Đề tài Thiết kế hệ thống xử lý khí thải SO2 từ lò hơi bằng thiết bị tháp hấp thụ (tháp đệm) công suất 12000m3/ngày

- Lò hơi là nguồn cung cấp nhiệt khá phổ biến trong nhiều loại hình công nghệ, thường gặp trong các công đoạn sấy, gia nhiệt định hình, gia nhiệt cho các phản ứng hóa học, làm chín thực phẩm, khử trùng…Trong nhiều ngành sản xuất, lò hơi là thiết bị không thể không có. - Lò hơi có thể được cấp nhiệt từ nhiều nguồn khác nhau. Ở các lò hơi công suất nhỏ thường cấp nhiệt bằng điện, một số lò hiện đại dùng nhiên liệu là khí đốt hóa lỏng (gas-LPG) kèm theo là hệ thống điều chỉnh tự động. Với các lò hơi “sạch” như trên thường không có vấn đề về mặt khói bụi thải. Tuy nhiên, thường gặp trong các cơ sở tiểu thủ công nghiệp tại Thành phố Hồ Chí Minh là các lò hơi dùng nhiên liệu đốt lò chính là gỗ củi, than đá hoặc dầu F.O. Các sản phẩm cháy do việc đốt các nhiên liệu trên thải vào không khí thường là nguyên nhân dẫn đến tình trạng ô nhiễm môi trường.

pdf58 trang | Chia sẻ: nhungnt | Ngày: 29/11/2012 | Lượt xem: 3198 | Lượt tải: 48download
Tóm tắt tài liệu Đề tài Thiết kế hệ thống xử lý khí thải SO2 từ lò hơi bằng thiết bị tháp hấp thụ (tháp đệm) công suất 12000m3/ngày, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM KHOA MÔI TRƯỜNG Đồ án môn học: Đề tài: TP.HCM, THÁNG 07/2010 GVHD: Th.s PHAN XUÂN THẠNH SVTH: TRỊNH THỊ MINH CHÂU MSSV: 90604046 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc lập – Tự do – Hạnh phúc Thành phố Hồ Chí Minh Khoa Môi trường ĐỒ ÁN MÔN HỌC Họ và tên sinh viên : Trịnh Thị Minh Châu MSSV : 90604046 Lớp : MO06KMT1 Ngành : Kỹ thuật môi trường 1) Ngày giao đồ án : 15/04/2010 2) Ngày hoàn thành : 06/07/2010 3) Tên đồ án : Thiết kế HTXL khí thải SO2 từ lò hơi bằng thiết bị tháp hấp thụ (tháp đệm) công suất 12000 m3/ngày . 4) Nội dung : - Giới thiệu tổng quan về các phương pháp xử lý - Đề xuất công nghệ xử lí - Tính toán thiết kế dựa trên công nghệ đã chọn - Khái toán chi phí đầu tư - Kết luận và kiến nghị - Thực hiện các bản vẽ mô tả thiết kế Giáo viên hướng dẫn Th.s Phan Xuân Thạnh MỤC LỤC CHƯƠNG I TỔNG QUAN I. KHÁI QUÁT………………………………………………………….5 II. ĐẶC ĐIỂM KHÓI THẢI TỪ LÒ HƠI - Đặc điểm khói thải lò hơi đốt bằng than đá……………………….5 - Đặc điểm khói thải lò hơi đốt bằng dầu F.O………………………6 III. TÁC HẠI CỦA KHÍ SO2 - Đối với sức khỏe con người……………………………………….7 - Đối với thực vật…………………………………………………....8 - Đối với môi trường………………………………………………...8 IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SO2 - Hấp thụ khí SO2 bằng nước………………………………………..9 - Hấp thụ khí SO2 bằng dung dịch sữa vôi…………………………10 - Xử lý khí khí SO2 bằng ammoniac………………………………11 - Xử lý khí SO2 bằng magie oxit…………………………………...12 - Xử lý khí SO2 bằng kẽm oxit……………………………………..13 - Xử lý SO2 bằng kẽm oxit kết hợp natri sunfit …………………....13 - Xử lý khí SO2 bằng các chất hấp thụ hữu cơ……………………..14 - Hấp phụ khí SO2 bằng than hoạt tính……………………………..15 - Hấp phụ khí SO2 bằng vôi, đá vôi, đolomit………………………15 CHƯƠNG II ĐỀ XUẤT VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ - Lựa chọn dung dịch hấp thụ………………………………………17 - Sơ đồ công nghệ…………………………………………………..18 - Thuyết minh sơ đồ công nghệ…………………………………….19 CHƯƠNG III TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH HẤP THỤ I. CÂN BẰNG VẬT CHẤT…………………………………………..20 II. XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG CÂN BẰNG………………………………...22 III. XÁC ĐỊNH ĐƯỜNG LÀM VIỆC………………………………….26 CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN THÁP HẤP THỤ I. TÍNH ĐƯỜNG KÍNH THÁP HẤP THỤ…………………………….28 II. TÍNH CHIỀU CAO THÁP HẤP THỤ 1. Chiều cao tháp hấp thụ……………………………………………32 2. Tính trở lực tháp…………………………………………………..36 III. TÍNH CÁC CÔNG TRÌNH PHỤ TRỢ a. Tính bơm…………………………………………………………....37 b. Tính quạt…………………………………………………………....39 IV. TÍNH CƠ KHÍ 1. Thân tháp…………………………………………………………..40 2. Nắp và đáy tháp……………………………………………………42 3. Đường ống dẫn khí………………………………………………...43 4. Đường ống dẫn lỏng……………………………………………….45 5. Tính bích…………………………………………………………...46 6. Lưới đỡ đệm……………………………………………………….48 7. Đĩa phân phối………………………………………………………49 8. Cửa nhập liệu và cửa tháo đệm…………………………………….49 9. Tải trọng toàn tháp…………………………………………………49 10. Chân đỡ……………………………………………………………50 11. Tai treo……………………………………………………………..50 CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN GIÁ THÀNH…………………………51 CHƯƠNG VI: KẾT LUẬN…………………………………………..52 TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………...55 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Ths. PHAN XUÂN THẠNH SVTH: TRỊNH THỊ MINH CHÂU  5  CHƯƠNG I: TỔNG QUAN I. KHÁI QUÁT - Lò hơi là nguồn cung cấp nhiệt khá phổ biến trong nhiều loại hình công nghệ, thường gặp trong các công đoạn sấy, gia nhiệt định hình, gia nhiệt cho các phản ứng hóa học, làm chín thực phẩm, khử trùng…Trong nhiều ngành sản xuất, lò hơi là thiết bị không thể không có. - Lò hơi có thể được cấp nhiệt từ nhiều nguồn khác nhau. Ở các lò hơi công suất nhỏ thường cấp nhiệt bằng điện, một số lò hiện đại dùng nhiên liệu là khí đốt hóa lỏng (gas-LPG) kèm theo là hệ thống điều chỉnh tự động. Với các lò hơi “sạch” như trên thường không có vấn đề về mặt khói bụi thải. Tuy nhiên, thường gặp trong các cơ sở tiểu thủ công nghiệp tại Thành phố Hồ Chí Minh là các lò hơi dùng nhiên liệu đốt lò chính là gỗ củi, than đá hoặc dầu F.O. Các sản phẩm cháy do việc đốt các nhiên liệu trên thải vào không khí thường là nguyên nhân dẫn đến tình trạng ô nhiễm môi trường. II. ĐẶC ĐIỂM KHÓI THẢI TỪ LÒ HƠI - Đặc điểm khói thải của các loại lò hơi khác nhau, tùy theo loại nhiên liệu sử dụng. - SO2 chủ yếu sinh ra trong quá trình đốt nhiên liệu bằng than đá hoặc dầu F.O.  Đặc điểm khói thải lò hơi đốt bằng than đá - Khí thải của lò hơi đốt than chủ yếu mang bụi, CO2, CO, SO2, SO3, NOx…do thành phần hóa chất có trong than kết hợp với ôxy trong quá trình cháy tạo nên. - Hàm lượng lưu huỳnh trong than khoảng 0,5% nên trong khí thải có SO2 với nồng độ khoảng 1333mg/m3. ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Ths. PHAN XUÂN THẠNH SVTH: TRỊNH THỊ MINH CHÂU  6   Đặc điểm khói thải lò hơi đốt bằng dầu F.O - Khí thải của lò hơi đốt dầu F.O thường có các chất sau: CO2, CO, SO2, SO3, NOx, hơi nước… - Ngoài ra còn có một hàm lượng nhỏ tro và các hạt tro rất nhỏ trộn lẫn với dầu cháy không hết tồn tại dưới dạng sol khí mà ta thường gọi là mồ hóng. Bảng: Nồng độ các chất trong khí thải lò hơi đốt dầu F.O Chất gây ô nhiễm Nồng độ (mg/m3) SO2 và SO3 5217 - 7000 CO 50 Tro bụi 280 Hơi dầu 0,4 NOx 428 ( Trích Sổ tay hướng dẫn xử lý ô nhiễm môi trường trong sản xuất tiểu thủ công nghiệp – Xử lý khói lò hơi – Sở Khoa học, Công nghệ và môi trường Tp.HCM ) Bảng: Các chất ô nhiễm trong khói thải lò hơi Loại lò hơi Chất ô nhiễm Lò hơi đốt bằng củi Khói + tro bụi + CO + CO2 Lò hơi đốt bằng than đá Khói + tro bụi + CO + CO2 + SO2 + SO3 + NOx Lò hơi đốt bằng dầu F.O Khói + tro bụi + CO + CO2 + SO2 + SO3 + NOx ( Trích Sổ tay hướng dẫn xử lý ô nhiễm môi trường trong sản xuất tiểu thủ công nghiệp – Xử lý khói lò hơi – Sở Khoa học, Công nghệ và môi trường Tp.HCM ) ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Ths. PHAN XUÂN THẠNH SVTH: TRỊNH THỊ MINH CHÂU  7  III. TÁC HẠI CỦA KHÍ SO2 - Khí SO2 là loại khí không màu, không cháy, có vị hăng cay. Do quá trình quang hóa hay do sự xúc tác, khí SO2 dễ dàng bị oxy hóa và biến thành SO3 trong khí quyển. - Khí SO2 là loại khí độc hại không chỉ đối với sức khỏe con người, động thực vật mà còn ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường.  Đối với sức khỏe con người - SO2 là chất có tính kích thích, ở nồng độ nhất định có thể gây co giật ở 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. Bảng: Liều lượng gây độc mg SO2/m 3 Tác hại 20 - 30 Giới hạn gây độc tính 50 Kích thích đường hô hấp, ho 130 - 260 Liều nguy hiểm sau khi hít thở (30 - 60 phút) 1000 - 1300 Liều gây chết nhanh (30 - 60 phút) - SO2 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. Cuối cùng, chúng có thể xâm nhập vào hệ tuần hoàn. - Khi tiếp xúc với bụi, SO2 có thể tạo ra các hạt axit nhỏ có khả năng xâm nhập vào các huyết mạch nếu kích thước của chúng nhỏ hơn 2-3 μm. - SO2 có thể xâm nhập vào cơ thể qua da và gây ra các chuyển đổi hóa học. Kết quả là hàm lượng kiềm trong máu giảm, ammoniac bị thoát qua đường tiểu và có ảnh hưởng đến tuyến nước bọt. - Trong máu, SO2 tham gia nhiều phản ứng hóa học, gây rối loạn chuyển hóa đường và protein, gây thiếu vitamin B và C, ức chế enzyme oxydaza, tạo ra methemoglobine để chuyển Fe2+ (hòa tan) thành Fe3+ ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Ths. PHAN XUÂN THẠNH SVTH: TRỊNH THỊ MINH CHÂU  8  (kết tủa) gây tắc nghẽn mạch máu cũng như làm giảm khả năng vận chuyển oxy của hồng cầu, gây co hẹp dây thanh quản, khó thở.  Đối với thực vật - Các loài thực vật nhạy cảm với khí SO2 là rêu và địa y. Bảng: Nồng độ gây độc Nồng độ (ppm) Tác hại 0,03 Ảnh hưởng đến sinh trưởng của rau quả 0,15 – 0,3 Gây độc kinh niên 1 – 2 Chấn thương lá cây sau vài giờ tiếp xúc  Đối với môi trường - SO2 bị oxy hóa ngoài không khí và phản ứng với nước mưa tạo thành axit sulfuric hay các muối sulfate gây hiện tượng mưa axit, ảnh hưởng xấu đến môi trường.  