Bài tập nhóm: Cơ chế hình thành và kỹ thuật xử lý SO2

Chia sẻ: Duong Dinh Nam | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:50

Thêm vào BST

Báo xấu

111
lượt xem 23
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Ngày nay, song song với nền kinh tế phát triển xã hội văn mình, nền khoa học kĩ t huật hiện đại đã nâng cuộc sống của con người lên mức tiện nghi, thoải mái hơn . Nhưng một điều mà con người không ngờ đến là để đáp ứng được nhu cầu cuộc sống, sự khai thác quá mức tài nguyên thiên nhiên hoặc kết quả của sự tiến bộ khoa học kĩ thuật như con dao hai lưỡi,,,

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài tập nhóm: Cơ chế hình thành và kỹ thuật xử lý SO2

Đề tài: Cơ chế hình thành và kỹ thuật xử lý SO2
Cơ chế hình thành và kỹ thuật xử lý SO2 MỤC LỤC BẢNG1.4: LƯỢNG KHÍ ĐỘC HẠI DO ÔTÔ THẢI RA QUY CHO 1 TẤN NHIÊN LIỆU TIÊU THỤ 11.............................................................................................................2 BẢNG 1.5: LƯỢNG KHÍ ĐỘC HẠI DO Ô TÔ THẢI RA TRÊN 1 KM ĐOẠN ĐƯỜNG 11. . . .2 BẢNG1.4: LƯỢNG KHÍ ĐỘC HẠI DO ÔTÔ THẢI RA QUY CHO 1 TẤN NHIÊN LIỆU TIÊU THỤ ................................................................................................................10 BẢNG 1.5: LƯỢNG KHÍ ĐỘC HẠI DO Ô TÔ THẢI RA TRÊN 1 KM ĐOẠN ĐƯỜNG........10 2.1. Cơ cấu tổ chức và liên kết: .....................................................................................12 BẢNG 3.7: ĐỘC TÍNH CỦA SO2.....................................................................15 4.2.1. Dung dịch hấp thụ:.......................................................................................................... 20 4.2.2. Thiết bị hấp thụ: ............................................................................................................. 21 4.2.3. Hấp thụ SO2 bằng nước:.................................................................................................. 25 BẢNG 4.8: LƯỢNG NƯỚC LÝ THUYẾT TÍNH BẰNG M3 CẦN ĐỂ HẤP THỤ 1 TẤN SO2 ĐẾN TRẠNG THÁI BÃO HÒA ỨNG VỚI NHIỆT ĐỘ VÀ NỒNG ĐỘ SO2 KHÁC NHAU TRONG KHÍ THẢI ..............................................................................................26 4.2.4 Xử lý SO2 bằng đá vôi (CaCO3) hoặc vôi nung (CaO):...................................................... 27 4.2.5 Xử lý SO2 bằng Amoniac:................................................................................................. 29 4.2.6. Xử lý SO2 bằng MgO:...................................................................................................... 35 4.2.7 Xử lý khí SO2 bằng kẽm oxit ZnO:................................................................................ 41 4.2.8. Xử lý khí SO2 bằng các chất hấp thụ hữu cơ................................................................... 44 Lớp DH08MT – Nhóm 1 Trang 1
