GIỚI THIỆU VỀ ĐƠN VỊ THỰC TẬP
Giới thiệu khái quát đặc điểm của Nhà máy
1.1.1 Quá trình hình thành và phát triển của Nhà máy
Tên nhà máy: NHÀ MÁY SUPER PHỐT PHÁT LONG THÀNH
Tên giao dịch: LONG THÀNH SUPER PHOSPHATE PLAND Địa chỉ: KHU CÔNG NGHIỆP GÒ DẦU – XÃ PHƯỚC THÁI – HUYỆN LONG THÀNH – TỈNH ĐỒNG NAI Điện thoại: 0613.841188 ; Fax: 0613.841207
Nhà máy Super Phốt Phát Long Thành là một trong những đơn vị trực thuộc của Công ty phân bón Miền Nam Được khởi công xây dựng tháng 4/1988 và tổ chức lễ khánh thành ngày 10/12/1992.
Công suất thiết kế ban đầu của 2 dây chuyền sản xuất chính :
Axit sunfuric (H 2 SO 4 ): 40.000 tấn/năm và Supe phốt phát đơn (phân lân) : 100.000 tấn/năm.
Tháng 8 năm 2005 hoàn thành xây dựng khánh thành và đưa vào sản xuất dây chuyền sản xuất Axit sunfuric số 2.
Nhà máy được xây dựng tại khu công nghiệp Gò Dầu – Xã Phước Thái –Huyện Long Thành – Tỉnh Đồng Nai Trên diện tích đất là 80.000m 2 , theo quyết định số 303/CNNG-TCNS ngày 17/7/1991 của Bộ Công nghiệp nặng, nay là BộCông nghiệp Nhà máy Supe Phốt Phát Long Thành là đơn vị trực thuộc Công ty phân bón Miền Nam Nhà máy sản xuất và tiêu thụ : Supe lân, axit sunfuric và các sản phẩm phân bón khác mang gốc từ Supe phốt phát Nhà máy là đơn vị duy nhất tại Miền Nam sản xuất và cung cấp loại phân bón Supe lân, Axit sunfuric chủ yếu phục vụ cho nông nghiệp và công nghiệp hóa chất của các Tỉnh phía Nam Ngoài ra
Nhà máy còn sản xuất nhiều loại phân bón Supe lân với mọi hàm lượng P 2 O 5 để đáp ứng yêu cầu khách hàng cho từng khu vực đất trồng, cây trồng.
- Sản phẩm Supe lân M của Nhà máy được tặng huy chương vàng năm 1993,
- Sản phẩm Supe lân PA được cấp huy chương vàng năm 1995.
- Sản phẩm Supe lân 16,5% P 2 O 5 hữu hiệu đoạt giải bông lúa vàng năm 1997.
- Sản phẩm thuốc trừ sâu công nghiệp (Na 2 SiF 6 ) được công nhận huy chương vàng năm 1996 và 1998.
Sản phẩm Supe lân nhiều năm liền được người tiêu dùng bình chọn là hàng có chất lượng cao và đoạt giải 3 hàng Việt Nam chất lượng cao do đài tiếng nói nhân dân Thành phố Hồ Chí Minh tổ chức.
Hiện nay Nhà máy đã xây dựng và mỡ rộng xong dây chuyền sản xuất Supe phốt phát từ 100.000 tấn/năm lên 200.000 tấn /năm và dây chuyền sản xuất axit sunfuric số 2 công suất 40.000 tấn/năm bằng thiết bị và công nghệ hiện đại.
Sản xuất và tiêu thụ 2 mặt hàng chính là Supe lân và axit sunfuric theo kế hoạch Nhà nước giao, đảm bảo sử dụng nguồn vốn Nhà nước giao có hiệu quả và tạo thu nhập ổn định cuộc sống người lao động.
* Sản phẩm phân bón: Với nhiều chủng loại sản phẩm về phân bón mang gốc phốt phát Nhà máy có thể đáp ứng được nhu cầu về phân bón cho bà con nông dân toàn khu vực phía Nam, đặc biệt là vùng đồng bằng Sông Cửu Long Bao gồm các loại sản phẩm như sau : Supe lân (phân lân), phân lân PA, phân lân M và nhiều loại phân bón đặc chủng cho từng loại giống cây trồng khác nhau.
* Sản phẩm về hóa chất: axit sunfuric kỹ thuật, axit sunfuric thương phẩm,
1.1.2 Cơ cấu tổ chức bộ máy quản lý của Nhà máy
Nhà máy là doanh nghiệp Nhà Nước, hiện tại đang sử dụng mô hình quản lý kiểu trực tuyến chức năng, với số cấp quản lý là 2.
MÔ HÌNH TỔ CHỨC CƠ CẤU BỘ MÁY QUẢN LÝ
P GIÁM ĐỐC P GIÁM ĐỐC KỸ
HỢP P KẾ TOÁN P KỸ THUẬT SX P KH-TT P CUNG ỨNG KHO
PX SUPE PX AXIT PX CƠ ĐIỆN
1.1.3 Chức năng nhiệm vụ cơ bản của các bộ phận quản lý
Các phòng ban trong bộ máy quản lý có mối quan hệ mật thiết, không thể tách rời nhau tạo thành một chuỗi mắt xích liên hoàn, trong đó mỗi phòng ban, phân xưởng là một mắt xích dưới sự lãnh đạo của Ban Giám đốc Điều hành và quản lý một cách nhịp nhàng, khoa học và hiệu quả Nhằm mục đích không ngừng nâng cao sản lượng, chất lượng, hạ giá thành sản phẩm, mở rộng và phát triển quy mô hoạt động của Nhà máy.
* Giám đốc có trách nhiệm quản lý chung toàn Nhà máy và chỉ đạo các bộ phận tài chính kế toán, kế hoạch kinh doanh, tổ chức hành chính, quản lý kinh doanh với sự tham mưu của cán bộ quản lý, các bộ phận chuyên môn để điều hành công việc một cách hiệu quả nhất.
* Các Phó Giám đốc chịu sự ủy quyền của Giám đốc phụ trách về công tác kỹ thuật, kinh doanh của Nhà máy.
Chịu sự điều hành trực tiếp của Giám đốc, phòng Tổng hợp có chức năng và nhiệm vụ quản lý về nhân sự, tiền lương, tổ chức hành chính.
- Phòng Tổng hợp đảm nhận công việc như đào tạo, sắp xếp lao động cho hợp lý Phụ trách việc tính lương, thưởng, theo dõi lao động, giải quyết các chế độ của người lao động Xây dựng nội quy công tác, chế độ làm việc phù hợp với quy định của Nhà Nước và Nhà máy.
- Theo dõi tình hình tăng giảm lao động và quản lý lao động.
- Quản lý các chế độ BHXH, BHYT cho CBCNV trong Nhà máy
- Trực tiếp quản lý các bộ phận hành chính, khối phục vụ như : đội bảo vệ, nhà ăn ka, y tế , đội xe…
Chịu sự điều hành của Giám đốc, phòng Kế toán thực hiện các nghiệp vụ quản lý và sử dụng nguồn vốn.
Phòng kế toán có nhiệm vụ thực hiện các nghiệp vụ ghi chép phản ánh một cách chính xác kịp thời, liên tục và có hệ thống tất cả các nghiệp vụ kinh tế phát sinh.
Cung cấp thông tin về tình hình sản xuất kinh doanh cho Giám đốc Phân tích hoạt động kinh tế và lập báo cáo tài chính.
Kiểm tra tình hình thực hiện các chế độ hoạch toán, chế độ quản lý tài chính,kiểm tra việc sử dụng tài sản và bảo quản tài sản, vốn.
Trích nộp ngân sách đầy đủ, đúng quy trình Nhà nước thực hiện các biện pháp hợp lý trong thu chi, thanh toán kịp thời, đầy đủ các khoản thanh toán cho các bộ công nhân viên và các hoạt động tài chính khác…
Phòng Cung ứng – Kho vận:
Chịu sự điều hành của Phó Giám đốc kinh doanh Phòng Cung ứng – Kho vận có nhiệm vụ lập kế hoạch cung ứng nguyên, nhiên liệu và các vật tư thay thế sửa chữa thường xuyên.
Quản lý vật tư, nguyên vật liệu, thống kê vật tư tồn kho.
Quản lý sắp xếp kho tàn và đội xe, tiếp nhận cầu cảng hợp lý.
Phòng Kế hoạch – Thị trường:
Chịu sự điều hành của Phó Giám đốc kinh doanh Có nhiệm vụ xây dựng mục tiêu, chính sách kinh doanh, xây dựng mức giá, phương thức bán hàng và trực tiếp chỉ đạo thực hiện khi được cấp trên phê duyệt Đồng thời còn tham mưu về công tác quản lý, về định hướng đầu tư mở rộng quy mô kinh doanh của doanh nghiệp.
Phòng Kỹ thuật – Sản xuất:
Giới thiệu sản phẩm
Axit sunfuric kỹ thuật sản xuất theo tiêu chuẩn TCVN2718 – 78:
- Hàm lượng căn không bay hơi ≤ 0.05%.
Axit sunfuric là một hóa chất cơ bản dùng nhiều trong các ngành công nghiệp, nhất là dùng trong sản xuất phân khoáng, các loại muối, các axit khác, các sản phẩm hữu cơ, chế tạo sơn, bột màu, chất tạo khói, chất nổ…nó còn được dùng trong các ngành lọc dầu, luyện kim, gia công kim loại, chế tạo sợi nhân tạo, làm chất hút ẩm. Để sản xuất 1 tấn P 2 O 5 trong phân lân cần tiêu thụ hết 2.2 – 2.5 tấn axit sunfuric. Để sản xuất 1 tấn sunfat cần 0.75 tấn axit sunfuric.
Trong hóa học, axit sunfuric được xem là hỗn hợp của anhydric sunfuric với nước Công thức tổng quát: SO 3 H 2 SO 4 hay H 2 SO 4
Trong kỹ thuật thì hỗn hợp theo tỷ lệ bất kỳ của SO 3 với nước đều gọi là Axit Sunfuric Trong đó: nSO 3 + H 2 O = H 2 SO 4 + (n – 1)SO 3
Nếu tỷ lệ SO 3 /H 2 O < 1: gọi là dung dịch axit sunfuric.
Nếu tỷ lệ SO 3 /H 2 O = 1: gọi là axit sunfuric khan hay monoaxit
Nếu tỷ lệ SO 3 /H 2 O > 1: gọi là dung dịch của SO 3 trong axit sunfuric hay oleum hay axit sunfuric bốc khối.
Thành phần của dung dịch axit sunfuric được đặc trưng bởi phần trăm khối lượng của H 2 SO 4 hay SO 3 trong hỗn hợp Tính chất của axit thay đổi rất nhiều theo nồng độ của H 2 SO 4
Mono axit: Là một chất lỏng không màu, sánh, khối lượng riêng ở 20 0 C là1.8305g/cm 3 Ở 103.7 0 C, áp suất 1atm xảy ra sự kết tinh Áp suất thường khi nâng nhiệt độ tới 296.2 0 C axit sunfuric bắt đầu sôi và bị phân hủy thành hỗn hợp đẵng phí chứa 98.3% H 2 SO 4 và 1.7% H 2 O, hỗn hợp này sôi ở 336.5 0 C.
Tính chất của axit sunfuric:
Nhiệt độ kết tinh: Tương đối cao nên người ta quy định nghiêm ngặt nồng độ các loại axit sunfuric và oleum tiêu chuẩn sao cho chúng không bị kết tinh trong quá trình sản xuất, bảo quản, vận chuyển…
Khi tăng nhiệt độ: Nhiệt độ sôi dung dịch axit tăng, đạt cực đại (336.5 0 C) ở nồng độ 98.3%, sau đó giảm. Áp suất hơi trên dung dịch axit giảm, đạt cực tiểu ở nồng độ 98.3%, sau đó lại tăng.
Khi tăng hàm lượng SO 3 tự do:
- Nhiệt độ sôi của oleum giảm từ 296.2 0 C (ở 0% SO 3 tự do) xuống 44.7 0 C (ở 100% SO 3 – tức nhiệt độ sôi của SO 3 ).
- Áp suất hơi trên oleum tăng
- Khối lượng riêng, nhiệt dung riêng
- Khối lượng riêng dung dịch axit tăng, đạt cực đại ở 98.3%, sau đó giảm.
- Nhiệt dung riêng dung dịch axit giảm.
Khi tăng hàm lượng SO 3 tự do:
- Khối lượng riêng oleum cũng tăng, đạt cực đại ở 62% SO 3 tự do, sau đó giảm.
- Nhiệt dung riêng của oleum tăng.
- Khối lượng riêng của axit và oleum đều giảm.
- Nhiệt dung riêng của axit và oleum đều tăng. Độ nhớt à: Cú ảnh hưởng lớn đến trở lực của axit khi chảy trong đường ống hoặc máng dẫn, độ nhớt cực đại của axit ở 84.5%, của oleum ở 100% H 2 SO 4 và 50 – 55% SO 3 tự do Khi tăng nhiệt độ, độ nhớt axit giảm.
Chất thải: Khí SO 2 thoát ra ở một số mặt bích hay ống dẫn khí Không được để hàm lượng SO 2 trong khí quyển ở khu vực sản xuất quá 10mg/m 3
Khí SO 3 thoát ra khỏi thiết bị hay đường ống sẽ kết hợp với nước trong không khí ẩm tạo thành mù axit Không được để hàm lượng SO 3 trong không khí ở khu vực sản xuất quá 1mg/m 3
Axit sunfuric rò tỉ từ một số thiết bị hay đường ống, phải tìm cách khắc phục chỗ rò rỉ ngay, dùng vôi bột hay mùn cưa để trung hòa khô rồi dùng chổi quét hốt sạch Axit sunfuric từ ống gang dàn làm lạnh rò ra làm nước tuần hoàn có tính axit, phải trung hòa dòng nước bằng vôi đến pH = 7 – 7.5.
Super lân đơn là một hỗn hợp gồm có: các muối của axit photphoric, một lượng nhỏ axit photphoric tự do và apatit chưa phân hủy.
Công thức hóa học của các thành phần có trong super lân đơn như sau:
* Tính chất hóa lý của super lân đơn:
Super lân đơn là một loại bột tơi, xốp, có màu xám sẫm hoặc xám nhạt, trọng lượng riêng đổ đống của super lân từ 1,1 - 1,5 tấn/m 3 Hàm lượng các hợp chất phốt phát chứa trong super lân được tính ra phần trăm anhydrit phốt phát tức là phần trăm P 2 O 5
Phần P 2 O 5 trong super lân ở dạng hòa tan trong nước (P 2 O 5 hòa tan trong nước) gồm có Ca(H 2 PO 4 ) 2 H 2 O và H 3 PO 4 tự do.
Các phốt phát sắt, nhôm, CaHPO 4 , không hòa tan trong nước mà chỉ hòa tan một phần hoặc hoàn toàn trong dung dịch citrat amon, cây cối cũng có thể hấp thụ được nhưng chậm gọi là P 2 O 5 hòa tan trong citrat.
Chất lượng của super lân được đánh giá theo hàm lượng P 2 O 5 hữu hiệu (dạng
P 2 O 5 mà cây có thể hấp thu được) là tổng các dạng P 2 O 5 hòa tan trong nước và hòa tan trong citrat amon, ngoài ra trong super lân còn chứa một phần P 2 O 5 không hòa tan trong citrat nằm trong lượng apatit chưa được phân hủy.
Tổng các dạng P 2 O 5 hữu hiệu và P 2 O 5 không hòa tan trong citrat được gọi là
Tỷ lệ phần trăm của P 2 O 5 hữu hiệu đối với P 2 O 5 chung biểu thị mức độ phân hủy apatit bởi axit sunfuric gọi là hệ số phân hủy (K).
Super lân đơn được sử dụng chính là để làm phân bón có chứa phốt phát, photpho chứa trong super lân ở thể dinh dưỡng làm tăng lượng bột ở các loài cây có củ, có hạt, tăng lượng đường ở các loài cây có quả, làm cho cây cứng cáp, chống được sâu bệnh Nói chung là làm cho cây trồng phát triển khỏe mạnh, cho năng suất thu hoạch cao đối với các loại cây nông nghiệp và công nghiệp.
Ngoài ra super lân đơn còn dùng để sản xuất các loại phân bón hỗn hợp NPK.
* Tiêu chuẩn nhà nước về super lân:
Super lân đơn sản xuất tại công ty Super Phốt Phát Long Thành bằng apatit Lào Cai theo tiêu chuẩn nhà nước TCVN 4440-2004 phải đạt tiêu chuẩn kỹ thuật sau:
Hàm lượng P 2 O 5 hữu hiệu không nhỏ hơn: 16%
Hàm lượng P 2 O 5 tự do không lớn hơn: 4%
Hàm lượng ẩm không được lớn hơn: 11%
Super lân phải tơi xốp, màu sáng xám, không bị vón cục, không nhão bét. Super lân đơn sản xuất theo tiêu chuẩn thử nghiệm TCVN 4440-2004.
Theo thông tư 36/2010/TT-BNNPTNT ngày 24/6/2010 Super lân đơn sản xuất tại nhà máy Super Phốt Phát Long Thành thuộc danh mục phải công bố hợp qui (về axit tự do).
Anhydric sunfuro SO 2 : Ở nhiệt độ thường là chất khí không màu, có mùi sốc đặc trưng, kích thích mạnh mắt và cơ quan hô hấp Khí SO 2 dễ hóa lỏng, ở áp suất thường nhiệt độ hóa lỏng là 10.1 0 C SO 2 tan nhiều trong nước, trong axit (kém hơi nước) Khi tăng nồng độ dung dịch axit, đầu tiên độ hòa tan của SO 2 giảm cực tiểu tại 85% H 2 SO 4 , sau đó tăng Trong phản ứng hóa học SO 2 vừa là chất khử vừa là chất oxy hóa.
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC
Giới thiệu chung
2.1.1 Lịch sử hình thành và quá trình phát triển
Axit sunfuric là một loại hóa chất đã được biết đến từ lâu trong lịch sử loài người, từ thế kỉ thứ IX bởi người được coi là đã phát hiện ra chất này-nhà giả kim thuật Hồi giáo Ibn Zakariya al-Razi (Rhases).
Axit sunfuric được sử dụng rộng rãi trong các ngành khác nhau của nền kinh tế quốc dân Nó là sản phẩm quan trọng nhất của ngành công nghiệp hóa học Công nghệ sản xuất axit sunfuric, do đó, là phổ biến và rất quan trọng trong nền sản xuất.
* Đặc điểm của axit sunfuric:
- H 2 SO 4 là axit hoạt tính mạnh.
- Kết tinh ở nhiệt độ 10,450 0 C, sôi ở nhiệt độ 296,2 0 C.
- H 2 SO 4 hòa tan SO 3 gọi là oleum (20, 25, 30, 35 65% SO 3 ) Thực tế hay sản xuất oleum vì có thể tạo axit với nồng độ khác nhau.
* Vai trò của axit sunfuric:
Hầu như mọi ngành sản xuất hóa học trên thế giới đều trực tiếp hoặc gián tiếp sử dụng axit sunfuric Chúng ta có thể bắt gặp axit này trong các ngành sản xuất phân bón (Supephotphat, amoniphotphat), thuốc trừ sâu,chất giặt rửa tổng hợp, tơ sợi hoá học, chất dẻo, sơn màu, phẩm nhuộc, dược phẩm, chế biến dầu mỏ,v,v… Có thể nói axit sunfuric của một quốc gia là một chỉ số tốt về sức mạnh công nghiệp của quốc gia đó Vai trò quan trọng đó được thể hiện rất cụ thể thông qua tình hình sản xuất axit sunfuric trên thế giới và trong nước.
Từ lâu loài người đã biết đến axit sunfuric, từ thế kỷ X người ta đã điều chế axit sunfuric bằng cách chưng cất sunfat sắt ở nhiệt độ cao sẽ thu được SO 2 và SO 3 Sau khi làm lạnh hỗn hợp khí SO 2 và SO 3 cùng với hơi nước sẽ tạo thành H 2 SO 4 , nhưng phương pháp này có năng suất thấp, giá thành cao Đến cuối thế kỷ XV người ta đốt lưu huỳnh và diêm tiêu có thấm nước để điều chế axit sunfuric cho y học Năm 1740 nhà máy sản xuất axit sunfuric được xây dựng ở Anh Nguyên tắc sản xuất, đốt lưu huỳnh và muối nitrattrong các bình kim loại sau đó hấp thụ khí bay ra bằng nước trong bình thuỷ tính Năm 1796, người ta thay thế bình thuỷ tinh bằng phương pháp phòng chì Quá trình sản xuất gián đoạn, oxit nitơ thải ra ngoài ảnh hưởng đến môi trường Đầu thế kỷ XIX, bắt đầu đốt lưu huỳnh trong các lò riêng, còn các oxit nitơ điều trế bằng cách dùng axit sunfuric phân huỷ các muối nitrat và người ta đặt một số tháp ở trước phòng chì để tách một số oxit nitơ hoà tan trong một số sản phẩm và đặt một số tháp sau phòng chì để hấp thụ oxit nitơ bay theo khí thải Do đó, tăng được năng suất và giảm giá thành sản phẩm Đầu thế kỷ XX, người ta dùng tháp đệm thay các phòng chì Từ đó, phương pháp tháp được hình thành có năng suất lớn hơn nhiều so với phương pháp phòng trì Nhưng phương pháp này chỉ điều chế được axit sunfuric có nồng độ 75% và độ tinh khiết của sản phẩm không cao Song song với phương pháp tháp năm 1931 P.Filit (người Anh) đề nghị oxi hoá SO 2 trực tiếp trên xúc tác Pt bằng oxi không khí Từ đó hình thành phương pháp tiếp xúc.
Trong các công trình nghiên cứu, quá trình oxi hoá SO 2 thành SO 3 có tiến hành trên các xúc tác như oxit sắt, oxit đồng… Đến cuối thế kỷ XIX đầu thế kỷ XX người ta đã có biện pháp khắc phục xúc tác ngộ độc thì phương pháp tiếp xúc dùng để sản xuất axit sunfuric ngày càng tăng lên không ngừng, ưu điểm của phương pháp này: Sản phẩm tinh khiết, có nồng độ cao Có thể sản suất được SO 3 lỏng và ôleum, năng suất sản xuất lớn nhưng giá thành cao vì tồn tại hệ thống tinh chế khí.Axit sunfuric là một axit vô cơ mạnh, được sử dụng rộng rãi.
Ngành phân bón hoá học tiêu thụ nhiều axit nhất, để sản xuất một tấn P 2 O 5 hữu hiệu trong phân bón cần 1,9 – 2,5 tấn axit, một tấn amon sunfat cần 0,75 tấn axit sunfuric axit sunfuric được dùng để sản xuất nhiều loại muối sunfat, một số axit vô cơ như: axit photphoric, axit boric, axit flohidric, một số bột màu vô cơ, sơn hữu cơ, sợi visco, tinh chế sản phẩm dầu mỏ, chất nổ, tẩy gỉ kim loại, trong luyện một số kim loại như nhôm, magiê, đồng, coban niken, vàng,… Ở nước ta, trong kháng chiến chống Pháp ông Phạm Đình Ái cùng một số người đã tổ chức sản xuất axit sunfuric quy mô nhỏ theo phương pháp phòng chì. Năm 1962, xưởng axit sufuric theo phương pháp tiếp xúc đi từ pirit công suất 40.000 tấn/năm ở Lâm Thao bắt đầu hoạt động Trong những năm 60 và 70 hai xưởng axit sunfuric theo phương pháp tiếp xúc đi từ S đã được xây dựng ở Tân Bình và Thủ Đức Tiếp đó là xưởng axit sunfuric 40.000 tấn/năm của nhà máy super phốt phát Long Thành Tới năm 1992, tổng công suất của các xưởng axit sunfuric ở nước ta là 240.000 tấn/năm Hiện nay chỉ riêng nhà máy super phốt phát và hoá chất Lâm Thao cũng có tới ba dây chuyền sản xuất axit sunfuric theo phương pháp tiếp xúc đi từ S với công suất lên tới 240.000 tấn/năm Khai thác hết công suất thiết kế, cải tiến những mắt xích yếu trong dây chuyền công nghệ để đưa năng suất lên cao thiết kế, giảm tiêu hao vật chất và chi phí quản lí cho một tấn sản phẩm, đảm bảo chất lượng sản phẩm theo tiêu chuẩn quốc tế, cải thiện điều kiện lao động và môi trường là những yêu cầu cần thiết đối với những người quản lí vận hành các dây chuyền sản xuất axit sunfuric ở nước ta hiện nay Những nhiệm vụ sáng tạo trên đòi hỏi phải nắm vững bản chất các lí thuyết và những thành tựu mới nhất của công nghệ, thiết bị sản xuất axit sunfuric.
2.1.1.2 Tình hình sản xuất axit sunfuric trên thế giới
Tình hình sản xuất acid sunfuric trên thế giới:
Bởi những đặc tính quan trọng của axit sunfuric và nhu cầu lớn của nền sản xuất công nghiệp hóa học mà sản lượng axit này trên thế giới ngày càng tăng Dưới đây là biểu đồ thể hiện sự gia tăng đó:
Hình 2.3 Sản lượng axit sunfuric trên thế giới
Từ đồ thị biểu diễn, ta có thể thấy được sản lượng axit sunfuric từ năm 1900 –
2001 có sự tăng mạnh cũng như sản xuất rất nhiều lên tới hàng trăm triệu tấn, cho thấy đây là nguồn nguyên liệu quan trọng trong công nghiệp sản xuất.
Trong đó Mỹ được coi là một trong những nước sản xuất axit sunfuric lớn nhất trên thế giới Đây là đồ thị về sản lượng axit sunfuric mà Mỹ đã sản xuất ở những thập niên trước:
Hình 2.3 Sản lượng axit sunfuric và hóa chất cơ bản khác của Mỹ
Theo Vn Express, hiện nay Trung Quốc cũng được coi là nước sản xuất H 2 SO 4 lớn trên thế giới ở nước này phương pháp sản xuất đi từ quặng pyrit là chủ yếu. Theo Hiệp hội axit Trung Quốc năm 2003 Trung Quốc đã vượt Mỹ trở thành đứng đầu thế giới về sản xuất axit sunfuric với sản lượng 33,7 triệu tấn Sau đó đến năm
2004 sản lượng đã tăng lên 35 triệu tấn.
Trong những năm 1995- 2005, tiêu thụ axit sunfuric trên thế giới đã tăng 29% bất chấp viêc giảm 20% trong những năm 1988-1993.Theo đánh giá của các nhà chuyên môn thì tiêu thụ axit sunfuric trên thế giới sẽ tăng khoảng 2,6% trong giai đoạn 2005 – 2010 nếu tình hình phát triển kinh tế trên thế giới vẫn ổn định như hiện nay Các nước XHCN ở Châu á vẫn là thị trường chính, chiếm khoảng 23% lượng tiêu thụ trên thế giới, tiếp theo là Mỹ tiêu thụ khoảng 20% Các nước ở Châu Phi, Trung và Nam Mỹ, Tây Âu tiêu thụ khoảng 10% Trong năm 2005, cả thế giới tiêu thụ hết khoảng 190 triệu tần axit sunfuric tương đương với giá trị là 10 tỉ USD. Dưới đây là biểu đồ tiêu thụ axit sunfuric trên thế giới trong năm 2005.
