báo cáo thực tập công ty cổ phần supephotphat và hóa chất lâm thao

báo cáo thực tập công ty cổ phần supephotphat và hóa chất lâm thao

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU……… 2

GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY CỔ PHẦN SUPEPHOPHAT VÀ HÓA CHẤT LÂM THAO……….3

PHẦN I DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT AXIT SỐ 1……… … 5

I TỔNG QUAN 5

II DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT AXIT 5

III CÁC VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG 11

IV CÁC SỰ CỐ VÀ GIẢI PHÁP 12

PHẦN II DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT SUPEPHOTPHAT……… 12

I NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT 13

II CƠ SỞ LÝ THUYẾT SẢN XUẤT SUPEPHOTPHAT 13

III DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT 17

IV CÁC VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG 24

1 Chất thải khí 24

2 Nước thải 24

3 Chất thải rắn 25

V CÁC SỰ CỐ THƯỜNG GẶP 25

PHẦN III DÂY CHUYẾN SẢN XUẤT NPK 26

I NGUYÊN LIỆU 26

II DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT 27

III CÁC VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG 29

PHẦN IV DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT PHÂN LÂN NUNG CHẢY 30

I NGUYÊN LIỆU 30

II CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT 30

II CÁC VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG 32

KẾT LUẬN 34

LỜI MỞ ĐẦU

Khi học lý thuyết trên lớp, ít hay nhiều chúng ta cũng đã có những kiến thức cơ bản về bản chất và quá trình sản xuất ra axit sunfuric, supephotphat, phân lân hay NPK Những tài liệu về quy trình và công nghệ sản xuất ra những chất trên rất phong phú nếu chúng ta muốn tìm hiểu Đối với sinh viên ngành kỹ thuật môi trường, để có thể thiết kế được các hệ thống xử lý chất thải thì trước hết chúng ta phải nắm rõ được quy trình, công nghệ sản xuất, từ đó xác định được nguồn gốc phát thải Tuy nhiên, chỉ đọc lý thuyết thôi thì không đủ, những cái nhìn thực tế sẽ giúp chúng ta hiểu sâu hơn Thực tập kĩ thuật tại Công ty Supephotphat và Hoá chất Lâm Thao là cơ hội tốt để chúng ta có thể tiếp cận, tìm hiểu và nhận thức vấn đề một cách sát thực nhất

Công ty cổ phần Supephotphat 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 nông nghiệp

và công nghiệp Do đó, lượng chất thải ra từ các quá trình sản xuất cũng rất lớn Công

ty đã xây dựng, trang bị nhiều hệ thống xử lý trước khi thải trực tiếp ra ngoài môi trường Ngoài những kiến thức thực tiễn về quy trình sản xuất, các công nghệ của nhà máy, các trang thiết bị của từng phân xưởng, chúng ta còn có cơ hội tiếp cận, tìm hiểu sâu hơn về các hệ thống xử lý chất thải và công việc của một kỹ sư môi trường

Trong bài báo cáo thực tập của mình, em xin trình bày những kiến thức mình thu được trong quá trình thực tập tại công ty, bao gồm:

- Các dây chuyền sản xuất Axit, dây chuyền sản xuất supephotphat, NPK, phân lân nung chảy và dây chuyền xử lý nước thải và cấp, thoát nước;

- Các vấn đề ô nhiễm môi trường

- Các sự cố có thể xảy ra trong quá trình vận hành hệ thống sản xuất

Do thời gian thực tập ngắn, không có điều kiện để tìm hiểu kĩ hơn nên kiến thức

em tổng hợp được còn nhiều thiếu sót, rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của thầy, cô để em có thể nắm vững kiến thức hơn

Em xin chân thành cảm ơn Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường, Công ty

cổ phần Supephotphat và hóa chất Lâm Thao, thầy Đinh Quang Hưng, thầy Nguyễn

GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY CỔ PHẦN SUPEPHOPHAT VÀ

HÓA CHẤT LÂM THAO

I LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN

Công ty Supephotphat và Hóa Chất Lâm Thao (trước kia là nhà máy Supephotphat Lâm Thao), là một doanh nghiệp nhà nước thuộc Tổng công ty Hóa Chất Việt Nam được khởi công xây dựng ngày 8/6/1959 trên diện tích gần 80 ha thuộc địa bàn Thị xã Lâm Thao – Tỉnh Phú Thọ Ban đầu nhà máy hoạt động với 2 dây chuyền chính là: Dây chuyền Axit 1 – sản xuất axit sunfuric với năng suất 4 vạn tấn/ năm và Dây chuyền Supe 1 - sản xuất Supe lân với năng suất 1 vạn tấn/ năm Ngày 24/6/1962 nhà máy chính thức đi vào sản xuất

