Báo cáo thực tập bộ môn Quá trình và Thiết bị của ngành Kỹ thuật Hóa học tại Đại học Bách Khoa TPHCM tập trung vào việc phân tích dây chuyền sản xuất axit sulfuric tại Nhà máy Hóa chất Tân Bình. Báo cáo được chia thành các phần chính sau: Tổng Quan Về Nhà Máy Hóa Chất Tân Bình: Bao gồm lịch sử hình thành, vị trí địa lý, các sản phẩm chính, và tổ chức mặt bằng cơ sở. Phần này cũng đề cập đến tổ chức nhân sự và các quy định về an toàn lao động, cũng như hệ thống xử lý nước, khí thải và vệ sinh công nghiệp. Dây Chuyền Công Nghệ Sản Xuất Axit Sulfuric: Cung cấp thông tin khái quát về phân xưởng sản xuất, các nguyên liệu và nhiên liệu sử dụng trong sản xuất, và các sản phẩm của nhà máy. Quy Trình Công Nghệ Sản Xuất Axit Sulfuric: Trình bày sơ đồ công nghệ và mô tả chi tiết quy trình sản xuất axit sulfuric. Thiết Bị - Máy Móc Trong Dây Chuyền Sản Xuất: Liệt kê các thiết bị chính và phụ trong dây chuyền, bao gồm lò đốt lưu huỳnh, tháp chuyển hóa, tháp hấp thụ, hệ thống xử lý khí thải, và các thiết bị trao đổi nhiệt, giải nhiệt, và bồn tuần hoàn axit. Các Sự Cố và Biện Pháp Khắc Phục: Đưa ra các sự cố thường gặp trong từng thiết bị và trong quá trình sản xuất, cùng với cách xử lý khi gặp sự cố mất điện đột ngột và khởi động lại dây chuyền. Kết Quả, Kiến Nghị và Giải Pháp: Tóm tắt kết quả thực tập, các kiến nghị và giải pháp cải tiến. Tài Liệu Tham Khảo: Danh sách các tài liệu được tham khảo trong báo cáo. Mục Lục: I. TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY HÓA CHẤT TÂN BÌNH I.1. Lịch sử hình thành và phát triển I.1.1. Vị trí địa lý I.1.2. Lịch sử hình thành và phát triển I.2. Ngành nghề, các sản phẩm chính và địa bàn kinh doanh I.2.1. Các sản phẩm chính và thị trường tiêu thụ I.2.1.1. Tình hình phát triển kinh doanh I.2.1.2. Chủng loại sản phẩm I.2.1.3. Ứng dụng của sản phẩm acid sulfuric I.2.1.4. Tiêu chuẩn quy định chất lượng sản phẩm I.2.1.5. Thị trường tiêu thụ I.2.2. Tổ chức mặt bằng cơ sở I.2.2.1. Giao thông I.2.2.2. Sơ đồ tổ chức mặt bằng I.2.2.3. Hệ thống cung cấp nguồn năng lượng cho cơ sở I.2.2.4. Hệ thống cấp nước I.2.2.5. Hệ thống thoát nước I.3. Tổ chức nhân sự I.3.1. Sơ đồ tổ chức nhân sự I.3.2. Phân công nhân sự I.4. Các quy định về an toàn lao động trong nhà máy I.5. Xử lý nước, khí thải và vệ sinh công nghiệp I.5.1. Vệ sinh công nghiệp I.5.2. Xử lý nước, khí thải II. DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT AXIT SULFURIC II.1. Thông tin khái quát về phân xưởng sản xuất II.1.1. Tính chất của axit sulfuric II.1.2. Vai trò của acid sulfuric II.1.3. Cơ sở lý thuyết sản xuất axit sulfuric bằng phương pháp tiếp xúc II.2. Nguyên liệu sản xuất II.2.1. Lưu huỳnh II.2.2. Chất xúc tác II.3. Nhiên liệu sản xuất II.3.1. Không khí II.3.2. Nước II.3.3. Điện II.3.4. Dầu DO II.4. Các sản phẩm của nhà máy II.4.1. Sản phẩm chính II.4.2. Chất thải III. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT AXIT SULFURIC III.1. Sơ đồ công nghệ III.2. Mô tả quy trình IV. THIẾT BỊ - MÁY MÓC TRONG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT IV.1. Các thiết bị chính IV.1.1. Lò đốt lưu huỳnh IV.1.2. Tháp chuyển hóa IV.1.3. Tháp hấp thụ 1 IV.1.4. Tháp hấp thụ 2 IV.1.5. Hệ thống xử lý khí thải IV.2. Các thiết bị phụ IV.2.1. Thiết bị trao đổi nhiệt IV.2.2. Thiết bị giải nhiệt IV.2.3. Bồn tuần hoàn axit V. CÁC SỰ CỐ VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC V.1. Đối với từng thiết bị V.2. Trong quá trình sản xuất V.2.1. Cách xử lý khi phải dừng xưởng do mất điện đột ngột V.2.2. Khởi động lại dây chuyền VI. KẾT QUẢ, KIẾN NGHỊ VÀ GIẢI PHÁP VII. TÀI LIỆU THAM KHẢO
TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY HÓA CHẤT TÂN BÌNH 2
Lịch sử hình thành và phát triển
Việc lựa chọn địa điểm có ý nghĩa hết sức quan trọng vì địa điểm ảnh hưởng lớn đến hiệu quả đầu tư cũng như đến điều kiện xã hội và môi trường sinh thái.
Qua khảo sát, việc lựa chọn địa điểm đầu tư tại vị trí đất: Đường số 5, KCN Biên
Hòa 1, phường An Bình, thành phố Biên Hòa, tỉnh Đồng Nai và cách trung tâm thành phố Hồ Chí Minh khoảng 25 km là thiết thực và dễ thực hiện nhất Với lý do:
- Có thể sử dụng chung nguồn nguyên liệu đầu vào cho sản xuất các sản phẩm.
- Lượng nhiệt dư của phân xưởng axit để sử dụng cho các công đoạn sản xuất cô đặc xút, sản xuất axit clohydric (của nhà Máy Hóa chất Biên Hòa), hoặc dùng hơi cho sản xuất các sản phẩm gốc sulfat, gốc muối (của xưởng nghiên cứu thực nghiệm), lượng nhiệt dư này nếu quy ra dầu FO sử dụng cho lò hơi hàng năm cũng khá lớn.
- Gần trung tâm, gần thị trường tiêu thụ sản phẩm, thuận tiện trong việc sản xuất và bán hàng.
- Giảm chi phí đầu tư vì đã có sẵn cơ sở hạ tầng.
I.1.2 Lịch sử hình thành và phát triển
Nhà máy Hóa Chất Tân Bình 2 là một trong 5 thành viên trực thuộc Công ty TNHH Một Thành Viên Hóa Chất Cơ Bản miền Nam – nhà sản xuất hóa chất vô cơ cơ bản hàng đầu Việt Nam, trực thuộc tập đoàn Hóa Chất Việt Nam Qúa trình hình thành và phát triển của Nhà máy đã trải qua nhiều giai đoạn.
