Mục lục
Lời nói đầu................................................................................................5
Phần I.Tổng quan......................................................................................7
Chương I. Ô nhiễm không khí do khí thải trong công nghiệp hoá chất....7
I.Các nguồn gây ô nhiễm khí trong công nghiệp sản xuất hoá chất..........7
1.Công nghiệp sản xuất axit Sunfuric...........................................7
2.Công nghiệp sản xuất axit Nitric...............................................8
3.Công nghiệp sản xuất giấy.........................................................8
4.Công nghiệp sản đồ nhựa...........................................................9
5.Công nghiệp lọc hoá dầu............................................................9
6.Công nghiệp sản xuất phân bón...............................................10
7.Công nghiệp sản xuất xi măng................................................10
8.Công nghiệp sản xuất lưu huỳnh.............................................10
II.Lượng hơi và khí độc hại rò rỉ từ các thiết bị công nghệ.....................11
III.Tác hại của các chất gây ô nhiễm khí.................................................15
1.Khí CO.....................................................................................15
2.Khí Nitơ oxit............................................................................16
3.Khí SO2...................................................................................17
4.Khí H2S....................................................................................17
5.Khí Clo.....................................................................................18
6.Khí Amoniac............................................................................18
IV.Một số phương pháp xử lý khí thải trong công nghiệp hoá chất........19
1. Một số phương pháp xử lý khí thải trong công nghiệp hoá chất.........19
2. Phương pháp hấp thụ xử lý khí thải chứa NH3…................................22
a.Nguyên lý quá trình..................................................................22
b.Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình ........................................23
3


Chương II.Công nghệ sản xuất NH3…....................................................24
I.Lịch sử phát triển của công nghệ tổng hợp NH3.......................24

“Bảo vệ môi trường là một vấn đề sống còn của đất nước , của nhân
loại, là nhiệm vụ có tính xã hội sâu sắc , gắn liền với cuộc đấu tranh xóa đói
giảm nghèo của mỗi nước , với cuộc đấu tranh vì hòa bình và tiến bộ xã hội
trên phạm vi toàn thế giới”
Đó là lời mở đầu của Bản chỉ thị số 36-CT/TW ngày 25/6/1998 của Bộ
Chính trị Ban Chấp hành Trung ương Đảng Cộng Sản Việt Nam khoá 8
Quán triệt tinh thần và nội dung của chỉ thị nêu trên , từ đó cho đến
nay công tác bảo vệ môi trường, chống suy thoái môi trường trong mọi lĩnh
vực đời sống, công nghiệp…đã và đang được các ngành các cấp , mọi người
dân, mọi cơ sở sản xuất công nghiệp hết sức quan tâm .
Mặc dù vậy môi trường nói chung và môi trường không khí nói riêng,
đặc biệt tại các khu công nghiệp vẫn có những dấu hiệu ô nhiễm đáng lo
ngại . Phần lớn các nhà máy xí nghiệp chưa được trang bị hoặc trang bị thiếu
đồng bộ các hệ thống xử lý khí thải, bụi, nước thải và hàng ngày thải vào bầu
khí quyển một lượng khổng lồ các chất độc hại gây ô nhiễm nghiêm trọng cả
một vùng rộng lớn quanh nhà máy.
Do đặc thù của công nghiệp hoá chất, khí thải của các nhà máy hoá
chất còn chứa rất nhiều các khí độc hại và nồng độ của chúng vượt nhiều lần
tiêu chuẩn cho phép. Theo tính chất hoá lý người ta phân loại khí thải làm hai
nhóm : Nhóm vô cơ bao gồm các khí SO2 , SO3 , H2S , CO , CO2 , NOX , NH3 ,
HCl , H2SO4 , HF…Nhóm hữu cơ bao gồm : Benzen , butan , axeton , các
axit hữu cơ , các dung môi hữu cơ.
Tuỳ theo thành phần và khối lượng khí thải để tiến hành một phương
pháp xử lý phù hợp, đảm bảo kỹ thuật xử lý và tính kinh tế của phương pháp
đó . Khi lựa chọn thiết bị làm sạch khí thải cần phải tính đến hiệu quả làm
5


sạch, những chi phí đầu tư ban đầu , những chi phí trong quá trình vận hành ,
tuổi thọ của hệ thống xử lý, đơn giản trong vận hành , dễ dàng kiểm tra sửa

