Báo cáo Thực tập tại nhà máy hóa chất Biên Hòa VICACO

Pha lỏng nước muối vàxút và pha khí clo và hidro tách ra từ các ngăn được trộn lẫn vào thiết bị táchkhí và dòng hai pha đó được thải qua chất lỏng trong thiết bị tách khí... – Độ sai bi

PHẦN 1: TỔNG QUAN

1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN NHÀ MÁY

– Năm 1962, nhà máy được thành lập do một nhóm người Hoa góp vốn xây dựngvới tên gọi là VICACO

– Năm 1965, nhà máy hoàn thành và đi vào hoạt động

– Một số đặc điểm của nhà máy lúc bấy giờ:

+ Giám đốc là ông Lưu Văn Thành

+ Sản phẩm chính của nhà máy là xút NaOH, được sản xuất theo công nghệ điệnphân muối có màng ngăn, sử dụng nhiều bình điện phân ghép song song, điện cựcthan graphit

– Năm 1975, nhà máy được chuyển giao cho nhà nước quản lí

– Năm 1976, nhà máy lấy tên là nhà máy hóa chất Biên Hòa, trực thuộc công tyhóa chất cơ bản miền Nam

– Năm 1979, nhà máy đầu tư thiết bị để nâng công suất, đầu tư máy chỉnh lưu củaNhật, công suất 10kA, tuy nhiên cũng chỉ giải quyết một phần sản lượng mà chưagiải quyết được vấn đề chất lượng

– Năm 1983, nhà máy đầu tư bình điện phân dùng than graphit lớn hơn Hooker,công suất 1200 – 4300 tấn/năm

– Cho đến nay, nhà máy đã nhiều lần cải tiến công nghệ:

+ 1996: Lần cải tiến gần đây nhất, nhà máy đã thay bình điện phân Hookerphương pháp màng ngăn bằng bình điện phân Membrance phương pháp màng traođổi ion

=> Đây được coi là phương pháp tiên tiến nhất hiện nay, đưa sản luợng từ 4300 tấn/năm lên 6500 tấn/năm

=> Đợt cải tiến này, nhà máy đã giải quyết được những vấn đề:

+ Chất lượng sản phẩm: Giảm hàm lượng muối trong xút từ 5% xuống 0,005% + Giảm tiêu hao nguyên vật liệu, giảm lượng dầu để cô đặc xút

+ Hạ thấp giá thành sản phẩm nhờ tiết kiệm nguyên vật liệu, tạo ra những sảnphẩmchất lượng đáp ứng thị trường

– Nhờ cải tiến công nghệ, năng suất NaOH 32% ngày càng nâng cao:

+ 1998: 8000 tấn/năm

+ 2000: 10.000 tấn/năm

+ 2001: Nhà máy đạt tiêu chuẩn ISO về chất lượng

+ 2002: Nâng năng suất lên 15.000 tấn/năm

+ 2006 đến nay: Nhà máy cố gắng đạt sản lượng 58.900 tấn/năm

– Đời sống cán bộ công nhân viên ngày càng cải thiện và nâng cao

1.2 ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG

– Nhà máy được xây dựng trong khu công nghiệp Biên Hòa I

– Sơ đồ bố trí mặt bằng nhà máy

1.3 BỐ TRÍ NHÂN SỰ

– Hiện nay, nhà máy có khoảng 300 cán bộ – công nhân viên

– Sơ đồ bố trí nhân sự

1.4 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT HIỆN NAY – MỤC TIÊU PHÁT TRIỂN

1.4.1 Tình hình sản xuất hiện nay

– Hiện nay, nhà máy hóa chất Biên Hòa đang trên đà phát triển tương đối mạnh,được coi là nhà máy hiện đại nhất trong tổng công ty hóa chất cơ bản miền nam.– Tuy nhiên, nhà máy cũng có đối thủ cạnh tranh tương đối mạnh là công tyVedan, một nguồn cung cấp xút đáng kể cũng như những sản phẩm nhập từ TrungQuốc với giá rẻ hơn nhưng chất lượng không cao

– Do vậy, nhà máy đã không ngừng cải thiện dây chuyền sản xuất để nâng cao sảnlượng, chất lượng cũng như đa dạng sản phẩm Cụ thể:

+ Thay thế tháp tổng hợp acid AS60 (năng suất 60 tấn/ngày, công nghệ Đức)bằng tháp AS100 (năng suất 100 tấn/ngày, công nghệ Pháp)

+ Nhập thêm bình điện phân số 4 trong khu điện giải có công suất tải cực đại là

17 kA, góp phần khắc phục các nhược điểm của máy 1, 2, 3 thế hệ trước

– Cùng với đầu tư trang thiết bị, nhà máy còn có một đội ngũ cán bộ và công nhânviên có tay nghề vững chắc, đã làm ra sản phẩm có chất lượng cao

– Năm 2001, nhà máy được cấp chứng chỉ ISO 9002 về chất lượng

1.4.2 Mục tiêu phát triển

– Xây dựng và áp dụng hệ thống quản lý an toàn và sức khoẻ nghề nghiệp theotiêu chuẩn OHSAS 18001:1999 Thời gian thực hiện 12/2/2006 đến 15/12/2006.– Xây dựng và áp dụng hệ thống quản lí môi trường theo tiêu chuẩn ISO 14001:

2004 Thời gian thực hiện 3/2006 – 3/2007

– Mục tiêu 2005 tiếp tục thực hiện là xây dựng và áp dụng hệ thống quản lí chấtlượng PTN theo tiêu chuẩn ISO/IEC 17025 Thời gian 4/2005 – 7/2006

1.5 SẢN PHẨM CỦA NHÀ MÁY

1.5.1 Năng lực sản xuất của nhà máy

Sản phẩm Năng lực sản xuất của nhà máy

Xút 32% 20000 tấn/năm(quy về xút 100%)

Na2SiO3 18000 tấn/năm Clo lỏng 12.5 tấn /ngày

Nước JavenXút 50% 50 tấn /ngày

1.5.2 Chỉ tiêu kế hoạch sản xuất 2006 ( để tiêu thụ)

a/ Giá trị sản xuất nông nghiệp : 97.460.000

b/ Tổng doanh thu: 180.000.000

c/ Sản lượng hiện vật (tấn)

