Đề tài: Cơ chế hình thành và kỹ thuật xử lý SO2 Cơ chế hình thành và kỹ thuật xử lý SO2 MỤC LỤC BẢNG1.4: LƯỢNG KHÍ ĐỘC HẠI DO ÔTÔ THẢI RA QUY CHO 1 TẤN NHIÊN LIỆU TIÊU THỤ 11 2 BẢNG 1.5: LƯỢNG KHÍ ĐỘC HẠI DO Ô TÔ THẢI RA TRÊN 1 KM ĐOẠN ĐƯỜNG 11 2 BẢNG1.4: LƯỢNG KHÍ ĐỘC HẠI DO ÔTÔ THẢI RA QUY CHO 1 TẤN NHIÊN LIỆU TIÊU THỤ 10 BẢNG 1.5: LƯỢNG KHÍ ĐỘC HẠI DO Ô TÔ THẢI RA TRÊN 1 KM ĐOẠN ĐƯỜNG 10 2.1. Cơ cấu tổ chức và liên kết: 12 BẢNG 3.7: ĐỘC TÍNH CỦA SO2 15 4.2.1. Dung dịch hấp thụ: 20 4.2.2. Thiết bị hấp thụ: 21 4.2.3. Hấp thụ SO2 bằng nước: 25 BẢNG 4.8: LƯỢNG NƯỚC LÝ THUYẾT TÍNH BẰNG M3 CẦN ĐỂ HẤP THỤ 1 TẤN SO2 ĐẾN TRẠNG THÁI BÃO HÒA ỨNG VỚI NHIỆT ĐỘ VÀ NỒNG ĐỘ SO2 KHÁC NHAU TRONG KHÍ THẢI 26 4.2.4 Xử lý SO2 bằng đá vôi (CaCO3) hoặc vôi nung (CaO): 27 4.2.5 Xử lý SO2 bằng Amoniac: 29 4.2.6. Xử lý SO2 bằng MgO: 35 4.2.7 Xử lý khí SO2 bằng kẽm oxit ZnO: 41 4.2.8. Xử lý khí SO2 bằng các chất hấp thụ hữu cơ 44 Lớp DH08MT – Nhóm 1 Trang 1 Cơ chế hình thành và kỹ thuật xử lý SO2 MỤC LỤC BẢNG Bảng 1.1: Các sản phầm từ núi lửa, ở nồng độ phần trăm khối lượng 4 Bảng1.2: So sánh lượng phát thải độc hại do đốt nhiên liệu, kg/tấn nhiên liệu 7 Bảng1.3: Một số số liệu phát thải các chất khí ô nhiễm chủ yếu từ các quá trình công nghệ khác nhau 8 Bảng1.4: Lượng khí độc hại do ôtô thải ra quy cho 1 tấn nhiên liệu tiêu thụ 11 Bảng 1.5: Lượng khí độc hại do ô tô thải ra trên 1 km đoạn đường 11 Bảng 3.7: Độc tính của SO 2 16 Bảng 4.8: Lượng nước lý thuyết tính bằng m 3 cần để hấp thụ 1 tấn SO 2 đến trạng thái bão hòa ứng với nhiệt độ và nồng độ SO 2 khác nhau trong khí thải 26 Lớp DH08MT – Nhóm 1 Trang 2 Cơ chế hình thành và kỹ thuật xử lý SO2 A. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI Ngày nay, song song với nền kinh tế phát triển và xã hội văn minh, nền khoa học kỹ thuật hiện đại đã nâng cuộc sống của con người lên mức tiện nghi, thoải mái hơn. Nhưng một điều mà con người không ngờ đến là để đáp ứng được nhu cầu cuộc sống, sự khai thác quá mức tài nguyên thiên nhiên hoặc kết quả của sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật như con dao hai lưỡi, vừa làm cho cuộc sống thêm phần tiện nghi vừa làm cho môi trường xuống cấp đến mức báo động. Những nhà máy, xí nghiệp, bệnh viện … thải ra các cột khói, bụi, nước thải chứa đầy các chất ô nhiễm như:SO 2 , NO x , CO… đã đe doạ đến cuộc sống của con người và hệ sinh thái tự nhiên. Chính vì thế xử lý các tác nhân ô nhiễm như SO 2 để có bầu không khí ta thở hàng ngày được trong lành hơn, giảm các bệnh về đường hô hấp, sảng khoái tinh thần làm việc hiệu quả hơn đang là một vấn đề được quan tâm hiện nay. Đề tài này tập trung tìm hiểu rõ về khí ô nhiễm SO 2 với mục tiêu:  Tìm hiểu nguồn gốc