Kiến nghị và giải pháp với từng dây chuyền sản xuất tại Công ty Supe phốt phát và Hoá chất Lâm Thao

Kiến nghị và giải pháp với từng dây chuyền sản xuất tại Công ty Supe phốt phát và Hoá chất Lâm Thao

MỞ ĐẦU

Các Quá trình và Thiết bị trong Công nghệ Hoá chất và thực phẩm là môn học cơ sở rất quan trọng cho sinh viên ngành Hoá chất, Thực phẩm và Luyện kim, nhằm giúp cho các kỹ sư khả năng tính toán, thiết kế thiết bị, khả năng vận hành, cải tiến hoặc đề xuất những thiết bị thích ứng nhất cho một công nghệ cụ thể với năng suất và hiệu suất cao

Là một sinh viên ngành Quá trình và Thiết bị, việc tiếp xúc với các dây chuyền công nghệ và thiết bị là điều rất quan trọng Chính vì thế, Thực tập kỹ thuật

là một cơ hội tốt cho sinh viên học tập, tiếp cận thực tế, nhìn nhận các vấn đề một cách sát thực và hiểu rõ hơn công việc của một kỹ sư Quá trình và Thiết bị

Thực tế là Việt Nam là một nước nông nghiệp, vì vậy, các sản phẩm phục vụ cho nông nghiệp là những mặt hàng vô cùng thiết yếu, trong đó, không thể không

kể đến các sản phẩm phân bón Mỗi năm cung cấp cho thị trường hơn 1 triệu tấn phân bón các loại, chiếm thị phần quan trọng trong thị trường phân bón trong nước, Công ty Supe phốt phát và Hóa chất Lâm Thao hiện là nhà sản xuất, phân phối hàng đầu về phân bón và một số sản phẩm hóa chất phục vụ sản xuất, tiêu dùng và góp phần đáng kể trong việc ổn định thị trường phân bón nước ta trong thời gian qua Không những thế, Công ty Supe phốt phát và Hoá chất Lâm Thao còn sản xuất rất nhiều sản phẩm hoá chất khác phục vụ cho công nghiệp Với diện tích nhà xưởng rộng lớn, công nghệ hiện đại, thiết bị đa dạng, Công ty Supe phốt phát và Hoá chất Lâm Thao thực sự là một Công ty Hoá chất lớn của Việt Nam Việc thực tập tại Công ty là một cơ hội lớn để sinh viên được tiếp cận thực tế và trang bị thêm các kiến thức về Quá trình và Thiết bị

Báo cáo thực tập tại Công ty Supe phốt phát và Hoá chất Lâm Thao bao gồm các phần chính:

- Các dây chuyền sản xuất: Axit 2, NPK và Supe 1.

- Một số thiết bị chính trong từng dây chuyền công nghệ

- Kiến nghị và giải pháp với từng dây chuyền sản xuất tại Công ty Supe phốt phát và Hoá chất Lâm Thao

Để đáp ứng nhu cầu phân bón ngày càng tăng cho nông nghiệp, Nhà máy đã

4 lần được đầu tư khôi phục và mở rộng, công suất Supe lân được nâng lên 500 nghìn tấn/năm Với phương châm kết hợp đầu tư chiều sâu, cải tạo, đổi mới thiết bị công nghệ và mở rộng sản xuất theo hướng hiện đại hóa, Công ty đã phát huy các tiềm năng nội lực, tập trung nâng cao năng lực sản xuất và chất lượng sản phẩm, đưa công suất axit sunfuric lên 270 nghìn tấn, supe lân lên 800 nghìn tấn/năm Đặc biệt, gắn sản xuất với thị trường, Công ty đã phát triển mạnh mẽ phân hỗn hợp NPK Trong 4 năm liên tục (2001 - 2004), Công ty đã đầu tư thêm 4 dây chuyền sản xuất phân NPK với công nghệ tiên tiến, đưa công suất lên 700 nghìn tấn/năm, nâng năng lực sản xuất phân bón chung của Công ty lên gấp 15 lần công suất ban đầu Chất lượng sản phẩm của Công ty ngày một nâng cao

Trải qua 46 năm xây dựng và phát triển, Công ty liên tục hoàn thành xuất sắc nhiệm vụ được giao Từ những kết quả đó, Công ty đã vinh dự nhận được nhiều phần thưởng cao quý của Đảng và Nhà nước Công ty đã được Đảng, Nhà nước 3 lần phong tặng danh hiệu Đơn vị anh hùng, Huân chương Hồ Chí Minh và nhiều phần thưởng cao quý khác, Cờ, Bằng khen của Bộ Công nghiệp, Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn, tỉnh Phú Thọ, Tổng Công ty Hóa chất Việt Nam, v.v …tại các dịp vinh danh và bình chọn Công ty đã đồng thời được cấp chứng chỉ

hệ thống quản lý chất lượng theo tiêu chuẩn ISO 9001 - 2000 cho 3 sản phẩm chính là NPK, supe lân, axit sunfuric thương phẩm Phần thưởng cao quý nhất mà Công ty có được, đó là, từ ngày bước vào sản xuất đến nay, phân bón Lâm Thao với thương hiệu “ba nhành lá cọ” luôn được bà con nông dân cả nước tin tưởng, mến mộ và sử dụng ngày càng nhiều

2 LĨNH VỰC HOẠT ĐỘNG

Sản xuất, kinh doanh các sản phẩm phân bón chứa lân, phân hỗn hợp NPK

và các hoá chất công nghiệp

3 CÁC SẢN PHẨM CHỦ YẾU

- Supe lân

- NPK các loại: 5-10-3, 10-20-6, 16-16-8, 10-5-10, 10-10-10, 8-4-4, 8-8-4, 8-4-8, 10-10-5, 10-5-5, 6-20-10, 12-2-12 …

- Phân bón đặc thù cho các loại cây (cây hoa, cây cảnh, cây ăn quả …)

- Axit sunfuric kỹ thuật, tinh khiết, tinh khiết phân tích, axit dùng cho ăcquy

- Natri sunfit và bisunfit kỹ thuật

- Natri silic florua kỹ thuật

- Natri florua tinh khiết

- Phèn nhôm sunfat kỹ thuật và phèn kép amôni nhôm sunfat kỹ thuật

- Oxy kỹ thuật

4 ĐƠN VỊ TRỰC THUỘC

- Xí nghiệp Axit 1 và Axit 2: sản xuất axit sunfuric phục vụ sản xuất supe phốt phát và bán axit thành phẩm ra thị trường

- Xí nghiệp Supe 1 và Supe 2: sản xuất supe lân.

