L ỜI MỞ ĐẦU
1.3.4. Công đoạn tiếp xúc
1.3.4.1.Mục đích:
Ôxy hoá SO2có trong hỗn hợp khí sau lò đốt thành SO3.
1.3.4.2.Các cân bằng trong công đoạn tiếp xúc
Tháp tiếp xúc Không khí khô
SO3 SO2
Hình 1.10. Cân bằng khối lượng trong công đoạn tiếp xúc
1.3.4.3.Quá trình vận hành
Hỗn hợp khí SO2 từ E0121 có nhiệt độ 400 ÷ 430oC và nồng độ SO2 từ 9÷10,5% đi vào lớp I của tháp tiếp xúc. Nhờ có xúc tác V2O5 khí SO2 phản ứng với O2 tạo thành SO3 theo phản ứng:
SO2 + 1/2 SO2V2O5,t
0C
�⎯⎯⎯⎯� SO3 + Q (1.2)
Đây là phản ứng thuận nghịch, toả nhiệt, giảm thể tích. Quá trình xảy ra theo chiều thuận khi có xúc tác. Cơ chế của sự ôxy hoá SO2 trên xúc tác VANADI được giải thích bằng sự tạo thành, phân huỷ hợp chất trung gian ở dạng sunfatvanadi theo phản ứng : V2O5 + SO2 V2O4 + SO3 V2O4 + 2 SO2 + O2 2 VOSO4 2 VOSO4 V2O5 + SO3 + SO2 --- 2 SO2 + O2 2 SO3
Như vậy trong quá trình phản ứng thì VANADI là chất vận chuyển ôxy.
Mức tiếp xúc được xác định bằng tỷ số áp suất riêng phần của SO3 với tổng số áp suất riêng phần của SO3 và SO2. X = Pso3 Pso3+ Pso2 (1.3) hay X = Kp Kp+�100−0,5aXp P(b−0,5aXp) (1.4) trong đó Xp : Mức tiếp xúc cân bằng
Kp : Hằng số cân bằng của phản ứng oxy hoá SO2 thành SO3
A : Nồng độ ban đầu của SO2 trong hỗn hợp khí B : Nồng độ ban đầu của ôxy
lgKp =4905,5T − 4,6455 (1.5)
Mức tiếp xúc cân bằng phụ thuộc vào tỷ số giữa SO2 và O2, O2 càng lớn và SO2 càng nhỏ thì mức tiếp xúc cân bằng càng cao.
Sau lớp I, hỗn hợp khí SO2 đạt mức chuyển hoá X1 =60 ÷ 70%, nhiệt độ 595 ± 50C được qua trao đổi nhiệt sau lớp I hạ nhiệt độ xuống 450 ÷ 4850C nhờ thiết bị trao đổi nhiệt ngoài sau lớp I rồi tiếp tục đi vào lớp xúc tác thứ II để tiếp tục phản ứng chuyển hoá SO2 thành SO3.
Sau lớp II hỗn hợp khí đạt mức chuyển hoá 85 ÷ 90% nhiệt độ 520 ÷ 5450C đi vào trao đổi nhiệt ngoài để hạ nhiệt độ khí xuống 430 ÷ 4500C rồi đi vào lớp xúc tác số 3 để tiếp tục phản ứng.
Ra khỏi lớp III khí SO2được chuyển hoá từ 94,5 ÷ 96,5%; nhiệt độ từ 450÷475oC đi qua các trao đổi nhiệt để nâng nhiệt cho khí SO2 sau hấp thụ trung gian hoặc trao đổi nhiệt với không khí ẩm để hạ nhiệt độ xuống <165o
C rồi đi vào hấp thụ trung gian để hấp thụ lượng SO3 đã tạo thành của 3 lớp chuyển hoá sau đó qua các tháp tách mù (mù là chất có hại cho xúc tác và thiết bị) rồi được nâng nhiệt nhờ các trao đổi nhiệt từ 500
C đến 405÷4150C trước khi vào lớp IV.
Ra khỏi lớp IV khí SO2 được chuyển hoá từ 99,6÷99,85%, nhiệt độ từ 420÷435oC đi qua các trao đổi nhiệt làm nguội SO3 bằng không khí ẩm, không khí khô, hay nước mềm để hạ nhiệt độ xuống <165oC trước khi vào hấp thụ cuối.
Tất cả không khí sử dụng trong tháp tiếp xúc và tháp trao đổi nhiệt là không khí khô. Bởi vì nếu sử dụng không khí ẩm thì trong quá trình chuyển hoá ở tháp tiếp xúc cũng như trong quá trình trao đổi nhiệt ở tháp hấp thụ sẽ xuất hiện những giọt mù axit (sản phẩm giữa SO3 và hơi nước). Những giọt mù axit này sẽ phá huỷ, ăn mòn tháp tiếp xúc, tháp trao đổi nhiệt, các đường ống, lò đốt (do không khí sau tháp trao đổi nhiệt sẽ đưa trở lại lò đốt). Do đó, không khí phải được làm khô bằng cách
cho qua tháp sấy khí T0141, tháp tách tia bắn X0145 để tách mù, rồi được hai quạt thổi qua thùng lọc dầu rồi mới đưa vào sử dụng.
Các thiết bị chính 3 R0151 Thiết bị chuyển hoá Loại = đứng, trụ, thùng SS Số lớp xúc tác = 5 Bố trí = hấp thụ kép 3/2
Đường kính = 8800mm ID, cao = 19080mm
4 E0151
Quá nhiệt nhiệt độ cao 1B
Nhiệt lượng = 6,75 triệu kcal/h Khối lượng khí = 99617Nm3/h Nhiệt độ khí vào 6030
C, ra 4350C Lưu lượng hơi = 67237kg/h Nhiệt độ hơi vào 2950
C, ra 4500C 5 E0152 Trao đổi nhiệt trung gian nóng Tổng diện tích = 641m2 Đường kính vỏ = 2700, H =~8900mm Loại = vỏ và ống
Nhiệt lượng = 2,81 triệu kcal/h
6 E0153 Trao đổi nhiệt trung gian lạnh Tổng diện tích = 1382m2 Đường kính vỏ = 2800, H =~13300mm Loại = vỏ và ống
Nhiệt lượng = 6,21 triệu kcal/h
7 E0154 Tận dụng nhiệt 4D Khối lượng khí = 86226Nm3/h Nhiệt độ vào 4170 C, ra 3900C Nhiệt lượng = 0,9 triệu kcal/h
8 E0155 Quá
nhiệt
Nhiệt lượng = 2,5 triệu kcal/h Khối lượng khí = 86220Nm3/h
nhiệt độ thấp 5A
Nhiệt độ vào 3900
C, ra 3060C Lưu lượng hơi = 67237kcal/h
9 E0156 Tận dụng nhiệt 5A/5C Khối lượng khí = 86220Nm3/h Nhiệt độ vào 3060 C, ra 1350C Nhiệt lượng = 4,83 triệu kcal/h Lưu lượng BFW = 69802kg/h