Tiểu luận môn công nghệ xử lý khí thải và tiếng ồn xử lý khí sunfua dioxit (so2)

  • Số trang: 40 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 12 |
  • Lượt tải: 0
tranphuong

Đã đăng 58976 tài liệu

Mô tả:

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TPHCM KHOA CNSH & KTMT  TIỂU LUẬN MÔN: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ THẢI VÀ TIẾNG ỒN ĐỀ TÀI: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ SUNFUA DIOXIT (SO2) GVHD: TRẦN ĐỨC THẢO LỚP: 03DHMT2 NHÓM: 14, Thứ 2, tiết 10-11-12 Thành viên nhóm 14 : STT HỌ VÀ TÊN MSSV 1 HUỲNH THỊ ÂN 2009120113 2 NGUYỄN THỊ CHIẾN 2009120166 3 NGUYỄN THỊ HÀ 2009120144 4 LÊ THỊ ÁI NHI 2009120179 5 TRƯƠNG THỊ THƯƠNG 2009120156 TP.HCM, ngày 24 tháng 11 năm 2014 LỜI NÓI ĐẦU Sunfu dioxit (SO2) là loại chất ô nhiễm phổ biến nhất trong sản xuất công nhiệp cũng như trong sinh hoạt con người. Nguồn phát thải khí SO2 chủ yếu là các trung tâm nhiệt điện, các loại lò nung, lò hơi khi đốt nguyên liệu than, dầu và khí đốt có chứa lưu huỳnh hoặc hợp chất có lưu huỳnh. Ngoài ra, một số công đoạn sản xuất trong công nghiệp hóa dầu, luyện kim, cũng thải ra bầu khí quyển một lượng khí SO2. Vấn đề ô nhiểm bầu khí quyển bởi khí SO2 từ lâu đã trở thành mối hiểm họa của nhiều quốc gia, nhất là các nước phát triển trên thế giới. Vì những lý do nêu trên, công nghiệp xử lý khí SO2 trong bầu khí thải công nghiệp đã được nghiên cứu rất sớm và phát triển mạnh mẽ. Ngoài tác dụng làm sạch bầu khí quyển, bảo vệ môi trường, xử lý khí SO2 còn có ý nghĩa kinh tế to lớn của nó vì SO2 thu hồi được từ khí thải lại là nguồn nguyên liệu để sản xuất axit sunfuric hay lưu huỳnh nguyên chất. Chúng em xin chân thành cảm ơn giáo viên - Thạc sĩ: Trần Đức Thảo. Thầy đã nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ chúng em. Để chúng em có thêm nhiều kiến thức và hướng nghiên cứu đúng đắn. và thực hiện tốt đề tài này. Nhóm 14 Mục Lục BẢNG PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC ........................................................................... 5 XỬ LÝ KHÍ SUNFUA DIOXIT (SO2) .......................................................................... 6 I. TỔNG QUAN VỀ KHÍ SO2 : ............................................................................. 6 II. XỬ LÝ KHÍ SO2 THEO PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ: ............................... 6  Cơ chế phương pháp hấp thụ có thể chia thành 3 bước : ............................ 6 1. Hấp thụ khí SO2 bằng nước : ........................................................................7 a. Sơ đồ hệ thống: ............................................................................................7 b. Nguyên lý hoạt động: ..................................................................................7 2. Hấp thụ SO2 bằng đá vôi hoác vôi nung:......................................................9 a. Sơ đồ hệ thống: ............................................................................................9 b. Nguyên lý hoạt động: ..................................................................................9 c. Ưu, nhược điềm: ........................................................................................10 d. Ứng dụng:...................................................................................................10 3. Xử lý khí SO2 bằng ammoniac:...................................................................10 a. Hệ thống xử lý SO2 bằng amoniac theo chu trình: ................................11 b. Xử lý SO2 bằng amoniac có chưng áp:....................................................13 c. Xử lý khí SO2 bằng amoniac và vôi:........................................................14 4. Xử lý khí SO2 bằng Magie Oxit (MgO): ....................................................15 a. Phương pháp magie oxit kết tinh theo chu kì: .......................................16 b. Phương pháp magie oxit không kết tinh:................................................18 c. Phương pháp magie oxit sủi bọt: .............................................................19 d. Phương pháp magie oxit kết hợp với potas: ...........................................20 e. Ưu nhược điểm của phương pháp xử lý SO2 bằng MgO: .....................22 5. Xử lý khí SO2 bằng kẽm oxit ZnO:.............................................................23 a. Phương pháp kẽm oxit đơn thuần:..........................................................23 b. Phương pháp kẽm oxit kết hợp với natri sunfit:....................................24 6. Xử lý khí SO2 bằng các chất hấp thụ hữu cơ :...........................................25 a. Quá trình sunfidin :...................................................................................26 b. Quá trình khử SO2 bằng dimetyanilin – Quá trình ASARCO:............27 III. XỬ LÝ KHÍ SO2 THEO PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ: ............................. 28  Cơ chế của phương pháp hấp phụ: ................................................................. 28 1. Hấp phụ khí SO2 bằng than hoạt tính:.......................................................28 a. Sơ đồ hệ thống: ..........................................................................................28 b. Nguyên lý hoạt động: ................................................................................28 c. Ưu, nhược điểm: ........................................................................................29 d. Ứng dụng:...................................................................................................30 2. Xử lý khí SO2 bằng than hoạt tính có tưới nước- Quá trình LURGI: ....30 a. Sơ đồ hệ thống: ..........................................................................................30 b. Nguyên lý hoạt động: ................................................................................30 c. Ưu, nhược điểm: ........................................................................................31 d. Ứng dụng:...................................................................................................31 3. Xử lý SO2 bằng nhôm oxit kiềm hóa: .........................................................31 a. Sơ đồ hệ thống: ..........................................................................................31 b. Nguyên lý hoạt động: ................................................................................32 c. Ưu, nhược điểm: ........................................................................................32 d. Phương pháp sản xuất chất hấp phụ:......................................................32 4. Xử lý khí SO2 bằng mangan oxit(MnO).....................................................33 a. “Quá trình mangan”được nghiên cứu ở Mỹ: .........................................33 b. Quá trình DAR- mangan của hãng Mitsubishi:.....................................35 5. Xử lý SO2 bằng vôi và dolomit trộn vào than nghiền: ..............................36 