Trong thiết bị oxi hoá xúc tác nhiều lớp (4 ÷ 5 lớp) tỷ lệ SO2 được
chuyển hoá là 96 ÷ 98%, phần còn lại được phát thải vào khí quyển. Đối với
nhà máy công suất 1500 tấn H2SO4/ ngày, lượng phát thải ( nhờ nâng cao hiệu

7


quả chuyển đổi ) có thể hạ xuống từ 44 xuống 4 tấn / ngày, từ đó làm tăng
thêm 54 tấn H2SO4/ ngày
Nồng độ SO2 trong khi thải của dây chuyền sản xuất H 2SO4 hiện đại có
thể đạt 1,33g/ m3.
2.Công nghệ sản xuất axit nitric: HNO3
Phương pháp phổ biến để điều chế axit nitric là đốt có xúc tác Amôniac
trong không khí. Các phản ứng xảy ra như sau:
4NH3 + 5 O2 → 4 NO + 6 H2O + Q
2NO + O2 → 2 NO2 + Q
3NO2 + H2O → 2HNO3 + NO + Q
Chất ô nhiễm phát thải vào khí quyển chủ yếu là NO 2 (nồng độ phát
thải ở ống khói dao động ở khoảng 1500 ÷ 3000ppm), ngoài ra còn có NO,
NH3 . Công nghệ tiên tiến đã cho phép hạ nồng độ khí NO x phát thải xuống
còn 300 ppm
3.Công nghiệp sản xuất giấy
Chất gây ô nhiễm chủ yếu thoát ra từ công nghiệp sản xuất giấy là khí
SO2 , H2S, mùi hôi thối , buồn nôn . Giấy là sản phẩm thu được bằng cách ép
các lớp sợi Xenlulozơ. Nguyên liệu làm giấy là gỗ. Dăm gỗ được ngâm và
nấu dưới áp suất cao trong xút (NaOH) và natri sunfua (NaS)
Kết quả là thu được dung dịch bột giấy màu đen có chứa một lượng
nhỏ các chất H2S và các hợp chất Sunfua hữu cơ tạo ra mùi hôi thối khó chịu.
Ngoài ra khi hoàn nguyên dung dịch nấu bột giấy để tái sử dụng bằng
cách cho bốc hơi, cặn bã được đốt trong các lò đặc biệt để tạo thành tro

c. Khí có chứa các hợp chất của S như H 2SO4 thoát ra từ các tầng của
tháp chưng cất , khí thải của các hợp chất của S từ phần cất được.
d. Bụi với thành phần có hạt rất mịn thoát ra từ các quá trình hoàn
nguyên các chất xúc tác. Đây là chất gây ô nhiễm chủ yếu của nhà máy lọc
dầu.
9


6.Công nghiệp sản xuất phân bón ( phân đạm, phân Supephotphat)
Công nghiệp sản xuất phân bón gốc nitơ gây ô nhiễm không khí bởi các
khí CO, H2S, SO2 , NH3.
Sản xuất phân Supephotphat được tiến hành theo phương pháp cho axit
Sunfuric tác dụng với Phốt phát thiên nhiên (quặng apatit,phôtphat canxi )
.Trong quặng luôn có thành phần flo ( ≈1 %) . Các hợp chất chứa flo phản
ứng với H2SO4 và thải ra HF và SiF4. Lượng phát thải các khí độc hại nhiều
nhất ở công đoạn làm đông đặc bằng cách thổi không khí và axit photphoric.
Không khí thoát ra từ các quá trình này có chứa khoảng 10 g/m 3 flo. Sau khi
lọc sạch khí thải nồng độ khí flo có thể giảm xuống còn 0,2 g/m3.
7.Ô nhiễm không khí trong công nghiệp sản xuất xi măng
Chất gây ô nhiễm chủ yếu là bụi. Bụi thoát ra môi trường xung quanh
từ các công đoạn sau đây:
Vận chuyển và chứa kho các loại vật liệu như đá vôi, đất sét , phụ gia.
Nếu thao tác quá trình với nguyên liệu ẩm thì bụi toả ra sẽ được giảm thiểu
đáng kể.
Sấy và nung: Toả nhiều bụi và khí SO2 có nguồn gốc từ nhiên liệu
Nghiền và trữ Klinker gây toả bụi
8.Ô nhiễm không khí trong công nghiệp sản xuất S
Lưu huỳnh (S) được sản xuất trên cơ sở điện phân các muối alcalin
(kim loại kiềm: liti, natri, kali…) trong dung dịch nước hoặc ở trạng thái nung
chảy. Nguy cơ gây ô nhiễm không khí thường do Cl 2, HCl bị thải ra ống

