ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ
MỤC LỤC
MỤC LỤC................................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN.................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Giới thiệu:
 Sunfua dioxit là một hợp chất hóa học có công thức SO
2
. Chất khí quan
trọng này là sản phẩm chính của sự đốt
cháy hợp chất lưu huỳnh và nó là một mối
lo môi trường đáng kể. SO
2
thường được
mô tả là "mùi hôi của lưu huỳnh bị đốt
XỬ LÝ KHÍ SO
2
BẰNG NƯỚC 1
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ
cháy". Nó là sản phẩm tạo thành trong quá trình núi lửa hoạt động và một số hoạt
động công nghiệp khác nhau.
 SO
2
là loại chất ô nhiễm phổ biến nhất trong sản xuất công nghiệp cũng
như trong sinh hoạt của con người. Nguồn phát thải SO
2
chủ yếu là từ Các trung tâm
nhiệt điện, các loại lò nung, lò hơi khi đốt nhiên liệu than, dầu và khí đốt có chứa lưu
huỳnh hoặc các hợp chất lưu huỳnh.
 Ngoài ra, một số công đoạn sản xuất trong công nghiệp hóa chất, luyện
kim, cũng thải vào bầu khí quyển một lương SO

sự xúc tác khí SO
2
dễ dàng bị oxy hoá biến thành SO
3
trong khí quyển và hòa tan
trong nước tạo thành axit H
2
SO
4
.
 Nó có khả năng làm mất màu dung dịch Brom và làm mất màu cánh
hoa hồng.
 SO
2
tan trong nước tạo thành axit yếu
SO
2
+ H
2
O  H
2
SO
3
 SO
2
là chất khử khi tác dụng một chất oxi hóa mạnh
SO
2
+ Br
2

2
O
SO
2
+ 2Mg  S + 2MgO
 SO
2
tác dụng với nước tạo thành H
2
SO
3
nhưng H
2
SO
3
là axit yếu
SO
2
+ H
2
O  H
2
SO
3
1.3. Tác hại:
XỬ LÝ KHÍ SO
2
BẰNG NƯỚC 2
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ
Khí SO

4
có trong nước mưa với nồng độ cao làm bỏng da người hay làm mục nát
quần áo.
1.3.1. Đối với con người:
 SO
2
và hợp chất của SO
2
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.
 SO
x
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, SO
x
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.
 SO
2
có thể xâm nhập vào cơ thể của người qua da và gây ra các chuyển
đổi hóa học, kết quả của nó là hàm lượng kiềm trong máu giảm, amoniac bị thoát qua
đường tiểu và có ảnh hưởng đến tuyến nước bọt. Hầu hết dân cư sống quanh khu vực
nhà máy có nồng độ SO
2
, SO
3
cao đều mắc bệnh đường hô hấp. Nếu hít phải SO

x
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 SO
2
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.
1.3.3. Đối với các công trình kiến trúc:
Sự có mặt của SO
x
trong không khí ẩm tạo thành axit là tác nhân gây ăn mòn
kim loại, bê-tông và các công trình kiến trúc. SO
x
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 SO
x
thì bị han gỉ rất nhanh. SO
x
cũng làm hư
hỏng và giảm tuổi thọ các sản phẩm vải, nylon, tơ nhân tạo, đồ bằng da và giấy...
1.4. Ứng dụng:
 Sản xuất axit sunfuric
 Làm chất bảo quản:
- Khí SO
2
được sử dụng làm chất bảo quản cho hoa quả khô, do đặc
tính kháng khuẩn của nó . Nó duy trì sự tươi sông và ngăn ngừa mục nát, tuy nhiên sử

1.5. Ý nghĩa môi trường:
 Vấn đề ô nhiễm bầu khí quyển bởi khí SO
2
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 nghệ xử lý khí SO
2
trong 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
SO
2
còn có ý nghĩa kinh tế to lớn của nó bởi vì SO
2
thu hồi được từ khí thải là nguồn
cung cấp nguyên liệu cho các nhà máy sản xuất axit Sunfuric (H
2
SO
4
) và lưu huỳnh
nguyên chất.
1.6. Các phương pháp hấp thụ SO
2
:
1.6.1. Hấp thụ SO
2
bằng nước:
 Hấp thụ SO
2
bằng nước là phương pháp đơn giản được áp dụng sớm

phải đủ thấp. Còn để giải
thoát khí SO
2
khỏi nước thì nhiệt độ của nước phải cao. Cụ thể là ở nhiệt độ 100
0
C
thì SO
2
bốc ra một cách hoàn toàn và trong không khí thoát ra có lẫn cả hơi nước.
XỬ LÝ KHÍ SO
2
BẰNG NƯỚC 5
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ
Bằng phương pháp ngưng tụ người ta có thể thu được SO
2
với độ đậm đặc khoảng
100% để dùng vào mục đích sản xuất axit sunfuric.
 Để giải hấp cần thụ cần phải đun nóng một lượng nước rất lớn tức phải
có một 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
0
C – tức
phải cần đến nguồn cấp lạnh. Đó cũng là vấn đề không đơn giản và khá tốn kém.
 Từ những nhược điểm nói trên, phương pháp khí SO
2
bằng nước chỉ áp
dụng được khi:
- Nồng độ ban đầu của khí SO
2
trong khí thải tương đối cao.

), vôi nung CaO hoặc vôi sữa
(Ca(OH)
2
):
 Xử lý SO
2
bằng vôi là phương pháp được áp dụng rất rộng rãi trong
công nghiệp vì hiệu quả xử lý cao, nguyên liệu rẻ tiền và có sẵn ở mọi nơi.
 Các phản ứng hóa học xảy ra trong quá trình xử lý như sau:
CaCO
3
+ SO
2
CaCO
3
+ CO
2
CaO + SO
2
 CaSO
3
2CaSO
3
+ O
2
 2CaSO
4
XỬ LÝ KHÍ SO
2
BẰNG NƯỚC 6

2
bằng sữa vôi đạt 98%. Sức cản khí động của hệ
thống không vượt quá 20 mm H
2
O.
 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 lò nung.
XỬ LÝ KHÍ SO
2
BẰNG NƯỚC 7
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ
Ưu điểm: công nghệ đơn giản, chi phí đầu tư ban đầu không lớn, 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.
1.6.3. Hấp thụ SO
2
bằng NH
3:
 Amoniac và khí SO
2
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 SO
2
và H
2
O để tạo ra muối amoni bisunfit theo phản ứng sau:
SO
2
+ 2NH

4
HSO
3
(NH
4
)
2
SO
3
+ SO
2
↑ + H
2
O
 Ngoài ra trong dung dịch còn có thể xảy ra sự phân hủy sunfit và
bisunfit amoni thành sunfat amoni và lưu huỳnh đơn chất theo phản ứng sau:
2NH
4
HSO
3
+ (NH
4
)
2
SO
3
= 2(NH
4
)
2

3
+ 2NH
4
HSO
3
= 2(NH
4
)
2
SO
4
+ 2S + H
2
O
 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.
 Có các phương pháp xử lý sau:
- Hệ thống xử lý SO
2
bằng NH
3
theo chu trình.
- Hệ thống xử lý SO
2
bằng NH
3
có chưng áp.
- Hệ thống xử lý SO
2

+ H
2
O + SO
2
= Mg(HSO
3
)
2
Mg(OH)
2
+ Mg( HSO
3
)
2
= 2MgSO
3
 + 2H
2
O
 Độ hòa tan của sunfit magiê trong nước bị giới hạn, nên lượng dư ở
dạng MgSO
3
.6H
2
O và MgSO
3
.3H
2
O rơi xuống thành cặn lắng.
 Tỉ lệ rắn: lỏng trong huyền phù là 1:10.

 Xử lí khí SO
2
bằng kẽm oxit (ZnO) cũng tương tự như phương pháp
oxit magiê tức là dùng phản ứng giữa SO
2
với kẽm oxit để thu các muối sunfit và
bisunfit, sau đó dùng nhiệt để phân ly thành SO
2
và ZnO.
XỬ LÝ KHÍ SO
2
BẰNG NƯỚC 9
Than cốc
t
0
=
900
0
C
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ
 Trong phương pháp này, chất hấp thụ là kẽm oxit. Phản ứng hấp thụ
như sau:
SO
2
+ ZnO + 2,5H
2
O ZnSO
3
.2,5H
2

- Phương pháp kẽm oxit kết hợp với natri sunfit.
Ưu điểm:
- Quá trình phân ly kẽm sunfit ZnSO
3
thành SO
2
và ZnO xảy ra ở
nhiệt độ thấp hơn đáng kể so với quá trình phân ly bằng nhiệt đối với MgSO
3
.
- Có khả năng xử kí khí ở nhiệt độ cao (200 – 250
o
C).
Nhược điểm:
Có khả năng hình thành sunfit kẽm (MgSO
4
) làm cho việc tái sinh ZnO bất lợi
về kinh tế nên phải tách chúng ra và bổ sung ZnO.
1.6.6. Xử lý SO
2
bằng các chất hấp thụ hữu cơ:
 Xử lí khí SO
2
trong khí thải bằng các chất hấp thụ hữu cơ được áp dụng
nhiều trong công nghiệp luyện kim màu. Chất hấp thụ khí SO
2
được sử dụng phổ
biến là các amin thơm như anilin C
6
H

.
 Quá trình xử lí theo phương pháp trên là:
- Quá trình sunfidin: Quá trình này được các hãng công nghiệp hóa
chất và luyện kim của Đức nghiên cứu và áp dụng ở nhà máy luyện kim Hamburg để
khử SO
2
trong khói thải của lò thổi luyện đồng. Nồng độ của khí trong khói thải dao
động trong phạm vi 0,5 ÷ 8%, trung bình là 3,6%.Chất hấp thụ là hỗn hợp xylidin và
nước tỉ lệ ≈ 1:1.
- Quá trình khử SO
2
bằng dimetylanilin – Quá trình ASARCO: quá
trình này được nghiên cứu và áp dụng ở nhiều các nhà máy luyện kim.
1.6.7. Xử lý SO
2
bằng natri cacbonat:
 Nguyên tắc:
XỬ LÝ KHÍ SO
2
BẰNG NƯỚC 10
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ
Na
2
CO
3
+ SO
2
 Na
2
SO

2
bằng các chất hấp phụ thể rắn:
1.6.8.1. Hấp phụ khí SO
2
bằng than hoạt tính:
 Khói thải đi vào tháp hấp thụ gồm nhiều tầng, khí SO
2
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-
450
o
C. Khí SO
2
thoát ra từ quá trình hoàn nguyên có nồng độ 40-50% và đạt khoảng
96-97% lượng khí SO
2
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 SO
2
còn có một số loại khí
khác như: H
2
S là 2-4%, lưu huỳnh là 0,1-0,3%.
1.6.8.2. Hấp phụ khí SO
2
bằng than hoạt tính có tưới nước – quá

đạt 98-99%. Chất hấp phụ làm việc trong hơn 3 năm liên tục mà hoạt tính
của nó không hề bị giảm sút.
1.6.8.3. Xử lý SO
2
bằng nhôm oxit kiềm hóa:
Quá trình xử lý khí SO
2
bằng nhôm oxit kiềm hóa được dựa trên tính chất hấp
phụ của hỗn hợp nhôm oxit (Al
2
O
3
) và natri oxit (Na
2
O)với thành phần natri oxit
chiếm 20% khối lượng hỗn hợp. Trong quá trình hấp phụ, khí SO
2
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 600-650
o
C.
1.6.8.4. Xử lý SO
2
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.

2
O  MnO
1+i
.nH
2
O
Trong đó: i = 0,5-0,8 và n = 0,1-1,0
1.6.8.5. Xử lý SO
2
bằng vôi và dolomit trộn vào than nghiền
 Quá trình đốt nhiên liệu than nghiền có trộng 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 (CaCO
3
.MgCO
3
) với SO
2
xảy ra
như sau:
2CaO + 2 SO
2
+O
2
 2CaSO
4
2CaCO

 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 SO
2
trong khói thải
kết hợp với Ca(OH)
2
theo phản ứng:
SO
2
+ Ca(OH)
2
 CaSO
3
+ H
2
O
 CaSO
3
bị oxy hóa rất nhanh bằng oxy có mặt trong khói thải và tạo
thành CaSO
4
:
CaSO
3
+ ½ O
2
 CaSO
4
 Cả canxi sunfit và canxi sunfat đều rất ít hòa tan trong nước. Khi các

 Khối đệm được đặc trưng bằng các kích thước: bề mặt riêng a
(m2/m3); thể tích tự do ε (m3/m3); đường kính tương đương d (tđ) = 4r(thủy lực) =
4.S/n = 4 ε/a; tiết diện tự do S (m
2
/m
3
) .
 Khi chọn đệm cần lưu ý: thấm ướt tốt chất lỏng; trở lực nhỏ, thể tích tự
do và và tiết diện ngang lớn; có thể làm việc với tải trọng lớn của lỏng và khí khi ε và
S lớn; khối lượng riêng nhỏ; phân phối đều lỏng; có tính chịu ăn mòn cao, rẻ tiền, dễ
kiếm... Để làm việc với chất lỏng bẩn nên chọn đệm cầu có khối lượng riêng nhỏ.
1.7.2.2. Nguyên lý hoạt động:
 Chất lỏng chảy trong tháp theo đệm dưới dạng màng nên bề mặt tiếp
xúc pha là bề mặt thấm ướt của đệm.
 Tháp đệm làm việc ngược chiều có các chế độ thủy động lực sau:
• Chế độ màng OA: khi mật độ tưới không lớn, tốc độ khí nhỏ, chất
lỏng chảy thành màng theo bề mặt đệm, khí đi ở khe giữa các màng.
XỬ LÝ KHÍ SO
2
BẰNG NƯỚC 14
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ
• Chế độ hãm AB: từ A tăng tốc độ khí sẽ làm tăng ma sát của
dòngkhí với bề mặt lỏng và kìm hãm sự chảy của màng lỏng, lượng lỏng giữ lại trong
đệm tăng.
• Khi tăng tốc độ khí làm tăng xoáy đảo màng lỏng trên đệm nên tăng
cường quá trình truyền khối.
• Chế độ nhũ tương BC: Khí-lỏng tạo thành hệ nhũ tương không bền
2 pha liên tục-gián đoạn của khí-lỏng đổi vai trò cho nhau liên tục, làm tăng bề mặt
tiếp xúc pha và cường độ truyền khối lên cực đại, đồng thời trở lực thủy lực cũng
tăng nhanh; chế độ này duy trì rất khó mặc dù cường độ truyền khối lớn.

chiều:lỏng từ trên xuống (hoặc đi ngang), khí đi từ dưới lên hoặc xuyên qua chất lỏng
chảy ngang; ở đây tiếp xúc pha xảy ra theo từng bậc là đĩa.Tùy thuộc cấu tạo của đĩa
chất lỏng trên đĩa có thể là khuấy lý tưởng hay là dòng chảy qua.
 Tháp đĩa có ống chảy chuyền: bao gồm tháp đĩa, chóp, lỗ, xupap,
lưới,...Trên đĩa có cấu tạo đặc biệt để lỏng đi từ đĩa trên xuống đĩa dưới theo đường
riêng gọi là ống chảy chuyền, đĩa cuối cùng ống chảy chuyền ngập sâu trong khối
chất lỏng đáy tháp tạo thành van thủy lực ngăn không cho khí (hơi hay lỏng) đi theo
ống lên đĩa trên.
 Pha khí (hơi hay lỏng) xuyên qua các lỗ, khe chóp, khe lưới,hay khe
xupap sục vào pha lỏng trên đĩa. Để phân phối đều chất lỏng người ta dùng tấm ngăn
điều chỉnh chiều cao mức chất lỏng trên đĩa.
 Tháp đĩa không có ống chảy chuyền: khi đó khí (hơi hay lỏng) và lỏng
đi qua cùng một lỗ trên đĩa.
XỬ LÝ KHÍ SO
2
BẰNG NƯỚC 16
ĐỒ ÁN XỬ LÝ KHÍ THẢI GVHD: ThS. VÕ THỊ THU NHƯ
1.7.3.2. Ưu – nhược điểm và ứng dụng:
 Tháp đĩa lỗ: ưu điểm là kết cấu khá đơn giản, trở lực tương đối thấp,
hiệu suất khá cao. Tuy nhiên không làm việc được với chất lỏng bẩn, khoảng làm
việc hẹp hơn tháp chop (về lưu lượng khí).
 Tháp chóp: có thể làm việc với tỉ trọng của khí, lỏng thay đổi mạnh,
khá ổn định. Song có trở lực lớn, tiêu tốn nhiều vật tư kim loại chế tạo, kết cấu phức
tạp. Nói chung tháp chop có hiệu suất cao hơn tháp đĩa lỗ.
 Tháp xupap: dùng trong chưng cất dầu mỏ.
1.7.4. Tháp màng:
 Bề mặt tiếp xúc pha là bề mặt chất lỏng chảy thành màng theo bề mặt
vật rắn thường là thẳng đứng. Bề mặt vật rắn có thể là ống, tấm song song hoặc đệm
tấm.
1.7.4.1. Tháp màng dạng ống:

độ sặc (nhiều khi pha khí chỉ 3-6m/s đã xảy ra sặc). Khi tốc độ vượt qua tốc độ sặc sẽ
làm kéo chất lỏng theo pha khí ra ngoài.
1.7.4.4. Ưu và nhược điểm của tháp màng:
 Ưu điểm:
- Trở lực theo pha khí nhỏ.
- Có thể biết được bề mặt tiếp xúc pha (trong trường hợp chất lỏng
chảy thành màng).
- Có thể thực hiện trao đổi nhiệt.
 Nhược điểm:
- Năng suất theo pha lỏng nhỏ.
- Cấu tạo phức tạp, khi vận hành dễ bị sặc.
 Ứng dụng:
- Trong phòng thí nghiệm.
- Trong trường hợp có năng suất thấp.
- Trong những hệ thống cần trở lực thấp (hệ thống hút chân
không,...).
XỬ LÝ KHÍ SO
2
BẰNG NƯỚC 18

Trích đoạn Tính thân thiết bị:

---