Năm 1969, Nhà Máy Hóa Chất Tân Bình có tên gọi là COPHATA được xây dựng và do một người Hoa làm chủ Lúc bấy giờ nhà máy sản xuất axit sulfuric và phèn đơn. Đến năm 1973, nhà máy sản xuất thêm hidroxit nhôm
Sau ngày miền Nam hoàn toàn giải phóng, nhà máy được Nhà nước tiếp quản và giao cho Công ty Hóa Chất Cơ Bản Miền Nam quản lý Kể từ đó nhà máy đổi tên thành Hóa Chất Tân Bình Năm 2001, thực hiện chủ trương của Hội đồng Nhân Dân Tp.HCM trong bảo vệ môi trường, Nhà máy tiến hành di dời 3 dây chuyền sang nhà máy Hóa Chất Biên Hòa và Tân Bình 2
Nhà Máy Hóa Chất Tân Bình 2 được tổng Công ty Hóa chất Việt Nam thành lập theo quyết định số 164/QĐ_HCVN ngày 24/4/2009 trên cơ sở tách một phần nhà máy Hóa chất Biên Hòa tọa lạc tại KCN Biên Hòa I
Hiện nay, Nhà Máy Hòa chất Tân Bình 2 hoạt động với 2 dây chuyền sản xuất: dây chuyền sản xuất axit sulfuric công suất 60.000 tấn/năm và dây chuyền sản xuất muối nhôm sunfat công suất 8.000 tấn/năm Các chủng loại sản phẩm được sản xuất bao gồm:
- Axit sulfuric (cấp kỹ thuật).
- Phèn nhôm sulfat: 17% Al2O3, 15% Al2O3 và 7,5 % Al2O3 (dạng lỏng) - Natri bisulfit NaHSO3.
Tuy chỉ mới thành lập, nhưng nhà máy đã và đang hoạt động hiệu quả, phát huy các thế mạnh với ưu thế được tiếp cận và đầu tư dây chuyền công nghệ sản xuất tiên tiến.
Các sản phẩm của nhà máy là một trong những hợp chất vô cơ, đóng vai trò quan trọng phục vụ cho các ngành công nghiệp khác trong cả nước. Định hướng phát triển của nhà máy là mở rộng hoạt động sản xuất kinh doanh, phát triển ổn định và trở thành một trong những nhà máy uy tín cung cấp hợp chất vô cơ cơ bản khu vực phía Nam Với tuổi đời còn trẻ nhà máy luôn củng cố, xây dựng nhằm hoàn thiện lại bộ máy quản lý, nâng cao hiệu quả công tác quản lý và sản xuất phù hợp với các hệ thống quản lý chất lượng, quản lý môi trường.
Website: http://www.sochemvn.com/
Ngành nghề, các sản phẩm chính và địa bàn kinh doanh
I.2.1 Các sản phẩm chính và thị trường tiêu thụ I.2.1.1 Tình hình phát triển kinh doanh
2 Sử dụng sản xuất nội bộ 2,500 2,810 2,345 1,956
3 Kinh doanh (trong nước & xuất khẩu) 51,800 52,190 58,655 67,044
Bảng 1 Chương trình sản xuất và tiêu thụ axit sulfuric (đơn vị: tấn/năm)
Vì phần báo cáo này tập trung vào dây chuyền sản xuất axit sulfuric, trên đây là bảng thống kê chương trình sản xuất và tiêu thụ axit sulfuric giai đoạn 2016-2019. Đối với sản phẩm axit sulfuric, với nhu cầu thị trường ngày càng tăng, kế hoạch sản xuất từ năm 2009 đạt 100% thiết kế sẽ đảm bảo được nhu cầu tiêu thụ Vì vậy, nhà máy sẽ có hướng đầu tư nâng công suất dây chuyền lên 100.000 tấn/năm cho tương lai.
Tên sản phẩm Công thức hóa học Hàm lượng chính
Axit Sulfuric (cấp kỹ thuật/cấp tinh khiết)
- Được sản xuất từ nguyên liệu lưu huỳnh theo phương pháp tiếp xúc.
- Dùng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như sản xuất phèn lọc nước, ắc quy, luyện kim, chất tẩy rửa, chế biến dầu mỏ, phân bón, phẩm nhuộm, thuốc nổ, tơ sợi, giấy, sơn, dược phẩm, chất dẻo, các sản phẩm gốc sunfat
- Được sản xuất từ nguyên liệu lưu huỳnh theo phương pháp tiếp xúc.
- Dùng trong phòng thí nghiệm, công nghệ điện tử và sản xuất các sản phẩm chất lượng cao.
Phèn Nhôm Sulfat (cấp kỹ thuật)
17 % Al2O3 (dạng rắn) 15 % Al2O3 (dạng rắn)
- Được sản xuất từ nguyên liệu Hidroxit Nhôm Al(OH) 3 và Axit Sulfuric cấp kỹ thuật.
- Dùng trong ngành sản xuất giấy, lọc nước, dược phẩm…
Bảng 2 Chủng loại sản phẩm chính của nhà máy
I.2.1.3 Ứng dụng của sản phẩm acid sulfuric
Hình 2 Ứng dụng của axit sulfuric trong công nghiệp
I.2.1.4 Tiêu chuẩn qui định chất lượng sản phẩm
- Chất lỏng sánh, tỷ trọng ¿ 1,8 g/cm 2 - H2SO4 ≥ 97%
I.2.1.5 Thị trường tiêu thụ Đối với ngành sản xuất công nghiệp trong nước, đây là nguồn nguyên liệu chủ yếu:
- Hiện nay Nhà máy có một lượng khách hàng truyền thống và những hộ tiêu thụ lớn, ổn định sẽ ký hợp đồng tiêu thụ hằng năm.
- Các sản phẩm có thể bán tại Nhà máy hoặc cung cấp đến nơi hộ sử dụng tùy theo yêu cầu của khách hàng. Đối với thị trường quốc tế: xuất khẩu sản phẩm có thể thực hiện theo các phương thức giao hàng tại biên giới (đối với Campuchia, Lào) hoặc đối với các nước tùy theo yêu cầu của khách hàng với đầy đủ thủ tục buôn bán quốc tế.
Nhằm tăng sự cạnh tranh và mở rộng thị trường Công ty đã có sự điều chỉnh về giá cả, trong dự án sẽ tính đến hội nhập thị trường AFTA, sản phẩm xuất khẩu sẽ có mức giá bán thấp hơn giá bán ở thị trường trong nước và ngang bằng với các nước có sản xuất các sản phẩm này. Để đảm bảo tránh tồn kho lớn, ứ đọng sản phẩm, việc lập kế hoạch và chương trình giao hàng được thực hiện thao từng quý trong năm nhằm góp phần chủ động và tăng hiệu quả trong hoạt động sản xuất kinh doanh.
I.2.2 Tổ chức mặt bằng cơ sở I.2.2.1 Giao thông
Hiện nay Nhà máy đã có hệ thống giao thông đường bộ hoàn chỉnh Dự án tính đến phần đường nội bộ dành cho khu đất xây dựng các phân xưởng mới, đảm bảo thuận lợi cho việc vận chuyển nguyên liệu và sản phẩm vào ra và đi lại trong Nhà máy.
Các giải pháp đảm bảo kết cấu hạ tầng và phục vụ sản xuất được tính toán trên cơ sở đảm bảo đáp ứng cho sản xuất và mang tính kinh tế nhất.
I.2.2.2 Sơ đồ tổ chức mặt bằng
Dựa vào công suất, phương án kỹ thuật công nghệ và bố trí lắp đặt thiết bị đối với từng dây chuyền sản xuất, dự án đã xác định được quy mô các hạng mục công trình như sau:
- Nhà bảo vệ: 18 m 2 - Nhà vận hành axit sulfuric: 54 m 2 - Nhà quạt gió và turbine: 120 m 2 - Phân xưởng axit sulfuric: 1924 m 2
- Hệ thống xử lý nước thải: 45 m 2 - Trạm biến thế: 16 m 2
- Bể chứa nước cấp: 48 m 2 - Bể chứa nước thải công nghiệp:
Hình 3 Sơ đồ bố trí phân xưởng của nhà máy
I.2.2.3 Hệ thống cung cấp nguồn năng lượng cho cơ sở
- Nguồn điện: Công ty Điện lực Biên Hòa, mạng lưới điện quốc gia.