hình thành chất ô nhiễm SO 2  Hiểu rõ hơn cơ chế và các phương pháp xử lý SO 2 Lớp DH08MT – Nhóm 1 Trang 3 Cơ chế hình thành và kỹ thuật xử lý SO2 B. NỘI DUNG THỰC HIỆN I. NGUỐN GỐC PHÁT SINH: 1.1. Nguồn gốc tự nhiên: 1.1.1. Hoạt động của núi lửa: Các khí phổ biến nhất thường giải phóng vào khí quyển từ các hệ thống núi lửa là hơi nước (H 2 O), tiếp theo là khí CO 2 và SO 2 . Bảng 1.1: Các sản phầm từ núi lửa, ở nồng độ phần trăm khối lượng Núi lửa Kilauea summit Erta Ale Erta Ale Phong cách kiến tạo Hot Spot Divergent Plate Convergent Plate Nhiệt độ 1170 ° C 1130 ° C 820 ° C H 2 0 37.1 77.2 97.1 CO 2 48.9 11.3 1.44 SO 2 11.8 8.34 0.50 Nguồn: Từ Symonds và cộng sự. Al., 1994 Lớp DH08MT – Nhóm 1 Trang 4 Cơ chế hình thành và kỹ thuật xử lý SO2 Tác động môi trường của các đợt phun trào núi lửa là rất năng nề và lâu dài. Tỷ lệ phát thải SO 2 từ một loạt các núi lửa hoạt động từ <20 tấn / ngày đến > 10 triệu tấn/ ngày theo cách của hoạt động núi lửa và các loại, khối lượng của macma có liên quan. Ví dụ, nổ lớn phun trào của núi lửa Pinatubo ngày 15 tháng sáu năm 1991 tiêm khoảng 20 triệu tấn SO 2 vào tầng bình lưu. Các sol khí lưu huỳnh kết quả trong một giải nhiệt 0,5-0,6 ° C của bề mặt trái đất ở Bắc bán cầu. Các sol khí sulfate cũng tăng tốc phản ứng hóa học, cùng với các cấp độ chlorine ở tầng bình lưu tăng từ ô nhiễm nhân tạo (CFC) chlorofluorocarbon, phá hủy tầng ozone và đã dẫn đến một số các mức ôzôn thấp nhất bao giờ quan sát thấy trong khí quyển. 1.1.2. Cháy rừng Lớp DH08MT – Nhóm 1 Trang 5 Cơ chế hình thành và kỹ thuật xử lý SO2 1.2. Nguồn gốc nhân tạo: 1.2.1. Đốt nhiên liệu: Trong nhiên liệu rắn và lỏng luôn luôn có chứa lưu huỳnh với hàm lượng khác nhau, có thể đọc tới 6% trọng lượng trong than đá và 4,5 % trong dầu. Khi cháy thành phần lưu huỳnh trong thiên nhiên phản ứng với oxy và tạo thành với oxit lưu huỳnh, trong đó khoảng 99% là khí SO 2 và từ 0,5 – 2% là khí SO 3 1.2.2. Do các nhà máy nhiệt điện: Các chất độc hại thải ra khí quyển do đốt nhiên liệu ở các nhà máy nhiệt điện cũng tương tự như các quá trình đốt nhiên liệu nói chung. Điểm khác biệt ở đây là lượng nhiên liệu tiêu thụ ở các trung tâm nhiệt điện thường rất lớn, do đó lượng khói thải cũng như các chất độc hại thải vào môi trường hàng ngày là rất lớn. Ví dụ nhà máy nhiệt điện Phả Lại I, công suất 440MW tiêu thụ hàng ngày là 4500 tấn than và thải vào khí quyển lượng khói là 3 triệu m 3 / h, trong đó có chứa 3 tấn khí SO 2 , 400 tấn khí CO 2 và 8 tấn bụi. Lớp DH08MT – Nhóm 1 Trang 6 Cơ chế hình thành và kỹ thuật xử lý SO2 Khi xem xét vấn đề ô nhiễm không khí do đốt nhiên liệu, điều quan trọng là cần biết được tương quan của lượng chất ô nhiễm từ các nguồn thải khác nhau: nguồn đốt trong (động cơ ôtô) và nguồn đốt ngoài (lò nung, lò nhiệt điện). Các nguồn đốt trong chủ yếu là động cơ ôtô thường gây ô nhiễm không khí một cách trực tiếp và nguy hiểm vì khói thải ngay trên mặt đất trong khu đông người ở các thành phố. Còn các nguồn đốt ngoài có công suất lớn (trung tâm nhiệt điện) thường nằm xa khu dân cư và thải khói ở độ cao cần thiết để đảm bảo an toàn cho con người và sinh vật sinh sống trên mặt đất. Bảng: lượng khí độc hại và bụi do đốt cháy 1 tấn nhiên liệu từ các nguồn khác nhau theo số liệu của W.Strauss Bảng1.2: so sánh lượng phát thải độc hại do đốt nhiên liệu, kg/tấn nhiên liệu Chất ô nhiễm Các nguồn đốt trong Các nguồn đốt ngoài Động cơ ôtô Động cơ diezen Nhiên liệu lỏng Than đá Nhiệt điện Sinh hoạt và công nghiệp Nhiệt điện Sinh hoạt và công nghiệp CO NO X SO 2 CH 395 20 1,55 34 9 3,3 6 20 0,005 14 20,8 S P 0,42 0,025 140 20,8 S P 0.26 0,25 10 19 S P 0,1 25 4 19S P 5 Ghi chú: S P là tỷ lệ phần trăm trọng lượng của thành phần lưu huỳnh và tro trong nhiên liệu. (Trần Ngọc Chấn, ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 1, trang 15) 1.2.3. Ô nhiễm trong công nghiệp: Bảng1.3: một số số liệu phát thải các chất khí ô nhiễm chủ yếu từ các quá trình công nghệ khác nhau. Lớp DH08MT – Nhóm 1 Trang 7 Cơ chế hình thành và kỹ thuật xử lý SO2 − Số liệu về phát thải khí SO 2 theo các nguồn cố định Lớp DH08MT – Nhóm 1 Trang 8 Thứ tự Nguồn hoặc quá trình công nghệ Lượng phát thải SO 2 1 Quá trình đốt nhiên liệu: • Than đá với S P % lưu huỳnh theo khối lượng • Khí đốt nhiên liệu • Dầu với S P % lưu huỳnh theo khối lượng • Động cơ chạy gasolin (xăng) loại gasolin tiêu biểu có công thức là C 8 H 17 ) • Diezen 19 S P g/kg NL (giả thiết 5% lưu huỳnh còn lại trong tro) 6,4 kg/10 6 m 3 19,8 S P kg/10 3 lít 1,1 kg/10 3 lít (giả thiết trong gasolin có 0,07 % S) 5 kg/10 3 lít (giả thiết thành phần S chiếm 0,3 %) 2 Xưởng nấu kim loại màu sơ chế. Phần lớn các loại quặng kim loại đều ở dạng sunfua và khi nung chảy tạo ra SO 2 theo các phản ứng sau đây: Cu 2 S + O 2 = 2Cu + SO 2 2PbS + 3O 2 = 2PbO + 2SO 2 Phát thải khí SO 2 khi có kiểm soát một cách vừa phải nồng độ lên đến 8000 ppm • Nấu quặng đồng - sơ luyện • Nấu quặng chì – sơ luyện • Nấu chì trong lò đứng • Nấu chì trong lò phản xạ • Nấu quặng kẽm - sơ luyện 625 g/kg quặng 330 g/kg quặng 32 g/kg kim loại vào lò 75 g/kg kim loại vào lò 265 g/kg quặng 3 Nhà máy axit sulfuric Axit sulfuric được sản xuất chủ yếu bằng cách đốt cháy lưu huỳnh đơn chất có sự kiểm Cơ chế hình thành và kỹ thuật xử lý SO2 Ghi chú: S P là tỷ lệ phần trăm trọng lượng của thành phần lưu huỳnh và tro trong nhiên liệu. (Trần Ngọc Chấn, ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 3, trang 27) • Ô nhiễm khí SO 2 trong một số ngành công nghiệp: • Công nghiệp gang thép: Chủ yếu ở cộng đoạn đốt cháy hỗn hợp thô giữa quặng sắt và nhiên liệu trên băng tải bằng cách hút qua băng tải một lưu lượng lớn không khí ( 6000 m 3 / 1 tấn quặng cần thiêu kết). Không khí ở đây chứa nhiều bụi (khoảng 5g/m 3 TC) và khí SO 2 (từ 870 – 1440 mg/m 3 ) • Công nghệ lọc dầu: Khí thải vào khí quyển từ nhà máy lọc dầu chia làm 4 loại trong đó có 2 loại:  Khí thải từ các lò nung, bếp đun, vòi đốt sử dụng trong quá trình chưng cất, trong đó có chứa SO 2 do đót các tạp chất có chứa lưu huỳnh.  Khí có chứa các hợp chất của lưu huỳnh như H 2 S và SO 2 thoát ra từ các tầng của tháp chưng cất khi thải các hợp chất của lưu huỳnh từ phần cất được. • Khí SO 2 còn được thải nhiều ở công nghiệp luyện kim màu, công nghiệp sản xuất ximăng(ở giai đoạn sấy và nung), sản xuất giấy. 1.2.4 Hoạt động giao thông: Động cơ xe ôtôcó hai loại; loại đông cơ máy nổ và động cơ diezen. Trong động cơ máy nổ bằng tia lửa điện rất khó đảm bảo cho quá trình cháy được hoàn toàn bởi vì nó luôn hoạt động với hỗn hợp nhiên liệu và không khí ở mọi chế độ vận hành. Còn trong Lớp DH08MT – Nhóm 1 Trang 9 [...]... Động cơ máy nổ chạy xăng Động cơ diezen Cacbon oxit CO 60,00 0,69 – 2,57 Hydrocacbon 5,90 0,14 – 2,07 Nitơ oxit NOx 2,20 0,68 – 1,02 Lớp DH08MT – Nhóm 1 Trang 10 Cơ chế hình thành và kỹ thuật xử lý SO2 Sunfua dioxit SO2 0,17 0,47 ((Trần Ngọc Chấn, ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 1, trang 13) 2 CƠ CHẾ HÌNH THÀNH: Lớp DH08MT – Nhóm 1 Trang 11 Cơ chế hình thành và kỹ thuật xử lý SO2 2.1 Cơ cấu... ẩm, nóng và bị nhiễm SOx thì bị han gỉ rất nhanh SOx cũng làm hư hỏng và giảm tuổi thọ các sản phẩm vải, nylon, tơ nhân tạo, đồ bằng da và giấy Hình 3.3: Tác hại của SO2 đối với kiến trúc Lớp DH08MT – Nhóm 1 Trang 16 Cơ chế hình thành và kỹ thuật xử lý SO2 4 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ: 4.1 Phương pháp hấp phụ: 4.1.1 Hấp phụ khí SO2 bằng than hoạt tính: Khói thải đi vào tháp hấp thụ gồm nhiều tầng, khí SO2 được... S8 + 8 O2 → 8 SO2S8 + 8 O2 → 8 SO2 Các đốt của sulfua hydro và các hợp chất organosulfur tiền tương tự 2 H 2S + 3 O2 → 2 H2O + 2 SO2 , 2 H2S + 3 O2 → 2 H2O + 2 SO2 Lớp DH08MT – Nhóm 1 Trang 12 Cơ chế hình thành và kỹ thuật xử lý SO2 Các nung quặng sulfua như pyrit, sphalerit, và chu sa (thuỷ ngân sunfua) cũng phát hành SO2: 4 FeS2 + 11 O2 → 2 Fe2O3 + 8 SO2 , 4 FeS2 + 11 O2 → 2 Fe2O3 + 8 SO2 2 ZnS + 3... nguội Sơ đồ hệ thống xử lý SO2 bằng nước kết hợp với oxi hóa bằng chất xúc tác được thể hiện ở hình 14.1b 4.2.4 Xử lý SO2 bằng đá vôi (CaCO3) hoặc vôi nung (CaO): Xử lý SO2 bằng vôi là phương pháp được áp dụng rộng rãi trong công nghiệp và hiệu quả xử lý cao, nguyên liệu rẻ tiền và sẵn có ở mọi nơi Các phản ứng hóa học xảy ra trong quá trình xử lý: CaCO3 + SO2 = CaSO3 + CO2 CaO + SO2 = CaSO3 CaSO3 +... 1 Trang 17 Cơ chế hình thành và kỹ thuật xử lý SO2 4.1.4 Xử lý SO2 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 Trong quá trình Mangan của Mỹ, chất hấp phụ được sử dụng là Mangan oxit (Mn2O3) dạng hạt được làm khô trong không khí và trong chân... đường và protêin, gây thiếu vitamin B và C, tạo ra methemoglobine để chuyển Fe2+ (hoà tan) thành Fe3+(kết tủa) gây tắc nghẽn mạch máu cũng như làm giảm khả năng vận chuyển ôxy của hồng cầu, gây co hẹp dây thanh quản, khó thở Lớp DH08MT – Nhóm 1 Trang 14 Cơ chế hình thành và kỹ thuật xử lý SO2 Hình 3.1: Tác hại của SO2 đối với con người Bảng 3.7: Độc tính của SO2 Theo Henderson – Haggard mg/m3 Ppm Chết.. .Cơ chế hình thành và kỹ thuật xử lý SO2 động cơ diezen thì chỉ có không khí được nén theo quá trình đoạn nhiệt không cho thoát nhiệt ra ngoài Ở cuối giai đoạn nén không khí, nhiên liệu nhiên liệu được phun vào và khi tiếp xúc với không khí ở nhiệt độ cao nó bốc cháy Vì thế quá trình cháy trong động cơ diezen nhờ có thừa nhiều không khí nên được hoàn... H2O H2SO4 + Na2S2O5 → 2 SO2 + Na2SO4 + H 2 O Lớp DH08MT – Nhóm 1 Trang 13 Cơ chế hình thành và kỹ thuật xử lý SO2 3 TÁC HẠI: Khí SO2, SO3 gọi chung là SOx, là những khí thuộc loại độc hại không chỉ đối với sức khoẻ con người, động thực vật, mà còn tác động lên các vật liệu xây dựng, các công trình kiến trúc, là một trong những chất gây ô nhiễm môi trường Trong khí quyển, khí SO2 khi gặp các chất oxy... đổ thành khuôn Phân dung dịch nổi bên trên được đưa sang thiết bị bốc hơi chân không 4 rồi đưa qua máy lọc ly tâm 5 để tách amoni sunfat Đặc điểm của phương pháp xử lý SO2 bằng amoniac có chưng áp là sản phẩm cuối cùng thu được chủ yếu gồm amoni sunfat c /Xử lý SO2 bằng amoniac và vôi Hình4 .4: Sơ đồ hệ thống xử lý SO2 bằng amoniac kết hợp với sữa vôi Hỗn hợp hơi nước và amoniac được phun trực tiếp vào... với amoni bisunfit và tạo lưu huỳnh đơn chất nhiều hơn gấp 2 lần (NH4)2S2O3 + 2 NH4HSO3 = 2(NH4)2SO4 + 2S + H2O Lưu huỳnh đơn chất lại tác dụng với sunfit Cứ như vậy tốc độ phản ứng phân hủy dung dịch làm việc sẽ hoàn toàn biến thành amoni sunfat và lưu huỳnh đơn chất a/ Hệ thống xử lý SO2 bằng amoniac theo chu trình Sơ đồ hệ thống xử lý SO2 bằng ammoniac: Hình 4.2: Sơ đồ xử lý SO2 bằng amoniac Khí . Đề tài: Cơ chế hình thành và kỹ thuật xử lý SO2 Cơ chế hình thành và kỹ thuật xử lý SO2 MỤC LỤC BẢNG1.4:. 10 Cơ chế hình thành và kỹ thuật xử lý SO2 Sunfua dioxit SO 2 0,17 0,47 ((Trần Ngọc Chấn, ô nhiễm không khí và xử lý khí thải, tập 1, trang 13) 2. CƠ CHẾ