Tình hình phát sinh chất ô nhiễm khí CO2 trong nhà máy phát điện

• Hấp thụ vật lý: về thực chất chỉ là sự hòa tan các chất bị hấp thụ vào trong dung môi hấp thụ, chất khí hòa tan không tạo ra hợp chất hóa học với dung môi, nóchỉ thay đổi trạng thái vậ

MỤC LỤC

1.1 Tổng quan về khí SO2 2

1.1.1 Tình hình phát sinh chất ô nhiễm trong nhà máy phát điện 2

1.1.2 Tổng quan về khí SO2 2

1.1.2.1 Tính chất của khí SO2 2

1.4.4.1 Phương pháp magie oxit “kết tinh” theo chu trình 15

1.4.4.2 Phương pháp magie oxit “không kết tinh” 16

1.4.4.3 Phương pháp magie oxit sủi bọt 16

1.4.5.1 Phương pháp kẽm oxit đơn thuần 17

1.4.5.2 Phương pháp kẽm oxit kết hợp với natri sunfit 18

2.1 Yêu cầu thiết kế 20

2.2 Đề xuất quy trình công nghệ xử lý 20

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU1.1 Tổng quan về khí SO2.

1.1.1 Tình hình phát sinh chất ô nhiễm trong nhà máy phát điện.

Năm 1985, tổng công suất nguồn điện của Việt Nam khoảng 4000MW, trong đónhiệt điện 21% Năm 1994, tổng sản lượng của các nhà máy điện ước tính khoảng

12000 GW, trong đó sản lượng nhiệt điện 19% Năm 2000, công suất của các nguồnđiện của nước ta đạt tới 7100 MW Trong đó nhiệt điện than-dầu 21,8%

Các nhà máy nhiệt điện ở các cơ sở phía Bắc dùng than với đặc điểm hàm lượnglưu huỳnh thấp (0,5-0,8% khối lượng) Lượng tiêu hao than tiêu chuẩn tính cho 1 kWhđiện từ 0,473 kg đến 0,808 kg, mức trung bình của thế giới nhỏ hơn 0,4 kg

Năm 1993, lượng than sử dụng cho 3 nhà máy nhiệt điện ở phía Bắc là 479,520tấn Như vậy sẽ thải ra khí quyển 6713 tấn khí SO2, 2724 tấn NOX, 277,9.103 tấn CO2

và 1490,8 tấn bụi 203,5.103 tấn xỉ

Các cơ sở phía Nam sử dụng dầu FO, hàm lượng lưu huỳnh thường rất cao 3% khối lượng) Gần đây khi vận chuyển được khí đốt vào bờ, một số cơ sở sẽ chuyểnsang sử dụng nhiên liệu khí đốt, tình hình môi trường ở xung quanh các cơ sở này cóthể sẽ được cải thiện hơn

(2,5-Nguồn thải ô nhiễm của các nhà máy nhiệt điện chủ yếu là bụi (TSP) và khí độchại (SO2, NO2, CO2, CO) do đốt nhiên liệu than gây ra, trong đó nguy hại nhất là bụi

và SO2

Hiện nay, vấn đề khử bụi và khí độc của các nhà máy nhiệt điện là rất cần thiết.Nếu không có biện pháp khắc phục thì nồng độ chất ô nhiễm trong môi trường khôngkhí ( bụi, SO2, CO) ở các khu dân cư xung quanh nhà máy phần lớn đều vượt quá trị

số tiêu chuẩn cho phép

1.1.2 Tổng quan về khí SO2.

1.1.2.1 Tính chất của khí SO2.

Lưu huỳnh điôxit (hay Anhydritsunphurơ) là loại thể khí không màu, có mùichua sốc và có tính kích thích khá mạnh SO2 có phân tử lượng là 64, nặng hơn khôngkhí, tỷ trọng bằng 2,26 dễ hoà tan trong nước, nhất là trong dung dịch rượu mêtylic(CH3OH), rượu êtylic (C2H5OH) và các loại este

Ở 200C, một thể tích nước có thể hoà tan 40 thể tích khí SO2, khi hoà tan trongnước một phần khí này sẽ kết hợp với nước để tạo thành axit sunphurơ

SO2 + H2O -> H2SO4

Anhydritsunphuơ axitsunphurơ

Cũng ở nhiệt độ 200C và áp suất 3 atm, khí SO2 sẽ ngưng tụ thành chất lỏngtrong suốt không màu, sôi ở -100C SO2 lỏng khi bay hơi thu nhiệt rất mạnh và làmnhiệt độ môi trường xuống rất thấp (có thể hạ tới -500C)

1.1.2.2 Ảnh hưởng sinh lý của SO 2

Khi tiếp xúc với những nơi ẩm ướt trên cơ thể người, trước hết khí SO2 chuyểnthành axit sunphurơ (H2SO3) rồi sau đó biến thành axit sunphuric (H2SO4) Như ta đã

biết, khí SO2 rất dễ hoà tan trong nước nên chủ yếu SO2 sẽ tác dụng tới đường hô hấptrên và niêm mạc mắt Khi hít phải khí SO2 niêm mạc khí quản sẽ bị kích thích sinhho; có khi thanh đới bị co rút làm người bị nạn không nói được Tuy vậy, nếu đứng lâu

ở nơi không khí nhiễm nhẹ khí SO2 ta sẽ cảm thấy “quen” dần

1.1.2.3 Các triệu chứng nhiễm độc SO2.

Người bị nhiễm độc khí SO2 thoạt đầu sẽ thấy trào nước mắt, chảy nước mũi,nhức đầu, lợm giọng, chân tay bải hoại, dạ dàầy ách khó chịu, đau bụng, ỉa chảy, thởgấp, tức ngực và kém cảm giác với lạnh Nếu bị nhiễm độc mãn tính sẽ dẫn tới viêm

da, viêm khí quản, viêm phổi biến chứng thành mọng nước phổi, phản ứng của vị giác

và khứu giác giảm sút, mắt đỏ, sưng húp

Nếu để SO2 lỏng bắn vào mắt sẽ làm cho con ngươi bị cứng hoá

1.1.2.4 Phạm vi gây nhiễm độc của SO 2

Sau đây là phạm vi nồng độ gây độc và các triệu chứng biểu hiện khi nhiễm độcSO2

Nồng độ SO2 trong không khí (mg/l) Tác hại gây độc

1.2 Cơ sở lí thuyết các phương pháp xử lí.

1.2.1 Sơ lược về phương pháp hấp thụ.

Hấp thụ là phương pháp làm sạch khí thải độc hại (chất bị hấp thụ) vào trongmôi trường lỏng (dung môi hấp thụ) Khi tiếp xúc với khí thải, chất độc hại sẽ tácdụng với các chất trong môi trường mỏng và được giữ lại theo 2 cách hấp thụ vật lý vàhấp thụ hóa học

