Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
h. Phương pháp CaCO3 hoặc CaO: [42, 69, 70]

h. Phương pháp CaCO3 hoặc CaO: [42, 69, 70]

Tải bản đầy đủ - 0trang

Cơ sở lý thuyết của quá trình xử lý SO2 bằng sữa vơi được mơ tả như sau :

• Q trình hồ tan khí SO2 trong nước :

SO2 (Khí) → SO2 (Hồ tan)

(1.32)

CO2 (Khí) → CO2 (Hồ tan).

(1.33)

+



-



SO2(hồ tan) + H2O → H + HSO3

+

CO2 (Hoà tan) + H2O → H + HCO3

-



(1.34)

(1.35)

-



SO2(hoà tan) + HCO3 → CO2 + HSO3 .



(1.36)



HSO3

HCO3



(1.37)









+



2H + SO3

+

2H + CO3



(1.38)



• Q trình hồ tan sữa vôi :

Ca(OH)2 (Rắn) ↔ Ca(OH)2 (Lỏng).

2+



-



Ca(OH)2 (Lỏng) ↔ Ca + 2OH .

• Phản ứng với SO2 hồ tan :

2+



(1.39)

(1.40)



2-



Ca + SO3 ↔ CaSO3 (lỏng).



(1.41)



CaSO3 (lỏng) + 1/2H2O ↔ CaSO3.1/2 H2O (rắn).



(1.42)



2+



2CO3



Ca +

↔ CaCO3 (rắn).

• Q trình ơ xí hố (trong trường hợp khí thải có ơ xi).

-



2=



+



HSO3 + 1/2 O2 ↔ SO4 + H .

2+



(1.44)



2SO4



↔ CaSO4 (lỏng).

CaSO4 (lỏng) + 2 H2O ↔ CaSO4.2 H2O (rắn).

Ca +



(1.43)



(1.45)

(1.46)



Sản phẩm của phản ứng là CaSO3.1/2H2O tan rất ít trong nước và kết tủa. Nếu

như trong khí thải còn có o xi dư thì nó sẽ bị ơ xi hố để trở thành CaSO4.2H2O bền

vững hơn CaSO3.1/2H2O. Từ hệ phương trình thấy cần tiến hành các bước xử lý

SO2 trong khí thải gồm:

1. Chuyển hố SO2 tới bề mặt phân chia pha khí - lỏng.

2. Hoà tan SO2 vào trong dung dịch.

3. Hoà tan Ca(OH)2.

2+



2-



4. Phản ứng giữa Ca với SO3 tạo ra CaSO3.

5. Kết tủa CaSO3.1/2H2O.

6. Ơ xi hố CaSO3.1/2H2O thành CaSO4.2 H2O.

2+



2-



7. Phản ứng giữa Ca với SO4 tạo CaSO4.

8. Kết tủa CaSO4.2 H2O.

Ưu điểm của phương pháp:

Quy trình cơng nghệ đơn giản, chi phí hoạt động thấp, chất hấp thụ dễ tìm và rẻ

tiền, có khả năng xử khí mà khơng cần làm nguội và xử lí bụi sơ bộ.

47



Q trình hấp thụ bằng huyền phù CaCO3 (thành phần rắn : lỏng = 1:10, kích

thước hạt CaCO3 0,1 mm )

Khi đồng thời hấp thụ nhiều khí, vận tốc hấp thụ của mỗi khí bị giảm sút. Khí

hấp thụ hóa học trong tháp chảy màng hay tháp đệm sẽ xuất hiện hiện tượng đối

lưu trên bề mặt. Bản chất của hiện tượng này là trên bề mặt phân chia pha

xuất hiện dòng đối lưu cưỡng bức thúc đẩy quá trình truyền khối.

Quá trình hấp thụ được thực hiện trong nhiều tháp khác nhau : tháp đệm,

tháp chảy màng, tháp đĩa, tháp phun, tháp sủi bọt và tháp tầng sơi.

• Tháp hấp thụ phải thỏa mãn các yêu cầu sau : hiệu quả và có khả năng cho khí

xun qua, trở lực thấp (< 3.000 Pa), kết cấu đơn giản và vận hành thuận tiện, khối

lượng nhỏ, không hay tắc nghẽn bởi cặn sinh ra trong q trình hấp thụ.

• Tháp đệm thường được sử dụng khi năng suất nhỏ, môi trường ăn mòn, tỉ

lệ lỏng : khí lớn, khí khơng chứa bụi và q trình hấp thụ khơng tạo ra cặn lắng.

• Tháp đĩa thường kinh tế hơn vì nó cho phép vận tốc khí lớn và do đó giảm

đường kính tháp.Tháp đĩa được sử dụng khi năng suất lớn , lưu lượng lỏng nhỏ

và mơi trường khơng ăn mòn. Phổ biến nhất là tháp đĩa lỗ.

• Tháp có cơ cấu phun chất lỏng bằng cơ học hay bằng áp suất được gọi là

tháp phun. Tháp phun được dùng khi yêu cầu trở lực bé và khí có chứa hạt rắn.

Tháp hấp thụ với lớp đệm chuyển động theo nhiều dạng khác nhau đang được

nghiên cứu ứng dụng.[73,75]

Nhận xét: Như vậy từ đặc điểm của các phương pháp xử lý khí SO2 thì phương

pháp hấp thụ với chất hấp thụ là dung dịch Ca(OH)2 được sử dụng với ưu việt hơn

hắn. Quá trình này có thể thực hiện trên nhiều dạng thiết bị hấp thụ khác nhau,

tuy nhiên với khí phát sinh từ lò đốt với nhiều thành phần khác nhau, đặc biệt

trong khí thải này có khá nhiều bụi nên việc sử dụng hệ thống thiết bị Venturi để

xử lý khí SO2 trong thực tế sẽ tránh hiện tượng tắc nghẽn bởi cặn sinh ra trong

quá trình hấp thụ và làm tăng q trình tiếp xúc giữa hai pha từ đó tăng hiệu suất

hấp thụ khí.

1.5.4. Hệ thống thiết bị hấp thụ Venturri [73]

Khi hệ thống thiết bị venturri vận hành thì nước hoặc hoặc chất lỏng để

rửa khí được phun qua ống venturri. Khi qua phần eo thắt của venturri thì dưới tác

dụng của áp lực chất lỏng được phân tán thành những hạt sương nhỏ và tiếp xúc

với hỗn hợp khí sẽ xảy ra q trình hấp thụ. Sau đó, hỗn hợp khí, hơi và các hạt

lỏng sẽ đi qua một xyclon ướt hoặc tháp đệm với mục đích tách các hạt lỏng

48



khỏi khí một cách dễ dàng.



49



C hÊt lỏ ng và

o



Khívà o



Khísạ c h

ra



Hỡnh 1.6 Cm thit bị hấp thụ Venturi với tháp tách lỏng dạng cyclon

Hình 1.6 là cụm thiết bị hấp thụ Venturi với tháp tách lỏng dạng xyclon.

Thiết bị này được thiết kế để sử dụng với mục đích hấp thụ hỗn hợp khí có lẫn các

hạt bụi có kích thước từ 1-3µm. Hệ thống được thiết kế đơn giản, có thể sử dụng

bất kỳ vật liệu nào để thiết kế, quá trình làm việc khơng cần bố trí thêm quạt hút

hoặc hệ thống ống thổi nào cả, điều này cho thấy khí sử dụng thiết bị venturi có

lợi thế rất lớn về chi phí đầu tư ban đầu thấp. Tỷ lệ lỏng/khí qua thiết bị khá cao sẽ

tạo điều kiện cho quá trình hp th khớ tt hn



49



Khísạ ch ra



Chất lỏng vào



Khớ vo



Chất láng ra



Hình 1.7- Cụm thiết bị hấp thụ Venturi với tháp tách lỏng dạng tháp đệm

Hình 1.7 là cụm thiết bị hấp thụ kết hợp giữa venturi và tháp tách lỏng, khí

dạng đệm. Đây là dạng tháp đảm bảo tốt q trình xử lý hơi từ lò đốt bằng q

trình hấp thụ và có những ưu việt hơn hẳn những hệ thống hấp thụ khác đặc biệt

đối với khí cần xử lý có lẫn bụi. Cụm thiết bị này có những ưu việt sau:

-



Sử dụng để hấp thụ hỗn hợp khí có lẫn bụi



-



Chịu được nhiệt độ cao



-



Q trình ngưng tụ để tách mù cao



-



Quá trình hấp thụ đạt hiệu suất cao

50



-



Khơng cần bố trí thêm quạt hút hoặc hệ thống ống thổi cho q

trình phun lỏng



-



Có thể sử dụng bất kỳ vật liệu nào để chế tạo thiết bị, chi phí đầu tư thấp.



Tuy nhiên cần phải có những số liệu chính xác về kích thước, giá cả và ảnh

hưởng của các yếu tố tới quá trình làm sạch khí mà từ đó có thể nghiên cứu

tính tốn, thiết kế theo yêu cầu

1.5.5. Kết luận

Như vậy từ thực tế cho thấy, khí thải từ các lò đốt chất thải rắn nguy hại

không những độc hại mà vô cùng phong phú và đa dạng. Lựa chọn được cơng

nghệ thích hợp có ý nghĩa quan trọng trong việc xử lý khí thải phát sinh từ lò

đốt, cho phép giảm thiểu tối đa lượng khí thải độc hại phát tán vào khơng khí.

Như phần trên đã đưa hiện nay tại Việt Nam thì lò đốt hai buồng loại tĩnh đã được

chế tạo và sử dụng đốt chất thải rắn nguy hại, với việc xử lý khí thì hấp thụ là

một phương pháp phổ biến, trong đó một hay nhiều chất ở pha hơi hay pha khí

bị tiếp nhận bởi một chất lỏng. Thiết bị hấp thụ khí độc bằng phương pháp rửa

khí thường dùng là thiết bị khác nhau. Trong đó, chất lỏng được phun thành các

hạt nhỏ tiếp xúc với khí thải và hấp thụ khí độc hại dễ hồ tan trong chất hấp thụ

hay dễ phản ứng với các tác nhân hấp thụ như SO2, HF, HCl….

Qua phân tích tài liệu ở trên thì lựa chọn hệ thống thí nghiệm để nghiên cứu

xử lý khí phát sinh từ lò đốt chất thải nguy hại gồm 3 phần chính:

-



Lò đốt tĩnh loại hai buồng đốt



-



Hệ thống xử lý phát sinh chính là cụm thiết bị hấp thụ venturi



-



Ống khói



Đối tượng xử lý: Khí SO2 (đây là khí có nồng độ phát sinh cao nhất so với tiêu

chuẩn cho phép)

Phương pháp xử lý: quá trình hấp thụ bằng dung dịch Ca(OH)2

Tuy nhiên để đánh giá quá trình xử lý cần xác định xây dựng mơ hình thí

nghiệm, khảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới q trình xử lý khí SO2 phát sinh từ lò

đốt và từ cơ sở kết quả thí nghiệm xây dựng cơng thức thực nghiệm để tính tốn

đạt hiệu suất xử lý khí SO2 tốt nhất, đảm bảo các tiêu chuẩn cho phép về khí thải

hiện hành tại Việt Nam.



51



CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU, THIẾT BỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN

CỨU

2.1. PHƯƠNG PHÁP LẬP MƠ HÌNH THỰC NGHIỆM THỐNG KÊ

2.1.1. Quy hoạch thực nghiệm trong nghiên cứu q trình cơng nghệ

Trong các nghiên cứu thực nghiệm hố học và cơng nghệ hố học, có rất nhiều

các bài tốn thực nghiệm được mơ tả thành bài tốn cực trị: xác định điều kiện

tối ưu của quá trình, thành phần tối ưu của hỗn hợp…Sự phân bố thích hợp của

các điểm trong khơng gian nhân tố và phép biến đổi tuyến tính toạ độ đã khắc

phục được những nhược điểm của phương pháp cổ điển và chỉ ra sự tương quan

giữa các hệ số của phương trình hồi quy.

Việc chọn kế hoạch thực nghiệm dựa vào nhiệm vụ nghiên cứu và đặc tính của

đối tượng. Q trình nghiên cứu thường được tiến hành theo từng giai đoạn.

Kết quả thu được ở mỗi giai đoạn chỉ ra phương pháp nghiên cứu tiếp theo.

Như vậy, khả năng điều khiển tối ưu bằng thực nghiệm được hình thành.

Quy hoạch hố thực nghiệm cho phép thay đổi đồng thời tất cả các yếu tố

ảnh hưởng đến quá trình đồng thời cho phép đánh giá về lượng các hiệu ứng cơ

bản và các hiệu ứng tương hỗ với số lần thí nghiệm ít hơn nhiều lần nhưng sai số

nhỏ hơn so với phương pháp nghiên cứu cổ điển.

Để xác lập mơ tả thống kê đối tượng hố học và cơng nghệ hố học, cần

thực hiện các bước sau: xác định các thơng số của mơ hình mơ tả hệ, xác lập cấu

trúc hệ; xác định hàm toán mơ tả; xác định các tham số của hàm tốn; kiểm tra

tính tương hợp mơ tả đó và cải tiến nếu cần.

2.1.1.1. Xác định hệ

Số các yếu tố độc lập tối đa ảnh hưởng lên hệ xác định theo công

thức: F = Fđk + Fh

Fđk: bậc tự do điều khiển

Fh: bậc tự do hình học của hệ

Tuỳ theo yêu cầu nghiên cứu ta chỉ cần chọn k yếu tố (k  F) ảnh hưởng lên

hàm mục tiêu y nào đó hoặc nhiều hàm mục tiêu. Việc lựa chọn này cần căn cứ vào

các yếu tố sau:

- Đặc điểm của hệ cần nghiên cứu: ở đây ta cần phải tìm xem những yếu tố

nào ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp tới hệ mà ta nghiên cứu rồi liệt kê chúng

ra.

- Đặc điểm thiết bị sử dụng khi nghiên cứu và thực nghiệm: ở đây chủ yếu là

các yếu tố đặc trưng cho tính chất hình học của thiết bị, loại thiết bị.



52



- Những đặc điểm gây ra bởi quá trình: gồm các yếu tố có ảnh hưởng đặc

biệt đến hiệu suất của quá trình hoặc đến các yếu tố mục tiêu mà ta đang cần

nghiên cứu.

Như vậy, sau khi liệt kê được tất cả những yếu tố ảnh hưởng trên ta mới chọn

ra một số các yếu tố quan trọng nhất nhưng cần chú ý là các yếu tố này phải độc

lập với nhau.[33]

2.1.1.2. Xác định cấu trúc của hệ

Hệ chỉ là một hộp đen (một phần tử mà chủ thể khơng biết rõ cấu trúc và

tính chất bên trong).

Do đối tượng nghiên cứu của quy hoạch thực nghiệm thường dùng là những

hệ phức tạp, với cơ chế chưa được hiểu biết đầy đủ nhờ các mơ hình lý thuyết,

nên có thể hình dung chúng như “hộp đen” trong hệ thống điều khiển gồm các tín

hiệu đầu vào và đầu ra.

E

X



Y



Đối tượng

nghiên cứu



Z



X, Z, E: tín hiệu đầu vào. Y:

tín hiệu đầu ra.

Các tín hiệu đầu vào được chia thành các nhóm:

- Các biến kiểm tra được và điều khiển được, mà người nghiên cứu có thể

điều chỉnh theo dự định, biểu diễn bằng véctơ: X = [x1, x2, …, xn] thường là các

biến thay đổi theo thời gian một cách đơn điệu.

- Các biến kiểm tra được, nhưng không điều khiển được, biểu diễn bằng

véctơ: Z = [z1, z2, …, zk] là các biến ngẫu nhiên, có tính hệ thống nào đó.

- Các biến khơng kiểm tra và khơng điều khiển được, biểu diễn bằng véctơ: E =

[e1, e2, …, ef] thuộc loại ngẫu nhiên, thường được gọi là “nhiễu” trong các thực

nghiệm.

Véctơ Y = [y1, y2, …, yh] gồm các chỉ tiêu đầu ra dùng để đánh giá đối tượng

nghiên cứu, nó phụ thuộc vào các thơng số ảnh hưởng. [33,37]

2.1.1.3. Xác định hàm tốn mơ tả hệ

Hàm tốn mơ tả hệ có dạng y=  (xj) là hàm nhiều biến (j=1  k). Việc chọn

biến ra y dựa trên cơ sở:

- Kết quả quan sát ở những đại lượng ra y1, ……,yq là những đại lượng ngẫu

nhiên có phân bố chuẩn độc lập.

53



- Hàm mục tiêu có thể là những chỉ tiêu công nghệ hay chỉ tiêu kinh tế kỹ

thuật…

- Kết quả của hàm mục tiêu (thông số tối ưu) phải tập trung cao nghĩa là khi

lặp lại nhiều lần cùng một thí nghiệm thì giá trị thu được không sai lệch lớn.

Hàm nhiều biến này của một đại lượng đầu ra có thể khai triển thành

chuỗi Taylor và có dạng tổng quát:



yq

0



k



k



 j x  







j



j 1







j ,u 1

j u



k



ju



2

 jj x j ...



xj



xu







j 1



y: hàm hồi quy lý thuyết với q chỉ tiêu.

β0: hệ số hằng lý thuyết;

βuj: hệ số tương hỗ kép lý thuyết;

βj: hệ số tuyến tính lý thuyết;

βjj: hệ số bình phương (hệ số phi tuyến tính) lý thuyết.

Muốn xác định chính xác các hệ số β thì số thí nghiệm N phải tiến tới vô cùng.

Trong thực tế, quy hoạch thực nghiệm chỉ thiết lập mơ hình thống kê với số N hữu

hạn và hàm hồi quy thực nghiệm có dạng:





yq

b0



k



+



bj x j 

j1



k



b



ju



x j xu +



j ,u1

ju



k



b



jj



x



j



2



...



j1



Thường bước ban đầu chọn hàm với bước một hoặc hai có thể cả bước ba,

tức là với các thành phần tuyến tính (chỉ xác định xem hàm toán phụ thuộc vào

những yếu tố nào, chưa biết được vùng tối ưu). Nếu khẳng định là vùng tối ưu

cần có thành phần bốn, với thành phần bậc cao hơn thường khơng cần thiết vì mơ

tả thống kê chỉ mô tả bức tranh thực nghiệm (tức xác định chế độ tối ưu) chứ

không mô tả bản chất hệ.

2.1.1.4. Xác định các tham số của mơ hình thống kê

Xác định các hệ số của phương trình hồi quy phải dùng thực nghiệm. Số thực

nghiệm phải lớn hơn hoặc bằng số tham số của mơ hình N l (giá trị bằng khi bão

hồ), trong đó l là số tham số của mơ hình.

Theo phương pháp bình phương tối thiểu, nghĩa là tổng sai số bình phương

của hàm thực nghiệm và lý thuyết phải bé nhất:

N





2

i

− yi 

 





yi

54



min





y i : giá trị tính từ hàm hồi quy lý thuyết.



55



N



k



k



 [y (  bj x j   b ju x j

j ,u

i 1 i

j

b0

1

1

xu



k



 bjj x j ...)] min



j u



2



2



j

1



Tức là phải thoả mãn điều kiện:





 với j = 0, k



0

bj



buj 0 với u, j = 1, k , u≠j



bjj 0 với j = 1, k



Hệ trên sẽ hình thành hệ phương trình chuẩn.

Căn cứ trên hệ phương trình chuẩn sẽ xác định được các hệ số b.

Viết dưới dạng ma trận: X*XB = X*Y

B = [X*X]



1



X*Y



X: ma trận các yếu tố thực nghiệm độc lập (biến số)

x: biến mã hoá được xác định như sau



xj



z j zj



o



o



( j = 1, 2, …, k) ; zj: giá trị thực của biến xj.



z

j



z j : giá trị trung bình của biến Zj (hay mức cơ sở) được tính theo công thức:

max



max



z z

z oj

j

j

 2



Zj



– mức cao của biến Zj



min

Zj



– mức thấp của biến Zj



z



max

j



min



min



zj

z j 

o

2

Điểm có toạ độ (z1 , z2 , …, zk ) gọi là tâm kế hoạch.

o



o



z j : là khoảng thay đổi



theo trục zj.

Từ hệ toạ độ (z1, z2, …, zk) ta chuyển sang hệ toạ độ không thứ nguyên mới (x1,

x2, …, xk) nhờ biểu thức biến đổi là:



xj



z j zj

z



o



( j = 1, 2, …, k)



j



Trong hệ không thứ nguyên toạ độ mức trên là +1, toạ độ mức dưới là -1,

55



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

h. Phương pháp CaCO3 hoặc CaO: [42, 69, 70]

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×