- Nguồn xăng dầu: các Công ty xăng dầu thuộc khu vực TP.HCM và Đồng Nai.
- Nguồn hơi: Công ty cấp nước Đồng Nai và trạm bơm nhà máy Hóa chất Biên Hòa cung cấp cho các lò hơi trong nhà máy.
Hiện trạng cấp nước: theo thực tế Nhà máy Hóa Chất Tân Bình 2 được cấp nước cho sản xuất và sinh hoạt từ 2 nguồn – nguồn nước thủy cục của khu công nghiệp và nguồn nước bơm trực tiếp từ sông Đồng Nai Hiện nay nhu cầu sử dụng nước cho sản xuất tăng từ 85 – 90 m 3 /h và 7 m 3 /ngày đêm đối với nước cấp sinh hoạt.
Yêu cầu về chất lượng nước:
- Đối với nước cấp cho sản xuất (các khâu bổ sung nước cho các quá trình phản ứng, làm nguội…) có thể sử dụng nguồn nước thủy cục không qua xử lý.
- Đối với nước cấp cho các lò hơi có chất lượng pH ≥ 7, độ cứng ≤ 15 ppm, Fe ≤ 0,3 mg/l.
- Đối với nước cấp cho sinh hoạt phải đạt tiêu chuẩn 55/1992/QĐYT là pH 6,5-7,5, độ cứng ≤ 40 ppm, Fe ≤ 0,3 mg/l
Nguồn nước thải từ quá trình sản xuất chủ yếu là do vệ sinh thiết bị, nhà xưởng nên có nồng độ axit cao (pH = 2 – 3).
Phương án xử lý: Tập trung nguồn thải vào bể chứa nước thải của từng phân xưởng – xử lý sơ bộ sau đó qua hệ thống xử lý chung trước khi thải ra ngoài Chất lượng nước thải sau khi xử lý phải đạt tiêu chuẩn cấp nước thải (theo QCVN 40:2011, cột A).
Hiện tại, ở Nhà máy Hóa Chất Tân Bình 2 đã có hệ thống xử lý nước thải cho từng dây chuyền sản xuất Trong dự án chỉ cần bổ sung thêm hệ thống nước thải của các phân xưởng mới và hồ xử lý tập trung trước khi thải ra sông.
Tổ chức nhân sự
I.3.1 Sơ đồ tổ chức nhân sự
Hình 4 Sơ đồ tổ chức Nhà máy Hóa chất Tân Bình 2
- Dây chuyền sản xuất axit sulfuric hoạt động liên tục 24/24 giờ.
- Tổng thời gian hoạt động liên tục 300 ngày/năm.
- Biên chế nhân lực cho phân xưởng sản xuất axit sulfuric:
Cán bộ quản lý, kỹ thuật phân xưởng: chịu trách nhiệm phụ trách nguồn lực và điều hành sản xuất của xưởng – 4 kỹ sư.
Công nhân vận hành: phụ trách vận hành toàn bộ dây chuyền – 16 công nhân.
Công nhân phụ trợ: phụ trách vệ sinh công nghiệp, bốc xếp, sản xuất phụ – 33 công nhân.
Các quy định về an toàn lao động trong nhà máy
Để phòng chống các sự cố cháy nổ cần áp dụng đồng bộ các biện pháp về kỹ thuật, tổ chức huấn luyện, tuyên truyền giáo dục và pháp chế:
- Các máy móc thiết bị được bố trí đảm bảo trật tự, gọn và tạo khoảng cách an toàn cho công nhân khi có sự cố cháy nổ xảy ra.
- Hệ thống dây điện, các chỗ tiếp xúc, cầu dao điện có thể gây tia lửa được bố trí thật an toàn.
- Trong các khu sản xuất cần lắp đặt hệ thống báo cháy, hệ thống thông tin báo động Bố trí các bình cứu hỏa cầm tay ở những vị trí thích hợp nhất để tiện sử dụng, các phương tiện chữa cháy sẽ luôn được kiểm tra thường xuyên và đảm bảo trong tình trạng sẵn sàng.
- Cách ly các công đoạn dễ cháy ra khu vực riêng Các chất dễ cháy như các loại hóa chất, nhiên liệu được chứa trong các kho cách ly riêng biệt, tránh xa các nguồn có khả năng phát lửa.
- Ngoài ra Nhà máy sẽ thường xuyên tổ chức tập luyện, nâng cao ý thức phòng cháy, chống cháy tốt cho toàn thể CBCNV thông qua các lớp tập huấn PCCC.
- Tất cả các vấn đề trên sẽ tuân thủ theo các hướng dẫn về PCCC do Bộ Công An ban hành.
Xử lý nước, khí thải và vệ sinh công nghiệp
Vệ sinh công nghiệp gồm bảo trì máy móc, thiết bị, vệ sinh phân xưởng và thu gom chất thải Cần dừng máy trước khi kiểm tra, bảo trì.
- Đối với hệ thống xử lý khí thải:
Tháp xử lý khí thải: sử dụng cửa người để vào kiểm tra, sửa chữa.
Hệ thống ống dẫn: khoét lỗ ở vị trí thích hợp, vệ sinh bằng cách gõ sơ sulfat cho rớt cặn, sau đó đem cặn đi xử lý Nếu có chỗ bị mòn, ta có thể hàn đắp hoặc hư hỏng nhiều chỗ thì thay mới.
- Đối với lò đốt: kiểm tra bằng cách vào bên trong kiểm tra mạch vữa, gạch, các vách ngăn … nhưng do nhiệt độ trong lò rất cao (900 – 1100 oC) nên cần để nguội trong thời gian 60 – 72h sau khi dùng máy Để thực hiện công việc này cần có thời gian dừng máy dài ngày (đại tu dây chuyền, thời gian 15 – 20 ngày)
Kiểm tra đường ống SO3 vào và ống dẫn acid vào ra.
Do chênh lệch áp cao ở 2 đầu vào và ra, thiết bị lọc mù có thể bị móp, cần đánh giá mức độ hư hại để thay mới.
Máng tưới cần được kiểm tra và thay mới.
Đệm không cần vệ sinh (đã sử dụng 10 năm chưa thay mới).
- Thiết bị cần vệ sinh nhiều nhất là tháp chuyển hóa (nhất là lớp 1) do bề mặt bị bụi bám nhiều gây trở lực
I.5.2 Xử lý nước, khí thải
- Đối với nguồn gây ô nhiễm không khí:
Xây dựng các hệ thống xử lý khí cho dây chuyền sản xuất axit sulfuric và dây chuyền sản xuất xuất sản phẩm gốc sulfate Nguồn khí thải sau khi qua các hệ thống xử lý khí đến ống khói và được thải ra môi trường - đạt tiêu chuẩn QCVN 19:2009.
Khí thải máy phát điện được phát tán ra môi trường bằng ống khói có chiều cao 40 m, nồng độ khí thải được pha loãng và tải đi xa Ngoài ra, máy phát điện chỉ sử dụng dự phòng khi điện lưới mất nên thời gian hoạt động là rất nhỏ - do vậy ảnh hưởng của khí thải máy phát điện xem như là không đáng kể.
- Đối với nguồn gây ô nhiễm nước:
Nước thải sản xuất: xây dựng hệ thống xử lý nước thải, nước thải từ các phân xưởng sản xuất được thu gom về bể thu gom qua hệ thống ống dẫn Tại bể thu gom, nước thải được trung hòa đến pH = 7 (nhờ bộ điều khiển pH tự động) sau đó được bơm vào thiết bị lắng (quá trình lắng được thực hiện liên tục hoặc gián đoạn), nước trong sau lắng được đến bể thải chung, điều chỉnh pH lần cuối trước khi thải ra nguồn tiếp nhận là sông Đồng Nai Bùn lắng được đưa vào máy ép, sau đó đưa vào kho chất thải lưu chứa và giao cho đơn vị có chức năng xử lý.