Qua 3 lần cải tạo, mở rộng: Đợt 1 (1973-1974) nâng công suất lên 175.000 tấn lân/năm, đợt 2 (1980-1984) nâng công suất lên 300.000 tấn lân /năm, đợt 3 (1988-1992) sản lượng đạt 500.000 tấn lân/năm Đặc biệt trong 12 năm gần dây 1997 – 2008 với nhu cầu phân bón ngày càng tăng đề phục vụ nông nghiệp, công ty đã liên tục đầu

tư chiều sâu, cải tạo, đổi mới thiết bị, công nghệ, nâng cao công suất, đầu tư xây dựng mới 4 dây chuyền sản xuất phân hỗn hợp NPK với công nghệ hiện đại, cải tạo, đổi mới thiết bị, công nghệ, nâng cao công suất các dây chuyền sản xuất Axít sunphuric, supe lân để nâng cao sản lượng, đảm bảo các điều kiện môi trường theo chỉ đạo của Thủ tướng Chính Phủ Đến nay sản lượng phân bón do công ty sản xuất chiếm gần 80% tổng sản lượng phân lân cả nước, gấp 14 lần công suất ban đầu Qua 53 năm tồn tại, phát triển, công ty đã sản xuất và cung cấp cho ruộng đồng Việt Nam trên 14,5 triệu tấn phân supe lân và trên 3,4 triệu tấn phân hỗn hợp NPK các loại, cùng hàng chục sản phẩm hữu ích quan trọng khác phục vụ đắc lực nhu cầu sản xuất, tiêu dùng trên mọi miền tổ quốc

Qua 53 năm xây dựng và phát triển, Công ty đã vinh dự nhận được nhiều phần thưởng cao quý của Đảng và Nhà nước như: Huân chương Hồ Chí Minh 2006, 3 lần phong tặng danh hiệu đơn vị Anh Hùng Lao Động và nhiều giải thưởng cao quý khác

II LĨNH VỰC HOẠT ĐỘNG VÀ SẢN PHẨM

a Lĩnh vực hoạt động

Công ty là cơ sở sản xuất, kinh doanh phân bón hàng đầu Việt Nam Nhiệm vụ chủ yếu là sản xuất phân lân Supe Lân Lâm Thao, phân hỗn hợp NPK Lâm Thao và các hóa chất công nghiệp

b Sản phẩm chủ yếu

- Axit sunfuric kỹ thuật, tinh khiết, tinh khiết phân tích và axit dùng cho ắc-quy

- Phân bón Supe lân

- Phân bón hỗn hợp NPK các loại: 5-10-3; 10-20-6; 16-16-8

- Natrisunfit và bisunfit kỹ thuật

- Natri silic florua kỹ thuật, tinh khiết

- Phèn nhôm sunfat kỹ thuật và phén kép amoni sunfat kỹ thuật

- Oxy kỹ thuật

c Các đơn vị trực thuộc

- Xí nghiệp Axit 1, Axit 2, Axit 3: Sản xuất axit sunfuric phục vụ sản xuất Supe photphat và bán axit thành phẩm ra thị trường

- Xí nghiệp Supe 1, supe 2 và Supe 3: sản xuất Supe lân

- Xí nghiệp NPK : sản xuất phân hỗn hợp NPK

- Xí nghiệp đóng bao: đóng bao, bốc xếp sản phẩm

- Xí nghiệp điện : đảm bảo điện năng cho sản xuất và sinh hoạt toàn công ty

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

- Xí nghiệp Cơ khí : gia công phụ tùng, chi tiết sản xuất, phục vụ sửa chữa

- Xí nghiệp vận tải : có nhiệm vụ vận tải hàng hóa phục vụ cho quá trình cung ứng và tiêu thụ, vận chuyển nội bộ và làm dịch vụ vận chuyển cho bên ngoài

