4. Dây chuyền sản xuất
4.4. Công đoạn hấp thụ
4.4.1.Quá trình công nghệ
Quá trình sấy không khí ẩm:
Hơi nước không phải là 1 chất độc đối với chất xúc tác vanadium. Nhưng nếu trong khí có hơi nước thì sẽ tạo mù ở quá trình hấp thụ, làm mất nhiều axít trong khí thải vì mù axít rất khó hấp thụ trong các tháp hấp thụ. Ngoài ra mù còn ngưng tụ trong các tháp trao đổi nhiệt bên ngoài của tháp tiếp xúc nhất là các trao đổi nhiệt làm nguội SO3 làm ăn mòn các ống trao đổi nhiệt vì vậy không khí cần phải được sấy đạt tiêu chuẩn trước khi cấp vào hệ thống.
Không khí được hút (dây chuyền sản xuất axít số 1,2 ) hoặc được đẩy vào tháp sấy (dây chuyền sản xuất axít số 3). Tại tháp sấy, axít sunphuríc có nồng độ ≥ 95% được tưới từ trên xuống tiếp xúc với không khí đi từ dưới lên qua các lớp đệm. Nhờ có sự tiếp xúc này hơi nước trong không khí được axít hấp thụ, không khí sau tháp sấy có hàm ẩm < 0,015 %V được nâng nhiệt lên 1001500C trước khi đưa về lò đốt lưu huỳnh.
Quá trình hấp thụ khí SO3 :
Đầu tiên SO3 hoà tan vào trong axít, sau đó phản ứng với nước trong đó theo phản ứng tổng quát sau:
n.SO3 + H2O = H2SO4 + (n-1).SO3
Tuỳ theo tỷ lệ giữa SO3 và nước mà nồng độ axít thu được sẽ khác nhau: - Nếu n > 1: sản phẩm là ôlêum
- Nếu n = 1: sản phẩm là mônô hyđrat - Nếu n < 1: sản phẩm là axít loãng
Nồng độ axít và nhiệt độ axít ảnh hưởng lớn đến tốc độ và hiệu suất hấp thụ. Tại nồng độ axít 98,3% H2SO4 và ở nhiệt độ thấp thì cả tốc độ hấp thụ và hiệu suất hấp thụ đạt giá trị cực đại. Có thể giải thích điều này như sau:
Axít sunfuric nồng độ 98.3% hấp thụ khí SO3 tốt nhất vì áp suất hơi SO3 trên bề mặt dung dịch axít này rất thấp. Nồng độ thấp hay cao hơn 98.3% thì quá trình hấp thụ SO3 đều không tốt.
Hỗn hợp khí SO2, SO3 ra khỏi lớp III máy tiếp xúc có mức chuyển hoá 94,596,5% sẽ qua các trao đổi nhiệt để làm nguội xuống nhiệt độ <165oC trước khi đi vào đáy tháp hấp thụ trung gian. Axít mônôhyđrát có nồng độ 98,3±0,4% H2SO4 có nhiệt độ 705oC từ thùng chứa được các bơm chìm bơm lên dàn làm lạnh axít kiểu tấm và được làm lạnh xuống 505oC sau đó đổ vào thùng cao vị rồi được tưới vào tháp hấp thụ trung gian qua hệ thống phân phối axít bằng đĩa. Lượng axít chảy từ tháp hấp thụ trung gian về thùng chứa lại tiếp tục được bơm tuần hoàn lên tháp kết thúc 1 chu trình. Do hấp thụ SO3 nồng độ axít tăng dần lên, để duy trì nồng độ axít mônô ta pha loãng bằng nước công nghệ hoặc bằng axít sấy. Do hấp thụ SO3 và bổ xung H2O nên mức thùng chứa axít cao dần lên, để
duy trì mức thùng chứa ta đưa axít sang bộ phận sấy để nâng nồng độ axít sấy (hoặc đưa về kho)
Khí ra khỏi tháp hấp thụ trung gian có nhiệt độ 4560oC đi vào bộ phận khử mù để tách hết lượng axít và mù axít rồi đi qua các trao đổi nhiệt để nâng nhiệt độ lên 405415oC trước khi vào lớp IV máy tiếp để chuyển hoá tiếp lượng SO2 còn lại.
Hỗn hợp khí SO2, SO3 ra khỏi lớp IV máy tiếp xúc có mức chuyển hoá 99,699,85% nhiệt độ 4204350C 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. Axít mônô có nồng độ 98,3 ±0,4% H2SO4 có nhiệt độ 5575oC 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 4555oC sau đó đổ vào thùng cao vị rồi được tưới vào tháp hấp thụ cuối qua hệ thống phân phối axít bằng đĩa với lưu lượng. Lượng axít chảy từ tháp hấp thụ cuối về thùng chứa lại tiếp tục được bơm tuần hoàn lên tháp kết thúc 1 chu trình. Do hấp thụ SO3 nồng độ axít tăng dần lên, để duy trì nồng độ axít mônô ta pha loãng bằng nước công nghệ. Do hấp thụ SO3 và bổ xung H2O nên mức thùng chứa axít cao dần lên, để duy trì mức thùng chứa ta đưa axít sang bộ phận sấy để nâng nồng độ axít sấy.
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.
4.4.2.Các thiết bị chính
a. Tháp sấy
Cấu tạo:
Vỏ bằng thép dày 8mm, xây lót bằng gạch chịu axít, bên trong xếp đệm chịu axít, phân phối bằng 4máng thép không gỉ, Φ5000mm,H15600 mm, ống khí vào/ra Φ1200mm; ống axit bằng thép không gỉ đẩy/hồi 200/530.
- Lưu lượng không khí ẩm vào tháp: 36600-47000m3/h - Nhiệt độ không khí vào: 28-30˚C
- Nhiệt độ không khí ra: 40-45˚C - Lưu lượng axit tưới: 240-270m3/h - Nồng độ axit tưới:≥ 95% H2SO4
- Nhiệt độ axit tưới/chảy:45-50/40-45˚C - Tia bắn: ≤0.005mg/m3
b. Tháp hấp thụ trung gian
Nhiệm vụ:hấp thụ khí SO3 sau lớp tiếp xúc III Cấu tạo:
Vỏ bằng thép dày 8mm, xây lót bằng gạch chịu axít, bên trong xếp đệm chịu axít, phân phối bằng 4máng thép không gỉ, Φ5000mm, 15600mm, ống khí vào/ra Φ1400mm; ống axit bằng thép không gỉ đẩy/hồi 200/530, đường cấp nước thép CT38
- Lưu lượng hỗn hợp khí SO3, SO2 vào tháp: 34840m3/h - Nhiệt độ khí vào: ≤180˚C
- Nhiệt độ khí ra: 80˚C
- Lưu lượng axit tưới: 360m3/h - Nồng độ axit tưới: 98.3±0.4%
- Nhiệt độ axit tưới/chảy:45-55/65-75˚C - Áp suất khí vào: 1180mmH2O
- Áp suất khí ra: 1060 mmH2O - Hiệu suất hấp thụ: 99.9%
c. Tháp hấp thụ cuối
Cấu tạo:
Vỏ bằng thép dày 8mm, xây lót bằng gạch chịu axít, bên trong xếp đệm chịu axít, phân phối bằng 4máng thép không gỉ, Φ5000mm,H14762 mm, ống khí vào/ra Φ1400mm; ống axit bằng thép không gỉ đẩy/hồi 200/530, đường cấp nước thép CT38
- Lưu lượng hỗn hợp khí SO3 vào tháp: 31330m3/h - Nhiệt độ khí vào: ≤180˚C
- Nhiệt độ khí ra: 80˚C
- Lưu lượng axit tưới: 360m3/h - Nồng độ axit tưới: 98.3±0.4%
- Nhiệt độ axit tưới/chảy:45-50/60-65˚C - Áp suất khí vào: 290mmH2O
- Áp suất khí ra: 170 mmH2O - Hiệu suất hấp thụ: 99.9% Công đoạn xử lý nước mềm
Nước công nghiệp ban đầu được đưa vào hệ thống lọc nước đi qua hệ thống các máy lọc cơ học trong có chứa than antraxít nghiền sau đó qua thiết bị lọc cation để lọc sắt; qua thiết bị lọc cation cấp I, cấp II để lọc các iôn Ca2+, Mg2+…; rồi tiếp tục đi sang thiết bị lọc anion để lọc iôn Cl-… sau đó về thùng chứa sản phẩm.
