Đề tài Công nghệ xử lý chất khí đihyđro sunfua (H2S)

Đề tài: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ CHẤT KHÍ ĐIHYĐRO SUNFUA (H2S) Nhóm 15 – GVHD: Trần Đức Thảo Họ và tên Phân công công việc 1. Vương Thị Hoài Thương Tìm kiếm tài liệu phần xử lý khí H2S bằng pp hấp thụ, tổng hợp và trình bày PP, Thuyêt trình. 2. Lê Ngô Thanh Ngọc Tìm kiếm tài liệu phần xử lý khí H2S bằng pp hấp thụ, tổng hợp và trình bày PP, Thuyết trình. 3. Âu Quốc Thành Tìm kiếm tài liệu phần xử lý khí H2S bằng phương hấp phụ, trình bày word. Thuyết trình. 4. Tiêu Quang Vinh Tìm kiếm tài liệu phần xử lý khí H2S và ứng dụng, hình ảnh, video clip. Thuyết trình TỔNG QUAN  Hydro 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. 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 thải Khí H2S phát sinh trong tự nhiên bởi quá trình thối rữa của các CHC dưới tác dụng của vi khuẩn từ : • Rác thải, cống rãnh • Bờ biển • Ao tù, hồ nước cạn • Hầm lò khai thác than • Các vệt núi lửa Đối với thực vật: • Thương tổn lá cây • Rụng lá • Giảm sinh trưởng Đối với con người: • Nồng độ 5ppm gây ngộ độc, chóng mặt, nhức đầu. • Nồng độ 500 ppm,gây viêm phổi và tiêu chảy • Nồng độ >150ppm, 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. PHƯƠNG PHÁP HẤP THỤ PHƯƠNG PHÁP HẤP PHỤ Xử lý khí H2S bằng Na2CO3, (NH4)2CO3 hoặc K3PO4 Xử lý H2S bằng xút (NaOH) Xử lý H2S bằng Amoniac Xử lý H2S bằng Natri thioasenat A.XỬ LÝ H2S BẰNG NATRI CACBONAT: Quá trình xử lý H2S bằng Na2CO3 được dựa trên cơ sở các phản ứng sau: H2S + Na2CO3 = NaHS + NaHCO3 (1) Phản ứng thu hồi lưu huỳnh có sự tham gia của natri vanadat NaVO3: 2NaHS + H2S + 4NaVO3 + ½O2 = Na2V4O9 + 4NaOH + 3S Để hoàn nguyên vanadat người ta dùng chất xúc tác ADA (natri-amoni vanadat và disunfonat): Na2V4O9 + 2NaOH + ½O2 + 2ADA 4NaVO3+2ADA Dễ dàng tuần hoàn và thu hồi hóa chất cho quá trình phản ứng => ít tốn hóa chất. => Người ta có thể thay thế Na2CO3 bằngK3PO4 .  Phản ứng khử H2S xảy ra như sau:K3PO4 + H2S = K2HPO4 + KHS B. XỬ LÝ H2S BẰNG KALIPHOTPHAT Không có sự ăn mòn thiết bị đun sôi, dung dịch ổn định, không tạo thành sản phẩm làm giảm chất lượng dung dịch.  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 + H2S  Khí H2S sẽ kết hợp với NaOH theo cácphản ứng sau: H2S + NaOH → Na2S + 2H2ONa2S + H2S 2NaHSNa2S + H2O NaHS + NaOH  Đồng thời, NaOH cũng tác dụng với khí CO2 có trong khí thải :NaOH + CO2 → NaHCO3NaHCO3 + NaOH Na2CO3 + H2O  Ngoài phản ứng khử H2S, trong dung dịch còn xảy ra quá trình oxy hóa natri sunfua (Na2S) từ phản ứng ở trên: Na2S + H2O NaHS + NaOH 2NaHS + 2O2 → Na2S2O3 + H2O Các phản ứng phụ trên là có lợi vì chúng góp phần giảm nhẹ khâu xử lý dung dịch đã dùng trước khi thải ra bên ngoài • Nồng độ chất kiềm trong dung dịch hấp thụ đi vào tháp được khống chế ở mức 7g/l • Vận tốc khí trong tháp là 0,6 m/s • Lượng NaOH hoặc CaO tiêu hao quy về cho 1kg lưu huỳnh là 8kg. 1. Phương pháp đảm bảo xử 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. 1. Khó khăn trong khâu vệ sinh vật liệu đệm. 2. Dễ gây tắc nghẽn vật liệu đệm do quá trình tích tụ cặn . 3. Xử lý H2S bằng Amoniac:  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.  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 chất Ưu điểm Quá trình xử lý tuần hoàn được 100% dung dịch hấp thu. Quá trình vận hành đơn giản, được áp dụng rộng rãi Nguyên liệu dễ kiếm, giá thành rẻ Nhược điểm Tốn thời gian hạ nhiệt cho quá trình giải hấp. Có mùi hôi khai •Chuẩn bị Natri thioasenat: 2Na2CO3 + As2O3 + H2O ↔ 2NaHAsO3 + 2CO2 •Khi đó: 2Na2HAsO3 + 5H2S ↔ Na4As2S5+ 6H2O Na4As2S5 + O2 ↔ Na4As2S5O2 4. Xử lý H2S bằng Natri thioasenat: Phản ứng hấp thụ và hoàn nguyên: H2S + Na4As2S5O2 = Na4As2S6O + H2O (1) 2Na4As2S6O + O2 = 2Na4As2S5O2 + 2S (2) Phản ứng (1) và (2) 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) 2Na4As2S7 + O2 = 2Na4As2S6O + 2S (4) Các phản ứng phụ diễn ra trong quá trình hấp thụ: Na2CO3 + H2O = NaOH + NaHCO3 Na2CO3 + H2S = NaHS + NaHCO3 Na2CO3+2H2S = 2NaHS+CO2 + H2O NaOH + H2S = NaSH + H2O 4. Xử lý H2S bằng Natri thioasenat: 4. Xử lý H2S bằng Natri thioasenat: Cơ sở lý thuyết: •Các phản ứng: Fe2O3 + 3H2S → Fe2S3 + 3H2O (28 ÷ 30oC , độ ẩm 30% ) 2Fe2S3 + 3O2 → 2Fe2O3 + 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 oxy không khí Thổi hỗn hợp khí có chứa 2 – 3% oxy qua lớp vật liệu hấp phụ với nhiệt độ 600 – 800oC Hoàn nguyên liên tục: bổ sung vào dòng khí cần xử lý 1 lượng oxy sao cho lượng oxy hỗn hợp khí gấp 1,5 lần lượng oxy lý thuyết cần cho quá trình oxy hóa => quá trình hoàn nguyên sẽ diễn ra song song với quá trình hấp phụ.  Nguyên lý hoạt động: Hệ thống kiểu tháp gồm nhiều tầng hấp phụ Hệ thống kiểu nhiều bình hấp phụ Ngoài ra còn có thể sử dụng: • Quặng bùn có chứa sắt (III) hyđroxit để khử H2S theo phản ứng sau: 3 H2S + 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  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. • 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 (NH4)2S theo phản ứng: 2(NH4)2S + 6S = 2(NH4)2S4  Hoặc là: (NH4)2S + 9(n÷1)S = (NH4)2Sn  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)S t,p Nguyên lý hoạt động: Trong thực tế thường kết hợp cả phương pháp hấp thụ và xử lý sinh học để đạt được hiệu quả xử lý H2S cao hơn và thu được Lưu huỳnh đơn chất. (video kèm theo)