Trong khí thải của một nhà máy nhiệt điện có NO2 và NO, gọi chung là NOx. 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.
a) Tính lưu lượng NO, NO2 (mol/giờ) có trong khí thải ban đầu.
b) Để đảm bảo theo quy định tổng nồng độ NOx thoát ra môi trường không được vượt quá 300 ppmv. Nhà máy đã áp dụng quy trình công nghệ khử chọn lọc xúc tác (SCR). Khí NH3 được phun vào khí thải để khử NOx theo hai giai đoạn sau:
– Giai đoạn 1 (Fast-SCR): NO + NO2 + 2NH3 → 2N2 + 3H2O.
– Giai đoạn 2 (Standard-SCR): 4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O.
Trong quy trình này, giai đoạn 1 coi như xảy ra hoàn toàn, giai đoạn 2 xảy ra với hiệu suất 92%. 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. Các thể tích khí đo ở đkc.
(a) Thể tích NOx trong khí thải mỗi giờ = 100000.800/106 = 80 m³, trong đó có NO (80.80% = 64 m³) và NO2 (80.20% = 16 m³)
Lưu lượng NO = 64.1000/24,79 = 2581,6862 mol/giờ
Lưu lượng NO2 = 16.1000/24,79 = 645,4215 mol/giờ
(b) Giai đoạn (1) hoàn toàn nên NO2 hết, ta tính NO, NH3 theo NO2:
Lưu lượng NH3 (giai đoạn 1) = 645,4215.2 = 1290,843 mol/giờ
Lưu lượng NO còn dư (sau giai đoạn 1) = 2581,6862 – 645,4215 = 1936,2647 mol/giờ
Mức cho phép ứng với lưu lượng 100000.300/106 = 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 giai đoạn (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