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 40 BẢNG PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC STT HỌ VÀ TÊN MSSV NHIỆM VỤ Tìm tài liệu, tổng 1 HUỲNH THỊ ÂN 2009120113 hợp powerpoint, thuyết trình 2 NGUYỄN THỊ CHIẾN 2009120166 3 NGUYỄN THỊ HÀ 2009120144 4 LÊ THỊ ÁI NHI 2009120179 5 TRƯƠNG THỊ THƯƠNG 2009120156 Tìm tài liệu, thuyết trình Tìm tài liệu, làm phần Word Tìm tài liệu, thuyết trình Tìm tài liệu, chỉnh sửa powerpoint KÍ TÊN CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ SUNFUA DIOXIT (SO2) XỬ LÝ KHÍ SUNFUA DIOXIT (SO2) I. TỔNG QUAN VỀ KHÍ SO2 : SO2 là chất ô nhiễm phổ biến nhất, sinh ra do đốt nhiên liệu chứa lưu huỳnh trong sản xuất và sinh hoạt.Là chất khí không màu, mùi hắc, vị cay, khó cháy – nổ. SO2 là nguyên nhân gây mưa axit ăn mòn các công trình, phá hoại cây cối. Gây hại cho con người và động vật như các bệnh về hô hấp, mắt,… và có thể gây tử vong. II. XỬ LÝ KHÍ SO2 THEO PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ: Gồm 6 công nghệ xử lý SO2:  Cơ chế phương pháp hấp thụ có thể chia thành 3 bước :  Khuếch tán các phân tử chất ô nhiễm thể khí trong khối khí thải đến bề mặt của chất lỏng hấp thụ. Nồng độ phân tử ở phía chất khí phụ thuộc vào cả 2 hiện tượng khuếch tán:  Khuếch tán rối: có tác dụng làm nồng độ phân tử được đều đặn trong khối khí.  Khuếch tán phân tử: làm cho các phân tử khí chuyển động về phía lớp biên.  Trong pha lỏng cũng xảy ra hiện tượng tương tự như thế: Khuếch tán rối: được hình thành để giữ cho nồng độ được đều đặn trong toàn bộ khối chất lỏng. Khuếch tán phân tử: làm dòng chuyển các phân tử đến lớp biên hoặc từ lớp biên đi vào pha khí  Thâm nhập và hòa tan chất khí vào bề mặt của chất hấp thụ  Khuếch tán chất khí đã hòa tan trên bề mặt nhăn cách vào sâu trong lòng chất lỏng hấp thụ. GVNH: TRẦN ĐỨC THẢO NHÓM: 14 6 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ SUNFUA DIOXIT (SO2) 1. Hấp thụ khí SO2 bằng nước : a. Sơ đồ hệ thống: Hình 1. Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 bằng nước. b. Nguyên lý hoạt động: Hấp thụ khí SO2 bằng nước là phương pháp đơn giản được áp dụng sớm nhất để loại bỏ khí SO2 trong khí thải. 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 hoặc cho khí thải đi qua lớp vật liệu đệm ( vật liệu rỗng) có tưới nước _scrubơ. + Giai đoạn khí SO2 ra khỏi chất hấp thu hồi SO2 nếu cần vào nước sạch. Quá trình diễn ra theo phản ứng sau: SO2 + H2O = H+ + HSO3Mức độ hòa tan của khí SO2 trong nước giảm khi nhiệt độ nước tang cao, do đó nhiệt độ nước cấp vào hệ thống hấp thụ khí SO2 phải đủ thấp. Còn để giải thoát khí SO2 khỏi nước thì nhiệt độ nước phải cao. Cụ thể là ở nhiệt độ 100℃ thì SO2 bốc ra một cách hoàn GVNH: TRẦN ĐỨC THẢO NHÓM: 14 7 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ SUNFUA DIOXIT (SO2) toàn và trong không khí thoát ra có lẫn cả hơi nước. Bằng phương pháp hấp thụ ngưng tụ người ta có thể thu được SO2 với độ đậm đặc khoảng 100% để dùng vào mục đích sản xuất axit sunfuric. Để giải hấp thụ cần phải đun nóng một lượng nước rất lớn tức phải có môt nguồn cấp nhiệt (hơi nước) công suất lớn. Đó là một khó khăn. Ngoài ra để sử dụng lại nước cho quá trình hấp thụ phải làm nguội nước xuống gần 10℃ tức là phải cần đến nguồn cấp lạnh. Đó cũng là vấn đề không đơn giản và khá tốn kém. Từ những nhược điểm trên, phương pháp khí SO2 bằng nước chỉ áp dụng được khi: - Nồng độ ban đầu của khí SO2 trong khí tương đối cao. - Có sẳn nguồn nhiệt (hơi nước) giá rẻ. - Có sẳn nguồn cấp