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
1.2 Xử lý SO
2
bằng đá vôi (CaCO
3
) hoặc vôi nung (CaO) 3
1.3 Xử lý SO
2
bằng amoniac 5
1.3.1 Hệ thống xử lý SO
2
bằng amoniac theo chu trình 5
1.3.2 Xử lý SO
2
bằng amoniac có chưng áp 7
1.3.3 Xử lý SO
2
bằng amoniac và vôi 8
1.4 Xử lý SO
2
bằng các chất hấp thụ hữu cơ 9
1.5 Xử lý SO
2
bằng các chất hấp phụ thể rắn 11
1.5.1 Hấp phụ khí SO
2
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
2
SO
2
là loại chất ô nhiễm 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 khí đốt có chứa S hay
các hợp chất chứa S.Ngoài ra một số công đoạn sản xuất trong công nghiệp hoá
chất, luyện kim cũng thải vào khí quyển lượng khí SO
2
đáng kể . Trên thế giới
hàng năm tiêu thụ gần 2 tỷ tấn than đá các loại và gần 1 tỷ tấn dầu mỏ. Khi
thành phần S trong nhiên liệu trung bình chiếm 1% thì lượng khí SO
2
thải vào
khí quyển là 60 triệu tấn/năm.
Vấn đề ô nhiễm khí quyển bởi khí SO
2
từ lâu đã trở thành mối hiểm hoạ của
nhiều nước. Công nghệ xử lý SO
2
trong công nghiệp đã đuợc phát tiển từ rất
lâu. Ngoài tác dụng làm sạch khí quyển, bảo vệ môi trường, còn có ý nghĩa
kinh tế là thu hồi SO
2
là nguồn cung cấp nhiên liệu cho sản xuất H
2
SO
4
và lưu
huỳnh nguyên chất.
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
3r
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.
Giải thoát khí SO
2
ra khỏi chất hấp thụ để thu hồi SO
2
và nước sạch.
Mức độ hòa tan của khí SO
2
trong nước giảm khi nhiệt độ nước tăng cao và
ngược lại để giải thoát khí SO
2
ra khỏi nước thì nhiệt độ của nước phải cao. Ở
100
0
C thì SO
2
bốc ra hòan toàn và trong khí thoát ra có lẫn hơi nước. Bằng
phương pháp ngưng tụ người ta thu hồi được khí SO
2
với độ đậm đặc gần
100% để sản xuất acid sunfuric.
Để giải hấp thụ cần phải đun nóng một lượng nước rất 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
o
C, tức phải cần đến nguồn cấp lạnh. Đó cũng là vấn đề không
đơn giản và tốn kém. Vì vậy, phương pháp này chỉ nên áp dụng khi:
rNồng độ SO
2
trong khí thải tương đối cao
r Có sẵn nguồn cấp nhiệt (hơi nước) với giá rẻ
r Có sẵn nguồn nước lạnh
Chuyên đề: Công nghệ xử lý khí SO
2
– ThS. Đinh Hải Hà
3
Trong trường hợp khí thải giàu SO
2
như trong công đoạn nấu quặng sunfua
kim loại của công nghiệp luyện kim màu, nồng độ SO
2
trong khí thải có thể đạt
2r12%, người ta có thể xử lý khí SO
2
bằng nước kết hợp với nước tạo thành
acid sunfuric.
Quá 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
.
SO
2
+ O
2
↔ SO
3
SO
3
+ H
2
O H
2
SO
4
Trong giai đoạn thứ nhất, phản ứng oxy hoá khí SO
2
có toả nhiệt và phản ứng
xảy ra càng mạnh ở nhiệt độ càng thấp, do đó cần thực hiện quá trình này qua
nhiều tầng xúc tác, sau mỗi tầng đều được làm nguội.

 !"#$%&'
Hình 1 Sơ đồ hấp thụ khí SO
2
bằng nước
1.2 Xử lý SO
2
bằng đá vôi (CaCO
3
) hoặc vôi nung (CaO)
Xử lý SO
2
bằng vôi là phương pháp được áp dụng rất rộng rãi trong công
nghiệp vì hiệu quả xử lý rất cao, nguyên liệu rẻ tiền và có sẵn ở mọi nơi.
()*
 
$

$
,
-
.
(/0
V
2
O
5
Chuyên đề: Công nghệ xử lý khí SO
2
– ThS. Đinh Hải Hà
4
Các phản ứng:
CaCO
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 quá
trình hấp thụ khí SO
2
bằng dung dịch sữa vôi 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
.2H
2
O và một ít tro bụi còn sót lại
sau bộ lọc tro bụi, do đó cần tách các tinh thể nói trên bằng bộ phận tách tinh
thể 2. Thiết bị 2 là một bình rỗng cho phép dung dịch lưu lại một thời gian đủ
để hình thành các tinh thể sunfit và sunfat canxi. Sau bộ phận tách tinh thể 2,
dung dịch một phần đi vào tưới cho scurbơ, phần còn lại đi qua bình lọc chân
không 3, ở đó các tinh thể được giữ lại dưới dạng cặn bùn và được thải ra
ngoài. Đá vôi được đập vụn và nghiền thành bột rồi cho vào thùng 6 để pha
trộn với dung dịch loãng chảy ra từ bộ lọc chân không số 3 cùng với lượng
nước bổ sung để hình thành dung dịch sữa vôi mới.
Cặn bùn từ hệ thống xử lý thải ra có thể sử dụng làm chất kết dính trong xây
dựng khi chuyển sunfit thành sunfat trong lò nung.
Hình 2 Sơ đồ hệ thống xử lý SO
2
bằng CaCO
3
, CaO.
%##*"
%#-**1123&'$0 #)4/1
()*
 
5&*
(/0
$
61
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
2
và H
2
O để tạo ra muối amoni bisunfit theo phản ứng sau:
SO
2
+ 2NH
3
+ H
2
O = (NH
4
)
2
SO
3
(NH
4
)
2
SO
3
+ SO
2
+ H
2
O = 2NH
4
HSO
3
Lượng 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
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
SO
4
+ S + H
2
O
Lưu huỳnh đơn chất hình thành theo phản ứng trên đến lượt của mình lại tác
dụng với amoni sunfit và tạo ra thiosunfat:
(NH
4
)
2
SO
3
+ S = (NH
4
)
2
S
2
O
3
Sau 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
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.
1.3.1 Hệ thống xử lý SO
2
bằng amoniac theo chu trình
Sơ đồ hệ thống xử lý SO
2
bằng amoniac theo chu trình được thể hiện ở hình 3
Khói thải từ lò sau khi được lọc sạch tro bụi đi vào scrubơ 1 và được tưới nước
tuần hoàn. Khói được làm nguội đến 30
o
C, còn bụi cặn được thải ra ngoài.
Trong nước tuần hoàn dùng cho quá trình làm nguội khói trong scrubơ 1 có
chứa bụi, SO
2
và H
2
SO
4
. Lượng khí SO
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