Bai Bao Cao1 [PDF]

Zitiervorschau

Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh Trường Đại học Bách Khoa Khoa Kỹ thuật Hóa học BỘ MÔN QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ ---------------------------------

BÁO CÁO THỰC TẬP QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ Tên đơn vị thực tập: NHÀ MÁY HÓA CHẤT TÂN BÌNH 2

CB.NM HD: Anh Phạm Trần Đức Biên Thầy phụ trách: Thầy Nguyễn Sỹ Xuân Ân Sinh viên: Hứa Vinh Hòa MSSV: 1552023

Lớp: CC15HC1

Ngành: Kỹ thuật hóa học

Năm học 2019 - 2020

Báo cáo thực tập Quá trình & Thiết bị

Nhà máy hóa chất Tân Bình 2

LỜI CẢM ƠN Đợt thực tập Quá trình và Thiết bị này đã kết nối chúng em rất nhiều từ kiến thức trên giảng đường cho tới sản xuất thực tế ở nhà máy. Qua một tháng đi thực tập, chúng em đã học hỏi được nhiều điều bổ ích và nhận được sự hướng dẫn nhiệt tình từ các anh chị kỹ sư đang làm việc tại Nhà máy Hóa chất Tân Bình 2. Chúng em đã được tìm hiểu và làm quen với dây chuyền công nghệ sản xuất, các thiết bị chủ lực và môi trường làm việc thực tế của nhà máy. Chúng em xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Nhà máy Hóa chất Tân Bình 2, các anh chị kỹ sư đang công tác tại nhà máy, đặc biệt là anh Phạm Trần Đức Biên, người đã hướng dẫn nhiệt tình và giúp đỡ chúng em hoàn thành bài báo cáo này. Chúng em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy cô hướng dẫn của bộ môn Quá trình& Thiết bị, khoa Kỹ thuật Hóa Học trường Đại học Bách Khoa TP. Hồ Chí Minh, đặc biệt là thầy Nguyễn Sĩ Xuân An, đã tạo điều kiện thuận lợi nhất để chúng em có thể hoàn thành tốt đợt thực tập này. