nghiên cứu điều khiển phân kênh quá trình hấp thụ trong công nghiệp hóa chất

bảng 2.1 Các thiết bị điều khiển chính trong công đoạn hóa lỏng 2.5 Các thiết bị điều khiển chính trong công đoạn tiếp xúc và chuyển hóa lưu huỳnh 51 2.6 Các thiết bị đo và cảnh báo chín

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn tốt nghiệp này là do tôi tự hoàn thành dưới sựhướng dẫn của thầy giáo PGS TS HOÀNG XUÂN BÌNH Các số liệu kếtquả trong luận văn là hoàn toàn trung thực

Để hoàn thành luận văn này, tôi chỉ sử dụng các tài liệu ghi trong mục tàiliệu tham khảo, không sử dụng các tài liệu khác mà không được ghi trongphần tài liệu tham khảo

Học viên

Phan Đức Dũng

LỜI CÁM ƠN

i

Tác giả xin được gửi lời cảm ơn đến Nhà máy sản xuất phân bón DAPĐình Vũ đã tạo điều kiện trong quá trình tìm hiểu và nghiên cứu.Tác giả đã cónhiều thuận lợi khi được xuống thực tế cũng như được cung cấp nhiều tài liệuthống kê trong quá trình vận hành, rất hữu ích trong việc mô hình hóa đốitượng

Tác giả xin chân thành cảm ơn PGS TS Hoàng Xuân Bình, người cókinh nghiệm giảng dạy lâu năm trong lĩnh vực điều khiển quá trình với kiếnthức chuyên sâu đã chỉ dẫn nhiệt tình trong quá trình thực hiện luận văn này Tác giả cũng gửi lời cảm ơn đến các đồng nghiệp, các bạn học đã góp ý,

hỗ trợ tác giả trong suốt thời gian qua

MỤC LỤC

Lời cam đoan i

Lời cám ơn ii

Mục lục iii

Danh mục các chữ viết tắt và ký hiệu iv

Danh mục các bảng iv

Danh mục các hình v

Lời mở đầu 1

Chương 1-TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC 3

1.1 Vài nét về axit sunfuric 3

1.1.1 Đặc điểm 3

1.1.2 Vai trò 4

1.2 Nguyên liệu và đặc điểm sử dụng nguyên liệu 4

1.2.1 Nguyên liệu 4

1.2.2 Đặc điểm sử dụng nguyên liệu 9

1.3 Nhiên liệu và năng lượng 10

1.4 Giới thiệu các phương pháp sản xuất axit sunfuric 11

1.4.1 Phương pháp tiếp xúc 12

1.4.2 Phương pháp tinh chế khô 13

1.4.3 Phương pháp tinh chế khô - tiếp xúc kép 15

1.5 Giới thiệu các công đoạn sản xuất axit sunfuric 15

1.6 Một số phản ứng hóa học trong quá trình sản xuất axit sunfuric 16

Chương 2 - DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT AXIT CỦA NHÀ MÁY DAP ĐÌNH VŨ 18

2.1 Mô tả chung về nhà máy 18

2.2 Sơ đồ công nghệ quy trình sản xuất axit sunfuric 24

2.2.1 Tóm tắt quy trình 24

2.2.2 Danh mục các thiết bị trong dây chuyền 26

iii

2.3 Các công đoạn sản xuất axit sunfuric 35

2.3.1 Công đoạn hóa lỏng lưu huỳnh 35

2.3.2 Công đoạn lò đốt lưu huỳnh 40

2.3.3 Công đoạn nồi hơi 44

2.3.4 Công đoạn tiếp xúc và chuyển hóa 45

2.3.5 Công đoạn sấy không khí và hấp thụ 53

2.3.6 Công đoạn kho axit 59

2.4 Các chỉ tiêu công nghệ trong các công đoạn sản xuất axit 60

Chương 3 - XÂY DỰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN CÔNG ĐOẠN HẤP THỤ SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC 63

3.1 Thực trạng hệ thống điều khiển công đoạn hấp thụ axit sunfuric 63

3.2 Các quá trình cân bằng trong bể tuần hoàn V0141 64

3.2.1 Xác định các biến quá trình 64

3.2.2 Cân bằng vật chất toàn phần 65

3.2.3 Cân bằng vật chất thành phần 69

3.3 Cấu trúc điều khiển bể axit tuần hoàn V0141 71

3.3.1 Cấu trúc điều khiển phi tập trung 71

3.3.2 Tổng hợp bộ điều khiển mức Rh 74

3.3.3 Tổng hợp bộ điều khiển nồng độ Rx 79

3.4 Xây dựng cấu trúc điều khiển phân kênh toàn phần cho bể V0141 82

3.4.1 Phương pháp phân kênh 82

3.4.2 Xây dựng cấu trúc điều khiển phân kênh toàn phần cho bể tuần hoàn V0141 87

Kết luận và kiến nghị 91

Tài liệu tham khảo 92

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

bảng

2.1 Các thiết bị điều khiển chính trong công đoạn hóa lỏng

2.5 Các thiết bị điều khiển chính trong công đoạn tiếp xúc và

chuyển hóa lưu huỳnh

51

2.6 Các thiết bị đo và cảnh báo chính của công đoạn tiếp xúc

và chuyển hóa lưu huỳnh

2.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất axit sunfuric 262.2 Cân bằng khối lượng trong công đoạn hóa lỏng lưu huỳnh 35

2.4 Cân bằng năng lượng giữa đầu vào và đầu ra của lò đốt 402.5 Cân bằng về khối lượng giữa đầu vào và đầu ra của lò đốt 41

2.6 Lò đốt lưu huỳnh F0121 422.7 Cân bằng giữa lượng nước cấp với lượng hơi nước bão

hòa

44

2.8 Cân bằng khối lượng trong công đoạn tiếp xúc 452.9 Tháp tiếp xúc và các thiết bị trao đổi nhiệt 482.10 Thiết bị quá nhiệt thấp 5A (E0155) và thiết bị tận dụng

nhiệt 5A/C (E0156)

50

2.11 Cân bằng khối lượng trong công đoạn hấp thụ 53

2.13 Cân bằng năng lượng giữa đầu vào và đầu ra của tháp hấp

thụ

53

2.15 Từ trái qua tháp sấy T0141, tháp hấp thụ cuối T143, tháp

hấp thụ trung gian T0142

55

3.8 Cấu trúc điều khiển phi tập trung với các bộ điều khiển

3.12 Đáp ứng mức theo tín hiệu đặt khi chưa có bộ điều khiển

mức

78

3.13 Giá trị nồng độ axit bị nhiễu khi điều khiển mức 78

vii

3.14 Mô hình mô phỏng bể V0141 với 2 vòng điều khiển độc

3.21 Sơ đồ phân kênh động toàn phần - tổng quát 86

3.23 Mô hình cấu trúc điều khiển với các bộ điều khiển phân

kênh

88

3.24 Đáp ứng mức với phương pháp điều khiển phân kênh 893.25 Đáp ứng nồng độ với phương pháp điều khiển phân kênh 89

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Điều khiển quá trình là một lĩnh vực ứng dụng quan trọng của kỹ thuậtđiều khiển trong các ngành công nghiệp năng lượng và hóa chất Nội dungcủa lĩnh vực điều khiển phân kênh kết nối chặt chẽ nền tảng của lý thuyết điềukhiển tự động với các bài toán của quá trình công nghệ Phạm vi đề cập cụ thể

ở đây là các bài toán mô hình hóa, phân tích, thiết kế và thực thi hệ thống điềukhiển cho các đối tượng là quá trình công nghệ Một trong những phươngpháp khá phổ biến và cho hiệu quả cao là phương pháp điều khiển phân tán(phân kênh) DCS (Distributed Control System)

Điều khiển phân kênh không phải là một lĩnh vực mới, nhưng luôn chiếm

vị trí quan trọng hàng đầu trong tự động hóa công nghiệp Khác với nhữngngành công nghiệp chế tạo, ngày nay bất cứ một nhà máy lọc dầu, hóa dầuhay sản xuất axit nào cũng không thể vận hành chính xác được nếu thiếu hệthống điều khiển phân tán

Ngày nay, do đặc thù có nhiều phân xưởng nằm phân tán trên một diệntích lớn và có rất nhiều đầu vào và đầu ra ứng với từng phân xưởng nên hầuhết các nhà máy sản xuất hóa chất hiện đại đều sử dụng hệ thống điều khiểnphân tán DCS.Hệ thống được cấu thành bởi nhiều hệ thống nhỏ hơn nằm phântán ở mỗi phân xưởng, mỗi hệ thống nhỏ này có nhiệm vụ đảm bảo quá trìnhđiều khiển ở phân xưởng mà nó đảm nhiệm, nó chịu sự quản lý của các hệthống chủ bên trên, có thể nhận hoặc cung cấp tín hiệu với các hệ thống chủ.Bản thân các hệ thống phân tán này sẽ quản lý trực tiếp các thiết bị tại hiện

1

trường như van, cảm biến, motor…

Trong các hệ thống điều khiển, các tín hiệu đầu vào và đầu ra luôn chịucác tác động từ các nguồn nhiễu khác nhau, bao gồm cả tác động qua lại giữacác tín hiệu Phương pháp điều khiển DCS đã loại bỏ được tình trạng nàybằng việc tính toán trước các ảnh hưởng có thể tác động lẫn nhau, trên cơ sở

đó sẽ thiết kế phân kênh để loại bỏ nhiễu, làm cho tín hiệu trong hệ thốngđảm bảo về độ chính xác

Vì những lí do trên, tôi chọn đề tài “Nghiên cứu điều khiển phân kênh quá trình hấp thụ trong công nghiệp hóa chất” để giải quyết các vấn đề

xen kênh trong quá trình sản xuất nhằm nâng cao chất lượng của hệ thống

2 Mục đích nghiên cứu của để tài

Nghiên cứu điều khiển phân kênh quá trình hấp thụ trong công nghiệp hóa chất nhằm nâng cao độ chính xác, tính ổn định của hệ thống khi điều khiển các cặp biến vào ra

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

a) Đối tượng nghiên cứu

Nghiên cứu xây dựng mô hình lý thuyết của tháp hấp thụ có tham số biến đổi với 2 biến chính cần phải phân ly điều khiển

Nghiên cứu sự ảnh hưởng của việc tác động qua lại lẫn nhau giữa các biến điều khiển

b) Phạm vi nghiên cứu

Bản luận văn này giới hạn trong việc tìm hiểu, nghiên cứu dây chuyền sảnxuất axit sunfuric của nhà máy sản xuất phân bón DAP Đình Vũ, cụ thể làcông đoạn hấp thụ

Tác giả tập trung nghiên cứu điều khiển bể bơm axit chung V0141 - đảmbảo nồng độ axit sunfuric 98.5%, tìm cách mô phỏng đối tượng Từ mô hìnhtìm được, phân tích và đưa ra cấu trúc điều khiển cho hệ thống.

4 Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu và tìm hiểu về công nghệ sản xuất axit sunfuric nói chung cũng như về dây chuyền công nghệ sản xuất axit của nhà máy DAP Đình Vũ.Dựa vào lý thuyết điều khiển tự động để thiết lập hệ thống điều khiển quá trình nhiều biến vào/ra (MIMO), điều khiển phân kênh quá trình nhiều biến

Xây dựng chương trình mô phỏng bằng phần mềm Simulink trong Matlab để so sánh, đánh giá kết quả của bộ điều khiển đã xây dựng

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Ý nghĩa khoa học của đề tài:

Đóng góp phương pháp điều khiển mới nhằm giảm sự ảnh hưởng tác động lẫnnhau giữa các tín hiệu tới hệ thống điều khiển

Ứng dụng bộ điều khiển phân kênh trong các quá trình để vừa giảm sai lệch vừa đảm bảo các tính ổn định và bền vững của hệ thống

Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:

Điều khiển hệ nhiều biến áp dụng cho tháp hấp thụ cũng như các quá trình khác trong công nghiệp hóa chất, y dược và lọc dầu, …

CHƯƠNG 1

3

TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC

1.1 Vài nét về axit sunfuric

Axit sunfuric là một loại hóa chất đã được biết đến từ lâu trong lịch sửloài người (từ thế kỉ thứ 9 bởi ngưới được coi là đã phát hiện ra chất này-nhàgiả kim thuật Hồi giáo Ibn Zakariya al-Razi (Rhases)

Axit sunfuric là sản phẩm quan trọng nhất của ngành công nghiệp hóahọc.Axit sunfuric có nhiều ứng dụng, nó được sản xuất với sản lượng lớn hơnbất kỳ chất hóa học nào, ngoại trừ nước Ứng dụng chủ yếu của nó bao gồmsản xuất phân bón, chế biến quặng, tổng hợp hóa học, xử lý nước thải, tinhchế dầu mỏ, dùng sấy khô khí trong các ngành hóa chất khác (sản xuất HCl,

Cl2…), sản xuất supe lân đơn, phèn, sử dụng cho các ngành ắc quy, làm hóachất phân tích,…

Hầu như mọi ngành sản xuất hóa học trên thế giới đều trực tiếp hoặcgián tiếp sử dụng axit sunfuric Ứng dụng chủ yếu của nó bao gồm sản xuấtphân bón, chế biến quặng, tổng hợp hóa học, xử lý nước thải, tinh chế dầu

mỏ, dùng sấy khô khí trong các ngành hóa chất khác (sản xuất HCl, Cl2…),sản xuất supe lân đơn, phèn, sử dụng cho các ngành ắc quy, làm hóa chấtphân tích, …

Có thể nói axit sunfuric của một quốc gia là một chỉ số tốt về sức mạnhcông nghiệp của quốc gia đó Vai trò quan trọng đóđược thể hiện rất cụ thểthông qua tình hình sản xuất axit sunfuric trên thế giới và trong nước

1.2 Nguyên liệu và nhiên liệu

1.2.1 Nguyên liệu

Nguyên liệu để sản xuất axit sunfuric rất phong phú bao gồm lưu huỳnh

và các hợp chất của nó Theo thống kê, sản lượng axit sunfuric trên thế giớiđược sản xuất từ các nguồn nguyên liệu chính:

Lưu huỳnh nguyên tố S

Quặng pirit FeS2, chứa 30-50% S, lẫn nhiều tạp chất và thành phầnkhác

Các nguồn chất thải chứa S (các nguồn khí thải như H2S, SO2, axitsunfuric thải)

Thạch cao

a) Lưu huỳnh nguyên tố

Lưu huỳnh là một trong những nguyên tố có nhiều trong tự nhiên Lưuhuỳnh chiếm khoảng 0,1% khối lượng vỏ trái đất Lưu huỳnhđược đánh giá làmột trong những nguyên tố quan trọng nhất và có nhiều ứng dụng trong công

5

nghiệp Nóđược sử dụng chủ yếu trong các ngành công nghiệp sản xuất axitsunfuric (chiếm khoảng 50% tổng lượng lưu huỳnh sản xuất ra), trong nôngnghiệp (chiếm khoảng 10-15% tổng lượnglưu huỳnh sản xuất ra).

Trong tự nhiên lưu huỳnh dạng đơn chất có thể tìm thấy ở gần các suốinước nóng và các khu vực núi lửa tại nhiều nơi trên thế giới Lưu huỳnh cũngtồn tại trong các mỏ muối dọc theo bờ biển thuộc vịnh Mêxicô, ở Đông Âu vàTây Á

Ở Việt Nam, để điều chế lưu huỳnh, ngưới ta đi từ quặng S thiên nhiênchứa khoảng 15-20% S hoặc tách các hợp chất từ khí thải của các ngành côngnghiệp luyện kim màu, gia công dầu mỏ, khí thiên nhiên, khí dầu mỏ

* Tính chất của lưu huỳnh

Lưu huỳnh nguyên tố có nguyên tử lượng 32,064, ở nhiệt độ thường lưuhuỳnh tồn tại ở dạng chất rắn màu vàng Lưu huỳnh nguyên tố tồn tại ở haidạng thù hình là dạng đơn và dạng hình thoi Lưu huỳnh nguyên tố dẫn điện

và dẫn nhiệt kém, thực tế nó không tan trong nước Khi nóng chảy thể tích nótăng lên tới 15%

Các tính chất của lưu huỳnh nguyên tố:

Bảng 1.1 Bảng tính chất của lưu huỳnh nguyên tố

39,49,4

Tính chất của lưu huỳnh nguyên tố phụ thuộc vào cấu tạo phân tử củanó.Ở điều kiện phân, tử lưu huỳnh gồm có 8 nguyên tử lưu huỳnh khép kín(S8) Ở 1600C các vòng kín mở ra thành mạch thẳng làm cho độ nhớt của lưuhuỳnh tăng lên Tiếp tục đốt nóng thì các mạch thẳng bị cắt ngắn làm cho độnhớt giảm.

Lưu huỳnh nguyên tố sôi ở 444,60C.Hơi lưu huỳnh gổm cả S8, S6, S4,S2.Ở nhiệt độ khoảng 9000C hơi lưu huỳnh chủ yếu là S2, ở nhiệt độ trên

16000C lưu huỳnh bị phân hủy thành các nguyên tử độc lập.Ở nhiệt độ trên

17000C hơi lưu huỳnh hầu hết là các nguyên tử lưu huỳnh

* Ứng dụng của lưu huỳnh

Lưu huỳnh nguyên tố được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp nhưsản xuất axit sunfuric, công nghiệp giấy, nông nghiệp Lưu huỳnh nguyên tố

là nguyên liệu tốt nhất cho sản xuất axit sunfuric vì:

Khi đốt lưu huỳnh nguyên tố ta thu được hỗn hợp SO2 có nồng độ cao,điều này rất có lợi trong công nghệ sản xuất axit sunfuric bằng phương pháptiếp xúc

Lưu huỳnh nguyên tố không có tạp chất asen và đặc biệt nó không có xỉ

do vậy dây chuyền sản xuất đi từ nguyên liệu này rất ngắn, đơn giản, không

Pirit tuyển nổi: Trong quá trình đem luyện đồngthường dùng phương pháptuyển nổi để làm giàu đồng của quặng lên khoảng 15-20% (gọi là tinh quặngđồng) Phần bã thải ra của quá trình tuyển nổi chứa khoảng 32-40% lưuhuỳnh gọi là quặng pirit tuyển nổi.

Pirit lẫn than: Than đá ở một số mỏ có lẫn cả quặng pirit, có loại chứatới3-5% S làm giảm chất lượng của than Vì vậy, phải loại bỏ cục than có lẫnpirit Phần than cục loại bỏ này chứa tới 33-42% lưu huỳnh và 12-18%Cacbon gọi là pirit lẫn than

Pirit thường: thành phần chủ yếu là FeS2 chứa khoảng 53,44% S và46,56% Fe Trong quặng có lẫn nhiều tạp chất của các hợp chất của đồng, chì,kẽm, niken, bạc, vàng, coban, selen, telu, silic, các muối cacbonat, sanfatcanxi, magie Vì vậy hàm lượng thực tế của S dao động trong khoảng từ 30-52% Ở miền bắc nước ta mới chỉ phát hiện một số mỏ pirit nhưng nói chunghàm lượng S thấp (khoảng 20-30% S), trữ lượng nhỏ

c) Các nguồn chất thải chứa lưu huỳnh

Khí lò luyện kim màu: Khí lò trong quá trình đốt các kim loại màu nhưquặng đồng, chì, thiếc, kẽm có chứa nhiều SO2 Đây là một nguyên liệu rẻtiền để sản xuất axit sunfuric vì cứ sản xuất 1 tấn đồng có thể thuđược 7,3 tấn

SO2 mà không cần lò đốt

Khí hydrosunfua(H2S): Trong quá trình cốc hoá than khoảng 50% tổnglượng S có trong khí than sẽ đi theo khí cốc, chủ yếu ở dạng H2S (chiếmkhoảng 95%) Lượng H2S trong khí cốc hàng năm trên thế giới có thể lên tớihàng triệu tấn Việc thu hồi lượng H2S này không những có ý nghĩa về kinh tế

mà còn có ý nghĩa về mặt vệ sinh môi trường.

