TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP.HCM
KHOA MÔI TRƯỜNG
Đồ án môn học:

Đề tài:


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 SO
2
từ lò hơi bằng thiết bị tháp hấp thụ
(tháp đệm) công suất 12000 m
3
/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

- Hấp thụ khí SO
2
bằng dung dịch sữa vôi…………………………10
- Xử lý khí khí SO
2
bằng ammoniac………………………………11
- Xử lý khí SO
2
bằng magie oxit………………………………… 12
- Xử lý khí SO
2
bằng kẽm oxit…………………………………… 13
- Xử lý SO
2
bằng kẽm oxit kết hợp natri sunfit ………………… 13
- Xử lý khí SO
2
bằng các chất hấp thụ hữu cơ…………………… 14
- Hấp phụ khí SO
2
bằng than hoạt tính…………………………… 15
- Hấp phụ khí SO
2
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

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.

2
, CO, SO
2
,
SO
3
, NO
x
, 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/m
3
)
SO
2
và SO
3

5217 - 7000
CO
50
Tro bụi
280
Hơi dầu
0,4

+ SO
2
+ SO
3
+ NO
x ( 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 SO
2

- Khí SO
2
là loại khí không màu, không cháy, có vị hăng cay. Do quá
trình quang hóa hay do sự xúc tác, khí SO
2
dễ dàng bị oxy hóa và biến
thành SO
3
trong khí quyển.

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, SO
2
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.
- SO
2
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, SO
2
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 Fe
2+
(hòa tan) thành Fe
3+

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 SO
2

2
sẽ cho ra hợp chất gốc HO
2
·
và SO
3
:
HOSO
2
· + O
2
→ HO
2
· + SO
3

- Lưu huỳnh triôxít SO
3
sẽ phản ứng với nước và tạo ra H
2
SO
4
. Đây
chính là thành phần chủ yếu của mưa axít.
SO
3
(k) + H
2
O(l) → H
2

- 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 SO
2 Hấp thụ khí SO
2
bằng nước
- Là phương pháp đơn giản được áp dụng sớm nhất để loại bỏ khí SO
2

trong khí thải, nhất là trong khói từ các lò công nghiệp.
- Ưu điểm: rẻ tiền, dễ tìm, hoàn nguyên được.
SO
2
+ H
2
O  H
+
+ HSO
3
-

- Nhược điểm: do độ hòa tan của khí SO
2

CaO + SO
2
 CaSO
3

2CaSO
3
+ O
2
 2CaSO
4

- 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 CaSO
4
và CaSO
3
, 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 )

2
O  2NH
4
HSO
3

- 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 SO
2
bằng magie oxit
- Các phản ứng xảy ra như sau:
MgO + SO
2
 MgSO
3

MgSO
3
+ SO
2
+ H

2
bằng kẽm oxit
- Phương pháp này dựa theo các phản ứng sau:
SO
2
+ ZnO + 2,5 H
2
O  ZnSO
3
. 2,5H
2
O
ZnSO
3
. 2,5H
2
O => ZnO + SO
2
+ 2,5H
2
O
- Ưu điểm: có thể làm sạch khí ở nhiệt độ khá cao (200 - 250
0
C).
- Nhược điểm: có thể hình thành ZnSO
4
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.


+ ZnO  ZnSO
3
+ Na
2
SO
3
+ H
2
O
- 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 SO
2
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
2C
6
H

bằng đimetylanilin
- Với khí thải có trên 35% (thể tích) khí SO
2
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 SO
2
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 SO
2
một cách liên tục hay gián
đoạn, cho phép làm việc được với khí thải có nhiệt độ cao (trên 100
0
C).
- 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.
- Nhiệt độ khói thải: 250
0
C
- Nồng độ bụi: 300 mg/m
3

- Áp suất: 1atm
 Quy chuẩn
- Theo QCVN 19: 2009/BTNMT, nồng độ tối đa cho phép của bụi và SO
2

được tính theo công thức sau:
C
max
= C . K
p
. K
v

Trong đó:
- C
max
là nồng độ tối đa cho phép của bụi và SO
2
( mg/Nm
3
)
- C là nồng độ của SO
2
quy định tại mục 2.2 (mg/Nm
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 SO
2
:
C
bụi
= 200 . 1 . 1 = 200 mg/Nm
3

C
SO2
=500 . 1 . 1 = 500 mg/Nm
3

- 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
=
−


2
bằng huyền phù sữa vôi được.
- Đối với nồng độ cao, ta có thể áp dụng phương pháp hấp thụ SO
2
bằng
nước hoặc bằng các dung dịch hấp thụ có chứa Natri như NaOH và
Na
2
CO
3
.
- Tuy nhiên, khí SO
2
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 SO
2
khỏi dung dịch phải nung nóng lên
đến 100
0
C nên tốn rất nhiều năng lượng, chi phí nhiệt lớn.
- NaOH và Na
2
CO
3
là các chất hấp thụ có hoạt độ hấp thụ mạnh, có thể
xử lý SO
2
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).

