Chuyên đề

Công nghệ xử lý khí SO2
Chuyên đề: Công nghệ xử lý khí SO
2
– ThS. Đinh Hải Hà
1
MỤC LỤC

Trang

1.1 Hấp thụ khí SO
2
bằng nước 1


bằng than hoạt tính 11
1.5.2 Xử lý khí SO
2
bằng than hoạt tính có tưới nước–quá trình LURGI 12
1.5.3 Xử lý SO
2
bằng nhôm oxit kiềm hóa 14
1.5.4 Xử lý SO
2
bằng vôi và dolomit trộn vào than nghiền 14
1.6 So sánh kinh tế – kỹ thuật của một số phương pháp xử lý SO2 16

PHỤ LỤC 17
Lọc không khí bằng lọc sinh học

TÀI LIỆU THAM KHẢO 24
Chuyên đề: Công nghệ xử lý khí SO
2
– ThS. Đinh Hải Hà
2
CÔG GHỆ XỬ LÝ KHÍ SO
2SO
2
là loại chất ô nhiễm biến nhất trong sản xuất công nghiệp cũng như trong

1.1 Hấp thụ khí SO
2
bằng nước

Quá trình xử lý SO
2
bằng nước diễn ra theo phản ứng sau:

SO
2
+ H
2
O ↔ H
+
+ HSO
3
-Sơ đồ hệ thống hấp thụ khí SO
2
bao gồm 2 giai đoạn sau:

• Hấp thụ khí SO
2
bằng cách phun nước vào dòng khí hoặc cho khí SO
2

đi qua lớp vật liệu đệm có tưới nước.


2
trong khí thải tương đối cao
- Có sẵn nguồn cấp nhiệt (hơi nước) với giá rẻ
- Có sẵn nguồn nước lạnh

Chun đề: Cơng nghệ xử lý khí SO
2
– ThS. Đinh Hải Hà
3
Trong trường hợp khí thải giàu SO
2
như trong cơng đoạn nấu quặng sunfua
kim loại của cơng nghiệp luyện kim màu, nồng độ SO
2
trong khí thải có thể đạt
2-12%, người ta có thể xử lý khí SO
2
bằng nước kết hợp với nước tạo thành
acid sunfuric.

Q trình cũng được thực hiện thành 2 giai đoạn: giai đoạn thứ nhất khí SO
2

kết hợp với oxy nhờ sự có mặt của chất xúc tác Vanadi để biến thành anhiđrit
sunfuric và giai đoạn thứ hai là dùng nước tưới trong lớp vật liệu đệm để
anhiđrit sunfuric kết hợp với nước tạo thành acid H
2
SO
4
.

Hình 1 Sơ đồ hấp thụ khí SO
2
bằng nước

1.2 Xử lý SO
2
bằng đá vơi (CaCO
3
) hoặc vơi nung (CaO)

Xử lý SO
2
bằng vơi là phương pháp được áp dụng rất rộng rãi trong cơng
nghiệp vì hiệu quả xử lý rất cao, ngun liệu rẻ tiền và có sẵn ở mọi nơi.

Khí sạch
thoát ra6SO
2
1

6

3
+ SO
2
= CaSO
3
+ CO
2

CaO + SO
2
= CaSO
3
2CaSO
3
+ O
2
= 2CaSO
4

Khói thải sau khi được lọc sạch tro bụi đi vào scrubơ 1, trong đó xảy ra q
trình hấp thụ khí SO
2
bằng dung dịch sữa vơi tưới trên lớp đệm bằng vật liệu
rỗng. Nước chứa acid chảy ra từ scrubơ có chứa nhiều sunfit và canxisunfat
dưới dạng tinh thể CaSO
3
.0,5H
2
O, CaSO
4


1

2

Nước

Khí vào

6

5

3

Vôi

Chuyên đề: Công nghệ xử lý khí SO
2
– ThS. Đinh Hải Hà
5
1.3 Xử lý SO
2
bằng amoniac

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

HSO
3Lượng bisunfit tích tụ dần trong dung dịch có thể hoàn nguyên bằng cách nung
nóng trong chân không, kết quả thu được amoni sunfit và SO
2
. Amoni sunfit
này lại có thể sử dụng tiếp để khử 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

3
+ S = (NH
4
)
2
S
2
O
3Sau đó thiosunfat lại kết hợp với amoni bisunfit và tạo ra lưu huỳnh đơn chất
nhiều gấp 2 lần

(NH
4
)
2
S
2
O
3
+ 2NH
4
HSO
3
= 2(NH
4
)
2

2
khử được trong scrubơ 1 chiếm
khoảng 10% lượng SO
2
chung trong khói thải khi nồng độ ban đầu của SO
2

trong khói là 0,3%. Nhiệt độ cuối của nước đạt gần 50
o
C. Để nước tuần hoàn
được trong hệ thống nó phải được làm nguội xuống khoảng 27
o
C trong thiết bị
làm nguội (thiết bị trao đổi nhiệt) số 2. Thiết bị 2 có thể là tháp làm mát, lúc đó
Nung nóng
Chuyên đề: Công nghệ xử lý khí SO
2
– ThS. Đinh Hải Hà
6
không khí đi qua tháp phải được thải ở độ cao thích hợp để đề phòng sự lan tỏa
khí SO
2
từ nước thoát ra trong quá trình làm nguội nước. Để ngăn chặn sự tích
tụ bụi quá mức trong nước tuần hoàn cần phải có bể lắng, một bộ phận nước
sau khi lắng cặn sẽ thải ra ngoài sau khi trung hòa axit và nước sạch được bổ
sung vào. Từ scrubơ 1 khí đã được làm nguội đi vào tháp hấp thụ số 3, tại đó
quá trình hấp thụ SO
2
được thực hiện trên nhiều tầng, mỗi tầng hấp thụ được
tưới dung dịch theo chu trình kín, trong khi đó một phần dung dịch từ tầng trên

4
HSO
3
(NH
4
)
2
SO
3
+ SO
2
↑+ H
2
O
Khí SO
2
thóat ra từ tháp hoàn nguyên 5 đạt nồng độ khoảng 94-97% và được
sử dụng để điều chế acid sunfuric. Dung dịch sau khi hoàn nguyên xong (chứa
amoni sunfit) được làm nguội trong thiết bị trao đổi nhiệt 4 và đưa vào chu
trình tưới. Như vậy dung dịch hấp thụ được tuần hoàn theo chu trình kín và do
đó người ta gọi là phương pháp theo chu trình. Một lượng amoniac NH
3
được
bổ sung vào chu trình tưới để bù lại lượng NH
3
đã tiêu hao để tạo thành amoni
sunfit theo phản ứng


Ngoài amoni sunfat, trong dd ra khỏi tháp hấp thụ 3 còn có thể có thiosunfat.
Do đó một phần dd ra khỏi tháp hấp thụ 3 được đưa sang xử lý ở nồi chưng áp
9. Ở đây dưới áp suất và nhiệt độ =140
o
C sunfit, bisunfit và thiosunfat amoni
phân hủy thành amonisunfat và lưu hùynh đơn chất theo phản ứng (NH
4
)
2
S
2
O
3
+ 2NH
4
HSO
3
= 2(NH
4
)
2
SO
4
+ 2S + H
2
O

chưng áp nguội dần, áp suất dư giảm xuống đến 3.5atm, lưu hùynh đơn chất
lắng xuống đáy rồi đưa ra đổ thành khuôn. Phần dd nổi bên trên được đưa sang
thiết bị bốc hơi chân không 4 rồi đi qua máy lọc ly tâm 5 để tách amoni sunfat.
Đặc điểm của phương pháp xử lý SO
2
bằng amoni có chưng áp là sn phNm
cui cùng thu ưc ch yu gm amoni sunfat.

1.3.3 Xử lý SO
2
bằng amoniac và vôi

Phương pháp này ưc mt s hãng công nghip ca Pháp nghiên cu và áp
dng ti trung tâm công nghip Saint Ouen gn th ô Pari ca Pháp.

Hn hp hơi nưc và amoniac ưc phun trc tip vào khói thi trên ưng
ng dn vào h thng hai scrubơ lp ni tip 1 và 2. Khí SO
2
trong khói thi
kt hp vi amoniac to thành sunfit và bisunfit amoni. Trong scrubơ 1 phn
ln tro bi và các sn phNm sunfit, bisunfit ưc lai ra khi dòng khí và theo
dung dch tưi chy xung thùng cha 7. Ti ây nhit  khí cũng h xung
còn khang 60
o
C. Tip theo khí i vào scrubơ 2 và các sn phNm to thành t
SO
2
và amoniac còn sót li tip tc b tách ra khi dòng khí và theo dung dch
chy xung thùng cha 8. Mt phn dung dch tưi t scrubơ 2 chy xung
thùng cha 8 ưc ưa sang tưi cho scrubơ 1 và mt lưng dung dch mi

3
+ 2H
2
O
N H
4
HSO
3
+ Ca(OH)
2
= CaSO
3
+ N H
3
+ 2H
2
O
(N H
4
)
2
SO
3
+ Ca(OH)
2
= CaSO
3
+ 2N H
3
+ 2H

trong khí thi bng các cht hp th hu cơ ưc áp
dng nhiu trong công nghip luyn kim màu. Cht hp th khí SO
2
ưc ph
bin là các amin thơm như anilin C
6
H
5
N H
2
, toluiin CH
3
C
6
H
4
N H
2
, xyliin
(CH
3
)
2
C
6
H
3
N H
2
và imetyl-anilin C

ó cho qua các tháp hp th 2 và 3 t ni tip nhau. Các tháp hp th ưc
tưi hn hp xyliin-nưc theo sơ  chuyn ng ngưc chiu ca dòng khí
và dung dch hp th. Trong quá trình hp th SO
2
bng xiliin có ta ra mt
lưngnhit áng k, do ó cn làm ngui bng các thit b trao i nhit 1. Khí
sch i ra khi tháp hp th có cha hơi xyliin cn cho qua srcubơ 4  thu
hi xyliin bng acid sunfuric loãng.