Phân bón tổng hợp

HCl , Cl 2
CO, CO2, H2S, SO2, NH3
NO, NO2 , NH3 , HF, H2SO4 , P2O5,

6
7

Supe Photphat
Nước NH3

HNO3
H2SO4 , HF, bụi Supephotphat
NH3

8

Photpho và axit Photphoric

9
10
11
12
13

Metanol
Axetylen
Cl2
Sợi nhân tạo



τ

P1T2 

1
PT
h = 1 − 2 1 

Với h: Độ hở, h-1
P1, P2: áp suất tuyệt đối ban đầu và cuối cùng của thời gian thử nghiệm
T1, T2 : Nhiệt độ tuyệt đối ban đầu và cuối thời gian thử nghiệm
τ : Thời gian thử nghiệm , h
Nếu nhiệt độ và áp suất khí quyển không thay đổi trong suốt thời gian
thử nghiệm thì
1 ∆P

h= τ. P
1

∆ P : Độ sụt áp suất trong thời gian thử nghiệm
h: độ hở ,h-1
h được tiêu chuẩn hoá cho các thiết bị công nghệ khác nhau.
Lượng hơi, khí rò rỉ từ các thiết bị công nghệ
G=

G1 − G2 1  P1V P2V 

= 


Công thức trên cho phép xác định lượng khí rò rỉ nếu thiết bị được thử
độ kín bằng chính loại khí làm việc của nó.
Tiêu chuẩn Việt Nam 3959 - 1995. Chất lượng khí - Tiêu chuẩn khí
thải công nghiệp đối với bụi và các chất vô cơ
1. Phạm vi áp dụng
a. Tiêu chuẩn này quy định giá trị nồng độ của các chất vô cơ và bụi
trong khí thải công nghiệp (tính bằng mg/m 3 khí thải) vào không khí xung
quanh.
Khí thải công nghiệp nói trong tiêu chuẩn này là khí và khí có chứa bụi
do các quá trình sản xuất, kinh doanh, dịch vụ, và do các hoạt động khác tạo
ra.
b.Tiêu chuẩn này áp dụng để kiểm soát nồng độ các chất vô cơ và bụi
có trong khí thải công nghiệp trước khi thải vào môi trường

13


2. Bảng 2.Giá trị giới hạn cho phép của bụi trong khí thải công
nghiệp (mg/m3)
TT Thông số
1
Khói bụi: - Nấu kim loại

2
3
4
5
6
7

- Chứa Silic

600
100

400
50

- Chứa amiăng
Antimon
Asen
Cadimi
Chì
Đồng
Kẽm
Clo
HCl
Fl, axit HF các nguồn
H2S
CO
SO2

không
40
30
20
30
150
150
250


4000
300
2000
300

1000
35
70
100

Bụi:

Ghi chú: Phương pháp lấy mẫu, phân tích, tính toán xác định từng
thông số cụ thể được quy định trong các tiêu chuẩn Việt Nam tương ứng
Giá trị giới hạn A: áp dụng cho các cơ sở đang hoạt động.
Giá trị giới hạn ở cột B : áp dụng cho tấc cả các cơ sở kể từ ngày cơ
quan quản lý môi trường quy định

