Tháp hấp thụ là gì? Có những loại tháp hấp thụ nào?

Tháp hấp thụ là một trong những công nghệ quan trọng và phổ biến trong ngành công nghiệp và xử lý môi trường. Với khả năng tách chất hóa học, chất lỏng hoặc hơi từ các dòng khí hoặc hơi. Tháp hấp thụ đóng vai trò quan trọng trong việc giảm ô nhiễm và sản xuất các sản phẩm tinh chế. Qua quá trình tiếp xúc trực tiếp hoặc trao đổi chất với chất hấp thụ. Giúp các chất cần tách ra được hấp phụ và tạo thành một quá trình tách biệt. Bên cạnh ứng dụng trong các ngành công nghiệp, tháp đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu và phát triển công nghệ. Trong bài ngày hôm nay, chúng ta sẽ khám phá sâu hơn về định nghĩa, nguyên lý hoạt động và các ứng dụng của tháp.

Tháp hấp thụ xử lý khí thải là gì?

Tháp hấp thụ là một loại tháp xử lý khí thải được sử dụng chất lỏng để loại bỏ các chất ô nhiễm có trong khí thải. Quá trình hấp thụ trong tháp này dựa trên việc phân tử khí thải từ nhà máy hay xí nghiệp. Nó được bắt giữ và giữ lại trên bề mặt không cho chúng thoát ra ngoài. Điều này cho phép quá trình xử lý khí thải diễn ra hiệu quả.

Mặc dù các mô hình tháp hấp thụ có cấu trúc tương tự nhau. Nhưng điểm khác biệt chủ yếu nằm ở phần lõi bên trong. Cấu trúc của tháp bao gồm hệ thống màng lọc, giàn phun sương, tấm tách nước và vách ngăn. Các thành phần và vị trí của cấu trúc này được thiết kế phù hợp với từng loại khí thải công nghiệp cụ thể. Tháp hấp thụ có hiệu suất lọc bụi cao, đạt khoảng 99% đối với các hạt siêu vi kích thước nhỏ hơn 0,1µm. Ngoài ra, nó còn giảm được 40-60% nhiệt độ của khí thải và loại bỏ các chất khí độc.

Với những khả năng hiệu quả như vậy, tháp hấp thụ đã trở thành một phương pháp phổ biến và quan trọng trong việc xử lý khí thải công nghiệp. Nó không chỉ giúp giảm thiểu sự ô nhiễm môi trường. Mà còn đảm bảo sự an toàn và sức khỏe cho cộng đồng xung quanh.

Tháp hấp thụ có ý nghĩa như thế nào?

Tháp hấp thụ có ý nghĩa quan trọng trong việc kiểm soát ô nhiễm. Đồng thời, tách các chất trong quá trình sản xuất công nghiệp. Dưới đây là một số ứng dụng chính của tháp hấp thụ:

Xử lý khí thải: 

Trong quá trình sản xuất công nghiệp, các quá trình hóa học. Hoặc công nghệ sản xuất có thể tạo ra các chất ô nhiễm như khí độc, hơi hữu cơ; chất hóa học gây ô nhiễm. Tháp được sử dụng để loại bỏ các chất này khỏi dòng khí thải trước khi được xả thải ra môi trường. Giúp bảo vệ môi trường và sức khỏe con người.

Raffinage dầu: 

Trong quá trình sản xuất dầu khí, tháp được sử dụng để tách các chất hữu cơ từ dầu thô. Các chất hấp thụ như xylene hoặc acid sulfuric được sử dụng để hấp thụ các chất như benzen; toluen, axit sulfonic và các chất khác. Tạo ra dầu tinh chế và các sản phẩm dẫn xuất.

Tách chất trong công nghiệp hóa chất: 

Tháp hấp thụ được sử dụng để tách các chất khỏi các dòng hỗn hợp trong quá trình sản xuất công nghiệp hóa chất. Ví dụ: trong quá trình sản xuất axit sunfuric, tháp được sử dụng để tách axit sunfuric từ các hợp chất phụ gia khác.

Sản xuất sạch và tái chế: 

Tháp hấp thụ cũng được sử dụng trong các quy trình sản xuất sạch và tái chế. Cụ thể như quá trình tái chế các chất thải, quá trình loại bỏ chất ô nhiễm trong nước thải. Hoặc quá trình khử các chất độc hại từ các dòng nước thải công nghiệp trước khi được xả ra môi trường.

Nghiên cứu và phát triển: 

Tháp hấp thụ cũng đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu và phát triển công nghệ. Nó cho phép các nhà khoa học và kỹ sư thử nghiệm các phương pháp và vật liệu mới. Để có thể tách chất; nghiên cứu hiệu suất và cải tiến quá trình xử lý chất thải hoặc chất trong ngành công nghiệp.

>>> Tham khảo thêm bài viết: Hệ thống xử lý khí thải

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của tháp hấp thụ

Cấu tạo của tháp hấp thụ

Màng tách nước: 

Màng tách nước là thành phần quan trọng trong tháp hấp thụ. Nơi nước được tách ra khỏi dòng khí thải. Nó giúp ngăn chặn sự thoát hơi nước. Đồng thời, tạo điều kiện cho quá trình hấp thụ diễn ra hiệu quả.

Giàn phun mưa: 

Giàn phun mưa là một hệ thống giúp phun dung dịch hấp phụ lên trên. Từ đó, tạo một môi trường để tiếp xúc với khí thải. Các hạt hoặc giọt dung dịch sẽ phun ra theo hướng ngược lại với dòng khí thải. Giúp tiếp xúc tốt hơn và tăng hiệu suất hấp thụ.

Vật liệu lọc: 

Vật liệu lọc là một phần quan trọng trong quá trình hấp thụ. Nó có thể là các vật liệu hấp phụ như than hoạt tính, zeolite; carbon hoạt tính hoặc các vật liệu hóa học khác. Vật liệu lọc này có khả năng hấp phụ các chất ô nhiễm có trong khí thải; cho phép chúng bị loại bỏ hoặc được tái chế sau quá trình xử lý.

Đường ống dẫn dung dịch hấp phụ: 

Đường ống dẫn dung dịch hấp phụ được sử dụng để cung cấp dung dịch hấp phụ từ bể dung dịch hấp phụ tới các điểm phun trên tháp. Nó đảm bảo dung dịch được phân phối đều và hiệu quả trong quá trình hấp thụ.

Bể dung dịch hấp phụ: 

Bể dung dịch hấp phụ là nơi chứa dung dịch hấp phụ. Thường là một dung dịch có tính chất hấp phụ cao như dung dịch kiềm hoặc axit. Dung dịch này sẽ được sử dụng để phun lên các điểm trên tháp và tiếp xúc với khí thải để hấp thụ các chất ô nhiễm.

Bể tản nhiệt, bể làm mát:

Bể tản nhiệt và bể làm mát là các phần được sử dụng để điều chỉnh nhiệt độ trong quá trình xử lý khí thải. Các bể này giúp làm giảm nhiệt độ của dung dịch hấp phụ. Sau khi đã tiếp xúc với khí thải nóng, giúp nâng cao hiệu suất; đảm bảo an toàn cho quá trình tháp.

Nguyên lý hoạt động của tháp

Quá trình hấp phụ trong tháp diễn ra theo các bước sau:

• Khí và dung môi vào thiết bị hấp phụ 1 từ phía trên xuống. Trong đó khí thải chứa chất ô nhiễm và dung môi được đưa vào thiết bị. Quá trình hấp phụ xảy ra khi chất ô nhiễm trong khí thải được hấp thụ bởi dung môi.
• Khí sạch sau khi đã trải qua quá trình hấp phụ rời khỏi thiết bị từ phía dưới. Quá trình này giúp loại bỏ các chất ô nhiễm khỏi dòng khí thải, làm cho khí thải trở nên sạch hơn.
• Sau một khoảng thời gian xác định, luồng khí chứa dung môi được đưa vào thiết bị hấp phụ 2 để tiếp tục quá trình hấp phụ. Điều này đảm bảo rằng dung môi có thể được sử dụng lại và khí thải được xử lý hiệu quả hơn.
• Trong trường hợp dung môi trộn lẫn trong nước, chúng có thể được tách bằng quá trình chưng cất. Điều này giúp tách riêng dung môi từ nước. Và chuẩn bị dung môi cho quá trình hấp phụ tiếp theo.
• Trước khi quay trở lại thiết bị hấp phụ 1, chất hấp phụ cần được làm nguội và làm khô trước. Quá trình làm nguội và làm khô giúp đảm bảo rằng dung môi đã được chuẩn bị tốt. Có thể hoạt động hiệu quả trong quá trình hấp phụ tiếp theo.

Vận tốc của khí đi qua lớp hấp phụ thường dao động từ 0,1 m/s đến 0,5 m/s. Thiết bị hấp phụ có khả năng xử lý khí với lưu lượng từ 1,4 m3/s đến 2 m3/s khi được sử dụng theo hướng dọc. Nếu thiết bị sử dụng theo hướng ngang, nó có thể xử lý khí với lưu lượng lớn lên đến 20 m3/s.

Ưu, nhược điểm của tháp hấp thụ

Ưu điểm nổi bật của tháp hấp thụ

• Hiệu suất hấp thụ cao: Tháp hấp thụ được thiết kế để đạt hiệu suất cao trong việc loại bỏ chất ô nhiễm khỏi khí thải. Với cấu trúc và công nghệ phù hợp, nó có thể loại bỏ hiệu quả các chất ô nhiễm như hạt bụi; khí độc, và hợp chất hữu cơ.
• Dễ vận hành và bảo trì: Tháp hấp thụ có cấu trúc đơn giản và dễ vận hành. Quá trình hấp thụ không đòi hỏi sự giám sát và điều chỉnh phức tạp, giúp giảm thiểu sự cố và thời gian dừng máy. Ngoài ra, việc bảo trì và sửa chữa cũng dễ dàng hơn so với một số hệ thống xử lý khí thải phức tạp khác.
• Tiết kiệm diện tích: Tháp hấp thụ có khả năng tiết kiệm diện tích so với các phương pháp xử lý khí thải khác như lọc bụi hoặc hấp phụ trực tiếp. Cấu trúc tháp được thiết kế để tối ưu hóa diện tích sử dụng. Đồng thời, vẫn đảm bảo hiệu suất xử lý khí thải.