Quá trình hình thành mưa axit của SO2 - Phản ứng hoá hợp giữa lưu huỳnh điôxít và các hợp chất gốc hiđrôxyl: SO2 + OH· → HOSO2· - Phản ứng giữa hợp chất gốc HOSO2· và O2 sẽ cho ra hợp chất gốc HO2· và SO3 : HOSO2· + O2 → HO2· + SO3 - Lưu huỳnh triôxít SO3 sẽ phản ứng với nước và tạo ra H2SO4. Đây chính là thành phần chủ yếu của mưa axít. SO3(k) + H2O(l) → H2SO4(l)  Các tác hại của mưa axit - Nước hồ bị axit hóa: mưa axit rơi trên mặt đất sẽ rửa trôi các chất dinh dưỡng trên mặt đất và mang các kim loại độc hại xuống ao hồ, gây ô nhiễm nguồn nước trong hồ, phá hỏng các loại thức ăn, uy hiếp sự sinh tồn của các loài cá và các sinh vật khác trong nước. ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Ths. PHAN XUÂN THẠNH SVTH: TRỊNH THỊ MINH CHÂU  9  Bảng: Các ảnh hưởng của pH đến hệ thủy sinh vật pH<6,0 Các sinh vật bậc thấp của chuỗi thức ăn bị chết (phù du…), đây là nguồn thức ăn quan trọng của cá. pH<5,5 Cá không thể sinh sản được. Cá con khó sống sót. Cá lớn bị dị dạng do thiếu dinh dưỡng. Cá bị chết do ngạt. pH<5,0 Quần thể cá bị chết. pH<4,0 Xuất hiện các sinh vật mới khác với các sinh vật ban đầu. - Rừng bị hủy diệt và sản lượng nông nghiệp bị giảm: mưa axit làm tổn thương lá cây, gây trở ngại quá trình quang hợp, làm cho lá cây bị vàng và rơi rụng, làm giảm độ màu mỡ của đất và cản trở sự sinh trưởng của cây cối. - Làm tổn hại sức khỏe con người: các hạt sulfate, nitrate tạo thành trong khí quyển làm hạn chế tầm nhìn. Hơn nữa, do hiện tượng tích tụ sinh học, khi con người ăn các loại cá có chứa độc tố, các độc tố này sẽ tích tụ trong cơ thể và gây nguy hiểm đối với sức khỏe con người. - Gây ăn mòn vật liệu và phá hủy các công trình kiến trúc. IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SO2  Hấp thụ khí SO2 bằng nước - Là phương pháp đơn giản được áp dụng sớm nhất để loại bỏ khí SO2 trong khí thải, nhất là trong khói từ các lò công nghiệp. - Ưu điểm: rẻ tiền, dễ tìm, hoàn nguyên được. SO2 + H2O  H+ + HSO3- - Nhược điểm: do độ hòa tan của khí SO2 trng nước quá thấp nên thường phải dùng một lượng nước rất lớn và thiết bị hấp thụ phải có thể tích rất ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Ths. PHAN XUÂN THẠNH SVTH: TRỊNH THỊ MINH CHÂU  10  lớn, cồng kềnh. Để tách SO2 khỏi dung dịch phải nung nóng lên đến 1000C nên tốn rất nhiều năng lượng, chi phí nhiệt lớn. ( Trang 93 – Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 3 – Trần Ngọc Chấn )  Hấp thụ khí SO2 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 rẻ tiền và sẵn có ở mọi nơi. CaCO3 + SO2  CaSO3 + CO2 CaO + SO2  CaSO3 2CaSO3 + O2  2CaSO4 - Ưu điểm: công nghệ đơn giản, chi phí đầu tư ban đầu không lớn, chi phí vận hành thấp, chất hấp thụ rẻ, dễ tìm, làm sạch khí mà không cần phải làm lạnh và tách bụi sơ bộ, có thể chế tạo thiết bị bằng vật liệu thông thường, không cần đến vật liệu chống axit và không chiếm nhiều diện tích xây dựng. - Nhược điểm: đóng cặn ở thiết bị do tạo thành CaSO4 và CaSO3, gây tắc nghẽn các đường ống và ăn mòn thiết bị. ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Ths. PHAN XUÂN THẠNH SVTH: TRỊNH THỊ MINH CHÂU  11  ( Trang 95 – Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 3 – Trần Ngọc Chấn )  Xử lý khí khí SO2 bằng ammoniac - Phương pháp này hấp thụ khí SO2 bằng dung dịch ammoniac tạo muối amoni sunfit và amoni bisunfit theo phản ứng sau: SO2 + 2NH3 + H2O (NH4)2SO3 (NH4)2SO3 + SO2 + H2O  2NH4HSO3 - Ưu điểm: hiệu quả rất cao, chất hấp thụ dễ kiếm và thu được muối amoni sunfit và amoni bisunfit là các sản phẩm cần thiết. - Nhược điểm: rất tốn kém, chi phí đầu tư và vận hành rất cao. (Trang 100 – Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 3 – Trần Ngọc Chấn) ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Ths. PHAN XUÂN THẠNH SVTH: TRỊNH THỊ MINH CHÂU  12   Xử lý khí SO2 bằng magie oxit - Các phản ứng xảy ra như sau: MgO + SO2  MgSO3 MgSO3 + SO2 + H2O  Mg(HSO3)2 Mg(HSO3)2 + MgO  2MgSO3 + H2O - Ưu điểm: có thể làm sạch khí nóng mà không cần làm lạnh sơ bộ, thu được axit sunfuric như là sản phẩm của sự thu hồi, hiệu quả xử lý cao, MgO dễ kiếm và rẻ. - Nhược điểm: quy trình công nghệ phức tạp, vận hành khó, chi phí cao, tổn hao MgO khá nhiều. (Trang 105 – Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 3 – Trần Ngọc Chấn) (Trang 106 – Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 3 – Trần Ngọc Chấn) ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Ths. PHAN XUÂN THẠNH SVTH: TRỊNH THỊ MINH CHÂU  13   Xử lý khí SO2 bằng kẽm oxit - Phương pháp này dựa theo các phản ứng sau: SO2 + ZnO + 2,5 H2O  ZnSO3 . 2,5H2O ZnSO3 . 2,5H2O => ZnO + SO2 + 2,5H2O - Ưu điểm: có thể làm sạch khí ở nhiệt độ khá cao (200 - 2500C). - Nhược điểm: có thể hình thành ZnSO4 làm cho việc tái sinh ZnO bất lợi về kinh tế nên phải thường xuyên tách chúng ra và bổ sung lượng ZnO tương đương.  Xử lý SO2 bằng kẽm oxit kết hợp natri sunfit - Phương pháp này dựa theo các phản ứng sau: Na2CO3 + SO2  Na2SO3 + CO2 Na2SO3 + SO2+H2O  2NaHSO3 2NaHSO3 + ZnO  ZnSO3 + Na2SO3 + H2O - Ưu điểm: không đòi hỏi làm nguội sơ bộ khói thải, hiệu quả xử lý cao. - Nhược điểm: hệ thống xử lý khá phức tạp và tiêu hao nhiều muối natri. (Trang 110 – Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 3 – Trần Ngọc Chấn) ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Ths. PHAN XUÂN THẠNH SVTH: TRỊNH THỊ MINH CHÂU  14   Xử lý khí SO2 bằng các chất hấp thụ hữu cơ - Phương pháp này được áp dụng nhiều trong xử lý khí thải từ các nhà máy luyện kim màu. - Chất hấp thụ chủ yếu được dùng là xyliđin và đimetylanilin. Quá trình sunfiđin - Chất hấp thụ được sử dụng là hỗn hợp xyliđin và nước theo tỉ lệ 1:1 2C6H3(CH3)2NH2 + SO2  2C6H3(CH3)2NH2 . SO2 - Nếu khí thải có nồng độ SO2 thấp thì quy trình này không kinh tế vì tổn hao xyliđin. (Trang 112 – Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 3 – Trần Ngọc Chấn) Quá trình khử SO2 bằng đimetylanilin - Với khí