1. Hấp thụ khí SO2 bằng nước Hấp thụ khí SO2 bằng nước là phương pháp đơn giản được áp dụng sớm nhất để loại bỏ khí SO2 trong khí thải, nhất là trong khói từ các loại lò công nghiệp. Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 bằng nước bao gồm 2 giai đoạn: Hấp thụ khí SO2 bằng cách phun nước vào dòng khí thải hoặc cho khí thải đi qua lớp vật liệu đệm (vật liệu rỗng) có tưới nước – scrubơ; Giải thoát khí SO2 ra khỏi chất hấp thụ để thu hồi SO2 (nếu cần) và nước sạch. Mức độ hòa tan của khí SO2 trong nước giảm khi nhiệt độ nước tăng cao, do đó nhiệt độ nước cấp vào hệ thông hấp thụ khí SO2 phải đủ thấp. Còn để giải thoát khí SO2 khỏi nước thì nhiệt độ của nước phải cao. Lượng nước thực tế phải lớn hơn một ít so với lượng nước lý thuyết vì nước sau khi ra khỏi thiết bị hấp thụ không thể đạt mức bão hòa khí SO2. Để giải hấp thụ cần phải đun nóng một lượng nước rất lớn tức phải có một nguồn cấp nhiệt (hơi nước) công suất lớn, đó là một khó khăn. Ngoài ra, để sử dụng lại nước cho quá trình hấp thụ phải làm nguội nước xuống gần 10 độ C tức phải cần đến nguồn cấp lạnh. Đó cũng là vấn đề không đơn giản và khá tốn kém. Từ những nhược điểm nói trên, phương pháp hấp thụ khí SO2 chỉ áp dụng được khi: Nồng độ ban đầu của khí SO2 trong khí thải tương đối cao Có sẵn nguồn cấp nhiệt (hơi nước) với giá rẻ Có sẵn nguồn nước lạnh Có thể xả được nước có chứa ít axit ra sông ngòi Dưới đây là sơ đồ hệ thống hấp thụ khí SO2 bằng nước: Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 bằng nước 1 - tháp hấp thụ 2 - tháp giải thoát khí SO2 3 - thiết bị ngưng tụ 4, 5 - thiết bị trao đổi nhiệt 6 - bơm 2. Xử lý khí SO2 bằng sữa vôi Ca (OH) 2 Xử lý khí SO2 bằng vôi là phương pháp được áp dụng rất rộng rãi trong công nghiệp vì hiệu quả xử lý cao, nguyên liệu rẻ tiền và sẵn có ở mọi nơi. Dưới đây là sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 trong khí thải bằng sữa vôi: Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 bằng vôi sữa 1 - scrubơ 2 - bộ phận tách tinh thể 3 - bộ lọc chân không 4, 5 - máy bơm 6 - thùng hòa trộn dung dịch hấp thụ (sữa vôi - dạng huyền phù) 7 - máy đập 8 - máy nghiền đá vôi Khói thải sau khi thu được lọc sạch tro bụi đi vào scrubơ, trong đó xảy ra quá trình hấp thụ khí SO2 bằng dung dịch sữa vôi tưới lên lớp đệm bằng vật liệu rỗng. Nước chua (chứa acid) chảy ra từ scrubơ có chứa nhiều sunfit và canxi sunfat dưới dạng tinh thể: CaSO3.0. 5H2O, CaSO4.2H2O và một ít tro bụi còn sót lại sau bộ lọc tro bụi, do đó cần tách các tinh thể nói trên ra khỏi dung dịch bằng bộ phận tách tinh thể 2. Thiết bị sấy số 2 là một bình rỗng cho phép dung dịch lưu lại một thời gian đủ để hình thành các tinh thể sunfit và sunfat canxi. Sau bộ phận tách tinh thể 2, dung dịch một phần đi vào tưới cho scrubơ, phần còn lại đi qua bình lọc chân không 3, ở đó các tinh thể bị giữ lại dưới dạng cặn bùn và được thải ra ngoài. Đá vôi được đập vụn và nghiền thành bột ở các thiết bị 7, 8 rồi cho vào thùng 6 để pha trộn với dung dịch loãng chảy ra từ bộ lọc chân không số 3 cùng với một lượng nước bổ sung để được dung dịch sữa vôi mới. Để thực hiện quá trình làm sạch khí trong tháp rửa có ô đệm thì cần phun dịch thể vào tháp với lượng lớn để loại trừ sự tắc bẩn trong lớp ô đệm do phản ứng CaSO3 và thạch cao (CaSO4.2H2O). Vì vậy, dùng phương pháp tuần hoàn bùn nhão nhiều lần. Khi nồng độ khí SO2 thay đổi thì lượng dịch thể cấp vào tháp tỷ lệ thuận với sự thay đổi nồng độ SO2 trong khí. Hiệu quả hấp thụ SO2 bằng sữa vôi đạt 98%. Sức cản khí động