GIÁO TRÌNH SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC 98,5 H2SO4

Nhà máy sản xuất Phân bón Phức hợp Diamon photphat (DAP) có diện tích 72 ha, nằm cuối bán đảo Đình Vũ Hải Phòng. Đây là Nhà máy đầu tiên tại Việt Nam sản xuất phân bón DAP, nhằm góp phần đảm bảo an ninh lương thực, an sinh xã hội; ổn định và chủ động trong việc cung cấp DAP cho phát triển nông nghiệp, hạn chế nhập khẩu, sử dụng có hiệu quả hơn nguồn tài nguyên quặng apatit có sẵn trong nuớc.Theo thiết kế, Dự án gồm có 04 nhà máy sản xuất chính: Nhà máy axit Sulfuric (H2SO4) công suất 414.000 tấnnăm, sản xuất theo công nghệ tiên tiến trên thế giới hiện nay (bản quyền hãng MONSANTO Hoa Kỳ, theo công nghệ tiếp xúc kép và hấp thụ kép). Nhà máy axit Phốtphoric (H3PO4) công suất 161.700 tấnnăm (bản quyền của PRAYON thế hệ MARK IV Vương quốc Bỉ). Nhà máy DAP (NH4)2HPO4, công suất 330.000 tấnnăm, sản xuất theo công nghệ tiền trung hòa kết hợp phản ứng ống (bản quyền công nghệ của INCROTây Ban Nha). Nhà máy nhiệt điện sử dụng công nghệ lò đốt than tầng sôi, công suất lò hơi 35 tấn hơigiờ, sử dụng than cám chất lượng thấp (than cám số 5) và Tuabinemáy phát điện công suất 12MW cấp điện sử dụng cho toàn bộ công ty. Khí thải được xử lý qua hệ thống lọc bụi tĩnh điện hiệu suất cao, xử lý khí SO2 trong khí thải bằng đá vôi.Ngoài sản phẩm chính là phân bón DAP, nhà máy còn có các sản phẩm trung gian như axit Sulfuric, axit Phốt phoric, điện sản xuất và hơi nước các loại v v...

LỜI NÓI ĐẦU

Nhà máy sản xuất Phân bón Phức hợp Diamon photphat (DAP) có diện tích 72 ha, nằmcuối bán đảo Đình Vũ - Hải Phòng Đây là Nhà máy đầu tiên tại Việt Nam sản xuất phân bónDAP, nhằm góp phần đảm bảo an ninh lương thực, an sinh xã hội; ổn định và chủ động trongviệc cung cấp DAP cho phát triển nông nghiệp, hạn chế nhập khẩu, sử dụng có hiệu quả hơnnguồn tài nguyên quặng apatit có sẵn trong nuớc

Theo thiết kế, Dự án gồm có 04 nhà máy sản xuất chính:

- Nhà máy axit Sulfuric (H2SO4) công suất 414.000 tấn/năm, sản xuất theo công nghệtiên tiến trên thế giới hiện nay (bản quyền hãng MONSANTO - Hoa Kỳ, theo công nghệ tiếpxúc kép và hấp thụ kép)

- Nhà máy axit Phốtphoric (H3PO4) công suất 161.700 tấn/năm (bản quyền củaPRAYON thế hệ MARK IV- Vương quốc Bỉ)

- Nhà máy DAP [(NH4)2HPO4], công suất 330.000 tấn/năm, sản xuất theo công nghệ tiềntrung hòa kết hợp phản ứng ống (bản quyền công nghệ của INCRO-Tây Ban Nha)

- Nhà máy nhiệt điện sử dụng công nghệ lò đốt than tầng sôi, công suất lò hơi 35 tấnhơi/giờ, sử dụng than cám chất lượng thấp (than cám số 5) và Tuabine-máy phát điện công suất12MW cấp điện sử dụng cho toàn bộ công ty Khí thải được xử lý qua hệ thống lọc bụi tĩnh điệnhiệu suất cao, xử lý khí SO2 trong khí thải bằng đá vôi

Ngoài sản phẩm chính là phân bón DAP, nhà máy còn có các sản phẩm trung gian nhưaxit Sulfuric, axit Phốt phoric, điện sản xuất và hơi nước các loại v v

MỤC LỤC

CHƯƠNG I LỊCH SỬ SẢN XUẤT VÀ MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN

I.1 Tóm tắt lịch sử công nghệ sản xuất axit Sunfuric

I.2 Một số khái niệm cơ bản

CHƯƠNG II CƠ SỞ HểA Lí TRONG QUÁ TRèNH SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC

II.1 Tớnh chất húa học của Lưu huỳnh và hợp chất vụ cơ chứa nú

II.2 Cơ bản về quỏ trỡnh sản xuất H2SO4

III.1 Khỏi quỏt hệ thống

III.2 Quy trỡnh khởi động nhà mỏy

III.3 Quy trỡnh dừng nhà mỏy

CHƯƠNG IV QUY TRèNH VẬN HÀNH CÁC CƯƠNG VỊ.

IV.1 Quy trình vận hành băng tải lu huỳnh (QT.SA.01)

IV.2 Quy trình vận hành cầu trục kho lu huỳnh (QT.SA.02

IV.3 Quy trình vận hành công đoạn nấu chảy và lọc lu huỳnh (QT.SA.03)IV.4 Quy trình vận hành công đoạn lò đốt, nồi hơi, chuyển hoá, sấy vàhấp thụ (QT.SA.04)

IV.5 Quy trình vận hành tuabin máy nén (QT.SA.05)

IV.6 Quy trình vận hành DCS (QT.SA.06)

IV.7 Quy trình vận hành kho axit sulfuríc (QT.SA.07)

CHƯƠNG I LỊCH SỬ SẢN XUẤT VÀ MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN TRONG QUÁ TRèNH SẢN

I.1 TểM TẮT LỊCH SỬ SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC.

Từ rất lõu loài người biết đến axit sunfuric Đầu tiờn người ta chế tạo axit sunfuric bằngcỏch chưng cất Sunfat sắt Đến nửa thế kỷ XV người ta đốt S (diờm tiờu) trong cỏc bỡnh lớn cúthờm nước để sản xuất axit Sunfuric dựng trong y học

Năm 1740, nhà mỏy sản xuất axit Sunfuric đầu tiờn được xõy dựng tại Anh Với nguyờn

lý là đốt S và muối natrit trong cỏc bỡnh kim loại sau đú dựng nước hấp thụ khớ bay ra trong cỏcbỡnh thuỷ tinh

Năm 1746, người ta thay bỡnh thuỷ tinh bằng cỏc phũng chỡ, từ đú cú phản ứng phũng chỡ

Đầu thế kỷ XIX, bắt đầu đốt S trong cỏc lũ riờng cũn oxyt Nitơ thỡ điều chế bằng cỏchdựng axit Sunfuric phõn huỷ muối nitrat Sau đú đặt thờm một số thỏp trước chỡ để tỏch oxitNitơ hoà tan trong axit sản phẩm và một số thỏp sau phũng chỡ để hấp thụ oxit Nitơ bay theolưu huỳnh bằng nguyờn liệu pirit

Đầu thế kỷ XX, người ta thay phũng chỡ bằng cỏc thỏp đệm, từ đú hỡnh thành phươngphỏp sản xuất mới là phương phỏp thỏp

Song song với phương phỏp thỏp, tới năm 1831, nhà bỏc học Philip (người Anh) đó đềxuất oxy hoỏ SO2 trực tiếp bằng oxy khớ trờn xỳc tỏc Plantin Từ đú hỡnh thành phương phỏptiếp xỳc

Trong một thời gian dài, phương phỏp tiếp xỳc chưa phổ biến vỡ người ta cho rằng điềukiện thớch hợp để oxy hoỏ SO2 là phải cú hỗn hộp khớ đẳng phõn tử, trong đú tỷ liệ giữa SO2 và

O2 phải phự hợp với phương trỡnh sau:

SO2 + 1/2O2 = SO3 + Q

Để cú hỗn hợp khớ đẳng phõn tử này phải phõn huỷ nhiệt axit thỏp, do đú giỏ thành sảnphẩm rất cao Một nguyờn nhõn nữa là xỳc tỏc lỳc này là platin người ta chưa giải quyết đượcvấn đề ngộ độc của nú Mặt khỏc thời gian này nhu cầu về axit đậm đặc H2SO4 và ụlờum chưacần thiết

Do sự phỏt triển của cụng nghiệp hoỏ chất, nhu cầu axit tăng lờn, đồng thời nhà bỏc họcKnits (Người Đức) tỡm ra nguyờn nhõn gõy ngộ độc với xỳc tỏc thỡ phương phỏp tiếp xỳc mớiđược phỏt triển rộng rói và tồn tại cho đến ngày nay

Axit Sunfuric là axit vụ cơ mạnh, cú tớnh ụxy hoỏ mạnh tỏc dụng mónh liệt với nước,tỏc dụng hầu hết cỏc kim loại và oxit của chỳng.v.v…

Trong cụng nghiệp, axit Sunfuric cú ứng dụng rất quan trọng dựng để sản xuất chất màu

vụ cơ, sơn, cụng nghiệp dệt, tinh chế dầu mỏ, sản xuất cỏc hoỏ chất khỏc Đặc biệt nú là nguyờnliệu khụng thể thiếu trong cụng nghiệp sản xuất phõn bún Năm 1959, Nước ta đó bắt đầu xõydựng một dõy truyền sản xuất axit sunfuric theo dõy truyền cổ điển, lũ đốt pirit kiểu cơ khớ,phương phỏp tiếp xỳc Hiện nay đó cú 04 nhà mỏy tại Việt Nam sản xuất axit sunphuric theophương phỏp tiếp xỳc:

- Công ty Supe Lâm thao có 3 dây chuyền a xít tổng sản lợng 230000t/năm

- Công ty Supe Long Thành có 2 dây chuyền a xít 120.000 t/năm

- Một số dây chuyền axit tận dụng khí từ quá trình luyện kimquặng đồng, thiếc ở Tuyên Quang với sản lợng ~ 20 000t/năm

- Đặc biệt dõy chuyền sản xuất tại nhà mỏy axit sunfuric của cụng ty DAP-VINACHEMcụng suất thiết 415.000 tấn / năm sử dụng cụng nghệ tiếp xỳc kộp, hấp thụ kộp

I.2 MỘT SỐ KHÁI NIỆM CƠ BẢN.