Cơ chế hình thành và kỹ thuật xử lý SO2 MỤC LỤC BẢNG Bảng 1.1: Các sản phầm từ núi lửa, ở nồng độ phần trăm khối lượng..............................4 Bảng1.2: So sánh lượng phát thải độc hại do đốt nhiên liệu, kg/tấn nhiên liệu ................7 Bảng1.3: Một số số liệu phát thải các chất khí ô nhiễm chủ yếu từ các quá trình công nghệ khác nhau .................................................................................................................8 Bảng1.4: Lượng khí độc hại do ôtô thải ra quy cho 1 tấn nhiên liệu tiêu thụ .................11 Bảng 1.5: Lượng khí độc hại do ô tô thải ra trên 1 km đoạn đường ............................................11 Bảng 3.7: Độc tính của SO2 ............................................................................................16 Bảng 4.8: Lượng nước lý thuyết tính bằng m3 cần để hấp thụ 1 tấn SO2 đến trạng thái bão hòa ứng với nhiệt độ và nồng độ SO2 khác nhau trong khí thải ................................26 Lớp DH08MT – Nhóm 1 Trang 2
Cơ chế hình thành và kỹ thuật xử lý SO2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI A. Ngày nay, song song với nền kinh tế phát triển và xã hội văn minh, nền khoa học kỹ thuật hiện đại đã nâng cuộc sống của con người lên mức tiện nghi, thoải mái hơn. Nhưng một điều mà con người không ngờ đến là để đáp ứng được nhu cầu cuộc sống, sự khai thác quá mức tài nguyên thiên nhiên hoặc kết quả của sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật như con dao hai lưỡi, vừa làm cho cuộc sống thêm phần tiện nghi vừa làm cho môi trường xuống cấp đến mức báo động. Những nhà máy, xí nghiệp, bệnh viện … thải ra các cột khói, bụi, nước thải chứa đầy các chất ô nhiễm như:SO2, NOx, CO… đã đe doạ đến cuộc sống của con người và hệ sinh thái tự nhiên. Chính vì thế xử lý các tác nhân ô nhiễm như SO2 để có bầu không khí ta thở hàng ngày được trong lành hơn, giảm các bệnh về đường hô hấp, sảng khoái tinh thần làm việc hiệu quả hơn đang là một vấn đề được quan tâm hiện nay. Đề tài này tập trung tìm hiểu rõ về khí ô nhiễm SO2 với mục tiêu:  Tìm hiểu nguồn gốc hình thành chất ô nhiễm SO2  Hiểu rõ hơn cơ chế và các phương pháp xử lý SO2 Lớp DH08MT – Nhóm 1 Trang 3
Cơ chế hình thành và kỹ thuật xử lý SO2 NỘI DUNG THỰC HIỆN B. NGUỐN GỐC PHÁT SINH: I. Nguồn gốc tự nhiên: 1.1. 1.1.1. Hoạt động của núi lửa: Các khí phổ biến nhất thường giải phóng vào khí quyển từ các hệ thống núi lửa là hơi nước (H2O), tiếp theo là khí CO2 và SO2. Bảng 1.1: Các sản phầm từ núi lửa, ở nồng độ phần trăm khối lượng Núi lửa Kilauea summit Erta Ale Erta Ale Phong cách kiến tạo Hot Spot Divergent Plate Convergent Plate Nhiệt độ 1170 ° C 1130 ° C 820 ° C H 20 37.1 77.2 97.1 CO2 48.9 11.3 1.44 SO2 11.8 8.34 0.50 Nguồn: Từ Symonds và cộng sự. Al., 1994 Lớp DH08MT – Nhóm 1 Trang 4
Cơ chế hình thành và kỹ thuật xử lý SO2 Tác động môi trường của các đợt phun trào núi lửa là rất năng nề và lâu dài. Tỷ lệ phát thải SO 2 từ một loạt các núi lửa hoạt động từ 10 triệu tấn/ ngày theo cách của hoạt động núi lửa và các loại, khối lượng của macma có liên quan. Ví dụ, nổ lớn phun trào của núi lửa Pinatubo ngày 15 tháng sáu năm 1991 tiêm khoảng 20 triệu tấn SO2 vào tầng bình lưu. Các sol khí lưu huỳnh kết quả trong một giải nhiệt 0,5-0,6 ° C của bề mặt trái đất ở Bắc bán cầu. Các sol khí sulfate cũng tăng tốc phản ứng hóa học, cùng với các cấp độ chlorine ở tầng bình lưu tăng từ ô nhiễm nhân tạo (CFC) chlorofluorocarbon, phá hủy tầng ozone và đã dẫn đến một số các mức ôzôn thấp nhất bao giờ quan sát thấy trong khí quyển. 1.1.2. Cháy rừng Lớp DH08MT – Nhóm 1 Trang 5
Cơ chế hình thành và kỹ thuật xử lý SO2 Nguồn gốc nhân tạo: 1.2. 1.2.1. Đốt nhiên liệu: Trong nhiên liệu rắn và lỏng luôn luôn có chứa lưu huỳnh với hàm lượng khác nhau, có thể đọc tới 6% trọng lượng trong than đá và 4,5 % trong dầu. Khi cháy thành phần lưu huỳnh trong thiên nhiên phản ứng với oxy và tạo thành với oxit lưu huỳnh, trong đó khoảng 99% là khí SO2 và từ 0,5 – 2% là khí SO3 1.2.2. Do các nhà máy nhiệt điện: Các chất độc hại thải ra khí quyển do đốt nhiên liệu ở các nhà máy nhiệt điện cũng tương tự như các quá trình đốt nhiên liệu nói chung. Điểm khác biệt ở đây là lượng nhiên liệu tiêu thụ ở các trung tâm nhiệt điện thường rất lớn, do đó lượng khói thải cũng như các chất độc hại thải vào môi trường hàng ngày là rất lớn. Ví dụ nhà máy nhiệt điện Phả Lại I, công suất 440MW tiêu thụ hàng ngày là 4500 tấn than và thải vào khí quyển lượng 3 triệu m3/ h, trong đó có chứa 3 tấn khí SO2, 400 tấn khí CO2 và 8 tấn bụi. khói là Lớp DH08MT – Nhóm 1 Trang 6
Cơ chế hình thành và kỹ thuật xử lý SO2 Khi xem xét vấn đề ô nhiễm không khí do đốt nhiên liệu, điều quan trọng là cần biết được tương quan của lượng chất ô nhiễm từ các nguồn thải khác nhau: nguồn đốt trong (động cơ ôtô) và nguồn đốt ngoài (lò nung, lò nhiệt điện). Các nguồn đốt trong chủ yếu là động cơ ôtô thường gây ô nhiễm không khí một cách trực tiếp và nguy hiểm vì khói thải ngay trên mặt đất trong khu đông người ở các thành phố. Còn các nguồn đốt ngoài có công suất lớn (trung tâm nhiệt điện) thường nằm xa khu dân cư và thải khói ở độ cao cần thiết để đảm bảo an toàn cho con người và sinh vật sinh sống trên mặt đất. Bảng: lượng khí độc hại và bụi do đốt cháy 1 tấn nhiên liệu từ các nguồn khác nhau theo số liệu của W.Strauss Bảng1.2: so sánh lượng phát thải độc hại do đốt nhiên liệu, kg/tấn nhiên liệu Các nguồn đốt trong Các nguồn đốt ngoài Nhiên liệu lỏng Than đá Chất ô Động cơ Động cơ Sinh hoạt Sinh hoạt nhiễm ôtô diezen Nhiệt điện và công Nhiệt điện và công nghiệp nghiệp CO 395 9 0,005 0,025 0,25 25 NOX 20 3,3 14 140 10 4 SO2 1,55 6 20,8 SP 20,8 SP 19 SP 19SP CH 34 20 0,42 0.26 0,1 5 Ghi chú: SP là tỷ lệ phần trăm trọng lượng của thành phần lưu huỳnh và tro trong nhiên liệu. (Trần Ngọc Chấn, ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 1, trang 15) 1.2.3. Ô nhiễm trong công nghiệp: Bảng1.3: một số số liệu phát thải các chất khí ô nhiễm chủ yếu từ các quá trình công nghệ khác nhau. Lớp DH08MT – Nhóm 1 Trang 7
Thứ tự Nguồn hoặc quá trình công nghệ Lượng phát thải SO2 1 Quá trình đốt ơ chế hình thành và kỹ thuật xử lý SO2 C nhiên liệu: Than đá với SP% lưu huỳnh theo khối 19 SP g/kg NL (giả thiết • Số liệu về phát thải khí SO2 theo các nguồn cố định − lượng 5% lưu huỳnh còn lại trong tro) • Khí đốt nhiên liệu 6,4 kg/106 m3 Dầu với SP% lưu huỳnh theo khối • 19,8 SP kg/103lít lượng Động cơ chạy gasolin (xăng) loại • gasolin tiêu biểu có công thức là C8H17) 1,1 kg/103 lít (giả thiết trong gasolin có 0,07 % S) • Diezen 5 kg/103 lít (giả thiết thành phần S chiếm 0,3 %) 2 Xưởng nấu kim loại màu sơ chế. Phần lớn các loại quặng kim loại đều ở dạng sunfua và khi nung chảy tạo ra SO2 theo các phản ứng sau đây: Cu2S + O2 = 2Cu + SO2 2PbS + 3O2 = 2PbO + 2SO2 Phát thải khí SO2 khi có kiểm soát một cách vừa phải nồng độ lên đến 8000 ppm • Nấu quặng đồng - sơ luyện • Nấu quặng chì – sơ luyện • Nấu chì trong lò đứng 625 g/kg quặng • Nấu chì trong lò phản xạ 330 g/kg quặng • Nấu quặng kẽm - sơ luyện 32 g/kg kim loại vào lò 75 g/kg kim loại vào lò Lớp DH08MT – Nhóm 1 Trang 8 265 g/kg quặng 3 Nhà máy axit sulfuric Axit sulfuric được sản xuất chủ yếu bằng
Cơ chế hình thành và kỹ thuật xử lý SO2 Ghi chú: SP là tỷ lệ phần trăm trọng lượng của thành phần lưu huỳnh và tro trong nhiên liệu. (Trần Ngọc Chấn, ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 3, trang 27) Ô nhiễm khí SO2 trong một số ngành công nghiệp: • Công nghiệp gang thép: • Chủ yếu ở cộng đoạn đốt cháy hỗn hợp thô giữa quặng sắt và nhiên liệu trên băng tải bằng cách hút qua băng tải một lưu lượng lớn không khí ( 6000 m3/ 1 tấn quặng cần thiêu kết). Không khí ở đây chứa nhiều bụi (khoảng 5g/m3 TC) và khí SO2 (từ 870 – 1440 mg/m3) Công nghệ lọc dầu: • Khí thải vào khí quyển từ nhà máy lọc dầu chia làm 4 loại trong đó có 2 loại:  Khí thải từ các lò nung, bếp đun, vòi đốt sử dụng trong quá trình chưng cất, trong đó có chứa SO2 do đót các tạp chất có chứa lưu huỳnh.  Khí có chứa các hợp chất của lưu huỳnh như H 2S và SO2 thoát ra từ các tầng của tháp chưng cất khi thải các hợp chất của lưu huỳnh từ phần cất được. Khí SO2 còn được thải nhiều ở công nghiệp luyện kim màu, công nghiệp • sản xuất ximăng(ở giai đoạn sấy và nung), sản xuất giấy. 1.2.4 Hoạt động giao thông: Động cơ xe ôtôcó hai loại; loại đông cơ máy nổ và động cơ diezen. Trong động cơ máy nổ bằng tia lửa điện rất khó đảm bảo cho quá trình cháy được hoàn toàn bởi vì nó luôn hoạt động với hỗn hợp nhiên liệu và không khí ở mọi chế độ vận hành. Còn trong Lớp DH08MT – Nhóm 1 Trang 9