lạnh. - Có thể xả nước có ít nhiều axit ra song ngòi. Trường hợp khí giàu SO2 như trong công đoạn nấu quặng sunfua kim loại của công nghiệp luyện kim. Người ta có thể xử lý bằng nước kết hợp với quá trình oxy hóa SO2 bằng chất xúc tác vanadi. Hình 2: Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 bằng nước kết hợp với oxit hóa bằng xúc tác. Quá trình cũng được thực hiện thành hai gian đoạn: - Khí SO2 kết hợp với oxy nhờ sự có mặt của chất xúc tác vanadi để biến thành anhidriric (SO3), phản ứng này có tỏa nhiệt và xảy ra càng mạnh ở nhiệt độ càng thấp, do đó cần thực hiện quá trình này qua nhiều tầng xúc tác, sau mỗi tầng điều được làm nguội. GVNH: TRẦN ĐỨC THẢO NHÓM: 14 8 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ SUNFUA DIOXIT (SO2) - Dùng nước tưới trong scrubơ để anhidrit sunfuric kết hợp với nước tạo thành axit sunfuric. 2. Hấp thụ SO2 bằng đá vôi hoác vôi nung: a. Sơ đồ hệ thống: Hình 3: Sơ đồ hệ thống truyền xử lý khí SO2 bằng sữa vôi b. Nguyên lý hoạt động: Xử lý SO2 bằng vôi là phương pháp được áp dụng rất rộng rãi trong công nghiệp vài hiệu quả xử lý cao, nguyên liệu rẻ tiền và có sẳn ở mội nơi. Các phản ứng hóa học xảy ra trong quá trình xử lý như sau: CaCO3 + SO2 → CaCO3 + CO2 CaO + SO2 → CaSO3 2 CaSO3 + O2 → 2CaSO4 Khói thải sau khi lọc sạch tro bụi đi vào scubơ 1, trong đó xảy ra quá trình hấp thụ khí SO2 bằng dung dịch sữa vôi tưới trên lớp đệm bằng vật liệu rỗng. Nước chứa cxit chảy ra từ scubơ có chưa nhiều sunfit và canxi sufat dưới dạng tinh thể: CaSO3.0,5H2O và 1 ít tro bụi còn sót lại sau bộ lọc tro bụi., do đó cần tinh thể nói tren ra khỏi dung dịch bằng bộ tách tinh thể 2. Thiết bị số 2 là 1 bình rỗng cho phép dung dịch lưu lại 1 thời gian đủ thể hình thành các tinh thể sunfit và sunfat canxi. Sau bộ phận tách tinh thể 2, dung dịch 1 phần đi vòa tưới cho sruber, phần còn lại đi qua bình lọc chân không 3, ở đó các tinh thể GVNH: TRẦN ĐỨC THẢO NHÓM: 14 9 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ SUNFUA DIOXIT (SO2) bị giữ lại dưới dạng cặn bùn và được thải ra ngoài. Đá vôi được ngập vụn và nghiền thành bọt và cho vào thùng 6 để pha trộn với dung dịch loãng chảy ra từ bộ lọc chân không số 3 cùng với 1 lượng nước bổ sung để được dung dịch sữa vôi mới. Nguyên liệu vôi được sử dụng một cách hoàn toàn, cụ thể là 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 là nung. c. Ưu, nhược điềm:  Ưu điểm:  Công nghệ đơn giản, chi phí đầu tư ban đầu không lớn, cho thể chế tạo thiết bị bằng vật liệu thôn thường, không cần đến vật liệu chống axit không chiếm nhiều dện tích xây dựng.  Hiệu quả hấp thụ SO2 bằng sữa vôi đạt 99%. Sức cản khí động của hệ thống không vượt quá 20 mm H2O.  Nhược điểm:  Đóng cặn ở thiết bị do tạo thành CaSO4 và CaSO3 gây tắc nghẽn các đường ống và ăn mòn thiết bị. d. Ứng dụng: được áp dụng rất rộng rãi trong công nghiệp vì hiệu quả xử lý cao, nguyên liệu rẻ tiền và sẵn có ở mọi nơi. 3. Xử lý khí SO2 bằng ammoniac: Amoniac và SO2 trong dung dịch nước có phản ứng với nhau và tạo ra muối trung gian amoni sunfit, sau đó muối amoni sunfit lại tác dụng tiếp với SO2 và H2O để tạo ra muối amoni bisunfit theo phản ứng sau: SO2 + 2NH3 + H2O = (NH4)2SO3 (NH4)2SO3 + SO2 + H2O = 2NH4HSO3 Lượng bisunfit tích tụ dần dần trong dung dịch có thể hoàn nguyên bằng cách nung nấu trong chân không, kết quả thu được amoni sunfit và SO2. Amoni sunfit này lại có thể sử dụng tiếp để khử SO2: 2 NH4HSO3 = (NH4)2SO3 + SO2↑ + H2O GVNH: TRẦN ĐỨC THẢO NHÓM: 14 10 