Mỗi quá trình ngoài sức lao động của con người còn có:

- Nguyên nhiên vật liệu tham gia vào quá trình và sản phẩm

- Năng lượng dưới các dạng: điện năng, cơ năng và nhiệt năng

- Thiết bị máy móc và các trang thiết bị khác

Các quá trình sản xuất có thể tiến hành theo phương thức gián đoạn, liên tục hoặc bán liêntục Trong quá trình gián đoạn, vật liệu cấp vào và sản phẩm lấy ra thành từng mẻ một Do đótrong mỗi chu kỳ làm việc, các thông số kỹ thuật (nhiệt độ, áp suất, nồng độ vv ) thay đổi theothời gian Trong quá trình liên tục, việc cấp liệu và tháo sản phẩm được thực hiện liên tục Do

đó các thông số kỹ thuật tại mỗi vị trí thiết bị được giữ nguyên không đổi theo thời gian, và quátrình làm việc là ổn định Trong trường hợp, không phải vật liệu vào và sản phẩm lấy ra là liêntục mà chỉ vật liệu cho vào hoặc sản phẩm lấy ra liên tục, khi đó gọi quá trình bán liên tục

So với quá trình gián đoạn, quá trình liên tục có ưu điểm:

- Có khả năng tự động hóa và cơ giới hóa quá trình, qua đó giảm lao động thủ công đếnmức tối thiểu

- Có tính ổn định cao qua đó tăng năng suất và chất lượng sản phẩm

- Có thể trang bị đồng bộ, qua đó giảm giá đầu tư và giá thành

1.2.1 Cân bằng vật liệu

Nguyên vật liệu, bán sản phẩm và sản phẩm của một quá trình sản xuất trong thực tếkhông ở dạng nguyên chất mà là một hỗn hợp gồm nhiều cấu tử Thành phần của hỗn hợp đượcchia theo phần khối lượng hoặc phần mol Để xác định lượng nguyên liệu tiêu tốn, lượng sảnphẩm thu được, kích thước và năng suất của thiết bị người ta phải tính được cân bằng vật liệudựa trên định luật bảo toàn khối lượng

Theo định luật bảo toàn khối lượng thì tổng lượng vật liệu đưa vào thiết bị trong quátrình sản xuất bằng tổng vật liệu đi ra khỏi thiết bị (có kể đến lượng tổn thất)

∑Gvào = ∑Gra + Gtt

Phương trình cân bằng vật liệu có thể tính theo toàn bộ lượng vật liệu (hỗn hợp) thamgia vào quá trình hoặc chỉ một cấu tử nào đó trong vật liệu; có thể dùng cho 1 thiết bị; một bộphận thiết bị hay một nhóm thiết bị

Phương trình cân bằng vật liệu được dùng để đánh giá mức độ hoàn thiện của quá trìnhcông nghệ Mỗi công nghệ cần thể hiện đầy đủ cân bằng vật liệu Tổn thất vật liệu và sản phẩmphụ càng ít thì công nghệ càng hoàn hảo

1.2.2 Cân bằng nhiệt lượng

Để tính toán năng lượng tiêu thụ ta dựa vào định luật bảo toàn năng lượng

Theo định luật bảo toàn năng lượng, tổng lượng nhiệt được đưa vào bằng tổng lượng nhiệt đượclấy ra (kể cả tổn thất)

Q2 - lượng nhiệt tiêu tốn được cung cấp, kcal;

Q3 - lượng nhiệt tỏa ra trong quá trình kcal;

Q4 - lượng nhiệt do sản phẩm và vật liệu mang ra, kcal;

Q5 - lượng nhiệt mất mát do môi trường, kcal;

Lượng nhiệt tỏa ra trong quá trình Q3 có thể do thay đổi trạng thái như nhiệt ngưng tụ, kết tinh, hòa tan hoặc phản ứng hóa học, vv Lượng nhiệt này là dương nếu quá trình tỏa nhiệt hoặc âm nếu quá trình thu nhiệt

1.2.3 Năng suất.

Là đặc trưng cơ bản của thiết bị và máy, là lượng vật liệu vào hoặc sản phẩm ra tínhtheo một đơn vị thời gian Đơn vị của năng suất có thể tính theo đơn vị khối lượng; đơn vị thểtích hoặc số lượng vật thể

Khi tăng cường độ sản xuất, với một quy mô nhất định ta giảm được số thiết bị cần dùnghoặc giảm được kích thước của chúng Nhờ đó giảm được vốn đầu tư xây dựng và chi phí vậnhành, tăng năng suất lao động

1.2.6 Áp suất hơi bão hòa.

Áp suất hơi bão hoà là áp suất của hơi nằm cân bằng với chất lỏng (hoặc vật rắn) Sự liên quangiữa áp suất hơi bão hoà và nhiệt độ sôi của chất lỏng được biểu thị bằng phương trình ClapeyronClausius:

).(V V1T

H dT

Ở đây: ΔHhh là nhiệt hoá hơi mol;

Vh, V1 là th ể tích mol của hơi và lỏng

Ở áp suất không lớn và nhiệt độ xa nhiệt độ tới hạn có thể bỏ qua V1 so với Vh, đồng thờixem hơi tuân theo định luật của khí lí tưởng (Vh=RT/P), khi đó phương trình (1) có dạng:

2

ln

RT dT

lgP = f (1/ T) sẽ thu được một đường thẳng , dựa vào hệ số gúc của đường thẳng đú tớnhđược nhiệt hoỏ hơi của chất lỏng: ΔHhh=−2,303.R.tgα (4)

Ở đõy tgα được xỏc định từ toạ độ của hai đểm M và N nằm chớnh xỏc nhất và xa nhau trờnđường biểu diễn Nếu lấy hai điểm nằm gần nhau nghĩa là khi khoảng nhiệt độ hẹp thỡ nhiệt hoỏhơi trung bỡnh xỏc định được sẽ càng gần nhiệt hoỏ hơi thực nhưng sai số của kết quả sẽ càng lớn(xem phần tớnh sai số của nhiệt hoỏ hơi) Hỡnh (1)

Sự phụ thuộc của lgP vào 1/T.Từ hỡnh 1 ta cú: tgα= (lgP1-lgP2)/(1/T1-1/T2)

Suy ra:

)(

)lg(

575,4

1 2

2 1 2

1

T T

P P T

1.2.7 Hơi bóo hũa và hơi quỏ nhiệt.

Hơi bão hoà: ứng với một nhiệt độ nhất định ở áp suất nhất định màtại đó cân bằng động giữa pha hơi và pha lỏng đợc thiết lập gọi là hơibão hoà hay nói cách khác hơi bào hoà là hơi ở trạng thái cân bằng độnggiữa pha lỏng và pha hơi có bao nhiêu mol chất từ pha lỏng chuyển vàopha hơi thì có bấy nhiêu mol chất từ pha hơi ngng tụ thành pha lỏng

Hơi quá nhiệt: Là hơi hoàn toàn nằm ở pha hơi (pha khí), ở cùng một

áp suất nhất định nhng nhiệt độ hơi quá nhiệt cao hơn nhiệt độ hơi bãohoà

`

0 A

P,at 1,0

Rắn

Lỏng

Hơi

Biểu đồ pha của nớc nguyên chất

ở áp suất P =1atm, điểm sôi của nớc nguyên chất là Ts, điểm chảycủa nớc đá là Tc Ta nhận thấy rằng khi đun sôi tại điểm S tồn tại một cânbằng pha lỏng-hơi, hơi sinh ra là hơi bão hoà Nếu duy trì P =const và tiếptục tăng nhiệt độ cho hệ đến nhiệt độ Tn, Điểm hệ từ S chuyển đến

điểm N, nớc nằm hoàn toàn trong pha hơi hơi nớc tại điểm N gọi là hơiquá nhiệt

- Thu hồi cấu tử quý

- Làm sạch khí

- Tách hỗn hợp khí thành từng cấu tử riêng biệt

Trong trờng hợp 1 và 3 bắt buộc phải thực hiện quá trình nhả hấp thụ

để tách cấu tử đợc hấp thụ

Về bản chất hấp thụ là một quá trình chuyển khối và lợng khí bị hấpthụ đợc xác định theo phơng trình chuyển khối:

Xét theo pha khí: G = Ky.F.∆Ytb

Trong đó:

G : lợng chất đợc hấp thụ (Kg/h)

Ky : Hệ số chuyển khối (Hệ số hấp thụ) (m/h)

∆Y: Động lực khuếch tán (Hiệu số giữa nồng độ làm việc và nồng độcân bằng tính theo pha khí)

Ts

Tc T.oC

Ta thấy động lực của quá

trình thay đổi từ đầu đến cuối

nên trong tính toán ta phải xác

lệ nghịch với ∆Ytb hay đờng kính

thiết bị tỷ lệ nghịch với lợng dung

b) Hấp phụ trao đổi ion: là hấp phụ có cực có kèm theo sự trao đổi ion giữa các chất hấp phụ và dung dịch (xảy ra khi hấp phụ là chất tan trong dung dịch)

c) Hấp phụ có kèm theo phản ứng hóa học giữa các chất bị hấp phụ

và chất hấp phụ gọi là hấp phụ hóa học (xảy ra trong cả môi trờng khí và lỏng)

d) Hấp phụ không kèm theo phản ứng hóa học: bao gồm 2 loại là hấp phụ vật lý và hấp phụ kích động:

- Đặc điểm hấp phụ vật lý: Lực hấp phụ là lực Vanđecvan (lực hút

t-ơng hỗ giữa các phân tử); quá trình là thuận nghịch hoàn toàn; Nhiệt tỏa

ra không đáng kể; có thể hấp phụ một lớp hay nhiều lớp

- Đặc điểm hấp phụ kích động: Tạo thành một lớp đặc biệt trên bề mặt chất hấp phụ gọi là lớp đơn phân tử hay là lớp bề mặt -> rất khó nhả chất hấp phụ sau quá trình hấp phụ; Quá trình xảy ra chậm, cần phải kích thích để tăng tốc độ (ví dụ nh dùng ánh sáng hay tăng nhiệt độ ); Nhiệt tỏa ra lớn tơng đơng với nhiệt phản ứng

Động học quá trình hấp phụ gồm 3 giai đoạn:

- Chuyển động từ pha lỏng (hoặc khí) đến bề mặt ngoài chất hấp phụ

- Khuếch tán vào các mao quản của hạt

- Hấp phụ: Quá trình hấp phụ làm bão hòa dần không gian hấp phụ,

đồng thời làm giảm độ tự do của các phân tử hấp phụ, nên luôn kèm theo

sự tỏa nhiệt Hiệu ứng này rất đáng kể khi hấp phụ khí

Các loại chất hấp phụ:

- Chất hấp phụ phân cực: Thờng là các oxít kim loại, Al2O3, V2O5,Silicagen, sét hoạt tính (Al2O3,SiO2)…các hợp chất hữu cơ nh nhựa trao

đổi ion củ yếu tồn tại dạng: RCOO-

- Chất hấp phụ không phân cực nh: than hoạt tính

Ngộ độc chất hấp phụ: Một số chất: S, As, phản ứng với chất hấp phụ tạothành liên kết hoá học bền vững làm giảm hoạt tính của chất hấp phụ