Hạn chế của tháp hấp thụ

Chi phí đầu tư ban đầu cao: Tháp hấp thụ yêu cầu một khoản đầu tư ban đầu đáng kể để xây dựng và lắp đặt. Chi phí này bao gồm cả việc mua sắm thiết bị và cấu trúc, cũng như công việc thi công và lắp đặt. Do đó, đây có thể là một rào cản đối với việc áp dụng tháp hấp thụ trong một số trường hợp, đặc biệt là cho các doanh nghiệp nhỏ và vừa.

Tác động môi trường: Mặc dù tháp hấp thụ giúp giảm thiểu khí thải ô nhiễm, quá trình hấp thụ và xử lý cũng có thể tạo ra chất thải phụ, như dung dịch hấp phụ chứa chất ô nhiễm. 

>>> Đề xuất tham khảo thêm bài viết: Hệ thống xử lý khí thải lò hơi

Các loại tháp hấp thụ – tháp xử lý khí thải

Tháp rửa khí rỗng

Trong loại tháp này, dung dịch hấp thụ được phun thành giọt nhỏ vào không gian trống bên trong tháp và khí thải được đưa qua qua trình này. Quá trình hấp thụ và tách hạt bụi xảy ra khi khí thải tiếp xúc với bề mặt và thể tích rỗng trong tháp. Dung dịch hấp thụ có thể chứa các chất hoạt động hấp thụ như xút, axit hoặc các chất tương tự.

Tháp hấp thụ kiểu sủi bọt

Trong hệ thống tháp xử lý khí thải kiểu này, không khí được đưa qua một tấm phẳng có lỗ thông khí, nằm phía trên dung dịch hấp thụ. Khí thải đi qua lớp nước dưới dạng các bọt khí và bùng phát trên mặt nước. Quá trình thu bắt hạt bụi và hấp thụ chất ô nhiễm xảy ra trên bề mặt của các bọt khí. Cấu trúc này tạo ra diện tích tiếp xúc lớn giữa khí thải và dung dịch hấp thụ, giúp hiệu suất hấp thụ cao hơn.

Tháp hấp thụ có lớp vật liệu đệm

Tháp hấp thụ loại này thường được trang bị một lớp vật liệu đệm bên trong, có thể là sứ, kim loại hoặc nhựa. Khí thải được đưa vào từ đáy tháp và thoát ra từ đỉnh tháp. Dung dịch hấp thụ được tưới đều lên đỉnh lớp vật liệu đệm và chảy dọc theo các bề mặt của nó. Quá trình hấp thụ và tách chất ô nhiễm xảy ra trên bề mặt ướt của lớp vật liệu đệm. Cấu trúc này tăng diện tích tiếp xúc giữa khí thải và dung dịch hấp thụ, tăng khả năng thu bắt và hấp thụ chất ô nhiễm.

Tháp đĩa

Tháp đĩa bao gồm một vỏ đứng trong đó có nhiều đĩa đục lỗ. Khí hoặc hơi đi từ dưới lên qua bề mặt chứa trên mỗi đĩa. Trên đường đi qua, khí tiếp xúc và hòa tan các chất khí trong dung dịch hấp thụ. Tháp đĩa thích hợp cho xử lý khí chứa bụi hoặc khí hòa tan.

Tháp đệm

 Tháp đệm gồm một giá theo phương thẳng đứng có chứa vật liệu đệm. Vật liệu đệm có thể là polyetylen, sứ, gỗ, v.v. và có các hình dạng khác nhau. Dung dịch hấp thụ được đưa từ phía trên xuống thông qua lớp vật liệu đệm, tạo ra diện tích tiếp xúc giữa khí và dung dịch. Thông thường, lưu lượng khí đi từ dưới lên và dung dịch đi từ trên xuống trong tháp đệm.

Tháp phun

Tháp phun gồm một vỏ đứng và bên trong có hệ thống phun dung dịch hấp thụ, tạo sự tiếp xúc giữa khí và dung dịch. Chuyển động của dòng khí trong thiết bị thường theo dạng xoáy. Tháp phun được sử dụng cho việc xử lý khí khó tan hoặc có mùi khó chịu, đồng thời cũng có hiệu quả trong việc loại bỏ bụi và các hạt chất lỏng nhỏ.

Qua đây, ta có thể thấy tháp hấp thụ là một giải pháp hiệu quả trong việc xử lý khí thải và giảm thiểu tác động ô nhiễm đến môi trường. Nhờ cơ chế hấp thụ chất ô nhiễm bằng chất lỏng, tháp hấp thụ đạt được hiệu suất cao trong việc loại bỏ các chất ô nhiễm khỏi khí thải và đảm bảo khí sạch thoát ra ngoài. Để thiết kế tháp chính xác, quý khách cần đến sự tư vấn và thiết kế của chuyên gia có kinh nghiệm.