- 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

2007 – 2008 đầu tư hệ thống thu gom, xử lý nguồn nước thải công nghiệp và nước thải sinh hoạt với lưu lượng xử lý trên 1.900 m3/h Hệ thống đã giúp xử lý triệt để và tuần hoàn tái sử dụng nước thải vào sản xuất

Là một trong 3 dây chuyền sản xuất axit, dây chuyền số 1 đã được đầu tư hệ thống điều khiển bằng máy vi tính từ năm 2006 cùng với dây chuyền số 2 và số 3 Dây chuyền số 1, đóng góp vào sản phẩm axit sunfuric của Công ty với công suất 8 vạn tấn/năm Ba dây chuyền sản xuất axit sunfuric theo công nghệ sản xuất mới hấp thụ kép 2 lần sử dụng hoàn toàn bằng nguyên liệu lưu huỳnh nguyên tố; trang bị hệ thống

tự động hóa điều khiển quá trình công nghệ DCS để các dây chuyền sản xuất hoạt động ổn định Các dây chuyền axit đều có hiệu suất sử dụng trung bình (tính theo công suất sử dụng trung bình trong một năm) là 90% - 100%

II DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT AXIT

1 Nguyên liệu

a) Nguyên liệu chính

Theo dây chuyền cũ, axit sunfuric được sản xuất từ quặng pyrit Năm 1998, dây chuyền được cải tạo, quặng pyrit được thay thế bằng lưu huỳnh nguyên tố được nhập chủ yếu từ nước ngoài Việc thay thế nguyên liệu đầu vào này đã chấm dứt hoàn toàn nguồn xỉ thải ra do đốt quặng, giảm bớt được các thiết bị cồng kềnh, rút ngắn thời gian sản xuất do không phải tinh chế và cho chất lượng sản phẩm cao hơn

b) Chất xúc tác

Chất xúc tác được sử dụng để tăng tốc độ phản ứng chuyển SO2 thành SO3 Có 3 loại xúc tác được ứng dụng trong sản xuất axit là Pt kim loại, oxit sắt, oxit vadani Trong dây chuyền này sử dụng oxit vadani V2O5 vì oxit vadani kém hoạt động hơn Pt nhưng rẻ hơn và độ nhiễm độc asen kém hơn Pt vài ngàn lần

Trong lớp xúc tác 1 sử dụng chất xúc tác có ký hiệu T-210 và CS-110 trong lớp tiếpxúc 2, 3, 4

c) Nhiên liệu

Nhiên liệu được sử dụng trong hoạt động của dây chuyền là dầu DO, dầu FO

2 Sơ đồ công nghệ

3 Thuyết minh dây chuyền công nghệ

Quá trình sản xuất axit sunfuric gồm có 4 giai đoạn:

- Giai đoạn hóa lỏng lưu huỳnh

- Giai đoạn tạo khí SO2

- Giai đoạn tiếp xúc tạo SO3

- Giai đoạn hấp thụ tạo H2SO4

a Giai đoạn hóa lỏng lưu huỳnh (chế tạo nguyên liệu)

tháo ra ngoài và vận chuyển đến trung tâm xử lý chất thải Sau lắng, S tiếp tục chảy tràn sang thùng chứa, rồi thùng chứa trung gian, làm nguyên liệu cho giai đoạn tạo khí tiếp theo

Lưu huỳnh trong các thùng lắng, thùng chứa đều được duy trì ở nhiệt độ từ 140 –

145oC bằng áo hơi gia nhiệt

b Giai đoạn tạo khí SO 2

Khí H2S, Hơi nước

Cặn lưu huỳnh

Nguyên liệu

Thuyết minh:

Lưu huỳnh sau khi được hóa lỏng được chứa trong thùng chứa trung gian Từ đây, lưu huỳnh được bơm vào lò đốt Không khí trước khi đưa vào lò đốt được sấy để đạt tiêu chuẩn về độ ẩm Trong lò đốt, lưu huỳnh cháy cùng với O2 tạo ra SO2 và tỏa nhiệt mạnh Nhiệt độ của hỗn hợp khí sau khi ra khỏi lò khoảng 950 oC, nồng độ SO2 từ 9 - 10.5% thể tích Hỗn hợp cho đi qua nồi hơi để hạ nhiệt độ xuống còn 400-430oC, sau đó

