Nguyên lg, kêht cấu và vận hành của các thiêht bi j chính trong dây chuyền công nghệ sản xuất axit sulfuric...184.1... Trải qua quá trình xây dựngvà phát triển, Công ty cổ phần Supe phốt
Trang 1ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘIVIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG
Trang 2 Các sản phẩm khác: NPK, phân hữu cơ, các loại phèn, 6
PHẦN II XÍ NGHIỆP AXIT- DÂY CHUYỀN AXIT SỐ 1 7
1 Giới thiệu chung 7
2 Đặc điểm sản phẩm và nguyên liệu trong sản xuất axit Sulfuric công nghiệp: 7
2.1 Đặc điểm của sản phẩm: Axit Sulfuric và Oleum 7
2.2 Đặc điểm của nguyên liệu sản xuất: 9
2.3 Nhiên liệu : 11
2.4 Xúc tác: Oxit Vanadi 11
3 Dây chuyền sản xuất Axit Sulfuric: 12
3.1 Công đoạn hoá lỏng lưu huỳnh: 13
3.2 Công đoạn đốt lưu huỳnh - nồi hơi: 14
3.3 Công đoạn tiếp xúc: 15
3.4 Công đoạn sấy hấp thụ: 16
4 Nguyên lg, kêht cấu và vận hành của các thiêht bi j chính trong dây chuyền công nghệ sản xuất axit sulfuric 18
4.1 Thiết bị hóa lỏng lưu huỳnh: Cụm thiết bị nấu chảy + thùng lắng + thùng chứa 18
4.2 Lò đốt lưu huỳnh : 19
4.3 Tháp chuyển hóa SO2 thành SO3 ( Theo phương pháp tiếp xúc) : 19
4.4 Thiết bị sấy không khí ẩm và hấp thụ SO3: 21
5 Một số vấn đề môi trường phát sinh: 23
5.1 Chất thải rắn: 23
5.2 Khí thải: 23
5.3 Nước thải: 23
Trang 3PHẦN III: PHÂN XƯỞNG SẢN XUẤT SUPE PHOTPHAT 24
Tiêu chuẩn sản phẩm Supephosphate đơn: 24
1 Nguyên liệu sản xuất Supephotphat đơn: 24
2 Sơ đồ công nghệ của quá trình sản xuất Supephotphat đơn tại xí nghiệp Supephotphat Lâm Thao: 25
3 Cấu tạo nguyên ly h kỹ thuật của các thiêht bi j trong dây truyền sản xuất Supephotphat đơn:.284 Các vấn đề môi trường phát sinh 33
5 Một số sự cố trong quá trình sản xuất 34
CHƯƠNG IV : XÍ NGHIỆP NƯỚC 36
1 Phương pháp xử lg 36
2 Sơ đồ và quy trình 36
Sơ đồ khối quá trình xử lý nước 36
TÀI LIỆU THAM KHẢO 38
Trang 4LỜI MỞ ĐẦU
Đối với nước có tỷ trọng các ngành nông nghiệp và đóng góp một phần quan trọng trongnền kinh tế quốc dân như Việt Nam thì ngành công nghiệp sản xuất phân bón và hóa chấtphục vụ nông nghiệp luôn rất tiềm năng và có vai trò quan trọng Trải qua quá trình xây dựngvà phát triển, Công ty cổ phần Supe phốt phát và Hóa chất Lâm Thao luôn giữ vững vai tròngọn cờ đầu trong ngành sản xuất kinh doanh phân bón, hóa chất nước ta.
Là sinh viên Kỹ thuật Môi Trường, cơ hội tìm hiểu các xí nghiệp sản xuất và thực tập tạicông ty cổ phần Supe phốt phát và hóa chất Lâm Thao là một cơ hội tốt và hiếm có củachúng em để tiếp cận với thực tế và trang bị thêm kiến thức về các hệ thống sản xuất và hệthống xứ lý chất thải, nước thải và khí thải tại nhà xưởng của công ty.