Nước thải sinh hoạt: Xây dựng hệ thống nước sinh hoạt và các hầm tự hoại đúng theo quy định của Bộ Xây Dựng.
- Đối với nguồn gây ô nhiễm tiếng ồn:
Xây dựng phòng cách âm đối với nhà quạt gió – đảm bảo chỉ đo đạc nhỏ hơn tiêu chuẩn cho phép.
- Đối với nguồn thải rắn:
Dây chuyền sản xuất axit: Cặn lưu huỳnh.
Đối với chất thải trong quá trình sản xuất thu gom theo định kỳ và hợp đồng với đơn vị chức năng là Công ty Môi trường đô thị xử lý. Đối với các loại rác thải sinh hoạt được thu gom vào thùng rác và đổ bỏ theo đúng quy định.
DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT AXIT SULFURIC
Nguyên liệu sản xuất
Lưu huỳnh nguyên tố là một trong những dạng nguyên liệu tốt nhất để sản xuất axit sunfuric Việc sử dụng lưu huỳnh thay cho các nguyên liệu khác là do:
- Khi đốt lưu huỳnh ta thu được hỗn hợp khí có hàm lượng SO2 cao Điều này rất quan trọng trong quy trình sản xuất axit sulfuric theo phương pháp tiếp xúc.
- Khi sản xuất quy mô lớn và xa vùng nguyên liệu thì lưu huỳnh nguyên tố lại là nguyên liệu rẻ tiền
- Lưu huỳnh chứa rất ít tạp chất, đặc biệt là không có Arsen, và khi cháy không tạo xỉ, không gây ngộ độc xúc tác nên các công đoạn sản xuất được rút ngắn rất nhiều.
- Sử dụng lưu huỳnh sẽ bớt đi một số công đoạn tinh chế khí, dẫn đến bớt đi được các thiết bị: lò tầng sôi, lọc điện khô, tháp rửa, lọc điện ướt từ đó giảm chi phí đầu tư.
- Nếu sử dụng quặng pyrit làm nguyên liệu khi đốt sẽ dẫn đến tạo nhiều chất thải rắn nhất là xỉ pyrit rất khó xử lý, dẫn đến tăng chi phí đầu tư và thường gây ô nhiễm môi trường (thực tế thường kết hợp với sản xuất thép, lưu huỳnh là sản phẩm phụ).
Muối sulfat là nguồn nguyên liệu phong phú để sản xuất axit sulfuric Trong đó, được dùng nhiều nhất là CaSO4 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 ximăng.
Lưu huỳnh là sản phẩm từ mỏ thiên nhiên hoặc được thu hồi từ các nguồn khí thải (chủ yếu hiện nay là thu hồi từ các nhà máy lọc dầu) Nước ta không có mỏ lưu huỳnh và công nghiệp hóa dầu chưa phát triển nên phải nhập khẩu từ các nước trong khu vực như Singapore, Malaysia, Indonesia và các nước Trung Đông.
Phương thức vận chuyển: bằng đường biển tới cảng Sài Gòn và sau đó bằng đường bộ về kho nhà máy Khối lượng đóng gói: bao 50 kg, bao 1 tấn
Nhu cầu sử dụng của nhà máy: 20.000-21.000 tấn/năm Lượng lưu huỳnh dự trữ tối đa: 3.400 tấn (2 tháng sản xuất).
Yêu cầu về lưu huỳnh được sử dụng cho dây chuyền sản xuất:
- Lưu huỳnh dạng bột, hàm lượng S: ≥ 99,5%.
Hình 5 Lưu huỳnh nguyên liệu dạng bột
Quá trình oxi hóa SO2 trên xúc tác được xem là quá trình oxi hóa dị thể Có rất nhiều chất có khả năng xúc tác cho phản ứng oxi hóa này như các kim loại nhóm Platin, sắt oxit, đồng oxit, vanadi oxit,… Giai đoạn chuyển hóa SO2 thành SO3 trong dây chuyền sản xuất axit sulfuric của Nhà máy Hóa Chất Tân Bình 2 cũng sử dụng V2O5 làm chất xúc tác.
- Các thành phần chính có trong xúc tác Vanadi:
Oxit V2O5 là thành phần hoạt tính của xúc tác, chiếm khoảng 5 – 12% hàm lượng.
Muối của kim loại Kiềm (K, Na, Li, …) là chất kích động, làm tăng hoạt tính xúc tác lên hàng trăm lần Tỉ lệ kim loại kiềm và vanadi oxit (Me2O : V2O5) dao động từ 1:1 đến 6:1 Khi tăng tỉ lệ này lên, nhiệt độ hoạt tính xúc tác giảm và độ bền nhiệt tăng.
Ngoài nhóm kim loại kiềm, các nguyên tố nhóm Lantan (La, Ce, Pr, …) cũng là chất kích động tốt cho xúc tác Vanadi.
SiO2 ở dạng xốp (silicagel, zeolit, kali silicat,…) đóng vai trò chất màng, có tác dụng tăng bề mặt tiếp xúc pha của chất xúc tác và ổn định chất hoạt tính (V2O5) trên bề mặt xúc tác
V2O5 được dùng làm xúc tác trong quá trình sản xuất H2SO4 tại Nhà máy Hóa Chất Tân Bình 2 do các ưu điểm sau:
- Xúc tác V2O5 có hoạt tính mạnh và rẻ hơn các xúc tác khác (khoảng 130 triệu/m 3 ).
- Độ nhiễm độc arsen của V2O5 kém hơn Pt vài ngàn lần.
- Độ bền nhiệt, bền cơ học cao.
Chất xúc tác Vanadi được chế tạo dưới dạng viên, hình trụ có gờ, vòng, hạt, hình cầu,
Hình 6 Các hình dạng của xúc tác V 2 O 5
Nhà máy Hóa Chất Tân Bình 2 sử dụng xúc tác V2O5 có những đặc điểm sau:
Loại Hình dáng Thành phần chính Giới hạn nhiệt độ
-Chiều dài trung bình: 9,5 – 12 mm.
Có thể hoạt động liên tục ở 630 o C và đạt đỉnh ở 650 o C.
Bảng 3 Đặc điểm chất xúc tác V 2 O 5 được Nhà máy sử dụng
Nhiên liệu sản xuất
Sử dụng không khí chứa 21% O2 và 79% N2 với lưu lượng 10000 m 3 /h.
Oxy dùng trong quá trình oxy hóa S thành SO2 và oxy hóa SO2 thành SO3 (với sự có mặt của xúc tác V2O5) Nitơ là khí trơ không tham gia phản ứng (tại điều kiện nhiệt, áp suất của lò) Không khí phải được lọc sạch bụi và sấy khô bằng axit sulfuric đến độ ẩm
≤0,01% hay 0,08 g/cm 3 khí Nếu độ ẩm này vượt quá giới cho phép sẽ sinh ra mù axit ngay tại tháp chuyển hóa và tháp hấp thụ.
Tại phân xưởng nước được sử dụng vào một số mục đích sau:
- Hơi nước bão hoà dùng để hóa lỏng lưu huỳnh.
- Nước ngưng xả ra từ các giàn gia nhiệt được dẫn về thùng chứa để sử dụng lại.
- Nước dùng để pha vào axit monohydrat ở thùng tuần hoàn và pha loãng axit.
- Nước mềm cấp cho nồi hơi để sản xuất hơi bão hòa cung cấp cho hầm nấu lưu huỳnh và được bơm lên thùng chứa để tái sử dụng Ở đây, chúng được xử lí rồi lại bơm đến nồi hơi.
- Nước làm lạnh axit là nước tuần hoàn tưới cho các dàn làm lạnh axit Yêu cầu nước làm lạnh phải có độ pH từ 7 – 7,5, nhiệt độ cao nhất không quá 35 o C.