Nhiệm vụ của các máy lọc ion là giữ lại các ion để làm mềm nước trước khi đưa vào nồi hơi.
4.5. Một số sự cố thường gặp nguyên nhân và cách khắc phục STT Sự cố Nguyên nhân Cách khắc phục 1 Nhiệt độ vào lớp I thấp 1 - Sức tải hệ thống lò thấp, van số 4 mở chưa hợp lý. 2 - Nhiệt độ khí lò thấp do không phù hợp giữa lưu lượng S và không khí vào lò.
3 - Van số 3CV04 hở nhiều.
Điều chỉnh mở van số 4 đi tắt nồi hơi.
Kiểm tra nồng độ khí SO2, nhiệt độ khí lò, điều chỉnh tăng thêm S vào lò.
3- Kiểm tra đóng lại van số 3CV04
2
Nhiệt độ vào lớp II thấp trong khi nhiệt độ ra lớp I bình thường. Lượng không khí lạnh vào sau lớp I lớn. Khí bị mất nhiệt ở quá nhiệt 309 nhiều. Đóng bớt van số 3CV05. Điều chỉnh van 3BTV03. 3
Nhiệt độ vào lớp III thấp trong khi nhiệt độ ra lớp II bình thường. Do lượng khí SO3 nóng và SO2 lạnh vào TĐN 305 chưa hợp lý với bề mặt TĐN của nó.
Kiểm tra van số TV-306/2- 3a đi tắt 305 của khí nóng hoặc mở van số 3MV09.
4
Nhiệt độ vào lớp IV thấp trong khi nhiệt độ ra lớp III bình thường.
Do chưa hợp lý giữa lưu lượng khí nóng, khí lạnh với bề mặt các TĐN 3010; 305.
Kiểm tra điều chỉnh van 3MV09 để khí SO2 đi qua hết tTĐN 305.
5 Nhiệt độ lớp I máy tiếp xúc tăng.
Do hỗn hợp khí SO2 nóng đi tắt nồi hơi nhiều.
Kiểm tra điều chỉnh đóng van số 4.
5. CÁC VẤN ĐỀ VỀ MÔI TRƯỜNG 5.1. Chất thải rắn
5.1.1. Đặc điểm
Chất thải rắn của dây chuyền hầu hết đến từ các cặn lắng từ các thùng như thùng chứa lưu huỳnh lỏng, thùng chứa dầu DO hay các thiết bị trao đổi nhiệt.Thông thường các chất thải rắn này không nhiều, thường được thải trực tiếp mà không qua bất kì các công đoạn xử lý nào. Đây là một mối đe doạ lâu dài vì trong chất thải rắn này có chứa một hàm lượng khá lớn các kim loại nặng gây ô nhiễm lâu dài đến nguồn đất hay nước xung quanh khu vực công ty.