Hình 2.3 Biểu đồ tiêu thụ axit sunfuric trên thế giới
2.1.1.3 Tình hình sản xuất axit sunfuric trong nước
Tại Việt Nam axit sunfuric cũng được sản xuất rất rộng rãi để phục vụ cho nền công ngiệp hóa học nước nhà Có thể kể đến 3 công ty sản xuất axit sunfuric lớn trong nước (số liệu lấy từ trang web của Sở khoa học công nghệ Bến Tre), đó là: Nhà máy Super Phốt Phát Lâm Thao – Phú Thọ:
Sản xuất H 2 SO 4 đi từ quặng pyrit phối trộn với lưu huỳnh hóa lỏng nhập khẩu. Chỉ bằng việc thay đổi tỉ lệ phối trộn nguyên liệu kết hợp cải tiến công nghệ đốt lò, nhà máy đã biến công nghệ cũ của Liên Xô thành dây chuyền sản xuất H 2 SO 4 chưa từng có, tận dụng nguồn nguyên liệu pyrit trong nước và giảm triệt để chất thải gây ô nhiễm Nhờ đó từ năm 1995 trở lại đây lượng axit sunfuric luôn đạt 360 tấn /ngày, bụi xỉ bay giảm xuống mức tiêu chuẩn, xỉ thải giảm từ 280 tấn xuống 80 tấn /ngày, thu hồi được toàn bộ lượng axit phải thải bỏ trước đây Tại đây H 2 SO 4 được sản xuất theo phương pháp tiếp xúc, chất xúc tác để oxi hóa SO 2 thành SO 3 là vanađi oxit. Nhà máy Super Phốt Phát Long Thành:
Hàng năm sản lượng H 2 SO 4 đạt khoảng 80.000 tấn /năm với nguyên liệu là quặng sulfua sắt, sản xuất theo phương pháp tiếp xúc (chất xúc tác là V 2 O 5 ) Theo báo cáo của công ty Phân bón miền Nam, mặc dù giá lưu huỳnh nguyên liệu tăng mạnh nhưng để đáp ứng nhu cầu tăng đột biến, Nhà máy Super Phốt Phát Long Thành thuộc Công ty vẫn đẩy mạnh sản xuất axit sunfuric ngay từ những ngày đầu năm Tính đến 25/1/2008 nhà máy đã sản xuất gần 7.000 tấn axit sunfuric, đạt trên 10% kế hoạch cả năm và tăng gấp trên 3 lần so với cùng kỳ năm 2007.
Nhà máy hóa chất Tân Bình:
Sản xuất H 2 SO 4 kĩ thuật đi từ nguyên liệu lưu huỳnh theo phương pháp tiếp xúc.
H 2 SO 4 tinh khiết được sản xuất bằng cách chưng cất H 2 SO 4 kỹ thuật Ngày 12/6/2008 trang www.vinachem.com.vn đã viết: Theo báo cáo của Ban Kế hoạch - Kinh doanhTổng Công ty Hoá chất Việt Nam (TCT HCVN), để đáp ứng đủ axit cho sản xuất phân lân và nhu cầu thị trường, từ đầu năm đến nay các đơn vị sản xuất vẫn đảm bảo tốt tiến độ sản xuất axit sunfuric trên cơ sở vận hành thiết bị cao tải, chuẩn bị đủ nguyên liệu (lưu huỳnh) cho sản xuất.
Giới thiệu công nghệ sản xuất axit sunfuric
công nghệ sản xuất axit sunfuric
Thành có 2 dây chuyền sản xuất axit sunfuric đều sản xuất từ S nguyên tố bằng phương pháp tiếp xúc với công suất
Nguyên liệu: Lưu huỳnh rắn dạng cục hay dạng vẩy, độ tinh khiết
Quá trình gồm 4 giai đoạn chính:
- Nấu chảy lưu huỳnh rắn.
- Oxy hóa lưu huỳnh lỏng tạo SO 2
- Oxy hóa SO 2 thành SO 3 trên xúc tác V 2 O 5
- Hấp thụ SO 3 thành H 2 SO 4
2.2.1 Nguyên liệu và nhiên liệu
Lưu huỳnh là một loại nguyên liệu được dùng sớm nhất và tốt nhất Lưu huỳnh làm đơn giản được quá trình công nghệ, tiết kiệm được kinh phí đầu tư, tiết kiệm được chi phí nguyên liệu do lưu huỳnh có giá thành không cao.
Khi đốt lưu huỳnh ta thu được hỗn hợp khí có hàm lượng SO 2 và O 2 cao Điều này rất quan trọng trong quy trình sản xuất axit sunfuric theo phương pháp tiếp xúc. Lưu huỳnh chứa rất ít tạp chất đặc biệt là asen và khi cháy không tạo xỉ nên dây chuyền sản xuất được rút ngắn rất nhiều.
Lưu huỳnh chủ yếu được chế tạo từ lưu huỳnh thiên nhiên, có nhiều phương pháp tách lưu huỳnh ra khỏi quặng: phương pháp tuyển nổi để tách lưu huỳnh: lấy lưu huỳnh trực tiếp từ mỏ dầu bằng cách dùng nước trực tiếp nấu chảy lưu huỳnh trong quặng ngay tại các giếng khoan, sau đó dùng không khí để lấy lưu huỳnh lên. Trong khí thải các ngành công nghiệp luyện kim màu, gia công dầu mỏ, khí thiên nhiên, khí dầu mỏ… cũng chứa nhiều hợp chất của lưu huỳnh (H 2 S, SO 2 , CO 2 ,
…) Khí CO 2 , H 2 S sau khi tách hợp chất có thể sản xuất trực tiếp axit sunfuric hay sản xuất lưu huỳnh Nhà máy Super Phốt Phát Long Thành chọn lưu huỳnh nguyên tố làm nguyên liệu sản xuất axit sunfuric.
* Tính chất của lưu huỳnh:
Tinh thể lưu huỳnh rất phức tạp Phụ thuộc vào các điều kiện cụ thể, các thù hình của lưu huỳnh tạo thành vài cấu trúc tinh thể khác nhau, với các dạng hình thoi và xiên đơn S 8 là các dạng được nghiên cứu kỹ nhất.
Lưu huỳnh có phân tử lượng là 32.06 đvC Ở nhiệt độ thường lưu huỳnh ở hai dạng thù hình.
Bảng 1.1 Tính chất của lưu huỳnh Đặc biệt lưu huỳnh dẫn nhiệt và dẫn điện kém, không hòa tan trong nước Khi chảy lỏng thể tích tăng lên 15% Ở 120 0 C, lưu huỳnh là chất lỏng màu vàng, linh động, độ nhớt thấp Nếu nhiệt độ tăng lên thì độ nhớt cũng tăng Ở 160 0 C, lưu huỳnh có màu nâu và ở 190 0 C có màu nâu rất thẫm và trị số độ nhớt thấp nhất. Nhưng nếu cứ tăng nhiệt độ tiếp tục độ nhớt của lưu huỳnh lại tăng dần và đến
300 0 C là độ nhớt thấp nhất và kém linh động, đến 446 0 C lưu huỳnh sẽ sôi lên Ở điều kiện bình thường lưu huỳnh dạng S 8 , S 6 , S 4 , S 2 khi nhiệt độ tăng cao thì hàm lượng S 2 tăng và màu của hơi lưu huỳnh cũng đổi Ở gần điểm sôi lưu huỳnh có màu da cam, ở nhiệt độ cao hơn có màu đỏ, chuyển sang màu ánh sáng ở 650 0 C. Hơi của lưu huỳnh ở màu vàng đỏ ở 900 0 C chỉ có dạng S 2 nhưng khi hạ nhiệt độ xuống còn 800 0 C S 2 chuyển thành S 6 và S 8
Nhiệt độ bốc cháy của lưu huỳnh là 160 – 260 0 C nhưng tốc độ cháy còn nhỏ. Cần chú ý trong quá trình bốc dỡ lưu huỳnh từ tàu biển lên, tránh va chạm kim loại dễ làm lưu huỳnh bốc cháy.
Như trên đã nói, dây chuyền sản xuất Nhà máy chọn lưu huỳnh rắn làm nguyên liệu và phải đảm bảo các tạp chất có trong lưu huỳnh không vượt quá:
- Hàm lượng asen không quá 0.0005%.
- Hàm lượng bitum không quá 0.2% Nếu hàm lượng bitum vượt quá 0.2% khi cháy trong lò đốt lưu huỳnh tạo thành CO 2 và H 2 O, khi ở nhiệt độ 270 0 C hơi nước sẽ kết hợp với SO 3 , tạo thành mù axit ở tháp hấp thụ gây ô nhiễm môi trường.
Không khí chứa 21% oxy và 79% nitơ Oxy dùng trong oxy hóa lưu huỳnh (S) thành SO 2 và oxy hóa SO 2 thành SO 3 với sự có mặt của xúc tác V 2 O 5 Không khí phải được lọc sạch bụi ở tháp sấy bằng axit sunfuric đến độ ẩm chỉ còn nhỏ hơn 0.01% hay 0.08g/m 3 khí, nếu vượt quá độ ẩm này sẽ sinh ra nhiều mù axit ở thấp hấp thụ.
Không khí được sấy khô và tách dầu có áp suất 56kg/m 3 cung cấp cho các van điều chỉnh tự động của bộ phận máy do kiểm tra.