Trong quá trình sản xuất điện được sử dụng để vận hành các trang thiết bị, máy móc.
Dầu DO là nhiên liệu để phục vụ cho việc khởi động lại xưởng sau mỗi lần dừng dây chuyền để đại tu, sửa chữa trong thời gian dài nhằm gia nhiệt cho các thiết bị như lò đốt lưu huỳnh, tháp tiếp xúc, tháp sấy, Áp lực cấp dầu vào khoảng 8 kg/cm 2
Lượng tiêu hao nguyên liệu cũng như nhiên liệu cho dây chuyền sản xuất trong 1 năm được liệt kê ở bảng dưới:
STT Nguyên liệu – Nhiên liệu Đơn vị tính Lượng tiêu hao
Bảng 4 Lượng tiêu hao nguyên liệu – nhiên liệu để sản xuất axit sulfuric trong 1 năm
Các sản phẩm của nhà máy
Thành phần axit sulfuric thành phẩm: - Hàm lượng H2SO4 98,3%.
Lượng axit thành phẩm sản xuất được trong 1 năm: 69000 tấn (số liệu năm 2019)
Khí thải xả vào không khí với lưu lượng 7000-8000 m 3 /h được kiểm soát không quá 0,05 mg SO2 /m 3 khí thải.
Khí SO3 thoát ra ở thiết bị hay đường ống sẽ kết hợp với nước trong không khí ẩm tạo thành mù axit cho nên không được để hàm lượng SO3 trong không khí ở khu vực sản xuất quá 0,08 mg/m 3
Nếu axit sulfuric bị rò rỉ từ một số thiết bị hay đường ống, phải tìm cách khắc phục chỗ rò rỉ ngay Axit từ ống gang giàn làm lạnh rò ra làm nước tuần hoàn có tính axit, phải trung hòa dòng nước bằng vôi đến pH¿ 7 – 7,5.
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT AXIT SULFURIC
Sơ đồ công nghệ
Hình 7 Sơ đồ quy trình sản xuất H 2 SO 4 và các nguồn phát sinh chất thải
Mô tả quy trình
Quy trình sản xuất axit sulfuric tại Nhà máy Hóa chất Tân Bình 2 gồm 4 giai đoạn chính:
- Giai đoạn nấu chảy lưu huỳnh:
Nguyên liệu lưu huỳnh rắn từ kho chứa lưu huỳnh được công nhân nạp liệu vào hầm nấu chảy lưu huỳnh Tại đây lưu huỳnh được gia nhiệt gián tiếp bằng hơi nước bảo hòa tan chảy thành lỏng ở nhiệt độ thích hợp Lưu huỳnh lỏng sẽ được bơm vào lò đốt để thực hiện giai đoạn đốt cháy.
- Giai đoạn đốt cháy tạo khí SO 2
Giai đoạn này được thực hiện trong lò đốt, tại đây lưu huỳnh lỏng cùng với dòng không khí khô gặp nhiệt độ cao sẽ tự bốc cháy tạo khí SO2 và sinh nhiệt cung cấp nhiệt cho hai nồi hơi Dòng khí SO2 sau khi qua nồi hơi để tận dụng nhiệt dư sẽ qua tháp lọc bụi trước khi vào tháp xúc tác chuyển hóa.
- Giai đoạn chuyển hóa SO 2 thành SO 3
Quá trình này được thực hiện ở tháp xúc tác chuyển hóa, tháp xúc tác có 4 lớp.
Dòng SO2 sau quá trình lọc bụi được đưa vào lớp 1 của tháp xúc tác để chuyển hóa thành SO3,quá trình chuyển hóa là quá trình tỏa nhiệt nên hỗn hợp khí ra khỏi lớp 1 được đưa qua nồi hơi 2 để tận dùng nhiệt dư rồi quay lại lớp 2 của tháp chuyển hóa Hỗn hợp khí ra khỏi lớp 2 được cho quay lại lớp 3 của tháp chuyển hóa.
Hỗn hợp khí ra khỏi lớp 3 chủ yếu là SO3 được đưa vào thiết bị trao đổi nhiệt để làm nguội chuẩn bị cho giai đoạn hấp thụ.
- Giai đoạn hấp thụ SO 3 thành H 2 SO 4
Quá trình hấp thụ SO3 là quá trình hấp thụ kép, giai đoạn này được thực hiện hai tháp hấp thụ I và tháp hấp thụ II Tháp hấp thụ là tháp đệm, dung dịch hấp thụ là axit sulfuric đậm đặc 98,5% (oleum).
Hỗn hợp khí SO3 từ lớp 3 sau khi được làm nguội được đưa vào đáy tháp hấp thụ I,dung dịch axit hấp thụ được tưới từ đỉnh tháp, quá trình hấp thụ diễn ra trên bề mặt lớp đệm tạo dung dich H2SO4 quay lại về bồn tuần hoàn axit.
Hỗn hợp khí ra khỏi tháp hấp thụ 1 chủ yếu là SO2 chưa chuyển hóa và một phần SO3 chưa được hấp thụ sẽ cho quay lại lớp 4 vào lớp 5 của tháp chuyển hóa để chuyển hóa hòan toàn SO2 thành SO3 Dòng khi ra khỏi lớp 5 sẽ cho qua thiết bị làm trao đổi nhiệt để giảm nhiệt độ dòng khí trước khi cho hấp thụ kép ở tháp hấp thụ II Quá trình hấp thụ diễn ra giống như tháp hấp thụ I.
Dòng khí ra khỏi tháp hấp thụ II sẽ cho quá tháp xử lý khí dạng tháp đệm, dung dịch hấp thụ là Natri Hydroxide (NaOH) để hấp thụ phần nhỏ SO2 và SO3 còn lại trong dòng khí Dòng khí sạch sau tháp xử lý được thải ra môi trường Dung dịch sau hấp thụ được thu hồi và cung cấp cho các khách hàng có nhu cầu sử dụng.
Dòng thành phẩm axit sulfuric H2SO4 từ hai tháp hấp thụ được hồi lưu về bồn tuần hoàn, tại đây dòng axit sulfuric được pha loãng tới nồng độ thích hợp rồi được bơm về hai bồn chứa axit thành phẩm.
THIẾT BỊ - MÁY MÓC TRONG DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT
Các thiết bị chính
IV.1.1 Lò đốt lưu huỳnh
Nhiệm vụ: Đốt lưu huỳnh lỏng thành lưu huỳnh ở dạng hơi để hơi lưu huỳnh khi gặp không khí sẽ bị oxi hóa tạo thành khí SO2.
Hình 8 Lò đốt lưu huỳnh Chú thích: 1: cửa vào lưu huỳnh lỏng.
2: cửa dẫn hơi nước gia nhiệt cho vòi phun.
3: cửa ra hơi ngưng tụ 7: tường gạch, vỏ ngoài thép.
4: béc phun lưu huỳnh 8, 9, 10: tường ngăn.
5: cửa vào không khí khô 11: cửa ra hỗn hợp khí SO2.
- Lò có dạng hình trụ nằm ngang có thể tích khoảng 80 m 3 , dài 19 m, đường kính 3.500 m được chia làm 4 ngăn để tăng thời gian để đốt triệt để lưu huỳnh đồng thời chắn ngọn lửa tránh làm hỏng nồi hơi.
- Vỏ lò làm bằng thép A515, vì lò đốt làm việc ở nhiệt độ cao (950-1050 o C) nên bên trong được lót bằng 2 lớp gạch sa mốt A chịu lửa và 1 lớp gạch cao nhôm, mỗi lớp dày 114 mm, công dụng của lớp gạch này là bảo vệ vật liệu đồng thời giữ nhiệt cho lò khi lò có sự cố phải ngừng làm việc trong thời gian ngắn Ngoài cùng phủ một lớp nhôm che mưa.
- Béc phun dài 2 m có nhiệm vụ phun lưu huỳnh vào lò.
Lưu huỳnh sau khi nấu chảy và tách cặn được bơm thổi vào lò ở dạng sương mịn qua béc phun Lưu huỳnh lỏng ở nhiệt độ khoảng 140 o C hóa hơi thành S2 gặp không khí vào lò ở đầu lò phản ứng tạo thành SO2 (900 o C) Phần lưu huỳnh chưa phản ứng hết tiếp tục qua 3 ngăn còn lại để phản ứng hoàn toàn.
- Thể tích lò: 80 m 3 - Chiều dài súng phun: 2000 mm.
* Các thông số hóa lý khác:
- Năng suất làm việc của lò (theo tỷ lệ không khí khô: lưu huỳnh):
- Nhiệt độ làm việc của lò: 850 – 1100 o C.
- Nhiệt độ lưu huỳnh vào: 140 o C.
- Lưu lượng lưu huỳnh vào: 2,5 – 3 tấn/h.
- Lưu lượng không khí khô đi vào: 15000 m 3 /h.
- Áp suất lưu huỳnh vào: 4 bar.
Nhiệm vụ: Là nơi xảy ra phản ứng chuyển SO2 thành SO3 với sự có mặt của xúc tác V2O5.
Cấu tạo chung: Tháp hình trụ đứng, gồm 5 lớp riêng rẽ có cấu tạo giống nhau được xếp chồng lên nhau và cố định bằng mối hàn Bên ngoài tháp ở mỗi lớp được bố trí các ống dẫn khí vào, ra khỏi tháp, các cửa người Bên trong tháp, lớp xúc tác và lớp thạch anh được rải đều trên các miếng ghi đỡ Các ghi đỡ được giữ cố định bởi các cột trụ chạy dọc thân tháp
Bố trí bên trong tháp được biểu diễn bởi hình sau:
1,2,3,4,5: cửa vào dòng khí SO2. 6,7,8,9,10: cửa ra dòng khí SO3.
Cấu tạo và chức năng từng bộ phận của 1 lớp tháp chuyển hóa:
- Phần thân: hình trụ, vỏ ngoài được làm bằng thép A515, bên ngoài vỏ thép được bọc một lớp bảo ôn bằng tôn giúp hạn chế thất thoát nhiệt cho tháp Đặc biệt ở lớp1 do vận hành ở nhiệt độ cao nên để đảm bảo an toàn, ở đây được lót thêm một lớp gạch chịu lửa ở đáy và xung quanh thân Ống dẫn khí SO2 đi vào được đặt ở trên và ống dẫn khí SO3 đi ra đặt ở dưới
- Ghi đỡ: là nơi để đặt lớp sỏi thạch anh và lớp xúc tác Ghi đỡ làm bằng gang, được ghép bởi 8 miếng ghi rời lại thành hình tròn Trên bề mặt của các ghi có các rãnh có độ lớn vừa phải để cho dòng khí đi qua trong khi lớp xúc tác bị giữ lại Các miếng ghi rời có những mảnh khuyết để khi ghép lại sẽ tạo thành các hình tròn cho các trụ xuyên qua Trong mỗi lớp của tháp chuyển hóa, ghi đỡ sẽ được đặt phía trên so với cửa ra dòng khí SO3
- Lớp đệm: bằng sỏi thạch anh, bao gồm 2 lớp, 1 lớp được rải trên ghi đỡ và đồng thời ở dưới lớp xúc tác, lớp còn lại ở trên lớp xúc tác 2 lớp này có độ dày bằng nhau Lớp đệm phía trên có tác dụng giảm tốc độ dòng khí đi vào vì nếu dòng khí tiếp xúc với lớp xúc tác với tốc độ lớn sẽ khiến cho lớp xúc tác bị xáo trộn, hoặc bị vỡ Lớp trên này cũng có tác dụng phân phối dòng khí đều theo tiết diện ngang của lớp xúc tác giúp nâng cao hiệu suất chuyển hóa Lớp đệm bên dưới giúp bảo vệ lớp xúc tác khỏi sự ảnh hưởng của chất liệu làm ghi đỡ, đồng thời ngăn lớp xúc tác không bị rơi xuống bịt kín các rãnh khí trên tấm ghi Ngoài ra, các lớp đệm này cũng có tác dụng duy trì nhiệt độ ổn định trên toàn bộ thể tích lớp xúc tác.
- Lớp xúc tác: V2O5 được rải trên các lớp đệm thành các lớp xúc tác hình trụ Thể tích của lớp xúc tác thay đổi theo từng lớp tháp, được điều chỉnh thích hợp để tối ưu độ chuyển hóa của dòng khí
- Các cột trụ: làm bằng gang, bao gồm 1 trụ giữa và 8 trụ bên chạy dọc theo thân tháp, xuyên qua các lỗ trên bề mặt các ghi đỡ, giúp cố định các tấm ghi Các trụ này không phải ở dạng nguyên khối mà được chia làm 2 phần Phần dưới được hàn dính với đáy tháp Sau khi cho các tấm ghi vào trong tháp, phần trên của trụ mới được hàn vào đỉnh tháp, và cho xuyên qua các lỗ ghi Ban đầu đường kính của trụ lớn hơn các lỗ trên tấm ghi, sau đó được làm cho nhỏ lại để xuyên qua rồi cho trở lại kích thước ban đầu để cố định ghi một cách chắc chắn.
- Cửa người: ở mỗi lớp tháp, cửa người được bố trí ở 2 vị trí Một cửa nằm phía trên so với vị trí lớp xúc tác để có thể thay thế lớp đệm, lớp xúc tác khi chúng họat động kém hiệu quả hoặc gặp phải sự cố Cửa còn lại nằm bên dưới tấm ghi đỡ dùng để vệ sinh, bảo trì ghi đỡ khi cần thiết
Dòng khí SO2 được đưa vào một lớp của tháp chuyển hóa thông qua ống dẫn khí vào ở trên, đi vào phần không gian trống phía trên Sau đó dòng khí sẽ đi qua lớp đệm bằng sỏi thạch anh thứ 1, giảm tốc độ và phân tán đều vào lớp xúc tác V2O5 để phản ứng xảy ra tạo SO3 Sau đó dòng khí đi qua lớp đệm thứ 2, xuyên qua các rãnh trên bề mặt ghi đỡ xuống phần không gian trống phía dưới rồi đi ra ngoài thông qua ống dẫn khí ở đáy.
Vì sự chuyển hóa là không hoàn toàn nên sau đó dòng khí sẽ được tiếp tục được điều chỉnh đến nhiệt độ thích hợp và cho vào các lớp chuyển hóa cao hơn để tăng lượng SO3 trong dòng khí
Kích thước hình học của tháp chuyển hóa được trình bày trong bảng sau:
Dạng kích thước Thông số
Chiều cao tháp 18750 (mm) Đường kính trong của tháp 4500 (mm)
Bề dày lớp thép 12 (mm) Bề dày lớp bảo ôn 100 (mm) Bề dày lớp gạch chịu nhiệt (lớp 1) 300 (mm) Đường kính ống dẫn khí 800 (mm) Bề dày ống dẫn khí 8 (mm) Bán kính miếng ghi rời 2100 (mm)
Bề dày ghi đỡ 100 (mm) Vị trí ghi đỡ Cách đáy tháp 1500 (mm) Kích thước rãnh ghi 4 (mm)
Chiều dài rãnh ghi 340 (mm)
Khoảng cách các cụm rãnh ghi 35 (mm)
Bề dày lớp đệm 200 (mm)
Thể tích lớp xúc tác
Lớp 1: 7 (m 3 ) Lớp 2: 10 (m 3 ) Lớp 3: 11 (m 3 ) Lớp 4: 12 (m 3 ) Lớp 5: 14 (m 3 ) Chiều cao cột trụ 18750 (mm) Đường kính trụ giữa 200 (mm) Đường kính trụ bên 80 (mm) Đường kính cửa người 600 (mm)
Bảng 5 Kích thước hình học của tháp chuyển hóa
* Các thông số hóa lý khác:
Các thông số kỹ thuật được trình bày trong bảng sau:
Lớp 1 Lớp 2 Lớp 3 Lớp 4 Lớp 5 Nhiệt độ (vào/ra) 410/600 0 C 430/490 0 C 425/430 0 C 430/435 0 C 415/425 0 C Áp suất Áp suất thường p = 1 (atm)
Bảng 6 Các thông số hóa lý của tháp chuyển hóa Nguyên tắc vận hành:
- Đảm bảo nhiệt độ của tháp trong khoảng 400-600 0 C Thường xuyên kiểm tra nhiệt độ vào, ra các lớp tháp của dòng khí.
- Sau một thời gian tiến hành kiểm tra cơ tính, họat tính các lớp đệm, lớp xúc tác,nếu cần thiết thì thay mới Kiểm tra và bảo trì ghi đỡ nếu cần thiết
- Nếu vận hành lại tháp từ trạng thái nghỉ thì trước hết cần thổi không khí nóng vào tháp để làm nóng tháp Khi nhiệt độ trong tháp trên 400 0 C mới tiến hành thổi khí SO2 vào để bắt đầu quá trình chuyển hóa
Nhiệm vụ: Dùng để tách SO3 ra khỏi hỗn hợp khí ở 3 lớp đầu tiên của tháp chuyển hóa bằng cách hấp thụ vào dd axit H2SO4 98,3%.
Các thiết bị phụ
IV.2.1 Thiết bị trao đổi nhiệt
Nhiệm vụ: Làm nguội hỗn hợp khí SO3 trước khi vào tháp hấp thụ.
Hình 13 Thiết bị trao đổi nhiệt Chú thích: 1: Cửa vào hỗn hợp khí SO3 5: Ống.
2: Ghi ống 6: Cửa ra hỗn hợp khí SO3. 3: Không khí vào 7: Không khí ra.
4: Tấm ngăn 8: Vỏ ống ngoài.
Thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm, vỏ ngoài kiểu trụ đứng và được làm bằng thép C20 Bên trong bao gồm các ống thẳng được làm bằng thép CT38 đúc, bố trí theo kiểu tam giác và được hàn chặt với ghi ống Phần ghi ống với độ dày 12 mm và cũng được hàn vào thân thiết bị
Ngoài ra thiết bị còn có 2 tấm ngăn làm bằng thép CT38, bố trí ngược chiều nhau và được hàn cố định ở khoảng giữa thân thiết bị giúp cố định ống; giúp phân phối khí đi ngoài ống đều hơn và giúp tăng hệ số truyền nhiệt.
IV.2.2 Thiết bị giải nhiệt
Nhiệm vụ: điều chỉnh nhiệt độ của axit để đáp ứng được điều kiện nhiệt độ thích hợp trước khi vào tháp sấy và tháp hấp thụ.
Cấu tạo: Thiết bị trao đổi nhiệt axit dạng tấm có bề mặt truyền nhiệt phẳng Bên trong là những tấm được làm bằng thép được siết bulong để ép chặt các tấm lại với nhau
Mỗi góc trên mỗi tấm đều có lỗ để cho lưu chất đi qua Giữa các tấm có tấm đệm bao kín nhằm ngăn cách 2 dòng lưu chất 2 dòng này sẽ xen kẽ và truyền nhiệt cho nhau.
IV.2.3 Bồn tuần hoàn axit
Nhiệm vụ: Cung cấp axit cho tháp hấp thụ, tháp sấy
Cấu tạo: Bồn tuần hoàn gồm 1 máy bơm trục đứng dùng để cung cấp axit cho tháp hấp thụ và tháp sấy, 1 cửa cho axit tuần hoàn đi vào, 1 cửa vào cho nước pha loãng axit giữ cho nồng độ của bồn ổn định.
Các sự cố và biện pháp khắc phục
Đối với từng thiết bị
Thiết bị Sự cố Nguyên nhân Cách khắc phục
Lưu huỳnh sau khi qua máy lọc.
Lớp trợ lọc mỏng, lưới lọc bị thủng Kiểm tra bộ phận lưới lọc và khắc phục.
Vòi phun lưu huỳnh bị tắc.
Lưu huỳnh bị bẩn do lọc kém Kiểm tra bộ lọc lưu huỳnh và khắc phục.
Nhiệt độ và nồng độ SO2 sau khi ra lò đốt tăng.
Vòi phun lỏng bị hư Kiểm tra và thay đổi lò phun khác.
Nồi hơi Khả năng bốc hơi giảm Mực nước trong nồi hơi quá cao Giảm lượng nước cấp vào nồi hơi.
Nổ nồi hơi Áp suất trong nồi hơi tăng Mở van xả và tăng lượng nước cấp vào nồi hơi.
Không kiểm soát được mực nước Tắc ống thủy Dừng xưởng để sửa chữa.
- Nồng độ SO2 cao quá, lưu lượng khí vào máy quá lớn.
- Chưa giữ đúng chế độ nhiệt đã quy định.
- Hoạt tính chất xúc tác bị giảm do có bụi bẩn và bột lưu huỳnh hóa rắn nằm lấp lỗ xốp của lớp xúc tác.
- Giảm bớt van trên đường ống đẩy qua quạt.
- Kiểm tra các cặp nhiệt điện và đưa tháp về làm việc đúng nhiệt độ quy định.
- Kiểm tra hoạt tính chất xúc tác, kiềm tra tạp chất trong khí SO2 vào tháp chuyển hóa, nếu cao phải khắc phục ở bộ lọc lưu huỳnh và lò đốt lưu huỳnh.
Nhiệt độ vào lớp xúc tác 1 giảm.
- Không khí lạnh vào nhiều.
- Tăng nồng độ SO2 bằng cách tăng hàm lượng lưu huỳnh.
Nhiệt độ ra lớp xúc tác 1 giảm Nhiệt độ vào giảm.
(Xử lý như trên) Giảm bớt tải cho đến khi nhiệt độ ra tại lớp 1 ổn.
Nhiệt độ ra khỏi lớp xúc tác 1 cao.
- Nhiệt độ vào lớp 1 cao.
- Giảm nồng độ SO2. - Tăng tải.
- Điều chỉnh van vào lớp 1.
Nhiệt độ lớp 2, 3, 4 giảm; lớp 1 bình thường.
- Nồng độ SO2 thấp - Tăng tải.
Lực cản tháp tăng nhanh.
Chất xúc tác bị vỡ vụn nhiều và ngày càng bị lèn chặt. Đợi khi dừng xưởng thì đại tu, mở tháo hết xúc tác ra, sàng bỏ bột vụn xong lại đổ vào.
Xì khí trên bề mặt tháp Vỏ tháp hoặc đường ống bị hở.
- Nếu xì nhỏ có thể hàn vết xì từ bên ngoài mà không cần dừng dây chuyền hoặc tạm dừng dây chuyền trong thời gian ngắn (không quá lâu khiến nhiệt độ tháp nguội xuống dưới 400 o C).
- Nếu xì lớn thì dừng hẳn dây chuyền để bảo trì.
Tháp hấp thụ Độ ẩm cao quá 0,01%.
- Không khí lọt vào hệ thống sau tháp sấy.
- Nhiệt độ axit tưới cao.
- Bịt kín chỗ hở không cho không khí vào.
- Tăng nồng độ mono axit.
- Kiểm tra dàn làm lạnh. Ống thải nhiều khói bất thường.
- Lưu huỳnh vào lò đốt khi cháy tạo hơi nước.
- Độ ẩm không khí sau quá cao.
- Kiểm tra lại chất lượng lưu huỳnh đã lọc và khắc phục.
- Khắc phục giống phần tháp sấy.
Cách miệng ống khí thải khoảng 1m, đuôi khí ban đầu màu nâu sau to dần và trắng.
Tháp hấp thụ chưa hết nồng độ SO2 do để nồng độ axit tưới cao quá quy định. Đưa trở lại nồng độ axit tưới là 98,3%.
Mức hấp thụ giảm - Lượng axit tưới vào tháp hấp thụ chưa đủ.
- Nhiệt độ axit tưới cao quá quy định.
- Nồng độ axit tưới cao quá quy định.
- Bề mặt vòng đệm bẩn làm
- Tăng lượng nước tưới dàn làm lạnh axit.
- Đưa nồng độ axit tưới về 98,3%.
- Nếu đệm quá bẩn do giảm bề măt tự do của vòng đệm. sulfat sắt bịt kín phải dừng xưởng và dùng nước dưới áp lực 200 – 250 m 3 /h bơm vào giữa tháp (có quy định rửa riêng).
Rò rỉ axit trong đường ống Đường ống có lỗ hở Dùng vôi bột để trung hòa khô rồi dùng chổi quét sạch.
Axit từ ống gang giàn làm lạnh rò ra làm nước tuần hoàn có tính axit. Ống gang có chỗ hở.
- Trung hòa dòng nước có tính axit bằng vôi đến pH = 7 – 7,5.
Bảng 12 Các sự cố và cách khắc phục đối với từng thiết bị
Trong quá trình sản xuất
V.2.1 Cách xử lí khi phải dừng xưởng do mất điện đột ngột Đóng ngay van khoá nước sạch từ thùng chứa chảy xuống thùng chứa axit tuần hoàn tránh việc pha loãng nồng độ axit. Đóng van của máy quạt đang làm việc ngăn không cho khí lưu thông trong dây chuyền.
Tránh mọi việc làm mất nhiệt của bộ phận lò, bộ phận chuyển hóa.
Khi mất điện một máy bơm phải bật máy bơm dự phòng làm việc ngay sau thời gian ngắn nhất Khi một trong hai máy bơm axit sấy hoặc hấp thụ ngưng, phải cho dừng máy quạt để tránh hút không khí ẩm vào hệ thống và tránh thải khí SO3 ra ngoài trời mà không được hấp thụ triệt để.
V.2.2 Khởi động lại dây chuyền
- Không khí → tháp sấy → quạt → lò đốt → lọc gió nóng → tháp chuyển hóa → thải ra ngoài qua cửa thiết bị làm nguội SO3.
- Không khí được lọc sạch bụi sau đó đưa vào tháp sấy với lưu lượng khoảng 18000 m 3 /h Tháp sấy đồng thời cũng được khởi động dùng axit sunfuric nồng độ 98.3% sấy không khí ẩm.
- Sau khi tháp sấy làm việc 15 phút tiến hành khởi động lò đốt Không khí khô và dầu DO được phun đồng thời vào lò đốt sau đó mồi lửa Tốc độ gia nhiệt lò từ 15- 20 o C/h Tại đây, toàn bộ hơi nước tự do được sấy khô được xả ra ngoài, đồng thời khóa van ngăn không cho khí đi qua nồi hơi Khi quan sát thấy đã hết khói đen ta đóng kín cửa xả, mở van cho dòng khí nóng đi qua trao đổi nhiệt với nồi hơi sản xuất hơi nước bão hòa
- Giữ nhiệt độ lò đốt ở 750-800 o C trong vòng 4 giờ Sau đó cho dòng khí nóng qua thiết bị lọc gió nóng đưa vào tháp chuyển hóa với tốc độ gia nhiệt từ 5-8°C/h Đến khi nhiệt độ lớp xúc tác 1 trên 400°C thì giữ nhiệt độ này trong 4 giờ để làm nóng toàn bộ khối xúc tác trong tháp tiếp xúc đồng thời giúp sấy khô lượng hơi nước tự do có trong tháp Cho dòng khí này tiếp tục đi qua các lớp còn lại, các thiết bị trao đổi nhiệt, tháp hấp thụ thứ nhất và được tháo ra sau thiết bị giải nhiệt Kết thúc quá trình sấy.
- Quá trình sấy lò đốt và sấy tháp tiếp xúc là rất quan trọng vì nó quyết định tuổi thọ và hiệu quả làm việc của toàn bộ hệ thống, do đó trong quá trình khởi động xưởng phải thường xuyên theo dõi máy móc thiết bị và ghi chép đầy đủ và trung thực các thông số kỹ thuật vào sổ nhật ký kỹ thuật.
KẾT QUẢ, KIẾN NGHỊ VÀ GIẢI PHÁP Đây là 1 nhà máy có công nghệ sản xuất tiên tiến do Công Ty Cổ Phần Thiết Kế Công Nghiệp Hóa Chất thiết kế và cung cấp thiết bị, dây chuyền sản xuất chính cũng như các công đoạn phụ trợ đều được cơ khí hóa và tự động hóa cấp độ cao, sản xuất ra sản phẩm có chất lượng và năng suất cao, giảm mức tiêu hao nhiên vật liệu, vật tư, điện năng.
Toàn bộ thiết bị điện và hệ thống phần mềm điều khiển quá trình sản xuất axit sunfuric đều của hãng ABB (Thụy Sĩ) Các thiết bị điện tiên tiến có độ bền, độ ổn định, độ chính xác cao, có khả năng kiểm soát được quá trình, đáp ứng được mọi yêu cầu công nghệ Phần mềm điều khiển quá trình được tối ưu hóa trong công nghệ sản xuất axit sunfuric.Quá trình sản xuất được hệ thống kiểm soát chất lượng theo tiêu chuẩn ISO 9001:2008 và hệ thống kiểm soát môi trường theo tiêu chuẩn ISO 14001:2015.
Nhà máy được trang bị 1f phòng thí nghiệm và kiểm tra chất lượng sản phẩm bao gồm các thiết bị hiện đại, tiên tiến Hệ thống máy kiểm soát chất lượng toàn bộ nguyên nhiên liệu, phụ gia đầu vào và trong suốt quá trình sản xuất Kết quả phân tích tự động điều khiển toàn bộ quá trình sản xuất theo thông số đã lập trình trước.
Toàn bộ hoạt động của nhà máy được điều khiển từ phòng điều khiển trung tâm (CCR) thông qua hệ thống máy vi tính và phần mềm chuyên dụng Phòng điều khiển trung tâm gồm các kỹ sư được đào tạo chuyên sâu về vận hành nhà máy sản xuất axit sunfuric, bên cạnh đó còn có sự trợ giúp của các chuyên gia vận hành kinh nghiệm của nhà máy.
Các sản phẩm của Nhà Máy Hóa Chất Tân Bình 2 là nguyên liệu cho các ngành: công nghệ điện tử, bình ắc quy, sản phẩm giấy, sản xuất phân bón, công nghệ sản xuất phèn lọc nước, xử lý nước, sản xuất thủy tinh, gốm sứ, vật liệu chịu lửa, xi măng trắng, nhôm kim loại v.v… Để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của khách hàng, Nhà Máy Hóa Chất TânBình 2 liên tục nâng cao công suất, cải tiến chất lượng sản phẩm bằng sự kết hợp giữa công nghệ truyền thống và hiện đại Axit sunfuric là sản phẩm chính của nhà máy, chiếm thị phần ưu thế trên thị trường nội địa.
