Công nghệ loại bỏ chất ô nhiễm không khí (SOx, NOx) bằng phương pháp sử dụng

Công nghệ loại bỏ chất ô nhiễm không khí (SOx, NOx) bằng phương pháp sử dụng xúc tác có phân tán các bon Phòng nghiên cứu môi trường, Viện nghiên cứu khoa học công nghệ Pohang Lee Ki Man, Byun Young Chul, Go Dong, Joon 1. Mở đầu Khí thải từ lò hơi của nhà máy nhiệt điện, lò luyện cốc và lò thiêu đều có hàm lượng khí ô xít nitơ và ôxít sunfua. Hai thành phần này là nguyên nhân chủ yếu gây ra hiện tượng mưa axít, sương mù quang hóa (Photochemical Smog)và gây ra các chứng...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Công nghệ loại bỏ chất ô nhiễm không khí (SOx, NOx) bằng phương pháp sử dụng Công nghệ loại bỏ chất ô nhiễm không khí (SOx, NOx) bằng phương pháp sử dụng xúc tác có phân tán các bon Phòng nghiên cứu môi trường, Viện nghiên cứu khoa học công nghệ Pohang Lee Ki Man, Byun Young Chul, Go Dong, Joon1 . M ở đầ uKhí thải từ lò hơi của nhà máy nhiệt điện, lò luyện cốc và lò thiêu đều có hàm lượng khí ô xít nitơ vàôxít sunfua. Hai thành phần này là nguyên nhân chủ yếu gây ra hiện tượng mưa axít, sương mù quanghóa (Photochemical Smog)và gây ra các chứng bệnh về đường hô hấp. Lượng thải ra môi trường củahai loại khí thải trên đang ngày một gia tăng theo từng năm, vì vậy các quy định trong Bộ luật liênquan đến khí thải này đang có xu thế thắt chặt hơn nữa. Ô xít ni tơ có thể tự sinh ra trong quá trình tuần hoàn ni tơ trong tự nhiên, ngoài ra trong quá trình chuyển hóa sang vật chất khác, khí NO2 được hình thành nhờ khí nitơ có trong không khí lại tiếp tục bị thuỷ hoá thành dạng Axit nititiric, hoặc thấm vào lòng đất dưới dạng nitrat, trở thành nguồn phân bón cần thiết cho sự tăng trưởng của thực vật. Mặc dù vậy, khí NOx sinh ra do những nguyên nhân tự nhiên trong không khí thì không gây ra ảnh hưởng lớn vì có nồng độ thấp. NO₂có độc tính cao gấp từ 5 đến 10 lần so với NO, song với nồng độ thấp thì vẫn gần như không gây ảnh hưởng gì đến chức năng phổi cũng như phản ứng sinh lý. Tuy vậy, nếu ở nồng độ cao, NO₂ có thể gây kích ứng nghiêm trọng đối với màng nhầy, ảnh hưởng đến hô hấp và phổi. Than đá và các loại dầu tồn tại trong tự nhiên đều có hàm lượng lưu huỳnh chiếm từ 0,1~0,5%, khi đốt than đá và dầu sẽ sinh ra ôxít lưu huỳnh, tỉ lệ sinh ra SO2 và SO3 là 40~80 : 1. Khí thải ra môi trường chủ yếu ở dạng SO2 và SO3, trong đó SO2 chiếm phần lớn, vì vậy có thể coi khí thải phần lớn là khí SO2. Nếu xét trên phương diện ô nhiễm không khí, dựa trên các phản ứng quang hóa hoặc phản ứng xúc tác, khí này có thể phản ứng với các vật chất ô nhiễm khác để tạo thành các vật chất ô nhiễm cấp 2 như SO3 hoặc H2SO4 và muối sulphát. Nếu độ Nm không khí cao, khínày có thể phản ứng với nước, hình thành aerosol như a xít sunfurơ hoặc axít sunfuríc dạng giọt,làm giảm tầm nhìn, phân tán ánh sáng, ăn mòn kim loại và các loại vật liệu chứa kim loại, ảnhhưởng đến động thực vật và cả cuộc sống của con người.Cứ mỗi giờ đồng hồ, khí SO2 có trong không khí lại bị ô xi hóa từ 0,1- 0,2% và tạo thành nhữngphân tử siêu nhỏ dưới tác động của ánh sáng mặt trời. Thế nhưng, trong trường hợp có N Ox tồntại trong