đi qua thiết bị lọc gió nóng để sang công đoạn tiếp xúc

Hình 1 Lò đốt

c đoạn tiếp xúc tạo SO 3

Sơ đồ công nghệ:

Hỗn hợp khí SO2 thu được sau công đoạn đốt được đưa và trong tháp tiếp xúc Nhờ có chất xúc tác Oxit Vadani V2O5, SO2 được chuyển hóa thành SO3 theo chiều thuận và phản ứng tỏa nhiệt

SO2 + 1/2 O2 V O2 5 SO3 + Q Sau lớp 1, hỗn hợp khí SO2 đạt mức chuyển hoá X1 =6070%, nhiệt độ 595±50C được qua trao đổi nhiệt sau lớp 1 hạ nhiệt độ xuống 4504850C nhờ thiết bị trao đổi nhiệt ngoài sau lớp 1 rồi tiếp tục đi vào lớp xúc tác thứ 2 để tiếp tục phản ứng chuyển hoá SO2 thành

SO3

Sau lớp 2 hỗn hợp khí đạt mức chuyển hoá 8590% nhiệt độ 5205450C đi vào trao đổi nhiệt ngoài để hạ nhiệt độ khí xuống 4304500C rồi đi vào lớp xúc tác số 3 để tiếp tục phản ứng

Ra khỏi lớp 3 khí SO2 được chuyển hoá từ 94,596,5%, nhiệt độ từ 450475oC đi qua các trao đổi nhiệt để nâng nhiệt cho khí SO2 sau hấp thụ trung gian hoặc trao đổi nhiệt với không khí ẩm để hạ nhiệt độ xuống <165oC rồi đi vào hấp thụ trung gian để hấp thụ lượng

SO3 đã tạo thành của 3 lớp chuyển hoá sau đó qua các tháp tách mù rồi được nâng nhiệt nhờ các trao đổi nhiệt từ 500C đến 4054150C trước khi vào lớp 4

Ra khỏi lớp 4 khí SO2 được chuyển hoá từ 99,699,85%, nhiệt độ từ 420435oC đi qua các trao đổi nhiệt làm nguội SO3 bằng không khí ẩm, không khí khô hay nước mềm để

hạ nhiệt độ xuống <165oC trước khi vào hấp thụ cuối

d Giai đoạn tiếp xúc tạo H 2 SO 4

Đầu tiên SO3 hoà tan vào trong axit, sau đó phản ứng với nước trong đó theo phản ứng tổng quát sau:

n.SO3 + H2O = H2SO4 + (n-1).SO3Tuỳ theo tỷ lệ giữa SO3 và nước mà nồng độ axit thu được sẽ khác nhau:

- Nếu n > 1: sản phẩm là ôlêum

- Nếu n = 1: sản phẩm là monohyđrat

- Nếu n < 1: sản phẩm là axit loãng

Tại nồng độ axit 98,3% H2SO4 và ở nhiệt độ thấp thì cả tốc độ hấp thụ và hiệu suất hấp thụ đạt giá trị cực đại vì áp suất hơi SO3 trên bề mặt dung dịch axit này rất thấp Nồng độ axit càng lớn ( > 98,3%), nhiệt độ axit càng cao thì áp suất riêng phần của khí SO3càng cao, hiệu suất hấp thụ càng giảm

Hỗn hợp khí SO2, SO3 ra khỏi lớp 3 tháp tiếp xúc có mức chuyển hoá 94,596,5%

sẽ qua các trao đổi nhiệt để làm nguội xuống nhiệt độ 1901950C trước khi đi vào đáy tháp hấp thụ trung Axit mônôhyđrat có nồng độ 98,3±0,4% H2SO4 có nhiệt độ 705oC

từ thùng chứa được các bơm chìm bơm lên dàn làm lạnh axit kiểu tấm và được làm lạnh xuống 505oC sau đó đổ vào thùng cao vị rồi được tưới vào tháp hấp thụ trung gian qua