- Xí nghiệp NPK: sản xuất phân hỗn hợp NPK

- Xí nghiệp Đóng bao: đóng bao, bốc xếp sản phẩm supe lân và NPK lên phương tiện cho khách hàng

- Xí nghiệp Điện: đảm bảo cho các thiết bị điện trong công ty hoạt động tốt, đảm bảo điện năng cho sản xuất và sinh hoạt toàn công ty

- Xí nghiệp Nước: cung cấp nước phục vụ cho sản xuất và sinh hoạt toàn công ty

- Xí nghiệp Mộc - Nề: gia công, sửa chữa đồ gỗ, tham gia phục vụ cho quá trình xây dựng, sửa chữa trong toàn công ty

- Xí nghiệp Cơ khí: gia công phụ tùng, chi tiết, phục vụ sửa chữa thường xuyên và đột xuất, đảm bảo cho hoạt động sản xuất chính toàn công ty; ngoài ra làm dịch vụ gia công cơ khí cho bên ngoài …

- Xí nghiệp Vận tải: có nhiệm vụ vận tải hàng hoá phục vụ quá trình cung ứng và tiêu thụ (đường bộ); vận chuyển nội bộ và làm dịch vụ vận chuyển cho bên ngoài

- Chi nhánh Hải Dương

5 CÁC DỰ ÁN

• Các dự án đã được đầu tư

- Đầu tư chiều sâu đổi mới công nghệ và thiết bị Dây chuyền axit số 1

- Đầu tư xây dựng dây chuyền NPK công suất 150.000 tấn/năm số 1

- Đầu tư tự động hoá khu điều chế supe lân tại Supe 1 và Supe 2

- Đầu tư bộ phận dỡ quặng apatit tuyển tại Xí nghiệp Supe 1

- Đầu tư cải tạo nâng cấp hệ thống mạng, máy vi tính, Nhà điều hành số 2,

Hệ thống cung cấp nước sạch

- Đầu tư dây chuyền Axit số 3 công suất 40.000 tấn H2SO4/năm

• Các dự án đang được đầu tư

- Đầu tư tự động hoá Xí nghiệp Axit số 1

- Cải tạo công nghệ dây chuyền Axit số 2 sang đốt lưu huỳnh lỏng, công suất 120.000 tấn H2SO4/năm

- Đầu tư xây dựng dây chuyền NPK 150.000 tấn/năm số 2

- Đầu tư xây dựng nhà luyện thể dục - thể thao và xây dựng tổng đài điện tử

• Các dự án dự kiến sẽ đầu tư

- Xây dựng xưởng NPK 150.000 tấn/năm ở chi nhánh Hải Dương

- Xây dựng xưởng NPK 150.000 tấn/năm số 3 ở Công ty tại Lâm Thao – Phú Thọ

Việc thay thế quặng pyrit bằng S là do:

- Trữ lượng quặng pyrit có hạn

- Sử dụng S sẽ bớt đi công đoạn tinh chế khí, dẫn đến bớt đi được các thiết

bị cồng kềnh: lò tầng sôi, lọc điện khô, 2 tháp rửa, lọc điện ướt 2 cấp …

- Sử dụng quặng pyrit sẽ dẫn đến tạo thành chất thải rắn là xỉ pyrit rất khó

xử lý, gây ô nhiễm môi trường

Như vậy, việc thay thế quặng pyrit bằng lưu huỳnh nguyên tố không những mang lại giá trị kinh tế mà còn có ý nghĩa lớn trong việc bảo vệ môi trường

- V2O5 kém hoạt động hơn Pt nhưng rẻ hơn

- Độ nhiễm độc asen kém hơn Pt vài ngàn lần

Sử dụng chất xúc tác có ký hiệu T-210 trong lớp xúc tác 1 (có nồng độ SO2 cao) và CS-110 trong các lớp tiếp xúc 2, 3 và 4 (có nồng độ SO2 thấp)

Đặc tính của xúc tác:

- Khối tiếp xúc vanađi chứa trung bình 7 % V2O5; chất hoạt hoá là các oxit kim loại kiềm, thường dùng K2O; chất mang thường dùng là alumino silicat.

- Khối tiếp xúc vanađi là những hạt xốp, dạng trụ, màu vàng nhạt hoặc xanh nhạt

- Khối tiếp xúc vanađi làm việc trong khoảng nhiệt độ 400 – 600 0C Khi t0

> 600 0C, xúc tác giảm hoạt độ do hiện tượng kết khối các cấu tử hoạt động để tạo thành những hợp chất không hoạt động Khi t0= < 400 0C, hoạt độ của xúc tác giảm đột ngột do sự chuyển hoá trị V5+ thành V4+ ít hoạt động

Thích hợp cho lớp 1, lớp 2 tháp tiếp xúc

Thích hợp cho lớp 2, 3 và 4 tháp tiếp xúc

Thích hợp cho lớp 3, lớp 4 tháp tiếp xúc

S + O2 = SO2 + 296 kJPhản ứng toả nhiệt Quá trình cháy là quá trình đồng thể Đốt lưu huỳnh trong không khí có thể thu được khí chứa 21 % SO2 Trong thực tế sản xuất thường lấy dư không khí và thu được khí chứa gần 12 % SO2.

3.2 Oxi hoá SO 2 thành SO 3

Phản ứng chuyển hoá khí SO2 thành SO3:

SO2 + ½ O2 SO3 + 296,7 kJTương ứng với quy tắc Le – Shatelia, cân bằng sẽ dịch chuyển về phía thu SO3 khi giảm nhiệt độ và tăng áp suất Đối với những hỗn hợp khí thông thường dưới 450 0C, hằng số cân bằng đủ lớn để tạo xcb > 97 % Khi nhiệt độ > 450 0C thì Kcb và xcb giảm đi rất nhanh Tuy nhiên, ở những giai đoạn đầu oxy hoá, thậm chí ngay cả khi có mặt những chất xúc tác mạnh cần phải tăng nhiệt độ cao hơn 450 0C

để tăng vận tốc phản ứng Vì vậy, hỗn hợp khí sau lò có nhiệt độ 1000 0C đưa sang nồi hơi nhiệt thừa, giảm nhiệt độ còn 420 – 440 0C

Để giảm năng lượng hoạt hoá của phản ứng, người ta sử dụng xúc tác oxit vanađi Quá trình oxi hoá xúc tác chia thành các giai đoạn:

- Khuếch tán cấu tử phản ứng từ trung tâm dòng khí đến bề mặt hạt xúc tác, sau đó khuếch tán trong các mao quản của khối tiếp xúc.

- Hấp thụ oxy bằng chất xúc tác (chuyển điện tử từ chất xúc tác đến các nguyên tử oxy)

- Hấp phụ phân tử SO2 để tạo thành phức [SO2.O.Xt]

- Chuyển nhóm điện tử để tạo thành phức [SO3.Xt]

- Giải hấp phụ SO3 (quá trình nhả)

- Khuếch tán SO3 từ các mao quản của khối tiếp xúc và từ bề mặt của các hạt

Hỗn hợp khí sau bộ phận nồi hơi, sau thiết bị lọc gió nóng đi vào lớp 1 của tháp tiếp xúc dạng tầng có trao đổi nhiệt bên ngoài Trong lớp xúc tác sẽ xảy ra phản ứng và quá trình sấy nóng đoạn nhiệt do nhiệt của phản ứng toả ra Khi thiết

bị có cách nhiệt tốt thì trong mỗi lớp xúc tác sẽ xảy ra quá trình đoạn nhiệt, tăng nhiệt độ sẽ tỷ lệ thuận với sự tăng mức chuyển hoá Lượng chất xúc tác trong thiết

bị sẽ tăng dần lên theo nguyên tắc I < II < III < IV, mức độ chuyển hoá trong các lớp lại giảm đi từ từ

Giai đoạn đầu quá trình oxy hoá tiến hành trong vùng khuếch tán, các giai đoạn cuối tiến hành trong vùng động học

do áp suất riêng phần của hơi trên lỏng thấp và sẽ càng lớn nếu nhiệt độ tiến hành hấp thụ càng thấp

4 DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT

4.1 Sơ đồ lưu trình công nghệ

Công đoạn đốt S

Công đoạn nồi hơi nhiệt thừa

S rắnCông đoạn nấu chảy S

Công đoạn tiếp xúc

Công đoạn hấp thụ

4.2.2 Công đoạn lò đốt lưu huỳnh

Lưu lượng lưu huỳnh vào lò được điều khiển tự động qua hệ thống điều khiển Lưu lượng không khí được điều chỉnh qua hệ thống các van trên đường không khí chính và đường không khí bổ sung

Khí ra lò có nhiệt độ 1000 – 1500 m0C, nồng độ SO2 11 % thể tích đi vào nồi hơi nhiệt thừa 202 Nồi hơi nhiệt thừa được cấp nước có nhiệt độ 105 0C bằng bơm cấp Khí sau khi đi qua nồi hơi được giảm nhiệt độ từ 1000 – 1050 0C xuống còn 430 – 420 0C đi vào lọc gió nóng 203 Thiết bị lọc gió nóng có vai trò giữ lại tro, bụi của dòng khí trước khi vào tiếp xúc.

4.2.2.3 Thiết bị chính: Lò đốt lưu huỳnh 201

• Nhiệm vụĐiều chế SO2 từ S lòng (phản ứng cháy với oxy trong không khí)

• Cấu tạo

- Lò đốt lưu huỳnh có cấu tạo hình trụ nằm ngang

- Lớp vỏ bên ngoài được chế tạo bằng thép CT3 dày 10 mm, bên trong được xây lót bằng 2 lớp gạch chịu lửa

+ Ngoài cùng là lớp gạch định hình AD5 (230x113x65/55) và gạch FB (230x103x65)

+ Lớp tiếp theo là lớp gạch định hình AD5 và gạch AD3 (230x113x65/45)

- Đầu đốt lò cũng được xây bằng các lớp gạch như trên

- Giữa phần đầu là và thân lò là phần hình côn được xây lót bằng gạch định hình để thu côn bằng 2 lớp gạch AD5 và AD3

- Lò đốt được đặt trên 5 giá di động kiểu con lăn

- Bên ngoài lò được bọc bằng lớp vỏ nhôm

- Chiều dài thân lò: 14.230

- Chiều dài thân trụ buồng trước: 6.800

- Chiều dài thân trụ buồng giữa: 2.000

- Chiều dài thân trụ buồng sau: 1.780

- Chiều dài phần côn: 883

- Dùng để chứa dầu khi gia nhiệt và khởi động lò

- Kích thước: Φ 1812x6, H 2870 Chiều cao chứa: 2400

- Nhiệt độ khí ra sau nồi hơi: 420 – 430 0C.

- Hơi nước trong nồi hơi: Áp suất 25 at Nhiệt độ 225 0C

- Hơi sau giảm áp: Nhiệt độ 160 0C Áp suất 6 kG/cm2

- Lưu huỳnh vòi phun: Lưu lượng 2,98 m3/h Áp suất: 12 kG/cm2

- Lưu lượng không khí vào lò: 30.000 – 35.000 nm3/h

Hỗn hợp khí SO2 nồng độ ≤ 11 % có nhiệt độ 950 – 1050 0C vào nồi hơi, sau khi trao đổi nhiệt với nồi hơi nhiệt thừa, nhiệt độ hạ xuống còn 420 – 430 0C đi qua thiết bị lọc gió nóng để vào tháp tiếp xúc

4.2.3.3 Thiết bị chính: Nồi hơi nhiệt thừa 202

• Nhiệm vụNồi hơi nhiệt thừa thực chất là một thiết bị tận dụng nhiệt Nước trong nồi hơi trao đổi nhiệt với khí lò, hơi nước bão hoà có áp suất 25 at sinh ra được đưa qua thiết bị quá nhiệt để tạo hơi quá nhiệt cấp cho phát điện

• Cấu tạo

- Nồi hơi nhiệt thừa kiểu ống lửa (như thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm, nước đi ngoài ống, lửa ở trong ống) Tổng bề mặt tiếp nhiệt: 587,6 m2.