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ SUNFUA DIOXIT (SO2) Ngoài ra, trong dung dịch có thể xảy ra sự phân hủy sunfit và bisunfit amoni thành sunfat amoni và lưu huỳnh đơn chất theo phản ứng sau đây: 2NH4HSO3 + (NH4)2SO3 = 2(NH4)2SO4 + S + H2O Lưu huỳnh đơn chất hình thành theo phản ứng trên đến lượt của mình lại tác dụng với amoni sunfit và tạo ra thiosunfat: (NH4)2SO3 + S = (NH4)2S2O3 Sau đó, thiosunfat lại kết hợp với amoni bisunfit và tạo ra lưu huỳnh đơn chất nhiều hơn gấp 2 lần: (NH4)2S2O3 + 2NH4HSO3 = 2(NH4)2SO4 + 2S + H2O Lưu huỳnh đơn chất lại tác dụng với sunfit. Cứ như vậy tốc độ phản ứng phân hủy dung dịch làm việc tăng dần và dung dịch làm việc sẽ hoàn toàn biến thành amoni sunfat và lưu huỳnh đơn chất. a. Hệ thống xử lý SO2 bằng amoniac theo chu trình:  Sơ đồ hệ thống: Hình 4.Sơ đồ hệ thống Hệ thống xử lý SO2 bằng ammoniac  Nguyên lý hoạt động: Khói thải từ lò sau khi được lọc sạch tro bụi đi vào scrubơ 1 và được tưới nước tuần hoàn. Khói được làm nguội đến 30℃, còn bụi cắn được thải ra ngoài. Trong nước tuần hoàn dùng cho quá trình làm nguội khói trong scrubơ 1 có chứa bụi, SO2 và H2SO4. Lượng khí SO2 khử được trong scrubơ 1 chiếm khoảng 10% lượng SO2 chung trong khói GVNH: TRẦN ĐỨC THẢO NHÓM: 14 11 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ SUNFUA DIOXIT (SO2) thải khi nồng độ ban đầu của SO2 trong khói là 0,3%. Nhiệt độ cuối cùng của nước đạt = 50℃. Để nước tuần hoàn được trong hệ thống, nó phải được làm nguội xuống khoảng 27℃ 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 thích hợp 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 sạch được bổ sung liên tục vào vòng tuần hoàn. Từ scrubo 1 khí đã được làm nguội đi vào tháp hấp thụ số 3, tại đó quá trình hấp thụ SO2 được thực hiện trên nhiều tầng, mỗi tầng 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 trên cùng 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 tầng hấp thụ kề với tầng trên cùng. Dung dịch đi ra ở tầng hấp thụ dưới cùng có chứa nhiều amoni bisunfit (NH4)2SO3 được trích một phần để đưa vào tháp hoàn nguyên 5, trong đó được cấp nhiệt bằng hơi nước bảo hòa khô để đun nóng dung dịch. ở đây xảy ra phản ứng: 2 NH4HSO3 = (NH4)2SO3 + SO2↑ + H2O Khí SO2 thoát ra từ tháp hoàn nguyên 5 đạt nồng độ khoảng 94 - 97% và được sữ dụng để điều chế axit sunfuric. Dung dịch sau khi hoàn nguyên xong (chứa amoni sunfit) được làm nguội trong thiết bị trao đổi nhiệt 4 và đưa vào chu trình tưới. Như vậy dung dịch hấp thụ được tuần hoàn theo chu trình kín và do đó người ta gọi là phương pháp theo chu trình. Một lượng amoniac NH3 được bổ sung vào chu trình tưới để bù lại lượng NH3 đã tiêu hao để tạo thành amoni sunfit theo phản ứng: 2NH4HSO3 + (NH4)2SO3 = 2(NH4)2SO4 + S + H2O Để tách amoni sunfat hình thành trong quá trình hấp thụ ra khỏi dung dịch, một phần dung dịch sau khi hoàn nguyên được đưa sang thiết bị 6, tại đây người ta cấp nhiệt cho nước bốc hơi, phần còn lại được làm nguội và kết tinh trong thùng 7. Các tinh thể sunfat được vắt khô trong máy quay ly tâm 8 còn phần dung dịch thì quay về chu trình tưới. GVNH: TRẦN ĐỨC THẢO NHÓM: 14 12 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ SUNFUA DIOXIT (SO2) Ngoài amoni sunfat, trong dung dịch ra khỏi hấp thụ 3 còn có thể có thiosunfat. Do đó một phần dung dịch ra khỏi hấp thụ 3 được đưa sang xử lý ở nồi chưng áp 9. Ở đây dưới áp suất và nhiệt độ khoảng 140℃ sunfit, bisunfit va thiosunfat amoni phân hủy thành amoni sunfat và lưu huỳnh đơn chất theo phản ứng: (NH4)2S2O3 + 2NH4HSO3 = 2(NH4)2SO4 + 2S + H2O Dung dịch amoni sunfat được tách khỏi lưu huỳnh bằng phương pháp lắng và đi vào tháp bốc hơi 6. Còn lưu huỳnh đơn chất được đổ ra khuôn. Amoni sunfat là một loại phân bón và mặc dù có lẩn một ít sunfit amoni bisunfit, chất lượng của nó vẩn không bị ảnh hưởng mấy. Củng có thể nâng cao chất lượng phân bón bằng cách dùng không khí nóng sấy khô để các sunfit và bisunfit oxy hóa và biến thành amoni sunfat hoàn toàn. b. Xử lý SO2 bằng amoniac có chưng áp:  Sơ đồ hệ thống: Hình 5.Sơ đồ Xử lý SO2 bằng amoniac có chưng áp  Nguyên lý hoạt động: Khí thải sau khi được lọc sạch bụi đi vào tháp hấp thụ 1, ở đó dụng dịch hấp thụ được tưới theo chu trình tuần hoàn. Nồng độ muối amoni trong dung dịch hấp thụ đạt khoảng 45%. Người ta bổ sung vào dung dịch tưới một lượng dung dịch nước-amoniac đậm đặc GVNH: TRẦN ĐỨC THẢO NHÓM: 14 13 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ SUNFUA DIOXIT (SO2) (30%). Một phần dung dịch tưới tương đương với lượng dung dịch mới bổ sung vào luôn luôn được tách ra sau tháp hấp thụ để đưa vào bộ lọc ép 2, sau đó đi vào thùng chưng áp 3. Ở đây người ta cho một lượng nhỏ axit sunfuric vào dung dịch và đun nóng đến nhiệt độ 1800C với áp suất dư 14 atm. Dưới điều kiện nhiệt độ và áp suất nêu trên quá trình oxi hóa tự động xảy ra để tạo thành amoni sunfat và lưu huỳnh đơn chất. Sau khi hoàn thành phản ứng oxi hóa, các chất trong thùng chưng áp nguội dần, áp suất dư giảm xuống đến 3,5 atm, lưu huỳnh đơn chất lắng xuống đáy rồi đưa ra đổ thành 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 phẩm cuối cùng thu được chủ yếu gồm amoni sunfat. c. Xử lý khí SO2 bằng amoniac và vôi:  Sơ đồ hệ thống: Hình 6. Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 bằng ammoniac kết hợp với vôi.  Nguyên lý hoạt động: Hỗn hợp hơi nước và amoniac được phun trực tiếp vào khói thải trên dường ống dẫn vào hệ thống hai scrubơ lắp nối tiếp 1 và 2. Khí SO2 trong khói thải kết hợp với amoniac tạo thành sunfit và bisunfit amoni. Trong scrubơ 1 phần lớn tro bụi và các sản phẩm sunfit, bisunfit được loại ra khỏi dòng khí và theo dung dịch tưới chảy xuống thùng chứa 7. Tại đây nhiệt độ khí cũng hạ xuống còn khoảng 600C. Tiếp theo khí đi vào scrubơ 2 và GVNH: TRẦN ĐỨC THẢO NHÓM: 14 14 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ SUNFUA DIOXIT (SO2) các sản phẩm tạo thành từ SO2 và amoniac còn xót lại còn tiếp tục bị tách ra khỏi dòng khí và theo dung dịch chảy xuống thùng chứa 8. Một phần dung dịch tưới từ scrubơ 2 chảy xuống thùng chứa 8 được đưa sang tưới cho scrubơ 1và một lượng dung dịch mới được bổ sung vào thùng 8. Dung dịch đã bão hòa ở thùng chứa 7 được đưa sang thùng phản ứng 3, tại đó sữa vôi và hơi nước được cấp vào để kết hợp với sufit và bisunfit amoni tạo thành sufit và sunfat canxi theo các phản ứng sau đây: (NH4)2SO4 + Ca(OH)2 = CaSO4 + 2NH3↑ + 2H2O NH4HSO3 + Ca(OH)2 = CaSO3 + NH3↑ + 2H2O (NH4)2SO3 + Ca(OH)2 = CaSO3 + 2NH3↑ + 2H2O Amoniac và hơi nước bốc lên tự thùng phản ứng 3 được hút và phun vào đường ống dẫn khói thải, còn bùn nhão lắng ở đáy được đưa sang làm nguội trong thiết bị trao đổi nhiệt 4, sau đó cặn được tách ra ở máy lọc ly tâm 5 và dung dịch trong một phần đưa về thùng 8 để tham gia vào chu trình tưới cho scrubơ 2, phần còn lại chảy vào thùng 6 để pha chế sữa vôi mới. Cặn thu được ở máy lọc ly tâm 5 không chứa canxi bisunfit có tính chất hòa tan nên có thể loại bỏ hoặc được sử dụng như vật liệu san lấp, làm nền đường, vv…  Ưu, nhược điểm:  Ưu điểm:  Hiệu quả khử SO2 của phương pháp amoniac-vôi có thể đạt 95%; nồng độ NH3 theo khí sạch thoát ra khoảng 0,001%.  