1.2.9 Xúc tác

Đặc điểm của xúc tác:

Tham gia phản vào ứng tạo phức hoạt động và sự hấp phụ

Thay đổi tốc độ phản ứng

Bảo tồn về mặt hoá học( về mặt vật lý dễ bị thay đổi)

Làm tăng năng suất, bảo vệ môi trờng

Tham gia phản ứng có tính chu kỳ

E

Biểu đồ năng lợng hoạt hoá phản ứng có xúc tác

E*là năng lợng hoạt hoá của phản ứng các chất khi không có mặt của xúc tác

E*xt là năng lợng hoạt hoá của phản ứng khi có mặt của xúc tác

∆E là độ giảm năng lợng hoạt hoá của phẩn ứng

- Phân loại xúc tác:

+ Xúc tác đồng thể: Xúc tác đồng thể với các chất phản ứng: phản ứngthể khí, phản ứng thể dung dịch

Xúc tác dị thể: xúc tác rắn, ngoài chất xúc tác ra còn có các chất mang làcác ôxít trơ có bề mặt lớn thờng là: Al2O3, SiO2, …Chất biến tính là cácchất cho thêm vào làm tăng hoạt tính của xúc tác

- Quy luật của xúc tác: Nếu phản ứng là axít-bazơ thì xúc tác dùng phảimang tính axít hoặc bazơ

CaCl2 + 2H2O CaCl2 2H2O

CaO + H2O = Ca(OH)2

Sử dựng các chất hấp thụ để tách ẩm nh: H2SO4

H2SO4(đ) + H2O = H3O+ + HSO4- (axít loãng)

Lợi dụng tính hút nớc mạnh của H2SO4 , trong công nghiệp sản xuấtaxít sulfuric thờng sử dụng H2SO4đậm đặc để sấy khô không khí phục

vụ cho đốt lu huỳnh và chuyển hoá SO2

1.2.10 Độ nhớt chất lỏng

Trong sự chảy dòng của chất lỏng các lớp chảy với tốc độ khác nhau sẽtác dụng lên nhau những lực có phơng tiếp tuyến với các lớp đó Những lựcnày có tác dụng giảm tốc đối với lớp chảy nhanh và tăng tốc đối với lớp chảychập, lực này gọi là lực nhớt hay lực nội ma sát

Trong đó:

F: lực nhớt (N)

k: Hệ số tỷ lệ

à: Độ nhớt động lực ( hay hệ số nội lực ma sát)

∆l: Khoảng cách giữa 2 lớp chất lỏng

∆ω: Hiệu số tốc độ hai dòng chảy

∆ω/∆l: gradien của tốc độ theo phơng vuông góc với dòng chảyS: Diện tích lớp chất lỏng (m2)

Đơn vị độ nhớt: Từ phơng trình trên: k=1; F=1N; S=1m2; ∆ω=1m/s;

∆l=1m khi đó:

2

./

1

1.21

1

m

s N s

m

m m

bề mặt kim loại ( lớp gỉ, oxyt, hydrat…) Hiện nay có nhiều phơng pháp

để bảo vệ kim loại nh: sơn, phân cực anôt, phân cực catot, thay đổi môitrờng pH… Nhà máy SA đang dùng phơng pháp bảo vệ chống ăn mòn kimloại bằng phơng pháp anot dòng ngoài trên cơ sở phân tích sự làm việccủa hệ thống ăn mòn ngời ta có thể kết luận rằng kim loại thụ động có thểnâng cao độ bền của nó bằng cách chuyển điện thế điện cực về phía d-

ơng hơn muốn thực hiện điều này ta nối kim loại cần bảo vệ với cực dơngcủa nguồn điện một chiều và cực âm của nguồn một chiều nối với điệncực nhúng trong dung dịch mà kim loại tiếp xúc Cực âm thờng sử dụngbằng vật liệu ít tan

Hiện nay việc ứng dụng phơng pháp bảo vệ anot vào thực tế cònnhiều hạn chế Phơng pháp bảo vệ anot chủ yếu dùng để nâng cao độbện của kim loại thép cacbon, thép không gỉ, titan trong một số môi trờng

nh xút đặc, axít sunfuríc có nồng độ cao Dòng bảo vệ phải duy trì ờng xuyên

th-Hình vẽ: Sơ đồ phơng pháp bảo vệ anot bằng dòng ngoài.

1 Kim loại cần bảo vệ

Nếu tỷ lệ SO3 : H2O < 1 gọi là dung dịch axít sulfuric

SO3 : H2O > 1 gọi là dung dịch của SO3 trong axít sunfuric hay

ôlêum hoặc axít bốc khói

Thành phần của dung dịch axít sulfuric đợc đặc trng bằng % khối lợng

H2SO4 hoặc SO3

1.1.2 Tính chất của axít sunfuric và ôlêum :

- Axít sunfuric khan là chất lỏng không màu, sánh, khó bay hơi, kếttinh ở 10,37oC ở áp suất thờng (760mmHg) đến to = 296,2 oC axít sulfuricbắt đầu sôi và bị phân huỷ cho tới khi tạo thành hỗn hợp đẳng phí chiếm98,3% H2SO4 và 1,7 % H2O Hỗn hợp đẳng phí này sôi ở 336,5 oC Tỷ trọngtơng ứng nông độ 98,3% H2SO4, t0= 20 oC là 1,84g/cm3

- Axít sunfuric tan vô hạn trong nớc và phát nhiệt mạnh do quá trìnhion hoá mạnh Nên khi pha axít phải thận trọng Axít hấp thụ nớc mạnh, cóthể lấy nớc từ các hợp chất hữu cơ, xenlulô, đờng biến chúng thành các bonnên nó có thể gây bỏng da

- Axít sunfuric có thể kết hợp với SO3 theo tỷ lệ bất kỳ khi đó tạothành hỗn hợp các axít gọi là oleum (axít bốc khói)

1

2

- Axít sunfuric mạnh phân ly 2 nấc:

Cho thấy rằng: nhiệt độ kết tinh của dung dịch axít sulfuric và ôlêum

t-ơng đối cao, thậm chí ngay cả ở nhiệt độ vài chục độ

vì vậy ngời ta qui định rất nghiêm ngặt nồng độ axít sunfuric và ôlêumsao cho chúng không bị kết tinh trong quá trình vận chuyển và bảo quản

từ tính chất này giúp cho ta lựa chọn thành phần axít sản xuất ra phải gầnvới điểm cực tiểu trên đồ thị kết tinh

+ Nhiệt độ sôi và áp suất hơi :

Quan hệ giữa nhiệt độ sôi và nồng độ axít biểu diễn trên đồ thì sau :

% H2SO4 % SO3 tự do

Qua đồ thị thấy rằng :

+ Khi tăng nồng độ : nhiệt độ sôi của dung dịch axít sulfuric tăng đạt cực

đại ( 336,5 oC ) ở 98,3 % H2SO4 sau đó lại giảm

+ Khi tăng hàm lợng SO3 tự do: nhiệt độ sôi của ôlêum giảm từ 296,2oC ( ở0% SO3 tự do) xuống 44,7 oC (ở 100%SO3 )

+ Khi tăng nồng độ áp suất hơi trên dung dịch axít giảm đạt cực tiểu ở98,3 % H2SO4 sau đó lại tăng áp suất hơi trên ôlêum tăng khi tăng hàm lợng

SO3 tự do

Có thể tính áp suất hơi trên dung dịch axít sulfuric và ôlêum theo côngthức sau :

Trong đó : P : áp suất hơi mmHg

A, B : hệ số phụ thuộc vào nồng độ axít và ôlêum

áp suất hơi riêng phần của H2SO4 trên dung dịch axít sulfuric ở to khác nhau

có thể tích theo công thức trên nhng giá trị A,B có khác đi

Nói chung hơi trên dung dịch axít sulfuric và ôlêum có thành phần khác vớithành phần pha lỏng Chỉ trên dung dịch 98,3 % H2SO4 thì thành phầnpha hơi nớc mới bằng thành phần pha lỏng

Tỷ trọng của axit sulfuric và oleum

Khi tăng nhiệt độ, tỷ trọng của axít sulfuric và ôlêum giảm áp dụngtính chất này trong kỹ thuật sản xuất ngời ta xác định nồng độ của dungdịch axít sunfuric có nồng độ thấp dới 95% bằng tỷ trọng của trọng kế + Nhiệt dung :

Khi tăng nồng độ, nhiệt dung của dung dịch axít sulfuric giảm Ngợclại, khi tăng hàm lợng SO3 nhiệt dung của ôlêum lại tăng Khi tăng nhiệt độ,nhiệt dung của axít và ôlêum tăng

+ Độ nhớt :

Độ nhớt của axít sulfuric và ôlêum có ảnh hởng rất lớn đến trở lực củaaxít khi chảy trong đờng ống, máng dẫn, đến tốc độ truyền nhiệt khi

đun nóng hoặc làm lạnh axít, tốc độ hoà tan của các muối Vì vậy giá trị

độ nhớt đợc sử dụng nhiều trong tính toán kỹ thuật

Độ nhớt của axít sunfuric và ôlêum có giá trị cực đại ở nồng độ 84,5%

H2SO4; 100% H2SO4 ; 50-55% SO3 tự do

Khi tăng nhiệt độ, độ nhớt của axít giảm khá nhanh

Nhiệt tạo thành axít sulfuric ở nồng độ khác nhau ( tức là lợng nhiệttoả ra khi thêm nớc vào 1 kg SO3 để tạo thành dung dịch axít đó )

Có thể tính gần đúng theo công thức thực nghiệm sau :

H

MM

M tM

=100−

C: Hàm lợng SO3 trong axít, %

(Muốn chuyển nhiệt tạo thành từ kJ/kg SO3 sang kJ/kg H2SO4 thì chia kếtquả cho 1,225)

+ Khái niệm nhiệt pha loãng và nhiệt hỗn hợp :

* Nhiệt pha loãng là lợng nhiệt toả ra khi thêm nớc vào axít

Nhiệt pha loãng dung dịch axít sulfuric từ nồng độ ban đầu C1

xuống nồng độ C2 có thể tính nh hiệu của nhiệt tạo thành các axít đó :

- SO2 dễ hoá lỏng ( ở áp suất thờng to hoá lỏng SO2 là - 10,1 oC )

- SO2 hoà tan nhiều trong nớc : ở 20 oC : 1 thể tích nớc hoà tan 40 thểtích SO2 Độ hoà tan của SO2 trong axít nhỏ hơn trong nớc Khi tăng nồng

độ axít đầu tiên độ hoà tan SO2 giảm; đạt cực tiểu ở 85% H2SO4 sau đólại tăng

- Khi tác dụng với nớc, SO2 tạo thành dung dịch axít yếu :