Không khí nén được lấy từ máy nén bên xưởng super phốt phát đưa sang Sau khi tách dầu và sấy khô sẽ chứa trong thùng chứa không khí nén, cấp dầu cho bộ phận máy đo kiểm tra.
Nước làm lạnh axit là nước tuần hoàn tưới cho các dàn làm lạnh axit Yêu cầu nước tuần hoàn phải có độ pH = 7 – 7.5; nhiệt độ cao nhất là 35 0 C.
Nước lọc sạch dùng để pha vào axit monohydrat ở thùng tuần hoàn và pha loãng axit xuống 76%.
Nước mềm cung cấp cho nồi hơi: được chế biến tại xưởng axit xong được bơm lên thùng chứa, ở đây chúng được khử khí rồi bơm đến nồi hơi.
Nước ngưng: xả ra từ nồi hơi và lò nấu chảy lưu huỳnh được dẫn về thùng chứa để sử dụng lại.
Hơi nước bão hòa dùng để nấu chảy lưu huỳnh.
Dùng để khởi động xưởng, mỗi lần khởi động dùng hết 6 – 8 m 3
2.2.2 Các nguồn nguyên liệu khác
Nguyên liệu sản xuất axit sunfuric rất phong phú và đa dạng Ngoài nguồn nguyên liệu là lưu huỳnh nguyên tố ta có thể dùng một số nguồn khác: quặng pyrit sắt, muối sunfat, hydrosunfua (H 2 S) và một số chất thải khác.
Nhìn chung lưu huỳnh vẫn là loại nguyên liệu mang đến hiệu quả sản xuất cao nhất và đơn giản được quy trình công nghệ.
Pyrit thông dụng: Thành phần chủ yếu là FeS 2 , hàm lượng lưu huỳnh là 53.44% và sắt là 46.56% Là một khoáng vật màu xám, khối lượng đổ đống khoảng
2200 – 2400 kg/m 3 , trong có lẫn nhiều tạp chất như: hợp chất của Cu, Zn, Ag, Se,
Si, các muối cacbonat, sunfat canxi,… Vì vậy hàm lượng lưu huỳnh trong quặng khoảng 30 – 52%.
Có thể khai thác quặng ở Giáp Lai – Vĩnh Phú với hàm lượng thấp 20 – 30%
S, trữ lượng không lớn lắm.
Pyrit từ tính: Loại này gần giống với loại pyrit thông dụng, thường gặp là
Fe 7 S 8 gọi là Pyrotin Hàm lượng lưu huỳnh thấp nên kỹ thuật đốt lò cũng hơi khác với loại quặng thông dụng.
Pyrit tuyển nổi: Là loại quặng thu được trong quá trình làm giàu quặng theo phương pháp tuyển nổi Cứ tuyển 100 tấn quặng thu được 80 – 85 tấn pyrit loại này. Nhưng loại này có kích thước rất nhỏ và độ ẩm khá lớn nên gây khó khăn cho quá trình vận chuyển và đốt Vì vậy trước khi sử dụng phải làm giảm hàm ẩm xuống.
Là nguồn nguyên liệu phong phú để sản xuất axit sunfuric, dùng nhiều nhất là CaSO 4 Tuy nhiên khi dùng nguồn nguyên liệu này để sản xuất thì tiêu tốn vốn đầu tư cơ bản nên thường kết hợp với quá trình sản xuất xi măng Bình quân cứ sản xuất được 1 tấn xi măng thì tương ứng sản xuất được 1 tấn axit sunfuric.
Công nghệ sản xuất axit sunfuric 1
2.3.1 Sơ đồ khối quy trình công nghệ xưởng axit số 1
Dưới đây là sơ đồ khối của quy trình công nghệ sản xuất axit sunfuric của xưởng sản xuất axit số 1:
Hình 2.3 Sơ đồ khối công nghệ xưởng axit số 1
2.3.2 Dây chuyền công nghệ và thuyết minh quy trình
Dùng xe có gầu xúc 2 tấn chở lưu huỳnh từ kho đổ vào bể hóa lỏng (B201), bể này gồm 3 ngăn: 1 ngăn hóa lỏng S, 1 ngăn lắng, ngăn thứ 3 cho S lỏng tự chảy tràn.
Ngăn 1: S được nấu chảy bằng hơi nước bão hòa 7kg/cm 2 hơi nước từ bên trong các ống xoắn ruột gà, ngưng tụ thành lỏng và cung cấp lượng nhiệt ngưng tụ này làm hóa lỏng S rắn bên ngoài.
Ngăn 2: S được tách các cặn rắn nhờ trọng lực, sử dụng hơi nước 4.5kg/cm 2 , t o
= 135 – 140 0 C, ở nhiệt độ này S có độ nhớt nhỏ nhất để chuẩn bị bơm lên lò đốt S. Sau bể hóa lỏng: S lỏng được bơm răng khía G - 202 bơm lên phun vào lò đốt F201 Lò đốt đặt đứng, S lỏng được phun qua becphun từ phía trên đi vào lò đốt ở dạng sương Trên đường đi S lỏng được duy trì nhiệt độ bằng ống lồng ống, S lỏng đi trong ống hơi nước đi ngoài ống nhằm tránh cho S không bị đóng rắn làm tắc đường ống Đường ống dẫn S lên lò đốt đặt nghiêng 45 0 đề phòng trường hợp có sự cố hay khi ngừng hệ thống để sửa chữa hay đại tu thì S lỏng sẽ chảy ngược lại bể chứa.
Do trong không khí thường chứa ẩm, lượng ẩm này không gây hại cho xúc tác nhưng ở nhiệt độ nhỏ hơn 270 0 C, lượng ẩm này sẽ kết hợp với SO 3 tạo mù axit trong tháp gây ăn mòn các thiết bị tận dụng nhiệt.
Quá trình sấy dùng axit H 2 SO 4 có:
- Mật độ tưới: 13m 3 /m 2 /h. Để sấy dòng không khí ở nhiệt độ thường 30 0 C, p = 100 (mmH 2 O).
Sau tháp sấy không khí ra ở 35 0 C, p = 200 (mmH 2 O) được đưa qua thiết bị trao đổi nhiệt qua lớp xúc tác 1 để nâng nhiệt độ lên 90 0 C rồi đưa vào lò đốt S S phun từ trên xuống, không khí đi từ dưới lên Dòng axit sau khi sấy khô không khí bị giảm nồng độ và chảy về bể chứa.
Lưu huỳnh lỏng được phun vào đỉnh lò: t 0 = 130 – 140 0 C, áp suất phun 4kg/cm 2
Bảng 1.2 Bảng thông số khí ra và vào lò
Không khí khô đi vào lò Khí SO 2 ra khỏi lò Lưu lượng : q = 13560 m 3 /h t 0 : 180 – 200 0 C
Khí lò 14% SO 2 , t = 1100 0 C rồi qua nồi hơi tận dụng nhiệt để giảm nhiệt độ và gia nhiệt dòng nước mềm có sản lượng 5570kg/h, t 0 < 200 0 C, p < 20kg/m 2 Khi đó, độ pH của lò là 8 – 10, độ cứng của nước lò < 0.02mmg/l Quá trình dùng để sản xuất hơi nước bão hòa < 15 kg/cm 2 , sản lượng hơi nước 5,2 tấn/h.
Ra khỏi nồi hơi, khi có nhiệt độ 460 – 470 0 C, p = 950 mmH 2 O được dẫn đến thiết bị lọc khí nóng để tách tiếp bụi mịn Quá trình qua nồi hơi cũng được tách một phần bụi.
Ra khỏi thiết bị khí được pha với không khí khô 50 0 C để giảm nồng độ SO 2 xuống 9.5% và giảm nhiệt độ xuống 420 0 C, p = 960 mmH 2 O rồi vào lớp xúc tác 1.
Ra khỏi lớp 1 dòng khí có nhiệt độ 601 0 C vào thiết bị trao đổi nhiệt làm nóng không khí khô từ tháp sấy, để hạ nhiệt độ xuống rồi vào lớp 2.
- Nhiệt độ ra khỏi lớp 2, 3 được giảm bằng cách trộn trực tiếp bằng dòng không khí khô bổ sung vào tháp, nhiệt độ ra khỏi lớp 2 là 513 0 C, lớp 3 là 454 0 C. Sau lớp 3 dòng khí đi qua 2 lớp xúc tác 4A, 4B (lớp 4 được tách thành 2 lớp để tăng thời gian lưu của dòng SO 2 trên bề mặt xúc tác).
- Nhiệt độ lớp 4A là 430 0 C, 4B là 432 0 C, p = 250mmH 2 O, x ≥ 98% Mức độ chuyển hóa cuối cùng qua 4 lớp xúc tác là 98%.
Ra khỏi tháp tiếp xúc, hỗn hợp khí 445 0 C được đưa qua thiết bị làm nguội SO 3
Hình 2.3 Sơ đồ quy trình công nghệ axit xưởng số 1 bằng nước mềm để hạ nhiệt độ xuống 180 0 C rồi dẫn vào tháp hấp thụ monohydrate, còn nước mềm được tăng nhiệt lên 90 0 C để cấp cho nồi hơi tận dụng nhiệt thừa sau lò đốt.
- Dòng khí SO 3 ở nhiệt độ t = 180 0 C, p = 200 mmH 2 O được dẫn vào tháp hấp thụ.
- Dòng axit có nồng độ 98,3 ± 0,4%, t 0 < 50 0 C được tưới từ trên xuống sẽ hấp thụ SO 3 với mức độ hấp thụ > 99,9%.
Sau khi qua quá trình hấp thụ dòng axit chảy vào bể chứa có nồng độ ≤ 99%, t 0 ≥700C được dẫn vào bể chứa axit thành phẩm Tại bể chứa này ta trích một phần axit sang bể chứa axit cho tháp sấy để pha axit cho bể này lên nồng độ 95%, đồng thời trích một phần bể này sang bể axit thành phẩm để pha loãng bể axit thành phẩm về nồng độ 98%, nếu lượng axit từ bể sấy trích sang vẫn chưa đủ để giảm nồng độ bể axit thành phẩm về nồng độ yêu cầu thì ta có thể bổ sung thêm nước từ bên ngoài cho quá trình pha loãng.
Ra khỏi tháp hấp thụ vẫn còn một hàm lượng nhỏ khí SO 3 ở nhiệt độ 90 0 C, p 30mmH 2 O.
Trong nhà máy ngoài bể chứa axit thành phẩm 98,3% còn có một bể chứa axit 76% dùng để cung cấp cho phân xưởng super Đầu tiên, cho dòng axit 98% (từ dây chuyền), nhiệt độ 50 0 C vào bể chứa và cung cấp nước mềm để pha axit về nồng độ 76%, t 0 = 40 – 50 0 C Năng suất trộn 50 – 60 tấn/ca.
Cấp nước vào rửa sạch nồi hơi, quan sát nước xả đáy tới khi nước xả sạch, trong thì đóng kín van xả.
Cấp nước mềm vào nồi hơi tới mức 1/3 ống thủy.
Chuẩn bị thùng phi 200 lít rửa sạch.
Tháo bích lắp van an toàn, dùng mặt lỗ bích này để đưa hóa chất vào.
Cân 85kg NaOH (100%) hòa tan với 400 lít nước nóng trong thùng phi sạch.
Cân 70kg Na 3 PO 4 12H 2 O quy về 100% Na 3 PO 4 hòa tan với 300 lít nước nóng trong thùng phi sạch khuấy mạnh cho tan hết rồi lần lượt rót các hóa chất trên qua cửa van an toàn Khi rót xong lắp van an toàn lại.
Tốc độ nâng nhiệt 8 – 10 0 C/h Sau khi đạt 100 0 C giữ nhiệt độ này trong 4h sau đó nâng nhiệt độ này lên 10 – 15 0 C/h Khi áp suất đạt 8kg/cm 2 thì duy trì ở áp suất này trong 6 giờ, định kỳ 2 giờ xả van đáy 1 lấn trong 5 giây và lấy nước lò đem đi phân tích độ kiềm Khi độ kiềm trong nước ổn định thì kết thúc quá trình kiềm hóa, từ từ hạ áp suất về 0 bằng cách đưa nước về nồi hơi, đồng thời mở van xả cạn cho đến khi hết cạn nước bên trong thì đóng van xả, kiểm tra hệ thống lần cuối đảm bảo hệ thống không có vấn đề gì mới cấp nước vào nồi hơi và tiến hành chạy nồi hơi theo quy định.
2.3.3.1 Bể hóa lỏng lưu huỳnh R – 201
Hình 2.3 Bể hóa lỏng lưu huỳnh R-201
Lưu huỳnh trước khi đưa vào lò đốt E - 201 phải được nấu chảy lỏng và lọc sạch tạp chất.
Bể hình khối chữ nhật, bằng bê tông cốt sắt có kích thước: Dài 13m, rộng 3.6m, đặt chìm sâu 2.1m dưới mặt đất và nhô lên khỏi mặt đất 0,4m Bể gồm 3 ngăn:
Công nghệ sản xuất axit sunfuric 2
2.4.1 Sơ đồ khối quy trình công nghệ xưởng axit số 2
Hình 2.3 Sơ đồ khối công nghệ sản xuất xưởng axit số 2
2.4.2 Dây chuyền công nghệ và thuyết minh quy trình
Lưu huỳnh rắn từ kho chứa được băng tải có năng suất 5 – 6 tấn/h, tốc độ băng tải 0.47m/s chuyển đến lò nấu chảy.
Tại đây người ta sử dụng tác nhân gia nhiệt là hơi nước có áp suất 6kg/cm 2 , đi trong ống xoắn ruột gà nấu chảy lưu huỳnh rắn thành lưu huỳnh lỏng, nhiệt độ lưu huỳnh lỏng sau đó được dẫn qua bể lắng là 134 0 C, tại bể chứa lưu huỳnh sạch là
Hình 2.3 Sơ đồ công nghệ sản xuất axit xưởng số 2
Lưu huỳnh sạch được bơm ly tâm J-1001A/B bơm vào lò đốt D-1001 với lưu lượng 0,683 Nm 3 /h, áp suất 3760 mmH 2 O.
Dòng khí này đóng vai trò là tác nhân oxy hóa đồng thời tạo áp suất dương để hệ thống làm việc
Khác với dây chuyền 1, tác nhân sấy không khí ở đây là axit sunfuric 98,3% được tưới vào giữa tháp qua đĩa phân phối lỏng thấm ướt bề mặt đệm.
Axit Sunfuric 98,3% có áp suất hơi nước cân bằng trên bề mặt rất thấp nên hấp thụ gần như hoàn toàn ẩm trong không khí.
Axit sau khi hấp thụ ẩm có nồng độ tưới 98,3% được nhập chung với dòng axit sau khi hấp thụ khí SO 3 rồi quay về bồn chứa axit thành phẩm.
Không khí sau sấy khô được đưa qua thiết bị trao đổi nhiệt E-1001 làm nóng lên đến 230 0 C rồi đưa vào lò đốt bằng 2 dòng, dóng 1 đi vào ở đỉnh của cửa lò và dòng 2 cùng với lưu huỳnh được becphun phun vào lò đốt Tác dụng của dòng 2 là tạo áp lực để tán sương lưu huỳnh lỏng.
Các hạt lưu huỳnh lỏng rất mịn ở nhiệt độ cao sẽ nhanh chóng hóa hơi và phản ứng với oxy tạo khí SO 2
Nhiệt độ trong lò đốt được giữ rất cao (khoãng 900 0 C) để hơi lưu huỳnh tồn tại chủ yếu ở dạng S 2 tránh các dạng mạch xoắn S 4 , S 6 , S 8 làm quá trình đốt lưu huỳnh không triệt để.
Lưu huỳnh hóa hơi càng nhanh quá trình đốt càng triệt để Phản ứng xảy ra trong lò đốt như sau:
Hổn hợp khí ra khỏi lò đốt có nhiệt độ khoảng 1050 0 C với nồng độ khí SO 2 từ 10-11% thể tích, để tận dụng nhiệt người ta sử dụng một phần hổn hợp khí làm tác nhân gia nhiệt trong nồi hơi D-1002. Ở đây dòng khí trao đổi nhiệt với nước làm nước bốc hơi thành hơi nước bảo hòa áp suất P ≈ 7 kg/cm 2 , nhiệt độ 200 0 C được dẫn về bộ phận hóa lỏng lưu huỳnh. Phần khí không qua nồi hơi được sử dụng để điều chỉnh nhiệt độ của dòng khí ra khỏi nồi hơi lên khoãng 420 0 C.
Hỗn hợp khí trên đường đi có thể cuốn theo bụi cơ học và còn một ít lưu huỳnh thăng hoa, những chất bẩn này có thể gây đầu độc xúc tác, do đó trước khi đưa vào tháp tiếp xúc dòng khí được đưa qua thiết bị lọc khí nóng P-1001 để lọc bụi rồi mới đưa vào tháp tiếp xúc H – 1001 thực hiện quá trình oxy hóa khí SO 2 thành
Tháp tiếp xúc H – 1001 sử dụng chất xúc tác vanadi oxyt V 2 O 5 có kích thước φ10 x 10 với bốn lớp có chiều cao khác nhau.
Lưu lượng khí SO 2 vào tháp khoảng 15888 Nm 3 /h, nồng độ 10 – 11% thể tích và nhiệt độ là 420 0 C Do phản ứng oxy hóa tỏa nhiệt nên sau khi qua mỗi lớp xúc tác, nhiệt độ khí lại tăng lên. Để đảm bảo phản ứng xảy ra ở nhiệt độ gần với nhiệt độ tối ưu đồng thời giữ cho xúc tác dưới nhiệt độ nóng chảy (620 0 C), dòng khí sau khi đi qua mỗi lớp xúc tác được đưa qua các thiết bị trao đổi nhiệt để hạ nhiệt độ Cụ thể từng lớp như sau:
Bảng 1.5 Nhiệt độ qua mỗi lớp xúc tác
Mức độ chuyển hóa qua mỗi lớp xúc tác cụ thể như sau:
Bảng 1.6 Mức độ chuyễn hóa qua mỗi lớp
Sau khi ra khỏi lớp 3, hỗn hợp khí SO 3 được dẫn qua thiết bị trao đổi nhiệt E –
1003, E – 1004 hạ nhiệt độ xuống còn 180 0 C rồi đưa qua tháp hấp thụ F – 1002 để hấp thụ lần 1 Tác nhân hấp thụ là axit sunfuric 98.3% với lưu lượng khoảng 75 m 3 /h lấy từ thùng chứa axit tuần hoàn G – 1005 và được bơm J – 1002B bơm qua thiết bị làm lạnh bằng nước E – 1006A rồi vào tháp.
Hiệu suất hấp thụ là 99.9% Dung dịch axit sau hấp thụ được đưa về thùng chứa axit tuần hoàn G – 1005.
Hỗn hợp khí chưa hấp thụ được đưa về thiết bị làm lạnh E – 1005 làm nguội xuống còn 180 0 C rồi đưa qua tháp hấp thụ F – 1003 hấp thụ lần 2 Tác nhân hấp thụ khí SO 3 lần 2 cũng là axit sunfuric 98.3% được đưa vào tháp bằng bơm J – 1002C. Trước khi vào tháp hấp thụ, axit được làm lạnh bằng nước qua thiết bị trao đổi nhiệt
E – 1006B Hiệu suất hấp thụ đạt được là 99.9 % Lượng axit tạo thành được đưa về thùng chứa axit tuần hoàn G – 1005, còn phần khí không hấp thụ đi qua nến lọc mù để lọc mù axit.
Hiệu quả lọc mù của nến là 99% nên khí đi ra được thải ra khí trời qua ống khói với nồng độ SO 2 thực tế đo được là 500ppm.
Sau khi đại tu, để đưa dây chuyền hoạt động trở lại phải tiến hành sấy lò đốt D – 1001, sấy tháp tiếp xúc H – 1001, hoạt hóa xúc tác, kiềm hóa nồi hơi D – 1002, nung tháp lọc khí nóng.
2.4.3.1 Sấy lò đốt lưu huỳnh
Sấy lò đốt lưu huỳnh: Mở cửa bích ống lắp vòi phun lưu huỳnh ở cửa lò bằng quạt thổi khí nén Đóng chặt các van.
Chuẩn bị khay và tôn mỏng để đốt lò.
Quá trình tiến hành chia làm 3 giai đoạn:
Bay hơi nước tự do, đốt lò bằng củi, nhiệt độ lò tăng từ 30 – 120 0 C. Đưa khay tôn vào lò, xếp củi lên khay, trong khi xếp không được để củi sát với gạch đề phòng củi cháy làm nứt gạch.
Trong khi đốt điều chỉnh ngọn lửa để tốc độ nâng nhiệt từ 5 – 80 0 C/h Tốc độ nâng nhiệt phải khống chế đúng theo quy trình để không làm phồng rộp lớp bề mặt. Ở nhiệt độ 100 0 C nước ở trạng thái tự do thấm trong các mạch vữa bắt đầu bay hơi, để đảm bảo nước ở các mạch bên trong bay hơi hoàn toàn người ta nâng nhiệt độ lò lên đến 120 0 C và giữ nhiệt độ này trong vòng 24 giờ.
Trong quá trình sấy lò, đặt một tấm tôn nhỏ ở đầu ra của khói để kiểm tra sự bốc hơi nước cũng như điểm kết thúc của quá trình tách ẩm.
Bay hơi ẩm liên kết, đốt dầu DO, cho khí nóng qua cửa nồi hơi quan sát thấy hết khói đen thì đóng kín cửa Nhiệt độ lò tăng từ 120 – 220 0 C Tốc độ nâng nhiệt độ là 15 – 20 0 C/h Giai đoạn này kéo dài trong khoảng 7 giờ.
Quá trình nung lò, giai đoạn này kéo dài khoảng 48 giờ và được tiến hành đồng thời với quá trình nung lọc nóng và kiềm hóa nồi hơi.
Nâng nhiệt độ lò từ 220 – 800 0 C, tốc độ nâng nhiệt độ là 15 – 20 0 C/h Khi nhiệt độ trong lò đạt 800 0 C giữ ở nhiệt độ này trong khoảng 4 giờ.
AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ MÔI TRƯỜNG
Hệ thống an toàn lao động và thiết bị
Tất cả công nhân phải nắm vững nguyên lý vận hành máy, chấp hành đúng nội quy an toàn lao động như: đeo găng tay, khẩu trang, đi giày bảo hộ, mặc trang phục bảo hộ lao động, …
Thận trọng khi làm việc tại các bộ phận nguy hiểm như: khuôn ép, máy đùn,
… có nhiệt độ cao, những trục cuốn và trục kéo của máy thổi màng, máy kéo chỉ, chú ý an toàn với xe nâng.
Khi có sự cố phải báo ngay cho người có trách nhiệm để xử lý kịp thời, không ảnh hưởng đến người xung quanh và không làm thiệt hại tài sản của Công ty.
Không uống rượu, bia trước và trong giờ làm việc Không rời vị trí, đùa giỡn trong lúc làm việc.
Thường xuyên kiểm tra hệ thống điện trong khu vực sản xuất, theo dõi tình trạng máy móc, phát hiện kịp thời các hư hỏng bất thường Khi có sự cố phải dừng máy và báo ngay cho phòng kĩ thuật, không tự ý sửa chữa khi chưa được hướng dẫn trước đó.
Khi hết giờ làm việc phải tiến hành vệ sinh máy và khu vực sản xuất Kiểm tra toàn bộ hệ thống điện.
Nắm vững nguyên tắc mở máy, vận hành máy và tắt máy.
Trước khi mở máy phải kiểm tra các bộ phận của máy, nếu có trục trặc phải báo ngay cho các trưởng ca và trưởng bộ phận để kịp thời kiểm tra và sửa chữa.
Luôn chú ý theo dõi các thông số trên bảng điều khiển của máy để kịp thời điều chỉnh tránh làm hư hỏng sản phẩm và thiết bị.
Vệ sinh máy sau thời gian làm việc.
Hệ thống phòng chống cháy nổ và hiệu quả thực hiện tại nhà máy
Nghiêm chỉnh chấp hành nội quy phòng cháy chữa cháy Các thùng chứa dung môi, xăng dầu phải tuân theo quy định về an toàn, bảo quản, vận chuyển và sử dụng Phế phẩm phải đặt đúng nơi quy định Quần áo hay đồ dùng cá nhân không treo lên bảng điện hay khung máy.
Nguyên liệu sản xuất trong các xưởng hầu hết đều có đặc tính dễ cháy Nguồn điện sử dụng có điện áp cao, các máy làm việc ở nhiệt độ khá cao nên khi làm việc phải thật thận trọng nhằm tránh gây sự cố hỏa hoạn làm thiệt hại tới người và của. Trong nhà xưởng và ở vị trí đặt máy, thiết bị được bố trí các dụng cụ phòng cháy chữa cháy.
Sắp xếp vật tư, hàng hóa trong kho gọn gàng sạch sẽ, xếp theo từng loại có khoảng cách xa với tường để tiện cho việc kiểm tra và cứu chữa khi cần thiết.
Phương tiện, dụng cụ chữa cháy phải để ở nơi dễ thấy, dễ lấy khi cần thiết, không được sử dụng vào mục đích khác.
Cấm hút thuốc trong toàn bộ xưởng sản xuất, kho, phòng làm việc và những nơi công cộng như văn phòng, phòng họp, …Nếu cho phép hút thuốc phải có khu vực riêng cho người hút thuốc.
Không được mang vũ khí, chất dễ cháy nổ vào cơ quan.
Không sử dụng các vật dụng có thể phát sinh tia lửa điện như: bật lửa, máy ảnh, điện thoại di động, …ở các khu vực có nguy cơ cháy nổ cao.
Người lao động phải được huấn luyện An toàn – Vệ sinh lao động và sát hạch đạt yêu cầu mới được giao nhiệm vụ.
Người lao động bị cấm làm việc khi có nồng độ cồn trong máu, không được bỏ vị trí làm việc để làm việc khác.
Các sự cố trong sản xuất và biện pháp khắc phục
3.3.1 Đối với từng thiết bị
Bảng 2.1 Các sự cố và biện pháp khắc phục của máy móc
Nồi hơi tận dụng nhiệt
- Nhiệt độ ra khỏi lớp xúc tác I cao
III, IV giảm, lớp I bình thường.
- Chất xúc tác bị tháo hết xúc tác
- Lực cản tháp vỡ vụn nhiều và ra, sàng bỏ bột chuyển hóa tăng ngày càng bị lèn vụn xong lại đổ nhanh.vào tháp có cho chặt. thêm xúc tác mới bù vào lượng bột bỏ ra.
Tháp hấp thụ - Không khí lọt vào hệ thống sau tháp sấy.
- Độ ẩm cao quá - Nồng độ axit - Tăng nồng độ
- Đuôi khí ở miệng ống thải ra rất to.
- Cách miệng ống khí thải
1m, đuôi đầu có màu sau to dần và trắng đục.
3.3.2 Trong quá trình sản xuất
Dừng xưởng do mất điện đột ngột: Đóng ngay van pha nước từ thùng chứa T201 xuống thùng chứa axit tuần hoàn T203 tránh việc pha loãng nồng độ axit. Đóng van đẩy của máy quạt K201 đang làm việc ngăn không cho dầu khí lưu thông trong dây chuyền.
Tránh mọi việc có thể làm mất điện của bộ phận lò, bộ phận chuyển hóa. Khi mất điện một máy bơm:
Phải cho máy bơm dự phòng làm việc ngay sao cho thời gian ngưng là ngắn nhất.