– Xút NaOH 32 %: 58900

Thương phẩm: 38595

– Acic 32% HCl : 36800

Thương phẩm : 34500

– Natri silicat lọai I: 13800

– Natri silicat lọai II: 8000

– Xút 50%(cô đặc): 5500

– Xút 45% (từ 50% chế biến)

1.6 THỊ TRƯỜNG TIÊU THỤ

– Các sản phẩm của nhà máy chủ yếu là tiêu thụ trong nước

+ NaOH 32%: Thị trường lớn nhất vẫn là thành phố Hồ Chí Minh, các công tynhư công ty dệt nhuộm, công ty bột giặt, công ty sản xuất giấy,

+ HCl: Sử dụng trong công nghiệp thực phẩm như công ty bột ngọt, công ty nướcchấm,…

+ Clo lỏng: Xử lí nước, những ngành cấp nước

+ Keo silicat: Chủ yếu dùng trong những nhà máy bột giặt

PHẦN 2: NGUYÊN LIỆU - SẢN PHẨM

2.1 NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT

2.1.1 Tổng hợp các nguyên liệu sản xuất và hóa chất sử dụng

Tên

nguyên liệu

Muối NaCl – Nguyên liệu chính để sản xuất ra xútNaOH Nhập từ Aán Độ Dạng đốngNước

– Hòa tan hóa chất và sản phẩm trunggian,

NaOH 32%

– Tinh chế Mg2+, – Phân hủy SiO2 thành keo ở nhiệt độcao

– Sử dụng nội bộ

Nội bộ nhà

HCl32% – Trung hòa pH nước muối,– Tái sinh cột nhựa trao đổi ion. Nội bộ nhàmáy Bồn chứaBaCl2 – Tạo tủa BaSO4 để tinh chế muối Nhập từ TrungQuốc Dạng bao

H2SO4 98% – Sấy khô Clo ẩm chất Tân BìnhNhà máy hóa Bồn chứaAl(OH)3 – Tham gia sản xuất PAC chất Tân BìnhNhà máy hóa Dạng baoCát thạch

anh – Tham gia phản ứng tạo keo silicat. Cà Ná Dạng đống

2.1.2 Kiểm tra nguyên liệu trước khi sử dụng

Tên nguyên

liệu

Vị trí lấy mẫu

Chỉ tiêu kiểm tra

Thiết bị sử dụng Tần suất Tên chỉ tiêu

Mức qui định

ĐVT

Natri cacbonat

Palet/lô

Hl Na2CO3 ≥ 90

Tỉ trọng 1,4 – 1,5 1,5

PHẦN 3: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

CHƯƠNG 1: SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

CHƯƠNG 2: TINH CHẾ MUỐI ĂN SƠ CẤP3.2.1 MỤC ĐÍCH CỦA KHÂU XỬ LÝ SƠ CẤP

– Xử lý dung dịch muối sơ bộ (loại bỏ các ion SO42-, Ca2+, Mg2+ và các tạp chất khác)

3.2.2 NGUYÊN LIỆU CỦA KHÂU SƠ CẤP

– Muối: nhập từ Ấn Độ 1 lần/1 năm, muối ban đầu có 39.4% Na và 60.6% Cl– BaCl2: có nồng độ là 98%, và Na2CO3 nồng độ 99.2%, cả hai đều được nhập từ Trung Quốc

– Chất trợ lắng Magnafloc 611

3.2.3 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

a/ Sơ đồ khối

b/ Sơ đồ thiết bị

Nước vô khoáng

Chất trợ lắng

Muối nguyên liệu

Nước thu hồi

l 2

Bùn bánh

Bể chứa D 504 để cấp cho khâu thứ cấp

c/ Thuyết minh qui trình công nghệ

– Pha chế các dung dịch phụ trợ BaCl2, Na2CO3, và chất trợ lắng

– Dung dịch BaCl2 được pha với nước thủy cục với nồng độ 120-180 g/l

– Dung dịch Na2CO3 được pha chế với nước muối nghèo với nồng độ 80-140 g/l– Muối nhập liệu vào phễu chứa, nhờ băng tải đưa vào thiết bị hòa tan Trong thiết

bị hòa tan này, người ta qui định một mức muối nhất định, khi tới mức qui định thìbăng tải sẽ tự động ngừng Khi mực muối trong thiết bị hòa tan dưới mức qui địnhsẽ tự động chạy để cấp muối

– Tiến hành cấp nước muối nghèo và nước muối thu hồi vào bồn hòa tan

– Mở van khí nén để khuấy trộn trong vòng 30 phút

– Trong khâu hòa tan này hoàn toàn là tự động

– Dung dịch sau khi hòa tan qua một lưới lọc cặn qua một bể chứa (T 501) Người

ta cài đặt giá trị của mức bồn khoảng gần 80% Sau báo cho CNKCS kiểm tra mẫunước muối (nồng độ muối yêu cầu 300-310 g/l) pH muối bão hòa 6.5-11, và cácthông số khác cho ở bảng kiểm soát thông số vận hành

– Nếu chưa đạt yêu cầu thì điều chỉnh van nước muối nghèo và nước rửa bùn đểđiều chỉnh nồng độ muối đạt yêu cầu

– Khi đạt nồng độ và pH muối bão hòa yêu cầu rồi thì từ bể trung gian được đưaqua khâu tinh chế

– Nước muối sau bể chứa ở khâu hòa tan vào thiết bị R501 dẫn dung dịch BaCl2 đãđạt nồng độ yêu cầu để loại bỏ ion SO42- rồi dẫn qua thiết bị R502 bơm dung dịch

Na2CO3 và cả NaOH 32% để loại bỏ ion Ca2+ và Mg2+

Mg BaCl SO

Na OH

Mg NaOH Mg

Na CaCO

Ca CO Na

2

2 2

2

2 2

2 4

2 2

3

2 3 2

– Dung dịch dẫn ra sau R502 trộn chung dong dẫn dung dịch chất trợ lắng đã đượcpha chế với nước vô khoáng để vào thiết bị lắng Trong thiết bị lắng có gắn càobùn lắng dưới đáy thiết bị