SO2 + xH2O ⇔ SO2 xH2O

SO2 xH2O ⇔ H3O+ + HSO3- + (x-2) H2O

- SO2 có tính khử khi tác dụng với chất ôxy hoá mạnh:

2HNO3+ SO2= H2SO4 +2NO2

- SO2 có tính ôxy hoá khi gặp các chất khử mạnh hơn:

SO2 + 2H2S+ = 3S + H2O

1.2.2 Anhydrit Sulfuric: SO 3

- SO3 ở điều kiện thờng là chất khí không màu,

- SO3 lỏng hỗn hợp với SO2 theo tỷ lệ bất kỳ

- SO3 rắn hoà tan trong SO2 lỏng nhng không tạo thành hợp chất hoáhọc

- SO3 khí tác dụng với HCl tạo thành axít Closulfonic SO2(OH)Cl

- ở nhiệt độ to = - 44,75 oC thì khí SO3 biến thành chất lỏng khôngmàu

SO3 là chất ôxy hoá mạnh, có tính hút nớc mạnh, phản ứng mãnh liệtvới nớc tạo thành axít sulfuríc

Lu huỳnh dạng đơn tà là chất rắn màu vàng nhạt, nóng chảy ở 119,3

oC, có tỷ trọng 1.96g/cm3, nó bền ở nhiệt độ trên 95,60C, nhiệt nóng chảy45,3j/g, dới nhiệt độ này nó chuyển sang dạng tà phơng

Lu huỳnh có độ dẫn điện, dẫn nhiệt kém, thực tế lu huỳnh khôngtan trong nớc Tan nhiều trong dầu hoả, benzene, trong cacbondisulfua(100g CS2 ở 200C hoà tan 43g lu huỳnh tà phơng) Khi nóng chảy thì thểtích của S tăng lên khoảng 15%

Độ nhớt của S lỏng từ nhiệt độ nóng chảy đến 160 0C thì theo quy luật:Nhiệt độ tăng thì độ nhớt giảm Từ 160 - 190 oC thì to tăng độ nhớt tăng,sau đó độ nhớt lại giảm xuống và đạt cực tiểu ở 300oC ở nhiệt độ trên

1600C thì màu của S tối lại, và đến 1900C thì lu huỳnh chuyển sang dạng

Hàm lợng S trong hơi

(g/m3) 0,003 0,12 32,4 653 4900 9500

Trong hơi lu huỳnh tồn tại các phần tử : S8, S6, S4, S2 Số phần tử S2 tănglên theo nhiệt độ làm cho màu sắc hơi S thay đổi, đến 16000C thì bắt

đầu có hơi lu huỳnh nguyên tử S

Gần nhiệt độ sôi 444,6 có hơi S màu vàng, ở nhiệt độ cao hơn thì hơi Smàu đỏ, khi to = 650 0C thì hơi S có màu vàng rơm

- Lu huỳnh là chất dễ cháy nổ, nhiệt độ bắt lửa ở 2320C khi cháy với ôxykhông khí tạo thành khí SO2 Giới hạn nồng độ cháy nổ: 35mg/m3 ở nhiệt

1.3 Vật liệu chế tạo thiết bị

Trong dây chuyền sản xuất axít sunfuric nồng độ axít khác nhau.Tốc độ ăn mòn thiết bị phụ thuộc chủ yếu vào nồng độ axít và nhiệt độcủa nó

Chì bền trong môi trờng axít loãng vì trên bề mặt của nó tạo thànhlớp chì sunfat không tan trong axít loãng Chì thờng dùng để làm hoặc lótthiết bị, đờng ống có tiếp xúc với axít loãng có nồng độ ~ 65-75%

1.3.3 Gang

Trong môi trờng axít sunfuric gang bền hơn thép lại rẻ tiền, dễ giacông nên đợc dùng nhiều làm đờng ống dẫn, dàn làm lạnh, van, bơm axít.Gang không chịu đợc tác dụng lâu dài của ôlêum và SO3 vì trong môi tr-ờng đó dễ rạn nứt

Ngoài ra còn một số vật liệu vô cơ chịu axít nh đệm sành sứ, vật liệuhữu cơ nh faolit, vữa , gạch chịu a xít

2.1.1 Nguyên liệu lu huỳnh:

Lu huỳnh nguyên tố là một dạng nguyên liệu tốt nhất để sản xuấtaxít sunfuric vì :

Khi đốt S ta thu đợc hỗn hợp khí có hàm lợng SO2 và O2 cao Điều này rấtquan trọng trong việc sản xuất axít sulfuric theo phơng pháp tiếp xúc

S chứa rất ít tạp chất ( đặc biệt là Asen ) và khi cháy không có xỉ nên

đơn giản dây truyền rất nhiều ( Không cần bộ phận làm sạch khí )

Lu huỳnh có thể đốt ở dạng rắn, lỏng tuỳ thuộc vào loại lò đốt Lu huỳnhrắn đợc hoá lỏng trong thiết bị nấu chảy

Để tăng tốc độ quá trình hoá lỏng cần phải tăng cờng khuấy trộn

Lu huỳnh sau khi hoá lỏng và lắng lọc đợc phun qua vòi phun vào lò nhờbơm ly tâm

Để tạo điều kiện cho quá trình bơm chuyển lu huỳnh lỏng ta phải chọn

điều kiện tơng ứng giữa nhiệt độ của S và độ nhớt sao cho là thấp nhất.Thực tế chọn ở to = 140 -1450C ,

Quá trình cháy của lu huỳnh nh sau :

S rắn → S lỏng → S hơi , sau đó thực hiện phản ứng cháy :

Nồng độ của oxi, SO2, SO3 có liên quan mật thiết với nhau qua phơng trình:

Trong đó:

n : Hàm lợng O2 trong không khí đa vào lò đốt

m: Tỷ lệ giữa số phân tử O2 tham gia phản ứng với số phân tửanhydrit sunfurơ tạo thành

CO2, CSO2, CSO3: Nồng độ của O2, SO2, SO3 trong khí lò, % thể tích

Qp : Nhiệt phản ứng ở áp suất không đổi

Nhiệt phản ứng phụ thuộc vào nhiệt độ theo định luật KiecKhop :

T

Kp

Khi nhiệt độ tăng thì Qp và Kp đều giảm

2.2.2 Mức chuyển hoá

Mức chuyển hoá là tỷ lệ giữa lợng SO2 đã bị ô xy hoá thành SO3 và tổng ợng SO2 ban đầu

3 2

3

Pso Pso

Pso x

+

=

Khi phản ứng đạt trạng thái cân bằng thì mức chuyển hoá đạt giá trị cực

đại, gọi là mức chuyển hoá cân bằng Xc và ta có công thức sau :

3 2

3

Pso Pso

Pso x

+

=

cân bằng ( 2 – 5)Gọi P : là áp suất chung của hỗn hợp khí

a,b : nồng độ ban đầu của SO2 và SO3 ( %V)

Kết hợp (2-2) và (2-5) ta có :

(2 6)

5,0

ã5,0100

=

aXc b

P

aXc Kp

Do phản ứng ôxy hoá SO2 là phản ứng toả nhiệt và giảm thể tíchnên khi tăng áp suất và giảm nhiệt độ thì mức chuyển hoá cân bằng sẽtăng lên

Ngoài ra mức chuyển hoá cân bằng còn phụ thuộc vào tỷ lệ SO2/ SO3 trongkhí lò tức là phụ thuộc vào dạng nguyên liệu và lợng không khí vào lò đốt.Nếu nồng độ SO2 thấp, hàm lợng O2 càng cao thì Xc càng lớn

2.2.3 Tốc độ phản ứng:

Trong sản xuất, tốc độ ôxy hoá SO2 có ý nghĩa rất lớn, nó quyết địnhlợng SO2 ôxy hoá đợc trong 1 đơn vị thời gian trên 1 đơn vị thể tích xúctác Do đó nó quyết định lợng xúc tác cần dùng, kích thớc tháp và các chỉtiêu kinh tế kỹ thuật

E : Năng lợng hoạt hoá của phản ứng (J/mol)

Khi tăng nhiệt độ và giảm E thì hằng số vận tốc tăng Khi không có xúctác thì phản ứng ôxy hoá SO2 có năng lợng hoạt hoá lớn là vì phải tiêu tốnnăng lợng để phá vỡ liên kết giữa các nguyên tử trong phân tử O2, do đó tốc

độ phản ứng rất nhỏ Khi có mặt chất xúc tác rắn thì năng lợng hoạt hoágiảm nhiều do đó tốc độ phản ứng tăng lên rất nhiều

2.3.1 Xúc tác kim loại:

Xúc tác platin có hoạt tính rất cao, nhiệt độ hoạt tính thấp ( 375

-4000C) nhng rất dễ bị nhiệm độc bởi Asen và rất đắt Ngoài ra các kim

loại khác trong nhóm platin hoặc hợp kim của vàng, bạc platin, molip đenchúng có hoạt tính cao nhng nhìn chung không ổn định do sau một thờigian làm việc chúng dễ chuyển thành dạng sunfat hay oxyt

2.3.2 Xúc tác phi kim

Đầu tiên là oxyt sắt ( xỉ quặng ) có u điểm rẻ tiền, dễ kiếm, ít nhạy

độc với tạp chất trong khí lò song do nhiệt độ hoạt tính cao nên mứcchuyển hoá thấp ( không quá 0,5)

Sau ngời ta phát hiện ra oxyt vanađi phối hợp với hợp chất kim loại kiềm vàSiO2 tạo ra xúc tác Vanađi :

Đây là loại xúc tác có hoạt tính cao, nhiệt độ hoạt tính thấp (430

-4400C) độ bền nhiệt lớn V2O5 là thành phần hoạt tính của xúc tác, chiếm từ5-12%, SiO2 làm chất mang ở dạng xốp, các chất kim loại kiềm làm chấtkích động

Cho đến ngày nay xúc tác vanađi vẫn đợc sử dụng rộng rãi trong sảnxuất axít sunfuric do tính u việt của nó là hoạt tính cao ( mặc dù kémplatin) và rẻ tiền Xu hớng của công nghệ là nghiên cứu chế tạo xúc tácVanađi có nhiệt độ hoạt tính thấp xấp xỉ nhiệt độ hoạt tính của platin Hiện nay trên thế giới có nhiều nớc sản xuất xúc tác vanađi ở các dạng viên,vòng khác nhau nh : Nga, Mỹ, Đan mạch, Trung Quốc