14


Đối với khí thải của một số hoạt động sản xuất, kinh doanh dịch vụ đặc
thù, khí thải vào khí quyển theo các quy định riêng.
III.Tác hại của các chất gây ô nhiễm khí
Lượng không khí mà cơ thể cần cho sự hô hấp hàng ngày của một con
người vào khoảng 10 m3, do đó nếu trong không khí có lẫn nhiều chất độc hại
đó sẽ tạo điều kiện cho chúng xâm nhập sâu vào cơ thể, gây ra những hậu quả
rất nghiêm trọng cho tính mạng và sức khoẻ con người.
1.Khí CO:


cảm, giác quan, kém phân biệt độ sáng, rối loạn tâm 2,0 ÷ 5,0
4
5
6
7

lý
Chức năng tim phổi bị ảnh hưởng
Đau đầu nhẹ, giảm mạch máu ngoại vi
Đau đầu, mấp máy thái dương
Đau đầu nhiều, mệt mỏi , hoa mắt, chóng mặt, buồn

8
9
10

nôn, nôn mửa, suy sụp
Suy sụp, ngất, mạch và nhịp thở chậm dần
40 ÷ 50
Ngất, giảm mạch đập và nhịp thở, co giật từng cơn
50 ÷ 60
Hôn mê, co giật từng cơn, tim mạch suy giảm, nguy 60 ÷ 70

11
12
13

cơ chết
Mạch yếu, thở chậm, yếu dần và tắt thở sau vài giờ

300 ÷400
150 ÷ 200

48 giờ
2 ÷ 10 ngày
3 ÷ 5 tuần

50 ÷ 100

6 ÷ 8 tuần

Chết người
Gây viêm phổi và chết
Viêm xơ cuống phổi
Viêm cuống phổi và màng
phổi

3. Khí SO2:
Khí SO2 là loại khí dễ hoà tan trong nước và được hấp thụ hoàn toàn rất
nhanh khi hít thở ở đoạn trên của đường hô hấp. Khi hít thở không khí có
chứa SO2 với nồng độ thấp ( 1- 5 ppm) sẽ thấy xuất hiện sự co thắt tạm thời
các cơ mềm của khí quản, ở nồng độ 5 ppm - cơ thể có biểu hiện bệnh lý rõ
ràng khó thở , tức lồng ngực. Khi nồng độ > 10 ppm thì đường hô hấp bị co
thắt nghiêm trọng.
4. Khí H2S.
Khí H2S là loại khí không màu , dễ cháy và có mùi đặc biệt giống mùi
trứng ung. Tại các khu công nghiệp các nhà máy hoá chất có công đoạn đốt S,
nồng độ H2S trong không khí có thể lên đến 0,13 pmm. Ngưỡng nhận biết
mùi của H2S dao động trong khoảng 0,0005 ÷ 0,13 ppm. ở nồng độ 10 ÷ 20
ppm thì H2S làm chảy nước mắt, viêm mắt. Khi hít thở phải khí H 2S sẽ gây


tiếp 30 ÷ 60 phút
Gây chết người
Chết sau vài nhịp thở

6. Khí NH3
Amoniac có thể có trong không khí dưới dạng lỏng và khí
Đây là loại khí không màu, có mùi hắc, khai. Tác hại chủ yếu của nó là
làm viêm da và đường hô hấp. Mùi amôniac có thể nhận biết được ở nồng độ
5 ÷10 ppm, ở nồng độ 150 ÷200 ppm gây khó chịu và cay mắt , ở nồng độ
400 ÷ 700 ppm gây viêm mắt, mũi , tai , họng một cách nghiêm trọng, ở nồng
độ ≥ 2000 ppm da bị cháy bỏng ngạt thở và tử vong sau vài phút.