thải có trên 35% (thể tích) khí SO2 thì dùng đimetylanilin làm chất hấp thụ sẽ có hiệu quả hơn dùng xyliđin. (Trang 113 – Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 3 – Trần Ngọc Chấn) ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Ths. PHAN XUÂN THẠNH SVTH: TRỊNH THỊ MINH CHÂU  15   Hấp phụ khí SO2 bằng than hoạt tính - Phương pháp này có thể áp dụng rất tốt để xử lý khói thải từ các nhà máy nhiệt điện, nhà máy luyện kim và sản xuất axit sunfuric với hiệu quả kinh tế đáng kể. - Ưu điểm: sơ đồ hệ thống đơn giản và vạn năng, có thể áp dụng được cho mọi quá trình công nghệ có thải khí SO2 một cách liên tục hay gián đoạn, cho phép làm việc được với khí thải có nhiệt độ cao (trên 1000C). - Nhược điểm: tùy thuộc vào quá trình hoàn nguyên có thể là tiêu hao nhiều vật liệu hấp phụ hoặc sản phẩm thu hồi được có lẫn nhiều axit sunfuric và tận dụng khó khăn, phải xử lý tiếp mới sử dụng được. (Trang 116 – Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 3 – Trần Ngọc Chấn)  Hấp phụ khí SO2 bằng vôi, đá vôi, đolomit - Ưu điểm: hiệu suất hấp phụ cao. - Nhược điểm: cần chi phí đầu tư lớn do vật liệu chế tạo thiết bị đắt (thiết bị làm việc trong môi trường ăn mòn mạnh và nhiệt độ cao). ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Ths. PHAN XUÂN THẠNH SVTH: TRỊNH THỊ MINH CHÂU  16  CHƯƠNG II: ĐỀ XUẤT VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ Yêu cầu: Thiết kế hệ thống xử lí khí thải SO2 từ lò hơi bằng thiết bị tháp hấp thụ (tháp đệm).  Nguồn khói thải từ lò hơi có các thông số sau - Lưu lượng khí: 12000 m3/h - Nồng độ SO2: 8000 mg/m3 - Nhiệt độ khói thải: 2500C - Nồng độ bụi: 300 mg/m3 - Áp suất: 1atm  Quy chuẩn - Theo QCVN 19: 2009/BTNMT, nồng độ tối đa cho phép của bụi và SO2 được tính theo công thức sau: Cmax = C . Kp . Kv Trong đó: - Cmax là nồng độ tối đa cho phép của bụi và SO2 ( mg/Nm3) - C là nồng độ của SO2 quy định tại mục 2.2 (mg/Nm3) - Kp là hệ số lưu lượng nguồn thải quy định tại mục 2.3 - Kv là hệ số vùng, khu vực quy định tại mục 2.4  Theo mục 2.2 QCVN 19: 2009/BTNMT – cột B, ta có: Cbụi = 200 mg/Nm3 CSO2 = 500 mg/Nm3  Theo mục 2.3 QCVN 19: 2009/BTNMT, ta có lưu lượng nguồn thải là 12000 m3/h < 20000 m3/h nên hệ số Kp = 1  Theo mục 2.4 QCVN 19: 2009/BTNMT, ta chọn hệ số Kv = 1,0 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Ths. PHAN XUÂN THẠNH SVTH: TRỊNH THỊ MINH CHÂU  17  Ta có: - Nồng độ tối đa cho phép của bụi và SO2: Cbụi= 200 . 1 . 1 = 200 mg/Nm3 CSO2=500 . 1 . 1 = 500 mg/Nm3 - Vì thế, ta áp dụng QCVN 19: 2009/BTNMT cho đầu ra của HTXL.  Hiệu suất của quá trình xử lý bằng hấp thụ E = %75,93%100. 8000 5008000 =−  Lựa chọn dung dịch hấp thụ - Các dung dịch thường dùng để hấp thụ khí SO2 có thể là nước, huyền phù sữa vôi (FGD), dung dịch soda Na2CO3, dung dịch NaOH… - Nồng độ SO2 trong khói thải lò hơi theo đề bài là 8000 mg/m3.  Chuyển sang nồng độ Cppm Cppm = )(3364 273.64 )55273.(4,22.8000 ppm=+ - Ta thấy, nồng độ SO2 ban đầu là rất lớn (3364 ppm > 2000 ppm) nên không áp dụng phương pháp hấp thụ SO2 bằng huyền phù sữa vôi được. - Đối với nồng độ cao, ta có thể áp dụng phương pháp hấp thụ SO2 bằng nước hoặc bằng các dung dịch hấp thụ có chứa Natri như NaOH và Na2CO3. - Tuy nhiên, khí SO2 có độ hòa tan trong nước khá thấp nên thường phải dùng một lượng nước rất lớn và thiết bị hấp thụ phải có thể tích rất lớn, cồng kềnh. Mặt khác, để tách SO2 khỏi dung dịch phải nung nóng lên đến 1000C nên tốn rất nhiều năng lượng, chi phí nhiệt lớn. - NaOH và Na2CO3 là các chất hấp thụ có hoạt độ hấp thụ mạnh, có thể xử lý SO2 ở bất kỳ nồng độ nào. Do đó, dung dịch hấp thụ lựa chọn cho quy trình công nghệ là dung dịch NaOH (pha loãng với nước). ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Ths. PHAN XUÂN THẠNH SVTH: TRỊNH THỊ MINH CHÂU  18  Quạt Tháp hấp thụ Van chặn Ống khói Ống khói Khí ra Khí vào SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ XỬ LÝ SO2 BẰNG PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ Van Nước sau lắng Xử lí Thùng chứa Bơm Cyclone Bể lắng NaOH H2O Lò hơi Trao đổi nhiệt Cặn ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Ths. PHAN XUÂN THẠNH SVTH: TRỊNH THỊ MINH CHÂU  19   Thuyết minh sơ đồ công nghệ - Vì nồng độ bụi tương đối cao hơn so với nồng độ cho phép (300 mg/m3 > 200 mg/m3) nên ta phải xử lý bụi. Cho dòng khí thải có chứa bụi đi qua Cyclone để thu hồi bụi. - Do nhiệt độ dòng khí thải cao (2500C) nên sau khi qua Cyclone, dòng khí được dẫn qua thiết bị trao đổi nhiệt để giảm nhiệt độ xuống thích hợp cho quá trình hấp thụ xảy ra hiệu quả. - Dùng quạt thổi khí vào tháp đệm từ dưới lên. Dung dịch hấp thụ NaOH được bơm từ thùng chứa lên tháp và tưới trên lớp vật liệu đệm theo chiều ngược với chiều của dòng khí đi trong tháp. - Các phản ứng xảy ra trong tháp SO2 + 2NaOH  Na2SO3 + H2O Na2SO3 + SO2 + H2O  2NaHSO3 SO2 + NaHSO3 + Na2SO3 + H2O  3NaHSO3 - Khí sạch đi vào ống khói và thải ra môi trường có nồng độ SO2 đạt tiêu chuẩn cho phép Cmax (Theo QCVN 19: 2009/BTNMT). - Dung dịch sau khi hấp thụ có chứa nhiều natri sunfit, natri bisunfit và khói bụi. Một phần dung dịch được bơm trở lại thùng chứa qua van điều chỉnh lưu lượng và tiếp tục được bơm lên tháp tưới cho vật liệu đệm nếu lượng dung dịch NaOH còn dư nhiều. Phần dung dịch còn lại được đưa đến bể lắng để lắng các cặn bẩn. Cặn sau lắng được đem chôn lấp còn nước sau lắng được đưa đi xử lí rồi mới thải ra môi trường. ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Ths. PHAN XUÂN THẠNH SVTH: TRỊNH THỊ MINH CHÂU  20  CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH HẤP THỤ I. CÂN BẰNG VẬT CHẤT - Lưu lượng khí: 12000 m3/h - Nồng độ SO2 đầu vào: 8000 mg/m3 - Nhiệt độ khí vào tháp: 550C - Nồng độ bụi: 300 mg/m3 - Áp suất: Pt = 1atm = 760 mmHg = 1,0133.105 Pa. - Nồng độ đầu ra: CSO2c = 500 mg/m3 - Nhiệt độ của dung dịch NaOH: 250C - Chọn điều kiện làm việc của tháp là nhiệt độ trung bình của dòng khí vào và dòng lỏng vào, t0 = 400C. Hỗn hợp khí xử lý xem như gồm SO2 và không khí. 1. Đầu vào - Suất lượng mole của hh khí đi vào t