hệ thống phân phối axit bằng đĩa Lượng axit chảy từ tháp hấp thụ trung gian về thùng chứa lại tiếp tục được bơm tuần hoàn lên tháp kết thúc một chu trình Do hấp thụ SO3nồng độ axít tăng dần lên, để duy trì nồng độ axit mônô ta pha loãng bằng nước công nghệ hoặc bằng axit sấy Do hấp thụ SO3 và bổ sung H2O nên mức thùng chứa axit cao dần lên, để duy trì mức thùng chứa ta đưa axit sang bộ phận sấy để nâng nồng độ axit Khí ra khỏi tháp hấp thụ trung gian có nhiệt độ 4560oC đi vào bộ phận khử mù để tách hết lượng axit và mù axit rồi đi qua các trao đổi nhiệt để nâng nhiệt độ lên 405415oC 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 99,699,85% nhiệt độ 4204350C sẽ qua trao đổi nhiệt làm nguội SO3 bằng không khí khô, không khí ẩm hoặc nước mềm để làm nguội xuống nhiệt độ <165oC rồi đi vào đáy tháp hấp thụ cuối Axit mônô có nồng độ 98,3 ±0,4% H2SO4 có nhiệt độ 5575oC từ thùng chứa được các bơm chìm bơm lên các thiết bị làm lạnh kiểu tấm hay kiểu ống chùm và được làm lạnh xuống

4555oC, 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 Lượng axit chảy từ tháp hấp thụ cuối về thùng chứa lại tiếp

tục được bơm tuần hoàn lên tháp kết thúc một chu trình Sau tháp hấp thụ cuối hỗn hợp khí

đi vào thiết bị khử mù hay tháp tách giọt trước khi thải ra ngoài trời qua ống thải khí Sản phẩm của các dây chuyền sản xuất axit có 5 loại: sản phẩm axit kỹ thuật, sản phẩm axit ắc quy, sản phẩm axit tinh khiết loại P, sản phẩm axit tinh khiết loại PA đều

có nồng độ ≥ 92,5%; còn sản phẩm nồng độ 7685% đưa sang sản xuất supe lân được chế biến qua bộ phận trộn để hạ nồng độ axít từ 9598.3±0.4% xuống 7685%

III CÁC VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG

1 Chất thải rắn

Chất thải rắn của dây chuyền chủ yếu là cặn lắng lưu huỳnh thải ra từ công đoạn hóa lỏng lưu huỳnh Loại chất thải này được công ty thu gom lại và vận chuyển tới trung tâm xử lý chất thải rắn để xử lý

Ngoài ra còn có các loại vật liệu dùng để chế tạo thiết bị như gạch xây lò nung… khi hỏng hóc sẽ là chất thải ra môi trường Hay các loại vải vụn dùng để lau chùi máy móc thiết bị…

Hiện nay công ty có xây dựng được hệ thống tuần hoàn nước làm mát Nước nóng được qua một hệ thống giải nhiệt và đổ lại vào hồ chứa nước…Với nước thải có

pH thấp thì được trung hòa bằng sữa vôi, và ngược lại, pH cao sẽ được trung hòa bằng axit, sau đó mới thải ra môi trường hoặc qua hệ thống xử lý nước tuần hoàn sử dụng lại

3 Khí thải

Khí thải trong dây chuyền sản xuất axit sunfuric bao gồm các thành phần:

- Khí SO2, H2S, SO2, NOx, … thải ra từ các công đoạn hóa lỏng lưu huỳnh, đốt lưu huỳnh và chuyển hóa thành SO3

- Mù axit sunfuric

- Bụi: bụi lưu huỳnh nguyên tố, bụi tạo ra khi các máy móc thiết bị vận hành…

Từ khi xí nghiệp sản xuất axit áp dụng công nghệ tiếp xúc kép thì hiệu suất SO2được chuyển hóa thành SO3 cao hơn, lượng SO2 thải ra do đó mà giảm đi Bên cạnh đó

xí nghiệp còn trang bị hệ thống hấp thụ SO2 bằng sữa vôi khí SO2 thải ra môi trường

đã đảm bảo được tiêu chuẩn thải

Khí H2S thải ra ở công đoạn hóa lỏng cũng được xử lý bằng phôi FeO tạo kết tủa rắn và được thu gom theo định kì

4 Một số vấn đề khác

Ô nhiễm tiếng ồn : tại các khu vực máy nén khí, bơm nước, bơm axit, quạt hút gió

Ô nhiễm nhiệt tại các khu vực lò đốt, tháp tiếp xúc

IV CÁC SỰ CỐ VÀ GIẢI PHÁP

Do dây chuyền sản xuất axit 1 đã được xây dựng từ lâu, máy móc thiết bị đã cũ, chắp vá nhiều nên nguy cơ xảy ra các sự cố rò rỉ, sự cố sập dàn mái…Cần phải kiếm tra hệ thống thường xuyên và đầu tư thiết bị mới để tránh xảy ra các sự cố đáng tiếc

Một số thiết bị, đường ống có nhiệt độ rất cao nhưng không có bảo ôn, dẫn đến tổn thất nhiệt và có thể gây nguy hiểm cho công nhân, cán bộ kỹ thuật Vì vậy nên thiết kế thêm các hệ thống trao đổi nhiệt để tận dụng nhiệt và lắp thêm bảo ôn để bảo

vệ tính mạng người đi lại

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 xả khí

Cần tập trung các vấn đề môi trường, cải thiện năng suất, đảm bảo các tháp hấp thụ hoạt động tốt, giảm lượng khí thải ra môi trường

PHẦN II

DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT SUPEPHOTPHAT

I NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT

Supephotphat đơn 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 octophotphoric, axit sunfuric, 1 lượng axit octophotphoric tự do và apatit chưa bị phân hủy Ngoài ra còn có các muối của Magie, một số chất khoáng trong nguyên liệu không

bị phân hủy, SiO2.nH2O

Nguyên liệu chính dùng sản xuất supe photphat đơn tại Công ty Supe photphat và hóa chất Lâm Thao là quặng apatit và axit sunfuric:

1 Quặng

Quặng đưa vào sản xuất tại Công ty Supe photphat và hóa chất Lâm Thao có 2 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

 Quặng tuyển ẩm: Quặng này có ưu điểm là dễ tách nước để giảm độ ẩm, đặc biệt là

khi được đảo trộn tốt Khi độ ẩm giảm thì tơi không dính bết Hàm lượng P2O5chung : 32 ÷ 33% Độ ẩm : 18 ÷ 22%

2 Axit sunfuric

Thông thường dung dịch axit H2SO4 đưa sang điều chế supe photphat đạt : nồng độ: 75 ÷ 77%, thường là 76%, ở nhiệt độ : 40 ÷ 45°C

3 Nguyên liệu khác

Ngoài ra trong quá trình sản xuất supe photphat đơn còn sản xuất sản phẩm phụ là

Na2SiF6 đi từ nguyên liệu là axit H2SiF6và muối ăn NaCl

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

Nhiên liệu sử dụng gồm : than cám, dầu FO

II CƠ SỞ LÝ THUYẾT SẢN XUẤT SUPEPHOTPHAT

1 Các giai đoạn phản ứng

Phản ứng tổng quát tạo supephotphat:

2Ca5F(PO4)3 + 7H2SO4 + 3H2O  3Ca(H2PO4)2.H2O + 7CaSO4 + 2HF

Bao gồm 2 giai đoạn:

Giai đoạn I: Ca5F(PO4)3 + 5H2SO4 + 5/2H2O  3H3PO4 + 5CaSO4.1/2H2O + HF Phản ứng xảy ra, nồng độ H2SO4 giảm dần, nồng độ H3PO4 tăng lên, tạo thành bột sệt và chảy xuống phòng hóa thành, khi đó 60-80% lượng axit sunfuric cho vào đã tham gia phản ứng, lượng còn lại tiếp tục được phản ứng trong phòng hoá thành và kết thúc sau khoảng từ 20-40 phút trong phòng hoá thành rồi dần dần đông kết lại

CaSO4.1/2H2O chuyển hoá thành CaSO4 khan và tách ra với tốc độ tuỳ thuộc vào nhiệt độ và thành phần của pha lỏng Tại đây do khối phản ứng có nhiệt độ cao (từ 110-120˚C) và nồng độ P2O5 trong pha lỏng lớn (42-45%) nên CaSO4.1/2H2O tách ra thành CaSO4 khan nhanh chóng

Giai đoạn I việc phân huỷ quặng tiến hành rất nhanh ở cuối giai đoạn lên đến 80% Tuỳ theo mức kết tinh của CaSO4 mà khối phản ứng bị đóng rắn do những tinh thể CaSO4 tạo ra những bọc chứa pha lỏng Việc đóng rắn xảy ra trước lúc tiêu hao hết

70-H2SO4 và mức phân huỷ mới đạt 60% Giai đoạn này kết thúc khi tiêu tốn hết axit và kết tinh sunfat canxi:

2CaSO4.0,5H2O 2CaSO4 + H2O

Giai đoạn II: Ca5F(PO4)3 + 7H3PO4 + 5H2O = 5Ca(H2PO4)2.H2O + HF

Giai đoạn II bắt đầu khi toàn bộ lượng axit sunfuric hết Axit photphoric được tạo thành tiếp tục phân huỷ apatit theo phản ứng

Monocanxiphotphat tạo thành lúc đầu trong dung dịch khi quá bão hoà bắt đầu kết tinh Giai đoạn II được bắt đầu sau 20-40’ ủ supe trong phòng hoá thành và kéo dài trong suốt thời gian ủ nó trong kho phụ thuộc và nguyên liệu dùng sản xuất và điều kiện ủ kho

Tốc độ phản ứng của giai đoạn II kéo dài phụ thuộc vào:

- Kích thước hạt quặng

- Lượng canxisunphat kết tinh quá nhiều làm H3PO4 khó tiếp xúc được với quặng

- Mono canxisunphat tan trong dung dịch H3PO4 dần bão hoà làm giảm hoạt độ của H+ trong pha lỏng và tăng độ nhớt trong dung dịch

- Mono canxisunphat kết tinh thành vỏ mịnh bọc quặng làm giảm tiếp xúc pha Cùng với Floapatit, các khoáng chất khác cũng bị phân huỷ:

CaCO3 + H2SO4  CaSO4 + CO2 + H2O

Sự có mặt của canxi cacbonat và magie cacbonat làm tăng tiêu hao axit sunfuric

và giảm lượng P2O5 trong thành phẩm, nhưng cũng có lợi cho sự phân huỷ quặng

Fe2O3 + 3H2SO4  Fe2(SO4)3 + 3H2O

Fe O + 4H PO  2FeH (PO ) + 3H O

HF sinh ra trong quá trình phân huỷ quặng tạo thành khí SiF4 và axitflosilic

H2SiF6

3SiF4 + 3H2O  2H2SiF6 + SiO2.H2O

Vì vậy, trong ống dẫn khí sau phòng hoá thành có bám gel silic Trong thiết bị hấp thụ khí glo cũng xảy ra phản ứng trên do đó sản phẩm phụ là axitflosilic

2 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình sản xuất

 Nồng độ của axit sunfuric

Khi nồng độ axit thấp, mức độ phân hủy quặng apatit sẽ cao, nhưng nếu nồng độ axit thấp thì lượng nước đưa vào quá lớn làm cho sản phẩm có độ ẩm cao, sản phẩm nhão không kết khô được

Ở những nồng độ axit thấp hơn 63% thì pha lỏng bị bão hòa ở mức độ nhỏ hơn, các tinh thể canxi sunfat kết tinh lớn hơn, tạo thành vỏ xốp trên các hạt apatit, axit dễ dàng xâm nhập vào bề mặt phản ứng của hạt apatit hơn Phản ứng tiến hành nhanh, sản phẩm thu được khô xốp

Khi nồng độ axit cao hơn 63% thì pha lỏng nhanh chóng bị bão hòa bởi canxi sunfat Phần lớn các tinh thể CaSO4.0,5H2O và CaSO4 kết tinh ở dạng hình kim mảnh, chúng tạo thành vỏ bao phủ hầu như toàn bộ bề mặt của các hạt apatit Phản ứng bị kìm lại, Supe đông kết không tốt, pha lỏng sẽ nằm lại trên bề mặt các hạt rắn và sản phẩm thu được có tính chất lý học xấu, không tơi xốp mà bị dính bết

Tuy nhiên người ta vẫn dùng axit có nồng độ cao hơn để giảm độ ẩm của sản phẩm Khi nâng cao nồng độ axit ban đầu, độ ẩm của sản phẩm bị giảm, hàm lượng

P2O5 tăng Nhưng khi nâng cao nồng độ axit quá mức thì lại gây nên sự tạo thành vỏ canxi sunfat mịn do độ bão hòa của nó trong dung dịch lớn, dẫn đến giảm tốc độ phản ứng phân hủy quặng Ngoài ra, tốc độ phản ứng giảm còn do hoạt độ của axit đậm đặc nhỏ hơn