– Phần dung dịch được dẫn vào bồn chưa D504 và được bơm cho khâu xử lý thứcấp

– Phần bùn được bơm qua bể được rửa bùn với nước thủy cục để lắng Phần nướcrửa bã được đưa qua lại hòa tan, phần bã được đem đi ép bánh, nước rữa khâu épbánh cũng được đem đi hoàn lưu lại khâu sơ cấp

3.2.4 YÊU CẦU KỸ THUẬT

– Để đảm bảo duy trì sản xuất nước muối hoạt động liên tục, cung cấp đủ nướcmuối đạt yêu cầu kỹ thuật cho công đoạn thứ cấp và điện giải thì phải thườngxuyên kiểm tra các thông số sau:

+ Theo dõi hoạt động cấp muối nguyên liệu vào thiết bị hòa tan DS501

+ Thường xuyên vệ sinh lưới ngăn rác ở ngõ trnf nước muối ra khỏi DS501

+ Hiệu chỉnh van cấp nước muối nghèo vào DS501 để có được nồng độ muốitheo đúng yêu cầu

+ Kiểm tra các mực chất dùng tinh chế BaCl2 và Na2CO3 để kịp thời pha để duytrì sản xuất

+ Theo dõi hoạt động của bơm, cánh khuấy

a/ Các chỉ tiêu kỹ thuật của sản phẩm

Nước muối tinh

b/ Các thông số vận hành của khâu sơ cấp

Mức chứa muối sau khi

Lưu lượng nước muối bão

Lưu lượng dung dịch

Áp suất nước muối trong

bồn đem đi qua khâu tinh

Áp suất bơm dung dịch

3.2.5 SỰ CỐ VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC

– Khâu xử lý muối sơ cấp có kiểm tra định kỳ các thiết bị làm việc nên ít xảy ra sựcố Nếu có thì được sửa chửa ngay để kịp thời cấp nước muối cho quá trình sảnxuất Nếu có sự cố thì kịp báo cho trưởng ca để kịp báo cho khâu sửa chữa

– Ở đây các thiết bị đều có thiết bị dự phòng nên khi sửa chữa thiết bị không ảnhhưởng nhiều đến sản xuất

a/ Các sự cố thường gặp

– Cúp điện đột ngột

– Xử lý:

+ Ngừng các hoạt động của khâu sơ cấp lại

+ Chờ quyết định của trưởng ca, lúc này vẫn phải cấp nước muối cho khâu trênnhằm mục đích đuổi Clo, sử dụng điện của nhà máy

b/ Các chú ý trong thao tác vận hành khâu sơ cấp:

– Trong khâu này có tiếp xúc với hóa chất BaCl2 độc hại Các thao tác cần chú ýkhi tiếp xúc với hóa chất này

– Mang mặt nạ phòng độc và khẩu trang hai lớp

– Mang bao tay cao su chịu hóa chất

– Mang nón trùm tóc

– Tắm rửa, thay y phục ngay sau khi thao tác với bột BaCl2

CHƯƠNG 3: TINH CHẾ MUỐI THỨ CẤP3.3.1 MỤC ĐÍCH

– Loại bỏ các tạp chất trong nước muối sau công đoạn sơ cấp nhằm cung cấp nướcmuối tinh khiết đáp ứng các yêu cầu kỉ thuật của bình điện phân

3.3.2 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

a/ Bản vẽ qui trình công nghệ

b/ Sơ đồ khối qui trình công nghệ

c/ Thuyết minh qui trình công nghệ

– Nước muối sau khi đã loại bỏ phần lớn các tạp chất ở công đoạn sơ cấp được bơmvận chuyển theo đường ống qua thiết bị lọc F557A/B/C Ba cột lọc làm việc songsong nhau Trong mỗi cột lọc có sử dụng lớp than Anchraxit nhằm giữ lại các hạtcặn lơ lửng trong nước muối Còn nước muối chảy từ trên xuống dưới ra khỏi thiếtbị

–Sau đó nước muối vào thiết bị điều chỉnh pH DM507 cùng với HCl 32% vàNatrisunfit 10% Dùng khí nén đảo trộn dung dịch trong thiết bị Natrisunfit loại clocó trong nước muối

Na2SO3 +Cl2 + H2O = Na2SO4 + 2HCl– Nước muối sau trung hoà chảy xuống bồn chứa D507, được bơm P507A/B vậnchuyển lên thiết bị gia nhiệt Nhiệt độ nước muối được nâng lên 60-650C để vàothiết bị lọc ion C504A/B (B/A) Có hai cột lọc làm việc nối tiếp nhau Các ion

Ca2+, Mg2+ bị nhựa giữ lại trong cột Nước muối siêu tinh được đưa sang công đoạnđiện giải

– Đo độ đục : phân tích cặn không tan sau quá trình lọc định kỳ, dùng máy đo độđục để kiểm tra liên tục

Nếu không đạt, tìm nguyên nhân xử lí :