Dưới đây là báo cáo về việc tìm hiểu các kiến thức liên quan tới các quá trình sản xuất cơbản tại công ty, trong suốt quá trình thực tập được tiếp cận và trải nghiệm tại xí nghiệp Báocáo được soạn dưới góc nhìn của một sinh viên được trải nghiệm thực tế những vấn đề nêudưới và được tổng hợp từ những thông tin tìm hiểu qua kinh nghiệm các sinh viên khóatrước nên có thể còn nhiều thiếu sót Mong thầy cô ghóp ý để em có thể cải thiện bản báocáo của mình.
Em xin chân thành cảm ơn !
Trang 5PHẦN I: TÌM HIỂU CHUNG VỀ CÔNG TY SUPE PHỐT PHÁT VÀ HÓA CHẤT LÂM THAO
1 Tổng quan Công ty Supe phốt phát và Hóa chất Lâm Thao:
Tiền thân của Công ty cổ phần Supe phốt phát và Hóa chất Lâm Thao là Nhà máy Supephốt phát Lâm Thao, được Chính phủ nước Việt Nam Dân chủ Cộng hòa khởi công xây dựngngày 8 tháng 6 năm 1959 bên dòng sông Thao trên quê hương Đất Tổ (huyện Lâm Thao, tỉnhPhú Thọ) Sau 3 năm thi công xây dựng, nhà máy đã khánh thành đi vào sản xuất ngày 24tháng 6 năm 1962.
Nhiệm vụ chủ yếu là sản xuất phân lân Supe Lân Lâm Thao và NPK Lâm Thao phục vụnông nghiệp, công suất thiết kế ban đầu 100.000 tấn supe lân/năm và 40.000 tấn axitsunfuric/năm Ngoài ra còn sản xuất nhiều loại sản phẩm khác phục vụ các ngành kinh tếnhư: NaF, Sunfit, Na2SO3, thuốc trừ sâu công nghiệp Na2SiF6, phèn đơn, phèn kép, Sau đócông ty trải qua 3 đợt cải tạo công suất: Đợt 1 (1973-1974) nâng công suất lên 175.000 tấnlân/năm, đợt 2 (1980-1984) nâng công suất lên 300.000 tấn lân/năm, đợt 3 (1988-1992) sảnlượng đạt 500.000 tấn lân/năm Đặc biệt trong 10 năm từ 1997 – 2006 với nhu cầu phân bónngày càng tăng đề phục vụ nông nghiệp, công ty đã liên tục đầu tư chiều sâu, cải tạo, đổi mớithiết bị, công nghệ, nâng cao công suất, đầu tư xây dựng mới 4 dây chuyền sản xuất phân hỗnhợp NPK với công nghệ hiện đại, giá trị hàng trăm tỷ đồng, cải tạo, đổi mới thiết bị, côngnghệ, nâng cao công suất các dây chuyền sản xuất axit sunfuric, supe lân để nâng cao sảnlượng, đảm bảo các điều kiện môi trường theo chỉ đạo của Thủ tướng Chính Phủ.
Qua 59 năm tồn tại, phát triển, công ty đã sản xuất và cung cấp cho ruộng đồng Việt Namtrên 14,5 triệu tấn phân supe lân và trên 3,4 triệu tấn phân hỗn hợp NPK các loại, cùng hàngchục sản phẩm hữu ích quan trọng khác phục vụ đắc lực nhu cầu sản xuất, tiêu dùng trên mọimiền Tổ quốc như: axit sunfuric, NaF, trừ sâu công nghiệp, sunfít, bisunfít, phèn đơn, phènkép… Sản phẩm của công ty có chất lượng tốt ngày càng chiếm được sự tín nhiệm, tin dùngcủa bà con nông dân trong cả nước Công ty phấn đấu trở thành một trong những doanhnghiệp hàng đầu của Việt Nam trong lĩnh vực cung cấp các sản phẩm phân bón, axit sunfuricvà các sản phẩm hóa chất khác.