- Thể tích chứa nước: 16 m3

- Thể tích chứa hơi: 3,7 m3

- Kích thước bao: L 10940, Φ 4300

- Thân lò: Φ 2300x25, L 7000

- Cụm sinh hơi: gồm 421 ống Φ 63,5x4, vật liệu thép 20G, L 6750 ± 50

- Hộp đón lửa: L 2160, Φ 3556 Cửa khí vào: Φ 2400

- Hộp khí ra: L 2050, Φ 2800 Cửa khí ra: Φ 1600/1420x10

• Bơm cấp nước

- Bơm 3 cấp cánh guồng

- Công suất động cơ: 55 kW

- Áp suất đẩy: 30 at

4.2.3.5 Chỉ tiêu kỹ thuật

• Chế độ nồi hơi

- Năng suất sinh hơi: 14.000 – 17.000 kg/h

- Áp suất trong nồi hơi khi làm việc: 24 – 25 at Áp suất hơi ra nồi hơi: 10 – 20 at

- Nhiệt độ nước cấp: 100 – 105 0C

- Hiệu suất lò hơi: 88 %

- Khí nóng vào nồi hơi: Lưu lượng 33.000 ± 5 % Nm3/h Thánh phần khí:

≤ 11 % SO2

- Nhiệt độ khí vào: 950 – 1050 0C Nhiệt độ khí ra: 350 – 420 0C

• Chế độ nước cấp cho nồi hơi

Sau thiết bị 309, hỗn hợp SO3 đạt nhiệt độ đi vào lớp xúc tác 2 Trong lớp 2 tiếp tục xảy ra phản ứng chuyển hoá.Sau lớp 2, mức chuyển hoá x2 = 86 %, nhiệt

độ 524 0C đi vào trao đổi nhiệt ngoài 305 để hạ nhiệt độ xuống còn 455 0C để vào

lớp 3 Tác nhân làm nguội là hỗn hợp khí SO2 từ thiết bị lọc mù của hấp thụ trung gian, qua trao đổi nhiệt 3010 tới.

Qua lớp 3, hỗn hợp khí tiếp tục phản ứng với hiệu suất chung đạt 94 % Hỗn hợp khí sau lớp 3 có nhiệt độ 484 0C được đưa đi hạ nhiệt độ còn < 181 0C để vào tháp hấp thụ thứ nhất nhờ 2 tháp trao đổi nhiệt 3010, 3011 Tác nhân nguội là hỗn hợp khí SO2 từ tháp lọc mù đền Khí SO3 có nhiệt độ < 180 0C đi vào tháp hấp thụ thứ nhất 254

Hỗn hợp khí ra khỏi tháp hấp thụ 254 được đưa vào tháp lọc mù để giữ lại

mù axit Sau khi lần lượt đi qua 3 trao đổi nhiệt 3011, 3010 và 305, khí SO2 được nâng nhiệt độ 4250C được đưa vào lớp xúc tác 4 Tại đây phản ứng tiếp tục xảy ra triệt để Sau lớp 4, hỗn hợp khí đạt mức chuyển hoá chung là x ≥ 99,7 %, nhiệt độ

432 0C được hạ nhiệt độ xuống < 181 0C để đưa sang hệ thống hấp thụ bằng trao đổi nhiệt 303 và 304 Tác nhân nguội là không khí ẩm ngoài trời

4.2.4.3 Một số thiết bị chính

a Tháp tiếp xúc lớp 1

• Nhiệm vụChuyển hoá khí SO2 thành khí SO3 tại lớp xúc tác thứ nhất Tháp tiếp xúc lớp 1 được đặt tách riêng với tháp tiếp xúc lớp 2, 3 và 4 chỉ do yêu cầu về mặt bằng

và bố trí thiết bị

• Cấu tạo

- Tháp hình trụ, vỏ được chế tạo bằng thép C20 dày 10 mm Bên trong lót

1 lớp amiăng dày 10 mm và xây lót bằng 1 lớp gạch sa mốt chịu nhiệt dày 230 mm Đáy tháp lát thêm lớp gạch chịu axit 180x115x18 Giữa tâm tháp là một đoạn trụ bằng gang chịu nhiệt có Φ 800 dùng làm trụ đỡ cho các kết cấu của tháp Xung quanh tháp, bên ngoài vỏ thép là lớp bảo ôn cách nhiệt bằng bông thuỷ tinh dày 250 mm, bên ngoài là lưới thép 1 ly

và nhôm lá dày 0,8 mm

- Trên đỉnh tháp có nón phân phối khí bằng thép C20, dày 8 mm, Φ 2100 Dưới nón phân phối là lớp ghi bằng thép Trong tháp có kết cấu từ dưới lên là: dầm đỡ ghi I240 bằng thép C20, kết cấu ghi đỡ, lưới thép, lớp đá

thạch anh cỡ 20x25, dày 50 mm, lớp xúc tác T - 210 dày 570 mm, thể tích 25 m3, lớp đá thạch anh dày 50 mm.

• Các thông số cơ bản

- Năng suất: 360 tấn axit/ngày đêm

- Lưu lượng khí qua tháp: < 46.600 Nm3/h

- Áp suất làm việc: 1.400 – 1.700 mmH2O

- Chiều cao tổng cộng: 5397

- Đường kính ngoài vỏ thép: 8020

- Đường kính trong tháp: 7520

- Ống dẫn khí SO2 vào trên đỉnh tháp: Dn 1400

- Ống dẫn khí SO3 ra ở dưới: hình chữ nhật, kích thước 1.200x2.100

- Có 5 cửa chui Φ 800, 2 cửa trên nắp tháp, 1 cửa phía dưới chân và 2 cửa ngang vị trí đổ xúc tác

b Tháp tiếp xúc 306

• Nhiệm vụDùng để chuyển hoá khí SO2 thành khí SO3 tại lớp xúc tác thứ 2, 3 và 4

• Cấu tạo

- Tháp hình trụ, vỏ được chế tạo bằng thép C20 dày 10 mm Bên trong lót

1 lớp amiăng dày 10 mm và xây lót bằng 1 lớp gạch sa mốt chịu nhiệt dày 230 mm Đáy tháp lát thêm lớp gạch chịu axit 180x115x18 Giữa tâm tháp là 8 đoạn trụ bằng gang chịu nhiệt có Φ 800 lắp ghép với nhau dùng làm trụ đỡ cho các kết cấu của tháp Xung quanh tháp, bên ngoài vỏ thép

là lớp bảo ôn cách nhiệt bằng bông thuỷ tinh dày 250 mm, bên ngoài là lưới thép 1 ly và nhôm lá dày 0,8 mm

- Trên đỉnh tháp có nón phân phối khí bằng thép C20, dày 8 mm, Φ 2100 Dưới nón phân phối là lớp ghi bằng thép để rải lớp đá thạch anh dày 50

mm, cỡ đá 20x25 mm Trong tháp gồm có 3 lớp xúc tác, mỗi lớp có kết cấu theo thứ tự từ dưới lên là: dầm đỡ ghi I240 bằng thép C20, kết cấu ghi đỡ, lưới thép, sau đó là lớp đá thạch anh, lớp xúc tác và lớp đá thạch anh

- Trên các lớp xúc tác 3, 4 có hệ thống phân phối khí, trên lớp 2 có hệ thống trộn khí Dưới các lớp xúc tác 2, 3, 4 đều có hệ thống gom khí ra

Giữa lớp 3 và lớp 4 được ngăn cách bằng tấm thép sàn Do đó tháp được chia thành 3 đoạn ngăn cách riêng nhau.

• Các thông số cơ bản

- Năng suất: 360 tấn axit/ngày đêm

- Lưu lượng khí qua tháp: < 46.600 Nm3/h

- Áp suất làm việc: 1.400 – 1.700 mmH2O

- Ống dẫn không khí bổ sung vào lớp 2: 3 ống Dn 400

- Ống dẫn khí SO2 vào lớp 3: hình chữ nhật, kích thước 1200x2100

- Ống dẫn khí SO3 ra lớp 3: hình chữ nhật, kích thước 1200x2100

- Ống dẫn khí SO2 vào lớp 4: hình chữ nhật, kích thước 1200x2100

- Ống dẫn khí SO3 ra lớp 4: hình chữ nhật, kích thước 1200x1800

- Có 15 cửa chui Φ 800 được bố trí trên thân tháp ở các vị trí phù hợp

Lớp xúc tác Chiều cao, mm Thể tích, m3 Loại xúc tác

• Cấu tạo

- Gồm có 2 chùm ống trao đổi nhiệt đặt trong 2 hộp khí hình chữ nhật liền nhau, có ống dẫn khí SO3 nối tiếp 2 hộp với nhau Ống trao đổi nhiệt bằng thép 12Cr1MoV chịu nhiệt độ, áp suất và chống ăn mòn hoá học

Ống Φ 38x4, L 70.000 Hộp khí bằng thép C20 Khí SO3 đi ngoài ống, hơi nước bão hoà đi trong ống.

- F truyền nhiệt: 398 m2

- Kích thước bao ngoài: DxRxH = 5980x6170x4037

- Ống khí SO3 vào/ra: Dy 1400/1400

- Ống hơi nước bão hoà vào: Dy 250, thép 12Cr1MoV

- Ống góp hơi nước quá nhiệt ra: Dy 250

• Các thông số kỹ thuật

- Năng suất khí SO3: 31.747 Nm3/h

- Năng suất hơi nước: 15.300 Nm3/h

4.2.4.4 Đặc tính kỹ thuật của các thiết bị khác

• Trao đổi nhiệt ngoài 305

- Tháp kiểu trao đổi nhiệt ống chùm, vỏ bằng thép, phần buồng khí trên và dưới được xây lót bằng lớp gạch chịu nhiệt dày 115, bên ngoài được bảo

ôn bằng bông khoáng dày 100

- F truyền nhiệt: 1176 m2

- H 10.780, Φ 3000

- Số ống trao đổi nhiệt: n = 1760 Ống Φ 38x3,5; H 5600

- Hỗn hợp khí SO3 nóng đi trong ống, từ trên xuống, khí SO2 đi ngoài ống

• Trao đổi nhiệt ngoài 3010, 3011

- Đoạn trên là hộp khí vào, vỏ thép, trong xây lót bởi 1 lớp gạch sa mốt chịu nhiệt H 2622, Φ 2812x10

- Đoạn giữa là phần trao đổi nhiệt, vỏ thép dày 10, bên ngoài bảo ôn cách nhiệt H 6000, Φ 2558x10 Ống truyền nhiệt L 6000, Φ 57x3,4, n = 1045 ống F = 1050 m2 Hỗn hợp khí SO3 nóng đi trong ống, từ trên xuống, khí SO2 đi ngoài ống

- Đoạn dưới là hộp khí ra, vỏ thép H 2600, Φ 2558

• Trao đổi nhiệt ngoài 303

- Tháp kiểu trao đổi nhiệt ống chùm, vỏ bằng thép CT 38, dày 10, phần buồng khí trên và dưới được xây lót bằng lớp gạch chịu nhiệt dày 115, bên ngoài được bảo ôn bằng bông khoáng dày 100

- F truyền nhiệt: 530 m2

- H 7400, Φ 3020x10

- Ống trao đổi nhiệt: L 3000, Φ 38x3,5, n = 1615 ống

• Tháp làm nguội khí SO3

- Tháp kiểu trao đổi nhiệt ống chùm, vỏ bằng thép, phần buồng khí trên và dưới được xây lót bằng lớp gạch chịu nhiệt dày 115, bên ngoài được bảo