Van
Nước sau
lắng
Xử lí
Thùng chứa
Bơm

Cyclone
Bể lắng
NaOH
H
2
O

Lò hơi
Trao đổi
nhiệt
Cặn

O
Na
2
SO
3
+ SO
2
+ H
2
O  2NaHSO
3
SO
2
+ NaHSO
3
+ Na
2
SO
3
+ H
2
O  3NaHSO
3

- Khí sạch đi vào ống khói và thải ra môi trường có nồng độ SO
2
đạt tiêu
chuẩn cho phép C
max
(Theo QCVN 19: 2009/BTNMT).


- Nhiệt độ khí vào tháp: 55
0
C
- Nồng độ bụi: 300 mg/m
3

- Áp suất: P
t
= 1atm = 760 mmHg = 1,0133.10
5
Pa.
- Nồng độ đầu ra: C
SO2
c
= 500 mg/m
3

- Nhiệt độ của dung dịch NaOH: 25
0
C
- Chọn điều kiện làm việc của tháp là nhiệt độ trung bình của dòng khí
vào và dòng lỏng vào, t
0
= 40
0
C. Hỗn hợp khí xử lý xem như gồm SO
2

và không khí.

VC
SO
đ
SO
===

- Suất lượng mole của cấu tử trơ:
G
B
đ
=
)/(663,4445,1163,446
1
hkmolGG
đ
A
=−=−

- Nồng độ phân mole của SO
2
trong hỗn hợp khí:
y
A
đ
=
)/(10.362,3
163,446
5,1
2
3

A
y
y ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Ths. PHAN XUÂN THẠNH
SVTH: TRỊNH THỊ MINH CHÂU  21 
- Khối lượng riêng của pha khí ở 0
0
C và 1atm:

)/(7719,0
293,1
10.362,31
93,2
10.362,3
1
1
3
33
2
mkg
yy
kk
đ
A
SO

3
0
0
0
mkg
T
T
P
P
đđ
hh
=
+
==
ρρ

2. Đầu ra
- Suất lượng mole của SO
2
được hấp thụ:

)/(40625,15,1.9375,0.9375,0 hkmolGM
đ
A
===

- Suất lượng mole của SO
2
còn lại trong hỗn hợp khí ở đầu ra:
G

2
3
hhkhímolSOmol
G
G
c
B
c
A
−
==

- Tỉ số mol:
Y
c
=
3
3
3
10.211,0
10.211,01
10.211,0
1
−
−
−
=
−
=
−

=
−
+=
−
+=
−−
ρρρ

=>
)/(293,1
3
mkg
hhc
=
ρ

- Khối lượng riêng của pha khí ở 40
0
Cvà 1atm (ta xem như nhiệt độ dòng
khí ra bằng với nhiệt độ làm việc là 40
0
C):

)/(128,1
40273
273
.
1
1
.293,1

mgSO
2
/100mgH
2
O
10
0
C
20
0
C
30
0
C
40
0
C
50
0
C
60
0
C
70
0
C
0,0
0
0
0

123
176
245
333
444
581
2,5
108
157
224
311
421
562
739
3,0
130
191
273
378
511
682
897
3,5
153
227
324
447
603
804


Bảng: Bảng thể hiện độ hòa tan của SO
2
trong nước ở 40
0
C và áp suất
1atm
mgSO
2
/100mgH
2
O
P
*
SO2
(mmHg)
0,0
0
0,5
60
1,0
120
1,5
181
2,0
245
2,5
311
3,0
378
3,5

*
2
*
===
t
SO
P
p
y

- Tỉ số mol:

08572,0
07895,01
07895,0
1
=
−
=
−
=
y
y
Y

 Pha lỏng
- Nồng độ phần mole SO
2
trong pha lỏng:
0014,0

SO2

(mmHg)
y
*
x

0,0
0
0
0
0,5
60
0,07895
0,0014
1,0
120
0,15789
0,0028
1,5
181
0,23816
0,0042
2,0
245
0,32237
0,00559
2,5
311
0,40921

=
−
=
x
x
X