2 Các sản phẩm chính của Công ty
Supe lân :
Lân có vai trò quan trọng trong đời sống của cây trồng Lân có trong thành phần của hạtnhân tế bào, rất cần cho việc hình thành các bộ phận mới của cây Lân kích thích sự pháttriển của rễ cây, kích thích quá trình đẻ nhánh, nảy chồi, thúc đẩy cây ra hoa kết quả sớm vànhiều Lân làm tăng đặc tính chống chịu của cây đối với các yếu tố không thuận lợi: chốngrét, chống hạn, chịu độ chua của đất, chống một số loại sâu bệnh hại v.v… Thiếu lân khôngnhững làm cho năng suất cây trồng giảm mà còn hạn chế hiệu quả của phân đạm Supe lân có16% – 20% lân nguyên chất Phân lân dễ hoà tan trong nước cho nên cây dễ sử dụng Phânthường phát huy hiệu quả nhanh, ít bị rửa trôi Supe lân Lâm Thao sản xuất bằng phươngpháp hóa học có hàm lượng P2O5 hữu hiệu 16%-16,5%, hàm lượng lưu huỳnh dạng ion 11%
Trang 6Bên cạnh các mặt hàng truyền thống, Công ty còn sản xuất các sản phẩm hóa chất kháctheo khả năng của Công ty và nhu cầu của thị trường.
Các sản phẩm khác: NPK, phân hữu cơ, các loại phèn,
Trang 7PHẦN II XÍ NGHIỆP AXIT- DÂY CHUYỀN AXIT SỐ 1
1 Giới thiệu chung
Xí nghiệp đã cung cấp một lượng lớn axit sunfuric ( nồng độ > 98%) cho thị trường, chocác phòng thí nghiệm (400-450 tấn tinh khiết/ năm), và sử dụng cho ắc quy (4000 tấn/ năm).Phân xưởng axit số 1 sử dụng công nghệ sản xuất axít sunfuric từ quặng lưu huỳnh đốt tronglò nằm ngang kết hợp phương pháp tiếp xúc kép hấp thụ hai lần Mục đích sản xuất : acidsunfuric ứng dụng trong sản xuất supe đơn, acid thành phẩm.
Công nghệ sản xuất axit sunfuric số 1 đều là dây chuyền sản xuất đồng bộ, tự động hóa,đều có đủ hệ thống xử lý chất thải rắn, chất thải lỏng và xử lý khí thải đảm bảo chất thải ra môitrường đạt tiêu chuẩn của tiêu chuẩn môi trường Việt Nam.
2 Đặc điểm sản phẩm và nguyên liệu trong sản xuất axit Sulfuric công nghiệp:
2.1.Đặc điểm của sản phẩm: Axit Sulfuric và Oleum
Nếu tỷ lệ SO3/H2O > 1 thì gọi là dung dịch axit sulfuric bốc khói hay oleum.
- Thành phần của axit sulfuric tính bằng % H2SO4 hoặc %SO trong dung dịch3
Tính chất:
Nhiệt độ sôi Tăng dần theo nồng độ, đạt cực đại ở nồng độ 98,3% H2SO4( 336,5 C),ᵒsau đó giảm dần:
Ở áp suất thường, nhiệt độ 296,2 C ᵒ
axit bắt đầu sôi và bị phân huỷ cho tới khi tạo thành dung dịchđẳng phí chứa 98,3% H2SO4 (sôi ở336,5 C)ᵒ
Giảm dần khi tăng hàm lượng SO3 tựdo trong Oleum:
Nhiệt độ sôi 296,2 C ứng vớiᵒ nồng độ oleum 0% giảm còn 44,7 Cᵒ ứng với oleum 100%.
Khối lượngriêng
- Khi tăng nồng độ, khối lượng riêngtăng, đạt cực đại ở 98,3% H2SO4, sau đó giảm.
- Giảm khi tăng nhiệt độCó thể xác định nồng độ qua khối lượng riêng ( với dung dịch không
-Tăng dần khi tăng hàm lượng SO3 tựdo, đạt cực đại ở 62% SO tự do, sau3
đó giảm.
- Giảm khi tăng nhiệt độ
Trang 88chứa nhiều tạp chất và nồng độ nhỏhơn 95%)
Áp suất hơi Khi tăng nồng độ dung dịch, áp suất hơi trên mặt dung dịch giảm, đạt cựctiểu ở nồng độ 98,3% H2SO4 sau đólại tăng lên.
