Tài li
ệu đ
ược cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam
1
Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
xử lý n
ư
ớc thải,xử lý khí co2,môi trường,diễn đàn môi trường
ĐỒ ÁN MÔN HỌC: KỸ THUẬT XỬ LÝ KHÍ THẢI
“ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ KHÍ CO
2
BẰNG ETANOLAMIN ”

LỜI MỞ ĐẦU
"Biến đổi khí hậu trái đất là sự thay đổi của hệ thống khí hậu gồm khí
quyển, thuỷ quyển, sinh quyển, thạch quyển hiện tại và trong tương lai bởi
các nguyên nhân tự nhiên và nhân tạo".
Sự thay đổi này đ
ã
đang và ti
ếp xảy ra làm ảnh hưởng rất lớn mọi đối
tượng đặc biệt là con người chúng ta. Việc làm như thế nào để khắc phục
biến đổi khí hậu phải là nhiệm vụ hàng đầu của chúng ta hiện nay.
Nguyên nhân chính làm biến đổi khí hậu trái đất là do sự gia tăng các
hoạt động tạo ra các chất thải khí nhà kính, các hoạt động khai thác quá mức
các bể hấp thụ và bể chứa khí nhà kính như sinh khối, rừng, các hệ sinh thái
biển, ven bờ và đất liền khác.
Các biểu hiện của sự biến đổi khí hậu trái đất gồm:
- Sự nóng lên của khí quyển và trái đất nói chung.
- Sự thay đổi thành phần và chất lượng khí quyển có hại cho môi trường

đe doạ và tạo khả năng cho sự phát triển kinh tế tiến triển một cách bền vững.
PHẦN I
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN
I. TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KHÍ THẢI
KHÍ THẢI
Xử lý bụi
Xử lý s
ương
mù và giọt lỏng
Xử lý tạp chất
khí
Xử lý tạp chất
hơi
Phươ
ng
pháp
khô
Phươ
ng
pháp
ướt
Phươn
g pháp
điện
Buồng
lắng
Thiết
bị rửa
khí :
trần ,

pháp
nhiệt
Phươn
g pháp
xúc
tác
Phươn
g pháp
hấp
phụ
Phươ
ng
pháp
hấp
thụ
Thiết
bị
ngưn
g tụ
Lò
đốt
Thiế
t bị
phả
n
ứng
Tháp
hấp
thụ với
lớp

ơi ch
ất độc hại, người ta ứng dụng các phương pháp:
hấp thụ ( vật lý và hóa học ), hấp phụ, xúc tác, nhiệt và ngưng tụ.
Trong thực tế người ta ứng dụng nước, các dung môi hữu cơ không
tham gia phản ứng với các khí và dung dịch nước với các chất này để hấp thụ
vật lý. Còn khi hấp thụ hóa học, người ta sử dụng dung dịch nước muối và
kiềm, các chất hữu cơ và huyền phù làm chất hấp thụ.
Phương pháp hấp phụ dựa trên khả năng lôi cuốn các phân tử khí, hơi
bởi chất rắn xốp. Trên thực tế, người ta sử dụng than hoạt tính, silicagen và
zeolit làm chất hấp phụ. Trong thời gian gần đây, trong luyện kim màu, người
ta sử dụng rộng rãi Al
2
O
3
được nghiền mịn để làm chất hấp phụ HF .
Xử lý bằng phương pháp xúc tác dựa trên sự biến đổi hóa học các cấu
tử độc hại thành không độc hại trên bề mặt xúc tác rắn. Phương pháp này
được sử dụng để xử lý NO
x
, SO
x
, CO
x
và các tạp chất hữu cơ.
Phương pháp nhiệt hay phương pháp đốt cháy trực tiếp các chất hữu
cơ của khí thải được ứng dụng trong các nhà máy hóa dầu, nhà máy sản xuất
metanol, khai thác và vận chuyển dầu mỏ …
Phương pháp ngưng tụ dựa trên hiện tượng giảm áp suất bão hòa khi
giảm nhiệt độ, phương pháp này dùng để thu hồi dung môi hữu cơ. Để quá
trình ng

các quá trình công nghệ, đảm bảo độ kín tuyệt đối cho các thiết bị, ứng dụng
phương pháp vận chuyển vật liệu trong ống dẫn khí bằng khí nén và xây
dựng các hệ thống xử lý.
II. TỒNG QUAN VỀ CO
2
Tính chất lý hóa của CO
2
CTPT : CO
2
CTCT : O=C=O
Phân tử lượng : 44 g/mol
Tỷ trọng riêng ở 25
o
C là 1,98 kg/m
3
, nặng hơn không khí khoảng 1,5
lần .
Tài li
ệu đ
ược cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam
5
Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Phân tử diôxit cacbon ( C=O=C ) chứa hai liên kết đôi và có h
ình d
ạng
tuyến tính. Nó không có lưỡng cực điện. Do nó là hợp chất đ
ã b
ị ôxi hóa hoàn
toàn nên về mặt hóa học nó không hoạt động lắm và cụ thể là không cháy.

2
CO
3
; ( k1 = 4,01.10-7 ; k2 = 5,2 . 10-11 )
CO
2
+ Ca(OH)
2
→ CaCO
3
+ H
2
O
Nguồn gốc của khí cacbon dioxit
CO
2
sinh ra do quá trình
đ
ốt cháy nguyên nhiên liệu.
Nguyên nhiên liệu đốt cháy hoàn toàn CO
2
+ hơi nước + các
chất khác
( bụi , NO
x
…)
Nguyên nhiên liệu đốt cháy không hoàn toàn CO
2
+ hơi
nước + CO + các chất khác

Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Sự tàn phá rừng là nguyên nhân thứ 2. Năm 1997, các đám cháy than
bùn ở Indonesia co thể giải phóng tới 13% - 40% lượng Dioxit cacbon do
nhiên liệu hóa thạch tạo ra đám cháy than bùn.
Ô nhiễm khói và ôzôn từ các đám cháy ở Indonesia năm 1997.
Nhân tạo
Ô nhiễm do quá trình
đ
ốt nhiên liệu
Tất cả các sản phẩm do quá trình
đ
ốt nhiên liệu đều là các khí độc hại
cho con người. Nhất là quá trình
đ
ốt xảy ra không hoàn toàn. Ta có thể tóm
lược quá trình
đ
ốt nhiên liệu tổng quát như sau :
Nhiên liệu + O
2
→ CO, CO
2
, SO
2
, NO
x
, hydrocacbon và tro bụi.
Hoa Kỳ phát thải khí nhà kính tồn kho
( Nguồn www.epa.gov/climatechange/emissions/co2_human.html )

và H
2
O. Kết quả làm ngưng trệ
các phản ứng cháy ở những giai đoạn cân bằng trung gian.
Phát thải các nguyên tử cacbon hoặc kết hợp các nguyên tử với nhau
thành muội, khói đen và mồ hóng – than chì .
Ô nhiễm do đun nấu
Quá trình
đun n
ấu bằng củi, than, rơm đều là quá trình cháy ở nhiệt độ
ngọn lửa thấp nên quá trình cháy c
ũng k
hông hoàn toàn, sản phẩm sinh ra là
các chất khí độc hại như : CO
2
, CO, mồ hóng, bụi, khói đen …
Ô nhiễm do các nhà máy nhiệt điện
Các chất độc hại thai ra khí quyển do đốt nhiên liệu ở các nhà máy
nhiệt điện, lượng nhiên liệu tiêu thụ rất lớn. Đây là nguồn ô nhiễm cực lớn thải
vào khí quyển hằng ngày. Vì vậy tại các nhà máy nhiệt điện cần phải quan
tâm chú ý đến các kỹ thuật tiên tiến trong quá trình
đ
ốt.
Ô nhiễm trong công nghiệp luyện gang thép
Tài li
ệu đ
ược cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam
9
Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả

Ô nhiễm trong công nghệ sản xuất phân bón
Phân urê : Chất ô nhiễm bao gồm khí thải chứa CO, CO
2
, NH
3
, SO
2
,
chủ yếu ở khâu khí hóa than.
Hiện nay theo số liệu của các nhà khoa học, hàm lượng CO
2
trong khí
quyển của Trái Đất ngày một tăng. Điều này đ
ã là tăng hi
ệu ứng nhà kính của
Tài li
ệu đ
ược cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam
10
Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Trái Đất và tăng nhiệt độ trung bình của Trái Đất, gây hiệu qủa xấu đến môi
trường và con người.
Tác hại CO
2
đến sức khỏe con người
Hàm lượng dioxin cacbon trong không khí trong lành là khoảng 0,004%
và trong không khí bị thải ra từ sự thở là 4,5%. Khi thở trong không khí với
nồng độ cao ( khoảng 5% theo thể tích ), nó là độc hại đối với con người và
các động vật khác .

ổi chất của cơ thể,
nhưng không phải nồng độ thấp của oxi kích thích sự hô hấp mà lại là nồng
độ cao của dioxit cacbon. Kết quả là, sự hô hấp trong không khí loãng ( áp
suất thấp ) hay hỗn hợp khí không có oxi ( ví dụ nitơ nguyên chất) dẫn đến sự
bất tỉnh mà không cần có các vấn đề hô hấp của cá thể đó.
Tài li
ệu đ
ược cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam
11
Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Các giới hạn của OSHA cho nồng độ dioxit cacbon tại nơi làm việc là
0,5% cho thời gian dài, tối đa tới 3% cho phơi nhiễm ngắn ( tối đa 10 phút ).
OSHA cho rằng các nồng độ trên 4% là “ nguy hiểm ngay lập tức đối với sức
khỏe và sự sống”. Những người thở không khí chứa trên 5% dioxit cacbon
trên 30 phút có các triệu chứng tăng anhidrit cacbonic máu cấp tính, trong khi
việc thở với nồng độ dioxit cacbon từ 7% - 10% có thể làm bất tỉnh trong vài
phút.
CO
2
rắn ( đá khô ) có thể gây ra những vết bỏng rất khó lành.
Tác động của CO
2
với môi trường
CO
2
gần như trong suốt với ánh sang nhưng lại là chất hấp thụ mạnh
và phản phát xạ bức xạ hồng ngoại, đặc biệt trong vùng bước sóng từ 12 -
18µm. Vì vậy khí CO
2

Tài li
ệu đ
ược cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam
12
Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
2RNH
2
+ CO
2
+ H
2
O → (RNH3)2CO
3
(RNH3)
2
CO
3
+ CO
2
+ H
2
O → 2RNH
3
HCO
3
2RNH
2
+ CO
2

4
HCO
3
2NH
3
+ CO
2
+ H
2
O → (NH4)
2
CO
3
Phương pháp này được ứng dụng để xử lý khí thải chứa 30% CO
2
.
Trong thực tế, phương pháp này cho phép giảm nồng độ CO
2
từ 34%
còn 0,015% trong khi tổng hợp NH
3
.
Dung dịch hấp thụ được phục hồi bằng cách đun nóng.
Hấp thụ CO
2
bằng dung dịch kiềm
Thường sử dụng chất hấp thụ là Na
2
CO
3

→ H
+
+ HCO
3-
Hấp thụ CO
2
bằng nước có ý ngh
ĩa công nghi
ệp trong xử lý khí áp suất
cao, ví dụ như khi tổng hợp NH
3
. Khả năng hấp thụ của nước cao khi áp suất
riêng phần của CO
2
là 3 ÷ 4 at, khi đó áp suất dư của khí tổng hợp NH
3
lên
đến 14 at, điều đó làm hạn chế ứng dụng của nó.
Ưu điểm : kết cấu thiết bị đơn giản, không tốn nhiệt, dung dịch rẻ, nước
trơ với các khí CO
x
, O
2
và các tạp chất khác.
Nhược điểm : nước hấp thụ H
2
trong không khí, bơm công suất lớn,
khả năng hấp thụ thấp, CO
2
thu được không đạt độ tinh khiết.

Dầu mỡ Chất thải rắn
Nước Hơi nước
Tiếng ồn
Sản phẩm
1. Chuẩn bị nguyên liệu
Nguyên liệu cho luyện thép lò
đi
ện là sắt thép phế, sắt xốp và gần đây ở
một số nước như Trung Quốc, Ấn Độ và cả Việt Nam c
ũng s
ử dụng một
lượng gang lỏng tới 50 - 60%.
Ra thép
Nạp nguyên liệu
Nấu chảy
Tinh luyện
Chuẩn bị
nguyên liệu
Đúc liên tục
Tài li
ệu đ
ược cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam
15
Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Sắt thép phế được tập trung tại bãi chứa liệu. Tại đây liệu được xử lý nh
ư
phân loại, cắt, băm thành các kích thước theo quy định. Các tạp chất như đất
cát, nhựa, gỗ và các chất gây cháy nổ như v
ũ khí cũ các lo

ư
ờng lần đầu
chất 50 - 60% liệu cho cả mẻ. Sau đó nắp lò
đóng l
ại, điện cực từ từ hạ
xuống tới khoảng cách 20-30 mm tới liệu thì bắt đầu đánh hồ quang. Sau khi
liệu đầu nóng chảy thì chất phần liệu còn lại vào lò.
3. Nấu chảy
Khi bắt đầu quá trình nấu chảy cần lưu
ý s
ử dụng công suất điện thấp để
phòng ngừa sự phá hủy tường lò và nắp lò do bức xạ nhiệt. Khi hồ quang bị
bao che bởi sắt thép phế xung quanh thì có thể nâng công suất điện cho đến
khi nấu chảy hoàn toàn. Các vòi phun oxy ngày nay cũng được sử dụng để
cường hóa quá trình nấu luyện. Ngoài điện, quá trình nấu chảy còn sử dụng
Tài li
ệu đ
ược cung cấp bởi diễn đàn kỹ sư môi trường Việt Nam
16
Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
nhiên liệu là khí thiên nhiên và dầu nhằm rút ngắn quá trình nấu luyện. Oxi có
thể được phun vào thép lỏng bằng những vòi phun
đ
ặc biệt ở dưới hoặc từ
hông lò. Oxi trong luyện thép lò
đi
ện hồ quang được sử dụng ngày càng
nhiều từ 30 năm nay không chỉ vì lý do luyện kim mà còn do yêu cầu tăng
năng suất. Việc sử dụng oxi có thể từ bình oxi lỏng hoặc từ trạm sản xuất oxi.

Furnace-LF) sau khi thép được lấy ra từ lò
đi
ện hồ quang. Trong lò thùng, bể
thép lỏng được nâng nhiệt bằng hồ quang điện và đồng đều hoá nhiệt độ
c
ũng nh
ư thành ph
ần hoá học bằng cách thổi khí argon. Việc thổi khí argon
còn có tác dụng khử sâu các tạp chất khí và tạp chất phi kim loại. Ngoài ra
còn bón dây nhôm và CaSi vào để khử sâu lưu huỳnh, ôxy.