Đề tài Xử lý khí thải H2S bằng chất hấp phụ oxit sắt Fe2O3

Đề tài: Xử lý khí thải H2S bằng chất hấp phụ oxit sắt Fe2O3GVHD: Mai Quang Tuấn Nhóm 3: Nguyễn Thị Ánh TràHoàng Thanh TrúcNguyễn Thu ThảoPhan Thị Thu TrangVũ Thành HoàngNguyễn Việt DũngTRƯỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI KHOA MÔI TRƯỜNG------------------------------------------CÁC NỘI DUNG CHÍNHI. Tổng quan về khí Hydro Sunfua H2S 1. Khái niệm-Khí thải H2S là khí độc hại, độc không kém HCN, không màu sắc nhưng có mùi khó chịu (mùi trứng thối) được đưa vào khí quyển với những lượng rất lớn có nguồn gốc tự nhiên và nhân tạo.-Khí H2S ít tan trong nước, tan nhiều trong dung môi hữu cơ.+ Trong sản xuất công nghiệp: Khí H2S xuất hiện trong khí thải của các quá trình chế dầu mỏ, tái sinh sợi hoặc khu vực chế biến thực phẩm , xử lý rác thải.+Trong tự nhiên: H2S phát sinh bởi quá trình thối rữa của các chất hữu cơ dưới tác dụng của vi khuẩn từ rác thải, cống rãnh, bờ biển, ao tù, hồ nước cạn, kể cả từ các hầm lò khai thác than, các vệt núi lửa.2.Nguồn gốc:a) Đối với con người và động vật:-Khí rất độc, chỉ cần nồng độ 5ppm đã gây ngộ độc, chóng mặt, nhức đầu.-Ở nồng độ lớn hơn 150ppm có thể gây tổn thương màng nhầy của cơ quan hô hấp.-Với nồng độ 500ppm gây viêm phổi và tiêu chảy.-Tiếp xúc ngắn với khí H2S ở nồng độ 700-900 ppm thì chúng sẽ nhanh chóng xuyên qua màng túi phổi, xâm nhập vào mạch máu và gây tử vong.b) Đối với thực vật:-Thương tổn lá cây.-Rụng lá.-Giảm sinh trưởng.I. Tổng quan về khí Hydro Sunfua H2S 3.Ý nghĩa môi trường:-Trước kia hệ thống xử lý và thu hồi khí H2S chủ yếu phục vụ cho việc lọc sạch khí công nghiệp.-Ngày nay, hệ thống còn được phát triển để giảm thiểu ô nhiễm bầu khí quyển, bảo vệ môi trường. Khí H2S thu hồi từ hệ thống xử lí có thể trực tiếp biến đôủ thành sản phẩm lưu huỳnh đơ chất hoặc khí SO2 để cung cấp nguyên liệu cho việc sản suất axit sunfuaric.I. Tổng quan về khí Hydro Sunfua H2S 4.Phương pháp xử lý:II. Cơ sở lý thuyết của quá trình xử lý khí H2S bằng phương pháp hấp phụ Fe2O31. Một số khái niệma, Quá trình hấp phụ:Hấp phụ là một hiện tượng ( quá trình) gây ra sự tăng nồng độ của một chất trên bề mặt tiếp xúc giữa 2 pha (rắn – khí; rắn – lỏng; lỏng – khí).Hấp phụ là sự hút các phân tử khí, hơi bởi bề mặt chất hấp phụ.Hấp phụ gồm : hấp phụ vật lí và hấp phụ hóa học.b, Xử lí hơi và khí thải bằng phương pháp hấp phụ:Nguyên lí của phương pháp: hơi và khí độc đi qua lớp chất hấp phụ bị giữ lại nhờ hiện tượng hấp phụ. + Chất hấp phụ là chất giữ chất khác trên bề mặt của nó.+ Chất bị hấp phụ là chất bị giữ lại trên bề mặt của chất hấp phụ.Thông thường có 2 cách để áp dụng phương pháp hấp phụ để xử lí khí thải:+ Cách thứ nhất là sử dụng thiết bị hấp phụ định kỳ.+Cách thứ hai là sử dụng thiết bị hấp phụ liên tục.Vật liệu hấp phụ:+Vật liệu làm chất hấp phụ là các vật liệu xốp với bề mặt trong lớn, được tạo thành do tổng hợp nhân tạo hoặc tự nhiên.+Cấu trúc bên trong của các chất hấp phụ công nghiệp được đặc trưng bởi kích thước và hình dạng khác nhau của khoảng trống và lỗ xốp.II. Cơ sở lý thuyết của quá trình xử lý khí H2S bằng phương pháp hấp phụ Fe2O31. Một số khái niệm2.Cơ sở lý thuyết: -Khí H2S sẽ kết hợp với Oxit sắt theo phản ứng:Fe2O3 + 3 H2S  Fe2S3 +3 H2O (1)2 Fe2S3 +3O2  2 Fe2O3 + 6S (2) II. Cơ sở lý thuyết của quá trình xử lý khí H2S bằng phương pháp hấp phụ Fe2O3 -Sau bão hòa, oxit sẽ được hoàn nguyên bằng oxy không khí để thu lưu huỳnh. Điều kiện tốt nhất là nhiệt độ khoảng 280C -300C, độ ẩm vật liệu hấp phụ khoảng 30%.-Để hoàn nguyên vật liệu, có thể dung một trong các phương pháp:+Oxy hóa vật liệu hấp phụ bằng oxy không khí.+Thổi hỗn hợp khí có chứa 2-3% oxy qua lớp vật liệu hấp phụ với nhiệt độ 6000C -8000C.+Hoàn nguyên liên tục bằng cách bổ sung vào dòng khí cần xử lý một lượng oxy sao cho lượng oxy hỗn hợp khí gấp 1,5 lần lượng oxy lý thuyết cần cho quá trình oxy hóa  Như vậy quá trình hoàn nguyên sẽ diễn ra song song với quá trình hấp phụ.Đối với hệ thống lọc đơn giản lắp song song:III. Nguyên lý hoạt động của quá trình xử lý H2S- Gồm nhiều bình lọc lắp song song theo chiều đi của khí, mỗi bình có nhiều lớp vật liệu hấp phụ để khí đi qua hết lớp này tới lớp khác. Mỗi lớp vật liệu dày khoảng 0,3- 0,5mm. Hệ thống van khí trên đường ống cho phép cắt bất kì bình hấp phụ nào đã bão hòa để hoàn nguyên. Nếu bình hấp phụ có 4 lớp thì hiệu suất sẽ là 99-99,9%.- Khí thải chứ H2S sẽ theo hệ thống dẫn khí đi vào bên trong các bình lọc, sau đó được giữ lại ở vật liệu lọc theo như phản ứng Fe2O3 + 3 H2S  Fe2S3 +3 H2O (1) , sau đó khí sạch được đưa ra ngoài.-Phản ứng: + Fe2O3 + 3 H2S  Fe2S3 +3 H2O(1): xảy ra đến khi lớp vật liệu lọc được bão hòa thì hệ thống dẫn khí sẽ ngắt để hoàn nguyên theo phản ứng + 2Fe2S3 +3O2  2 Fe2O3 + 6S(2): Lớp vật liệu lọc sẽ được thay thế và tiếp tục xử lý.- Lớp vật liệu hấp phụ được coi là hết tác dụng khi lưu huỳnh chiếm 50% lượng vật liệu.Đối với hệ thống lọc đơn giản lắp song song:III. Nguyên lý hoạt động của quá trình xử lý H2S2. Đối với hệ thống tháp hấp phụ:Hoạt động tương tự như bình lọc đơn giản nhưng khi hoàn nguyên sẽ thổi chung oxy vào để xử lý và hoàn nguyên song song.III. Nguyên lý hoạt động của quá trình xử lý H2SSơ đồ hệ thống kiểu tháp gồm nhiều bình hấp phụ3- vật liệu hấp phụ trên các tầng4- lưới đỡ vật liệu hấp phụV. Ưu và nhược điểm của quá trình xử lý1. Ưu điểm Quy trình đơn giản dễ thực hiện Hiệu suất cao >90% Vật liệu giá thành rẻ2. Nhược điểmTùy theo phương pháp hoàn nguyên mà có nhược điểm khác nhau.Mất thời gian để thay vật liệu lọcVI. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình xử lý khí thải H2S bằng phương pháp hấp phụ Fe2O3Vật liệu hấp phụ Tốc độ phản ứng hấp phụ H2S của oxit sắt này phụ thuộc vào mức độ tiếp xúc giữa khí và bề mặt vật liệu hấp phụ. Để nâng cao tốc độ phản ứng, độ rỗng( xốp) của vật liệu hấp phụ phải lớn( của oxit sắt thường ≥50%) Độ ẩm của vật liệu phải khoảng 30%.2. Nhiệt độ tối ưuThường thì nhiệt độ để phản ứng có thể xảy ra tốt nhất là trong khoảng từ 28-30◦CCảm ơn Thầy và các bạn đã lắng nghe!^^!