Áp suất hơi trên oleum tăng khi tănghàm lượng SO tự do3
Nhiệt dung - Giảm khi tăng nồng độ axit- Tăng khi tăng nhiệt độ
-Tăng khi tăng hàm lượng SO tự do3
-Tăng khi tăng nhiệt độĐộ nhớt -Cực đại ở 84,5% H2SO4 và 100%
-Giảm mạnh khi tăng nhiệt độ.Ví dụ: Nhiệt độ tăng từ 20 lên 80 Cthì độ nhớt của dung dịch 60%H2SO4 giảm 3 lần.
Cực đại ở hàm lượng 50 55% SO 3
tự do
- Dung dịch đẳng phí của axit sulfuric: Dung dịch có nồng độ 98,3% H2SO4
Nhiệt độ sôi, khối lượng riêng lớn nhất.
Áp suất hơi nhỏ nhất: Thành phần pha hơi và pha lỏng của dung dịch khác nhau, chỉ ởnồng độ dung dịch 98,3% H2SO4 thì thành phần pha hơi và pha lỏng bằng nhau.
- Nhiệt độ kết tinh : Phụ thuộc vào thành phần của dung dịch:
Thành phần Eutecti Nhiệt độ kết tinh, Cᵒ
Trang 9ngành ắc qui, làm hoá chất phân tích, điều chế một số chất vô cơ khác
2.2.Đặc điểm của nguyên liệu sản xuất:
Về mặt lý thuyết tất cả những chất nào chứa lưu huỳnh mà có thể tách lưu huỳnh ra hoặccó thể tạo ra SO đều làm nguyên liệu để sản xuất axit sunfuric được Nhưng cần lựa chọn 2
nguyên liệu phù hợp để có thể mang lại hiệu quả kinh tế Hiện nay, những nguyên liệu đượcdùng nhiều để sản xuất axit sulfuric là pyrit, khí luyện kim, thạch cao và lưu huỳnh Mỗi nguyên liệu đều có ưu và nhược điểm:
chứa hàm lượng lưu huỳnh khácao, từ 30-50%
- Cần có công đoạn tinh chếkhí do trong quặng chứa nhiều tạp chất, khi đốt sinh ra nhiều tạp khí
- Tạo ra xỉ, sản phẩm khó xửlý và gây hại cho môi trường- Trữ lượng có hạn
thải (CaSO4) trong các quá trình sản xuất khác: axit photphoric, supe photphat kép, để tạo ra SO2, sản xuất axit sulfuric
Quy trình sản xuất gắn vớicác quá trình sản xuất khácnhư sản xuất xi măng, Khí luyện kim - Tận dụng lượng khí thải trong
quá trình đốt quặng kim loại cóchứa lưu huỳnh
- Rẻ tiền, không cần lò đốt trongquy trình sản xuất axit- Tăng cường bảo vệ sức khỏengười lao động và môi trường
Cần có quy trình tinh chế SO2 trong hỗn hợp khí thải,tốn thêm chi phí
Lưu huỳnh nguyên tố - Khi đốt, tạo hỗn hợp khí chứa hàm lượng SO2 cao ( quan trọngtrong việc sản xuất axit sulfuric theo phương pháp tiếp xúc)- Hàm lượng tạp chất không đángkể( đặc biệt là hợp chất của asen)và không tạo xỉ giúp dây chuyền công nghệ có thể rút ngắn, bỏ được các
Cần có quá trình đốt lưuhuỳnh
Trang 1010công đoạn tinh chế khí, giảmđược lượng axit thải và bụi.- Nguyên liệu rẻ tiền ( với quy môlớn và xa nguồn nguyên liệu)
Với những ưu điểm vượt trội, lưu huỳnh nguyên tố là dạng nguyên liệu phổ biến nhất hiện nay để sản xuất axit sunfuric và cũng được sử dụng tại Xí nghiệp Axit Có hai loại lưu huỳnh: Lưu huỳnh khai thác ở các mỏ có sẵn gọi là lưu huỳnh thiên nhiên, còn lưu huỳnh thuhồi từ khí thải các lò luyện kim màu, các nhà máy lọc dầu được gọi là lưu huỳnh thu hồi.Trong lưu huỳnh thiên nhiên, hàm lượng asen không đáng kể nên dây chuyền công nghệ cóthể rút ngắn, bỏ được các công đoạn tinh chế khí, giảm được lượng axit thải và bụi.
Hình 2: Kho chứa lưu huỳnh nguyên tố của công ty
Tính chất của lưu huỳnh nguyên tố :
- Lưu huỳnh nguyên tố có nguyên tử lượng 32,064 ở nhiệt độ thường lưu huỳnh tồn tại ởdạng chất rắn màu vàng Lưu huỳnh nguyên tố tồn tại ở hai dạng thù hình là dạng đơn tàvà dạng hình thoi Lưu huỳnh nguyên tố dẫn điện và dẫn nhiệt kém, thực tế nó không tantrong nước Khi nóng chảy thể tích nó tăng lên tới 15%.
- Tính chất của lưu huỳnh nguyên tố:
Trang 11Tính chất lưu huỳnh nguyên tố phụ thuộc vào cấu tạo phân tử của nó Ở điều kiện thườngphân tử lưu huỳnh gồm có 8 nguyên tử lưu huỳnh khép kín (S8).
+ Ở 160 C các vòng kín mở ra thành mạch thẳng làm cho độ nhớt của lưu huỳnh tăngᵒlên.Tiếp tục đốt nóng thì các mạch thẳng bị cắt ngắn làm cho độ nhớt giảm Lưu huỳnh nguyên tố sôi ở 444,6 C Hơi lưu huỳnh gồm cả S8, S6, S4, S2 Ở nhiệt độ khoảng 900 Cᵒ ᵒhơi lưu huỳnh chủ yếu là S2, ở nhiệt độ trên 1600 C lưu huỳnh bị phân huỷ thành cácᵒnguyên tử độc lập Ở nhiệt độ trên 1700 C hơi lưu huỳnh hầu hết là các nguyên tử lưuᵒhuỳnh.
+ Khi ở nhiệt độ 120 C lưu huỳnh nóng chảy và rất linh động, ở dưới 160 C thì khi nhiệt ᵒo
độ tăng độ nhớt của lưu huỳnh giảm, ở nhiệt độ 160 C - 190 C khi tăng nhiệt độ thì độᵒ ᵒnhớt tăng sau đó nếu tiếp tục tăng nhiệt độ thì độ nhớt lại giảm Ở nhiệt độ 300 C thì độᵒnhớt của lưu huỳnh rất nhỏ và lưu huỳnh rất linh động Ở nhiệt độ trên 160 C mầu lưuᵒhuỳnh lỏng sẫm lại và đến 190 Cᵒ thì lưu huỳnh đặc sệt và có màu nâu sẫm.
- Áp suất hơi bão hoà của lưu huỳnh phụ thuộc nhiệt độ:
- Khi nhiệt độ tăng màu của hơi lưu huỳnh thay đổi, ở gần nhiệt độ sôi hơi lưu huỳnh cómàu vàng, ở nhiệt độ cao hơn hơi lưu huỳnh có màu đỏ, ở nhiệt độ cao hơn 650oC hơilưu huỳnh có màu vàng rơm.
2.3.Nhiên liệu :
Nhiên liệu được sử dụng trong hoạt động của dây chuyền là dầu DO.
2.4.Xúc tác: Oxit Vanadi
Ưu điểm:
- V2O5 kém hoạt động hơn Pt nhưng rẻ hơn.
- Độ nhiễm độc asen kém hơn Pt vài ngàn lần.
- Có hoạt tính cao, thời gian sử dụng dài, độ bền cao, trở lực thấp. Loại xúc tác sử dụng tại Xí nghiệp:
Sử dụng chất xúc tác có ký hiệu T-210 trong lớp xúc tác 1,2 (có nồng độ SO cao) và CS-2
110 trong các lớp tiếp xúc 3 và 4 (có nồng độ SO2 thấp).