5.1.2. Thực trạng
Khu vực lưu giữ chất thải nguy hại (xỉ pirít) không có mái che, xung quanh có tường xây che chắn nhưng nước vẫn rỉ ra ngoài, đáy bãi chứa để xỉ pirít không có biện pháp chống thẩm thấu phát tán chất thải vào đất và nguồn nước ngầm. Tại bãi (xỉ pirít) phát sinh nước rỉ rác (nước rỉ rác từ bãi xỉ pirít có các thông số các chất gây ô nhiễm cao) một phần thẩm thấu vào đất và nguồn nước ngầm, một phần nước rỉ rác tự chảy (lưu lượng ít) ra môi trường, nguồn tiếp nhận là cánh đồng canh tác của xã Thạch Sơn, huyện Lâm Thao.
5.1.3. Cách xử lý
- Chất thải nguy hại : Các loại chất thải nguy hại như amiăng sinh ra trong quá trình bảo ôn, bông thủy tinh, các gioăng chịu nhiệt, axit....được đưa về một kho để xử lí riêng.
- Chất thải rắn công nghiệp : Như gạch chịu lửa, gạch chịu axit, cặn S, cặn sunphat, vôi....được tập trung tại 1 kho sau đó được chuyển đến khu xử lí theo quy định của tỉnh
- Rác thải sinh hoat : Được chuyển đến trạm xử lí rác thải sinh hoạt của công ty môi trương và đô thị tỉnh Phú Thọ
5.2. Nước thải 5.2.1. Đặc điểm
Các nguồn phát nước thải trong dây truyền sản xuất axit sunfuric hầu như không đáng kể, chủ yếu là nguồn sinh ra từ quá trình trao đổi nhiệt làm mát axit hay nước dùng để rửa thiết bị, máy móc…hoặc từ những sự cố rò gỉ axit từ các thùng chứa.
5.2.2. Thực trạng
Nước thải này thường dược dẫn theo hệ thống ống nước của công ty chảy tuần hoàn và được xử lý cục bộ.
Với nước thải có nồng độ pH thấp được trung hoà bằng sữa vôi và được tuần hoàn khoảng 60-70%, phần còn lại hầu hết được thải trực tiếp ra sông Hồng.
Công ty đã lắp đặt khu xử lý nước thải cục bộ đảm bảo chất lượng nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn trước khi thải ra môi trường .Nước tưới ở dàn lạnh được thu gom và xử lý tuần hoàn.
5.3. Khí thải 5.3.1. Đặc điểm
Khí thải trong dây chuyền sản xuất axit sunfuric bao gồm các thành phần: - Khí SO2, H2S, SO2, NOx, …
- Mù axit sunfuric
- Bụi: hơi lưu huỳnh, tạp chất…
Hơi lưu huỳnh, H2S và các khí kèm theo được đi qua 1 tháp hấp thụ bằng xoda hoặc sữa vôi sau đó được thải ra ngoài.
Khí SO2 và SO3: trong qua trình tiếp xúc và hấp thụ, hiệu suất chuyển hóa SO2 đạt tới 99.8%, hiệu suất hấp thụ SO3 lên tới 99.9% nên thực chất lượng khí thải này còn dư là rất ít,và chúng được thải thẳng ra ngoài qua ông khói. Hàm lượng SO2 thải ra là 250 – 300 mg/m3 khí thải kèm theo nhiệt tỏa ra.
5.3.2. Thực trạng
Theo số liệu thực tế cho thấy nồng độ SO2, SO3 còn quá cao so với tiêu chuẩn của thế giới nhưng hầu như nhà máy vẫn chưa có biện pháp xử lý nào.
5.3.3. Đề xuất phương án xử lý
- Sử dụng nguyên liệu lưu huỳnh nguyên chất,các chất xúc tác hợp lý
- Định kì kiểm tra các thiết bị xử lý bụi khí thải như xyclon, màng ướt, lọc khí, khử mù,… đảm bảo không có sự rò rỉ hay các thiết bị trao đổi nhiệt đảm bảo hệ số trao đổi nhiệt được duy trì không rò rỉ thất thoát nhiệt.
- Bụi S được thu hồi quay lại hoàn nguyên….
5.4. 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.
PHẦN 2: PHÂN XƯỞNG SUPE PHOTPHAT SỐ 1