ở 0oCbằng 2.5.107

Tính chất hóa học: HCl có khả năng tác dụng với:

- Kim loại: giải phóng khí hidro và tạo muối clorua( trừ các kiêm loại đứng sau hidrotrong dãy hoạt động hóa học như Cu, Hg, Ag, Pt, Au)

KMnO4(đặc) + 16HCl  2KCl + 2MnCl2 + 5Cl2 + 8H2O

MnO2 + 4HCl  MnCl2 + Cl2 + 2H2O

Hình 1.2 Công nghệ sản xuất tôn mạ kẽm

Đầu tiên tôn sẽ được vận chuyển đến các bể tẩy rỉ, tôn sẽ được đưa qua bể rửabằng axit rồi được chuyển đến bể rửa bằng sút vì có một số tạp chất không thể rửa sạchbằng axit Sau quá trình tẩy rỉ các hợp chất bám trên bề mặt tấm tôn, tôn sẽ được đưa quakhâu rẩu sạch các dung dịch tẩy rửa bằng nước Và qua công đoạn sấy khô để đảm bảotôn hoàn toàn sạch có bám dình nước rửa bể rửa Kế tiếp tôn được đưa vào bể mạ kẽm Ở

bể này tôn được vận chuyển đi với vận tốc cố định để cho kẽm có thể bao phủ hết tấm

tôn Để thúc đẩy quá trình tôn mạ kẽm được hiệu quả cao, người ta thường cho đạmamoni vào, trước khi làm nguội để thành sản phẩm, một số nhà máy phun lưu huỳnh lên

bề mặt tôn mạ kẽm Sau quá trình làm nguội thì tôn mạ kẽm thành phẩm

1.3.1 Nguồn gốc phát sinh khí HCl

HCl được sinh ra trong quá trình:

- Gia công chế biến có sử dụng Clo ( quá trình Clo hóa )

- Các cơ sở gia công chế biến kim loại có tẩy rửa bằng HCl

- Quá trình thiêu đốt chất dẻo, giấy và rác thải công nghiệp

1.3.2 Ảnh hưởng của HCl đối với MT và con người

1.3.2.1 Đối với con người.

dạng khác nhau bao gồm làm ngứa phổi, da và màng nhầy, làm tê liệt hóa cácchức năng của hệ thống thần kinh trung ương, ngoài ra còn các vấn đề về hôhấp và tiêu hóa

- Tiếp xúc nhiều hơi axit clohidric có thể bị nhiễm độc, gây ra bệnh viêm dạ dày,bệnh viêm phế quản kinh niên, bệnh viêm da và giảm thị giác

nặng có thể dẫn tới phổi bị mọng nước

và loét đường hô hấp, đau ngực và bệnh dị ứng phổi

- Tiếp xúc với liều lượng cao gây ra nôn mửa, dị ứng phổi và chết do nhiễm độc

nuôi, giảm lượng sữa

- Clorua hidro tạo thành axit clohidric có tính ăn mòn cao khi tiếp xúc với cơ thể.Việc hít thở bởi hơi khói gây ra ho, nghẹt thở, viêm mũi, họng và phần phía

trên của hệ hô hấp Trong những trường hợp nghiêm trọng là phù phổi, tê liệt

hệ tuần hoàn và tử vong Tiếp xúc với da có thể gây mẩn đỏ, các thương tổnhay bỏng nghiêm trọng Nó cũng có thể gây ra mù mắt trong những trường hợpnghiêm trọng.[6]

Theo kết quả nghiên cứu của Tổ chức Y tế thế giới (WHO), HCl có thể ảnh hưởng hệthống vị giác, mắt, da, mũi, mồm

- Bắt đầu ở nồng độ 0.1-3.23 mg/m3 đã thấy có mùi, từ 2.83-12.8 mg/m3 thấy mùi rõ

và từ 8.3-32.9 mg/m3 thấy mùi nặng

bảo vệ sức khỏe công nhân nên duy trì ở mức 2.9 mg/m3

1.3.2.2.Đối với môi trường

Axit clohiđric đặc, khi bị tràn, chúng lập tức phá hủy mặt đường và bề mặt các vật tiếpxúc,mặt khác trong không khí chúng nhanh chóng bốc khói – tạo các mù axit

HCl làm cho cây cối chậm phát triển, với nồng độ cao thì cây chết HCl có tác dụng làmgiảm độ mỡ bong của lá cây, làm cho các tế bào biểu bì của lá bị co lại

1.3.3 Ứng dụng

Một số ứng dụng của Hidroclorua là:

- Sản xuất axit clohidric

- Sản xuất các clorua vinyl và ankyl

- Trung gian hóa học trong các sản xuất hóa chất khác

- Làm chất trợ chảy babit

- Trong công nghiệp bán dẫn (loại tinh khiết)

+ Khắc các tinh thể bán dẫn

+ Chuyển silic thành SiHCl3 để làm tinh khiết Silic

1.3.4 Giới hạn nồng độ HCl trong môi trường

Nồng độ tối đa cho phép của khí HCl trong không khí xung quanh: QCVN BTNMT: một số chất độc hại trong môi trường không khí xung quanh

06-2009-Tiêu chuẩn của khí HCl đối với khí thải công nghiệp: QCVN 19:2009/BTNMT: Quychuẩn kỹ thuật quốc gia về khí thải công nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ.

- Giới hạn A ( áp dụng cho các nhà máy, cơ sở đang hoạt động): 200mg/Nm3

Đơn vị mg/Nm3 (miligam trên mét khối khí thải chuẩn)

CHƯƠNG II CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ

2.1 Phương pháp hấp thụ

Nguyên tắc: cơ sở của nguyên lý là dựa trên xự tương tác giữa chất cần hấp thụ( thường là khí hoặc hơi) với chất hấp thụ ( thường là chất lỏng ) hoặc dựa vào khả nănghòa tan khác nhau giữa các chất trong chất lỏng để tách các chất tùy thuộc vào bản chấtcủa sự tương tác mà ta chia thành:

- Hấp thụ vật lý: hấp thụ vật lý là quá trình hấp thụ đựa trên sự tương tác vật lý baogồm sự khếch tán, hòa tan của các chất cần hấp thụ vào trong long chất lỏng và sựphân bố của chúng vào giữa các phân tử chất lỏng.

bao gồm hai giai đoạn: giai đoạn khuếch than và giai đoạn xảy ra các phản ứng hóahọc Như vậy sự hấp thụ hóa học không những phụ thuộc vào tốc độ khuếch táncủa chất khí vào trong chất lỏng mà còn phụ thuộc vào tốc độ chuyển hóa các chất-tốc độ phản ứng của các chất trong hấp thụ hóa học, chất được hấp thụ có thể phảnứng ngay với các phân tử của chính chất hấp thụ

như: SO2, H2S, NH3, HF… có thể được xử lý rất tốt bằng phương pháp này vớidung môi nước, các dung moi thích hợp

Có thể sử dụng kết hợp khi cần rửa khí làm sạch bụi, khi trong khí thải có chứa cảbụi lẫn các chất độc hại mà các chất khí có khả năng hòa tan tốt trong nước rửa

tăng cao nên không thể dung xử lý khí thải có nhiệt độ cao, quá trình hấp thụ là quátrình tỏa nhiệt nên khi thiết kế, xây dựng và vận hành hệ thống thiết bị hấp thụ xử

lý khí nhiều trường hợp ta phải lắp đặt them thiết bị trao đổi nhiệt trong tháp hấpthụ để làm nguội thiết bị hiệu quả của quá trình xử lý như vậy thiết bị trở nên cồngkềnh, vận hành phước tạp

Khi làm việc hiện tượng “sặc” rất dể xảy ra khi khống chế, điều chỉnh mật độ tướicủa pha lỏng không tốt, đặc biệt khi hàm lượng bụi lớn

Việc lựa chọn dung môi thích hợp sẽ rất khó khăn, khi chất khí cần xử lý không cókhả năng hòa tan trong nước, lựa chọn dung môi hữu cơ sẽ nảy sinh vấn đề: cácdung môi này có thể gây độc cho con người và môi trường hay không?

Việc lựa chọn dung môi thích hợp là bải toán hốc búa mang tích kinh tế và kỷthuật, giá thành dung môi quyết định lớn đến giá thành xử lý và hiệu quả xử lý.Phải tái sinh dung môi (dòng chất thài thứ cấp) khi xử dụng dung môi đắc tiềnhoặc chất thải gây ô nhiễm nguồn nước hệ thống càng trở nên cồng kềnh, phứctạp

2.1.1 Tháp đệm

Tháp đệm (tháp chêm) là tháp hình trụ gồm nhiều gồm nhiều bật nối với nhau bằngmặt bích hay hàn vật liệu đệm được đổ đầy trong tháp theo một trong hai phương pháp:xếp ngẫu nhiên hay xếp thứ tự

- Ưu điểm: chế tạo đơn giản, trở lực thấp

- Nhược điểm: hiệu suất thấp, kém ổn định do sự phân bố các pha theo tiết diện thápkhông đều, sử dụng tháp chêm Không cho phép ta kiểm soát quá trình chưng cấttheo không gian tháp, trong khi đó ở tháp mâm thì quá trình thể hiện theo từngmâm một cách rỏ ràng, tháp chêm Khó chế tạo được kích thước lớn theo quy môcông nghiệp

2.1.2 Tháp sủi bọt

Thiết bị gồm một hoặc nhiều đĩa đục lỗ nhỏ hoặc lưới dày, bên trên có lớp nước,không khí bụi từ dưới thổi lên xuyên qua các lỗ rỗng tạo thành một lớp bọt bong bóngnước ngăn giữ bụi của không khí lại Nước mang bụi nặng ra ngoài Hiệu quả lọc bụi củathiết bị này càng cao thì lớp bọt càng dày, cùng với sự tăng sức cản khí động Bề dày tối

ưu khoảng 80- 100mm, ứng với vận tốc của không khí trên toàn diện tích ngang của thiết

bị là 2- 2,5mm Nếu diện tích này tăng cao làm phá vỡ mạnh lớp bọt nước cuốn theo dòngkhông khí những hạt bụi ướt Thường đường kính lỗ d từ 6 - 8mm cách nhau từ 12- 16

mm Diện tích trống chiếm khoảng 25% Để tiết kiệm nước cấp, thiết bị có từ 2 đến 3 đĩahoặc kết hợp với tấm lọc bụi có khâu sứ Hiệu quả lọc bụi của thiết bị khá cao, có thể đạt99,7% với bụi có đường kính trên 5

Ưu điểm nổi bật của hệ thống sủi bọt là tháp hấp thụ không cần lớp đệm bằng vật liệurỗng, do đó vấn đề lắng cặn bẩn gây tắt nghẽn lớp vật liệu đệm là không xảy ra Tuy nhiên

do dòng khí phải sục qua lớp dung dịch nên sức cản khí động của hệ thống tương đối cao

vì vậy, vận tốc dòng khí đi qua tiết diện ngang của thiết bị hấp thụ phải hạn chế ở mứcthấp.[4]

2.2 Phương pháp hấp phụ

Nguyên lý: Hơi và khí độc khi đi qua lớp hấp phụ bị giữ lại nhờ nhờ hiện tượng hấpphụ, nếu ta chọn các chất hấp phụ chọn lọc thì có thể loại bỏ được các chất độc hại màkhông làm ảnh hưởng đến các chất khí không có hại khác

Có hai cách đề áp dụng phương pháp hấp phụ xử lý chất thải công nghiệp:

- Xử dụng thiết bị hấp phụ định kỳ tức là trên một tháp hấp phụ, ta nhồi chất hấp phụvào và cho chất bị hấp phụ đi qua đó Sau một thời gian khi chất hấp phụ no (đãbão hooa2 chất bị hấp phụ) thì quá trình dừng lại để tháo bỏ chất hấp thụ đã no vàđưa lượng chất hấp phụ mới vào

dòng với chất bị hấp phụ Có hai kiểu hấp phụ:

+ Hấp phụ vật lý: chất hấp phụ chỉ giữ lại cấu tử ( do lực van der waals )

đó chất chất hấp phụ là chất xúc tác làm xảy ra phản ứng hóa học

Ưu điểm: Làm sạch và thu hồi khá nhiều chất ô nhiễm thể hơi, khí nếu chất này có giátrị kinh tế cao thì sau khi hoàn nguyên chất háp phụ chúng sẽ được tái sử dụng trong côngnghệ sản xuất mà vẫn tận giảm được tác hại ô nhiễm

Chất hấp phụ cũng khá dễ kiếm và re tiền thông dụng nhất là than hoạt tính ( than hoạttính hấp thu được nhiều chất hữu cơ)

Nhược điểm: Khi hoàn nguyên chất hấp phụ sẽ sinh ra chất thải ô nhiễm thứ cấp ( nếuchất ô nhiễm hoàn toàn là chất độc hại nguy hiểm cần thải bỏ hoặc có giá trị kinh tếkhông cao thì không cần tái sử dụng) trường hợp này chất phụ có giá thành rẽ, dễ kiếm

có thể tháo bỏ nó đi

Không hiệu quả khi dỏng khí có chứa bụi và chất ô nhiễm thể hơi, khí vì bụi có thể gaytắc thiết bị và làm giảm hoạt tính hấp phụ của chất hấp phụ (lúc này muốn sử dụng taphải lọc bụi trước khi cho dòng khí vào thiết bị hấp phụ)

