Công nghệ xử lý khí sunfu đioxít SO 2

Công nghệ xử lý khí sunfu đioxít SO 2 Hấp thụ khí SO2 bằng nước tham khảo tài liệu  Hấp thụ khí SO2 bằng dung dịch sữa vôi... Hấp thụ khí SO 2 bằng dung dịch sữa vôi Là phương pháp đ

Công nghệ xử lý khí sunfu đioxít SO 2

 Hấp thụ khí SO2 bằng nước (tham khảo tài liệu)

 Hấp thụ khí SO2 bằng dung dịch sữa vôi

Hấp thụ khí SO 2 bằng dung dịch sữa vôi

 Là phương pháp được áp dụng rất rộng rãi trong công nghiệp vì hiệu quả xử lý cao, nguyên liệu (đá vôi, vôi nung) rẻ tiền và sẵn có

ở mọi nơi

Hiệu quả hấp thụ khí SO2 bằng dung dịch sữa vôi

 Hiệu quả hấp thụ SO2 bằng sữa vôi đạt 98%

 Sức cản khí động của hệ thống ≤ 20 mm cột nước

 Quan hệ giữa hiệu quả hấp thụ  với vận tốc khí trên tiết diện ngang của scrubơ

Vận tốc khí V, m/s 0,332 0,583 0,745 0,924 1,22

Hiệu quả khử SỌ 2 của

scrubơ , % 99,73 98,73 98,05 98,43 98,91

 Quan hệ giữa hiệu quả hấp thụ  với độ pH của sữa vôi

Độ pH của sữa vôi 7,2 6,8 6,4 6,0 5,7 5,5

Hiệu quả khử SO 2 , % 95 95 95 90 82 70

Hấp thụ khí SO 2 bằng dung dịch sữa vôi

(TIẾP)

 Ưu điểm:

 Hiệu quả xử lý cao

 Công nghệ đơn giản

 Chi phí đầu tư ban đầu không lớn

 Có thể chế tạo thiết bị bằng vật liệu thông thường, không cần đến vật liệu chống axit

 Không chiếm nhiều diện tích xây dựng

 Nguyên liệu vôi được sử dụng một cách hoàn toàn (cặn bùn từ hệ thống

xử lý thải ra có thể được sử dụng làm chất kết dính trong xây dựng sau khi chuyển sunfit thành sunfat trong lò nung)

Tính toán thiết kế tháp hấp thụ

 Thông số đã biết:

 Lưu lượng dòng khí thải L (m3/h) ở nhiệt độ thực tế của khí thải đi vào tháp hấp thụ & L25 ở đktc (25 oC, 760 mmHg)

 Nồng độ SO2 trong dòng khí thải đi vào tháp hấp thụ ở đktc: CSO2 = Y1

 Nhiệt độ khói thải đi vào & đi ra khỏi tháp hấp thụ: t1 và t2

(giả thiết Δt = t1 – t2 ≈ 20 – 30 oC)

 Nồng độ của SO2 theo quy chuẩn cho phép CSO2(QCVN)

 Giả thiết vận tốc của dòng khí thải qua tháp hấp thụ là K (K nằm trong khoảng vận tốc kinh tế 0.5-1.5 m/s)

 Hàm lượng SO2 trong dung dịch hấp thụ trước và sau khi tiếp xúc với dòng khí thải giả thiết là X2 & X1

 Yêu cầu tính toán:

 Xác định các kích thước của tháp hấp thụ

 Lượng dung dịch hấp thụ

 Tổn thất áp suất của dòng khí thải khi đi qua tháp hấp thụ

Tính toán thiết kế tháp hấp thụ (TIẾP)

Dth

Tính toán thiết kế tháp hấp thụ (TIẾP)

Trong đó:

 η: Hiệu suất yêu cầu xử lý SO2 trong khí thải

 CSO2: Nồng độ của SO2 trong dòng khí thải đi vào tháp hấp thụ ở đktc

 CSO2(QCVN): Nồng độ của SO2 trong dòng khí thải theo quy chuẩn

cho phép

Tính toán thiết kế tháp hấp thụ (TIẾP)

∆𝐩 = 𝐏𝐊′−𝐏𝐋′ − (𝑷𝑲′′−𝑷𝑳′′)

𝐥𝐧 𝑷𝑲′−𝑷𝑳′

𝑷𝑲′′−𝑷𝑳′′

Trong đó:

 ∆p : lực chuyển hấp thụ trung bình, mm Hg

 p’K, p”K: áp suất riêng phần của SO2 bị hấp thụ trong pha khí khi vào và ra

khỏi thiết bị, mm Hg

 Giả thiết áp suất riêng phần của SO2 trong khí thải ban đầu: p’K = 5 mm

Hg (Nếu đầu bài không cho)

 p’L, p”L: áp suất cân bằng của SO2 bị hấp thụ trên bề mặt dịch thể tương ứng với p’K, p”K, mm Hg

 Giả thiết sử dụng Ca(OH)2 trong đó không có SO2 hoà tan: p’L = 0; p’’L =

0 (Nếu đầu bài không cho)

Tính toán thiết kế tháp hấp thụ (TIẾP)

VSO2 = L.(p’K - p”K) / 760 , (m3/h)

Trong đó:

 L : Lưu lượng dòng khí thải ở nhiệt độ thực tế của khí thải đi vào tháp hấp thụ (m3/h)

GSO2 = VSO2 MSO2 / 21,89 , (kg/h)

Trong đó:

 MSO2 : khối lượng phân tử của SO2, MSO2 = 64,07

 21,89 : thể tích của 1 kmol khí SO2

Tính toán thiết kế tháp hấp thụ (TIẾP)

 Xác định diện tích tiết diện ngang của tháp hấp thụ:

Fth = L (273 + tk) / 3600 273 K , (m2)

Trong đó:

 L : Lưu lượng dòng khí thải ở nhiệt độ thực tế của khí thải đi vào tháp hấp thụ (m3/h)

 tk : Nhiệt độ trung bình của khí thải trong tháp (0C); tk = (t1 + t2)/2

K : Vận tốc của dòng khí thải qua tháp hấp thụ (K = 0.5-1.5 m/s)

Biết Fth  đường kính tháp Dth

Tính toán thiết kế tháp hấp thụ (TIẾP)

 Tỷ lệ tiết diện thoáng của ô đệm:

Trong đó:

 d 1 : chiều dày ô đệm (d1 = 5-8 mm)

 d 2 : khoảng rỗng của ô đệm (d2 = 18-22 mm)

 Xác định vận tốc dòng khí đi qua tiết diện

thoáng của ô đệm:

 Số lượng ô đệm trong 1 m2 tiết diện ngang của tháp hấp thụ có kích thước 1m = 1000 mm:

 Số lượng bề mặt tiếp xúc của n ô đệm:

f = 2 n

 Đường kính tương đương của ô đệm :

dtđ = 4 𝐝

𝐟

Tính toán thiết kế tháp hấp thụ (TIẾP)

 Xác định hệ số hấp thụ K:

K = 𝟎,𝟎𝟎𝟏𝟕 𝐌𝐒𝐎𝟐 𝟎,𝟕𝟓 (𝟎,𝟎𝟎𝟏𝟏.𝐓 − 𝟎,𝟏𝟖)𝟎,𝟐𝟓

𝟏𝟑,𝟕 + 𝐌 𝐝𝐭𝐝𝟎,𝟐𝟓 , (kg/m

2.h.mmHg)

Trong đó:

 MSO2: khối lượng phân tử của SO2, MSO2 = 64,07

  : vận tốc dòng khí đi qua tiết diện thoáng của ô đệm (m/s)

T: nhiệt độ tuyệt đối của khí thải, T = tk + 273 (0K)

dtđ : đường kính tương đương của ô đệm (cm)

Tính toán thiết kế tháp hấp thụ (TIẾP)

 Xác định diện tích bề mặt hấp thụ (bề mặt tiếp xúc giữa

dung dịch hấp thụ & dòng khí thải):

F = GSO2 / (K ∆𝐩 ), (m2)

Trong đó:

 GSO2 : Lượng khí SO2 bị hấp thụ (kg/h)

 K : hệ số hấp thụ (kg/m2.h.mmHg)

∆p: lực chuyển hấp thụ trung bình (mm Hg)

 Xác định thể tích ô đệm cần thiết:

Vô.đ = F / f, (m3)

Trong đó:

 F : Diện tích bề mặt hấp thụ

 f : Số lượng bề mặt tiếp xúc của n (thanh) trong 1 m3 ô đệm

Tính toán thiết kế tháp hấp thụ (TIẾP)

 Xác định chiều cao lớp vật liệu đệm :

Hô.đ = Vô.đ / (𝛑𝐃𝐭𝐡𝟐

𝟒 ), (m)

Trong đó:

 Vô.đ : Thể tích ô đệm cần thiết (m3)

 Dth : Đường kính tháp (m)

Tính toán thiết kế tháp hấp thụ (TIẾP)

 Nồng độ SO2 sau khi ra khỏi tháp hấp thụ:

Y2 = Y1 (1- η)