Phổ biến ở dây chuyền sản xuất axít của Việt Nam là xúc tác của Nga ,

Khi hiểu biết đợc động học của quá trình mới giải quyết đợc các vấn

12,01

12/1

2/

ax x

kp

x x

x ax

ax b

a,b: Nồng độ ban đầu của SO2 và O2

P : áp suất chung của hỗn hợp khí ( at)

x : Mức chuyển hoá

2.6 Điều kiện ôxy hoá trên xúc tác Vanađi

Quá trình oxy hoá SO2 là một giai đoạn quan trọng trong sản xuấtaxít sunfuric Vì vậy cần phải nghiên cứu những điều kiện thích hợp tiếnhành quá trình đó để đạt năng suất cao, giá thành hạ

Trớc hết hãy xét tốc độ phản ứng ôxy hoá SO2 vì nó quyết đinh thời giancần thiết tiếp xúc giữa hỗn hợp khí và xúc tác do đó quyết định lợng xúctác cần dùng, kích thớc thiết bị

Trong điều kiện sản xuất, áp suất làm việc P và nồng độ ban đầu a,b làquy định và coi nh không đổi Nh vậy tại 1 mức chuyển hoá xác định thìtốc độ phản ứng oxy hóa SO2 chỉ phụ thuộc vào K và Kp ( theo phơngtrình 2-7) Khi nhiệt độ tăng, hằng số vận tốc K tăng, còn hằng số cânbằng Kp giảm

Xét sự thay đổi của vận tốc phản ứng theo nhiệt độ:

Khi tăng nhiệt độ xét ảnh hởng của giá trị K và Kp tới tốc độ phản ứng ta

có đồ thị bên Nh vậy tốc độ phản ứng từ khi tăng đến lúc bằng 0 ( hệ

đạt trạng thái cân bằng ) thì phải

qua một giá trị cực đại Kết luận này có ý nghĩa quan trọng

trong việc chọn chế độ nhiệt làm việc cho tháp

2.6.1 Nhiệt độ thích hợp :

(2 8)

937,45

,0100

5,01

lg

4905

−+

x

x Tth

Nhiệt độ thích hợp ứng với mỗi chuyển hoá nhất định là nhiệt độ mà tại

đó có tốc độ phản ứng đạt giá trị cực đại

Nhiệt độ thích hợp thay

đổi theo nồng độ ban đầu a,b và mức chuyển hoá x Khi tăng mứcchuyển hoá SO2 thì nhiệt độ thích hợp giảm, tức là giai đoạn cuối của quátrình chuyển hoá phải tiến hành ở nhiệt độ thấp để ngoài việc tăng mứcchuyển hoá cân bằng còn tăng tốc độ phản ứng.

Muốn cho tốc độ o xy hoá SO2 đạt giá trị cực đại phải tiến hành phản ứng

ở nhiệt độ thích hợp mà nhiệt độ thích hợp thay đổi theo mức chuyểnhoá SO2 Vì vậy trong thực tế chỉ có thể tiến hành phản ứng o xy hoá SO2

ở xung quanh đờng nhiệt độ thích hợp Muốn thế ngời ta chia quá trìnhoxy hoá SO2 thành nhiều lớp, sau mỗi lớp có làm lạnh hỗn hợp khí ( gián tiếphay trực tiếp )

Do phản ứng oxy hoá SO2 toả nhiệt nên nhiệt độ khí sau mỗi lớp xúc táctăng lên và đợc xác định theo phơng trình sau :

Tr = Tv + λ.∆xTrong đó :

Tv, Tr: Nhiệt độ khí vào và ra lớp xúc tác ( O K)

λ : Hệ số tăng nhiệt độ của khí khi mức chuyển hoá thay đổi từ

0 sang 1 trong điều kiện đoạn nhiệt

∆x : Hiệu mức chuyển hoá ∆x = xr - xv

Hệ số tăng nhiệt độ phụ thuộc vào nồng độ ban đầu của SO2

Trong khoảng a = 0,02 - 0,12 thì có λ = 2329.a 0,91 - 7,92

Trớc khi đạt mức chuyển hoá cân bằng ngời ta tiến hành làm lạnh hỗn hợpkhí để nhiệt độ của quá trình tiếp theo gần với nhiệt độ thích hợp Quátrình này cứ tiếp diễn cho tới khi đạt mức chuyển hoá yêu cầu

2.6.2 Mức chuyển hoá:

Mục đích của công đoạn này là phải đạt mức chuyển hoá cao nhấttrong điều kiện kinh tế kỹ thuật phù hợp để :

- Tăng mức sử dụng S, giảm giá thành sản phẩm

- Giảm đợc hàm lợng SO2 trong khí thải, đảm bảo điều kiện về môitrờng

Để đạt đợc mức chuyển hoá cao thì phải kết thúc quá trình ở nhiệt

độ thấp Và càng cuối quá trình càng gần với điều kiện cân bằng , do

đó hằng số vận tốc phản ứng giảm nhanh, tốc độ quá trình nhỏ Vì vậymức chuyển hoá càng cao thì cần thời gian tiếp xúc cần thiết càng lớn, tứclợng xúc tác cần dùng càng nhiều Điều này làm tăng giá thành sản phẩm Xét về mặt giá thành sản phẩm thì mức chuyển hoá cuối cùng là ~ 0,98

là thích hợp nhất ( Nhng về mặt vệ sinh công nghiệp thì cha đảm bảo,ngời ta dùng biện pháp sử lý khí thải để hấp thụ nốt SO2 còn lại hoặc phảilàm tiếp xúc kép)

2.6.3 Nồng độ thích hợp:

Nồng độ SO2 thích hợp ứng với mỗi mức chuyển hoá nhất định lànồng độ tại đó năng suất tháp tiếp xúc đạt giá trị cực đại

ứng với nồng độ thích hợp thì trở lực các lớp xúc tác trong máy đạt giá trịcực tiểu Khi nguyên liệu ban đầu thay đổi ( tức số mol ôxy tiêu tốn đểtạo thành 1 mol SO2 thay đổi ) thì nồng độ SO2 thích hợp cũng bị thay

đổi Khi nồng độ SO2 thích hợp thay đổi thì năng suất tháp tiếp xúc cũng chỉthay đổi ít, do đó trong thực tế sản xuất ngời ta có thể sử dụng nồng độ

SO2 lớn hơn nồng độ thích hợp để tăng năng suất các thiết bị khác củadây chuyền sản xuất và giảm điện năng tiêu hao cho vận chuyển khí

2.7 Quá trình sấy, hấp thụ

2.7.1 Quá trình sấy khí:

Quá trình sấy khí bằng axít sunfuric và quá trình hấp thụ SO3 bằngaxít sunfuric về thực chất nó là quá trình chuyển chất từ pha khí vào phalỏng Các phân tử khi bị hấp thụ sẽ khuếch tán từ pha khí này qua màngkhí đến bề mặt phân chia pha, sau đó lại tiếp tục khuếch tán qua mànglỏng vào pha lỏng

Tốc độ của quá trình hấp thụ phụ thuộc vào tốc độ của quá trình nàochậm nhất

( quá trình khuếch tán qua màng khí, quá trình khuếch tán qua mànglỏng, quá trình phản ứng hoá học trong pha lỏng ) Khi sấy khí thì tốc độhấp thụ hơi nớc do tốc độ khuếch tán nó quan màng khí quyết định : Lợnghơi nớc khuếch tán qua màng khí đợc xác định bằng công thức :

Pl Pk

Pl Pk Pl

Pk P

''

- Tăng hệ số hấp thụ K

K = Ko Wm

Trong đó :

Ko : Hằng số

W : Tốc độ giả của khí trong tháp rỗng ( m/s )

m : Hệ số phụ thuộc chế độ chuyển động của dòng khí

Có thể tăng K bằng 2 cách :

+ Tăng tốc độ khí W: Khi tăng W thì năng suất tháp tăng, song trởlực và tia bắn axít cũng tăng Trở lực tăng bình phơng với vận tốc khí Tăngtốc độ khí còn phụ thuộc vào năng lực thiết bị

+ Tăng hằng số Ko: Ko phụ thuộc vào nồng độ axít sấy Nồng độaxít sấy tăng thì tăng Ko, và tăng động lực của quá trình ( do giảm ápsuất hơi nớc bão hoà trên axít ) Nhng tổn thất SO2 trong axít bổ xung sẽnhiều lên

2.7.2 Quá trình hấp thụ SO 3 :

Đầu tiên SO3 hoà tan vào axít sunfuric, sau đó phản ứng với nớc trong axít :

n SO3 + H2 O = H2 SO4 + ( n - 1) SO3

Tuỳ theo tỷ lệ giữa lợng SO3 và H2O mà nồng độ axít thu đợc sẽ khác nhau :

Khi n > 1 : sản phẩm là ô lê um

Khi n = 1 : sản phẩm là mônô hydrat

Khi n < 1 : sản phẩm là axít loãng

Cơ chế của quá trình hấp thụ SO3 cũng tơng tự nh quá trình sấy khí Do

đó ta cũng có công thức :

Q = K.F ∆pTrong đó :

Q : Lợng SO3 hấp thụ đợc ( kg/h)

K : Hệ số hấp thụ kg/m2 h.mmHg

∆p : Động lực của quá trình hấp thụ ( mmHg)

Với K = Ko.W0,8

Ko : Hệ số phụ thuộc vào nhiệt độ và nồng độ của axít

W : Tốc độ giả của khí trong tháp ( m/s)

Quá trình hấp thụ SO3 tốt nhất ở nhiệt độ thờng và nồng độ axít tới 98,3%

H2SO4, vì tại đó cả hiệu suất hấp thụ và tốc độ hấp thụ đều đạt giá trịcực đại

2 Thông số tiêu hao nguyên nhiên liệu, phụ trợ

Bảng định mức tiêu hao nguyên vật liệu vật t sản xuất (tính cho 1tấn H2SO4 quy đổi về 100% H2SO4)

TT Danh mục

ị tính

Giá trị dự

đảm

Ghi chú

7 Hơi nớc trung áp 1,0MPa t 0,12 0,13

8 Khí đo lờng 0,6MPa Nm3 2,8 3,0

9 Nớc khử khoáng 250C m3 1,29 1,3

10 Chất phụ gia lọc kg 0,65 0,80

11 Sản phẩm phụ hơinớc thấp áp 0,40MPa t -0,48 -0,46

12 Sản phẩm phụ hơinớc cao áp 3,82MPa

4500C t -0,73 -0,72

3 Lu trình công nghệ

3.1 Sơ đồ công nghệ (bản vẽ dây chuyền công nghệ sản xuất axít

sulfuric 414.000tấn/năm)