+ Lắng sơ cấp : chất trợ lắng không đủ

Thời gian lắng không đủ Kiểm tra lại mẫu

+ Cột lọc có vấn đề sai sót

3.3.3 THIẾT BỊ CHÍNH Ở CÔNG OẠN MUỐI THỨ CẤP

557/A/B/C : thiết bị lọc

M507 : thiết bị điều chỉnh pH

507 : bồn chứa nước muối sau lọc

504A/B : thiết bị gia nhiệt

504A/B (B/A) : thiết bị trao đổi ion

557 : bồn chứa nước muối rửa giải cột lọc

509, P557 : các bơm

3.3.4 CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT

– Tỉ trọng xút thành phẩm ≥ 1,305g/ml

– Nhiệt độ xút thành phẩm ≤ 800

– Lưu lượng xút thành phẩm ≤ 75000kg/h

– Lưu lượng nước muối qua lọc A,B,C 7-12

– Nhiệt độ nước muối qua lọc F507A/B <600C

– Lưu lượng Na2SO3 vào DM507 ≤45l/h

– Mực nước muối qua lọc A,B,C ≤100cm

– Aùp suất nước muối của bơm P507A/B 250-650 kpa

– Trở lực cột nhựa C504 <120kpa

– Nhiệt độ nước muối vào C504A/B 60-650C

– Aùp lực xút trong mạng phân phối nội bộ 350kpa

– Aùp suất hơi nước bão hoà 1-1.2kg/cm2

Rửa giải cột lọc F557

– Áp lực khí nén sục vào cột F557 < 6kg/cm2

– Lưu lượng khí nén sục vào cột F557 230-720Nm3/h

– Lưu lượng nước muối rửa ngược <30m3/h

3.3.5 VẬN HÀNH

– Kiểm tra các thiết bị hoá chất trước khi chạy hệ thống

+ Lớp than Anthraxit trong cột lọc F557A/B/C

+ Động cơ bơm và các van tự động

+ Cột nhựa trao đổi ion

+ Dung dịch HCl 32%, Na2SO3, khí nén

– Chạy hệ thống

+ Cấp nước muối vào cột lọc F557A/B/C

+ Khởi động bơm P507 để bơm nước muối vào bồn D507

+ Cấp HCl 32%, sunfit 10% ,khí nén vào DM507

+ Cấp hơi nước vào E504

– Rửa giải cột lọc F557

+ Đưa hết nước muối ra khỏi thiết bị

+ Sục khí nén vào để đẩy cặn ra khỏi bề mặt than

+ Cho nước muối vào cột từ dưới lên để đẩy hết cặn ra khỏi cột

– Rửa giải cột trao đổi ion C504 :

+ Đưa hết nước muối ra khỏi thiết bị Mục đích : loại bỏ nước muối và các thànhphần rắn mịn bám vào cột nhựa Vì ion Clorat (ClO3-) trong nước muối có thể phânhuỷ thành Clo và phá huỷ nhựa

+ Rửa cột nhựa bằng axit Clohydric để tái tạo nhựa : HCl đi từ trên xuống, khảnăng tiếp xúc giữa nhựa và axit tốt Các ion bị hấp thụ trên nhựa sẽ vào dòng dungdịch, các ion H+sẽ thay vào pH của dòng axit rửa cuối cùng nên nhỏ hơn 2

+ Cho nước vô khoáng qua cột Dùng nước vô khoáng rửa axit để làm giảm lượngxút sử dụng ở bước tiếp theo, ngăn chặn sự quá nhiệt nguy hiểm do sự trung hoàcủa axit và xút

+ Rửa cột bằng xút : Thao tác này thay đổi hạt nhựa từ dạng axit sang dạng baz.Trong suốt quá trình, hạt nhựa bị trương ra Vì vậy phải đưa xút từ dưới lên tránh sựnén quá mức lên cột pH thích hợp của cuối quá trình này là hơn 8

+ Cuối cùng rửa cột lại bằng nước

CHƯƠNG 4: ĐIỆN GIẢI3.4.1 MỤC ĐÍCH

– Điện phân nước muối thu khí Clo, hidro, và dung dịch NaOH

3.4.2 CÁC PHẢN ỨNG XẢY RA TRONG QUÁ TRÌNH ĐIỆN PHÂN

– Tiến hành điện phân NaCl có màng ngăn thu các sản phẩm khí Clo, khí Hidro,dung dịch NaOH

2NaCl + 2H2O  H2 + Cl2 + 2NaOH – Phản ứng phụ (chủ yếu bên anod) :

+ Oxy hoáOH-tạo O2

6ClO- + 3H2O 

-3ClO + Cl-+ 6H + + 32O2 +6e-

+ Phản ứng hoá học tạo

-3ClO

3 ClO- 

-3ClO + 2 Cl-

3.4.3 CẤU TẠO BÌNH ĐIỆN PHÂN

a/ Đặc điểm của bình điện phân kiểu 36DD350

- Gồm 36 màng với 126 m2 tổng diện tích của màng được cấu thành từ 35 chi tiếtlưỡng cực trung gian ( 1 mặt anod, 1 mặt catod)

- Tải 12,7 kA

- Mật độ dòng 3,57 kA/m2

- Đảm bảo các thông số sau:

+ Hiệu suất catod : 95% sau 27 tháng

93% sau 36 tháng

+ Tiêu hao điện một chiều 2,25 kWh/ 1 tấn NaOH

+ Nồng độ NaOH  32%

+ Nồng độ khí H2  99,9%

+ Nồng độ NaCl < 40ppm

+ Nồng độ NaClO3 < 25ppm

b/ Cấu tạo anod

– Anod là một khung nặng cứng bằng titan được hàn vào đỉnh các máng titan.Khung này đỡ lớp anod hoạt hoá và đảm bảo sự phân bố đồng nhất trong bình điệngiải

– Anod hoạt động là lưới phẳng gắn vào vật dẫn bằng các mối hàn và hoạt hoábằng một lớp phủ đặc biệt

– Độ kín giữa các máng anod và màng được đảm bảo bằng một lớp đệm cao su.Cạnh của lớp đệm tiếp xúc với chất lỏng đựơc lót bằng teflon để ngăn ngừa ănmòn hoá học cao su do ClO-, -

3ClO – Đệm này được gắn vào các cạnh của máng anod bằng keo dán

– Một cuộn keo teflon rộng 25mm được dán vào giửa màng và anod để bảo vệ vàđở cho màng

c/ Cấu tạo catod

– Catod được ép sát vào màng bằng lớp Niken đàn hồi Công nghệ này cho phépgiảm tổng điện thế rơi qua catod

– Một lưới Niken cứng nặng ( vật dẫn) được hàn vào đỉnh các máng Niken Catodthực sự là một lớp màng ( flyscreen) làm bằng Niken và hoạt hoá nhờ một lớp phủ.– Lưới catod được ep sát vào màng bằng lớp Niken đàn hồi Các lớp Niken và mànflyscreen được gập lại theo các cạnh của vật dẫn

– Giữa lớp màng và máng có một lớp lót cao su làm kín rộng 45mm Lớp đệm nàyche phủ màng catod và lớp Niken đàn hồi khoảng 15mm

d/ Cấu tạo màng là tấm polymer

– Màng được đặt vào giữa catod và anod của chi tiết lưỡng cực

– Màng đựơc nén bằng 1 catod đàn hồi và anod phẳng, cứng

– Độ kín giữa màng và máng catod hoặc anod được đảm bảo bằng các lớp đệm kínbằng cao su

e/ Chi tiết lưỡng cực

– Mỗi chi tiết lưỡng cực gồm catod và anod của ngăn kế tiếp, thân của mỗi chi tiếtlưỡng cực là 1 tấm thép ( dày 5 mm) được tăng cứng bằng cách gập lại

– Các khung sắt làm khung đỡ các máng Titan và Niken Các máng này có tiếtdiện tiêu biểu với 240 miếng vát hình côn ( đường ngầm) , phù hợp với thân hìnhtrụ vì cạnh có hình dạng tương ứng khung thép

– Mỗi đường ngầm được hàn vào cây sắt hình trụ đỡ cho các bộ anod hoặc catod.– Dòng được tải tới các đường ngầm thông qua các bộ catod hoạt hoá của mỗi ngăn

cơ sở, rồi qua các cây sắt hình trụ , phân phối lại qua thân thép mỗi điện cực và tớicác đường ngầm của mặt anod, ở đó được nối với các bộ anod hoạt hoá của ngănkế tiếp

– Các máng anod và catod có 1 lỗ ở một góc thấp hơn là lỗ nhập (nước muối cấpvà nước muối nghèo hoàn lưu ở anod, nước vô khoáng và xút hoàn lưu ở catod),một lỗ ở góc cao hơn là lỗ ra ( nước muối nghèo và khí Clo ở anod, xút và hidro ởcatod)

– Hai tấm điện cực đầu và cuối có hình dạnh tương tự nhau, nhưng chỉ có mộtmáng được hàn ( Niken đối với catod và Titan đối với anod) và tấm thép được thaythế bằng thép không gỉ Bề mặt hoạt hoá của các chi tiết đầu cuối này được nối vớimạch chính bằng các thanh đồng dẫn

f/ Hệ thống tuần hoàn

– Mỗi bên ( anod và catod) của hệ thống này , gồm các phần chính sau

Bộ tách khí

– Thiết bị tách khí là các bình ( dạng rỗng) làm bằng chất dẻo hoặc kim loại, đặtcao trên các bình điện phân Chức năng chính của nó là để thu nhận hỗn hợp khílỏng từ các ngăn điện giải và có thể tách cấu tử lớn để tách riêng hai pha

– Mỗi ngăn điện giải đều có một lỗ và thiết bị tách khí Pha lỏng( nước muối vàxút) và pha khí ( clo và hidro) tách ra từ các ngăn được trộn lẫn vào thiết bị táchkhí và dòng hai pha đó được thải qua chất lỏng trong thiết bị tách khí

– Mức lỏng trong thiết bị tách khí được giữ nhờ một lỗ chảy tràn, xút thành phẩmvà nước muối nghèo thoát ra theo lỗ này Đáy của thiết bị tách khí có các lỗ nốiđường ống hướng xuống Khí được đưa tới các thùng chứa riêng biệt nhờ các lỗ ởthiết bị tách khí Các lỗ dẫn khí làm sạch ( không khí hoặc nitơ) , lỗ đặt đồng hồ đonhiệt độ , đo áp suất cũng được đặt trên đỉnh thiết bị tách khí.

Các đường ống phân phối và hướng xuống

– Ở đáy của thiết bị tách khí có các lỗ nối với ống hướng xuống Chất lỏng tinhkhiết ( nước muối gần bão hoà hoặc vô khoáng ) được cấp vào các ống này

– Hệ thống ống hướng xuống nối với hệ thống ống phân phối Ở đó có các lỗ nốicác ngăn điện giải

– Một van đóng ngắt đặt trên đường ống hướng xuống, nó mở khi hoạt động bìnhthường và ngắt khi rửa

Hệ thống các ống teflon dẻo:

– Hệ thống ống bằng teflon được dùng để nối :

+ Mỗi lỗ của ống phân phối với ngõ của một ngăn điện giải

+ Mỗi lỗ vào của thiết bị tách khí với ngõ lỏng ra của một ngăn

+ Mỗi lỗ vào của thiết bị tách khí với ngõ khí ra của một ngăn

f.2/ Hoạt động của hệ thống tuần hoàn:

– Nhờ hiệu ứng thoát khí, một lưu lượng đáng kể dòng lưu chất hai pha được tuầnhoàn trong hệ thống ngoài bình mà không cần bơm phụ trợ

– Hỗn hợp lỏng khí trong mỗi ngăn có tỉ trọng thấp hơn chất lỏng trong hệ thốngống dẫn xuống

– Độ sai biệt tỉ trọng này là động lực cho dòng lỏng tuần hoàn một cách tự nhiên.Hệ thống tuần hoàn điện giải được thiết kế cho lượng lỏng tuần hoàn lớn gấp mườilần nước muối cấp vào anod và lớn hơn gấp 100 lần lượng nước vô khoáng cấp vàocatod

– Chất lỏng tinh khiết ( nước muối tinh hoặc nước vô khoáng) cấp vào hệ thốngống dẫn xuống và chất lỏng sản phẩm ( nước muối nghèo hoặc dung dịch NaOH )được gom từ các ống chảy tràn của thiết bị tách khí

– Hệ thống tuần hoàn bên ngoài cho phép:

+ Duy trì mức trong các ngăn bằng nhau

+ Thêm HCl và anod của mỗi bình nhằm làm giảm % O2 trong clo

+ Tạo một sự thay đổi các thông số điện phân từ từ trong trường hợp lượng cấpbất thường

+ Tạo sự tách khí - lỏng cân bằng với sự thoát khí ( sủi bọt).

– Trong trường hợp có sự cố về nguồn cấp xảy ra nhanh , lưu chất trong thiết bịtách khí sẽ làm đầy bình hệ thống tuần hoàn Các lỗ ra của khí ở đỉnh các ngăn và

ở thiết bị tách khí đặt trên mức chất lỏng và các van đóng ngắt trên các ống hướngxuống phải được đóng kín để ngăn ngừa chất lỏng chảy tràn nối tắt qua bình điệngiải

g/ Hệ thống dẫn khí

– Khí thành phẩm rời khỏi bình từ lỗ ở đỉnh thiết bị tách khí Việc xử lí hệ thốngtách khí được công nhân vận hành tiến hành trên sàn nâng của khu điện giải

Hệ thống xử lí clo bao gồm

– Một ống nối thiết bị tách khí phía catod tới hệ thống đường ống khí clo, có mộtvan đóng ngắt và một điểm lấy mẫu có van đóng ngắt Một van nhập không khíđược sử dụng để đuổi khí clo ở thiết bị tách khí khi ngưng máy

Hệ thống xử lí hidro bao gồm

– Một ống nối thiết bị chứa hidro tới thùng chứa hidro có một van đóng ngắt

– Một ống nối bộ ngắt dòng tới thùng chứa hidro đơn Một ống có gắn van đóngngắt nối đường ống này với ngõ ra thiết bị tách khí để cho phép làm sạch bộ ngắtdòng bằng khí nitơ khi sửa chữa

– Một van nhập khí nitơ được sử dụng để đuổi khí hidro khi ngưng máy và khởiđộng máy

h/ Hệ thống thuỷ lực ở điện giải

– Ba bình điện hoá được mắc nối tiếp trong mạch

– Một ngõ nhập chứa nước muối siêu tinh khiết từ thùng cao vị ( D516) cấp chođường ống trên sàn điện giải Đường ống này nối với hệ thống ống nước muối cấpcho bình điện giải

– Một ngõ nhập nước muối khởi động từ bộ gia nhiệt ( E516) cấp vào các thùngchứa vào bình

– Một đường ống thu gom nước muối nghèo từ bình điện giải Hai đường nối tắt cócác van đóng ngắt nối thùng chứa nước muối nghèo với thùng chứa nước muối cấpvà thùng chứa nước muối khởi động, để có thể duy trì sự tuần hoàn nước muối cấphoặc nước muối khởi động, nối tăt qua toàn bộ các bình

– Một hệ thống đường ống HCl từ bồn cao vị (D518) cho phép axít hoá riêng chomỗi bình qua một đồng hồ đo lưu lượng với chuông báo lưu lượng cao

– Một hệ thống thu gom NaOH từ các bình điện phân rồi đưa tới thùng chứa thànhphẩm

– Nước vô khoáng từ bình cao vị cấp cho hệ thống phân phối ở mỗi ngăn Một vanđóng ngắt tự động đóng khi chỉnh lưu bị ngắt.

– Để thông bình NaOH khi khởi động và ngưng máy, cung cấp một hệ thống nhậpxuất, đầu tiên là nhập NaOH từ bơm khởi động sau đó thu gom chất lỏng từ bìnhđiện giải và thu vào R202

– H2 thành phẩm thu gom vào một thùng chứa bằng thép Thiết bị thuỷ phong(DH2101) bảo vệ cho bình khỏi sự quá áp Van nhập khí nitơ được đặt ở cuối hệthống nhằm cho phép thông thiết bị thuỷ phong này khi ngưng toàn bộ qui trình.– Một hệ thống đường ống clo cho phép thu gom clo rồi đưa đi xử lí , mù clo tách rađược đưa tới DM501 theo các đường ống riêng

– Một van nhập không khí đặt ở cuối hệ thống cho phép làm sạch clo khi ngưngmáy

– Một ống thông áp của bộ ngắt dòng cho các bình điên giải được nối chung vàođường ống thông hidro tới thiết bị thuỷ phong

– Ống tháo ngăn anod của mỗi bình điện giải nối các đường ống riêng và đưa tớiDM501

– Ống tháo ngăn catod ở mỗi bình theo các đường ống riêng tới D201

– Hệ thống các chất phụ trợ (nitơ, khí nén, nước vô khoáng, nước thuỷ cục) đềuđược lắp đặt và có trong phòng điện giải

3.4.4 QUY TRÌNH

a/ Sơ đồ khối

b/ Sơ đồ thiết bị

c/ Thuyết minh qui trình

– Nước muối cấp từ bình chứa D516 được đưa qua lưu lượng kế rồi nhập vào chungvới nước muối nghèo hoàn lưu từ bình tách khí ở phía trên của bình điện phân.– Nước muối được đưa vào anod từ phía dưới của bình điện phân Lưu lượng nướcmuối nghèo hoàn lưu lớn hơn rất nhiều so với lượng nước muối cấp

– Nước vô khoáng cấp vào catod hoà chung với dòng xút hoàn lưu từ bình tách khí

ở phía trên của bình điện phân

– Sau khi điện phân, nước muối nghèo và khí clo bên anod được đưa vào bình táchkhí ở phía trên theo 2 ống teflon có đường kính khác nhau Từ bình tách khí, clođược quạt hút hút về khu điều dụng khí clo, nước muối nghèo sau khi tách khí clomột phần được hoàn lưu trở lại anod, phần còn lại được đưa qua khu xử lí nướcmuối nghèo

– Mục đích của quá trình hoàn lưu:

+ Làm đầy bình

+ Tận dụng nhiệt độ của nước muối nghèo

+ Giảm lưu lượng nước muối nghèo cần phải xử lí

+ Không làm thay đổi đột ngột các thông số làm việc của bình điện phân

– Sản phẩm phía catod là NaOH và khí Hidro cũng được đưa lên bình tách khí, khíHidro được tách ra đưa về khu điều dụng khí Hidro Xút một phần được hoàn lưutrở lại catod, phần còn lại được đưa qua bộ ngắt dòng nhằm ngắt điện thế đi theodòng xút rồi về khu điều dụng xút