+ Đường kính ngoài: 9.5 mm+ Đường kính trong: 4.0 mm+ Chiều dài trung bình: 13.0mm
+ V2O5: 6-8%+ K O: 8.0 - 9.0%2
+ SiO : 55-60%2
+ Cs O: 5.0-7.0%2
+ Sử dụng thích hợpcho các lớp 3, 4 ( ở điều kiện nồng độ SO2 thấp, nhiệt độ làm việc thấp).+ Tỷ trọng trungbình: 0.5 – 0.6 kg/lít
Trang 1212+ Đường kính ngoài: 5.5 mm+ Chiều dài trung bình: 9,5 -13.0 mm
+ K O: 9.0–10.0%2
+ SiO : 60-65%2
cho các lớp 1, 2.+ Tỷ trọng trungbình: 0.6 – 0.7 kg/lít
3 Dây chuyền sản xuất Axit Sulfuric:
- Công đoạn hoá lỏng lưu huỳnh- Công đoạn lò đốt lưu huỳnh - nồi hơi- Công đoạn tiếp xúc
- Công đoạn sấy hấp thụ
Dây chuyền sản xuất axit sulfuric từ Lưu huỳnh được mô tả trong sơ đồ công nghệ sau:( Sơ đồ CN đi kèm )
Tóm tắt dây chuyền CN: Lưu huỳnh từ kho chứa được cầu trục múc lên bunke chứa lưu huỳnh, sau
đó vận chuyển vào thiết bị hóa lỏng Lưu huỳnh sau khi được hóa lỏng chảy sang thùng lắng, định kì lấy cặn Sau đó được chuyển sang thùng chứa đặt bơm chìm để bơm lưu huỳnh vào đầu lò đốt Hơi tạo thành được đưa vào nồi hơi để giảm nhiệt độ, rồi sau đó vào thiết bị tiếp xúc chứa xúc tác để tạo phản ứng và tạo ra SO3 Hỗn hợp hơi được chuyển qua các thấp thụ 1 và 2 để loại bỏ tạp chất và sấy khô khí Sau tháp hấp thụ cuối hỗn hợp khí đi vào thiết bị khử mù hay tháp tách giọt trước khi thải ra ngoài trời qua ống thải khí Sản phẩm của các dây chuyền sản xuất axít có 5 loại: sản phẩm axít kỹ thuật, sản phẩm axít acquy, sản phẩm axít tinh khiết loại P, sản phẩm axít tinh khiết loại PA đều có nồng độ ≥ 92,5%; còn sản phẩm nồng độ 76 - 85% đưa sang sản xuất supe lân được chế biến qua bộ
phận trộn để hạ nồng độ axít từ 95 - 98.3 ±0.4% xuống 76 - 85%.
Trang 133.1.Công đoạn hoá lỏng lưu huỳnh:
lỏng lưu huỳnh.
Để tăng cường hoá lỏng, trong thiết bị hoá lỏng có bố trí thiết bị khuấy trộn Lưu huỳnh sau khi được hoá lỏng chảy tràn sang thùng lắng để lắng cặn Cặn trong lưu huỳnh lỏng đượclắng xuống đáy và định kỳ tháo xả ra ngoài Thùng lắng là thiết bị hai vỏ, hơi đi giữa 2 vỏ cótác dụng duy trì nhiệt độ của lưu huỳnh lỏng ở nhiệt độ 140 -145 Cᵒ Lưu huỳnh lỏng sau khi được lắng cặn tiếp tục chảy tràn sang thùng chứa, tại thùng chứa có bố trí bơm kiểu nhúng chìm để bơm lưu huỳnh lên các thùng trung gian đầu lò đốt Để duy trì nhiệt độ lưu huỳnh, tại các thùng chứa lưu huỳnh trung gian đầu lò cũng bố trí áo hơi để gia nhiệt.
Quá trình hoá lỏng lưu huỳnh luôn luôn có hơi nước bay ra với khí H S và hơi lưu 2
huỳnh Để khử hơi này tại bộ phận hoá lỏng có bố trí hệ thống quạt hút và thiết bị dập hơi lưuhuỳnh bằng nước, thiết bị hấp thụ H S bằng bằng dung dịch kiềm có phoi sắt, đồng thời giảm2
nồng độ H2S trong nước và tuần hoàn lại nước hấp thụ Hiệu suất của phản ứng hấp thụ tăng khi nhiệt độ giảm nên dung dịch hấp thụ được giải nhiệt trước khi tuần hoàn.