3.2 Thuyết minh dây truyền công nghệ:

Lưu huỳnh rắn từ kho S được cầu trục 1601A hoặc1601B mỳc đổ vào bunke 1602A/B

và xả xuống băng tải định lượng 1603A hoặc 1603B và 1605A/B, 1606 đổ vào bể nấu chảy lưuhuỳnh V0111, lưu lượng lưu huỳnh vào nấu chảy được cõn trờn băng tải và giỏm sỏt khối lượngqua WA-1502 và đợc bổ sung vôi để trung hoà axít , năng suất nấu chảy 17,06tấn/h và được điều chỉnh thụng qua tốc độ băng tải HIC-1503, tại bể nấu chảy lưu huỳnh đượccấp nhiệt đến nhiệt độ chảy lỏng bằng hơi nước ỏp suất thấp 0,6MPa, kết hợp với sự khuấy trộntạo bởi mỏy khuấy A0111 lưu huỳnh lỏng được chảy tràn xuống bể lưu huỳnh lẫn tạp chấtV0113, từ bể V0113 lưu huỳnh được bơm lưu huỳnh bẩn P0111 bơm lờn thiết bị lọc lưu huỳnhkiểu lọc lỏ cú hơi gia nhiệt F0111A, B

lưu huỳnh sạch sau lọc có độ tinh khiết cao được đưa về bể chứa lưu huỳnh sạch V0118,sau đú chảy trọng lực xuống hố lưu huỳnh sạch V0119 và được bơm cấp lưu huỳnh sạch P0114

đa đi đốt với ôxy không khí khô trong lò đốt lu huỳnh

Các bớc chính trong quy trình sản xuất bao gồm việc đốt cháy lu huỳnh(S) trong không khí để tạo ra khí sunfua dioxit (SO2), kết hợp với oxi (O2)chuyển hoá SO2 trên xúc tác V2O5 tạo thành sunfua trioxit (SO3) Sau đó SO3

đợc cho tác dụng với nớc (H2O) tạo thành dung dịch axit sunfuric (H2SO4).Các phản ứng hóa học bao gồm:

S + O2 = SO2

SO2 + O2 = SO3

SO3 + H2O = H2SO4

Không khí ngoài môi trờng đợc lấy vào thông qua một bộ lọc không khí và

đa vào một tháp sấy khô tại đó không khí đợc sấy khô bằng cách cho tiếpxúc trực tiếp với axit 98,5% tới tuần hoàn qua lớp đệm Không khí khô điqua 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 của axit trong tháp sấy đợc truyền vào không khí và kếthợp với nhiệt lợng quá trình nén do máy nén sinh ra khiến nhiệt độ khôngkhí tăng lên Không khí ấm đi vào lò đốt lu huỳnh kiểu nằm ngang tại đó

lu huỳnh lỏng đợc phun vào thông qua các vòi phun ở dạng sơng mù

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

lò HV-1517 Lu lợng lu huỳnh lỏng đợc cấp vào lò đốt là 9,7m3/ h, áp suất luhuỳnh phun vào lò khoảng từ 1.0 ~ 1.2MPa

Không khí sau tháp sấy khô đợc máy nén tua bin thổi vào lò với lu lợng Q

=103 611 m3/h , nhiệt độ 1270C, trong lò xảy ra phản ứng đốt cháy luhuỳnh và toả nhiệt lớn, nhiệt độ khí sau lò lên đến 11370C, nồng độ SO2

sau lò đạt 11,5%V

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

Để điều chỉnh nhiệt độ khí lò xuống nhiệt độ làm việc của lớp xúc tácthứ nhất, khí lò đợc đa qua thiết bị nồi hơi nhiệt thừa E0121, sau khi rakhỏi nồi hơi nhiệt độ khí lò hạ xuống 3480C và đợc hoà với dòng khí bổxung sau lò đốt để nâng nhiệt độ lên 3900C và đa vào lớp xúc tác thứnhất, để điều chỉnh nhiệt độ vào lớp xúc tác sử dụng van HV1116 ( van

đi tắt nồi hơi )

Tại lớp xúc tác thứ nhất xảy ra phản ứng chuyển hóa một phần SO2 thành

SO3 Nhiệt độ khí sau lớp xúc tác 1 tăng lên 6030C Để giảm nhiệt độ khítrớc khi vào lớp xúc tác 2, hỗn hợp khí lại đợc đa qua thiết bị quá nhiệt cao1B ( E0151 ) trao đổi nhiệt với hơi quá nhiệt sau thiết bị quá nhiệt thấp5A ( E0155 ), sau khi ra thiết bị 1B hỗn hợp khí có nhiệt độ 4350C tiếp tục

đợc đa vào lớp xúc tác thứ 2 Điều chỉnh nhiệt độ vào lớp xúc tác 2 bằngvan TV-1142 ( hơi quá nhiệt đi tắt 1B)

Nhiệt độ khí sau lớp xúc tác thứ 2 lên tới 5090C tiếp tục đợc đa qua thiết

bị trao đổi nhiệt trung gian nóng E0152, trao đổi nhiệt với khí SO2 lạnh

từ hấp thụ lần 1 quay về chuyển hoá lần 2, ra khỏi thiết bị E0152 hỗn hợpkhí hạ nhiệt độ xuống 4350 C và đợc đa vào lớp 3 để tiếp tục chuyển hoá,nhiệt độ vào lớp 3 đợc điều chỉnh bằng van TV-1143 ( khí SO2 đi tắt

Ra khỏi lớp xúc tác 3, nhiệt độ hỗn hợp khí tăng lên đến 4560 C và đợc đaqua thiết bị trao đổi nhiệt trung gian lạnh E0153 để giảm nhiệt độxuống 2880 C và tiếp tục qua thiết bị tận dụng nhiệt 3B (E0157) hạ nhiệt

độ xuống 1660 C, sau đó đợc đa vào hấp thụ lần 1 tại tháp hấp thụ trunggian T0142, hấp thụ hoàn toàn SO3 đã tạo thành sau 3 lớp xúc tác

Sau khi đợc hấp thụ lần 1 khí SO2 cha chuyển hoá hết đợc quay lạichuyển hoá lần 2, khí sẽ đi qua lần lợt tháp trao đổi nhiệt trung gian lạnh,trao đổi nhiệt trung gian nóng để trao đổi nhiệt với khí ra lớp 3 và ra lớp

2, khí SO2 đợc nâng nhiệt độ lên 4000 C và tiếp tục đợc đa vào lớp 4 đểchuyển hóa tiếp Nhiệt độ khí vào lớp 4 đợc điều chỉnh bằng van TV-1151( khí SO2 đi tắt E0153 )

Trong lớp 4 sử dụng cả xúc tác loại Vanadi và Cencium nhằm nâng caohiệu suất chuyển hoá, ra khỏi lớp 4 hỗn hợp khí có nhiệt độ 4170 C đợc đaqua thiết bị tận dụng nhiệt 4D ( E0154) và trao đổi nhiệt với nớc cấp nồihơi để giảm nhiệt độ xuống 390C, sau đó tiếp tục đa vào lớp 5 đểchuyển hoá tiếp lợng SO2 còn lại Hỗn hợp khí ra khỏi lớp 5 có nhiệt độ hầu

nh không tăng, vì lợng SO2 vào phản ứng còn rất ít nên nhiệt toả ra dophản ứng là nhỏ, nhiệt hỗn hợp khí ra lớp 5 là 3950 C Hỗn hợp khí đợc đaqua thiết bị quá nhiệt thấp 5A (E0155) và thiết bị tận dụng nhiệt 5A/5C( E0156 ) để hạ nhiệt độ xuống 1350 C và đợc đa vào hấp thụ lần 2 tạitháp hấp thụ cuối E0143 Sau khi hấp thụ lần 2, khí thải sẽ đợc đa ra ngoàitheo ống khói S0141

Việc điều chỉnh nhiệt độ các lớp xúc tác cho đúng với chế độ kỹ thuậtquy định đợc thực hiện bằng cách điều chỉnh hợp lý giữa nồng độ khí

SO2 và sử dụng các van đờng đi tắt của các thiết bị trao đổi nhiệt trong

Hiệu suất chuyển hoá sau lớp 3 đạt khoảng 96%

Hiệu suất chuyển hoá sau lớp 5 đạt 99,9%

Hàm lợng khí SO2 trong khí thải đạt 140ppm ~ 399mg/m3 Trong hệ thống sấy, hấp thụ sử dụng một thùng chứa axít chung V0141 vàhai bơm axít: Bơm axít chung P0141 cung cấp axít tuần hoàn cho thápsấy và tháp hấp thụ trung gian; bơm axít cuối P0144 cung cấp axít tháphấp thụ cuối, các thiết bị làm lạnh axít chung E0141, thiết bị gia nhiệt nớccấp nồi hơi E0142, làm lạnh axít sản phẩm E0143, làm lạnh axít tháp cuốiE0144

Axít trong thùng chứa axít chung có nồng độ 98,5%H2SO4, nhiệt độ

1020C đợc bơm axít chung P0141 bơm qua thiết bị làm lạnh a xít chungE0141 Một nhánh nhỏ a xít đợc đa qua thiết bị tiền gia nhiệt nớc cấp nồihơi E0142, lu lợng khoảng 301m3/h Lợng axít này đợc phân phối rồi đavào hai tháp hấp thụ trung gian T0142, tháp sấy T0143 và một lợng nhỏ axít

đợc làm lạnh xuống 660C đi qua bộ pha loãng axít với nớc công nghệ trở lạithùng chứa Lu lợng axít vào tháp trung gian là 812m3/ h, tháp sấy là 369m3/

h, lu lợng axít qua bộ pha loãng axít trở lại thùng chứa là 23m3/h Điều chỉnhnhiệt độ axít tới vào tháp trung gian là 820C, tháp sấy là 660C Từ thùngchứa axít chung, axít đợc bơm P0144 đa qua thiết bị làm lạnh axít cuối

và đợc đa vào tháp hấp thụ cuối T0143, lu lợng axít tới cho tháp hấp thụcuối là 300m3/h, nhiệt độ 820C Một nhánh nhỏ axít đợc đa qua thiết bịlàm lạnh axít sản phẩm rồi đa về kho SA, lu lợng khoảng 29m3/h

Trong các tháp sấy, hấp thụ có bộ phân phối axít vào tháp và các thiết

bị khử mù axít đặt trên đỉnh tháp, phần giữa các tháp có đổ một lớp

đệm sứ để tăng bề mặt tiếp xúc pha Axít sau khi sấy không khí ở thápsấy sẽ tăng nhiệt độ và giảm nồng độ, axít sau khi hấp thụ SO3 sẽ tăngnhiệt độ và nồng độ, toàn bộ lợng axít này sẽ đợc tuần hoàn trở lại thùngchứa axít chung Một lợng nhỏ khí SO2 đợc hấp thụ trong axít và đợc giảihấp trong thùng chứa axít chung, lợng khí này đợc thu hồi qua tháp sấy vàtrở lại lò đốt Thùng chứa axít chung có cấu tạo hai ngăn thông nhau là ngănaxít tuần hoàn tháp hấp thụ cuối và ngăn axít tuần hoàn tháp sấy và hấpthụ trung gian Việc điều chỉnh nồng độ giữa các ngăn và nồng độ củathùng chứa đợc thực hiện bằng đờng trao đổi axít chéo giữa axít tuầnhoàn tháp sấy qua van AV-1268 về ngăn của axít tuần hoàn tháp hấp thụcuối và đờng nớc công nghệ qua van AV-1258 bổ xung vào thùng ở ngănaxít tháp trung gian và tháp sấy hồi lu