Ít tốn amoniac và có thể áp dụng để khử SO2 trong khói thải có chứa nhiều bụi ở nhiệt độ cao.  Hệ thống có thể làm việc với lưu lượng khói thải rất lớn.  Nhược điểm:  Lượng phế thải nhiều. 4. Sử lý khí SO2 bằng Magie Oxit (MgO): Phương pháp dựa trên các phản ứng sau: MgO + SO2 = MgSO3 Magie sunfit lại tác dụng tiếp với SO2 để cho bisunfit: GVNH: TRẦN ĐỨC THẢO NHÓM: 14 15 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ SUNFUA DIOXIT (SO2) MgSO3 + SO2 + H2O = Mg(HSO3) Một phần magie sunfit tác dụng với oxy trong khói thải để tạo thành sunfat: 2MgSO3 + O2 = 2MgSO4 Magie sunfat không có hoạt tính đối với SO2 do đó phản ứng oxy hóa sunfit là không mong muốn. Tuy nhiên khi nồng độ MgSO4 trong dung dịch làm việc đạt 120-160 g/l thì quá trình sunfit sẻ dừng lại không tiếp tục nữa. Magie bisunfit có thể trung hòa bằng cách bổ sung thêm MgO mới: Mg(HSO3)2 + MgO = 2MgSO3 + H2O Do hòa tan của magie sunfit trong nước rất hạn chế, do đó MgSO3 sẻ kết tủa thành tinh thể hexahydrat MgSO3.6H2O và ở nhiệt độ 50℃ hexahydrat biến thành trihydrat MgSO3.3H2O. Các tinh thể được tách ra khỏi dung dịch huyền phù, sấy khô và xử lý nhiệt ở nhiệt độ 800-900℃ để thu hồi MgO và SO2: MgSO3 = MgO + SO2 Magie oxit được quay trở lại chu kì làm việc, còn SO2 đậm đặc có thể đem qua giai đoạn chế biến axit sunfurit hoặc lưu huỳnh đơn chất. a. Phương pháp magie oxit kết tinh theo chu kì:  Sơ đồ hệ thống: Hình 7.Sơ đồ nguyên lý của hệ thống SO2 bằng magie oxit kết tinh theo chu trình. GVNH: TRẦN ĐỨC THẢO NHÓM: 14 16 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ SUNFUA DIOXIT (SO2)  Nguyên lý hoạt động: Khói thải cần được xử lý SO2 được đưa vào scrubơ 1 trong đó được tưới dung dịch huyền phù MgSO3.6H2O và MgO. Khí SO2 trong khói khí thải sẻ bị khử và khí sạch được thoát ra ngoài. Sau khi ra khỏi burubơ 1, một phần dung dịch đã bị oxy hóa chảy vào bể thứ 3, tại đây nhờ có bộ phận đo liều lượng 4 MgO được bổ sung vào bể chứa. Lượng MgO bổ sung phụ thuộc và lượng SO2 bị khử. Từ bể chứa 3 dung dịch được đưa lên tưới cho scrubơ 1 sau khi đã lọc các hạt hạt cứng ở cấp độ 2, một phần dung dịch ra khỏi scrubơ 1 được đưa sang xiclon thủy lực 5 và 6. Phần bùn sệt lắng ở đáy xiclon sẻ chảy xuống máy lọc chân không có băng tải số 8 để tách các tinh thể MgSO3.6H2O. phần nổi bên trên các xiclon còn lẫn nhiều cắn bùn được đưa sang máy lọc ép 7 để loại bỏ cắn bùn, phần dung dịch còn lại ở các bộ lọc 7 và 8 chảy về lại bể chứa 3 để chuẩn bị dung dịch tưới mới. 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 (800-900℃) do đốt nguyên liệu rắn, lỏng hoặc khí đốt, phản ứng sảy ra, khí SO2 sẻ thoát ra với độ đậm đặc khoảng 18-20% dùng để cung cấp cho công đoạn sản suất axit sunfuric hoặc lưu huỳnh đơn chất, còn magie oxit được hoàn nguyên và đưa về bể 3 để chế biến dung dịch mới.  Nhược điểm: Quá trình khử khí SO2 trong scrubơ (trong khoảng 12 – 15 ngày) các đệm bằng vật liệu rỗng của tháp bị bám nhiều tinh thể magie sunfit. Vì vậy, cần định kỳ thau rửa lớp đệm của tháp hấp thụ bằng nước nóng hoặc tẩy cặn bẩn bằng biện pháp cơ học. GVNH: TRẦN ĐỨC THẢO NHÓM: 14 17 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ SUNFUA DIOXIT (SO2) b. Phương pháp magie oxit không kết tinh:  Sơ đồ hệ thống: Hình 8. Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 bằng magie oxit “không kết tinh”.  