Khơng khí khơ đi vào lị Khí SO2 ra khỏi lò
Lưu lượng : q = 13560 m3/h t0: 180 – 2000C P: 1300 mmH2O t0: 850 – 10000C P: 1000 mmH2O CSO2 : 9,5%
Khí lị 14% SO2, t = 11000C rồi qua nồi hơi tận dụng nhiệt để giảm nhiệt độ và gia nhiệt dịng nước mềm có sản lượng 5570kg/h, t0 < 2000C, p < 20kg/m2. Khi đó, độ pH của lị là 8 – 10, độ cứng của nước lị < 0.02mmg/l. Q trình dùng để sản xuất hơi nước bão hòa < 15 kg/cm2, sản lượng hơi nước 5,2 tấn/h.
Ra khỏi nồi hơi, khi có nhiệt độ 460 – 4700C, p = 950 mmH2O được dẫn đến thiết bị lọc khí nóng để tách tiếp bụi mịn. Q trình qua nồi hơi cũng được tách một phần bụi.
Ra khỏi thiết bị khí được pha với khơng khí khơ 500C để giảm nồng độ SO2
xuống 9.5% và giảm nhiệt độ xuống 4200C, p = 960 mmH2O rồi vào lớp xúc tác 1. Ra khỏi lớp 1 dịng khí có nhiệt độ 6010C vào thiết bị trao đổi nhiệt làm nóng khơng khí khơ từ tháp sấy, để hạ nhiệt độ xuống rồi vào lớp 2.
- Nhiệt độ ra khỏi lớp 2, 3 được giảm bằng cách trộn trực tiếp bằng dịng khơng khí khơ bổ sung vào tháp, nhiệt độ ra khỏi lớp 2 là 5130C, lớp 3 là 4540C. Sau lớp 3 dịng khí đi qua 2 lớp xúc tác 4A, 4B (lớp 4 được tách thành 2 lớp để tăng thời gian lưu của dòng SO2 trên bề mặt xúc tác).
- Nhiệt độ lớp 4A là 4300C, 4B là 4320C, p = 250mmH2O, x ≥ 98%. Mức độ chuyển hóa cuối cùng qua 4 lớp xúc tác là 98%.
Ra khỏi tháp tiếp xúc, hỗn hợp khí 4450C được đưa qua thiết bị làm nguội SO3
Hình 2.3. Sơ đồ quy trình cơng nghệ axit xưởng số 1
bằng nước mềm để hạ nhiệt độ xuống 1800C rồi dẫn vào tháp hấp thụ monohydrate, còn nước mềm được tăng nhiệt lên 900C để cấp cho nồi hơi tận dụng nhiệt thừa sau lị đốt.
- Dịng khí SO3 ở nhiệt độ t = 1800C, p = 200 mmH2O được dẫn vào tháp hấp thụ.
- Dịng axit có nồng độ 98,3 ± 0,4%, t0 < 500C được tưới từ trên xuống sẽ hấp thụ SO3 với mức độ hấp thụ > 99,9%.
Sau khi qua q trình hấp thụ dịng axit chảy vào bể chứa có nồng độ ≤ 99%, t0 ≥700C được dẫn vào bể chứa axit thành phẩm. Tại bể chứa này ta trích một phần axit sang bể chứa axit cho tháp sấy để pha axit cho bể này lên nồng độ 95%, đồng thời trích một phần bể này sang bể axit thành phẩm để pha loãng bể axit thành phẩm về nồng độ 98%, nếu lượng axit từ bể sấy trích sang vẫn chưa đủ để giảm nồng độ bể axit thành phẩm về nồng độ u cầu thì ta có thể bổ sung thêm nước từ bên ngồi cho q trình pha lỗng.
Ra khỏi tháp hấp thụ vẫn cịn một hàm lượng nhỏ khí SO3 ở nhiệt độ 900C, p = 30mmH2O.
Trong nhà máy ngoài bể chứa axit thành phẩm 98,3% cịn có một bể chứa axit 76% dùng để cung cấp cho phân xưởng super. Đầu tiên, cho dòng axit 98% (từ dây chuyền), nhiệt độ 500C vào bể chứa và cung cấp nước mềm để pha axit về nồng độ 76%, t0 = 40 – 500C. Năng suất trộn 50 – 60 tấn/ca.
Cấp nước vào rửa sạch nồi hơi, quan sát nước xả đáy tới khi nước xả sạch, trong thì đóng kín van xả.
Cấp nước mềm vào nồi hơi tới mức 1/3 ống thủy. Chuẩn bị thùng phi 200 lít rửa sạch.
Tháo bích lắp van an tồn, dùng mặt lỗ bích này để đưa hóa chất vào.
Cân 85kg NaOH (100%) hịa tan với 400 lít nước nóng trong thùng phi sạch. Cân 70kg Na3PO4.12H2O quy về 100% Na3PO4 hịa tan với 300 lít nước nóng trong thùng phi sạch khuấy mạnh cho tan hết rồi lần lượt rót các hóa chất trên qua cửa van an tồn. Khi rót xong lắp van an tồn lại.
Tốc độ nâng nhiệt 8 – 100C/h. Sau khi đạt 1000C giữ nhiệt độ này trong 4h sau đó nâng nhiệt độ này lên 10 – 150C/h. Khi áp suất đạt 8kg/cm2 thì duy trì ở áp suất này trong 6 giờ, định kỳ 2 giờ xả van đáy 1 lấn trong 5 giây và lấy nước lị đem đi phân tích độ kiềm. Khi độ kiềm trong nước ổn định thì kết thúc q trình kiềm hóa, từ từ hạ áp suất về 0 bằng cách đưa nước về nồi hơi, đồng thời mở van xả cạn cho
đến khi hết cạn nước bên trong thì đóng van xả, kiểm tra hệ thống lần cuối đảm bảo hệ thống khơng có vấn đề gì mới cấp nước vào nồi hơi và tiến hành chạy nồi hơi theo quy định.
2.3.3. Các thiết bị chính
2.3.3.1. Bể hóa lỏng lưu huỳnh R – 201
Hình 2.3. Bể hóa lỏng lưu huỳnh R-201
Lưu huỳnh trước khi đưa vào lò đốt E - 201 phải được nấu chảy lỏng và lọc sạch tạp chất.
Bể hình khối chữ nhật, bằng bê tơng cốt sắt có kích thước: Dài 13m, rộng 3.6m, đặt chìm sâu 2.1m dưới mặt đất và nhô lên khỏi mặt đất 0,4m. Bể gồm 3 ngăn:
Ngăn 1: Được xây lót thêm một lớp gạch đỏ để bảo vệ tường vách bê tơng. Bên trong có đặt một hệ thống ống xoắn E - 201A, B, C bằng thép, diện tích truyền nhiệt 25m2 để dẫn hơi nước bão hịa. Ngồi ra cịn có một cánh khuấy U201 (81 vòng/phút) để tăng cường khuấy động cho S chảy lỏng nhanh. Trên vách ngăn có một lỗ để S lỏng chảy tràn qua ngăn thứ 2.
Ngăn 2: Lớn gấp đơi ngăn 1, xung quanh thành bể có đặt 4 bộ xoắn E - 202A, B, C, D; bề mặt truyền nhiệt 20m2 dẫn hơi nước bão hịa để duy trì S ở dạng lỏng. Ngồi ra cịn có thêm 2 máy khuấy J - 206A, B (1000 vòng/phút) và 2 bơm S bẩn. Đây là loại bơm ly tâm, thân và guồng bằng gang để đẩy S bẩn lên thùng trộn chuẩn bị lọc sạch.
Ngăn 3: Có kích thước bằng ngăn 1 chứa S lỏng sạch chuẩn bị đem đi đốt. Bên trong có đặt 2 dàn ống xoắn E203A, B; bề mặt truyền nhiệt 10m2 để duy trì S lỏng có độ nhớt nhỏ dễ bơm đi.
Các lỗ trên bể được xây kín bằng các tấm đan bằng bê tơng để tránh mưa.
2.3.3.2. Lị đốt lưu huỳnh F – 201
Lưu huỳnh được oxy khơng khí oxy hóa thành SO2. Nhiệt của phản ứng này đưa hỗn hợp khí và khối gạch chịu lửa lên nhiệt độ 850 – 11000C làm cho toàn bộ S lỏng biến thành hơi S2. Sự oxy hóa S2 bằng oxy xảy ra hồn tồn với tốc độ cao.
Lị đốt hình trụ đặt đứng, đường kính 3300 mm, cao 8800 mm, vỏ thép dày 10 mm, trong xây lót 2 lớp gạch chịu lửa chia làm 2 phần:
Phần trên: Là khoảng khơng gian để phân phối khơng khí vào lị với lưu lượng trên 13650 m3/h, nhiệt độ từ 180 – 2000C, áp suất 1500 mm H2O và lưu huỳnh lỏng 130 – 1350C, áp suất phun 4 – 5 kg/cm2, phun mù trộn lẫn với nhau, tiếp đó là các lớp gạch chịu lửa xếp theo hình bàn cờ, mục đích làm tăng bề mặt tiếp xúc giữa khơng khí với lưu huỳnh. Ở đỉnh bố trí đường ống dẫn khí thải 710X5.
Bên ngồi vỏ lị có bọc một lớp bảo ơn bằng len thủy tinh Banrok dày 100mm, ngồi cùng bọc một lóp nhơm lá che mưa.
Phần dưới: rỗng. Hình 2.3. Lị đốt lưu huỳnh
Để đảm bảo thời gian cháy hết lưu huỳnh người ta xây dựng một bức tường ngăn khí cho khí thải ngoắt ngoéo qua hai cửa và vách ngăn mới ra được khỏi là đi vào nồi hơi.
Nguyên tắc vận hành: khơng khí khơ ở nhiệt độ 2000C với lưu lượng 13650m3/h được đẩy vào lò đốt F201 cùng với 1673kg/h lưu huỳnh lỏng tinh khiết qua vòi phun cùng chiều xuống lớp gạch chịu lửa xếp theo bàn cờ. S được oxy khơng khí oxy hóa thành SO2 theo phản ứng tỏa nhiệt.
Nhiệt này đưa hỗn hợp khí và khói gạch chịu lửa lên 850 – 11000C làm cho toàn bộ lưu huỳnh lỏng biến thành SO2.
Hàm lượng oxy trong khơng khí là 21% ta có thể điều chế SO2 có nồng độ là 21% nhưng khi đó nhiệt độ lị đốt lên đến 13000C có thể phá hủy lớp gạch chịu lửa
ở bên trong lị.
Ở đây ta duy trì khí có nhiệt độ 850 – 11000C với nồng độ khí SO2 từ 10 – 12% thể tích.
Đặc tính kỹ thuật:
- Đốt S lỏng hàm lượng: 99.5S sạch.
- Áp suất vòi phun: 4 – 5kg/m2.
- Năng suất: 1.5 – 2 tấn S/h.
2.3.3.3. Nồi hơi tận dụng nhiệt H - 202:
Khí SO2 ra khỏi lị đốt có nhiệt độ khoảng 850 – 11000C, nồng độ 8.5 – 9% sẽ được dẫn qua nồi hơi H-202.
Tại nồi hơi SO2 và khí đốt sẽ trao đổi nhiệt với nước, làm cho nước bốc hơi thành hơi nước bão hịa áp suất 15kg/cm2, hạ nhiệt độ khí SO2 ra khỏi nồi hơi xuống 420 – 4400C.
Dưới đây là cấu tạo của nồi hơi với các chi tiết sau:
Hình 2.3. Nồi hơi tận dụng nhiệt H - 202
Nồi hơi nằm ngang kiểu FPE81X2M306.119 gồm 3 phần:
- Phần đầu hay hộp khói: Vỏ thép chịu nhiệt dày 10mm, đường kính 2860mm, trong xây 2 lớp gạch chịu lửa.
- Phần giữa (phần bốc hơi): Dài 3660mm, nửa phần dưới là ống chùm gồm 278 ống truyền nhiệt φ 60.3 x 2.9mm, diện tích truyền nhiệt F = 192.6m2.
- Phần cuối: Hình bán nguyệt R = 1200 vỏ thép dày 10mm.
Trên nồi hơi có cửa cung cấp nước lỏng và nước lạnh vào, cửa để dẫn hơi quá nhiệt ra, cửa xả cạnh bên dưới. Nồi hơi có gắng bộ phận đo mức nước, đo nhiệt độ, áp suất.
Ngồi cùng bọc một lớp bảo ơn dày 100mm bằng len thủy tinh và một lớp nhôm tấm che mưa.
Khí SO2 ra khỏi lị đốt có nhiệt độ trong khoảng 980 – 11000C, nồng độ 8.5 – 9% và ra khỏi nồi hơi sẽ có nhiệt độ trong khoảng 420 – 4400C.
Lượng nước sau khi đã được xử lý bằng cột trao đổi ion được cho vào nồi hơi với lưu lượng khoảng 7.5 m3/h sẽ qua hệ thống thân ống trao đổi nhiệt gồm 278 ống chạy dọc quanh thân của nồi hơi. SO2 và khí đốt sẽ trao đổi nhiệt với nước, làm cho nước bốc hơi thành hơi nước bão hịa áp suất 15 kg/cm2, hạ nhiệt độ khí SO2 ra khỏi nồi hơi xuống 420 – 4400C. Hơi nước được đưa trở lại bể hóa lỏng lưu huỳnh.
2.3.3.4. Tháp chuyển hóa C - 201
SO2 được oxy hóa thành SO3 trên bốn lớp tiếp xúc VK59 ( trong đó lớp 4 chia thành hai lớp 4A và 4B).
Tháp chuyển hóa hình trụ, vỏ thép chịu nhiệt 10mm gồm 4 lớp tiếp xúc V2O5. Do lớp xúc tác I và II làm việc ở nhiệt độ cao nên được xây lót một hàng gạch chịu lửa dày 113mm. Đường kính ngồi 4270mm, đường kính trong phần xây gạch 4030mm. Từ lớp xúc tác III và IV đường kính trong 4250mm.
Bên trong có 19 cột ngang để ghi các gang đỡ 4 lớp xúc tác.
Trên đỉnh tháp ngay gần miệng ống dẫn khí SO2 có đặt một tấm lưới phân phối khí đường kính 1200mm, tiếp xúc sau đó một khoảng có một lưới phân phối khí thứ hai, trên mặt có trải một lớp thạch anh cỡ 25 x 25 dày 200mm. Riêng lớp xúc tác IV được tách đôi cách nhau một khoảng trống, giữa khoảng trống đó có đặt một hệ thống gồm 12 đĩa để phân phối lại và trộn đều hỗn hợp khí trước khi xuống lớp xúc tác cuối cùng.