Khi một trong hai máy bơm axit sấy hoặc hấp thụ ngừng:
Sau khi ngừng xưởng lâu quá 8 giờ, lúc chạy lại xưởng, nhiệt độ vào và ra các lớp xúc tác bị giảm, không tăng lên được nghĩa là các lớp xúc tác không làm việc được.
Phải cho ngừng ngay máy quạt K201 để tránh hút khí ẩm vào hệ thống và tránh khí thải SO 3 ra ngoài trời mà không được hấp thụ triệt để.
Mở cửa bích ống lắp vòi phun S ở đỉnh lò. Đóng chặt van G1, G2, lắp đồng hồ đo nhiệt ở đỉnh lò.
Mở cửa vuông ra J202, đóng chặt van xiphia.
Chuẩn bị khay bằng tôn mỏng để đốt lò, có thể kéo tro ra được.
- Đưa khay sấy lò vào, xếp củi trên khay sấy đó, chú ý không được để củi sát với gạch để phòng khi cháy sẽ nứt gạch xây lò, dùng que đưa giẻ tẩm dầu để nhóm củi.
- Tốc độ nâng nhiệt từ 5 – 8 0 C/h, khi nhiệt độ đạt 120 0 C thì giữ nhiệt độ này trong 24h Trong quá trình sấy lò, đặt một tôn nhỏ trên đường khói ra đỉnh lò để kiểm tra sự bốc ẩm hơi nước cũng như điểm kết thúc quá trình tách ẩm của lớp gạch xây lót.
- Giai đoạn nung lò đốt F201 – Nung J202 : Lấy khay sắt tro ra, lắp bộ đốt dầu, xây gạch và bắt chặt cửa đốt củi lò đốt.
- Lắp cửa đinh lò đốt, tránh bích cắm trước van A4, đường ống phụ bổ sung không khí, lắp bích cắm trước cụm van bổ sung khí lạnh, chắn bích cắm sau E205, mở cửa đáy E205.
- Mở van A1, A2 cung cấp cho quá trình đốt dầu.
- Chạy quạt khởi động, đồng thời chạy bơm dầu, mở van khí nén và mồi lửa. Cho khí nóng qua cửa nồi hơi, quan sát thấy hết khói đen thì đóng kín cửa Tốc độ nâng nhiệt từ 15 – 20 0 C đến khi nhiệt độ khí nóng sang J202 đạt 450 0 C, nhiệt độ trong lò đạt 750 – 800 0 C thì giữ ở nhiệt độ này trong thời gian 4h để nung toàn bộ khối gạch trong F201 và khối đá thạch anh J202.
- Đồng thời với gian đoạn sấy lò, nung lò là quá trình kiềm hóa nồi hơi.
Giai đoạn sấy xúc tác:
- Chắn bích hai quạt khởi động, mở van xiphia và bắt chặt cửa J202.
- Tháo bích cắm trước van A4, đường ống phụ bổ sung không khí và đóng chặt van A4.
Thiết bị sơ đồ xúc tác:
- Không khí → tháp sấy→ quạt K202→ lò đốt F201 (không khí khô đi vào đỉnh lò đốt qua van A8, không cho không khí qua van A4)→ J202→ C201→ thải ra ngoài qua cửa đáy E205.
- Chạy bơm sấy trước 15 phút cho tháp sấy làm việc, sau đó chạy K201 với tải
140 – 150A Dùng không khí khô nóng, nâng nhiệt độ vào máy tiếp xúc từ 5 –
8 0 C/h, đến khi nhiệt độ trong lò đốt cân bằng với tháp tiếp xúc thì tiến hành gia nhiệt cho xúc tác.
Nung xúc tác: Chạy quạt K201, chạy bơm dầu đưa trực tiếp khí nóng sang tháp tiếp xúc, nâng nhiệt độ lò đốt lên sao cho phù hợp với việc nhiệt độ xúc tác từ
10 – 15 0 C/h cho đến khi nhiệt độ lớp xúc tác 1 đạt 420 0 C và nhiệt độ lớp xúc tác 4b đạt 300 0 C thì giữ ở nhiệt độ này trong 4h để làm nóng toàn bộ khối xúc tác trong tháp tiếp xúc, kết thúc quá trình nung xúc tác.
Tiến hành bơm lưu huỳnh lỏng: Trước khi bơm lưu huỳnh phải lắp vòi phun lưu huỳnh, tháo bích cắm sau E205 và đóng chặt cửa đáy E205, kiểm tra lại toàn bộ hệ thống lần cuối khi hệ thống đã thông thoáng thì tiến hành chạy máy: chạy quạtK201, bơm lưu huỳnh lỏng, lượng lưu huỳnh vào lò, phải điều chỉnh hợp lý, khống chế nồng độ SO 2 bằng 4.5 – 5.5% thể tích Sau đó tùy theo chế độ của tháp tiếp xúc mà quyết định tăng dần tải, đưa hệ thống vào làm việc ở chế độ bình thường.
Trong quá trình khởi động xưởng phải thường xuyên theo dõi máy móc thiết bị, phải ghi chép đầy đủ, trung thực các thông số kỹ thuật vào sổ nhật ký kỹ thuật. Cho bộ phận đốt đầu khởi động làm việc để nâng cao nhiệt độ khí SO 2 ở lò lên đến nhiệt độ quy định, lớp xúc tác đủ nhiệt sẽ được phục hồi, sau đó sẽ tắt bộ phận vòi đốt vào lò F201.
Sau khi đại tu, để đưa dây chuyền hoạt động trở lại tiến hành sấy, nung lòF201 và gia nhiệt máy tiếp xúc Đồng thời quá trình này là kiềm hóa hơi H202,nung lọc khí nóng J202.
Nội quy an toàn trong phân xưởng axit
Tất cả mọi người đến làm việc tại phân xưởng axit phải từ 18 tuổi trở lên, phải học tập quy trình sản xuất, quy trình an toàn lao động và phải được kiểm tra, ký sổ theo dõi kỹ thuật an toàn
Tất cả mọi người đến làm việc tại phân xưởng axit phải được trang bị các phương tiện phòng hộ lao động phù hợp với từng cương vị sản xuất.
Chỉ được phép mở máy khi đã kiểm tra bên trong, ngoài thiết bị đạt tiêu chuẩn an toàn cho người và cho thiết bị cũng như lệnh của người chỉ huy.
Khi dừng máy để sửa chữa phải thực hiện đúng quy trình: ngất điện treo biển, cấm đóng điện có người đang làm việc.
Với các thiết bị chịu áp suất, khi sửa chữa phải đưa áp suất về 0 và t < 40 0 C.
Với các ống dẫn thiết bị chứa và bơm axit, khi sửa chữa phải tháo hết axit dùng vôi trung hòa rồi mới sửa chữa Đồng thời người sửa chữa phải biết van nước sinh hoạt ở nơi gần nhất.
Khi cần hàng các thùng tháp chứa axit phải tháo hết axit, dùng quạt thổi hết khí H 2 , H 2 S tránh gây nổ khi hàn.
Chỉ được hàng, sửa chữa các vỏ thiết bị có xây tốt khi được phụ trách an toàn phó giám đốc kỹ thuật cho phép.
Tuyệt đối cấm đổ nước vào axit đặc.
Không được bão dưỡng, vệ sinh máy khi máy đang hoạt động.
Khi có axit rõ từ trên cao phải khoanh vùng, treo biển “ Cấm Qua Lại” và tìm cách khắc phục ngay.
Nhà máy phải tổ chức khám sức khỏe định kỳ, bệnh nghề nghiệp cho tất cả mọi người.
Khi bị cháy nổ về điện phải lập tức tìm cắt cầu dao nơi gần nhất rồi mới được dập tắt lửa.
Khi bị điện giật phải lập tức tách người ra khỏi dòng điện sau đó mới cấp cứu v.v…
Khi bị bỏng axit, dùng nước sạch xối mạnh rửa sạch axit, sau đó dùng dung dịch NaHCO 3 5 % trung hòa, rồi đưa bệnh nhân đi cấp cứu Cần dùng vôi để trung hòa vết bỏng.
Cấm dùng đèn điện có điện thế lớn hơn 36V để sửa chữa trong các thiết bị. Khi sửa chữa các thiết bị có khí độc phải đeo mặt nạ phòng độc và cử người quan sát.
Phải bố trí hệ thống nước cứu hỏa, dụng cụ chống cháy ở nơi quy định dễ thấy, dễ lấy và luôn được kiểm tra, vệ sinh.
Làm việc trên cao phải đeo dây an toàn Trong phân xưởng phải quy định nơi đổ chất thải.
Trong phân xưởng luôn luôn giữa gìn trong lành: Nồng độ SO 2 < 10 mg/m 3 ,nồng độ 80 < 1 mg/m 3
Khi axit rò rỉ, phải dùng với bột để trung hòa khô quyét sạch Cần dùng nước để dội và quyét axit xuống rãnh Nước thải có axit phải trung hòa axit đến PH = 7- 7,5.
Mọi người làm tại phân xưởng phải đượ bồi dưỡng độc hại, bảo hiểm theo chế độ hiện hành vệ sinh trước khi ăn và ra về.
Sáu tháng một lần, mọi người phải được học tập, kiểm tra chấm điểm an toàn tại sở theo dõi kỹ thuật an toàn, nhà máy khám sức khỏe định kỳ bệnh nghề nghiệp cho tất cả mọi người làm việc tại phân xưởng ít nhất một năm một lần.
