Một nhà máy nhiệt điện có lưu lượng khí thải trung bình là 100000 m³/giờ với tổng nồng độ NOx là 800 ppmv (nồng độ phần triệu theo thể tích), trong đó NO và NO2 lần lượt chiếm 80% và 20% về thể tích. Để đảm bảo theo quy định tổng nồng độ NOx thoát ra môi trường không quá 300 ppmv. Nhà máy đã áp dụng quy trình công nghệ khử chọn lọc xúc tác (SCR). NH3 được phun vào khí thải để khử NOx theo các phản ứng:
(1) Fast-SCR: NO + NO2 + 2NH3 → 2N2 + 3H2O
(2) Standard-SCR: 4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O
Trong quy trình này, quá trình Fast-SCR xảy ra hoàn toàn sau đó mới xảy ra Standard-SCR với hiệu suất 92%.
a) Tính lưu lượng NO, NO2 (mol/giờ) trong khí thải chưa xử lí.
b) Tính lưu lượng NH3 tối thiểu (kg/giờ) cần dùng cho quá trình Fast-SCR và Standard-SCR để khử NOx về mức cho phép.
c) Người ta xác định được trong khí thải có 3% O2 (về thể tích), lượng O2 này có đủ để xử lí lượng NOx trong khí thải về mức cho phép hay không? Vì sao?
Câu trả lời tốt nhất
(a) Trong khí thải chưa qua xử lí:
Lưu lượng NO = 100000.800.80%/10^6 = 64 m³/giờ
hay 64000/24,79 = 2581,6862 mol/giờ
Lưu lượng NO2 = 2581,6862/4 = 645,4215 mol/giờ
(b) Phản ứng (1) hoàn toàn, xảy ra trước và NO còn dư nên lưu lượng NH3 dùng cho (1) là:
645,4215.2 = 1290,843 mol/giờ
Lượng NO còn dư là 2581,6862 – 645,4215 = 1936,2647 mol/giờ
Mức cho phép ứng với lưu lượng 100000.300/10^6 = 30 m³/giờ hay 30000/24,79 = 1210,1654 mol/giờ
Ta cần phải loại bỏ thêm 1936,2647 – 1210,1654 = 726,0993 mol NO/giờ nhờ phản ứng (2).
Phản ứng (2) đạt hiệu suất 92% nên lưu lượng NH3 tối thiểu dành cho (2) là
726,0993/92% = 789,2384 mol/giờ
Tổng lưu lượng NH3 là 1290,843 + 789,2384 = 2080,0814 mol/giờ
hay 2080,0814.17/1000 = 35,36 kg/giờ
(c)
Lưu lượng O2 = 100000.3%.1000/24,79 = 121016,5389 mol/giờ
Lượng O2 tối thiểu dành cho (2) = 789,2384/4 mol/giờ, lượng này quá nhỏ so với 121016,5389 mol/giờ nên sau khi xử lý O2 còn dư rất nhiều.