của hệ thống không vượt quá 20 mm cột nước. Đôi khi thay thế sữa vôi bằng bột vôi, khi đó làm giảm đáng kể mức làm sạch khí. Để tăng mức làm sạch khí và giảm lượng vôi thì kích thước của nó phải nhỏ. Nguyên liệu vôi được sử dụng một cách hoàn toàn, cụ thể là cặn bùn từ hệ thống xử lý ra có thể được sử dụng làm chất kết dính trong xây dựng sau khi chuyển sunfit thành sunfat trong lò nung. 3. Xử lý khí SO2 bằng amoniac Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 bằng amoniac 1 - scrubơ 2, 4 - thiết bị làm nguội 3 - tháp hấp thụ nhiều tầng 5 - tháp hoàn nguyên 6 - tháp bốc hơi 7 - tháp kết tinh 8 - máy vắt khô ly tâm 9 - nồi chưng áp Khói thải từ lò sau khi được lọc sạch tro bụi đi vào scrubơ 1 và được tưới nước tuần hoàn. Khói được làm nguội đến 30 độ C, còn bụi cần được thải ra ngoài. Trong nước tuần hoàn dùng cho quá trình làm nguội khói trong scrubơ 1 có chứa bụi, SO2 và H2SO4. Lượng khí SO2 khử được trong scrubơ 1 chiếm khoảng 10% lượng SO2 chung trong khói thải khi nồng độ ban đầu của SO2 trong khói là 0, 3%. Nhiệt độ cuối của nước đạt khoảng 50 độ C. Để nước tuần hoàn được trong hệ thống, nó phải được làm nguội xuống khoảng 27 độ C trong thiết bị làm nguội (thiết bị trao đổi nhiệt) số 2. Thiết bị 2 có thể là tháp làm mát, lúc đó không khí đi qua tháp phải được thải ở độ cao thích hợp để đề phòng sự lan tỏa khí SO2 từ nước thoát ra trong quá trình làm nguội nước. Để ngăn chặn sự tích tụ bụi quá mức trong nước tuần hoàn, cần phải có bể lắng; một bộ phận nước sau khi lắng cặn sẽ thải ra ngoài sau khi trung hòa axit và nước sạch được bổ sung liên tục vào vòng tuần hoàn. Từ scrubơ 1 khí đã được làm nguội đi vào tháp hấp thụ số 3, tại đó quá trình hấp thụ SO2 được thực hiện trên nhiều tầng, mỗi tầng hấp thụ được tưới dung dịch theo chu trình kín, trong khi đó một phần dung dịch từ tầng trên được đưa xuống tưới một cách liên tục cho tầng dưới. Tầng hấp thụ trên cùng được tưới bằng nước sạch với mục đích ngăn cản sự thất thoát khí NH3 đi theo khói thải ra ngoài. Thành phần dung dịch tưới ở mỗi tầng hấp thụ được giữ không đổi. Dung dịch đã hoàn nguyên được cấp vào tần hấp thụ kề với tầng trên cùng. 4. Xử lý SO2 bằng amoniac có chưng áp Sơ đồ hệ thống xử lí khí SO2 bằng amoniac có chưng áp 1- tháp hấp thụ 2- máy lọc ép 3- nồi chưng áp 4- thiết bị bốc hơi chân không 5- máy lọc ly tâm 6- máy sấy khô Khí thải sau khi được lọc sạch bụi đi vào tháp hấp thụ đạt khoảng 45%. Người ta bổ sung vào dung dịch tưới một lượng dung dịch nước – amoniac đậm đặc (30%). Một phần dung dịch tưới tương đương với lượng dung dịch mới bổ sung vào luôn luôn được tách ra sau tháp hấp thụ để đưa vào bộ lọc ép 2, sau đó đi vào thùng chưng áp 3. Sau khi hoàn thành phản ứng oxy hóa, các chất trong thùng chưng áp nguội dần, áp suất dư giảm xuống đếm 3, 5 atm, lưu huỳnh đơn chất lắng xuống đáy rồi đưa ra đổ thành khuôn. Phần dung dịch nổi bên trên được đưa sang thiết bị bốc hơi chân không 4 rồi đi qua máy lọc ly tâm 5 để tách amoni sunfat. Đặc điểm của phương pháp xử lý SO2 bằng amoniac có chưng áp là sản phẩm cuối cùng thu được chủ yếu gồm amoni sunfat. 5. Xử lý khí SO2 bằng amoniac và vôi Sơ đồ hệ thống xử lý khí SO2 bằng amoniac kết hợp với vôi 1, 2- scrubơ 3 - thùng phản ứng 4 - thiết bị trao đổi nhiệt (làm nguội) 5- máy lọc ly tâm 6- thùng pha chế sữa vôi 7, 8- thùng chứa dung dịch mới Hiệu quả khử SO2 của phương pháp amoniac - vôi có thể đạt 95%; nồng độ NH3 theo khí sạch thoát ra ngoài khoảng 0, 001%. Ưu điểm của phương pháp này so với phương pháp amoniac đơn thuần là rất ít tốn amoniac và có thể áp dụng để khử SO2 trong khói thải có chứa nhiều bụi và ở nhiệt độ cao. Hệ thống có thể làm việc với lưu lượng khói thải rất lớn. Nhược điểm chủ yếu của phương pháp này là lượng phế thải nhiều. 