• Hấp thụ vật lý: về thực chất chỉ là sự hòa tan các chất bị hấp thụ vào trong

dung môi hấp thụ, chất khí hòa tan không tạo ra hợp chất hóa học với dung môi, nóchỉ thay đổi trạng thái vật lý từ thể khí biến thành dung dịch lỏng (quá trình hòa tanđơn thuần của chất khí trong chất lỏng)

• Hấp thụ hóa học: trong quá trình này chất bị hấp thụ sẽ tham gia vào một số

phản ứng hóa học với dung môi hấp thụ Chất khí độc hại sẽ biến đổi về bản chất hóahọc và trở thành chất khác

Cơ cấu của quá trình này có thể chia thành ba bước:

 Khuếch tán các phân tử chất ô nhiễm thể khí trong khối khí thảiđến bề mặt của chất lỏng hấp thụ

 Thâm nhập và hòa tan chất khí vào bề mặt của chất hấp thụ

 Khuếch tán chất khí đã hoà tan trên bề mặt ngăn cách vào sâutrong lòng khối chất lỏng hấp thụ

Quá trình hấp thụ mạnh hay yếu là tùy thuộc vào bản chất hóa học của dung môi

và các chất ô nhiễm trong khí thải

Như vậy để hấp thụ được một số chất nào đó ta phải dựa vào độ hòa tan chọn lọccủa chất khí trong dung môi để chọn lọc dung môi cho thích hợp hoặc chọn dung dịch

thích hợp (trong trường hợp hấp thụ hóa học) Quá trình hấp thụ được thực hiện tốthay xấu phần lớn là do tính chất dung môi quyết định.

1.2.2 Sơ lược về phương pháp hấp phụ.

Khác với quá trình hấp thụ, trong quá trình hấp phụ người ta dùng chất rắn xốp

để hút các chất khí độc có trong khí thải trên bề mặt chất rắn được gọi là chất hấp phụ

và các cấu tử khí được hút vào bề mặt chất hấp phụ gọi là chất bị hấp phụ Phươngpháp này được dùng phổ biến nhất trong việc thu hồi các cấu tử quí để sử dụng lạitrong công nghiệp hóa chất

Trong kĩ thuật xử lý ô nhiễm không khí, phương pháp hấp phụ được dùng để thuhồi và sử dụng lại hơi của các chất hữu cơ, khử mùi thải ra của các nhà máy sản xuấtthực phẩm, thuộc da, nhuộm, chế biến khí tự nhiên, công nghệ tổng hợp hữu cơ….Căn cứ vào bản chất liên kết giữa chất hấp phụ và chất bị hấp phụ phân thành 2loại:

• Hấp phụ vật lý: là hấp phụ đa phân tử (hấp phụ nhiều lớp), lực liên kết làlực hút giữa các phân tử, không tạo thành hợp chất bề mặt

• Hấp phụ hóa học: là hấp phụ đơn phân tử (hấp phụ một lớp) Lực liên kết

là lực liên kết bề mặt tạo nên hợp chất bề mặt

1.2.3 Sơ lược về phương pháp đốt.

Nhiều ngành công nghiệp sinh ra các dòng khí thải không có giá trị thu hồi nêncác phương pháp hấp thụ ,hấp phụ không mang tính khả thi Phương pháp đốt (thiêuhủy) được sử dụng cho các loại khí này và cả những dòng khí thải mà việc thu hồi rấtkhó thực hiện, chúng có thể cháy được nhưng sinh ra chất ô nhiễm thứ cấp không độchại hay ít độc hại hơn Các chất khí thải được sử lý theo phương pháp đốt thường làcác hợp chất hydrocacbon, các dung môi hữu cơ… Việc xử lý khí thải theo phươngpháp này được sử dụng trong trường hợp khí thải có nồng độ chất độc cao vượt quágiới hạn bắt cháy và có chứa hàm lượng oxygen đủ lớn

Quá trình đốt được thực hiện trong hệ thống gồm những thiết bị liên kết đơn giản

có khả năng đạt hiệu suất phân hủy cao Hệ thống đốt bao gồm cửa lò đốt, bộ mồi lửađốt bằng nhiên liệu và khí thải (chất hữu cơ), buồng đốt tạo đủ thời gian oxy hóa.Theo cách thực hiện quá trình đốt ,thiết bị đốt có thể chia làm 3 nhóm chính nhưsau:

Phương pháp hấp thụ:

Ưu điểm:

• Rẻ tiền, nhất là khi sử dụng H2O làm dung môi hấp thụ, các khí độchại như SO2, H2S, NH3, HF, có thể được xử lí rất tốt với phương pháp nàyvới dung môi nước và các dung môi thích hợp

• Có thể sử dụng kết hợp khi cần rửa khí làm sạch bụi, khi trong khíthải có chứa cả bụi lẫn các khí độc hại mà các chất khí có khả năng hòa tantốt trong nước rửa

Nhược điểm:

• Hiệu suất làm sạch không cao, hệ số làm sạch giảm khi nhiệt độdòng khí cao nên không thể dùng xử lí các dòng khí thải có nhiệt độ cao,

quá trình hấp thụ là quá trình tỏa nhiệt nên khi thiết kế, xây dựng và vậnhành hệ thống thiết bị hấp thụ xử lí khí thải nhiều trường hợp ta phải lắp đặtthêm thiết bị trao đổi nhiệt trong tháp hấp thụ để làm nguội thiết bị, tănghiệu quả của quá trình xử lí Như vậy, thiết bị sẽ trở nên cồng kềnh, vậnhành phức tạp.

• Khi làm việc, điều chỉnh mật độ tưới của pha lỏng không tốt, đặcbiệt khi dòng khí thải có hàm lượng bụi lớn

• Việc lựa chọn dung môi thích hợp sẽ rất khó khăn, khi chất khí cần

xử lí không có khả năng hòa tan trong nước Lựa chọn dung môi hữu cơ sẽnảy sinh vấn đề: các dung môi này có độc hại cho người sử dụng và môitrường hay không? Việc lựa chọn dung môi thích hợp là bài toán hóc búamang tính kinh tế và kĩ thuật, giá thành dung môi quyết định lớn đến giáthành xử lý và hiệu quả xử lý

• Phải tái sinh dung môi (dòng chất thải thứ cấp) khi sử dụng dungmôi đắt tiền Chất thải gây ô nhiễm nguồn nước hệ thống càng trở nên cồngkềnh phức tạp

Phương pháp hấp phụ:

Ưu điểm:

• Làm sạch và thu hồi được khá nhiều chất ô nhiễm thể hơi hay khí.Nếu các chất này có giá trị kinh tế cao thì sau khi hoàn nguyên chất hấpphụ, chúng sẽ được tái sử dụng trong công nghệ sản xuất mà vẫn giảm đượctác hại gây ô nhiễm

• Chất hấp phụ cũng khá dễ kiếm và rẻ tiền Thông dụng nhất là thanhoạt tính ( hấp phụ được nhiều chất hữu cơ)

Nhược điểm:

• Khi hoàn nguyên chất hấp phụ sẽ sinh ra các trường hợp ô nhiễmthứ cấp ( nếu chất ô nhiễm hoàn toàn là chất độc hại nguy hiểm cần thải bỏhay có giá trị kinh tế không cao không cần tái sử dụng) Trường hợp chấthấp phụ có giá thành rẻ, dễ kiếm có thể bỏ nó đi

• Không hiệu quả khi dòng khí ô nhiễm chứa cả bụi lẫn chất ô nhiễmthể hơi hay khí vì bụi dễ gây nên tắc thiết bị và làm giảm hoạt tính hấp phụcủa chất hấp phụ ( lúc này nếu muốn sử dụng ta phải lọc bụi trước khi chodòng khí vào thiết bị hấp phụ)

• Hiệu quả hấp phụ kém nếu nhiệt độ khí thải cao

• Với các chất khí bị hấp phụ có khả năng bắt cháy cao việc tiến hànhnhả hấp bằng dòng khí có nhiệt độ cao cũng sẽ vấp phải nguy cơ cháy tháphấp phụ

Phương pháp đốt:

Ưu điểm:

• Những khí có khả năng bắt cháy cao và nhiệt trị cao có thể được xử

lí bằng phương pháp đốt Thông thường những hợp chất hữu cơ, nhất lànhũng hợp chất chưa no là những chất có khả năng bắt cháy cao khi đốt

• Phương pháp đốt trực tiếp là giải pháp thỏa đáng khi xử lý khí thảikhông chứa nhiều chất ô nhiễm vô cơ như S, Cl, F…

• Trong những trường hợp khí thải có nhiệt độ cao có thể không cầnphải gia nhiệt trước khi đưa vào đốt

• Phương pháp đốt hoàn toàn phù hợp với việc xử lý các khí thải độchại không cần thu hồi hay khả năng thu hồi thấp,khí thu hồi không có giá trịkinh tế cao.

• Có thể tận dụng nhiệt năng trong quá trình xử lý vào mục đích khác

Nhược điểm:

• Phải có hệ thống thiết bị đốt thích hợp không sinh ra khói và cácchất ô nhiễm thứ cấp gây độc hại Nên trong khi nghiên cứu, thiết kế triểnkhai phải chú ý tốt đến tất cả các điều kiện duy trì phản ứng cháy, để cóđược một thiết bị đốt cho hiệu quả cao

Như vậy việc lựa chọn phương pháp hấp thụ làm đối tượng nghiên cứu, áp dụng cho xử lý khí SO 2 của nhà máy Nhiệt điện sẽ là một hướng đi phù hợp, và hiệu quả.

Hiệu quả hoạt động của tháp còn phụ thuộc vào tính chất của dòng khí thải, dungdịch phun và các thông số động lực học đi trong tháp

Dòng khí chuyển động ngược dòng với dòng dung dịch phun theo phương thẳngđứng Loại thiết bị này có trở lực lớn hơn nhiều so với tháp rửa rỗng nhưng hiệu quảhấp thụ cao

Thiết bị rửa khí có lớp đệm không những hấp thụ thành phần khí độc hại mà cònlàm lạnh khí và lọc bụi ướt có trong khí thải

1.3.3 Thiết bị lọc bụi kiểu sủi bọt.

Thân tháp hình trụ thẳng đứng trong có gắn các mâm có cấu tạo khác nhau Trên

đó pha lỏng và pha hơi được cho tiếp xúc nhau Chất lỏng đi vào ở đỉnh hoặc tại mộtmâm thích hợp nào đó và chảy xuống do trọng lực qua mỗi mâm bằng ống chảy

chuyền Pha khí đi từ dưới lên qua mỗi mâm bằng các khe hở trên mâm do cấu tạokhác nhau của mâm tạo nên Quá trình tiếp xúc pha sẽ tạo nên sự hấp thụ khí

Tháp hoạt động đạt hiệu quả cao khí khi mức chất lỏng trên mâm và vận tốc khíphải lớn và tháp bị ngập lụt Thường loại tháp này rất khó thiết kế vì đòi hỏi yêu cầu kĩthuật và các thông số tính toán phải thật dung hòa và chính xác cao

Qua mô tả ba loại thiết bị trên nhận thấy có thể áp dụng các thiết bị trên cho quátrình hấp thụ rửa khí đều được, tuy nhiên việc ứng dụng loại thiết bị nào còn tùy thuộcvào mức độ ô nhiễm và điều kiện hiện hữu

Trong các loại thiết bị này, chúng ta sẽ nghiên cứu thiết bị rửa khí có đệm vì những lí do sau:

•Hiệu quả hấp thu tốt

•Dễ chế tạo

•Dễ vận hành

•Giá thành chế tạo không cao

•Xử lý được với các khoảng dao động nồng độ rộng

•Xử lý được với loại nồng độ cao

•Xử lý được với nhiều loại khí thải hoặc hỗn hợp khí thải

1.4 Một số công nghệ xử lí khí SO 2 bằng phương pháp hấp thụ.

1.4.1 Hấp thụ khí SO 2 bằng nước

Quá trình hấp thụ SO2 bằng nước:

SO2 + H2O H + + HSO3Hấp thụ khí SO2 bằng nước là phương pháp đơn giản được áp dụng sớm nhất đểloại bỏ khí SO2 trong khí thải, nhất là trong khói từ các loại lò công nghiệp

-Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 bằng nước bao gồm 2 giai đoạn:

Hấp thụ khí SO2 bằng cách phun nước vào dòng khí thải hoặc cho khí thải điqua lớp vật liệu đệm (vật liệu rỗng) có tưới nước – scrubơ;

Giải thoát khí SO2 ra khỏi chất hấp thụ để thu hồi SO2 (nếu cần) và nướcsạch

Mức độ hòa tan của khí SO2 trong nước giảm khi nhiệt độ nước tăng cao, do đónhiệt độ nước cấp vào hệ thông hấp thụ khí SO2 phải đủ thấp Còn để giải thoát khíSO2 khỏi nước thì nhiệt độ của nước phải cao

Lượng nước thực tế phải lớn hơn một ít so với lượng nước lý thuyết vì nước saukhi ra khỏi thiết bị hấp thụ không thể đạt mức bão hòa khí SO2

Để giải hấp thụ cần phải đun nóng một lượng nước rất lớn tức phải có một nguồncấp nhiệt (hơi nước) công suất lớn, đó là một khó khăn Ngoài ra, để sử dụng lại nướccho quá trình hấp thụ phải làm nguội nước xuống gần 10oC tức phải cần đến nguồn cấplạnh Đó cũng là vấn đề không đơn giản và khá tốn kém

Từ những nhược điểm nói trên, phương pháp hấp thụ khí SO2 chỉ áp dụng đượckhi:

- Nồng độ ban đầu của khí SO2 trong khí thải tương đối cao

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

- Có sẵn nguồn nước lạnh

- Có thể xả được nước có chứa ít axit ra sông ngòi

Trên hình 1.1 là sơ đồ hệ thống hấp thụ khí SO2 bằng nước :

Hình 1.1 Sơ đồ

hệ thống xử lý khí

SO 2 bằng nước

1- tháp hấpthụ;

2-tháp giảithoát khí SO2 ; 3- thiết bị ngưng tụ ;

4, 5- thiết

bị trao đổi nhiệt ; 6- bơm

1.4.2 Xử lý khí SO 2 bằng sữa vôi ( Ca(OH) 2 ).

Xử lý khí SO2 bằng vôi là phường pháp được áp dụng rất rộng rãi trong côngnghiệp vì hiệu quả xử lý cao, nguyên liệu rẻ tiền và sẵn có ở mọi nơi

Khí SO2 được thu hồi trong tháp rửa bằng sữa vôi, sữa vôi tác dụng với SO2 theophản ứng:

SO2 + Ca(OH)2 CaSO3 + H2O (1)

Trên hình 1.3 là sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 trong khói thải bằng sữa vôi:

Hình 1.3 Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO 2

bằng sữa vôi

1 - scrubơ

2 - bộ phậntách tinh thể

3 - bộ lọcchân không

4,5 - máy bơm

6 - thùng hòatrộn dung dịch hấpthụ (sữa vôi – dạnghuyền phù)

từ bộ lọc chân không số 3 cùng với một lượng nước bổ sung để được dung dịch sữavôi mới

Để thực hiện quá trình làm sạch khí trong tháp rửa có ô đệm thì cần phun dịchthể vào tháp với lượng lớn để loại trừ sự tắc bẩn trong lớp ô đệm do phản ứng CaSO3

và thạch cao (CaSO4.2H2O) Vì vậy, dùng phương pháp tuần hoàn bùn nhão nhiều lần.Khi nồng độ khí SO2 thay đổi thì lượng dịch thể cấp vào tháp tỷ lệ thuận với sựthay đổi nồng độ SO2 trong khí

Hiệu quả hấp thụ SO2 bằng sữa vôi đạt 98% Sức cản khí động của hệ thốngkhông vượt quá 20 mm cột nước

Đôi khi thay thế sữa vôi bằng bột vôi, khi đó làm giảm đáng kể mức làm sạchkhí Để tăng mức làm sạch khí và giảm lượng vôi thì kích thước của nó phải nhỏ.Trường hợp này phản ứng:

CaCO3 + SO2 CaSO3 + CO2 (2)Nguyên liệu vôi được sử dụng một cách hoàn toàn, cụ thể là cặn bùn từ hệ thống

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

Một dạng khác của hệ thống hấp thụ khí SO2 bằng sữa vôi được áp dụng ở nhàmáy nhiệt điện Battersea ở Anh là người ta dùng nước sông Thame có độ kiềm lớn vàhòa trộn thêm dung dịch đá phấn Sơ đồ hệ thống được thể hiện ở hình 1.4:

Khí thải từ lò hơi có nhiệt độ 120oC đi vào scrubơ 1 được tưới nước sông Thame

có hòa thêm sữa đá phấn Dung dịch đi ra từ phía dưới của scrubơ 1 được cho vào bểlắng 3 và sau đó qua bộ phận thông khí (aerato) 4, tại đây không khí được thổi vào đểcấp oxy cho quá trình oxy hóa các muối trung gian thành muối sunfat rồi xả rta sông

Để thúc đẩy quá trình oxy hóa người ta hòa vào trong nước dung dịch chất xúc tácmangan sunfat (MnSO4) hoặc sắt sunfat (FeSO4)

Hình 1.4 Sơ đồ hệ thống xử lý khí

SO 2 trong khói thải của nhà máy nhiệt điện Battersea (Anh)

1- scrubơ ( tháp hấp thụ)2- bộ phận lọc cặn hìnhtrống

3 - bể lắng

4 - bộ phận thông khí(aerato)

Một loại hệ thống xử lý khí SO2 bằng sữa vôi hiện đại hơn được áp dụng ở NhậtBản Trong hệ thống này sản phẩm cuối cùng thu được là thạch cao thương phẩm Sơ

đồ hệ thống được trình bày ở hình 1.5

Hình 1.5 Hệ thống xử lí khí SO2 với sản phẩm thu được

8 - thùng chứa trunggian có khuấy

9 - thùng oxy hóa (sụckhông khí)

10 - máy vắt khô ly tâm

Khói thải được đưa vào tháp làm nguội và làm sạch bụi trong scrubơ 1 sau khi đãqua cấp lọc thô bằng xiclon ở công đoạn trước

Khói được làm nguội đến nhiệt độ t=60oC, sau đó một phần lớn đi vào tháp hấpthụ 4 được tưới dung dịch bisunfit-sufnat canxi mà dung dịch này luôn được bổ sungsữa vôi mới Phần khói còn lại đi vào thiết bị làm nguội 2 để hạ nhiệt độ xuống 40oC

và đi vào scrubơ 3 được tưới dung dịch bisunfit-sunfat lấy từ scrubơ 4 Dung dịch tướicho các scrubơ 1; 3 và 4 đều lấy từ các bể chứa 5

Nước từ trong thùng cô đặc 6 được đưa sang bể số 7 để chuẩn bị sữa vôi mới Từthùng chứa 8 sữa cô đặc được đưa sang thùng oxy hóa 9, ở đó quá trình oxy hóa diễn

ra bằng không khí thổi có áp

Kết quả là các tinh thể thạch cao được hình thành Tiếp theo, thạch cao loãngtrong thùng 9 được đưa sang máy vắt khô ly tâm 10 để lọc ra thạch cao tinh chấtCaSO4.0,5H2O

Ưu điểm nổi bật của phương pháp xử lý khí SO2 bằng sữa vôi là công nghệ đơngiản, chi phí đầu tư ban đầu không lớn, có thể chế tạo thiết bị bằng vật liệu thôngthường, không cần đến vật liệu chống axit và không chiếm nhiều diện tích xây dựng

1.4.3 Xử lý khí SO 2 bằng amoniac

Hình 1.6 Sơ đồ hệ thống

xử lí SO 2 bằng amoniac.

1 - scrubơ2,4- thiết bị làmnguội

3- tháp hấp thụ nhiềutầng

5- tháp hoàn nguyên6- tháp bốc hơi7- tháp kết tinh8- máy vắt khô lytâm

9- nồi chưng áp

Khói thải từ lò sau khi được lọc sạch tro bụi đi vào scrubơ 1 và được tưới nướctuần hoàn Khói được làm nguội đến 30oC, còn bụi cần được thải ra ngoài Trong nướctuần hoàn dùng cho quá trình làm nguội khói trong scrubơ 1 có chứa bụi, SO2 vàH2SO4 lượng khí SO2 khử được trong scrubơ 1 chiếm khoảng 10% lượng SO2 chungtrong khói thải khi nồng độ ban đầu của SO2 trong khói là 0,3% Nhiệt độ cuối củanước đạt khoảng 50oC Để nước tuần hoàn được trong hệ thống, nó phải được làmnguội xuống khoảng 27oC trong thiết bị làm nguội (thiết bị trao đổi nhiệt) số 2 Thiết

bị 2 có thể là tháp làm mát, lúc đó không khí đi qua tháp phải được thải ở độ cao thíchhợp để đề phòng sự lan tỏa khí SO2 từ nước thoát ra trong quá trình làm nguội nước

Để ngăn chặn sự tích tụ bụi quá mức trong nước tuần hoàn, cần phải có bể lắng; một

bộ phận nước sau khi lắng cặn sẽ thải ra ngoài sau khi trung hòa axit và nước sạchđược bổ sung liên tục vào vòng tuần hoàn Từ scrubơ 1 khí đã được làm nguội đi vàotháp hấp thụ số 3, tại đó quá trình hấp thụ SO2 được thực hiện trên nhiều tầng, mỗitầng hấp thụ được tưới dung dịch theo chu trình kín, trong khi đó một phần dung dịch

từ tầng trên được đưa xuống tưới một cách liên tục cho tầng dưới Tầng hấp thụ trêncùng được tưới bằng nước sạch với mục đích ngăn cản sự thất thoát khí NH3 đi theo

khói thải ra ngoài Thành phần dung dịch tưới ở mỗi tầng hấp thụ được giữ không đổi.Dung dịch đã hoàn nguyên được cấp vào tần hấp thụ kề với tầng trên cùng

1.4.3.1 Xử lý SO 2 bằng amoniac có chưng áp

Hình 1.7 Sơ đồ hệ thống xử lí khí SO 2 bằng amoniac có chưng áp

1- tháp hấp thụ2- máy lọc ép3- nồi chưng áp4- thiết bị bốc hơi chân không5- máy lọc ly tâm

6- máy sấy khô

Khí thải sau khi được lọc sạch bụi đi vào tháp hấp thụ đạt khoảng 45% Người ta

bổ sung vào dung dịch tưới một lượương dung dịch nước – amoniac đậm đặc (30%).Một phần dung dịch tưới tương đương với lượng dung dịch mới bổ sung vào luôn luônđược tách ra sau tháp hấp thụ để đưa vào bộ lọc ép 2, sau đó đi vào thùng chưng áp 3.Sau khi hoàn thành phản ứng oxy hóa, các chất trong thùng chưng áp nguội dần, ápsuất dư giảm xuống đếm 3,.5 atm, lưu huỳnh đơn chất lắng xuống đáy rồi đưa ra đổthành khuôn Phần dung dịch nổi bên trên được đưa sang thiết bị bốc hơi chân không

4 rồi đi qua máy lọc ly tâm 5 để tách amoni sunfat

Đặc điểm của phương pháp xử lý SO2 bằng amoniac có chưng áp là sản phẩmcuốicùng thu được chủ yếu gồm amoni sunfat

1 4.3.2 Xử lý khí SO 2 bằng amoniac và vôi

Hình 1.8 Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO 2

bằng amoniac kết hợp với vôi.

1,2- scrubơ

3- thùng phản ứng

4 - thiết bị trao đổinhiệt(làm nguội)5- máy lọc ly tâm6- thùng pha chế sữavôi

7,8- thùng chứa dungdịch mới

Hiệu quả khử SO2 của phương pháp amoniac - vôi có thể đạt 95%; nồng độ NH3theo khí sạch thoát ra ngoài khoảng 0,001%

Ưu điểm của phương pháp này so với phương pháp amoniac đơn thuần là rất íttốn amoniac và có thể áp dfụng để khử SO2 trong khói thải có chứa nhiều bụi và ởnhiệt độ cao Hệ thống có thể làm việc với lưu lượng khói thải rất lớn

Nhược điểm chủ yếu của phương pháp này là lượng phế thải nhiều

1.4.4 Xử lý khí SO 2 bằng magie oxit (MgO).

Phương pháp này dựa trên các phản ứng sau:

MgO + SO2 MgSO3 (3)

Magie sunfit lại tác dụng tiếp với SO2 để cho bisunfit:

MgSO3 + SO2 + H2O Mg(HSO3)2 (4)Một phần Magie sunfit tác dụng với oxy trong khói thải để tạo thành sunfat:

2MgSO3 + O2 MgSO4 (5)Magie sunfat không có hoạt tính đối với SO2 do đó phản ứng oxy hóa sunfit (5) làkhông mong muốn Tuy nhiên, khi nồng độ MgSO4 trong dung dịch làm việc đạt 120 ÷

160 g/l thì quá trình oxy hóa sunfùnit sẽ ngừng lại không tiếp tục xảy ra nữa

Magie bisunfit có thể bị trung hòa bằng cách bổ sung thêm MgO mới:

Mg(HSO3)2 + MgO 2MgSO3 + H2O (6)

Độ hòa tan của magie sunfit trong nước rất hạn chế, do đó MgSO3 sẽ kết tủathành tinh thể hexahydrat MgSO3.6H2O và ở nhiệt độ 50oC hexahydrat biến thànhtrihydrat MgSO3.3H2O

Các tinh thể được tách ra khỏi dung dịch huyền phù, sấy khô và xử lký nhiệt ởnhiệt độ 800 ÷ 900oC để thu hồi MgO và SO2

MgSO3 800÷9000C→ SO2 + MgO (7)Magie oxit được quay trở lại chu trình làm việc, còn SO2 đậm đặc có thể đưasang công đoạn chế biến axit sunfuric hoặc lưu huỳnh đơn chất

1.4.4.1 Phương pháp magie oxit “kết tinh” theo chu trình

5,6- xiclon thủy lực7- máy lọc ép8- máy lọc chân không có băng tải9- lò nhiều tầng

Khói thải cần xử lý SO2 được đưa vào scrubơ 1 trong đó được tưới dung dịchhuyền phù MgSO3.6H2O và MgO Khí SO2 trong khói thải sẽ bị khử theo phản ứng(3)và (4), khí sạch thoát ra ngoài Sau khi ra khỏi scrubơ 1, một phần dung dịch đã bịoxy hóa chảy vào bể chứa 3, tại đây nhờ có bộ phận đo liều lượng 4, MgO được bổsung vào bể chứa Lượng MgO bổ sung phụ thuộc vào lượng SO2 khử được Từ bểchứa 3 dung dịch với tỷ lệ rắn-lỏng ≈ 0,.1 được đưa lên tưới cho scrubơ sau khi đãđược lọc các hạt cứng ở bộ lọc 2 Một phần dung dịch ra khỏi scrubơ 1 được đưa sangxiclon thủy lực 5 và 6 phần bùn sệt lắng ở đáy xiclon sẽ chảy xuống máy lọc chânkhông có băng tải số 8 để tách tinh thể MgSO3.6H2O Pphần nổi bên trên xiclon cũngcòn lẫn nhiều cặn bùn được đưa sang máy lọc éP ép 7 để loại bở bỏ cắn bùn, phầndung dịch còn lại ở các bộ lọc 7 và 8 chảy trở về bể chứa 3 để chuẩn bị dung dịch tướimới

Các tinh thể MgSO3.6H2O thu được ở bộ lọc băng tải được đưa sang lò nung 9, ở

đó dưới tác dụng của nhiệt độ cao (800÷900oC) do đốt nhiên liệu rắn, lỏng hoặc khí

đốt, phản ứng (7) sẽ xảy ra, khí SO2 thoát ra với độ đặm đặc khoảng 18÷20% dùngcung cấp cho công đoạn sản xuất axit sunfuric hoặc lưu huỳnh đơn chất, còn magieoxit được hoàn nguyên và đưa về bể 3 để pha chế dung dịch mới.

1.4.4.2 Phương pháp magie oxit “không kết tinh”.

Để khắc phục tình trạng lớp đệm của scrubơ bị đóng cắn nhanh chóng bởi cáctinh thể magie sunfit, người ta áp dụng phương pháp khử SO2 bằng magie oxit “khôngkết tinh” Thực chất của phương pháp này là các tinh thể hình thành trong dung dịchtưới được tách ra trong thiết bị riêng biệt - gọi là bể trung hòa, trong đó magie bisunfittheo dung dịch từ scrubơ chảy ra kết hợp với MgO theo phản ứng (9), nhờ đó lượngmagie sunfit còn lại trong dung dịch sau khi tưới chỉ chiếm khoảng 2 ÷ 3% và thiết bịhoạt động được nhẹ nhàng hơn

Hình 1.10 Sơ đồ hệ thống

xử lý SO 2 bằng MgO không kết tinh

1 - scrubơ

2 - thùng áp lực

3 - bể chứa

4 - thùng trung hòa5,6,7,8,9- như trong sơ đồ 910- thùng chuẩn bị dung dịchmới

1.4.4.3 Phương pháp magie oxit sủi bọt

Hình 1.11 Sơ đồ hệ thống xử

lí khí SO 2 bằng MgO sủi bọt

1- thiết bị hấp thụ kết hợpvới thùng kết tinh

2- máy khuấy3- bộ phận tách giọt nước4- thùng chứa và pha chếdung dịch mới

5,6,7,8,9- như trong các sơ

1.4.4.4 Phương pháp magie oxit kết hợp với potas (kali cacbonat).

Nhược điểm của phương pháp khử SO2 bằng magie oxit là hệ thống thường bịđóng cắn bởi các tinh thể không hòa tan Vì thế người ta tìm kiếm các biện pháp để tận

dụng được ưu điểm của phương pháp tuần hoàn magie oxit mà tránh đựơc nhược điểmvừa nêu trên đây Điều này có thể đạt được nhờ phương pháp magie oxit – potas, trong

đó không dùng các muối magie dạng sữa huyền phù để tưới cho tháp hấp thụ mà dùngdung dịch kali cacbonat và kali sunfat làa những chất hoàn toàn hòa tan trong nước

Nhược điểm chủ yếu của các phương pháp nêu trên so với phương pháp oxitmagie đơn thuần là dung dịch hấp thụ SO2 của dung dịch làm việc không cao bằăngdung dịch magie oxit

1.4.5 Xử lý khí SO 2 bằng kẽm oxit ZnO.

Xử lý khí SO2 bằng kẽm oxit (ZnO) cũng tương tự như phương pháp oxit magietức là dùng phản ứng giữa SO2 với kẽm oxit để thu các muối sunfit và bisunfit, sau đódùng nhiệt để phân ly thành SO2 và ZnO

Ưu điểm chính của phương pháp này là quá trình phân lyý kẽm sunfit ZnSO3thành SO2 và ZnO xảy ra ở nhiệt độ thấp hơn đáng kể so với quá trình phân ly bằngnhiệt đối với MgSO3 AAp suất bão hòa của SO2 trên MgSO3 bằng 1 atm ở nhiệt độ

650oC, trong lúc đó đối với ZnSO3 áp suất bão hòa như trên có ở nhiệt độ chỉ bằng

260oC Điều đó cho phép tiến thành phân ly ZnSO3 trong lò múp và thu hồi SO2 vớinồng độ ≈ 100%, trong lúc MgSO3 được phân ly trong dòng sản phẩm cháy của nhiênliệu nung và chỉ đạt nồng độ không quá 15 ÷20%

1.4.5.1 Phương pháp kẽm oxit đơn thuần

Theo phương pháp này khí thải sau khi được lọc bụi và không làm nguội sơ bộ đivào scrubơ, trong đó tưới dung dịch huyền phù ZnO Phản ứng xảy ra trong scrubơnhư sau:

ZnO + SO2 = ZnSO3 (8)Kẽm sunfit hình thành từ phản ứng trên là loại muối kém hòa tan trong nước vàkết tủa dưới dạng các tinh thể ZnSO3.5H2O trong bể tuần hoàn có khuấy Tinh thể kẽmsunfit được tách ra khỏi dung dịch bằng máy lọc hoặc máy ly tâm Dung dịch loãngsau máy lọc được quay về để chuẩn bị sữa kẽm oxit mới, còn tinh thể kẽm sunfit thì

được sấy khô và đưa vào lo nung để hoàn nguyên kẽm oxit và thu hồi SO2 nồng độ cao(≈100%) Khí SO2 thu hồi được có thể được hóa lỏng hoặc chế biến thành axitsunfuric hoặc lưu huỳnh đơn chất.

Nhược điểm của phương pháp này là đòi hỏi phải lọc sạch tro bụi trong khí thảitrước khi đưa vào hệ thống xử lý SO2 và tiêu hao nhiều kẽm oxit do có hiện tượng oxyhóa kẽm sunfit thành sunfat Ngoài ra, nếu trong khí thải có chứa các chất ô nhiễmkhác như hydroclorua và oxit nitơ thì lượng tiêu hao kẽm oxit sẽ nhiều hơn do hìnhthành các clorit và nitrat hòa tan

1.4.5.2 Phương pháp kẽm oxit kết hợp với natri sunfit.

Hình 1.13 Sơ đồ hệ thống

xử lí SO 2 bằng kẽm oxit kết hợp với natri sunfit

1- scrubơ2,5- bể lắng3,4,7- thùng phản ứng6,8- thiết bị lọc chân không9- máy sấy hình trống10- lò nung hoàn nguyênZnO và thu hồi SO2

Phương pháp này cũng như phương pháp kẽm oxit đơn thuần không đòi hỏi làmnguội sơ bộ khói thải, hiệu quả khử SO2 đạt 96 ÷ 98% Nhưng nhược điểm chủ yếu là

hệ thống xử lý khá phức tạp và tiêu hao nhiều muối natri

1.4.6 Xử lý khí SO 2 bằng các chất hấp thụ hữu cơ.

Quá trình xử lý khí SO2 trong khí thải bằng các chất hấp thụ hữu cơ được ápdụng nhiều trong công nghiệp luyện kim màu Chất hấp thụ khí SO2 được sử dụng phổbiến là các amin thơm như anilin C6H5NH2, toluiđin CH3C6H4NH2, xyliđin(CH3)2C6H3NH2 và đimetyl-anilin C6H5N(CH3)2

Hình 1.14 Sơ đồ hệ thống xử lí khí SO 2 theo quá trình sunfiđin

1 - thiết bị trao đổi nhiệt(làm nguội)

2,3- tháp hấp thụ4,7- scrubơ5- tháp bốc hơi6- bể lắng

Khí thải sơ bộ được làm nguội và lọc sạch bụi trong thiết bị lọc bằng điện, sau đócho qua các tháp hấp thụ 2 và 3 đặt nối tiếp nhau Các tháp hấp thụ được tưới hỗn hợpxylidin-nước theo sơ đồ chuyển động ngược chiều của dòng khí và dung dịch hấp thụ.Trong quá trình hấp thụ SO2 bằng xilidin có tỏa ra một lượng nhiệt đáng kể, do đó cầnlàm nguội dung dịch bằng các thiết bị trao đổi nhiệt 1 Kkhí sạch đi ra khỏi tháp hấp

thụ có chứa hơi xylidin cần cho qua scrubơ 4 để thu hồi hơi xylidin bằng axit sunfuricloãng.

CHƯƠNG 2: ĐỀ XUẤT VÀ THUYẾT MINH QUI TRÌNH

CÔNG NGHỆ2.1 Yêu cầu thiết kế.

Thiết kế tháp đệm sử dụng dung dịch Ca(OH)2 hấp thụ khí thải SO2 từ nhà máyphát điện

- Lưu lượng khí thải: 6000 m3/h

- Nồng độ SO2 ban đầu 1413 ppm

- Tải lượng bụi: 500 mg/m3

- Nhiệt độ khí thải là 57oC

- Ap suất là P=1 at

- Tiêu chuẩn đầu ra: cột B, QCVN 22:2009/BTNMT)

2.2 Đề xuất quy trình công nghệ xử lý.

Công nghệ lựa chọn:

Hấp thụ khí SO2 bằng sữa vôi:

Dung môi sử dụng là dung dịch sữa vôi Ca(OH)2 vì:

• Chất thải thứ cấp của nó được đưa về dạng thạch cao CaSO4 không gây ônhiễm thứ cấp cho nguồn nước và có thể tách ra khỏi nước đem chôn lấp an toàn

• Là loại dung dịch rẻ tiền, dễ kiếm

• Tính ăn mòn thiết bị yếu, ít gây nguy hại cho thiết bị xử lý

• Dung dịch này ngoài nhiệm vụ hấp thụ các acid SO2, CO2, còn có tácdụng làm nguội khí thải đáp ứng yêu cầu tiêu chuẩn về nhiệt độ khí thải đầu ra của ốngkhói

Vật liệu chế tạo tháp hấp thu:

Do phải chịu tác dụng hoá học với khí thải và dung dịch có tính ăn mòn cao nênvật liệu chế tạo tháp hấp thụu và các đường ống dẫn khí được chọn là loại thép hợpkim đặc biệt thuộc nhóm thép không gỉ, chúng có tính chống ăn mòn cao trong điềukiện làm việc của thiết bị

Thiết bị xử lý: tháp hấp thụ làm bằng vật liệu thép không gỉ với lớp đệm vòng sứdo:

• Có khả năng chịu đựng môi trường hoá chất và nhiệt độ cao

• Lớp đệm có tác dụng tăng diện tích và thời gian tiếp xúc giữa 2 pha khí lỏng để quá trình hấp thụu xảy ra triệt để hơn Bố trí chuyển động ngược chiều: khíchuyển động từ dưới lên, dung dịch từ trên xuống

-• Ngoài ra lớp đệm vòng sứ còn có tác dụng va đập, kết dính bụi và kim loạinặng trong khí thải vào dung dịch hấp thụu sau đó được tách ra ở dạng cặn trong bểlắng

• Có tấm thép chống gỉ đục lỗ để đỡ và phân phối đều khí qua tiết diệnngang của tháp

Nhược điểm chính là phát sinh một lượng nước thải Nhược điểm này có thể khắcphục bằng cách sử dụng tuần hoàn dung dịch xử lý nhằm triệt để lượng hoá chất trongdung dịch và giảm lượng nước thải ra ngoài Theo phương pháp này, dung dịch xử lýđược sử dụng tuần

Sơ đồ quy trình công nghệ:

Quy trình xử lý khí thải được lựa chọn:

2.3 Thuyết minh quy trình công nghệ xử lý khí.

Vì nồng độ bụi tương đối cao, vượt tiêu chuẩn cho phép (theo QCVN22:2009/BTNMT: tiêu chuẩn B là 200 mg/m3) nên ta phải xử lý bụi Xử lý bụi sơ bộbằng phương pháp khô, cho khói thải đi qua Xyclon thu hồi bụi bằng phương pháp lọc

ly tâm Sau đó được đưa qua thiết bị giải nhiệt để làm hạ nhiệt độ xuống

Khí thải một phần đã được làm sạch, dùng quạt thổi khí vào tháp đệm từ dướilên Dung dịch hấp thụu được hệ thống ống dẫn bơm lên phần trên thân trụ và được đĩaphân phối tưới đều lên lớp vật liệu đệm Dòng khí đi từ dưới lên, dòng lỏng từ trênxuống qua lớp đệm, cả hai tiếp xúc nhau và xảy ra quá trình hấp thụ Dung dịch SO2lắng xuống đáy tháp và được đưa đến bể xử lý Khí ra ở đỉnh tháp được quạt hút đưa rathiết bị lọc bụi tĩnh điện để loại bỏ lượng bụi còn sót lại, sau đó được đưa ra môitrường ngoài thông qua ống khói cao để phát tán

Khí sạch được thải ra ngoài môi trường có nồng độ SO2 đạt tiêu chuẩn cho phép(theo QCVN 22:2009/BTNMT)

Xử lý sơ bộ dung dịch xử lý:

Dung dịch xử lý khí thải được sử dụng tuần hoàn, khi tiếp xúc với khí thải cácphản ứng hoá học xảy ra giữa dòng khí có tính acid và dung dịch kiềm, đó là phản ứngtrung hoà Dung dịch cũng lôi cuốn theo tro bụi trong khí thải Theo thời gian, dungdịch sẽ giảm dần pH và chứa nhiều cặn Khi bổ sung dung dịch mới, một lượng dungdịch cũ được thải bỏ Vì vậy, bể lắng cặn ngoài tác dụng làm trong dung dịch tuầnhoàn còn có tác dụng xử lý sơ bộ nước thải trước khi thải ra ngoài

Khí thải ra môi trường

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THÁP HẤP THỤ SO2 3.1 Tính toán các dòng vật chất - đường cân bằng pha.

3.1.1 Xác định các dòng vật chất.

Gđ, Gc : suất lượng hỗn hợp khí đầu vào – ra (kmol/h)

Lđ, Lc : suất lượng Ca(OH)2 đầu vào – ra (kmol/h)

Yđ, Yc : Nồng độ đầu và cuối của SO2 trong phakhí

SO

P T

T P

T

T P M P

T

T P M

+

=+

=+

2

0

0 0

0 0

0

4,22

.4,22

.4,22

ρ

ρρ

Trong đó: T0 là nhiệt độ pha khí ở điều kiện chuẩn = 2730K

T là nhiệt độ pha khí trong điều kiện ta đang xét = 57 + 273 = 3300K

273

4,22

2 2

SO

d y

[ ]SO2 d =

O O SO

T

T P P

M

1 1

4,22

.1000.1413

2

=

273

27357.1

1.4,22

64.1000.1413

4,22.052,0

3

Ptr: áp suất riêng phần của khí trơ

P0: áp suất của hỗn hợp khí ở điều kiện chuẩn = 760 mmHg

mmHg P

P

P tr = 0 − SO2 =760−1,07=758,93

[64 1,07 29 758,93] 1,0728( / )760

)

27357.(

4,22

m kg

,0)57273(082,0

1

m

mol l

mol RT

m mol

=Nồng độ phần mol hay phần thể tích của SO2 trong hỗn hợp khí đầu vào:

)(

001413,

09,36

(001415,

0001413,

01

001413,

Xd : phần mol SO2 trong pha lỏng

Giả sử ban đầu dung dịch là dung dịch sạch nên Xd = 0

• Đầu ra: SO 2 đầu ra yêu cầu đạt tiêu chuẩn loại B (0,5 g/m 3 )

Nồng độ mol của SO2 đầu ra: [ ] 0,0078125( / )

64

5,

SO c = =

Nồng độ phần mol hay phần thể tích của SO2 trong hỗn hợp khí đầu ra:

)(

00021172,

09

,36

(10.21176,010.21172,01

10.21172,0

3 3

3

molkhí SO

mol y

Đường cân bằng thu được từ quá trình thực nghiệm: (với hệ Ca)

logP SO*2 = 3,58 +1,87log[SO2] + 2,24x10-2T – 1960/T

Với T =40oC, nhiệt độ làm việc của tháp (nhiệt độ khí 57oC,nhiệt độ nước 23oC)

*

2

SO

P : áp suất riêng phần của khí SO2 trong pha khí

[SO2]: nồng độ SO2 trong pha lỏng

P Y

−

=

[ ]

hhkhí hhkhí

M SO

4,22

273.)1(

2

t

M y M

y tb SO tb kk

tb y

−+

=

=ρρ

3

10.81236,02

00021172,

0001413,

02

4,22

273.29)10.81236,01(64.10.81236,

m kg

tb

+

−+

ρ

1(

Với : Gtr : suất lượng cấu tử trơ G tr =G hh(1−Y d)

Mà: Suất lượng mol hỗn hợp:

4,22

1760

760)

57273(

273/

kmol m

mmHg

mmHg K

K h

01(626,233)1

G

Từ đồ thị đường cân bằng, ta tính được: X c* =0,001975(molSO2/moldd)

Lượng dung môi tối thiểu:

)/(14,142001975

,0

)0002117,

0001415,

0(.295,233)(

X

Y Y G

L

c

c d

(00131,0)00021176,

0001415,

0(21,213

295,233)

3

0,001415 64

3,113 100,001415 64 29

788,1)1.(

)/(10.56,510.113,3.788,1

3

3 3

2

s kg y

G

G

s kg y

G

G

d d

d

tr

d d

%8510.56,5

%100.34.3

5.034,3.10.56,5

Lưu lượng Ca(OH)2 đầu vào: Ld = L = 4,40

3600

)21740(21,

213 × + × = (kg/s)

Lưu lượng Ca(OH)2 đầu ra: Lc = Ld + M = 4,40 + 4,726.10-3 = 4,404 (kg/s)

3.2 Xác định các kích thước cơ bản của tháp hấp thụ.

ω ρ

=

Trong đó: Gtb: Lưu lượng trung bình của pha khí (kg/s)

ρk : khối lượng riêng trung bình của pha khí (kg/m 3)

ωk : Vận tốc khí qua tiết diện tháp (m/s)

1 kg m3

tb y

ρ

Tính vận tốc khí ωk :

Ta có: ωk = ωg x n Với ωg : vận tốc tới hạn tương ứng với điểm nghịch đảo

(chuyển từ chế độ chảy màng sang dạng như sương)

Ta xác định ωg theo công thức sau: