Việc xử lý khí có tính axit, đặc biệt là hydro sunfua ( H₂S ) và carbon dioxide (CO₂) , là rất quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp, đặc biệt là chế biến khí thiên nhiên, lọc dầu và sản xuất hóa chất. Những khí này cần được loại bỏ hoặc trung hòa vì bản chất ăn mòn và nguy cơ gây hại cho môi trường của chúng.
Sau đây là những quy trình phổ biến được sử dụng để xử lý độ axit của khí:
1. Xử lý khí Amin ( Amin Scrubbing )
Đây là một trong những phương pháp phổ biến nhất để loại bỏ các khí có tính axit như H₂S và CO₂ khỏi luồng khí. Quá trình này sử dụng dung dịch nước của amin (ví dụ, monoethanolamine (MEA), diethanolamine (DEA) hoặc methyl diethanolamine (MDEA)) để hấp thụ các khí có tính axit.
- Cơ chế : Các amin phản ứng hóa học với các khí axit để tạo thành các liên kết yếu, thuận nghịch. Dòng khí tiếp xúc với dung dịch amin trong một chất hấp thụ và các khí axit được hấp thụ. Sau đó, dung dịch amin giàu được tái sinh trong một cột tách bằng cách gia nhiệt, giải phóng các khí axit đã hấp thụ và cho phép dung dịch amin được tái sử dụng.
- Ứng dụng : Phương pháp này được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp chế biến khí thiên nhiên, lọc dầu và hóa dầu để loại bỏ H₂S và CO₂.
2. Hấp thụ dung môi vật lý
Các dung môi vật lý, chẳng hạn như Selexol hoặc Rectisol , được sử dụng để loại bỏ lượng lớn CO₂, H₂S và các tạp chất khác khỏi luồng khí, đặc biệt là khi khí ở áp suất cao.
- Cơ chế : Không giống như dung môi hóa học, dung môi vật lý hoạt động dựa trên độ hòa tan của khí axit trong dung môi. Quá trình hấp thụ hoàn toàn là vật lý và phụ thuộc vào áp suất và nhiệt độ. Dung môi vật lý được tái sinh bằng cách hạ thấp áp suất và/hoặc nhiệt độ để giải phóng khí đã hấp thụ.
- Ứng dụng : Phương pháp này có hiệu quả đối với các dòng khí có nồng độ khí axit cao, chẳng hạn như trong quá trình khí hóa than hoặc xử lý khí tổng hợp (syngas).
3. Hấp phụ rắn (Sử dụng than hoạt tính hoặc rây phân tử)
Các chất hấp phụ rắn, chẳng hạn như than hoạt tính hoặc sàng phân tử , được sử dụng để hấp phụ chọn lọc các khí có tính axit từ dòng khí.
- Cơ chế : Khí axit bám vào bề mặt vật liệu hấp phụ rắn. Sau một điểm bão hòa nhất định, chất hấp phụ phải được tái sinh bằng cách đun nóng hoặc xả bằng khí trơ để loại bỏ khí đã thu được.
- Ứng dụng : Phương pháp này được sử dụng trong các ứng dụng quy mô nhỏ hơn hoặc khi cần loại bỏ một số tạp chất cụ thể một cách có chọn lọc.
4. Tách màng
Màng có thể được sử dụng để tách CO₂ một cách chọn lọc khỏi luồng khí. Các quy trình dựa trên màng tiết kiệm năng lượng và phù hợp với một số ứng dụng nhất định.
- Cơ chế : Dòng khí đi qua màng có tính thấm chọn lọc đối với CO₂ hoặc H₂S, cho phép khí axit khuếch tán qua màng trong khi để lại khí tinh khiết.
- Ứng dụng : Tách màng thường được sử dụng trong quá trình xử lý khí tự nhiên và nâng cấp khí sinh học để loại bỏ CO₂ một cách có chọn lọc.
5. Thu hồi lưu huỳnh (Quy trình Claus)
Khi có nồng độ H₂S cao trong dòng khí, quy trình Claus được sử dụng để chuyển đổi H₂S thành lưu huỳnh nguyên tố.
- Cơ chế : Trong quá trình Claus, H₂S đầu tiên bị oxy hóa một phần để tạo thành lưu huỳnh đioxit (SO₂), sau đó phản ứng với H₂S bổ sung để tạo thành lưu huỳnh nguyên tố và nước. Đây là một quá trình gồm hai bước: bước nhiệt tiếp theo là bước xúc tác.
- Ứng dụng : Quá trình này thường được sử dụng trong các nhà máy lọc dầu và xử lý khí nơi việc loại bỏ H₂S là rất quan trọng.
6. Chà đá vôi (Khử lưu huỳnh khí thải)
Trong các ngành công nghiệp cần loại bỏ lưu huỳnh đioxit (SO₂) khỏi khí thải (ví dụ như nhà máy điện hoặc sản xuất hóa chất), phương pháp xử lý phổ biến là chà rửa bằng đá vôi.
- Cơ chế : Một hỗn hợp đá vôi (canxi cacbonat) được phun vào khí thải. SO₂ phản ứng với đá vôi để tạo thành canxi sunfit (CaSO₃), sau đó có thể bị oxy hóa để tạo thành thạch cao (CaSO₄).
- Ứng dụng : Đây là một quy trình được sử dụng rộng rãi để giảm lượng khí thải lưu huỳnh từ quá trình đốt cháy.
7. Chà bằng chất ăn mòn
Phương pháp tẩy rửa bằng xút sử dụng dung dịch kiềm (thường là natri hiđroxit, NaOH) để trung hòa các khí có tính axit như H₂S hoặc SO₂.
- Cơ chế : Khí axit phản ứng với dung dịch xút để tạo thành muối trung tính (ví dụ, H₂S phản ứng với NaOH để tạo thành natri sunfua hoặc natri bisunfua).
- Ứng dụng : Phương pháp này thường được sử dụng trong các nhà máy xử lý nước thải, nhà máy lọc dầu và các cơ sở công nghiệp.
8. Chuyển đổi xúc tác
Các quá trình xúc tác có thể được sử dụng để chuyển đổi khí có tính axit thành các chất ít gây hại hơn. Ví dụ, CO₂ có thể được chuyển đổi thành các hóa chất hữu ích (như methanol) thông qua các quá trình xúc tác hoặc H₂S có thể được oxy hóa thành lưu huỳnh nguyên tố trong quá trình Claus.
No responses yet