– Trong quá trình điện phân, có thể do màng làm việc không tốt mà có 1 lượng ion

+ Đuổi khí hidro ra ngoài không khí

+ Điền đầy bình, không cho không khí xâm nhập vào bình

3.4.5 YÊU CẦU ĐỐI VỚI HÓA CHẤT ĐẦU VÀO

a/ Nước muối cấp

– Yêu cầu: Nước muối cấp cho quá trình điện phân là nước muối tinh, nóng,gần bão hoà (300 – 315 g/l) từ hệ thống nước muối đã qua các công đoạntinh chế và xử lí

Ca2+ và Mg 2+ < 20 – 30 ppb trong khoảng <1% thời

I 500 – 1000ppb trong khoảng < 1% thời

gian vận hành

Hàng ngày

b/ Nước vô khoáng

– Nguồn cung cấp: Hệ thống nước vô khoáng

– Mục đích: cấp cho những ngăn catod của bình nhằm duy trì nồng độ NaOH hợp lí – Chất lượng yêu cầu:

+ Điện trở suất cao hơn 1x10 5 Ωcm

d/ Nồng độ kiểm soát những thành phần trong bình

Độ acid: pH < 2 làm tăng

điện thế, có thể làm hỏng

màng

Độ acid cao của dung dịchanod trung hòa nhómcacboxylic của cấu trúcpolymer làm tăng điện trởsuất động Gây quá nhiệt trênmàng làm cho màng bị phồngrôp và hỏng

Thiết bị có 3 chuông báomức thấp:

+ Mức thấp pH = 2,5+ Mức rất thấp pH = 2+ Mức giá trị tới hạn pH

= 1,8

NaClO 3 : Khi nồng độ quá

cao ở anod (< 15 g/l) sẽ

làm nhiễm bẩn NaOH

thành phẩm Không gây

Di chuyển qua màng (từ anodsang catod) nhờ khuếch tán + Quá trình phân hủyClO3- trong R505 sẽ ngăn

ngừa sự tích lũy ClO3

-trong nước muối

ảnha2 quá trình điện cực + Phân tích ClO3- hàng

ngày

SO 4 2- : Giảm khả năng hòa

tan NaCl, gây khó khăn cho

việc duy trì nồng độ nước

muối như mong muốn

C < 9g/l: không gây ảnh

OH- của màng Giảm hiệusuất dòng

+CaSO4: tương tự nhưng vớilượng muối cao hơn nhiều

+ Khống chế trong phạm

vị cho phép ở khu tinhchế sơ cấp

+ Kiểm tra hàng ngày

Ca 2+ : khi cao hơn nồng độ

giới hạn sẽ làm giảm hiệu

suất dòng (còn 85%) tăng

điện thế trong 1 thời gian

rất ngắn và nhanh làm

hỏng màng

Ca2+: kết tinh dưới dạng tinhthể trên lớp COO- gần vớimặt catod của màng làm phávở cấu trúc polymer bằngphẳng của màng

+Khống chế nhỏ hơn20ppb bằng tinh chế( traođổi ion)

+Kiểm tra phân tích:4h/1lần

Mg 2+ : làm tăng điện thế

nhưng không ảnh hưởng

đến hiệu suất

C=5 ppm , V tăng 100mV

trong 2 ngày

Kết tủa dứơi dạng Mg(OH)2

chủ yếu trên mặt anod củamàng

+Khống chế nhỏ hơn20ppb bằng tinh chế( traođổi ion)

+Kiểm tra phân tích:4h/1lần

Sr 2+ : tăng điện thế và giảm

Khống chế bằng cột nhựatrao đỗi ion

Ba 2+ : max=100ppm Để

tránh sự trơ của lớp phủ

anod hoạt hóa do sự kết tủa

củaBa2+

Làm giảm hiệu suất và

tăng điện thế

Ba2+kết tủa dạng Ba(OH)2

hay cùng với I- tạo kết tủa

Ba3(H2IO6), tại muối ngănmàng

Khống chế bằng cột nhựatrao đỗi ion

Fe: max= 1ppm Làm tăng

điện thế và giảm hiệu suất

Có thể kết tủa trong mànggần lớp cacboxyli ở nơi pHtăng Kết tủa làm giảm tínhnăng của màng và tăng điệnthế

Xử lí ở khâu sơ cấp

I: Cùng với Ba2+ tạo kết tủa

Ba3(H2IO6) gần mặt catod

của màng làm giảm hiệu

suất

I- bị oxy hóa thành IO3- trongngăn anod, IO3- bị oxy hóamột phần thành IO4-(tan 1phần), nếu nồng độ cao thìtạo tủa làm hỏng lớp catod

Không thể loại bỏ

Al-Si: màng chịu ảnh

hưởng bởi sư kết hợp giữa

tăng điện thế

Kết tủa dạng MnO2 trên mặtanod làm kết tủa bề mặt hoạthóa

Phân tích F- mỗi ngày

TOC (tổng chất hữu cơ)

C > giới hạn làm điện thế

và giảm hiêu suất

C ≤ 10 ppm chủ yếu ảnh

hưởng đến lớp phủ anod

Tác động trực tiếp làm tăngbề mặt lớp phủ, làm trơ hoạttính Tạo lớp bọt mà 1 cáchgiao tiếp có thể làm tăng vàtrơ lớp phủ

Các phức ammoniac và

Tổng hàm lượng nitơ phải

≤ 1ppmYêu cầu kiễm tra thườngxuyên

SS( chất rắn không tan)

Tăng điện thế và làm bít

3.4.6 YÊU CẦU ĐỐI VỚI THÀNH PHẨM

a/ NaOH thành phẩm:

– NaOH thành phẩm được đưa đến hệ thống xử lí dịch catod Bình điện phân DNPkhông đặt giới hạn đối với nồng độ thành phẩm

– Nồng độ NaOH cho phép tối đa quan hệ chặt chẽ đến phạm vi hoạt động củamàng Màng được sử dụng trong công nghệ hiện hành cho phép nồng độ NaOHbằng 30 – 35 %

– Khi hoạt động bình thường chỉ có NaCl < 40 ppm và NaClO3 < 20 ppm là tạpchất trong NaOH thành phẩm

– Các tạp chất khác (ví dụ là Fe) có trong nước vô khoáng trực tiếp làm bẩn NaOH

b/ NaCl và NaClO 3 :

– Lượng NaCl và NaClO3 trong dịch catod phụ thuộc sự dịch chuyển ion từ anod sang catod và có mối quan hệ chặt chẽ với lượng nước chuyển qua màng

– NaCl trong catod tăng cùng với sự vận chuyển của H2O, cũng như sự giảm nồngđộ anod

– Trong điều kiện vận hành bình thường, NaCl trong catod < 40ppm (ở dạng lỏng).– NaCl trong catod được kiểm tra thường xuyên và bất kì lúc nào có sự thay đổitrong quá trình điện phân hay khi đang hoạt động bình thường

– Lượng NaCl trong catod cũng phụ thuộc vào độ tinh khiết của H2O vô khoángcấp cho catod

– Lượng NaCl phải được hiệu chỉnh bất kì lúc nào cho thêm Cl2 (khí) vào H2O vôkhóang

– Sự gia tăng NaCl trong catod có thể xảy ra khi mới khởi động hay bất kì lúc nàomà màng không chịu tác dụng lực điện trường và áp suất thẫm thấu

3.4.7 CÁC ĐIỀU KIỆN VẬN HÀNH BÌNH THƯỜNG

Các thông số kĩ thuật vận hành:

– Điện thế mỗi ngăn của bình điện phân ở tải tối đa: < 3,5V

– Nhiệt độ anod: 85± 2,5 oC

– Nhiệt độ catod: 85± 2,5 oC

– Áp suất khí Clo của bộ tách khí Clo: -50 mmHg

– Áp suất khí H2 ở bộ tách khí H2: 130 mmHg

– Áp suất đường ống chung khí Clo: -50 mmHg

– Áp suất đường ống chung khí H2: 130 mmHg

– Nồng độ NaOH thành phẩm: 32 ± 0,5

– Nồng độ nước muối nghèo ra khỏi bình điện phân: 220 ± 10 g/l

– pH nước muối nghèo ra: 4± 0,5

a/ Tải điện thế:

– Tải =12,7 kA

– Tải ảnh hưởng trực tiếp đến sản phẩm clo, NaOH Không phụ thuộc vào chế độ điện phân Vì vậy tải được đặt trị để có sản phẩm như mong muốn Các thông số khác sẽ thay đổi để đảm bảo chất lượng sản phẩm

b/ Nồng độ nước muối nghèo:(21 – 230 g/l)

– Nồng độ nước muối nghèo quá thấp, sẽ làm phồng rộp màng và gia tăng điện thế

nghèo giảm Tăng lưu lượng nứơc muốicấp

nghèo tăng

Giảm lưu lượng nứơc muốicấp

Nồng độ nước muối cấp

giảm Nồng độ nước muối nghèo giảm Tăng lưu lượng nứơc muốicấpNồng độ nước muối cấp

c/ Nồng độ NaOH và lưu lượng nước vô khoáng (30 – 34%)

– Vận hành ngoài khoảng nồng độ cho phép có thể gây nguy hại cho màng Do đó nồng độ NaOH được điều chỉnh bằng việc tăng giảm lưu lượng nước vô khoáng

Tải tăng Nồng độ NaOH tăng Tăng lưu lượng nước vô khoáng

Tải giảm Nồng độ NaOH giảm Giảm lưu lượng nước vô khoáng

d/ Thành phần O 2 trong khí Clo – HCl acid hóa:

– Cần trung hoà lượng OH- dịch chuyển qua màng từ catod sang anod để giảmlượng O2 trong Cl2 cũng như lượng ClO3- , ClO- hình thành trong ngăn anod

– Acid hóa đầu tiên được tiến hành với nước muối cấp Lưu lượng kế ở đường ốngHCl cấp cho quá trình acid hóa ở mỗi bình được cấp 1 chuông báo mức cao truyềntín hiệu đến phòng điều khiển

e/ Nhiệt độ bình điện phân và nhiệt độ của nước muối:

– Nhiệt độ tối ưu cho màng hoạt động là 85 ± 2,5oC Nếu nhiệt độ cao hơn 90oC sẽ gây hỏng màng thường xuyên Nếu nhiệt độ thấp hơn thì điện thế cao và hiệu suất thấp

– Do đó ta duy trì nhiệt độ trong phạm vi tối ưu nhờ vào việc hiệu chỉnh nhiệt độ nước muối cấp

f/ Áp suất bình điện phân:

– H2 duy trì áp suất dương, Cl2 duy trì áp suất chân không Sự sai khác áp suất giữacatod và anod bảo đảm cho màng không dịch chuyển trên mặt anod, giảm sự rungvà hỏng hóc có thể do mài mòn ma sát

g/ Điện thế mỗi ngăn

V = C + Kf x CDC: là hệ số, C= 2.48 V

Kf tổng áp rơi trong bình

CD mật độ dòng– Điện thế chịu ảnh hưởng của nhiệt độ và nồng độ của NaOH

– Các nguyên nhân có thể làm tăng điện thế: màng bị ngộ độc, sự thiếu hụt nước muối cấp, sự thiếu hụt nước vô khoáng, sự trơ điện cực anod, catod

h/ Hiệu suất catod

– Được tính toán theo sản phẩm NaOH, được kiểm tra hàng tuần

– Hiệu suất catod bị giảm có thể là do sự nhiễm bẩn của màng hoặc là sự hỏng cơtính của màng

3.4.8 SỰ CỐ VÀ KHẮC PHỤC

a/ Mất điện:

Trong trường hợp mất điện, máy phát điện nên duy trì hoạt động sau

-Máy phân cực với dòng  35A

-Các bơm duy trì hệ thống nước muối và NaOH thông bình

-Hệ thống xử lí Cl2 khi có sự cố

Nên tiến hành các hoạt động sau:

-Ngừng điện giải phù hợp với thời gian mất điện Tránh phân cực với dòng 150Akhi máy phát điện dự phòng không cung cấp đủ điện

-Duy trì tuần hoàn NaOH và nước muối