Khói lò: Hàng năm trên thế giới đốt hàng tỷ tấn than, trong đó khói lò đãthải vào khí quyển hàng chục triệu tấn lưu huỳnh Đây cũng là nguồn nguyênliệu đáng kể để sản xuất axit sunfuric

Axit sunfuric thải: Sau khi dùng axit sunfuric làm tác nhân hút nước,tinhchế dầu mỏ, sunfua hoá các hợp chất hữu cơ sẽ thu được chất thải chứa nhiều

H2SO4 ( 20 - 50%) Việc thu hồi axit sunfuric này cũng có ý nghĩa rất lớn vềmặt kinh tế và bảo vệ môi trường

Nhóm I là các xúc tác chứa platin, gồm platin là cấu tử hoạt tính đượcmang trên các chất như amiăng, silicagen và một số chất khác

Nhóm thứ II bao gồm các ôxit kim loại

Trong lịch sử của công nghệ sản xuất axit sunfuric, đầu tiên phổ biến là

9

dùng xúc tác chứa platin, sau đó dùng xúc tác sắt ôxit.Trong mấy chục nămgần đây, trên thế giới cũng như ở nước ta xúc tác được dùng phổ biến nhất làvanadi (V2O5) cùng với một số phụ gia khác như Al2O3, SiO2, K2O, CaO.Cácchất phụ gia có tác dụng làm tăng độ bền cơ học, nâng cao hoạt tính của chấtxúc tác, ít bị ngộ độc bởi các tạp chất.Xúc tác platin có hoạt động cao nhất,trên xúc tác này xảy ra phản ứng ôxy hoá SO2 diễn rangay ở nhiệt độ

4000C.Xúc tác chứa vanadi chiếm vị trí thứ hai, còn trên xúc tác Fe2O3 phảnứng này chỉ diễn ra ở nhiệt độ 6000C Mức độ dễ bị ngộ độc bởi asen ôxít

As2O3 cũng theo trật tự như trên

1.2.2 Nhiên liệu và năng lượng

*Than

Than là nguồn nhiên liệu chính cung cấp nhiệt trong suốt quá trình sảnxuất axit sunfuric nhất là trong lò đốt nguyên liệu vì có trữ lượng lớn, nhiệt trịcao, giá thành rẻ so với các chất đốt khác Nhiệt có ảnh hưởng rất lớn trongquá trình đốt quặng pirit Nhiệt độ càng cao quá trình cháy xảy ra càng nhanhnhưng không thể tăng nhiệt độ một cách tuỳ ý như vậy sẽ gây nên hiện tượngkết khối của nguyên liệu làm giảm rõ rệt tốc độ của quá trình và dẫn đến tắc

lò ngừng sản xuất Mặt khác nhiệt độ tăng cao sẽ làm giảm độ bền của lò

*Dầu DO/FO

Cũng như than, dầu DO/FO được sử dụng cho việc khởi động lò đốt

*Không khí

Không khí chứa 21% ôxy và 79% nitơ Ôxy dung để ôxy hóa S thành SO2

và sau đó ôxy hóa SO2 thành SO3 với sự có mặt của chất xúc tác V2O5

*Điện

Trong quá trình sản xuất axit sunfuric điện được dùng để vận hành máymóc, thiết bị hoạt động.

1.3 Giới thiệu các phương pháp sản xuất axit sunfuric

Mặc dù có nhiều phương pháp sản xuất axit sunfuric khác nhau nhưngtrong thực tế các nhà máy vẫn thường sản xuất theo ba phương pháp chính,được thể hiện trên hình 1.1

Hình 1.1 Các phương pháp sản xuất axit sunfuric

Phương pháp

tiếp xúc (cổ điển)

Phương pháptinh chế khô

Phương pháp tinh chếkhô–tiếp xúc kép

6 - Thùng chứa S 12 - Bể chứa axit

Hình 1.2 Sơ đồ sản xuất axit sunfuric đi từ S theo phương pháp tiếp xúc

Quá trình sản xuất axit sunfuric theo phương pháp này diễn ra theo 4 giaiđoạn chính:

Tạo ra khí sunfurơ SO2,Làm sạch các tạp chất khỏi hỗn hợp khí,Oxi hóa SO2 thành SO3 nhờ các chất xúc tác,

Hấp thụ SO3 thành axit sunfuric.

Sản xuất axit theo phương pháp tiếp xúc có nhiều nhược điểm:

Hỗn hợp khí lò nóng được làm nguội ở công đoạn làm sạchkhí nhưng lại phải đốt nóng ở công đoạn oxi hóa SO2

+ Hỗn hợp khi lò được làm ấm gần như bão hòa hơi nước ở tháp tăng

ẩm, sau đó lại phải sấy khô ở tháp sấy

+ Các tạp chất trong hỗn hợp khí lò được chuyển thành dạng mù axit ởcác tháp rửa sau đó lại phải tách hết mù ở các lọc điện ướt

* Để khắc phục những mâu thuẫn trên người ta đưa ra phương pháp tinhchế khô

1.3.2 Phương pháp tinh chế khô

Sơ đồ công nghệ sản xuất axit sunfuric theo phương pháp tính chế khô đượcthể hiện trên hình 1.3

Đặc điểm quan trọng nhất của công nghệ sản xuất axit theo phương pháp tinhchế khô là: hỗn hợp khí lò nóng sau khi lọc bụi, không qua làm nguội, rửa,sấy mà được đưa thẳng vào tháp tiếp xúc Bên cạnh đó, ở đây là quá trình hấpthụ SO3 diễn ra kèm theo quá trình ngưng tụ hơi axit Nếu so với phương pháptiếp xúc có 4 giai đoạn thì phương pháp tinh chế khô có 3 giai đoạn chính

Hỗn hợp khí lò sau khi lọc bụi đuợc cho qua tháp truyền nhiệt rồi đithẳng vào tháp tiếp xúc có đặt các lớp xúc tác vanađi Để giảm nhiệt độ củahỗn hợp khí sau các lớp xúc tác thường dùng không khí bổ sung trực tiếp(hoặc dùng trao đổi nhiệt)

13

1 - Lọc điện khô 5 - Lọc sợi thủy tinh

2 - Tháp truyền nhiệt 6 - Lọc điện ướt

4 - Tháp ngưng tụ

Hình 1.3 Dây chuyền sản xuất axit sunfuric theo phương pháp tinh chế khô

Khí sau khi chuyển hóa được đưa sang tháp ngưng tụ loại đệm có tướiaxit nồng độ 93% - 95% H2SO4 Khí thải được đưa qua lọc sợi thủy tinh vàlọc điện ướt để tách mù axit trước khi thải ra ngoài không khí Trong thápngưng tụ, khí SO3 sẽ được hấp thụ thành axit

Để sản xuất axit sunfuric theo sơ đồ tinh chế có thể sử dụng các loạinguyên liệu: quặng pirit, khí thải của các lò luyện kim màu, thạch cao,…Sản xuất axit theo phương pháp này có nhược điểm: năng suất chưa cao,vẫn chưa giải quyết triệt để vấn đề ô nhiễm môi trường

1.3.3 Phương pháp tinh chế khô - tiếp xúc kép

Trong công nghệ sản xuất axit sunfuric theo phương pháp này có thêm

một tháp tiếp xúc và một tháp hấp thụ nhằm mục đích tằng khả năng chuyểnhóa trong quá trình tiếp xúc và hấp thụ Nói một cách khác là để tăng năngsuất và giảm bớt những chất độc hại trong khí thải.

Công nghệ sản xuất axit sunfuric từ nguyên liệu lưu huỳnh rắn theophương pháp tiếp xúc và hấp thụ 2 lần là công nghệ sản xuất tiên tiến hiệnnay trên thế giới Lưu huỳnh nóng chảy được đốt trong lò đốt là loại nằmngang tạo thành hỗn hợp khí SO2 Hỗn hợp khí này được đưa vào hệ thốngtháp tiếp xúc, sử dụng V2O5 để chuyển hóa SO2 thành SO3 Khí SO3 được hấpthụ tạo thành axit sunfuric H2SO4 (trong hệ thống hấp thụ hai lần) Hiệu suấtchuyển hóa SO2 đạt 99,6%, hiệu suất hấp thụ SO3 đạt 99,9%

1.4 Giới thiệu các công đoạn sản xuất axit sunfuric

Mặc dù có các phương pháp khác nhau để sản xuất axit sunfuric tuy nhiênchúng có điểm chung là đều có 5giai đoạn chính, được biểu diễn trên hình1.4

+ Đốt nguyên liệu sản xuất SO2,

+ Tinh chế khí SO2,

+ Ôxy hoá SO2 thành SO3,

+ Hấp thụ SO3 để tạo thành H2SO4,

15

Hình 1.4 Dây chuyền sản xuất axit sunfuric

Đầu vào và đầu ra của mỗi công đoạn có mối quan hệ chặt chẽ với nhau,dựa trên hai định luật cơ bản là: định luật bảo toàn năng lượng và định luậtbảo toàn khối lượng Điều này có nghĩa là tổng năng lượng và khối lượng đầuvào của mỗi công đoạn phải cân bằng với tổng năng lượng và khối lượng đầu

ra của công đoạn đó

Một số phản ứng hóa học trong quá trình tinh chế khí SO 2 :

* Từ lưu huỳnh nguyên tố: S → SO2 → SO3 → H2SO4

S + O2 = SO2

* Từ khí sunfua hydro: H2S →SO2 → SO3 → H2SO4

2H2S + 3O2 = 2SO2 + 2H2O

* Từ quặng pirit sắt: FeS2 → SO2 → SO3 → H2SO4

Đốt quặng pyrit trong không khí

4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2

* Từ quặng sunfua sắt: FeS → SO2 → SO3 → H2SO4

Đốt quặng sunfua sắt trong không khí

4FeS + 7O2 = 2Fe2O3 + 4SO2

Chuẩn bị

nguyên liệu

Sản xuất khí SO2

Tinh chế khí SO2

Ôxy hóa SO2thành SO3

Như vậy, dù nguyên liệu đầu vào là khác nhau thì quá trình sản xuất cũng quy

về việc điều chế khí SO2, sau đó là quá trình ôxy hóa để chuyển hóa thành

SO3, từ đó hấp thụ SO3 để sản xuất axit sunfuric

2SO2+ O2 = 2SO3

SO3 + H2O = H2SO4

CHƯƠNG 2 DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT AXIT CỦA NHÀ MÁY DAP

17

ĐÌNH VŨ 2.1 Mô tả chung về nhà máy

Nhà máy Axit Sulfuric (SA) sản xuất theo công nghệ tiên tiến trên thếgiới hiện nay, công nghệ Monsanto Enviro-Chem(MEC) tiếp xúc kép, hấp thụkép, đốt lưu huỳnh để sản xuất axit sulfuric

* Một số nét tiên tiến trong công nghệ sản xuất axit sunfuric của hãngMonsanto:

- Dùng nồng độ SO2 cao hơn(~11,5%), chênh lệch áp suất cao, tốc độkhí gas cao hơn vì vậy kích thước của các loại thiết bị chính như lò đốt lưuhuỳnh, nồi hơi nhiệt thừa, tháp chuyển hóa, tháp sấy/hấp thụ, vv giảmxuống sẽ làm giảm diện tích chiếm dụng và nâng cao hiệu quả sử dụng củacác thiết bị

- Tháp hấp thụ trung gian sử dụng máy khử mù hiệu quả cao dạng nến

ES và tháp hấp thụ cuối cùng dùng máy khử mù hiệu quả cao dạng nếnBrownian Diffusion CE

- Trong tháp chuyển hoá sử dụng chất xúc tác vanadi hiệu quả cao, trởlực thấp như là Monsanto XLP-100, XLP-120, CS-220, SCX-2000, vì vậy tỷsuất chuyển hoá SO2 đạt được 99,9% hoặc hơn nữa, và thải SO2 và mù axít

sẽ thấp hơn

- Sử dụng chung một bơm cho cả tháp sấy khô và tháp hấp thụ, như vậy

có thể giảm được đường ống thiết bị phụ

- Sự khác biệt lớn nhất với các công nghệ khác là HRS (Hệ thống thu hồinhiệt), công nghệ này có thể sản xuất ra nhiều hơn 0,5tấn hơi nước thấp áp sovới các công nghệ thông thường khác tính trên mỗi tấn H2SO4

Công suất :Công suất thiết kế của nhà máy là 1250 tấn H2SO4 (100%) một ngày đêm (24 giờ) với sản phẩm là 98,5% H2SO4

Nguyên liệu: Cơ sở thiết kế tiêu chuẩn là 99,5% lưu huỳnh rắn chứa:

Lưu huỳnh rắn được vận chuyển vào các buồng nấu chảy

Sản phẩm: Axit sản phẩm đạt 98,5% hạng thương phẩm tại nhiệt độ 400C

Quy trình này được thiết kế để chuyển hóa từ sunfua dioxit thành axitsunfuric với tỉ lệ ít nhất là 99,9% tại nhà máy axit cũng như tỉ lệ chuyển hóacao từ nhiệt của quá trình đến hơi nước Các dòng thoát thông thường của nhàmáy là dòng thoát liên tục từ thiết bị hoãn xung liên tục của nồi hơi, bộ táchnước ngưng từ đường ống lưu huỳnh có áp lực và ống thải khí

19

SO2 11370C

Hơi nướcbão hòa 0,6 KPa

Nguyên liệu

Mạng hơi chung

Không

khí

Axit từ V0141

N HÓ

A

LỎNG LƯ

U HUỲNH

CÔNG ĐOẠN LÒ

ĐỐ

T S

CÔNG ĐOẠN

NỒ

I HƠI

CÔNG ĐOẠN TIẾ

P

XÚC

CÔNG ĐOẠN HẤ

P

THỤ

CÔNG ĐOẠN KH

O

AXIT

Không khí khô

AXIT CẤP SANG XƯỞNG PA, DAP

Hỡnh 2.1 Sơ đồ dõy chuyền cụng nghệ sản xuất axit sunfuric

2.1.2 Phưong trỡnh dũng chảy chung và cỏc phản ứng

Các bớc chính trong quy trình này bao gồm việc đốt cháy lu huỳnh (S) trong không khí để tạo ra khí sunfua dioxit (SO 2 ), kết hợp với oxi (O 2 ) tạo thành sunfua trioxit (SO 3 ) Sau đó SO 3 đợc cho tác dụng với nớc (H 2 O) tạo thành dung dịch axit sunfuric (H 2 SO 4 ) Các phản ứng hóa học bao gồm:

Dầu FO

BỘ PHẬ

N

SẤY

KH

Í

ợc sấy đi qua lới khử mù MECS đợc đặt trên đỉnh tháp để loại bỏ mù axit cuốn theo Máy nén chính cung cấp động lực để hút không khí đi qua tháp sấy khô Một phần nhiệt cảm ứng của axit trong tháp sấy đợc chuyển ra không khí và kết hợp với nhiệt lợng quá trình nén do máy nén sinh ra khiến nhiệt độ không khí tăng lên Không khí ấm đi vào lò đốt lu huỳnh kiểu nằm ngang tại đó lu huỳnh đã đợc nấu chảy đợc phun vào thông qua các vòi phun

Khí từ nồi hơi nhiệt thừa đi qua lớp đầu tiên của hệ thống chuyển hóa tại đó một phần khí sunfua dioxit SO 2 đợc chuyển hóa thành sunfua trioxit SO 3 với

21

sự có mặt của chất xúc tác Vanadi và xúc tác Cesi cuối của lớp.

Phản ứng chuyển hóa sinh nhiệt và nhiệt độ khí tăng khi qua lớp xúc tác Khí này phải đợc làm lạnh để tăng hiệu suất của quá trình oxi hóa sunfua dioxit khi đi qua lớp xúc tác tiếp theo Hỗn hợp khí sau khi qua lớp xúc tác

đầu tiên tới thiết bị quá nhiệt nhiệt độ cao 1B tại đó chúng sẽ đợc làm mát bằng cách gia nhiệt cho hơi nớc quá nhiệt suất trung bình Nhiệt độ hỗn hợp khí đầu vào tại lớp 2 đợc điều chỉnh trong phạm vi chính xác bằng cách phân chia một phần của dòng hơi nớc đi tắt xung quanh thiết bị quá nhiệt 1B Dòng khí đã đợc làm mát sẽ đi từ thiết bị quá nhiệt 1B tới lớp xúc tác thứ 2 tại đó việc chuyển hoá thêm từ SO 2 thành SO 3 sẽ diễn ra với sự có mặt của xúc tác vanadi, và kèm theo việc sinh thêm nhiệt lợng Khí nóng rời khỏi lớp xúc tác 2 đợc làm mát để tăng hiệu suất trong bớc xúc tác tiếp theo bằng cách

đa chúng qua một thiết bị trao đổi nhiệt trung gian nóng Nhiệt độ đầu ra của khí đợc kiểm soát bằng một đờng đi tắt.

Khí đã đợc làm mát rời khỏi thiết bị trao đổi nhiệt trung gian nóng sẽ chuyển sang lớp xúc tác thứ 3 tại đó tiếp tục chuyển hoá bổ sung từ SO 2

thành SO 3 sẽ diễn ra với chất xúc tác vanadi

Khí nóng rời khỏi lớp xúc tác 3 đợc làm mát để tăng hiệu suất trong lớp xúc tác tiếp theo bằng cách đa chúng qua thiết bị trao đổi nhiệt trung gian lạnh và thiết bị tận dụng nhiệt 3B Nhiệt độ của khí đi ra đợc điều chỉnh nhằm ngăn chặn quá trình hình thành giọt axit trong thiết bị trao đổi nhiệt th-

ờng xảy ra do hàm lợng hydrocacbon khác nhau trong lu huỳnh cấp vào.

Khí đã đợc làm mát rời khỏi thiết bị tận dụng nhiệt 3B sẽ đi tới tháp hấp thụ

trung gian.Tại tháp hấp thụ trung gian, SO 3 đợc tách khỏi dòng khí bằng cách cho khí tiếp xúc trực tiếp với axit sunfuric tuần hoàn.

Khí mát ra khỏi tháp hấp thụ trung gian chứa khí SO 2 cha chuyển hoá sẽ đi tới thiết bị trao đổi nhiệt lạnh trung gian tại đó không khí sẽ đợc đốt nóng bởi khí rời khỏi lớp xúc tác thứ 3 Dòng khí từ thiết bị trao đổi nhiệt trung gian lạnh sẽ đi tới thiết bị trao đổi nhiệt trung gian nóng tại đó dòng khí đợc cấp thêm nhiệt bằng khí đi ra từ lớp xúc tác thứ 2.

Dòng khí ra từ thiết bị trao đổi nhiệt trung gian nóng sẽ đi tới lớp xúc tác thứ

4 tại đó SO 2 sẽ tiếp tục đợc chuyển hóa thành SO 3 Nhiệt độ khí đi vào lớp xúc tác thứ 4 này đợc kiểm soát bằng cách phân chia một phần khí đi tắt xung quanh thiết bị trao đổi nhiệt trung gian lạnh.

Từ lớp xúc tác chuyển hóa thứ 4, khí đợc làm lạnh trong thiết bị tận dụng nhiệt 4D.Sau đó khí sẽ đi vào lớp xúc tác chuyển hóa thứ 5 là lớp cuối cùng

để chuyển hóa nốt SO 2 thành SO 3 Chất xúc tác Cesi đợc sử dụng trong hai lớp xúc tác chuyển hóa 4 và 5 nhằm đạt đợc sự chuyển hóa 99,9% theo yêu cầu.

Dòng khí đi ra khỏi lớp xúc tác thứ 5 đi vào thiết bị quá nhiệt nhiệt độ thấp 5A tại đó nó đợc làm mát bằng hơi nớc quá nhiệt áp suất trung bình từ nồi hơi nhiệt thừa Sau đó khí sẽ đi tới thiết bị trao đổi nhiệt 5C/5A và đợc làm mát bằng nớc cấp nồi hơi Nhiệt độ của khí đi ra đợc điều chỉnh nhằm tránh hình thành giọt axit trong thiết bị trao đổi nhiệt thờng do hàm lợng hydrocacbon

có trong lu huỳnh cấp vào.

Khí ra khỏi thiết bị tận dụng nhiệt 5A đi vào tháp hấp thụ cuối cùng trớc khi

23

đợc thải vào khí quyển thông qua ống thải khí của nhà máy Trong tháp hấp thụ cuối ,SO 3 trong dòng khí phản ứng với nớc trong axit 98.5% tuần hoàn Trong các tháp trung gian và hấp thụ cuối cùng, SO 3 trong dòng khí phản ứng với nớc trong axit 98,5% tuần hoàn Nhiệt độ của axit hấp thụ tăng lên do nhiệt sinh ra trong quá trình hấp thụ và lợng nhiệt cảm ứng của dòng khí đi vào các tháp Axit ra khỏi tháp hấp thụ trung gian và tháp hấp thu cuối cùng

sẽ chảy trở lại bể bơm chứa axit.

Hệ thống axit có một thùng chứa bơm axit gồm một tờng tiêu năng và hai bơm Thiết kế này làm giảm lợng SO 2 đợc đa trực tiếp qua ống thải khí của nhà máy Một ngăn của bể bơm chứa bơm axit tháp cuối cùng, cung cấp axit thông qua thiết bị làm mát axit cuối cùng và tới tháp hấp thụ cuối cùng Axit tháp hấp thụ cuối cùng sẽ quay trở lại cùng ngăn chứa Sản phẩm axit 98,5%

đợc tách ra ngợc dòng của thiết bị làm lạnh axit cuối cùng và chảy tới thiết bị làm mát sản phẩm axit tới bể chứa của chủ đầu t Một phần axit ra của tháp sấy đợc thêm vào ngăn chứa này để kiểm soát nồng độ axit Lợng axit thừa của ngăn chứa này sẽ chảy bên dới tờng tiêu năng tới tháp hấp thụ trung gian /sấy khô bên cạnh thùng chứa bơm.

Bơm axit chung cung cấp axit thông qua thiết bị làm mát axit chung và thiết

bị gia nhiệt nớc cấp nồi hơi (BFW) Dòng axit qua thiết bị gia nhiệt BFW đợc

điều chỉnh để kiểm soát nhiệt độ của nớc.Axit từ các tháp sấy và hấp thụ trung gian sẽ quay trở lại cùng ngăn chứa đó Nồng độ axit trong ngăn sấy /trung gian đợc giữ ở mức 98,5% H 2 SO 4 bằng cách cho thêm nớc khử khoáng vào một dòng tuần hoàn nhỏ tới bể chứa axit đợc đặt ở cuối dòng của thiết bị

lµm m¸t axit chung.

2.2 Các công đoạn sản xuất axit sunfuric

2.2.1 Công đoạn hóa lỏng lưu huỳnh

Chức năng của công đoạn này là nấu chảy lưu huỳnh rắn được cấp từ thùngcấp lưu huỳnh, lọc lưu huỳnh nóng chảy để loại bỏ tạp chất (tro) và lưu trữlưu huỳnh đã được lọc và cung cấp cho lò đốt lưu huỳnh

* Các cân bằng trong công đoạn hóa lỏng lưu huỳnh

Ta có mô hình cân bằng khối lượng trong công đoạn hóa lỏng lưu huỳnh đượcthể hiện trên hình 2.2

Hình 2.2 Cân bằng khối lượng trong công đoạn hóa lỏng lưu huỳnh

Đối tượng điều khiển là thùng hóa lỏng S Đây là thiết bị trao đổi nhiệtgián tiếp dạng ống xoắn ruột gà, trong thùng có cánh khuấy để tăng hiệu quảtrao đổi nhiệt Hơi nước đi trong ống, thực hiện trao đổi nhiệt qua thành ống

với S rắn ở ngoài Khi nhiệt độ trong thùng đạt 140 1450C thì S nóng chảy

a) Các thiết bị chính trong công đoạn hóa lỏng lưu huỳnh

Hình 2.3 Bể nấu chảy lưu huỳnh V0111

Lưu huỳnh rắn từ kho S được cầu trục 1601A,B múc đổ vào bunke1602a,b và xả xuống băng tải địnhlượng 1603A,Bđổ vào bể nấu chảy lưuhuỳnh V0111.Lưu lượng lưu huỳnh vào nấu chảy được cân trên băng tải vàgiám sát khối lượng qua WA-1502, năng suất nấu chảy 17,06 tấn/h và đượcđiều chỉnh thông qua tốc độ băng tải HIC-1503.Tại bể nấu chảy lưu huỳnhđược cấp nhiệt đến nhiệt độ chảy lỏng bằng hơi nước áp suất thấp 0,6MPa,kết hợp với sự khuấy trộn tạo bởi máy khuấy A0111 lưu huỳnh lỏng đượcchảy tràn xuống bể lưu huỳnh lẫn tạp chất V0113, từ bể V0113 lưu huỳnhđược bơm lưu huỳnh bẩn P0111 bơm lên thiết bị lọc lưu huỳnh kiểu lọc lá có

hơi gia nhiệt F0111A, B

Trước mỗi chu kỳ lọc thiết bị lọc được phủ lót bởi chất trợ lọc Diatomitnhờ bơm phủ lót lưu huỳnh P0112, sau đó tiến hành bơm lưu huỳnh bẩn vàothiết bị lọc, lưu huỳnh bẩn sau lọc được đưa trở lại bể lưu huỳnh bẩn V0113

và định kỳ được tháo để vệ sinh.Lưu huỳnh sạch sau lọc được đưa về bể chứalưu huỳnh sạch V0118, sau đó chảy trọng lực xuống hố lưu huỳnh sạchV0119 và được bơm cấp lưu huỳnh sạch P0114 cấp sang công đoạn lò đốt lưuhuỳnh Thiết bị lọc F0111A,B thay nhau làm việc theo chu kỳ trước khi đượcdừng để vệ sinh định kỳ, thời gian làm việc của mỗi chu kỳ tuỳ thuộc vào chấtlượng lưu huỳnh đầu vào và trở lực trong thiết bị lọc, khi tăng đến 0.4bar thìphải dừng để vệ sinh, sau khi vệ sinh lại tiến hành thử kín thiết bị, nạp đầy lưuhuỳnh và phủ lót lưới lọc trước mỗi chu kỳ mới

Hệ thống cung cấp hơi cho bộ phận gồm các đường hơi 0.6MPa, và hơidùng để bảo ôn thiết bị áp suất 340 KPa, sau khi gia nhiệt cho thiết bị thì hơingưng sẽ được thu hồi về thùng ngưng nhanh V0115, được chứa trong thùngchứa V0116 và được bơm P0115 bơm thu hồi đưa về thiết bị khử khí tạixưởngNhiệt điện

c) Hệ thống đo lường, cảnh báo và khóa liên động

Các thiết bị chính để điều khiển nhiệt độ, lưu lượng và mức lưu huỳnh trongcông đoạn hóa lỏng lưu huỳnh được thể hiện trong bảng 2.1

Bảng 2.1 Các thiết bị điều khiển chính trong công đoạn hóa lỏng lưu huỳnhHC-1503 Tốc độ băng truyền lưu huỳnh Đầu vào vận hành

27

LIC-1537 Mức bể lưu huỳnh bẩn

LIC-1540 Mức bể lưu huỳnh phủ lót

PIC-1362 Bộ cấp nhiệt khu vực lưu huỳnh/áp suất hơi

nước áo hơi

HS-1538A/B Công tắc dừng bơm lưu huỳnh bẩn

II-1505 Dòng môtơ máy khuấy trộn lưu huỳnh bẩn

II-1510A/B Dòng motor bơm lưu huỳnh sạch

II-1538A/B Dòng motor bơm lưu huỳnh bẩn

II-1539 Dòng motor máy trộn bể lưu huỳnh bẩn

II-1542 Dòng bơm lưu huỳnh phủ lót

II-1543 Dòng máy trộng bể phủ lót

LIA-1500 Mức bể chứa

lưu huỳnh

11.200mm

10.600mm

1.900mm

600 mm(5%)

(95%) (90%) (16%)LIA-1506 Mức bể nấu

lưu huỳnh

3.300 mm 3.200

mmLIC-1516 Mức hố lưu

huỳnh sạch

1.600 mm 1.500

mm

1.300mm

1.200mmLIC-1537 Mức bể lưu

huỳnh bẩn

1.600 mm 1.500

mm

1.200mm

1.100mmLIC-1540 Mức bể lưu

huỳnh phủ lót

1.600 mm 1.500

mm

1.300mm

1.200mmA-505 Lỗi motor máy khuấy trộn bể nấu

YL-1510A/B Lỗi motor bơm lưu huỳnh sạch

YL-1538A/B Lỗi motor lưu huỳnh bẩn

YL-1539A Lỗi motor máy trộn bể lưu huỳnh sạch

YL-1542 Lỗi motor bơm phủ lót

YL-1543 Lỗi motor máy trộn bể phủ lót

FDI-1257A/B Độ sụt áp bộ lọc lưu huỳnh 3,5 bar

PI-1510A/B Áp suất xả bơm lưu huỳnh sạch, hiện trường

PI-1528A/B Áp suất đầu ra bộ lọc lưu huỳnh, hiện trường

PI-1529A/B Áp suất đầu vào bộ lọc lưu huỳnh, hiện trường

PI-1538A/B Áp suất xả bơm lưu huỳnh tạp chất, hiện trường

PI-1001544 Áp suất xả bơm phủ lót, hiện trường

TI-1501A Nhiệt độ hơi nườc bể chứa

lưu huỳnh

1400C

TI-1501B/C Nhiệt độ mức thấp hơn của

bể chứa lưu huỳnh

1400C

TIA-1504 Nhiệt độ bể nấu lưu huỳnh 1400C 1200C 1150CTIA-1510 Nhiệt độ hố lưu huỳnh sạch

29

TIA-1536 Nhiệt độ bể lưu

XA-1531A/B Hỏng tấm lọc máy lọc lưu huỳnh

2.2.2 Công đoạn lò đốt lưu huỳnh

Lò đốt lưu huỳnh là nơi lưu huỳnh nóng chảy được phản ứng với không khí

để tạo thành SO2 Chức năng thứ hai của lò đốt là đốt dầu để gia nhiệt cho nhàmáy sản xuất axit phục vụ cho việc đốt lưu huỳnh

* Các cân bằng trong công đoạn lò đốt lưu huỳnh

Cân bằng năng lượng của lò đốt (cân bằng nhiệt) được thể hiện trên hình2.4

Hình 2.4 Cân bằng năng lượng giữa đầu vào và đầu ra của lò đốt

Đối tượng điều khiển là lò đốt F0121

Cân bằng khối lượng giữa S lỏng, không khí khô, dầu DO với hỗn hợpkhí SO2, khói lò được thể hiện trong hình 2.5

Lò đốt

S lỏng

Không khí khô

SO2Hỗn hợp khíNhiên liệu: Dầu FO

Lò đốt F0121　

S nguyên tố, rắnNăng lượng từ

sự cháy của SNăng lượng từ

S và không khíkhô cấp vào

Tản nhiệt do bức xạ

Năng lượng từ khói lòNăng lượng từ

SO2

Hình 2.5 Cân bằng về khối lượng giữa đầu vào và đầu ra của lò đốt

a) Các thiết bị chính trong công đoạn lò đốt lưu huỳnh

b) Lưu trình công nghệ

Lưu huỳnh sạch từ công đoạn nấu chảy đuợc bơm lưu huỳnh P0114 bơmcấp cho lò đốt lưu huỳnh F0121 được phun vào lò qua hệ thống vòi phun, hệthống vòi phun lưu huỳnh gồm 03 vòi phun và van điều chỉnh lưu huỳnh vào

lò HV-1517 Lưu lượng lưu huỳnh lỏng được cấp vào lò đốt là 9,7m3/h, ápsuất lưu huỳnh phun vào lò khoảng từ 1,0 ~ 1,2MPa

Không khí sau tháp sấy khô được máy nén tua bin thổi vào lò với lưulượng Q =103.611 m3/h, nhiệt độ 1270C, trong lò xảy ra phản ứng đốt cháylưu huỳnh và toả nhiệt lớn, nhiệt độ khí sau lò lên đến 11370C, nồng độ SO2sau lò đốt 11.5%V

Để điều chỉnh nồng độ và nhiệt độ khí sau lò đốt, dùng biến tần bơmP0114AB điều chỉnh lưu lượng lưu huỳnh vào lò đốt và điều chỉnh van hút,tốc độ tua bin máy nén chính C0141 để thay đổi lưu lượng không khí vào lò

31

Hình 2.6 Lò đốt lưu huỳnh F0121

Để điều chỉnh nhiệt độ khí lò xuống nhiệt độ làm việc của lớp xúc tácthứ nhất, khí lò được đưa qua thiết bị nồi hơi nhiệt thừa E0121, sau khi rakhỏi nồi hơi nhiệt độ khí lò hạ xuống 3480C và được hoà với dòng khí bổxung sau lò đốt để nâng nhiệt độ lên 3900C và đưa vào lớp xúc tác thứ nhất,

để điều chỉnh nhiệt độ vào lớp xúc tác sử dụng van HV1116 (van đi tắt nồihơi)

Trong lò đốt lưu huỳnh cháy cùng với O2 trong không khí theo phản ứng

c) Hệ thống đo lường, cảnh báo và khóa liên động

Thiết bị điều chỉnh không khí và dòng lưu huỳnh tới lò đốt được nêu trongbảng 2.3

Bảng 2.3 Các thiết bị điều khiển chính trong công đoạn lò đốt lưu huỳnh