Nguyên lý hoạt động: Thực chất bản chất của phương pháp này là các tinh thể hình thành trong dung dịch tưới được tách ra trong thiết bị riêng biệt – gọi là thể trung hòa, trong đó magie bisunfit theo dung dịch từ scrubơ chảy ra kết hợp với MgO theo phản ứng: Mg(HSO3)2 + MgO = 2MgSO3 + H2O Nhờ đó lương magie sunfit còn lại của dung dịch sau khi tưới chỉ chiếm khoảng 2-3% và thiết bị được hoạt động được nhẹ nhàng hơn. Khí cần lọc sạch SO2 đươc đưa và scrubơ 1, ở đó được tưới dung dịch hấp phụ từ thùng áp lực 2. Sau khi hấp thụ SO2 trong khí thải, dung dịch có nồng độ magie bisunfit 50 -70 g/l từ scrubơ chảy vào bể chứa 3, từ đó 1 phần dung dịch đưa về thùng áp lực 2 để tới trở lại cho scrubơ, phần còn lại đi vào thung trung hòa 4 để tách các tinh thể MgSO3.6H2O. một lượng MgO thu được từ quá trình hoàn nguyên được cấp vào thùng trung hòa 4. Để các phản ứng xảy ra triệt để, thùng trung hòa 4 cần có dung tích đủ lớn, đảm bảo được 30-35 phút hoạt động của hệ thống và phải được khuấy liên tục 50-60 vg/ph. Quá trình tách và nung magie sunfit lấy ra từ bể trung hòa 4 cũng được thực hiện tương tự như sơ đồ trước. dung dịch loãng và nước từ máy ép 7 chảy về bể chứa 10 có khuấy, tại đây người ta bổ sung 1 lượng nước để bù hao hụt và một lượng MgO thu được GVNH: TRẦN ĐỨC THẢO NHÓM: 14 18 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ SUNFUA DIOXIT (SO2) sau quá trình hoàn nguyên ở lò nung 8. Dung dịch mới từ bể chứa 10 được đưa về bổ sung vào thùng áp lực 2 để tham gia vào chu trình tưới của scrubơ.  Ưu, nhược điểm:  Ưu điểm: các tinh thể kết tinh magie oxit trong dung dịch chỉ còn khoảng 2- 3% và thiết bị hoạt động nhẹ nhàng hơn.  Nhược điểm: tiêu tốn nhiều điện năng cho quá trình tách các tinh thể MgSO3.6H2O ở thùng trung hòa. c. Phương pháp magie oxit sủi bọt:  Sơ đồ hệ thống: Hình 9. Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 bằng magie oxit sủi bọt.  Nguyên lý hoạt động: Trong phương pháp magie oxit sủi bọt, tháp hấp thụ được kết hợp với thùng kết tinh thành một khối thống nhất. khói thải cần lọc sạch SO2 đi vào khoảng trống phía trên của thiết bị hấp thụ 1 gồm nhiều hình trụ thẳng đứng, đầu dưới của các ống trụ nhúng ngập 810 cm và dung dịch hấp thụ chứa ở phần dưới của thiết bị hấp thụ. Khói thải theo các GVNH: TRẦN ĐỨC THẢO NHÓM: 14 19 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ SUNFUA DIOXIT (SO2) hình trụ sục qua lớp dung dịch hấp thụ, làm sủi bọt, rồi qua một bộ phận tách giọt nước 3 để thoát ra ngoài. Khi đi qua lớp dung dịch sủi bọt, khí SO2 trong khói thải có phản ứng với dung dịch hấp thụ và bị giữ lại trong dung dịch dưới dạng các chất sunfit và bisunfit. Tháp hấp thu kết hợp với thùng kết tinh luôn luôn được bổ sung dung dịch mới được pha chế ở bể 4. Bộ phận khuấy của thùng kết tinh luôn luôn hoạt động và chất buồn nhõa luôn lắng xuống đáy thùng ngày càng đông đặc. Tiếp theo chất bùn nhõa được đưa sang công đoạn lọc bằng xiclon thủy lực và máy ép có băng tải rồi đưa sang lò nung để hoàn nguyên MgO.  Ưu, nhược điểm:  Ưu điểm: hấp thụ không cần lớp đệm bằng vật liệu rỗng, do đó vấn đề đống cặn bẩn gây tắc lớp đệm là không xảy ra.  Nhược điểm: dòng khí phải sục qua lớp dung dịch nên sức cản khí động của hệ thống tương đối cao và vì vậy vận tốc dòng khí đi qua tiết diện ngang của thiết bị hấp thụ phải hạn chế ở mức thấp. d. Phương pháp magie oxit kết hợp với potas:  Sơ đồ hệ thống: Hình 10. Sơ đồ nguyên lý của phương pháp xử lý khí SO2 bằng magie oxit – potas. GVNH: TRẦN ĐỨC THẢO NHÓM: 14 20
- Xem thêm -