6. Phương pháp magie oxit "kết tinh" theo chu trình Sơ đồ hệ thống xử lý SO2 bằng magie oxit kết tinh theo chu trình 1 - srubơ 2 - bộ lọc 3 - bể chứa 4 - bộ phận khống chế liều lượng 5, 6- xiclon thủy lực 7- máy lọc ép 8- máy lọc chân không có băng tải 9- lò nhiều tầng Khói thải cần xử lý SO2 được đưa vào scrubơ 1 trong đó được tưới dung dịch huyền phù MgSO3.6H2O và MgO. Khí SO2 trong khói thải sẽ bị khử theo phản ứng (3) và (4), khí sạch thoát ra ngoài. Sau khi ra khỏi scrubơ 1, một phần dung dịch đã bị oxy hóa chảy vào bể chứa 3, tại đây nhờ có bộ phận đo liều lượng 4, MgO được bổ sung vào bể chứa. Lượng MgO bổ sung phụ thuộc vào lượng SO2 khử được. Từ bể chứa 3 dung dịch với tỷ lệ rắn-lỏng » 0, 1 được đưa lên tưới cho scrubơ sau khi đã được lọc các hạt cứng ở bộ lọc 2. Một phần dung dịch ra khỏi scrubơ 1 được đưa sang xiclon thủy lực 5 và 6. Phần bùn sệt lắng ở đáy xiclon sẽ chảy xuống máy lọc chân không có băng tải số 8 để tách tinh thể MgSO3.6H2O. Phần nổi bên trên xiclon cũng còn lẫn nhiều cặn bùn được đưa sang máy lọc ép 7 để loại bỏ cắn bùn, phần dung dịch còn lại ở các bộ lọc 7 và 8 chảy trở về bể chứa 3 để chuẩn bị dung dịch tưới mới. Các tinh thể MgSO3.6H2O thu được ở bộ lọc băng tải được đưa sang lò nung 9, ở đó dưới tác dụng của nhiệt độ cao (800÷900 độ C) do đốt nhiên liệu rắn, lỏng hoặc khí đốt, phản ứng (7) sẽ xảy ra, khí SO2 thoát ra với độ đặm đặc khoảng 18÷20% dùng cung cấp cho công đoạn sản xuất axit sunfuric hoặc lưu huỳnh đơn chất, còn magie oxit được hoàn nguyên và đưa về bể 3 để pha chế dung dịch mới. 7. Phương pháp magie oxit "không kết tinh" Sơ đồ hệ thống xử lý SO2 bằng MgO không kết tinh 1 - scrubơ 2 - thùng áp lực 3 - bể chứa 4 - thùng trung hòa 5, 6, 7, 8, 9- như trong sơ đồ phương pháp 6 10- thùng chuẩn bị dung dịch mới Để khắc phục tình trạng lớp đệm của scrubơ bị đóng cắn nhanh chóng bởi các tinh thể magie sunfit, người ta áp dụng phương pháp khử SO2 bằng magie oxit "không kết tinh". Thực chất của phương pháp này là các tinh thể hình thành trong dung dịch tưới được tách ra trong thiết bị riêng biệt - gọi là bể trung hòa, trong đó magie bisunfit theo dung dịch từ scrubơ chảy ra kết hợp với MgO theo phản ứng (9), nhờ đó lượng magie sunfit còn lại trong dung dịch sau khi tưới chỉ chiếm khoảng 2 ÷ 3% và thiết bị hoạt động được nhẹ nhàng hơn. 8. Xử lý khí SO2 bằng các chất hấp thụ hữu cơ Quá trình xử lý khí SO2 trong khí thải bằng các chất hấp thụ hữu cơ được áp dụng nhiều trong công nghiệp luyện kim màu. Chất hấp thụ khí SO2 được sử dụng phổ biến là các amin thơm như anilin, toluiđin, xyliđin và đimetyl-anilin. Sơ đồ hệ thống xử lí khí SO2 theo quá trình sunfiđin 1 - thiết bị trao đổi nhiệt (làm nguội) 2, 3- tháp hấp thụ 4, 7- scrubơ 5- tháp bốc hơi 6- bể lắng Khí thải sơ bộ được làm nguội và lọc sạch bụi trong thiết bị lọc bằng điện, sau đó cho qua các tháp hấp thụ 2 và 3 đặt nối tiếp nhau. Các tháp hấp thụ được tưới hỗn hợp xylidin-nước theo sơ đồ chuyển động ngược chiều của dòng khí và dung dịch hấp thụ. Trong quá trình hấp thụ SO2 bằng xilidin có tỏa ra một lượng nhiệt đáng kể, do đó cần làm nguội dung dịch bằng các thiết bị trao đổi nhiệt 1. Khí sạch đi ra khỏi tháp hấp thụ có chứa hơi xylidin cần cho qua scrubơ 4 để thu hồi hơi xylidin bằng axit sunfuric loãng.