Trong đó:

 Y1 : Nồng độ SO2 trong dòng khí thải đi vào tháp hấp thụ (g/l)

 Y2 : Nồng độ SO2 trong dòng khí đi ra khỏi tháp hấp thụ (g/l)

 η : Hiệu suất yêu cầu xử lý SO2 trong khí thải

 Lượng dung dịch hấp thụ (sữa vôi) cần thiết:

Vdd = L 𝐘𝟏− 𝐘𝟐

𝐗𝟏− 𝐗𝟐 , (m3/h)

Trong đó:

 L: Lưu lượng dòng khí thải ở nhiệt độ thực tế của khí thải đi vào

tháp hấp thụ (m3/h)

 X1 : Hàm lượng SO2 trong dung dịch hấp thụ sau khi tiếp xúc với dòng khí thải  giả thiết X1 = 4,5 – 5 (g/l)

 X2 : Hàm lượng SO2 trong dung dịch hấp thụ trước khi tiếp xúc với dòng khí thải  giả thiết X2 = 0 (g/l)

Tính toán thiết kế tháp hấp thụ (TIẾP)

 Xác định chiều cao khay chứa dung dịch hấp thụ:

Hk.c = Vdd / (𝛑𝐃𝐭𝐡𝟐

𝟒 ), (m)

Trong đó:

 Vdd : Lượng dung dịch hấp thụ (sữa vôi) cần thiết (m3)

 Dth : Đường kính tháp hấp thụ (m)

Tính toán thiết kế tháp hấp thụ (TIẾP)

Dth

 Xác định các kích thước khác

của tháp hấp thụ:

• Chiều cao tấm chắn dung dịch

~ 0.3 m

• Khoảng cách từ tấm chắn đến

vòi phun ~ 0,3 – 0,5 m

• Khoảng cách từ vòi phun đến

ô đệm có tính tới sự bắn toé

của vòi phun ~ 0,5 – 0,7 m

• Khoảng cách tự do để dẫn khí

vào bảo đảm phân bố đều khí

ở phía dưới ô đệm  phụ

thuộc Dth

 Xác định chiều cao tổng

thể của tháp hấp thụ

Xác định tổn thất áp suất của dòng khí qua

hấp thụ

 Xác định tổn thất áp suất của dòng khí qua lớp vật liệu đệm:

Δp1 = [44 Hô.đ + (0,75 + 4,6 Hô.đ) Hm] 2,4 – Hô.đ , kG/m2

Trong đó:

 Hô.đ : Chiều cao lớp vật liệu đệm (m)

 Hm : Chiều cao mưa – là tỉ số giữa lượng dung dịch hấp thụ (m3/h)

và diện tích tiết diện ngang của tháp hấp thụ Fth (m2)

  : Vận tốc dòng khí đi qua tiết diện thoáng của ô đệm (m/s)

 Xác định tổn thất áp suất của dòng khí qua tấm chắn dung dịch:

Δp2 = 33 Hn k 1,88, kG/m2

Trong đó:

 Hn : Chiều cao tấm chắn dung dịch (m)

 K : Vận tốc của dòng khí thải qua tháp hấp thụ (m/s)

 Tổng tổn thất áp suất của dòng khí qua tháp hấp thụ:

Δp = Δp1 + Δp2, kG/m2

BÀI TẬP: Tính toán tháp hấp thụ (có lớp vật liệu

đệm) xử lý khí SO2 bằng dung dịch sữa vôi

 Cho biết:

 Nhiệt độ khí thải trước và sau khi đi qua tháp là: 120oC và 100oC

 Lưu lượng khí thải đi qua tháp ở nhiệt độ thực tế của khí thải đi vào tháp hấp thụ: 27360 m3/h

 Áp suất riêng phần của SO2 trong khí thải ban đầu: p’k = 5mm Hg

 Nồng độ SO2 trong khí thải đi vào tháp hấp thụ là 2825 mg/m3

 Nồng độ phát thải cho phép của SO2 là 500 mg/m3

 Tốc độ trung bình của dòng khí thải qua tháp hấp thụ là K = 1 m/s

 Dung dịch hấp thụ là Ca(OH)2, trong đó không có SO2 hoà tan

 Hàm lượng SO2 trong bùn cặn sau khi ra khỏi tháp là: X1 = 4,8 g/l

 Ô đệm có các kích thước: d1 = 5 mm; d2 = 20 mm

 Yêu cầu :

 Xác định các kích thước của tháp hấp thụ

 Lượng dung dịch hấp thụ

 Tổn thất áp suất của dòng khí thải khi đi qua tháp hấp thụ