IV.Một số phương pháp xử lý khí thải trong công nghiệp hoá chất.
18


1.Một số phương pháp xử lý khí thải trong công nghiệp hoá chất.
Khí thải của các nhà máy, xí nghiệp công nghiệp còn chứa rất nhiều
chất độc hại vượt nhiều lần tiêu chuẩn cho phép. Tùy theo thành phần và khối
lượng khí thải mà ta chọn phương pháp xử lý phù hợp đảm bảo kỹ thuật xử lý
và tính kinh tế của phương pháp. Khi lựa chọn thiết bị làm sạch khí thải cần
phải tính đến hiệu quả làm sạch, những chi phí đầu tư ban đầu, những chi phí
trong quá trình vận hành, tuổi thọ của hệ thống xử lý, đơn giản trong vận
hành, dễ kiểm tra, sửa chữa, diện tích chiếm chỗ hợp lý, chi phí điện năng ở
mức tối ưu.
a.Phương pháp hấp thụ
Xử lý các chất độc hại có trong khí thải bằng phương pháp hấp thụ (hút
thu và hoà tan) được sử dụng nhiều khi lưu lượng dòng khí thải lớn và nồng
độ các khí độc hại cao. Ngoài ra khi áp dụng phương pháp này có thể đạt hiệu

Có độ bền lớn
Có khả năng hoàn nguyên
Có giá thành hạ
Một số chất hấp phụ được sử dụng phổ biến là : Than hoạt tính,
Silicagen, Aliumogen, Zeolit
Sự khử hấp phụ là một giai đoạn quan trọng của chu trình hấp phụ –
khử hấp phụ. Đây là quá trình nhằm khôi phục lại hoạt tính vốn có của chất
hấp phụ và đây chính là quá trình hấp phụ ngược.
c.Phương pháp thiêu huỷ
Phương pháp thiêu huỷ được áp dụng khi không có yêu cầu hoặc không
có khả năng thu hồi các khí sinh ra, phương pháp này được sử dụng rộng rãi
với các khí không sinh ra độc hại thứ cấp. Ngoài ra còn có thể tận dụng được
nhiệt của các phản ứng.
Thiêu huỷ khi không có chất xúc tác được thực hiện khi đốt trực tiếp
khí thải ở nhiệt độ cao :800-1100 OC. Phương pháp này áp dụng với các khí
thải có nồng độ cao vượt quá giới hạn cho phép và nồng độ Oxy đủ lớn. Có
thể thiêu cháy khí thải ở trong các lò đốt khi cần tận dụng nhiệt toả ra.
20


Thiêu huỷ có chất xúc tác cần diện tích bề mặt lớn và nhiệt độ thiêu đốt
khoảng 200-300oC. Trong phương pháp này sử dụng các bề mặt kim loại như
các dải băng bạch kim , đồng, crom, niken…làm chất xúc tác. Làm sạch khí
thải theo phương pháp này có giá thành rẻ hơn so với thiêu đốt không có xúc
tác. Phương pháp này thích hợp với các chất khí độc hại có nồng độ thấp gần
giới hạn bắt lửa.
d.Phương pháp trao đổi ion.
Sự hấp thụ khí bằng trao đổi ion là sự hấp thụ phân tử. Khi này phản
ứng hoá học của phần tử khí với chất trao đổi ion được thực hiện, đồng thời
còn xảy ra sự hoà tan một số chất khí trong nước (nếu nước có trong chất trao

2.Phương pháp hấp thụ xử lý khí thải có chứa NH3
a. Nguyên lý quá trình
- Phản ứng xảy ra trong tháp hấp thụ.
NH3K → NH3L

(1)

NH3l + H2O → NH4OH + Q (8430 KCal)
+
−
NH4OH → NH4 +OH

(2)

(3)

+ Phản ứng (1) đặc trưng cho quá trình hoà tan NH 3 trong nước, đó là
quá trình hoà tan vật lý tuân theo định luật Henry
C NH 3 = H .PNH 3
C NH 3 : Nồng độ của NH3 trong dung dịch

H: Hằng số Henry
PNH 3 : áp suất riêng phần của NH3 trong pha khí

+ Phản ứng (2) là phản ứng hoá học thuận nghịch toả nhiệt, đặc trưng
cho phản ứng là hằng số cân bằng Kc.
Kc =

[ NH 4 OH ] = [ NH 4 OH ]
C NH 3

được C NH ở nhiệt độ bất kỳ.
3

Độ hoàn tan của NH3 ở trong nước là tổng số NH3 ở các dạng.
Độ hoà tan = [NH3l] + [NH4OH] + [NH4+]
Kết luận: Độ hoà tan của NH3 phụ thuộc vào nhiệt độ và áp suất riêng
phần của NH3 trong pha khí.
b. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp thụ.
- Dung dịch NH3 không ổn định, khi tăng nhiệt độ thì phản ứng xảy ra
theo chiều ngược lại của phản ứng (2) vì vậy nếu ở áp suất nhất định khi nhiệt
độ giảm thì độ hoà tan tăng. áp dụng tính chất này để khống chế nhiệt độ , áp
suất trong quá trình hấp thụ và phát sinh NH3.
- Phản ứng hấp thụ của nước và NH3 là phản ứng thuận nghịch toả nhiệt
và giảm thể tích vì vậy ở điều kiện nhiệt độ thấp, áp suất cao sẽ có lợi cho
phản ứng. Để giảm nhiệt độ của phản ứng trong thiết bị hấp thụ còn làm lạnh
gián tiếp bằng nước.
P cao thì làm hiệu suất hấp thụ cao nhưng P cao quá lại không tốt cho
quá trình.

23


Chương II. công nghệ sản xuất NH3
I. Lịch sử phát triển của công nghệ tổng hợp NH3
Amôniac là sản phẩm chủ yếu của công nghiệp hoá học nói chung và
công nghệ sản xuất các hợp chất của Nitơ nói riêng. Nó là sản phẩm đầu để từ
đó tiến hành sản xuất các hợp chất khác của Nitơ như các loại phân đạm chứa
Nitơ, HNO3.
Đến đầu thế kỷ 20, phương pháp tổng hợp Amôniác mới được phát
triển theo quy trình công nghệ cụ thể . Năm 1913 , một nhà máy tổng hợp

:H2=3:1, chứa [CO + CO2 ] ≤ 20 ppm được nén đến áp suất cần thiết rồi đưa
sang phân xưởng tổng hợp Amôniac .
Sơ đồ quá trình tổng hợp như sau:
Hỗn hợp khí
nguyên liệu N2,
H2,CO, CO2 , H2S

Chuyển hoá CO

Khử H2S
20atm

Khử CO2

Nén khí

300

Khử CO

atm

Tổng hợp NH3

III. Tính chất của Amôniac.
1.Tính chất vật lý:
ở nhiệt độ và áp suất thường Amôniac là một chất khí không màu, mùi
khai, có tính kiềm.
Một số tính chất của Amôniac.
Tỷ trọng ở P = 1atm , t0 thường 0,771Kg/m3

NH3 + HNO3 = NH4NO3
NH3 + H2O + CO2 = NH4HCO3
NH4HCO3 + NH3 = (NH4)2 CO3
NH3 tác dụng với CO2 sẽ tạo thành dung dịch Cacbamat amon, loại bỏ
nước sẽ tạo thành Urê.
NH2
2NH3 + CO2 = CO
ONH4
NH2
CO

NH2
= CO

ONH4

+ H2O
NH2

Khi có mặt xúc tác Pt , NH3 tác dụng với O2 tạo NO
4NH3 + 502 = 4NO + 6H2O
Khi có mặt xúc tác Cu hoặc Pd
4NH3 + 302 = 2N2 + 6H2O.
Phần lớn các chất không bị NH3 lỏng và khí NH3 ăn mòn , nhưng trong
điều kiện có nước thì xảy ra ăn mòn kim loại như Cu, Ag, Zn . NH 3 tự đốt
cháy ở 6300C khi cháy sẽ toả ra khói màu xanh. NH 3 trộn lẫn với không khí
26


hoặc O2, đến một tỷ lệ nhất định sẽ bùng nổ nếu gặp tia lửa, ở nhiệt độ và áp

-2,113

300
1,256.10-4
-2,206

600
1,0856.10-3
-3,059

Nếu duy trì được tỷ lệ yH 2 : y N 2 = 3 và
y H 2 + y N 2 + y NH 3 = 100%

Thì ta có: y *2 NH − 200 y * NH − 308
3

3

Kp
P

y * NH 3 + 10 4 = 0

Giá trị y*NH3 được biểu hiện theo số liệu ở bảng sau
27

1000
2,6833-3
-4,473