Đề tài Công nghệ xử lý khí H2S

KIỂM SOÁT Ô NHIỄM KHÔNG KHÍCÔNG NGHỆ XỬ LÝ KHÍ H2S Mở đầuIMục tiêuIITài liệu tham khảoVIIINội dung nghiên cứu IVKết luận – kiến nghịNỘI DUNG TRÌNH BÀYI. MỞ ĐẦU Ngày nay, khi đất nước ngày càng công nghiệp hóa, hiện đại hóa, kéo theo đó là các nhà máy xí nghiệp mọc lên như nấm để đáp ứng nhu cầu thị trường. Việc áp dụng các công nghệ sản xuất tiên tiến, gia tăng sản phẩm đã đáp ứng được nhu cầu tiêu dùng của người dân. Khí thải H2S là khí độc hại, không màu sắc nhưng có mùi khó chịu được đưa vào khí quyển với những lượng rất lớn có nguồn gốc tự nhiên và nhân tạo. Vấn đề khí thải H2S thực sự trở thành vấn đề mang tính cấp bách và cần có những giải pháp hiệu quả nhằm kiểm soát và xử lý triệt để tránh gây ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ con người và ô nhiễm môi trường.I. MỞ ĐẦU II. Mục tiêu Nắm được một số công nghệ xử lý khí H2S cả về quy trình phản ứng và nguyên lý hoạt động.Tìm hiểu thêm về các ưu, nhược điểm của từng công nghệ trong quá trình xử lý khí H2SCƠ SỞ LÝ THUYẾT3.1 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KHÍ H2S 3.2III. NỘI DUNG NGHIÊN CỨUHydro sunfua (H2S) là chất không màu, có mùi hôi khó chịu (mùi trứng thối)H2S là chất khí linh động, có khả năng gây ăn mòn mạnh, nhất là khi có hơi ẩm. Khi tan trong nước, tạo thành dung dịch axit yếu, dung dịch axit này có thể gây ăn mòn điểm với sự có mặt của O2 hoặc CO2.H2S ít tan trong nước, tan nhiều trong dung môi hữu cơ.3.1. Cơ sở lý thuyếtKhái niệmNguồn gốc.Khí H2S xuất hiện trong khí thải của các quá trình:• Tinh chế dầu mỏ• Tái sinh sợi• Khu vực chế biến thực phẩm• Xử lý rác thảiTrong công nghiệpKhí H2S phát sinh trong tự nhiên bởi quá trình thối rữa của các CHC dưới tác dụng của vi khuẩn từ :• Rác thải, cống trình• Bờ biển• Ao tù, hồ nước cạn• Hầm lò khai thácthan• Các vệt núi lửaTrong thiên nhiênTính khử Tính axitTrong dung dịch H2S điện li 2 nấc. Tính chất hóa họcNồng độ 5 ppm gây ngộ độc, chóng mặt, nhức đầu.Nồng độ 500 ppm, gây viêm phổi và tiêu chảyNồng độ >150 ppm, có thể gây tổn thương màng nhầy của cơ quan hô hấp.Tiếp xúc ngắn với H2S ở nồng độ từ 700–900 ppm: chúng sẽ nhanh chóng xuyên qua màng túi phổi, xâm nhập vào mạch máu và gây tử vong.Đối với con ngườiĐối với thực vậtThương tổn lá câyRụng láGiảm sinh trưởngÝ nghĩa môi trườngPHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤPHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ3.2. PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝXử lý khí H2S bằng natri cacbonat, amoni cacbonat hoặc kali photphatXử lý H2S bằng AmoniacXử lý khí H2S bằng Natri thioasenat3.1. PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤXử lý H2S bằng xút (NaOH) Xử lý khí H2S bằng Natri cacbonat (Na2CO3 ) 1. Xử lý khí H2S bằng natri cacbonat, amoni cacbonat hoặc kali photphat Xử lý khí H2S bằng Natri cacbonat (Na2CO3 ) Ưu điểmCó tính bền vững Dùng hơi nước để làm bay hơi và thu hồi H2SPhản ứng của nó với H2S mang tính chất chọn lựa khi có mặt của khí SO2 trong khí thải.Người ta có thể thay thế Na2CO3 bằng K3PO4 Phản ứng khử H2S xảy ra như sau: K3PO4 + H2S = K2HPO4 + KHS Xử lý khí H2S bằng Kali photphat (K3PO4 )Ngoài ra, có thể dùng amoni cacbonat và kali cacbonat làm dung dịch hấp thụ đối với H2S: (NH4)2CO3 + H2S = (NH4)2S + H2O + CO2 Dung dịch (NH4)2S sau hấp thu được phân giải thành NH3 và H2S (NH4)2S = NH3 và H2SXử lý khí H2S bằng Amoni cacbonatHình 15.2 Sơ đồ hệ thống xử lý khí H2S bằng amoni cacbonatTrong đó: 1- tháp hấp thụ; 2- tháp oxy hóa; 3- thùng phân ly; 4- thùng chứa lưu huỳnh; 5- thùng rửa; 6- máy lọc ly tâm. khí H2S kết hợp với NaOH theo các phản ứng sau đây: H2S + 2NaOH = Na2S + 2H2O Na2S + H2S = 2NaHS Na2S + H2O = NaHS + NaOH Song song với các phản ứng trên, xút còn có tác dụng với cacbonic: CO2 + NaOH = NaHCO3 NaHCO3 + NaOH = Na2CO3 + H2O2. Xử lý H2S bằng xút (NaOH)Ngoài phản ứng khử H2S, trong dung dịch còn xảy ra quá trình oxy hóa natri sunfua Na2S thu được từ phản ứng ở trên(natri hydrosunfua và hy posunfit) Na2S + H2O = NaHS + NaOH 2NaHS + 2O2 = Na2S2O3 + H2OCác phản ứng phụ trên là có lợi vì chúng góp phần làm giảm nhẹ khu xử lý dung dịch đã dùng xong trước khi thải ra bên ngoài.2. Xử lý H2S bằng xút (NaOH)Lưu ýNồng độ chất kiềm trong dung dịch hấp thụ đi vào tháp được khống chế ở mức 7g/lVận tốc khí trong tháp là 0,6 m/sLượng NaOH hoặc CaO tiêu hao quy về cho 1kg lưu huỳnh là 8kg2. Xử lý H2S bằng xút (NaOH)1. Phương pháp đảm bảoxử lý được 100% H2S trong khí thải.2. Hệ thống xử lý không đòi hỏi chế tạo bằng vật liệu chống acid.3. Thiết bị rửa khí có lớp đệm còn có khả năng hạ nhiệt độ và lọc bụi ướt có trong khí thải.Ưu điểm1. Khó khăn trong khâu vệ sinh vật liệu đệm.2. Dễ gây tắc nghẽn vật liệu đệm do quá trình tích tụ cặn .Nhược điểm2. Xử lý H2S bằng xút (NaOH)Sử dụng amoniac trong tháp hấp thụ để xử lý khí H2S. H2S trong khí thải tiếp xúc trực tiếp với dung dịch amoniac theo phản ứng: 2NH3 +H2S =(NH4)2S Sau đó (NH4)2S phân giải lại thành NH3 và H2S ở môi trường nhiệt độ và áp suất thích hợp.3. Xử lý H2S bằng Amoniac NH3 từ quá trình phân giải sẽ quay lại chu trình làm việc, còn H2S được đưa sang công đoạn điều chế acid hoặc S đơn chất3. Xử lý H2S bằng AmoniacQuá trình xử lý tuần hoàn được 100% dung dịch hấp thu.Quá trình vận hành đơn giản, được áp dụng rộng rãiliệu dễ kiếm,giá thành rẻƯu ĐiểmTốn thời gian hạ nhiệt cho quá trình giải hấp.Có mùi hôi khaiNhược điểm4.Xử lý khí H2S bằng Natri thioasenatChuẩn bị Natri thioasenat:2Na2CO3+As2O3 + H2O ↔2NaHAsO3+ 2CO2Khi đó: 2Na2HAsO3+ 5H2S↔ Na4As2S5+6H2O Na4As2S5 + O2↔Na4As2S5O2Phản ứng hấp thụ và hoàn nguyên H2S +Na4As2S5O2 =Na4As2S6O +H2O (1)2Na4As2S6O +O2= 2 Na4As2S2O5 +2S (2)Hai phản ứng (1) và (2) nêu trên xảy ra rất nhanh, nếu trường hợp nồng độ H2S cao hoặc quá trình hấp thụ kéo dài thì phản ứng phụ sẽ xảy ra sau phản ứng(1):Na4As2S6O +H2S =Na4As2S7+H2O (3)2 Na4As2S7 +O2 = 2 Na4As2S6O +2S (4)4.Xử lý khí H2S bằng Natri thioasenat4.Xử lý khí H2S bằng Natri thioasenat3.2. PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ1. Xử lý H2S bằng oxit Sắt (Fe2O3) Cơ sở lý thuyết:• Các phản ứng: Fe2O3 +3H2S =Fe2S3 +3H2O (28 ÷ 30oC , độ ẩm 30% ) 2 Fe2S3 +3O2 = 2 Fe2O3 +6S • Sau bão hòa, oxit sẽ được hoàn nguyên bằng oxy trong không khí với sự tham gia của hơi nước. Các phương pháp để hoàn nguyên vật liệu:Oxy hóa vật liệu hấp phụ bằng oxykhông khí Hoàn nguyên liên tục: bổ sung vào dòng khí cần xử 1 lượng oxy sao cho lượng oxy hỗn hợp khí gấp 1,5 lần lượng oxy l. Thuyết cần cho quá tr.nh oxy hóa => quá trình hoàn nguyên sẽ diễn ra song song với quá trình hấp phụ.1. Xử lý H2S bằng oxit Sắt (Fe2O3) Hệ thống kiểu nhiều bình hấp phụ1. Xử lý khí H2S bằng oxit sắt (Fe2O3) Nguyên lý hoạt độngHệ thống kiểu tháp gồm nhiều tầng hấp phụNgoài ra còn có thể sử dụng:• Quặng bùn có chứa sắt (III) hyđroxit để khử H2S theo phản ứng sau: 3H2S +2Fe(OH)3 =Fe2S3 +6H2O +62.5 kJ/mol => Áp dụng với khí thải có nồng độ H2S dưới 0,5% tức dưới 7,5 g/m3• Sau khi bão hòa, vật liệu hấp phụ được hoàn nguyên: 2Fe2S3 +3O2 +6H2O = 4Fe(OH)3 +6S + 606 kJ/mol 1. Xử lý khí H2S bằng oxit sắt (Fe2O3) Oxit kẽm làm vật liệu hấp phụ để khử H2S theo phản ứng sau: ZnO + H2S→ ZnS +H2O Khi loại vật liệu này hết tác dụng người ta thay mới chứ không hoàn nguyên vì quá trình hoàn nguyên phức tạp, không kinh tế.=> Chỉ áp dụng để xử lý 1 lượng khí thải nhỏ.  Lưu ý: Khi loại vật liệu này hết tác dụng người ta thay mới chứ không hoàn nguyên vì quá trình hoàn nguyên phức tạp, không kinh tế.Vì vậy phương pháp này chỉ áp dụng để xử lý một lượng khí thải nhỏ với nồng độ ban đầu không lớn lắm.1. Xử lý khí H2S bằng oxit sắt (Fe2O3) Quy trình đơn giản dễ thực hiệnHiệu suất rất cao >90%Vật liệu rẻ tiền Ưu điểmTùy theo phương pháp hoàn nguyên mà có nhược điểm khác nhauMất thời gian để thay vật liệu lọc Nhược điểm1. Xử lý khí H2S bằng oxit sắt (Fe2O3) Xảy ra nhờ hiện tượng oxy hóa khí H2S trên bề mặt của than theo phản ứng: H2S + ½ O2→ H2O + S + 222 kJ/mol Sự tích tụ trong lớp than => vật liệu hấp thụ trở nên bão hòa, lúc đó cần tiến hành hoàn nguyên vật liệu hấp phụ bằng 2(NH4 )2S theo phản ứng: 2(NH4 )2S + 6S → 2(NH4)2S4 Hoặc là: (NH4)2S + 9(n ÷1)S → (NH4)2Sn2. Xử lý khí H2S bằng than hoạt tính Sau đó dung dịch phân hủy bằng hơi ở nhiệt độ 125÷ 130oC và áp suất ( 1,7÷ 2)×105 Pa để thu lại (NH4)2S và lưu huỳnh đơn chất: (NH4)2Sn → (NH4)2S + (n+1)S2. Xử lý khí H2S bằng than hoạt tính 2. Xử lý khí H2S bằng than hoạt tính Ưu điểmQuy trình đơn giản dễ thực hiệnHiệu suất rất cao > 90%Độ tinh khiết của lưu huỳnh 99,9%Khí thái cần phải lọc bụi trước khi đưa vào hệ thống hấp phụ ( nồng độ bụi xuống còn 2÷3 mg/m3)Nhược điểm2. Xử lý khí H2S bằng than hoạt tính IV. KẾT LUẬN Nhu cầu sử dụng các công nghệ xử lý H2S ở nước ta ngày càng lớn, phục vụ cho bảo vệ môi trường. Mỗi công nghệ xử lý đều có ưu, nhược điểm riêng, vì vậy việc lựa chọn các loại công nghệ phải được cân nhắc cho phù hợp với nguồn gốc, tính chất của khí. V. TÀI LIỆU THAM KHẢOGS.Trần Ngọc Chấn. Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải (Tập 3) NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 2004.Phạm Ngọc Đăng.Môi trường không khí. NXB Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 1997.Hoàng Kim Cơ. Kỹ thuật lọc bụi và làm sạch khí. NXB Giáo dục, Hà Nội, 1999https://123tailieu.com/cong-nghe-xu-ly-khi-thai.html