Đối với quá trình sản xuất liên tục, cho phép nâng cao nồng độ axit vì khi đó axit

và apatit vào thùng trộn cùng với khối phản ứng ở dạng bùn, nồng độ axit sunfuric giảm và axit photphoric tăng Độ tan của CaSO4 trong axit photphoric cao hơn trong axit sunfuric nên sự quá bão hòa và kết tinh canxi sunfat chậm hơn, làm cho màng canxi sunfat xốp Trong quá trình sản xuất liên tục, nồng độ axit ban đầu thường cao hơn sản xuất gián đoạn từ 5 – 7%

Nhiệt độ ban đầu của axit cũng ảnh hưởng tới vận tốc phân hủy Khi nhiệt độ tăng thì tốc độ phản ứng ban đầu tăng nhưng do quá trình bão hòa canxi sunfat nhanh tạo màng ngăn cách, tốc độ phản ứng bị giảm mạnh

 Độ mịn của hạt quặng

Quặng càng mịn thì bề mặt riêng càng lớn Do đó tốc độ phân hủy càng nhanh Tuy nhiên nếu quặng quá mịn thì chi phí cho việc sấy nghiền sẽ tốn kém, ảnh hưởng tới giá thành

 Cường độ khuấy trộn

Việc khuấy trộn làm mất khả năng bão hòa cục bộ, tạo sự tiếp xúc pha tốt hơn Tăng cường độ khuấy trộn sẽ tăng tốc độ phản ứng Nhưng khi khuấy trộn mạnh quá thì sự cọ sát giữa quặng và axit kém đi, làm giảm hiệu suất của phản ứng Giữa cường

độ khuấy trộn và độ mịn có mối liên hệ chặt chẽ với nhau

 Thời gian lưu của bột sệt trong thùng trộn

Thời gian lưu của bùn sệt trong thùng trộn tùy thuộc vào thành phần của quặng và nồng độ axit đưa vào phân hủy (thành phần pha lỏng ngay lúc bắt đầu tác dụng) và được khống chế bằng tấm chắn thùng trộn Thời gian lưu lại không lớn để tránh cho việc bùn đặc sệt làm mất độ linh động

Trong thực tế sản xuất, người ta làm nguội Supe bằng cách đánh tung Supe trong không khí trên đường vận chuyển từ phòng hóa thành đến kho ủ và định kỳ đảo trộn Supe trong kho bằng cầu trục Việc đảo trộn này nhằm mục đích:

- Làm nguội Supe đến nhiệt độ thích hợp;

- Hơi nước và khí Flo dễ thoát ra làm giảm độ ẩm của Supe và hạ nhiệt độ;

- Supe được đảo trộn đều, tơi, xốp và đồng nhất hơn

 Trung hòa Supephotphat

Sản phẩm Supephotphat có chứa một lượng axit photphoric tự do Axit này sẽ làm tăng khả năng hút ẩm của Supe photphat Để trung hòa axit tự do có thể dùng biện pháp trộn Supe photphat với các chất phụ gia rắn trung tính hoặc đem amon hóa Ở Công ty Supe Lâm Thao ta sử dụng bột apatit để trung hòa

III DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT

a Công đoạn sấy nghiền

 Công đoạn sấy nghiền sơ bộ:

Quặng Apatít nguyên khai loại 1 và loại 3 từ trong kho được cầu trục trộn với nhau theo tỉ lệ 59% loại 1 với 7% loại 3, múc lên các bunke cuả hệ thống máy cung cấp xích,

từ các bunke chứa quặng được định lượng theo năng suất quặng cần sấy rồi được hệ thống băng tải xích vận chuyển đổ xuống hệ thống băng tải cao su Từ hệ thống băng tải cao su vận chuyển quặng,quặng Apatít theo ống dẫn quặng đổ vào thùng sấy Quặng được sấy đến độ ẩm 1.5÷3 %

Từ bunke than tại các lò đốt, than được xả xuống sàn thành đống và được làm ẩm sau đó được tung vào lò sấy bằng xẻng,nhiệt trị của than khoảng 6500-6900 Kcal/kg

Tiếng ồn, bụi

Khí Flo, nước thải

bụi