Hiệu quả hấp phụ kém nếu nhiệt độ khí thải khá cao (tương tự như hấp thụ) Với các chấtkhí hấp phụ có khả năng bắt cháy cao việc thực hiện nhả hấp phụ bằng dòng khí có nhiệt

độ cao cũng sẽ vấp phải nguy cơ cháy tháp hấp phụ

2.3 Phương pháp đốt

Xử lí khí thải bằng quá trình thiêu đốt hoặc còn gọi là quá trình đốt cháy sau được áp dụng phổ biến trong trường hợp lượng khí thải tương đối lớn mà nồng độ chất ô nhiễm lạirất bé, đặc biệt là những chất ô nhiễm có mùi khó chịu

Quá trình thiêu đốt rất thích hợp cho những trường hợp sau:

- Phần lớn các chất ô nhiễm có mùi khó chịu đều cháy được hoặc thay đổi được về mặt hóa học để biến thành chất có ít mùi hơn khi phản ứng với O2 ở nhiệt độ thích hợp

- Các loại sol khí hữu cơ có khói nhìn thấy được

- Một số loại hơi, khí hữu cơ nếu thải trực tiếp vào khí quyển sẽ có phản ứng với sương

mù và gây ra các tác hại cho môi trường Quá trình thiêu đốt có tác dụng thiêu hủy rất hiệu quả các loại chất này

- Một số các loại công nghệ như công nghệ khai thác và lọc dầu thải ra rất nhiều khí cháy được kể cả những chất hữu cơ rất độc hại Phương pháp xử lí hiệu quả và an toàn nhất cho trường hợp này là thiêu đốt bằng ngọn lửa trực tiếp

- Hiệu quả cao đối với những chất ô nhiễm đặc biệt mà các phương pháp xử lí khác không có hiệu hoặc hiệu quả thấp.

- Không có sự suy giảm đáng kể nào vầ mặt chất lượng hoạt động của thiết bị, không cần hoàn nguyên như trong thiết bị hấp thụ và hấp phụ

- Có khả năng thu hồi tận dụng được nhiệt thải ra trong quá trình thiêu đốt

Nhược điểm:

- Chi phí đầu tư thiết bị và vận hành tương đối lớn

- Có khả năng làm phức tạp thêm vấn đề ô nhiễm không khí khi trong các chất ô nhiễm hydrocacbon cần thiêu đốt ngoài các nguyên tố C, H, O … còn có cả những hợp chất của

Cl, N, S…

- Cần cấp thêm nhiên liệu và các chất xúc tác để đảm bảo nhiệt độ ở mức cần thiết cho quá trình oxy hóa các chất ô nhiễm, việc cấp thêm nhiên liệu gây trở ngại cho quá trình vận hành [2]

2.4 Xử lý bụi

Để xử lý aerosol (bụi, khói, sương) người ta sử dụng phương pháp khô, ướt và tĩnhđiện.trong thiết bị khô bụi được lắng bởi trọng lực, lực quán tính và lực ly tâm hoặc đượclọc qua vách ngăn xốp trong thiết bị ướt, sự thiếp xúc giữa khí bụi và nước được thựchiện nhờ đó bụi được lắng trên các giọt lỏng trên bề mặt giọt khí hay trên các màng chấtlỏng thiết bị lọc tỉnh điện và được tích điện và lắng trên điện cực

Trên cơ sợ phân loại các phương pháp xử lý bụi ta có thể chia thiết bị xử lý bụi thànhnhững dạng sau:

- Thiết bị lọc tĩnh điện

- Khi tiếp xúc với nước nó nhanh chống bị ion hóa tạo thành các cation hidro (H3O+)

và các anion clorua (Cl-) thông qua phản ứng thuận nghịch sau:

HCl + H2O  H3O+ + Cl

việc thu hồi noo1 không đạt hiệu quả cao

lý và đồng thời trung hòa nước thải phương pháp cho phép tận dụng hidro cloorua để sảnxuất các clorua kim loại: CaCl2, NaCl, BaCl2

2.5.2 Hấp phụ khí HCl

Để hấp phụ khí HCl ta có thể dung oxit clorua sắt và clorua oxit đồng trong hỗn hợpvới oxit magie, sunfat và photphat đồng,…các hợp chất hấp phụ này cho phép xử lý khívới nồng độ HCl thấp đến 1% thể tích trong khoảng nhiệt độ rộng

Tuy nhiên phương ;pháp này ít được sử dụng do chi phí phục hồi chất hấp phụ lớn, chất hấp phụ thường đắt và hiếm

CHƯƠNG III.ĐỀ XUẤT VÀ THUYẾT MINH CÔNG NGHỆ

3.1 Lựa chọn phương pháp xử lý

Thông số đầu vào:

- Lưu lương khí thải 12000 m3/h

- Thành phần khí thải:

- Nồng độ HCl : 1,2g/m3 = 1200 mg/m3 =1440 mg/Nm3

Chọn ống khói có chiều cao hình học h = 20m

Vận tốc khói ω= 7 m/s (vận tốc khói dao động từ 6,5 – 20m/s)

U(z) = U10m = 3 × = 3,215 (m/s)

Áp dụng công thức tính vệt nâng cột khói

=

= 1,98(m)Trong công thức trên:

- D: Đường kính miệng ống khói,m;

- Nhiệt độ khí thải; °K

- Nhiệt độ không khí xung quang; °K

- vận tốc phụt của luồn khói tại miệng ống khói, m/s

- u: Vận tốc gió thông thường tăng theo chiều cao, và thường được xác định từ tốc độ gió

đo được ở cột khí tượng cao 10m

Độ cao hữu dụng được tính theo công thức

H = h + Δh = 20 + 1,98= 21,98 (m)

Trong đó:

- H: Chiều cao hiệu quả của ống khói (m);

- h: chiều cao hình học của ống khói (m);

Ta tính xmbằng phương pháp lặp như sau:

H: chiều cao cột khói H = 21,98 m Với M = Q×C = 12000 x 1,2= 14400 m3/h =4x10-3 g/s

Trong đó:

Q: lưu lượng khí thải, m3/h

C: nồng độ khí thải tại nguồn thải, g/m 3

3.2.Quy trình công nghệ và thuyết minh

Phần dung dịch chứa chất bẩn rơi ngược xuống đáy tháp và được ống dẫn dẫn đến bể lắng

và được xử lý như dạng nước thải công nghiệp.[7]

- Sơ đồ công nghệ 2

Môi trường

Ống khóiTháp hấp

thụKhí thải

Dung dịchNaOH

Môi trườngỐng khói

Tháp hấp thụKhí thải

Phần dung dịch chứa chất bẩn rơi ngược xuống đáy tháp và được ống dẫn dẫn đến bể lắng

và được xử lý như dạng nước thải công nghiệp

Lựa chọn quy trình: Số 1.

Sử dụng dung môi là NaOH vì NaOH là một dung môi hấp thụ dễ kiếm, rẻ và khả năng hấp thụ của nó tốt hơn nước Đặc biệt ta có thể hoàn nguyên lại trong khi dung môi nước sau xử lý không thể hoàn nguyên mà phải đem đi xử lý

Dung môinước

CHƯƠNG IV.TÍNH TOÁN CÔNG TRÌNH ĐƠN VỊ4.1 Tháp hấp thụ

Nhiệt độ làm việc của tháp: 25oC

Nhiệt độ của dung dịch NaOH: 25oC

Áp suất: p = 1atm = 760mmHg = 101325 Pa

Đầu vào:

Tại nhiệt độ vào là 300C ta có : = 1,165kg/ m3 ([3] ,Phụ lục 2 bảng 1 T.208 )

Nồng độ HCl : 1,2g/m3 = 1200 mg/m3 => nHCl = = 0,033 (mol)

Nồng độ khí ban đầu là: Ckhí = mol/l = 40,24 mol/m3

Nồng độ phân mol của HCl: yđ = = 8,2x10-4 (molHCl/molkk),

Phần mol của HCl trong pha lỏng tại thời điểm đầu: Xđ = 0 (mol HCl/moldung môi)

T: nhiệt độ của khí vào tháp đo bằng độ K, T = 273 + 30oCSuất lượng mol khí trơ

Gtr = Ghh(1 – yđ) = 483 (1 – 8,2x10-4) = 482,6(kmol/h)Suất lượng mol của HCl đầu vào

G vào = Ghh – Gtr = 483 – 482,6 =0,4 (kmol/h)

Khối lượng riêng của không khí và HCl ở 0oC, 1atm = 1,6394.103 kg/l = 1,6394 kg/m3 ([8] ,tra bảng 1.7 trang) = 1,2928.103 kg/l = 1,2928 kg/m3 ([8]tra bảng 1.7 trang)Khối lượng phân tử của HCl: MHCl = 36,5

Khối lượng phân tử của không khí: Mkk = 29

Khối lượng riêng của không khí và HCl ở 25oC, 1atm = 1,6394 = 1,502 (kg/m3)