thiết kế hệ thống điều khiển quá trình xử lý khí thải cho quá trình chế biến hóa học xỉ titan bằng phương pháp clo hóa

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điều khiển q trình xử lý khí thải cho q trình chế biến hóa học xỉ titan phương pháp clo hóa LỜI NÓI ĐẦU ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện nay, kinh tế đất nước ngày phát triển với xuất ngày nhiều khu cơng nghiệp, khu chế xuất xây dựng nhiều Và ngành quan tâm nhiều chế biến xỉ titan để từ sản xuất titan kim loại sản phẩm khác có giá trị kinh tế cao nước ta có nguồn quặng titan sản lượng lớn mà chưa chế biến sâu Để chế biến xỉ titan, nâng cao chất lượng sản phẩm vấn đề cần phải quan tâm chất nhiễm q trình sản xuất, cụ thể khí thải mơi trường Khí thải từ q trình chủ yếu khí Clo rị rỉ q trình Clo hóa khí khác Nếu nhà đầu tư khơng xây dựng hệ thống xử lý khí thải mà hoạt động làm nhiễm khơng khí nghiêm trọng ảnh hưởng tới sức khỏe người Do đó, đề tài “Thiết kế quy trình cơng nghệ điều khiển q trình xử lý khí thải cho hệ thống chế biến hóa học xỉ titan phương pháp Clo hóa” đề tài cần thiết quan tâm thực MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI Thiết kế quy trình cơng nghệ điều khiển q trình xử lý khí thải cho hệ thống chế biến hóa học xỉ titan phương pháp Clo hóa với lưu lượng khí đầu vào 1500 m3/h để nồng độ khí đạt cột B QCVN 19:2009 / BTNMT SVTH: GVHD: Nguyễn Tiến Hưng PGS.TS Phan Đình Tuấn TS Lý Cẩm Hùng i Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điều khiển q trình xử lý khí thải cho q trình chế biến hóa học xỉ titan phương pháp clo hóa MỤC LỤC CHƯƠNG 1.1 TỔNG QUAN TỔNG QUAN VỀ TITAN KIM LOẠI VÀ HỢP CHẤT CỦA TITAN 1.1.1 Tổng quan titan kim loại 1.1.2 Sản lượng titan tự nhiên 1.2 TỔNG QUAN VỀ TIO2 VÀ ỨNG DỤNG 1.2.1 Tổng quan TiO2 1.2.2 Ứng dụng TiCl TiO2: 1.3 TỔNG QUAN VỀ CHẾ BIẾN QUẶNG TITAN 1.3.1 Các bước chế biến quặng thô 1.3.2 Công nghệ chế biến sâu sản xuất pigment titan 1.4 CHẤT THẢI TỪ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT 1.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ KHÍ THẢI 10 1.5.1 Các phương pháp xử lý bụi .10 1.5.2 Các phương pháp xử lý Khí Cacbon Monoxit Và Dioxit 16 1.5.3 Một số phương pháp xử lý khí độc hại 18 1.6 XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG HÓA 28 1.6.1 Điều chỉnh tự động 29 1.6.2 Hiển thị thông số công nghệ 29 1.6.3 Cấu hình hệ thống 30 1.6.4 Bảo vệ tự động 30 1.6.5 Cảnh báo/Báo động 30 1.6.6 Lưu trữ, báo cáo thống kê .31 1.6.7 Điều khiển dự phòng 31 CHƯƠNG 2.1 ĐỀ XUẤT - LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ 32 ĐỀ XUẤT CÁC CÔNG NGHỆ 32 2.1.1 Xử lý rò rỉ Clo giàn phun mưa 32 2.1.2 Xử lý rò rỉ Clo dung dịch nước vôi 32 2.1.3 Khử khí Clo tháp trung hòa 33 SVTH: GVHD: Nguyễn Tiến Hưng PGS.TS Phan Đình Tuấn TS Lý Cẩm Hùng ii Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điều khiển q trình xử lý khí thải cho q trình chế biến hóa học xỉ titan phương pháp clo hóa 2.1.4 Xử lý khí Clo theo phương pháp axit 34 2.2 XỬ LÝ CLO BẰNG THÁP TRUNG HÒA 34 2.3 CÁC THÔNG SỐ THIẾT KẾ .34 CHƯƠNG 3.1 TÍNH TỐN THIẾT KẾ 37 TÍNH TỐN THIẾT BỊ 37 3.1.1 Tính tốn pha khí 37 3.1.2 Tính tốn pha lỏng: 38 3.1.3 Tính tốn đường kính chiều cao tháp .41 3.1.4 Tính tốn trở lực lớp đệm .47 3.2 TÍNH TỐN CƠ KHÍ 48 3.2.1 Tính chiều dày thân tháp 48 3.2.2 Tính chiều dày đáy, nắp 48 3.2.3 Tính tốn chi tiết phụ .49 3.2.4 Tính tốn ống dẫn 50 3.2.5 Tính mối ghép bích 51 3.2.6 Vỏ đỡ 52 3.2.7 Thiết bị phụ .57 3.2.8 Tính chiều cao ống khói 61 CHƯƠNG ĐIỀU KHIỂN VÀ VẬN HÀNH .64 4.1 ĐIỀU KHIỂN 64 4.2 VẬN HÀNH 68 4.2.1 An toàn vận hành 68 4.2.2 Quy trình vận hành: 71 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 73 5.1 KẾT LUẬN 73 5.2 KIẾN NGHỊ .73 PHỤ LỤC 77 SVTH: GVHD: Nguyễn Tiến Hưng PGS.TS Phan Đình Tuấn TS Lý Cẩm Hùng iii Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điều khiển q trình xử lý khí thải cho q trình chế biến hóa học xỉ titan phương pháp clo hóa DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Hình ảnh titan Hình 1.2 Các miếng titan lọ thủy tinh Hình 1.3 Sa khống sau tuyển lọc .4 Hình 1.4 Khai thác cát đen Hình 1.5 Các dạng buồng lắng 13 Hình 1.6 Sơ đồ cyclon đơn hệ thống cyclon lọc bụi 14 Hình 1.7 Lọc bụi màng, túi lọc 15 Hình 1.8 Xử lý phương pháp tiêu hủy nhiệt 18 Hình 1.9 Sơ đồ thiết bị xử lý phương pháp nhiệt xúc tác 19 Hình 1.10 Sơ đồ xử lý NOx sử dụng phản ứng có xúc tác 19 Hình 1.11 Sơ đồ tương tác phân tử khối vật chất 20 Hình 1.12 Sơ đồ tháp hấp phụ 21 Hình 1.13 Nguyên lý tháp hấp thụ 24 Hình 2.1 Giàn phun mưa 32 Hình 2.2 Sơ đồ mặt bố trí thiết bị 34 Hình 2.3 Sơ đồ hệ thống xử lý Clo sữa vôi 35 Hình 3.1 Đường làm việc qua điểm (Xc,Yd ) (X d,Yc) 41 Hình 3.2 Bản vẽ chi tiết tháp trung hịa khí Clo 63 Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lý 65 Hình 4.2 Sơ đồ mơ hình 65 Hình 4.3 Lưu đồ điều khiển 66 Hình 4.4 Sơ đồ mạch điều khiển bơm quạt 68 Hình 4.5 Các chế độ làm việc bơm/quạt 71 Hình 4.6 Tủ điều khiển 72 SVTH: GVHD: Nguyễn Tiến Hưng PGS.TS Phan Đình Tuấn TS Lý Cẩm Hùng iv Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điều khiển trình xử lý khí thải cho q trình chế biến hóa học xỉ titan phương pháp clo hóa DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Dự báo nhu cầu sản phẩm chế biến sâu quặng titan, zircon nước đến năm 2025 (nghìn tấn) Bảng 1.2 Dự kiến sản lượng quặng tinh ilmenit (nghìn tấn) theo thời kỳ Bảng 1.3 Các phương pháp xử lý bụi 11 Bảng 1.4 Vùng kích thước phù hợp hiệu xử lý phương pháp 12 Bảng 1.5 Năng suất lọc bụi cyclon đơn cyclon tổ hợp 14 Bảng 3.1 Độ tan Cl2 nước 50 0C áp suất atm 39 Bảng 3.2 Thành lập đường cân 40 Bảng 3.3 Thông số vật liệu đệm 41 SVTH: GVHD: Nguyễn Tiến Hưng PGS.TS Phan Đình Tuấn TS Lý Cẩm Hùng v Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điều khiển trình xử lý khí thải cho q trình chế biến hóa học xỉ titan phương pháp clo hóa CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ TITAN KIM LOẠI VÀ HỢP CHẤT CỦA TITAN 1.1.1 Tổng quan titan kim loại Titan nguyên tố kim loại, có màu trắng bạc, tỉ trọng thấp độ bền cao Titan khơng bị ăn mịn nước biển, nước cường toan Clo Titan Wiliam Gregor phát Cornwall, Anh năm 1791 Martin Heinrich Klaproth đặt tên theo tên Titan thần thoại Hy Lạp Nguyên tố xuất tích tụ khống sản, chủ yếu dạng rutil ilmenit, khoáng phân bố rộng khắp vỏ Trái Đất thạch quyển, tìm thấy hầu hết sinh vật sống, vực nước, đá đất [1] Kim loại tách từ quặng titan phương pháp Kroll [2] công nghệ Hunter Hợp chất phổ biến titan dioxit chất quang xúc tác phổ biến sử dụng công nghiệp sản xuất chất tạo màu trắng [3] Các hợp chất gồm titan tetraClorua (TiCl4), thành phần smoke screens and catalysts titan triClorua (TiCl3), dùng làm chất xúc tác sản xuất polypropylen [1] Hình 1.1 Hình ảnh titan 1.1.2 Sản lượng titan tự nhiên 1.1.2.1 Trên giới Titan kim loại khơng tìm thấy dạng tự nguyên tố phổ biến thứ chín vỏ Trái Đất xuất hầu hết đá lửa đá trầm tích [1] Nó phân bố rộng khắp diện chủ yếu khoáng vật anatas, brookit, ilmenit, perovskit, rutil, titanit (hay gọi sphen), nhiều quặng sắt [1] Trong loại khống vật này, có ilmenit rutil có giá trị kinh tế quan trọng, khó tìm với mức độ tập trung cao Các mỏ ilmenit chứa titan đáng kể phân bố tây Úc, Trung Quốc, Ấn Độ, Mozambique, New Zealand, Na Uy, Ukraine Nam Phi Hình 1.2 Các miếng titan lọ thủy tinh Khoảng 186000 titan kim loại sản xuất năm 2011, chủ yếu Trung Quốc (60000 tấn), Nhật SVTH: GVHD: Nguyễn Tiến Hưng PGS.TS Phan Đình Tuấn TS Lý Cẩm Hùng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điều khiển trình xử lý khí thải cho q trình chế biến hóa học xỉ titan phương pháp clo hóa Bản (56000 tấn), Nga (40000 tấn), Hoa Kỳ (32000 tấn) Kazakhstan (20700 tấn) Tổng trữ lượng titan ước tính 600 triệu tấn.[4] 1.1.2.2 Ở Việt Nam Việt Nam có nguồn tài nguyên quặng titan phong phú phân bố rộng rãi nhiều vùng lãnh thổ Vùng Đông Bắc Bắc Bộ: mỏ sa khoáng vùng tập trung từ bờ biển Hà Cối đến Mũi Ngọc rìa phía Nam đảo Vĩnh Thực có đặc điểm quy mô nhỏ, hàm lượng ilmenit tương đối cao Tổng trữ lượng ilmenit vùng khoảng 90 ngàn Ven bờ biển Hải Phịng, Thái Bình Nam Định: mỏ sa khống vùng có quy mơ nhỏ.Ven biển Thanh Hóa: dọc ven bờ biển Thanh Hóa, người ta phát mỏ sa khoáng Hoàng Thanh, Sầm Sơn, Quảng Xương Tĩnh Gia Các mỏ sa khống có trữ lượng nhỏ hàm lượng ilmenit tương đối cao, đặc biệt chúng có hàm lượng monazit cao so với vùng khác Vùng Nghệ An-Hà Tĩnh: nơi có tiềm lớn quặng titan Việt Nam Các mỏ sa khống vùng có quy mơ từ nhỏ đến lớn Người ta phát 15 mỏ điểm quặng Ở mỏ sa khống này, ngồi khống vật ilmenit, quặng cịn có khống vật có ích khác ziricon, leucoxen, monazit có kim loại hafini với giá trị kinh tế cao Tổng trữ lượng thăm dò 14 mỏ triệu ilmenit 320 ngàn ziricon Vùng Quảng Bình, Quảng Trị: khu vực có trữ lượng ilmenit 350 ngàn ziricon 68 ngàn Vùng ven biển Thừa Thiên Huế: mỏ sa khoáng vùng phân bố suốt từ Quảng Điền đến Phú Lộc có đặc điểm hàm lượng chất có hại Cr 2O3 cao so với vùng khác Trữ lượng ilmenit 2436 ngàn tấn, ziricon 510 ngàn monazit ngàn Vùng ven biển Bình Định, Phú Yên Khánh Hịa: có trữ lượng khoảng triệu ilmenit, 52 ngàn ziricon Vùng ven biển Ninh Thuận, Bình Thuận: mỏ sa khoáng titan vùng tập trung chủ yếu ven bờ biển Ninh Thuận Trong số 10 mỏ điểm quặng sa khoáng titan vùng có mỏ thăm dị, đánh giá trữ lượng; mỏ sa khống Chùm Găng, Bàu Dịi Gị Đình Trữ lượng mỏ thăm dò sau: ilmenit khoảng 284.53 ngàn tấn; ziricon khoảng 60 ngàn Trên toàn vùng, tài nguyên dự báo ilmenit 4.3 triệu tấn, ziricon khoảng gần 900 ngàn SVTH: GVHD: Nguyễn Tiến Hưng PGS.TS Phan Đình Tuấn TS Lý Cẩm Hùng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điều khiển q trình xử lý khí thải cho q trình chế biến hóa học xỉ titan phương pháp clo hóa Tổng qt, tồn quốc, tổng trữ lượng quặng gốc thăm dò đánh giá 4435 nghìn ilmenit trữ lượng dự báo 19600 nghìn Trữ lượng quặng sa khống ven biển điều tra, thăm dò, đánh giá 12700 nghìn ilmenit + rutil trữ lượng dự báo 15400 nghìn ilmenit + rutil [5] Dự báo nhu cầu sản phẩm khai thác chế biến từ quặng Ti-tan: (ngàn tấn/ năm ) Bảng 1.1 Dự báo nhu cầu sản phẩm chế biến sâu quặng titan, zircon nước đến năm 2025 (nghìn tấn) TT Nhu cầu sản phẩm 2007 2010 2015 2020 2025 Pigment 12 16 26 42 74 Rutil nhân tạo xỉ titan 30 30 45 80 Ilmenit hoàn nguyên 28 37 70 110 170 Bột zircon mịn 10 12 15 25 40 Bảng 1.2 Dự kiến sản lượng quặng tinh ilmenit (nghìn tấn) theo thời kỳ Tên sản phẩm 2007 2010 2015 2020 2025 Sản xuất quặng tinh 460 250 350 400 600 Quặng tinh cho chế biến sâu 40 250 350 400 600 Quặng tinh xuất 420 0 0 Sản lượng điều chỉnh tuỳ theo thực tế phát triển ngành khai thác - chế biến quặng titan nhu cầu thị trường.[6] Tuy nhiên, nước ta khai thác cát đen bừa bãi thiếu quy hoạch, điều làm phí phạm nguồn tài nguyên quốc gia, lại gây tác động xấu đến môi trường xảy Mặc dù nhà nước có thơng tư quy định khơng xuất quặng nguyên khai có chứa ilmenite, zircon, rutile cát đen Nhưng nguồn sa khống q bị nhiều nơi đào đãi xuất bán rẻ Với tốc độ khai thác thời gian ngắn nguồn tài nguyên quý giá bị cạn kiệt, vĩnh viễn không tái tạo SVTH: GVHD: Nguyễn Tiến Hưng PGS.TS Phan Đình Tuấn TS Lý Cẩm Hùng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điều khiển trình xử lý khí thải cho q trình chế biến hóa học xỉ titan phương pháp clo hóa Hình 1.4 Sa khống sau tuyển lọc 1.2 Hình 1.3 Khai thác cát đen TỔNG QUAN VỀ TIO2 VÀ ỨNG DỤNG 1.2.1 Tổng quan TiO2 Titan đioxit loại bột màu trắng hàng đầu [4], có số chiết suất cao (2.55 đến 2.7) [9], tạo độ chắn sáng tốt, có độ phản xạ tốt (tạo độ chói sáng), có tính khơng độc hại chịu nhiệt tốt, dùng sản xuất giấy, sơn, nhựa, cao su, đồ gốm, dệt mỹ phẩm Tinh thể Titandioxide TiO2 có nhiều dạng thù hình, tự nhiên tồn dạng đa hình titan dioxit là: anatase, rutile, ilmenit titan dioxit có dạng thù hình thường gặp ilmenit rutile 1.2.2 Ứng dụng TiCl TiO2 TiCl4 sản phẩm trung gian, xuất làm tiền chất để sản xuất TiO2 , titan kim loại xốp (sponge titanium) Không thể sản xuất TiO2 titan kim loại chất lượng cao không sản xuất TiCl4 tinh khiết TiCl4 sử dụng để sản xuất TiO2 pigment, TiO2 nano làm chất xúc tác quang phản ứng thủy phân đốt dòng TiCl4 nguyên liệu quan trọng để sản xuất titan kim loại cách thực phản ứng khử môi trường kim loại lỏng TiCl Phản ứng khử thực thiết bị khơng có oxy, tạo titan kim loại xốp (sponge), nguyên liệu để chế tạo hợp kim titan khác SVTH: GVHD: Nguyễn Tiến Hưng PGS.TS Phan Đình Tuấn TS Lý Cẩm Hùng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điều khiển q trình xử lý khí thải cho q trình chế biến hóa học xỉ titan phương pháp clo hóa TiO2 pigment có cấu trúc chủ yếu rutil sử dụng làm bột màu ngành công nghiệp nhựa, cao su, gốm sứ, … Theo yêu cầu riêng biệt ngành công nghiệp, bột màu TiO biến tính cách bổ sung oxit khác ZnO, SiO ,… để tạo tính chất vật lý đặc biệt Hiện nay, nhu cầu TiO2 pigment Việt nam lớn, đó, việc chế tạo thành cơng TiO2 xây dựng dây chuyền cơng nghệ có ý nghĩa quan trọng công nghiệp khai thác chế biến titan nói riêng cơng nghiệp sa khống biển nói chung Hạt TiO2 phủ bề mặt hạt nhựa có khả tạo nên loại vật liệu có khả xúc tác quang thu hồi Với lớp vật liệu hạt này, thiết kế chế tạo cột xử lý khí thải (VOC) khí có nấm mốc cơng nghiệp đời sống Điều cần lưu ý cần thiết kế thiết bị cho tia UV phát huy tác dụng chất xúc tác quang TiO2 Hạt TiO2 pha SiO2 phủ nhựa có khả tạo nên vật liệu xốp làm lớp lọc xử lý COD vi khuẩn môi trường ao nuôi thủy sản bị ô nhiễm Hiệu vật liệu xúc tác quang tương đối cao, xử lý tốt mơi trường ao ni có COD đến 300mg/l thời gian Hình 1.5 Titan sử dụng làm vỏ máy bay 1.3 TỔNG QUAN VỀ CHẾ BIẾN QUẶNG TITAN Nước ta có nguồn quặng titan khơng lớn, đáng tiếc: năm qua khai thác với tốc độ cao, chế biến sâu ít, chủ yếu xuất quặng tinh titan Các doanh nghiệp titan Việt Nam cố gắng áp dụng số công nghệ như: công nghệ hồn ngun ilmenit, cơng nghệ luyện xỉ titan, cịn tồn nhiều vấn đề, chủ yếu chưa hoàn thiện kỹ thuật nên hiệu kinh tế ô nhiễm mơi trường Có thể nói cơng nghệ chế biến sâu quặng titan Việt Nam giai đoạn khởi đầu khó khăn Nếu tài nguyên titan dự báo Việt Nam xếp thứ hai giới, sau Trung Quốc Tuy nhiên theo thông tin cho biết trữ lượng quặng titan dự báo chủ yếu nằm vùng Bình Thuận – vùng khó khăn khai thác thiếu nước hàm lượng titan thấp Vì vấn đề nghiên cứu lựa chọn công nghệ chế biến sâu titan cần thiết SVTH: GVHD: Nguyễn Tiến Hưng PGS.TS Phan Đình Tuấn TS Lý Cẩm Hùng Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điều khiển q trình xử lý khí thải cho q trình chế biến hóa học xỉ titan phương pháp clo hóa (Xem vẽ chi tiết phụ lục 3) Hình 3.2 Bản vẽ chi tiết tháp trung hịa khí Clo SVTH: GVHD: Nguyễn Tiến Hưng PGS.TS Phan Đình Tuấn TS Lý Cẩm Hùng 63 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điều khiển trình xử lý khí thải cho q trình chế biến hóa học xỉ titan phương pháp clo hóa CHƯƠNG ĐIỀU KHIỂN VÀ VẬN HÀNH 4.1 ĐIỀU KHIỂN Với mục tiêu xây dựng hệ thống điều khiển q trình xử lý khí Clo rị rỉ phương pháp tháp trung hịa thơng số cần quan tâm nồng độ khí Clo khơng khí Hệ thống trung hịa khí Clo rị rỉ thiết kế vận hành tự động Bên phịng Clo hóa lắp đặt cảm biến báo khí Clo rị rỉ Cảm biến báo khí Clo rị rỉ lắp đặt cách mặt đất tối đa 300 mm nằm gần đầu bình Clo sử dụng, nơi có nguy rị rỉ khí Clo cao Ngun tắc hoạt động: Khí Clo rị rỉ khơng khí (trong phịng Clo), sensor phát Clo rị rỉ ghi nhận giá trị đưa phận xử lý trung tâm Tại giá trị đưa so sánh với giá trị cài đặt người vận hành (3 ppm), vượt ngưỡng cài đặt xử lý trung tâm gửi tín hiệu đến tủ điều khiển, cố rị rỉ nhỏ, nồng độ khí Clo rị rỉ thấp, cảm biến khí Clo phát tín hiệu cảnh báo để người vận hành điều khiển van điện đầu bình đóng lại để lập nguồn cung cấp khí Clo rị rỉ Từ đó, người vận hành dễ dàng sử dụng thiết bị bảo hộ chuyên dùng để xử lý, khắc phục vị trí rị rỉ Tủ điện điều khiển, nhận tín hiệu từ xử lý trung tâm đóng tiếp điểm để kích hoạt cho quạt hút hoạt động, đồng thời bơm hóa chất trung hịa vơi sữa, cịi đèn báo động đồng thời bật lên, thơng thường từ đến 10 giây bơm bơm dung dich Ca(OH) Quá trình hút (hệ thống quạt) Clo trung hòa Ca(OH) diễn liên tục hàm lượng Clo rị rỉ khơng khí (trong nhà Clo) xuống mức cài đặt Khí Clo hút sạch, lúc xử lý trung tâm gửi tín hiệu điện đến tủ điện điều khiển mở tiếp điểm cho quạt hút Clo rị rỉ, bơm hóa chất trung hịa Ca(OH)2, cịi đèn báo động tắt SVTH: GVHD: Nguyễn Tiến Hưng PGS.TS Phan Đình Tuấn TS Lý Cẩm Hùng 64 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điều khiển trình xử lý khí thải cho q trình chế biến hóa học xỉ titan phương pháp clo hóa Sơ đồ nguyên lý điều khiển: Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lý Hình 4.2 Sơ đồ mơ hình Đầu tư lắp đặt hệ thống trung hịa khí Clo rị rỉ với quy trình tự động khép kín cần thiết, đảm bảo an tồn lao động q trình vận hành hệ thống Đối với cố rò rỉ Clo lớn vỡ bình chứa, gãy chân van…, lưu lượng khí Clo rị rỉ cao cơng suất xử lý hệ thống tháp trung hịa nhà kho với thiết kế khép kín trở thành bình chứa khí Clo khổng lồ, ngăn chặn khuếch tán khí Clo mơi trường bên ngồi Từ đó, hệ thống tháp trung hịa có đủ thời gian để hoạt động, trung hịa hết lượng khí Clo rị rỉ Lưu đồ chương trình điều khiển SVTH: GVHD: Nguyễn Tiến Hưng PGS.TS Phan Đình Tuấn TS Lý Cẩm Hùng 65 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điều khiển q trình xử lý khí thải cho q trình chế biến hóa học xỉ titan phương pháp clo hóa Start Quạt thơng gió Quạt thơng gió N Y NO OK Bật bơm Bật bơm OK Bật quạt thơng gió Bật quạt thơng gió Đọc nồng độ Clo Đọc nồng độ Clo Y > ppm N > 3ppm N Tắt bơm Y Tắt quạt thơng gió Quạt hút OK? Tắt quạt hút Bật quạt thơng gió N Y Bật quạt hút 30s Bật quạt hút 30s End Hình 4.3 Lưu đồ điều khiển SVTH: GVHD: Nguyễn Tiến Hưng PGS.TS Phan Đình Tuấn TS Lý Cẩm Hùng 66 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điều khiển trình xử lý khí thải cho q trình chế biến hóa học xỉ titan phương pháp clo hóa Hệ thống trung hòa Clo rò rỉ bao gồm phận Bộ cảm biến phát Clo rị rỉ bụi khơng khí Dãy đo khí Clo: 10.00 ppm Điện pha Tủ điện điều khiển Kích thước: Chiều cao: 800 mm Chiều rộng: 600 mm Xuất xứ: Việt Nam Bơm hóa chất Model: FTIDP 15P Lưu lượng: 30 m3/h Vật liệu: PVDF Motor: 2.2 KW, 380 V, pha, 50 Hz Nhà sản xuất/ Xuất xứ: Finish Thopmson/ USA Quạt hút Clo rị rỉ Model: EUMc451 Lưu lượng khí: 1500 m3/h Motor: HP, 380 V, Pha, 50Hz ,4P, Teco Tháp trung hịa Clo Cơng suất xử lý khí: 1500 m3/h Đường kính: 600 mm Chiều cao lớp đệm: 2500 mm Chiều cao tháp: 4300 mm Vật liệu: X18H10T, dày mm Bồn chứa hóa chất Thể tích: m3 Chiều cao: 1200 mm SVTH: GVHD: Nguyễn Tiến Hưng PGS.TS Phan Đình Tuấn TS Lý Cẩm Hùng 67 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điều khiển q trình xử lý khí thải cho q trình chế biến hóa học xỉ titan phương pháp clo hóa Chiều rộng: 800 mm Chiều dài: 2200 mm Vật liệu: composite, dày 5-6 mm Mạch điều khiển thiết bị đơn giản hệ thống: (xem phụ lục 4) Hình 4.4 Sơ đồ mạch điều khiển bơm quạt VẬN HÀNH 4.2 4.2.1 An toàn vận hành Hệ thống xử lý khí thải hệ thống dùng nhiều thiết bị điện, động điện, hóa chất bắt buộc người vận hành phải thực nghiêm ngặt quy định an tồn lao động phịng chống cháy nổ 4.2.1.1 An tồn q trình vận hành Thường xuyên kiểm tra đường ống dẫn hóa chất Ngăn ngừa trường hợp hóa chất bị rị rỉ ăn mịn thiết bị Cơng nhân vận hành phải huấn luyện thực hành thao tác cách có cố ln ln có mặt vị trí mình, thao tác kiểm tra vận hành kỹ thuật Các máy móc thiết bị phải kiểm tra theo dõi thường xuyên thông số kỹ thuật thiết bị dùng điện Tiến hành sửa chữa, kiểm tra định kỳ cách nghiêm ngặt Trang bị đầy đủ trang phục cần thiết an toàn lao động như: quần áo bảo hộ, mũ, găng tay… SVTH: GVHD: Nguyễn Tiến Hưng PGS.TS Phan Đình Tuấn TS Lý Cẩm Hùng 68 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điều khiển trình xử lý khí thải cho q trình chế biến hóa học xỉ titan phương pháp clo hóa Cần trang bị phương tiện thiết bị chữa cháy hiệu bình CO vịi chữa cháy, phuy cát 4.2.1.2 An tồn sử dụng hóa chất Phải có đủ trang thiết bị bảo hộ lao động pha chế hóa chất Phải thực bước dẫn pha chế hóa chất Khi đưa hóa chất vào thùng pha chế, nên đổ từ từ Tránh khả rơi vãi dung dịch hóa chất Dùng nước vệ sinh khu vực pha chế hóa chất Phải có đủ trang thiết bị bảo hộ lao động pha chế hóa chất Phải thực bước dẫn pha chế hóa chất Khi đưa hóa chất vào thùng pha chế, nên đổ từ từ Tránh khả rơi vãi dung dịch hóa chất Dùng nước vệ sinh khu vực pha chế hóa chất Lưu trữ bảo quản hóa chất cách xa nơi xa nguồn nước Nơi cất giữ phải có nắp đậy kín phải có khóa Bên ngồi thùng hay tủ phải có danh mục tên hóa chất khối lượng cất giữ Khi sử dụng xong phải đậy nắp bình, thùng đựng hóa chất thật chặt Hạn chế việc vận chuyển hóa chất khơng thực cần thiết Khơng vận chuyển hóa chất chung với xe chở khách hay chở hàng hóa thực phẩm Phải sử dụng thiết bị bảo vệ cá nhân tiếp xúc với hóa chất găng tay, mặt nạ, trang phòng độc… Theo dẫn lựa chọn phương tiện bảo vệ cá nhân phù hợp với loại hóa chất Vệ sinh phương tiện bảo vệ cá nhân sau sử dụng xong, tránh giặt chung với đồ dùng bình thường Cất giữ phương tiện cá nhân phải xa tầm tay trẻ em Khi phương tiện cá nhân bị hư hỏng phải thay Vệ sinh cá nhân sau sử dụng xong hóa chất Chú ý: SVTH: GVHD: Nguyễn Tiến Hưng PGS.TS Phan Đình Tuấn TS Lý Cẩm Hùng 69 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điều khiển trình xử lý khí thải cho q trình chế biến hóa học xỉ titan phương pháp clo hóa Thường xuyên kiểm tra lượng dung dịch hóa chất thùng đựng hóa chất Khơng nên bơm hóa chất chưa hịa tan hồn tồn (có thể làm nghẽn đường ống hư màng bơm cặn) Vệ sinh thùng chứa hóa chất tháng/lần để loại bỏ cặn bám đáy thùng 4.2.1.3 An toàn điện Tủ điện điều khiển phải ln đóng để tránh nước bắn vào Tránh để vật có khả gây cháy nổ tủ điện điều khiển Tránh để hóa chất bám vào máng bảo vệ cáp điện, chân tủ điện tủ điện điều khiển, gây ăn mòn vật liệu bảo vệ tuyến cáp điện Khi ngừng hệ thống để sửa chữa nên tắt CB điều khiển thiết bị CB tổng Khi đóng mở cơng tắc hay CB điều khiển, tay người vận hành phải thật khơ Khi có cố cháy, nổ, chập điện người vận hành phải nhấn nút TẮT KHẨN CẤP (EMERGENCY) mặt tủ điện để ngừng hoạt động Sau ngắt CB tổng bên tủ điện Nếu phát có thiết bị điện khơng hoạt động khơng phép tự ý dùng dụng cụ để sửa chữa hệ thống hoạt động Khi đó, người vận hành phải tắt nguồn cấp điện báo cáo cho người quản lý Tất người vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa làm cơng việc có liên quan đến thiết bị đặc biệt công nhân phải huấn luyện, đào tạo cách đầy đủ Việc huấn luyện phải thực lại trường hợp sau:  Khi thay đổi công việc  Khi thiết bị quy trình vận hành thay đổi  Sau thời gian ngừng làm việc chuyển làm việc khác  Sau định kỳ hàng năm… Khi sửa chữa thiết bị điện:  Chỉ thợ điện có chun mơn sửa chữa thiết bị điện  Trước sửa chữa thiết bị cần đảm bảo hệ thống điện vào thiết bị đóng ngắt SVTH: GVHD: Nguyễn Tiến Hưng PGS.TS Phan Đình Tuấn TS Lý Cẩm Hùng 70 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điều khiển trình xử lý khí thải cho q trình chế biến hóa học xỉ titan phương pháp clo hóa  Phải đảm bảo có bảng thơng báo ngắt điện để sửa chữa cầu dao, cơng tắc điện  Phải có thiết bị bảo hộ lao động cách điện để tránh bị giật điện 4.2.2 Quy trình vận hành: Quy cách sử dụng:  Chạy hệ thống: bật CB tổng chuyển sang auto  Gạt công tắc để BẬT – TẮT bơm, quạt  Ngừng hệ thống: Ấn nút OFF màu đỏ Tiến hành chạy hệ thống trước bắt đầu cơng việc từ 5–10 phút Mục đích tạo mơi trường thống cho phịng Sau ngừng ca làm việc cần phải trì hoạt động hệ thống vịng 5–10 phút sau ngừng hẳn hệ thống Thao tác vận hành: Chạy bơm hóa chất trước, sau BẬT quạt Khi ngừng hệ thống phải TẮT quạt hút trước, sau 30 giây tiến hành ngừng bơm Các chế độ vận hành bơm/quạt: AUTO: tự động, theo tín hiệu từ cảm biến MAN : chỉnh tay OFF : tắt thiết bị (Xem vẽ phụ lục 4) Hình 4.5 Các chế độ làm việc bơm/quạt SVTH: GVHD: Nguyễn Tiến Hưng PGS.TS Phan Đình Tuấn TS Lý Cẩm Hùng 71 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điều khiển trình xử lý khí thải cho q trình chế biến hóa học xỉ titan phương pháp clo hóa Hình 4.6 Tủ điều khiển SVTH: GVHD: Nguyễn Tiến Hưng PGS.TS Phan Đình Tuấn TS Lý Cẩm Hùng 72 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điều khiển trình xử lý khí thải cho q trình chế biến hóa học xỉ titan phương pháp clo hóa CHƯƠNG 5.1 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Sau trình xem xét, em đề xuất quy trình cơng nghệ hồn thành tính tốn cho hệ thống xử lý khí Clo rị rỉ q trình chế biến xỉ titan phương pháp Clo hóa Với thiết bị tháp hấp thụ Clo sử dụng dung mơi vơi sữa có kích thước bản: đường kính 0.6 m, chiều cao 4.3 m thiết bị phụ bơm quạt Từ thiết bị, quy trình cơng nghệ, em xây dựng quy trình điều khiển vận hành hệ thống xử lý khí Clo rị rỉ thơng qua việc sử dụng sensor để đo nồng độ Clo không khí, từ sớm phát cố có phương pháp giải kịp thời Với quy trình cơng nghệ, kết tính tốn vận hành kỹ thuật nồng độ khí Clo đầu sau xử lý đạt Cột B QCVN 19:2009/BTNMT Công nghệ đánh giá hiệu suất xử lý, khả áp dụng, giá thành, khả vận hành với điều kiện thực tế kinh tế nước ta Trong trình, dung dịch hấp thụ tuần hoàn phần mang lại lợi ích kinh tế trình xử lý 5.2 KIẾN NGHỊ Đề tài em đề xuất công nghệ xử lý khí Clo tháp đệm, sử dụng chất hấp thụ vơi sữa vật liệu đệm vịng rasching Nhưng để hệ thống hoạt động tốt hiệu quả, em có đề suất: Cần số liệu quan trắc khí thải đầu vào thường xuyên để hệ thống vận hành đạt hiệu suất cao nhất, tiết kiệm chi phí q trình hoạt động Cần xem xét nhiều trường hợp đặc biệt, khả hệ thống xử lý vỡ bình chứa khí Clo, đường ống… SVTH: GVHD: Nguyễn Tiến Hưng PGS.TS Phan Đình Tuấn TS Lý Cẩm Hùng 73 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điều khiển q trình xử lý khí thải cho q trình chế biến hóa học xỉ titan phương pháp clo hóa TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] The Editors of Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica from Encyclopædia Britannica Premium Servic, Britannica - 2005 [2] Lide, David R, CRC Handbook of Chemistry and Physics 86th Edition , Boca Raton, Florida - 2005 [3] Krebs, Robert E, The History and Use of Our Earth's Chemical Elements: A Reference Guide, Westport: Greenwood Press - 2006 [4] United States Geological Survey,“USGS Minerals Information: Titanium” [5] Trương Xuân Tiệp (29/11/2013) “Hóa học ngày nay” Internet: http://hoahocngaynay.com/vi/nghien-cuu-giang-day/bai-nghien-cuu/563-san-xuat-vache-bien-quang-titan-o-viet-nam.html [6] Nguyễn Tấn Dũng “Quyết định số 104/2007/QĐ-TTG phủ” Hà Nội, Thủ Tướng ,2017 Thủ tướng Chính [7] ThS.Đào Công Vũ,ThS Nguyễn Thị Hồng Gấm “Viện Khoa Học Và Công Nghệ Mỏ - Luyện Kim” Internet: http://vimluki.vn/tai-nguyen-titan-viet-nam-dinh-huongphat-trien-6299.html [8] Nguyễn Hịai Phương Tách titan dioxit kích cỡ nano từ quặng ilmenite thừa thiên huế phương pháp kiềm - axit oxalic, 2012 [9] Allen, A and Gergely, J.S, Reaction of Titanium Chloride with Aluminum Compound, Oxygen and Boron, E I Du Pont De Nemours And Company,1998 [10] Cao Văn Hồng (2014) Công ty http://xititanvietnam.blogspot.com Hà Nội cổ phần vinanometal Internet: [11] Cơng Ty Hóa Chất Thuận Nam (25/7/2014).Internet: http://www.hoachatjsc.com/news/379/tio2-san-xuat-va-tieu-thu , [12] Ths Đặng Trung Tú Hội Bảo vệ thiên nhiên môi trường Việt Nam.(1/2014) Internet: http://moitruong.com.vn/chuyen-de-moi-truong/khai-thac-khoang-san-chaymau-tai-nguyen/khai-thac-che-bien-khoang-san-cho-hom-nay-va-cho-mai-sau8248.htm [13] Filippou, D and Hudon, G, Iron Removal and Recovery In The Titanium Dioxide Feedstock and Pigment Industries, Springer US - 2009 [14] E A Walpole, J D Winter, The Austpac ERMS and EARS Processes for the Manufacture of High-Grade Synthetic Rutile by the Hydrochloric Acid Leaching of SVTH: GVHD: Nguyễn Tiến Hưng PGS.TS Phan Đình Tuấn TS Lý Cẩm Hùng 74 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điều khiển q trình xử lý khí thải cho q trình chế biến hóa học xỉ titan phương pháp clo hóa Ilmenite1.(1/2002).Internet: https://www.researchgate.net/publication/237430625_The_Austpac_ERMS_and_EAR S_Processes_for_the_Manufacture_of_HighGrade_Synthetic_Rutile_by_the_Hydrochloric_Acid_Leaching_of_Ilmenite1 [15] Ikeshima, T “Titanium Science and Technology” DGM-Deutsche Gesellschat für Materialkunde Oberursal, 1985 [16] Kischekewitz, J., Griebler, W.D and Liedekerke “Industrial Inorganic Pigments 2nd Edition” Wiley-VCH: Weinheim, 1998 [17] Nguyễn Quốc Khánh Nguyễn Quốc Khánh's Weblog.( 26/2/2008) Internet: https://nguyenkhanhks.wordpress.com/2008/02/26/gi%E1%BB%9Aithi%E1%BB%86u-cong-ngh%E1%BB%86-s%E1%BA%A2n-xu%E1%BA%A4tx%E1%BB%88-titan-pigment-tio2-ti/ [18] Gueguin, Michel “Titanium slag-coke granules suitable for fluid bed chlorination”,1978 [19] E.Marganski, Juergen H.BraunAndrejs BaidinsRobert Technology: A Review Progress in Organic Coatings”, 1992 “TiO2 Pigment [20] Buettner, K M.; Valentine, A M (2012) “Bioinorganic Chemistry of Titanium” Chemical Reviews [21] T.S NGUYỄN VĂN BAN “Tập Đồn Hóa Chất Việt Nam”.(13/5/2010).Internet: http://www.vinachem.com.vn/xuat-ban-pham/117-so-11-2004-vnc/c1549.html [22] Manuel Jesús Gázquez, Juan Pedro Bolívar, Rafael Garcia-Tenorio, Federico Vaca “A Review of the Production Cycle of” Materials Sciences and Applications Online SciRes, 2014 [23] Anto, E.J.(24/11/1999) Internet: http://dspace.cusat.ac.in/jspui/bitstream/123456789/5201/1/Waste%20Management%2 0-Integrated%20Titanium%20Dioxide%20Pigment%20Plants.pdf , [24] Đồng Kim Loan,Trần Hồng Cơn, Cơng nghệ xử lý khí thải, Hà Nội - 2006 [25] Phạm Thị Giới, Tự động hóa cơng trình cấp nước, NXB Xây Dựng, Hà Nội - 2003 [26] GS Nguyễn Bin, TS Trần Xoa tác giả, Sổ tay trình cơng nghệ hóa chất – tập 1, NXB Khoa Học Và Kỹ thuật – 2013 [27] GS Nguyễn Bin, TS Trần Xoa tác giả, Sổ tay q trình cơng nghệ hóa chất – tập 2, NXB Khoa Học Và Kỹ thuật – 2013 SVTH: GVHD: Nguyễn Tiến Hưng PGS.TS Phan Đình Tuấn TS Lý Cẩm Hùng 75 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điều khiển q trình xử lý khí thải cho q trình chế biến hóa học xỉ titan phương pháp clo hóa [28] Phạm Văn Bơn, Vũ Bá Minh, Hồng Minh Nam, Q trình thiết bị cơng nghệ hóa học – tập 10 – Ví dụ tập, Trường Đại Học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh [29] David R.Lide, CRC Handbook of Chemistry and Plysics, New York, 10 2013 [30] Hoàng Thị Hiền – TS Bùi Sỹ Lý, Thơng gió, NXB Xây Dựng – 2009 [31] GS TS Trần Ngọc Chấn, Ơ nhiễm khơng khí xử lý khí thải – tập 1, NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội - 2000 [32] Hồ Lê Viên, Tính tốn, thiết kế chi tiết thiết bị hóa chất dầu khí, NXB Khoa học kỹ thuật Hà Nội - 2006 SVTH: GVHD: Nguyễn Tiến Hưng PGS.TS Phan Đình Tuấn TS Lý Cẩm Hùng 76 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điều khiển trình xử lý khí thải cho q trình chế biến hóa học xỉ titan phương pháp clo hóa PHỤ LỤC SVTH: GVHD: Bản vẽ sơ đồ bố trí mặt thiết bị Sơ đồ hệ thống xử lý Clo sữa vôi Bản vẽ chi tiết tháp trung hòa Clo Tủ điều khiển Nguyễn Tiến Hưng PGS.TS Phan Đình Tuấn TS Lý Cẩm Hùng 77 ... Lý Cẩm Hùng 14 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điều khiển trình xử lý khí thải cho q trình chế biến hóa học xỉ titan phương pháp clo hóa Phương Pháp Xử Lý Bụi Bằng Màng Lọc, Túi Lọc Ngun Lý. .. tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điều khiển q trình xử lý khí thải cho q trình chế biến hóa học xỉ titan phương pháp clo hóa 1.5.3.4 Xử lý khí thải phương pháp hấp thụ Hình 1.13 Nguyên lý tháp hấp... Lý Cẩm Hùng 27 Đồ án tốt nghiệp Thiết kế hệ thống điều khiển q trình xử lý khí thải cho q trình chế biến hóa học xỉ titan phương pháp clo hóa 1.6 XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG HĨA Hệ thống