ôn bằng bông khoáng dày 100

- F truyền nhiệt: 1260 m2

- H 10780, Φ 3000

- Ống trao đổi nhiệt: L 6000, Φ 38x3,5, n = 1760 ống

• Quạt làm nguội SO3

- Lưu lượng khí Q = 60.000 m3/h

- Áp suất H = 200 mmH2O

- Động cơ N = 55 kW

4.2.4.5 Các thông số kỹ thuật của tháp tiếp xúc

- Lưu lượng hỗn hợp khí vào tháp: < 46.600 Nm3/h

- Nồng độ khí SO2: < 10, 5 % thể tích

- Mức chuyển hoá chung toàn máy: ≥ 99,7 %

Lớp xúc tác Nhiệt độ khí vào, 0C Nhiệt độ khí ra, 0C Mức chuyển hoá, %

đó axit được đổ vào thùng cao vị rồi được tưới vào tháp sấy qua hệ thống phân phối axit bằng đĩa với lưu lượng 240 – 270 m3/h Lượng axit chảy từ tháp sấy về thùng chứa lại tiếp tục được bơm tuần hoàn lên tháp sấy kết thúc 1 chu trình sấy Trong tháp xảy ra quá trình hấp thụ hơi nước

Không khí sau tháp sấy đạt tiêu chuẩn: độ ẩm ≤ 0,015 %, hàm lượng tia bắn

≤ 0,005 mg/m3 Không khí sau tháp sấy có nhiệt độ 40 – 45 0C ra khỏi tháp sấy đi qua tháp tách tia bắn 253 để giữ lại các giọt axit kéo theo trước khi về máy nén

b Bộ phận hấp thụ

Hỗn hợp khí SO2, SO3 ra khỏi lớp 3 tháp tiếp xúc có mức chuyển hoá 94 %, sau khi được làm nguội xuống nhiệt độ 180 0C đi vào tháp hấp thụ trung gian 254 Chu trình tưới của tháp mônô trung gian như sau: axit mônô có nồng độ 98,3 ± 0,4

% H2SO4 có nhiệt độ 70 ± 5 0C từ thùng chứa được các bơm chìm bơm lên dàn làm lạnh và được làm lạnh xuống 50 ± 5 0C, sau đó đổ vào thùng cao vị rồi được tưới vào tháp hấp thụ trung gian qua hệ thống phân phối axit bằng đĩa với lưu lượng

360 m3/h Lượng axit chảy từ tháp hấp thụ trung gian về thùng chứa lại tiếp tục được bơm tuần hoàn lên tháp kết thục 1 chu trình

Khí ra khỏi tháp hấp thụ trung gian có nhiệt độ 80 0C đi vào tháp khử mù để tách hết lượng axit và mù axit rồi đi qua các trao đổi nhiệt 3010 và 305 để nâng nhiệt độ lên 425 0C trước khi vào lớp 4 tháp tiếp xúc để chuyển hoá tiếp lượng SO2 còn lại

Hỗn hợp khí SO2, SO3 ra khỏi lớp 4 tháp tiếp xúc có mức chuyển hoá ≥ 99,7

%, được làm nguội xuống nhiệt độ 180 0C đi vào đáy tháp hấp thụ cuối 255 Chu trình tưới của tháp hấp thụ cuối như sau: axit mônô có nồng độ 98,3 ± 0,4 % H2SO4

có nhiệt độ 60 – 65 0C từ thùng chứa được các bơm chìm bơm lên các thiết bị làm lạnh tấm và được làm lạnh xuống 50 – 55 0C, sau đó đổ vào thùng cao vị rồi được tưới vào tháp hấp thụ cuối qua hệ thống phân phối axit bằng đĩa với lưu lượng 360

m3/h Lượng axit chảy từ tháp hấp thụ cuối về thùng chứa lại tiếp tục được bơm tuần hoàn lên tháp kết thúc 1 chu trình

Sau tháp hấp thụ cuối 255 hỗn hợp khí đi vào tháp tách giọt 256 trước khi thải ra ngoài trời qua ống thải khí

4.2.5.3 Một số thiết bị chính

a Tháp sấy khí 251

• Nhiệm vụSấy không khí trước khi về lò

• Cấu tạo

- Vỏ bằng thép dày 8 mm, xây lót bằng gạch chịu axit, bên trong xếp đệm chịu axit, phân phối bằng 4 máng thép không gỉ Đệm làm tăng tiếp xúc pha, là loại đệm sành, có dạng trụ

- Vỏ bằng thép, xây lót bằng gạch chịu axit Bên trong xếp đệm chịu axit Đệm vòng sành có tác dụng làm giảm động năng của các tia bắn, làm chúng ngưng tụ lại và chảy xuống dưới.

- H 10.000, Φ 5500

- Ống vào/ra: Φ 1400

• Tháp khử mù axit cho tháp hấp thụ trung gian 278

- Vỏ bằng thép dày 10 mm, xây lót bằng gạch chịu axit

- Nhiệt độ axit vào: 65 0C Nhiệt độ axit ra: 55 0C

- Nhiệt độ nước vào: 31 0C Nhiệt độ nước ra: 40 0C

4.2.5.5 Chỉ tiêu kỹ thuật

• Tháp sấy khí 251

- Lưu lượng không khí ẩm vào tháp: 36.600 – 47.000 m3/h

- Không khí vào: Nhiệt độ 28 – 30 0C Áp suất -40 mmH2O

- Không khí ra: Nhiệt độ 40 – 45 0C Áp suất -135 mmH2O.

- Axit tưới: Lưu lượng 240 – 270 m3/h Nồng độ: ≥ 95 %

- Nhiệt độ axit tưới/chảy: 40 – 45 0C

- Hiệu suất hấp thụ: 99,9 %

- Hàm ẩm sau sấy: ≤ 0,015 %

- Tia bắn: ≤ 0,005 mg/m3

• Tháp hấp thụ trung gian 254

- Lưu lượng khí vào: 34.840 m3/h

- Khí vào: Nhiệt độ ≤ 180 0C Áp suất 1180 mmH2O

- Khí ra: Nhiệt độ ≤ 80 0C Áp suất 1060 mmH2O

- Lưư lượng axit tưới: 360 m3/h

- Nồng độ axit tưới: 98,3 % ± 0,4

- Nhiệt độ axit tưới/chảy: 45 – 55/65 – 75 0C

- Hiệu suất hấp thụ: 99,9 %

• Tháp hấp thụ cuối 255

- Lưu lượng khí vào: 31.330 m3/h

- Khí vào: Nhiệt độ ≤ 180 0C Áp suất 290 mmH2O

- Khí ra: Nhiệt độ ≤ 80 0C Áp suất 170 mmH2O

- Lưu lượng axit tưới: 360 m3/h

- Nồng độ axit tưới: 98,3 % ± 0,4

- Nhiệt độ axit tưới/chảy: 45 – 50/60 – 65 0C

- Hiệu suất hấp thụ: 99,9 %

4.2.5.6 Biện pháp duy trì chế độ kỹ thuật

- Nồng độ axit sấy được duy trì bằng cách bổ sung axit mônô vào thùng sấy

- Mức axit trong thùng chứa sấy được điều chỉnh bằng cách đưa axit về trộn

- Nồng độ axit tưới 2 tháp hấp thụ được điều khiển bằng lượng nước công nghệ bổ sung vào thùng chứa, ngoài ra tháp hấp thụ trung gian còn được điều chỉnh thêm bằng một lượng axit sấy

Nước từ sông đưa vào lọc huyền phù và sắt bằng cách cho qua các thiét bị lọc cơ học có chứa than antraxit nghiền và qua thiết bị lọc cation có chứa cation sunfua carbon (CK-1).

Nước được bơm qua tất cả hệ thống bằng bơm Nước sau máy lọc cation sắt được liên tiếp đi qua thiết bị lọc cation nấc 1, nấc 2 (chứa CK-1) và anion (có chứa anion AN-31)

Trong các thiết bị lọc cation hydro, các ion Ca2+, Mg2+ được giữ lại Các anion sinh ra sau máy lọc cation được giữ lại trong các máy lọc anion Nước sau quá trình lọc có chứa CO2 hoà tan được đưa qua thiết bị thổi CO2 rồi được bơm đưa

về thùng chứa thông nhau

4.3.3 Kho mazut

Mazut vận chuyển bằng ôtô xitec hoặc tàu hoả được bơm tuần hoàn vào thùng chứa Dầu từ thùng chứa được hút theo đường hút qua thiết bị lọc thô vào bơm tuần hoàn, qua thiết bị hâm nóng (sử dụng hơi nước 5 – 6 at để gia nhiệt), qua thiết bị lọc tinh ròi về thùng chứa hoặc qua bơm trục vít để cấp cho nơi tiêu thụ

Đối với dầu FO, dầu được bơm từ xitec về trực tiếp thùng chứa không qua thiết bị trao đổi nhiệt

5 CÂN BẰNG VẬT LIỆU (kg/h)

S 5000,00

SO2 9.990,00 9.990,00 3.796,20 3.796,20 1.398,60 1.398,60O2 4.878,11 4.878,11 3.365,90 3.365,90 2.786,52 2.786,52N2 32.472,58 32.472,58 32.472,58 32.472,58 32.472,58 32.472,58

∑ 47.122,04 47.122,04 35.575,15 35.575,15 35.565,41 35.565,41 34.929,43

6 NHẬN XÉT, KIẾN NGHỊ VÀ GIẢI PHÁP

• Nhận xét

- Dây chuyền tự động, công suất 12 vạn tấn/năm

- 2 dây chuyền sản xuất axit số 1 và số 2 chỉ khác nhau ở thiết bị quá nhiệt

309 Dây chuyền axit 2 sử dụng hơi bão hoà để hạ nhiệt, còn dây chuyền axit 1 sử dụng không khí lạnh bổ sung để hạ nhiệt

- Dây chuyền axit 2 sản xuất axit kép hấp thụ 2 lần, nhờ đó hiệu suất đạt giá trị tối ưu

- Dây chuyền axit 2 cải tạo sử dụng nguyên liệu đầu là S nguyên tố vừa có giá trị kinh tế, vừa bảo vệ môi trường

- Dây chuyền axit có các thiết bị tận dụng nhiệt: nồi hơi nhiệt thừa 202, tháp tiếp xúc 306 và thiết bị quá nhiệt 309, do đó có ý nghĩa lớn về mặt năng lượng.

- Các dạng chất thải chính của xí nghiệp

+ Chất thải khí: chủ yếu là SO2 thải ra từ ống khói chính của xí nghiệp, lượng SO2 sinh ra do hở đường ống, rò rỉ hoặc phì khí do các sự cố kỹ thuật, mất điện

+ Chất thải rắn: chủ yếu là bụi thu hồi từ nồi hơi nhiệt thừa, xyclon

+ Nước thải: Nước sinh ra từ bộ phận lọc nước hoá học, từ giàn làm mát axit

- Các dàn làm lạnh đang dần được thay thế bởi thiết bị làm lạnh kiểu tấm

có năng suất lớn (gấp 3 lần), diện tích nhỏ gọn Nên thay thế nốt các thiết

- Một số chỗ khí phóng không, do lưu lượng khí lớn, đường kính ống thoát lại nhỏ, gây ra ô nhiễm tiếng ồn Cần thiết kế lại ống thải khí

- Do dây chuyền cũ được cải tạo lại nên việc sắp xếp các thiết bị, máy móc chưa thích hợp Do diện tích mặt bằng nhỏ nên việc đi lại, sửa chữa các thiết bị, đường ống cũng gặp khó khăn Việc bố trí lại mặt bằng là rất khó, nhưng nên rút kinh nghiệm.

PHẦN 3:

DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT SUPE PHỐT PHÁT SỐ 1

1 SẢN PHẨM

1.1 Thành phần hoá học

- Là sản phẩm của quá trình phân hủy quặng apatit bằng axit sunfuric

- Là loại phân lân phổ biến nhất, có thành phần chủ yếu gồm các muối của axit octo photphoric, axit sunfuric, một lượng axit octo photphoric tự do

và apatit chưa bị phân huỷ Công thức hoá học của các thành phần như sau:

+ Axit photphoric tự do H3PO4

+ Apatit chưa phân huỷ Ca5F(PO4)3

Ngoài ra còn có các muối của Mg, một số chất khoáng trong nguyên liệu không bị phân huỷ, gen SiO2.nH2O

Hiện nay supe photphat đơn sản xuất tại Công ty Supe Phốt phát và Hoá chất Lâm thao là dạng bột rời có trung hoà bằng chính quặng apatit

1.2 Tính chất lý hoá cơ bản của supe phốt phát

1.2.1 Tính chất hoá học

Supe photphat là một loại bột tơi,xốp, có màu xám sẫm hoặc xám nhạt, trọng lượng riêng đổ đống của supe photphat từ 1,4÷1,5 tấn/m3 Hàm lượng các hợp chất photphat trong supe được tính ra phần trăm anhydrit photphoric tức P2O5

- Phần P2O5 trong supe photphat ở dạng hoà tan trong nước mà tan monocanxi photphat và axit photphoric tự do

- Phần P2O5 trong supe photphat ở dạng không hoà tan trong nước mà tan trong xitrat amôn gồm có: photphat sắt, photphat nhôm, đicanxi photphat.Chất lượng của supe photphat được đánh giá theo hàm lượng P2O5 hữu hiệu

là tổng các dạng P2O5 hoà tan trong nước và P2O5 hoà tan trong xitrat

P2O5 chung trong supe photphat bằng tổng P2O5 hữu hiệu và P2O5 không hoà tan trong nước hoặc xitrat

Tỷ lệ phần trăm của P2O5 hữu hiệu đối với P2O5 chung trong supe photphat biểu thị mức độ phân huỷ apatit bởi axit sunfuric và gọi là hệ số phân huỷ K

1.3 Ứng dụng của supe phốt phát đơn

Supe photphat đơn được ứng dụng chính để làm phân bón có chứa photpho

ở thể dinh dưỡng làm tăng lượng bột ở các loại cây có củ, có hạt, tăng cường lượng đường ở các loại cây có quả, làm cây cứng cáp, chống được sâu bệnh Cho cây trồng nông nghiệp hay công nghiệp phát triển khoẻ mạnh, cho năng suất cao, chất lượng cao

Ngoài ra, supe photphat đơn còn dùng để sản xuất các loại phân bón hỗn hợp

PK hoặc NPK, dùng sản xuất chất khoáng bổ sung thức ăn cho gia súc

2 NGUYÊN LIỆU

Nguyên liệu để sản xuất supe photphat đơn có quặng chứa photpho và axit

Quặng chứa photpho bao gồm các loại: apatit, photphoric và photphat thiên nhiên Ở nước ta để sản xuất supe đơn quặng được dùng chủ yếu là apatit

Nguyên liệu chính dung sản xuất supe photphat đơn tại Công ty supe photphat và hoá chất Lâm Thao là quặng apatit và axit sunfuric, nguyên liệu để trung hoà supe photphat cũng là bột apatit

Ngoài ra trong quá trình sản xuất supe photphat đơn còn sản xuất sản phẩm phụ là Na2SiF6 (sản phẩm của quá trình hấp thụ khí thải khi sản xuất supe photphat đơn) và muối ăn NaCl

Nguyên liệu để trung hoà nước thải trong quá trình sản xuất supe photphat đơn là vôi sống CaO

2.1 Nguyên liệu chính

2.1.1 Apatit

Người ta gọi apatit là khoáng có thành phần được biểu thị bởi công thức chung Ca10R2(PO4)6 hoặc rút gọn Ca5R(PO4)3 Trong đó R là F, Cl, OH hoặc CO3 Phổ biến nhất là Flo apatit; rất hiếm Clo apatit, đôi khi một bộ phận canxi được thay thế bởi các kim loại như: Ba, Sr, Mg, Mn, Fe

Quặng có màu nâu sẫm hoặc màu nâu vàng, không hoà tan trong nước nhưng hoà tan trong các axit vô cơ Tỷ trọng từ 1,5 ÷ 2,2 tấn/m3 Nhiệt độ nóng chảy từ 1550 ÷ 1570°C

Công thức hoá học của các thành phần chính trong quặng apatit như sau:Ca5F(PO4)3 Flo apatit

(Na,K)AlSiO4.nSiO2 Nê fê lin

mFe2O4.nFeTiO3.TiO2 Titan ma nhê tít

Hàm lượng các chất có chứa photpho trong quặng được quy ra phần trăm anhydrit photphoric gọi là P2O5 chung trong apatit.

- Tuỳ theo hàm lượng P2O5 trong quặng ta chia quặng apatit ra làm bốn loại:

+ Quặng loại I

Là loại quặng giàu, chứa phần lớn là flo apatit Ca5F(PO4)3 có hàm lượng P2O5 từ 33 ÷ 38% Quặng này đã được sử dụng ở Công ty supe photphat và hoá chất Lâm Thao từ năm 1962 đến nay

+ Quặng loại II

Quặng này có hàm lượng P2O5 từ 24 ÷ 26% Trong quặng loại I cấp cho Công ty supe photphat và hoá chất Lâm Thao có chứa một lượng quặng này dưới dạng các cục to

+ Quặng loại III

Là loại quặng được bóc ra trong quá trình khai thác quặng loại I Hàm lượng P2O5 của quặng này từ 15 ÷ 18% quặng được đưa sang Nhà máy tuyển quặng để nâng hàm lượng P2O5 lên 32 ÷ 33%

+ Quặng loại IV

Quặng này có hàm lượng P2O5 từ 8 ÷ 12% Quặng này tồn tại trong các mỏ photphorit lắng đọng trong các hang núi đá vôi nằm rải rác khắp đất nước, trữ lượng nhỏ

- Quặng được đưa vào sản xuất tại Công ty supe photphat và hoá chất Lâm Thao có hai loại:

+ Quặng nguyên khai:

Quặng này chưa làm giàu không đồng nhất về kích thước và phẩm chất thường chứa 81 ÷ 90% flo apatit và phân bố không đều Các tạp chất nhiều và không ổn định, độ ẩm cũng cao thấp thất thường