Các thiết bị làm lạnh axít E0141, E0143 và E0144 sử dụng nớc làm lạnhcấp từ xởng nớc và tuần hoàn trở lại xởng nớc để xử lý Nớc khử khoáng cấpcho thiết bị tiền gia nhiệt nớc cấp nồi hơi E0142 đợc cấp đến từ trạm khửkhoáng, sau khi đợc gia nhiệt thì đa về thùng khử khí của xởng nhiệt

điện

Trên mỗi thiết bị làm lạnh axít chung, thiết bị làm lạnh axít cuối và ờng ống axít của hệ thống đợc lắp đặt thiết bị điện cực anốt để bảo

đ-vệ chống ăn mòn thiết bị

- Hiệu suất hấp thụ SO3 đạt 100 %

- Hàm lợng SO3 trong khí thải quy về axít đạt 35mg/m3

Nớc khử khoáng đợc bơm từ trạm xử lý nớc khử khoáng của Nhà máy cấpthoát nớc đi qua thiết bị tiền gia nhiệt nớc cấp nồi hơi E0142 nâng nhiệt

độ từ 290C lên 880C và đa về thiết bị khử khí của Nhà máy Nhiệt điện,sau đó đợc bơm cấp vào hệ thống nớc cấp nồi hơi lần lợt đi qua các thiết

bị tận dụng nhiệt 5A, 3B, 5C, 4D và cấp vào nồi hơi nhiệt thừa E0121 với lulợng 68,469 m3/h, nhiệt độ 2400C, áp suất 4,335Mpa

Nồi hơi nhiệt thừa E0121 có hai phần, phần ống trao đổi nhiệt (kiểuống lửa) và phần bao hơi, áp suất làm việc của nồi hơi là khoảng 4,3 MPa,

áp suất hơi bão hoà ra nồi hơi là 4,23 MPa, nhiệt độ 2550C, lu lợng hơi ranồi hơi khoảng 67,1t/h

Hơi bão hoà từ nồi hơi nhiệt thừa đợc đa qua thiết bị quá nhiệt nhiệt

độ thấp 5A ( E0155 ) nâng nhiệt độ lên 2970C, sau đó tiếp tục đợc đaqua thiết bị quá nhiệt nhiệt độ cao 1B (E0151) nâng nhiệt độ lên 4500C,

áp suất hơi quá nhiệt lúc này là 3,821Mpa, lu lợng 67,1 t/h đợc đa sangmạng hơi cao áp chung để cung cấp hơI cho tuabin máy nén chính và tuabin máy phát điện của Nhà máy Nhiệt điện

Hệ thống van và thiết bị giảm áp hơi Z0101 dùng trong các trờng hợp xảhơi ra ngoài trong thời gian đầu sau khởi động và để điều chỉnh áp suấthơi hệ thống Một số van an toàn đợc trang bị trong hệ thống và nồi hơi

để bảo vệ các đờng ống và thiết bị khi quá áp suất quy định

Các thiết bị hoãn xung liên tục V0102 và hoãn xung gián đoạn V0103 sửdụng để xả váng trên bề mặt và xả cặn của nồi hơi

Thiết bị cung cấp hoá chất X0101 dùng để hoà trộn hoá chất Na3PO4 vàbơm cấp vào nồi hơi theo yêu cầu để duy trì độ pH nớc nồi hơi

Các thiết bị lấy mẫu nớc, mẫu hơi V0104 A,B,C,D sử dụng để lấy mẫu nớccấp và mẫu hơi phục vụ cho việc phân tích mẫu

2 Thiết bị chính:

1.Bảng-1: danh mục thiết bị nhà máy sản xuất axít sulfuric

Vị số Số

l-ợng Tên gọiNhà máy axít sunphuríc

C0141 1 Máy nén / Tuabin chính

C0142 1 Quạt khởi động

E0121 1 Nồi hơi nhiệt thừa

E0141 1 Thiết bị làm lạnh axit chung (ống chùm)

E0142 1 Thiết bị tiền gia nhiệt nớc cấp nồi hơi

E0143 1 Thiết bị làm lạnh axit sản phẩm (Tấm)

E0144 1 Thiết bị làm lạnh axit cuối cùng (ống chùm)E0151 1 Thiết bị quá nhiệt nhiệt độ cao 1B

E0152 1 Thiết bị trao đổi nhiệt nóng trung gian

E0153 1 Thiết bị trao đổi nhiệt lạnh trung gian

E0154 1 Thiết bị trao đổi nhiệt 4D

E0155 1 Thiết bị quá nhiệt nhiệt độ thấp 5A

E0156 1 Thiết bị trao đổi nhiệt 5A/5C

E0157 1 Thiết bị trao đổi nhiệt 3B

F0121 1 Lò đốt lu huỳnh

F0122 1 Lò đốt khởi động

P0141 1 Bơm axit chung

T0142 1 Th¸p hÊp thô trung gian

T0143 1 Th¸p hÊp thô cuèi

V0102 1 Thïng ho·n xung liªn tôc

V0103 1 Thïng ho·n xung gi¸n ®o¹n

V0104A 1 Bé lµm m¸t mÉu níc cÊp nåi h¬i-BFW

V0104B 1 Bé lµm m¸t mÉu h¬i níc b·o hßa

V0104C 1 Bé lµm m¸t mÉu h¬i níc qu¸ nhiÖt

1601AB 2 CÇu trôc gÇu ngo¹m lu huúnh

1602AB 2 Bunke chøa lu huúnh

L1603AB 2 B¨ng t¶i cÊp lu huúnh nÊu ch¶y

L1605AB 2 B¨ng t¶i cÊp lu huúnh nÊu ch¶y

L1606 1 B¨ng t¶i cÊp lu huúnh nÊu ch¶y

A0111 1 C¸nh khuÊy bÓ nÊu ch¶y

A0112 1 C¸nh khuÊy bÓ lu huúnh bÈn

V0111 1 Bể nấu chảy lu huỳnh

Máy nén đợc chế tạo hoàn thiện với lớp vỏ bằng gang; cánh quạt mở bằngthép hợp kim cacbon; áp kế và nhiệt kế; đầu vào và đầu ra gắn mặtbích; thùng chứa dầu bôi trơn với bộ lọc kép; bộ gia nhiệt dầu bằng điện;

bộ làm mát dầu kép; đờng ống liên kết; bơm dầu chính chạy bằng motor

điện với thùng chứa dầu chảy theo trọng lực bằng thép không gỉ; bơmdầu phụ chạy bằng motor điện; ống dầu áp lực thấp, rửa mối nối tấm sau

và ống thoát

Bộ dẫn động là một tuabin hơi nớc đa tầng hoạt động với hơi nớc đầu vào3820kPa g và 4500C áp suất thải của tuabin là 590kPa g Yêu cầu hơi nớccủa tuabin là 28.000 kg /h khi bẩn và 25.000 kg /h khi sạch.

Máy lắp một hệ thống theo dõi độ rung liên tục Bently-Nevada Series 3500.Việc theo dõi là cần thiết đối với hai vị trí hớng tâm đối với mỗi vòng bicủa máy nén và tuabin và một vị trí hớng trục cho máy nén và một vị tríhớng trục cho tuabin Các thiết bị theo dõi gồm có một đồng hồ đọc với

điểm cảnh báo và ngắt có thể điều chỉnh đợc

Cần phải lắp một hệ thống theo dõi nhiệt độ Bently-Nevada Series 3500với các thiết bị theo dõi nhiệt độ RTD cho các vòng bi máy nén và tuabin

Hệ thống này có các điểm cảnh báo và điểm ngắt có thể điều chỉnh ợc

đ-Cả hai hệ thống theo dõi đợc đặt tại phòng điều khiển hoặc phòng thiết

bị điện trong giới hạn của xởng axit

2.2 Quạt khởi động (C0142)

Quạt gió đợc thiết kế lắp tạm thời nhằm cung cấp không khí để làmnóng trong quá trình khởi động của nhà máy Quạt gió là một quạt ly tâmchạy bằng motor đợc thiết kế để xử lí 10.000Nm3/h, Không khí ẩm, khôngkhí ở điều kiện môi trờng và áp suất hút -360mm w.g và áp suấ thải1000mm w.g

2.3 Nồi hơi nhiệt thừa (E0121)

Nồi hơi nhiệt thừa là một hệ thống nồi hơi nhiệt thừa loại ống lửa với

áp suất hoạt động 4335kPa g (áp suất thiết kế 4770kPa g) gồm có mộtbuồng thu hơi nớc bên ngoài Nồi hơi làm mát 103.497Nm3/h khí SO2 xử lí

đi ra từ lò đốt lu huỳnh từ nhiệt độ 1.1370C xuống nhiệt độ yêu cầu là

3900C để đi vào tầng chuyển hóa đầu tiên Lợng hơi nớc bão hòa 67,1MT/h đợc sinh ra với tốc độ tháo xả liên tục 2% Tổng công suất của nồi hơi

là 29,1 x 106kcal/h

Có một đờng xả cặn không liên tục tại vỏ ống và một đờng xả liêntục cho buồng thu hơi nớc ống trao đổ nhiệt của nồi hơi đợc hàn chắcvào các tấm ngăn để giảm thiểu khả năng rò rỉ

Một bộ tách hơi bên trong bao hơi để giảm thiểu các chất rắn hòatan trong hơi nớc kéo theo hơi ra khỏi bao hơi sẽ gây đóng cặn trongtuabin và đợng ống hơi Tổng chất rắn hoà tan theo hơi ra khỏi trống: <0,

05 ppm Độ tinh khiết này của hơi nớc đợc chấp nhận để sử dụng cho máynén chính và máy phát tuabin

Đờng ống vào đợc lát bằng gạch chịu lửa và gạch cách nhiệt đầu vàoống trao đổi nhiệt đợc bảo vệ bằng gốm cách nhiệt và có thể đúc đợc có

độ dày tối thiểu là 76mm (3”)

Thiết bị phụ trợ bao gồm 4 thiết bị kiểm soát mức nớc cao /thấp, có haikhóa liên động độc lập để bảo vệ nồi hơi khi mức nớc cao /thấp, thớc quansát giãn nở vỏ thép, áp kế, các van an toàn, bộ làm mát mẫu nớc và các vankiểm soát mức nớc tự động