Cơ chế hình thành và kỹ thuật xử lý SO2 động cơ diezen thì chỉ có không khí được nén theo quá trình đoạn nhiệt không cho thoát nhiệt ra ngoài. Ở cuối giai đoạn nén không khí, nhiên liệu nhiên liệu được phun vào và khi tiếp xúc với không khí ở nhiệt độ cao nó bốc cháy. Vì thế quá trình cháy trong động cơ diezen nhờ có thừa nhiều không khí nên được hoàn toàn hơn. Lượng khí độc hại do ô tô thải ra còn tùy thuộc vào chế độ vận hành: lúc khởi động, lúc chạy nhanh, lúc hãm lại - đều có sự khác biệt rõ rệt. Bảng1.4: Lượng khí độc hại do ôtô thải ra quy cho 1 tấn nhiên liệu tiêu thụ Lượng khí độc hại, kg/tấn nhiên liệu Khí độc hại Động cơ máy nổ chạy xăng Động cơ diezen Cacbon oxit CO 465,59 20,81 Hydrocacbon 23,28 4,16 Nitơ oxit NOx 15,83 13,01 Sunfua dioxit SO2 1,86 7,80 Anđehyt 0,93 0,78 507,49 46,56 Tổng cộng Nếu quy lượng khí độc hại do ô tô thải ra về 1 km đoạn đường chạy: Bảng 1.5: Lượng khí độc hại do ô tô thải ra trên 1 km đoạn đường Lượng độc hại g/kg đường đi Chất độc hại Động cơ máy nổ chạy xăng Động cơ diezen Cacbon oxit CO 60,00 0,69 – 2,57 Hydrocacbon 5,90 0,14 – 2,07 Nitơ oxit NOx 2,20 0,68 – 1,02 Lớp DH08MT – Nhóm 1 Trang 10
Cơ chế hình thành và kỹ thuật xử lý SO2 Sunfua dioxit SO2 0,17 0,47 ((Trần Ngọc Chấn, ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 1, trang 13) CƠ CHẾ HÌNH THÀNH: 2. Lớp DH08MT – Nhóm 1 Trang 11
Cơ chế hình thành và kỹ thuật xử lý SO2 2.1. Cơ cấu tổ chức và liên kết: SO2 là một phân tử C2V cong, nhóm điểm đối xứng. Về điện tử đếm formalisms, các nguyên tử lưu huỳnh có trạng thái ôxi hóa của +4, một phụ trách chính thức của 0. Nó được bao quanh bởi 5 cặp điện tử và có thể được mô tả như là một phân tử hypervalent Từ góc nhìn của lý thuyết quỹ đạo phân tử , hầu hết các điện tử hóa trị được tham gia vào liên kết S-O. Cơ chế hình thành: 2.2. 2.2.1. Đốt Sulfur Dioxide: Sulfur dioxide là sản phẩm của việc đốt lưu huỳnh : S8 + 8 O2 → 8 SO2S8 + 8 O2 → 8 SO2 Các đốt của sulfua hydro và các hợp chất organosulfur tiền tương tự. 2 H 2S + 3 O2 → 2 H2O + 2 SO2 , 2 H2S + 3 O2 → 2 H2O + 2 SO2 Lớp DH08MT – Nhóm 1 Trang 12
Cơ chế hình thành và kỹ thuật xử lý SO2 Các nung quặng sulfua như pyrit, sphalerit, và chu sa (thuỷ ngân sunfua) cũng phát hành SO2: 4 FeS2 + 11 O2 → 2 Fe2O3 + 8 SO2 , 4 FeS2 + 11 O2 → 2 Fe2O3 + 8 SO2 2 ZnS + 3 O2 → 2 ZnO + 2 SO2 ,2 ZnS + 3 O2 → 2 ZnO + 2 SO2 HgS + O2 → Hg + SO2 , HgS + O2 → Hg + SO2 Một sự kết hợp của các phản ứng này là chịu trách nhiệm về nguồn lớn nhất của lưu huỳnh dioxit, núi lửa phun. Những sự kiện này có thể phát hành hàng triệu tấn SO 2. 2.2.2. Giảm bậc từ oxit lưu huỳnh bậc cao hơn: Sulfur dioxide là một sản phẩm trong sản xuất canxi silicat xi măng: CaSO4 được đun nóng với than cốc và cát trong quá trình này: 2 CaSO4 + 2 SiO2 + C → 2 CaSiO3 + 2 SO2 + CO2 2 CaSO 4 + 2 SiO2 + C → 2 Casio3 + 2 SO2 + CO2 Các hành động của nóng axít sulfuric trên đồng phoi tiện sản xuất điôxít lưu huỳnh. Cu + 2 H2SO 4 → CuSO4 + SO2 + 2 H2O 2.2.3. Từ Sulfite: Sulfite kết quả từ phản ứng của các cơ sở dịch nước và khí lưu huỳnh. Các phản ứng ngược lại liên quan đến quá trình axit hóa của metabisulfite natri : H2SO4 + Na2S2O 5 → 2 SO2 + Na2SO 4 + H2O H2SO4 + Na2S2O5 → 2 SO2 + Na2SO4 + H 2 O Lớp DH08MT – Nhóm 1 Trang 13
Cơ chế hình thành và kỹ thuật xử lý SO2 TÁC HẠI: 3. Khí SO2, SO3 gọi chung là SOx, là những khí thuộc loại độc hại không chỉ đối với sức khoẻ con người, động thực vật, mà còn tác động lên các vật liệu xây dựng, các công trình kiến trúc, là một trong những chất gây ô nhiễm môi trường. Trong khí quyển, khí SO2 khi gặp các chất oxy hóa hay dưới tác động của nhiệt độ, ánh sáng chúng chuyển thành SO3 nhờ oxy có trong không khí. Khi gặp H2O, SO3 kết hợp với nước tạo thành H2SO4. Đây chính là nguyên nhân tạo ra các cơn mưa acid mưa axit ăn mòn các công trình, làm cho thực vật, động vật bị chết hoặc chậm phát triển, biến đất đai thành vùng hoang mạc. Khí SO2 gây ra các bệnh viêm phổi, mắt, da. Nếu H2SO4 có trong nước mưa với nồng độ cao làm bỏng da người hay làm mục nát quần áo. Đối với con người: 3.1. SO2 và hợp chất của SO2 là những chất có tính kích thích, ở nồng độ nhất định có thể gây co giật cơ trơn của khí quản. Ở nồng độ lớn hơn sẽ gây tăng tiết dịch niêm mạc đường khí quản. Khi tiếp xúc với mắt chúng có thể tạo thành axit SOx có thể xâm nhập vào cơ thể con người qua các cơ quan hô hấp hoặc các cơ quan tiêu hóa sau khi được hòa tan trong nước bọt. Và cuối cùng chúng có thể xâm nhập vào hệ tuần hoàn. Khi tiếp xúc với bụi, SOx có thể tạo ra các hạt axit nhỏ, các hạt này có thể xâm nhập vào các huyết mạch nếu kích thước của chúng nhỏ hơn 2-3 μm. SO2 có thể xâm nhập vào cơ thể người qua da và các biến đổi hóa học, kết quả của nó là hàm lượng kiềm trong máu giảm, amoniac bị thoát qua đường tiểu và có ảnh hưởng tới tuyến nước bọt. Hầu hết dân cư sống quanh khu vực nhà máy có nồng độ SO 2, SO3 cao đều mắc bệnh đường hô hấp. Nếu hít phải SO 2 ở nồng độ cao có thể gây tử vong. Trong máu, SO2 tham gia nhiều phản ứng hoá học để làm giảm dự trữ kiềm trong máu gây rối loạn chuyển hoá đường và protêin, gây thiếu vitamin B và C, tạo ra methemoglobine để chuyển Fe2+ (hoà tan) thành Fe3+(kết tủa) gây tắc nghẽn mạch máu cũng như làm giảm khả năng vận chuyển ôxy của hồng cầu, gây co hẹp dây thanh quản, khó thở. Lớp DH08MT – Nhóm 1 Trang 14
Cơ chế hình thành và kỹ thuật xử lý SO2 Hình 3.1: Tác hại của SO2 đối với con người Bảng 3.7: Độc tính của SO2 Theo Henderson – Haggard mg/m3 Ppm Triệu chứng Chết nhanh trong 30’ – 1h 1.300 – 1.000 500 – 400 Nguy hiểm sau khi hít thở 30’ – 1h 260 – 130 100 – 50 Đối với thực vật: 3.2. SOx bị oxy hóa ngoài không khí và phản ứng với nước mưa tạo thành axit sulfuric là tác nhân chính gây hiện tượng mưa axit, ảnh hưởng xấu đến sự phát triển thực vật. Khi tiếp xúc với môi trường có chứa hàm lượng SO2 từ 1 - 2ppm trong vài giờ có thể gây tổn thương lá cây. Đối với các loại thực vật nhạy cảm như nấm, địa y, hàm lượng 0,15 - 0,30 ppm có thể gây độc tính cấp. Lớp DH08MT – Nhóm 1 Trang 15
Cơ chế hình thành và kỹ thuật xử lý SO2 Hình 3.2: mưa axit tác động rừng Đối với công trình kiến trúc: 3.3. Sự có mặt của SOx trong không khí ẩm tạo thành axit là tác nhân gây ăn mòn kim loại, bê-tông và các công trình kiến trúc. SOx làm hư hỏng, làm thay đổi tính năng vật lý, làm thay đổi màu sắc vật liệu xây dựng như đá vôi, đá hoa, đá cẩm thạch; phá hoại các tác phẩm điêu khắc, tượng đài. Sắt, thép và các kim loại khác ở trong môi trường khí ẩm, nóng và bị nhiễm SOx thì bị han gỉ rất nhanh. SOx cũng làm hư hỏng và giảm tuổi thọ các sản phẩm vải, nylon, tơ nhân tạo, đồ bằng da và giấy Hình 3.3: Tác hại của SO2 đối với kiến trúc Lớp DH08MT – Nhóm 1 Trang 16
Cơ chế hình thành và kỹ thuật xử lý SO2 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ: 4. Phương pháp hấp phụ: 4.1. 4.1.1. Hấp phụ khí SO2 bằng than hoạt tính: Khói thải đi vào tháp hấp thụ gồm nhiều tầng, khí SO2 được giữ lại trong lớp than hoạt tính của các tầng hấp thụ, sau đó khói đi qua cyclone để lọc sạch tro bụi trước khi thải ra khí quyển. Than hoạt tính được hoàn nguyên bằng cách nâng nhiệt độ lên 400- 450OC. Khí SO2 thoát ra từ quá trình hoàn nguyên có nồng độ 40-50% và đạt khoảng 96- 97% lượng khí SO2 có trong khói thải. Sau khi hoàn nguyên than hoạt tính được sàn chọn lại để loại bỏ phần than quá vụn nát và bổ sung thêm than mới để đưa lên hấp phụ trở lại. Khí thoát ra từ quá trình hoàn nguyên ngoài SO2 còn có một số loại khí khác như: H2S là 2-4%, lưu huỳnh là 0,1-0,3%. 4.1.2. Hấp phụ khí SO2 bằng than hoạt tính có tưới nước – quá trình LURGI: Theo phương pháp này khí thải được làm cho bão hòa hơi nước ở nhiệt độ dưới 100OC đi qua lớp than hoạt tính có tưới nước làm ẩm trong thiết bị hấp phụ. Khí SO 2 bị giữ lại trong lớp than hoạt tính và oxy hóa thành SO3 nhờ có oxy trong khí thải. Tiếp theo, SO3 kết hợp với nước biến thành axit sunfuric H2SO4 và theo nước chảy vào thùng chứa. Axit sunfuric thu được trong thùng chứa với nồng độ 20-25%. Hệ thống thử nghiệm ban đầu với lưu lượng khỏi thải 1000-1500 m3/h. Nồng độ ban đầu của SO2 trong khói khi đốt nhiên liệu mazut là 0,1-0,15%. Hiệu quả khử SO2 đạt 98-99%. Chất hấp phụ làm việc trong hơn 3 năm liên tục mà hoạt tính của nó không hề bị giảm sút. 4.1.3. Xử lý SO2 bằng nhôm oxit kiềm hóa: Quá trình xử lý khí SO2 bằng nhôm oxit kiềm hóa được dựa trên tính chất hấp phụ của hỗn hợp nhôm oxit (Al2O3) và natri oxit (Na2O) với thành phần natri oxit chiếm 20% khối lượng hỗn hợp. Trong quá trình hấp phụ, khí SO2 bị oxy hóa, sau đó tác dụng với các oxit kim loại để biến thành sunfat. Chất hấp phụ đã bão hòa được hoàn nguyên bằng khí trơ ở nhiệt độ 600-650OC. Lớp DH08MT – Nhóm 1 Trang 17
Cơ chế hình thành và kỹ thuật xử lý SO2 4.1.4. Xử lý SO2 bằng Mangan oxit: Có 2 phương pháp tiêu biểu của quá trình xử lý SO 2 bằng Mangan oxit là “quá trình Mangan” được nghiên cứu áp dụng ở Mỹ và “quá trình DAR Mangan” do hãng Mitsubishi của Nhật Bản đề xuất. Trong quá trình Mangan của Mỹ, chất hấp phụ được sử dụng là Mangan oxit (Mn2O3) dạng hạt được làm khô trong không khí và trong chân không ở nhiệt độ 300 - 400OC. Quá trình DAR-Mangan của hãng Mitsubishi sử dụng chất hấp phụ là hỗn hợp của một số oxit được gọi là oxit Mangan hoạt tính. Chất hấp phụ thu được bằng cách dùng amoniac để xử lý Mangan sunfat và tiếp theo là oxy hóa hydrat bằng oxy trong không khí và hơi nước: MnSO4 + 2NH4OH → Mn(OH)2 + (NH4)2SO4 Mn(OH)2 + 0,5iO2 + n(n-1)H2O → MnO2+ i.nH2O Trong đó: i = 0,5-0,8 và n = 0,1-1,0 Lớp DH08MT – Nhóm 1 Trang 18
4.1.5. Xử lý SO2 bằng vôi và dolomit trộn vào than nghiền: Quá trình đốt nhiên liệu than nghiền có trộn bột vôi và dolomit để khử khí SO 2 mới được áp dụng trong những năm gần đây và hiện nay vẫn đang được tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện. Phản ứng giữa vôi (CaO) và dolomit (CaCO3.MgCO3) với SO2 xảy ra như sau: 2CaO + 2 SO2 + O2 → 2CaSO4 2CaCO3.MgCO3 + 2SO2 + O2 → 2[CaSO4 + MgO] + 4CO2 Phản ứng giữa vôi và SO2 xảy ra mạnh nhất ở nhiệt độ 760-1040OC, còn phản ứng giữa dolomit và SO2 ở nhiệt độ 600-1200OC. Phương pháp này là sự kết hợp giữa quá trình cháy với quá trình khử khí SO2 thành 1 quá trình thống nhất trong buồng đốt của lò mà không đòi hỏi phải lắp đặt thêm nhiều thiết bị phụ trợ khác. Trong một số trường hợp khác, người ta còn dùng vôi dưới dạng vữa (30% chất rắn trong nước theo khối lượng) và phun vào dòng khói thải trong thiết bị gọi là buồng sấy khô kiểu phun đặt trên đường khói của lò. Khí SO2 trong khói thải kết hợp với Ca(OH)2 theo phản ứng: SO2 + Ca(OH)2 → CaSO3 + H2O, CaSO3 bị oxy hóa rất nhanh bằng oxy có mặt trong khói thải và tạo thành CaSO4: CaSO3 + ½ O2 → CaSO4 Cả canxi sunfit và canxi sunfat đều rất ít hòa tan trong nước. Khi các giọt vữa được làm khô bằng nhiệt của khói thải, chúng sẽ trở thành những hạt rắn có nhiều lỗ rỗng và được tách ra khỏi khói thải trong thiết bị lọc bụi. Người ta gọi đó là phương pháp rửa khí ướt - khô hỗn hợp bằng đá vôi. Phương pháp hấp thụ: 4.2. Nguyên tắc cơ bản của việc hấp thụ khí là tạo ra một sự tiếp xúc giữa dòng khí với các chất ô nhiễm và các hạt dung dịch hấp thụ thường được phun ra với kích thước nhỏ và mật độ lớn. Các chất ô nhiễm được tách ra bằng việc hào tan trong chất lỏng hấp thụ hoặc xãy ra phản ứng hóa học giữa chất ô nhiễm và dung dịch hấp thụ .Trong kỹ thuật hấp thụ ,dòng khí thường được cho đi ngược chiều với các hạt dung dịch hấp thụ với tốc độ hợp lý, thông thường người ta thường chọn vận tốc này trong khoảng 1,0 -2,5 m/s.