không khí, tỉ lệ ô xi hóa này tăng lên gấp 10 lần, tác dụng lại với nước, nhanh chóng tạothành sương mù axít sunfuríc với tốc độ nhanh chóng, ảnh hưởng đến hiện tượng phân tán ánhsáng và tầm nhìn.Trong số các công nghệ khử lưu huỳnh trong khí thải (Fuel Gas Desulfurization, FGD) nhằm loạibỏ ô xít lưu huỳnh khỏi khí thải, có rất nhiều công nghệ như phương pháp sử dụng thạch cao theophương pháp làm ướt, quy trình sử dụng than hoạt tính, phương pháp sử dụng chất hấp thụ làmkhô toàn phần hoặc làm khô một phần… đang được sử dụng trong thực tế.Trong số các phương pháp làm giảm thiểu N Ox trong khí thải, phương pháp xúc tác khử chọn lọc(Selective Catalytic Reduction, SCR) và phương pháp khử không xúc tác có chọn lọc (SelectiveN on-Catalytic Reduction, SN CR) đang được sử dụng rất rộng rãi. Trong số đó, quy trình SCR làphương pháp khử N Ox thành N 2 thông qua quá trình xúc tác sử dụng hydrocacbon hoặc khíamomiac. Thông thường đối với quy trình SCR, hiệu suất khử N Ox sẽ cho hiệu quả cao nhấttrong phạm vi nhiệt độ phản ứng từ 300 đến 400 độ C. Vì vậy cần phải tăng nhiệt độ khí thải saukhi đi qua các vùng của thiết bị khử lưu huỳnh có nhiệt độ thấp, điều này đang trở thành vấn đềliên quan đến kinh phí khi vận hành. N goài ra, phương pháp SN CR cũng đang được đưa vào sửdụng, nhưng quy trình này cần môi trường nhiệt độ lên đến từ 900 đến 1100 độ C. Và do hiệusuất khử N ox thấp nên không được sử dụng nhiều Chính vì vậy đang có rất nhiều loại quy trìnhđang được phát triển nhằm loại bỏ những yếu điểm của các quy trình khử N Ox.Mặt khác, các quy trình cũ này đều tiến hành theo tuần tự khử lưu huỳnh và khử ni tơ, không liên quan gì đến khối lượng khí thải, vì vậy yêu cầu đối với việc vận hành cũng khác nhau, phải lắp đặt riêng biệt hai quy trình, vì thế đang nảy sinh rất nhiều vấn đề phức tạp như chi phí lắp đặt thiết bị, chi phí vận hành tăng cao, phương pháp kết hợp hai quy trình một cách phù hợp nhất. Công nghệ đang được phát triển là công nghệ khử đồng thời lưu huỳnh và nitơ sử dụng chùm tia điện tử, plasma nhiệt độ thấp, than hoạt tính…, khắc phục những vấn đề tồn tại của quy trình khử lưu huỳnh và khử ni tơ riêng rẽ như trên. Quy trình xử lý khí thải có sử dụng tia điện tử đã được phát triển và áp dụng vào thực tế tại nhiều quốc gia phát triển như N hật Bản, Mỹ. Tuy nhiên, công nghệ sử dụng chùm tia điện tử để khử đồng thời lưu huỳnh và ni tơ phải sử dụng máy gia tốc điện tử có giá thành rất cao làm cho chi phí đầu tư cho thiết bị khá lớn, đồng thời phải lắp đặt toàn bộ quy trình dưới lòng đất để tránh tia X lọt ra ngoài. Đối với quy trình xử lý khí thải plasma nguội sử dụng ắc quy điện áp cao thay cho chùm tia điện tử với nguyên lý tương tự, mặc dù đặc trưng của quy trình này là có thể xử lý đồng thời cả ô xít lưu huỳnh, ô xít ni tơ cũng như các loại hợp chất ô nhiễm không khí như hợp chất hữu cơ dễ bay hơi, song lại tồn tại nhược điểm là lượng điện tiêu thụ quá lớn dẫn đến tăng chi phí, ngoài ra N O được ô xi hóa thành N O2 một cách dễ dàng, song N O2 lại không phản ứng nhanh với N H3, dẫn đến hiệu suất khử N Ox còn thấp. Công nghệ khử đồng thời ô xít sunfua và ô xít n ...