Tài liệ u đư ợ c cung cấ p bở i diễ n đàn kỹ sư môi trư ờ ng Việ t 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 nước 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 CO2BẰNG ETANOLAMIN ”
http://kysumoitruong.vn
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 đãđang và tiếp 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
sống của con người và các sinh vật trên trái đất.
-Sự dâng cao mực nước biển do tan băng dẫn tới sự ngập úng của các
vùng đất thấp, các đảo nhỏ trên biển.
-Sự di chuyển của các đới khí hậu tồn tại hàng nghìn năm trên các vùng
khác nhau của trái đất dẫn tới nguy cơ đe doạ sự sống của các loài
sinh vật, các hệ sinh thái và hoạt động của con người.
-Sự thay đổi cường độ hoạt động của quá trình hoàn lưu khí quyển, chu
trình tuần hoàn nước trong tự nhiên và các chu trình sinh địa hoá khác.
-Sự thay đổi năng suất sinh học của các hệ sinh thái, chất lượng và
thành phần của thuỷ quyển, sinh quyển, các địa quyển.
Tài liệ u đư ợ c cung cấ p bở i diễ n đàn kỹ sư môi trư ờ ng Việ t Nam
2
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 quốc gia trên thế giới đã họp tại New York ngày 9/5/1992 và đã
thông qua Công ước Khung về Biến đổi khí hậu của Liên Hợp Quốc. Công
ước này đặt ra mục tiêu ổn định các nồng độ khí quyển ở mức có thể ngăn
ngừa được sự can thiệp của con người đối với hệ thống khí hậu. Mức phải
đạt nằm trong một khung thời gian đủ để các hệ sinh thái thích nghi một cách
tự nhiên với sự thay đổi khí hậu, bảo đảm việc sản xuất lương thực không bị
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 sương
mù và giọt lỏng
Xử lý tạp chất
khí
Xử lý tạp chất
hơi
Phươ
ng
pháp
khô
Phươ
ng
pháp
ướt
Buồng
lắng
Thiết
bị rửa
khí :
trần ,
đệm ,
mâm ,
va
đập.
Thiết bị
thu bụi
Xiclon
Lọc:
vải,
sợi,
hạt,
sứ.
Phươ
ng
pháp
ngưng
tụ
Phươ
ng
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
tĩnh,
động ,
và
tầng
sôi.
Tháp
hấp
thụ
:phun,
mâm,
đệm,
màng,
phun.
Tài liệ u đư ợ c cung cấ p bở i diễ n đàn kỹ sư môi trư ờ ng Việ t Nam
3
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 loại các phương pháp xử lý khí thải được trình bày ở hình trên.
Để xử lý các aerosol ( bụi, khói, sương ) người ta sử dụng phương
pháp khô, ướt và tĩnh điện . Trong thiết bị ướt có sự tiếp xúc giữa khí bụi và
nước, nhờ đó bụi được sa lắng trên các giọt lỏng, trên bề mặt bọt khí hay trên
các màng chất lỏng. Trong thiết bị lọc tĩnh điện, các aerosol được tích điện và
lắng trên điện cực.
Để xử lý khí và hơi chất 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 Al2O3được 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 NOx, SOx, COxvà 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 ngưng tụ xảy ra cần phải làm lạnh khí chứa dung môi.
Tài liệ u đư ợ c cung cấ p bở i diễ n đàn kỹ sư môi trư ờ ng Việ t Nam
4
Tài liệu mang tính chất tham khảo.Cấm mọi hình thức kinh doanh trái phép khi chưa được
sự đồng ý của tác giả
Do thành phần hóa học của khí thải phức tạp và nồng độ chất độc cao
nên người ta áp dụng hệ thống xử lý nhiều bậc, và tổ hợp của nhiều phương
pháp khác nhau.
Để bảo vệ không khí xung quanh, đôi khi người ta phải dùng biện pháp
phát tán chất thải vào khí quyển. Trong thực tế, không thể sản xuất không
thải, không thể xử lý triệt để ô nhiễm do kỹ thuật giới hạn hay chi phí lớn …
người ta sử dụng khả năng của tự nhiên phán tán chất thải vào khí quyển. Để
phát tán chất ô nhiễm tốt, người ta xây dựng các ống khói cao đến 300 ÷ 350
m. Biện pháp này tuy có giảm chất thải trong phạm vi gần nguồn thải, nhưng
không bảo vệ được môi trường trong lành. Việc xây dựng các ống khói cao
thải khí vào thượng tầng khí quyển làm tăng khả năng chuyển hóa các oxit
thành axit. Các axit này cùng với sương mù lắng xuống mặt đất ở khoảng
cách hàng ngàn km cách ống thải. Các sương axít tác động xấu lên đất canh
tác, rừng, giảm chất lượng nước tự nhiên, ăn mòn nhà cửa và các công trình
văn hóa.
Do đó, phát tán chất thải bằng ống khói cao không phải là phương pháp
tốt để bào vệ môi trường trong lành. Tuy nhiên, phương pháp này hiện nay
vẫn được áp dụng kết hợp với các phương pháp xử lý có nồng độ thỏa mãn
tiêu chuẩn thải được phép thải qua ống khói có chiều cao thích hợp.
Để giảm ô nhiễm không khí do chất thải công nghiệp, cần hoàn thiện
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 CO2
Tính chất lý hóa của CO2
CTPT : CO2
CTCT : O=C=O
Phân tử lượng : 44 g/mol
Tỷ trọng riêng ở 25oC là 1,98 kg/m3, nặng hơn không khí khoảng 1,5
lần .
Tài liệ u đư ợ c cung cấ p bở i diễ n đàn kỹ sư môi trư ờ ng Việ t 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 hình dạng
tuyến tính. Nó không có lưỡng cực điện. Do nó là hợp chất đã bị ôxi hóa hoàn
toàn nên về mặt hóa học nó không hoạt động lắm và cụ thể là không cháy.
Biểu hiện : Điôxit cacbon là một khí không màu mà khi hít thở phải ở
nồng độ cao ( nguy hiểm do gắn liền với rủi ro ngạt thở ) tạo ra vị chua trong
miệng và cảm giác nhói ở mũi và cổ họng. Các hiệu ứng này là do khí hòa tan
trong màng nhầy và nước bọt, tạo ra dung dịch yếu của axit cacbonic.
Ở nhiệt độ dưới -78oC, diôxit cacbon ngưng tụ lại thành các tinh thể
màu trắng gọi là băng khô. Diôxit cacbon lỏng chỉ được tạo ra dưới áp suất
trên 5,1 bazơ ; ở điều kiện áp suất khí quyển, nó chuyển trực tiếp từ các pha
khí sang pha rắn và ngược lại theo một quá trình gọi là thăng hoa.
Tính tan : CO2tan tương đối tốt trong nước, nhất là ở nhiệt độ thấp.
CO2là anhydrit của axit cacbonic. Nước sẽ hấp thụ một lượng nhất định dioxit
cacbon, và nhiều hơn lượng này khi khí bị nén. Khoảng 1% dioxit cacbon hòa
tan chuyển hóa thành axit cacbonic. Axit cacbonic phân ly một phần thành các
ion bicacbonat ( HCO3- ) và cacbonat ( CO3).
CO2+ H2O → H2CO3; ( k1 = 4,01.10-7 ; k2 = 5,2 . 10-11 )
CO2+ Ca(OH)2→ CaCO3+ H2O
Nguồn gốc của khí cacbon dioxit
CO2sinh ra do quá trình đốt cháy nguyên nhiên liệu.
Nguyên nhiên liệu đốt cháy hoàn toàn CO2+ hơi nước + các
chất khác
( bụi , NOx…)
Nguyên nhiên liệu đốt cháy không hoàn toàn CO2+ hơi
nước + CO + các chất khác
Nguồn phát thải CO2
Tự nhiên :
Dioxit cacbon nguyên thủy trong khí quyển của Trái Đất được tạo ra
trong hoạt động của các núi lửa; nó là cốt yếu để làm ấm và ổn định khí hậu
dẫn đến sự sống. Hoạt động núi lửa ngày nay giải phóng khoảng 130 – 230