2.4 Thiết bị làm lạnh axit chung (E0141) (Diện tích dự kiến: 430m 2 )

Thiết bị làm lạnh axit chung là một bộ làm lạnh kiểu ống chùm có vỏ đợcbảo vệ anốt Bộ làm lạnh đợc thiết kế để làm lạnh 687m3/h axit H2SO4

98,5% từ nhiệt độ 1020C xuống 660C với nớc cấp làm mát 340C Tổng côngsuất nhiệt của bộ làm lạnh là 16,3 x 106kcal/h

Các ống là loại thép không gỉ 316L với vỏ và giá ống loại thép không gỉ304L

Có đờng ống và van bypass để điều chỉnh tự động nhiệt độ tới tháp sấy

và tháp hấp thu trung gian

2.5.Thiết bị tiền gia nhiệt n ớc cấp nồi hơi BFW ( E 0142) (Diện tích

Thiết bị làm lạnh axit tháp hấp thụ cuối là loại vỏ và ống bảo vệ cực

d-ơng đợc thiết kế để làm mát 302m3/h axit H2SO4 98,5% từ nhiệt độ 900Cxuống 820C với nớc làm mát cấp xấp xỉ 340C Tổng công suất nhiệt của bộlàm mát là 1,55 x 106kcal/h

Các ống là loại thép không gỉ 316L, vỏ và tấm ống đợc làm bằng thépkhông gỉ 304L

Đờng axit đi tắt xung quanh thiết bị làm mát phải đợc lắp đặt để kiểmsoát nhiệt độ của tháp hấp thụ cuối

2.8 Thiết bị quá nhiệt nhiệt độ cao 1B (E0152) (Diện tích dự kiến: 1.300m 2 )

Thiết bị quá nhiệt đợc thiết kế để làm mát 99.617Nm3/h khí quátrình SO3 từ nhiệt độ 6030C xuống nhiệt độ 4350C trong khi làm nóng67.100kg/h hơi nớc 4128kPa g từ nhiệt độ 2970C lên 4500C Tổng công suấtnhiệt của thiết bị quá nhiệt là 6,42 x 106kcal/h

Cần lắp một nhánh chia hơi nớc tự động đi tắt ở bên để kiểm soát nhiệt

độ khí đầu ra Phải có cửa ngời để đi kiểm tra

2.9 Thiết bị trao đổi nhiệt trung gian nóng (E0152) (Diện tích: 641m 2 )

Thiết bị trao đổi nhiệt trung gian nóng là kiểu trao đổi nhiệt đứng,hình ống, hai phần hớng tâm với vỏ và ống 304 SS.

Vỏ chứa các ống đờng hàn 1.152, kích thớc 44, 5mm đờng kính ngoài x 4,070mm chiều dài, 14BWG, trong một vỏ kích thớc xấp xỉ 3.280mm đờngkính trong cùng với một khung kích thớc 3.917mm

Thiết bị có nhiệm vụ làm lạnh khí SO3 đi ra từ lớp xúc tác thứ hai của thiết

bị chuyển hóa làm nóng khí SO2 trớc khi đi vào lớp xúc tác thứ t của thiết

bị chuyển hóa.Khí nóng đi trong ống, khí lạnh đi ngoài ống hạn chế ngng

tụ axít ăn mòn làm hỏng ống trao đổi nhiệt

Cửa ngời để kiểm tra phải đợc đặt trên đỉnh và ở đáy của thiết bị

2.10 Thiết bị trao đổi nhiệt trung gian lạnh (E0153) (Diện tích: 1.382m 2)

Thiết bị trao đổi nhiệt trung gian lạnh là kiểu trao đổi nhiệt đứng,hình ống, hai phần hớng tâm với vỏ và ống 304 SS

Vỏ chứa các ống; số lợng 1.152 ống, kích thớc : đờng kính ngoài :51mm ,chiều dài:4, 070mm, Đờng kính vỏ: 2.820mm

Thiết bị có nhiệm vụ làm lạnh khí SO3 đi ra từ lớp xúc tác thứ 3 của thiết

bị chuyển hóa làm nóng khí SO2 trớc khi đi vào lớp xúc tác thứ t của thiết

bị chuyển hóa.Khí nóng đi trong ống, khí lạnh đi ngoài ống hạn chế ngng

tụ axít ăn mòn làm hỏng ống trao đổi nhiệt

Cửa ngời để kiểm tra phải đợc đặt trên đỉnh và ở đáy của thiết bị

2.11.Thiết bị tận dụng nhiệt 4D (E0154) (Diện tích dự kiến: 100m 2 )

Thiết bị tận dụng nhiệt đợc thiết kế nhằm làm mát 88.226Nm3/h khíquá trình SO3 từ nhiệt độ 4170C xuống 3900C trong khi làm nóng68.469kg/h nớc cấp nồi hơi tại 4440kPa g từ nhiệt độ 2310C lên 2400C.Tổng công suất nhiệt của thiết bị trao đổi nhiệt là 0,75 x 106kcal/h

Đờng đi tắt chia tách nớc bằng tay để kiểm soát nhiệt độ khí đầu ra và

có cửa ngời để kiểm tra

2.12 Thiết bị quá nhiệt nhiệt độ thấp 5 A / Thiết bị tận dụng nhiệt 5 A /5C (E0155 / E0156)

(Diện tích dự kiến: 3.200m2)

Thiết bị quá nhiệt nhiệt độ thấp 5A / trao đổi nhiệt 5A/5C đợc thiết

kế để làm mát khí quá trình từ lớp xúc tác thứ 5 bằng cách làm nóng hơinớc bão hòa và nớc cấp nồi hơi trong một vỏ chung

Thiết bị quá nhiệt nhiệt độ thấp 5A đợc thiết kế để làm mát86.220Nm3/h khí quá trình SO3 từ nhiệt độ 3900C xuống 3060C trong khilàm nóng 67.1002kg/h hơi nớc bão hòa 4232kPa g lên nhiệt độ 2970C Tổngcông suất nhiệt của thiết bị quá nhiệt là 2,40 x 106kcal/h

Thiết bị trao đổi nhiệt 5C đợc thiết kế để làm mát 86.220Nm3/h khícông nghệ SO3 từ nhiệt độ 3060C xuống 2320C trong khi làm nóng68.469kg/h nớc cấp nồi hơi 4542kPa g từ 2050C lên nhiệt độ 2310C Tổngcông suất nhiệt của thiết bị trao đổi nhiệt là 2,01 x 106kcal/h

Thiết bị trao đổi nhiệt 5A đợc thiết kế để làm mát 86.220Nm3/h khícông nghệ SO3 từ nhiệt độ 2320C xuống 1350C trong khi làm nóng68.469kg/h nớc cấp nồi hơi 4749kPa g từ 1090C lên nhiệt độ 1460C Tổngcông suất nhiệt của bộ trao đổi nhiệt là 2,65 x 106kcal/h.

Thiết bị quá nhiệt 5A có đờng nhánh đi tắt chia hơi nớc tự động xungquanh điều chỉnh nhiệt độ của hơi nớc quá nhiệt Thiết bị tận dụngnhiệt 5A có đờng nhánh đi tắt chia nớc bằng van tay xung quanh đểkiểm soát nhiệt độ khí đầu ra Cần có cửa ngời để kiểm tra

2.13 Thiết bị trao đổi nhiệt 3B (E0157) (Diện tích dự kiến: 2.200m 2 )

Thiết bị trao đổi nhiệt đợc thiết kế để làm mát 97.891Nm3/h khícông nghệ SO3 từ nhiệt độ 2880C xuống 1660C trong khi làm nóng68.469kg/h nớc cấp nồi hơi 4645kPa g từ 1460C lên nhiệt độ 2050C Tổngcông suất nhiệt của thiết bị trao đổi nhiệt là 4,32 x 106kcal/h Bề mặttrao đổi nhiệt là các ống thép không gỉ hàn nối với các cánh thép cacbon

Có lắp đặt thiết bị đo mức để kiểm soát sự cố rò rỉ nớc, hơi nớc trongcác thiết bị trao đổi nhiệt, nồi hơi nhiệt thừa và vòi phun lu huỳnh Vỏcủa bộ trao đổi nhiệt làm bằng thép cacbon và có cửa ngời để kiểm tra

vệ sinh

Đờng ống BFW vào ra nối với nhau một đờng nhánh đi tắt chia nớc bằng tay

để kiểm soát nhiệt độ của khí đầu ra

2.14 Lò đốt l u huỳnh (F0121)

Lò đốt lu huỳnh là một hình trụ rỗng nằm ngang, vỏ bằng thép các bon,bên trong đợc lót bằng gạch chịu lửa Chiều dài 12.750mm, đờng kínhngoài: 4.700mm; đờng kính trong: 3.310mm Tờng gạch gồm 4 lớp: lớp chịulửa dày 230mm; lớp chịu nhiệt dày 115mm Hai lớp bên trong là lớp cáchnhiệt ở giữa có 2 vách ngăn bằng gạch chịu lửa có tác dụng tăng thời gian

lu, đảo trộn hỗn hợp khí để lu huynh cháy hoàn toàn và tăng độ vữngchắc của tờng gạch ở phía cửa trớc của lò gồm có ba súng phun lu huỳnh

đợc bọc áo hơi loại áp suất tự động với các đầu phun MECS bằng thépkhông gỉ 309 Thiết kế này cho phép phun lu huỳnh thừa ra khi một súngngừng hoạt động Nhiệt độ làm việc cho phép tối đa: 11870C

2.17 Bơm thoát axit (P0142)

Bơm tháo axit là loại bơm li tâm nằm ngang, chống ăn mòn chạy bằngmotor để bơm tháo đờng ống axit, bể bơm hoặc thiết bị làm mát và

để chuyển axit tới bể bơm hoặc bể chứa sản phẩm Công suất thiết kếcủa bơm là xấp xỉ 45m3/h

2.18 Bơm axit tháp hấp thụ cuối(P0144)

Là một bơm li tâm đứng, chống ăn mòn chạy bằng motor có công suất337m3 axit H2SO4 98,5% ở nhiệt độ 900C Bơm cung cấp axit từ bể bơmaxit qua bộ làm mát axit cuối tới tháp hấp thụ cuối hoặc thông qua thiết bịlàm mát sản phẩm axit tới bể chứa sản phẩm

2.19 Thiết bị chuyển hóa (R0151)

Thiết bị chuyển hóa là loại MECS, 3/2 ngăn bằng ống thép đứng không

gỉ có đờng kính trong của vỏ là 8.800mm Công suất tải chất xúc tác là

250 lít xúc tác vanadi vad cesi mỗi ngày trên một tấn axit sản phẩm tại

1250 MTPD:

Ngăn thứ 1 20.000 lít Loại XCS-120

35.200 lít Loại XLP-220Ngăn thứ 2 68.800 lít Loại XLP-110

Các ngăn chuyển hóa đợc sắp xếp nh sau: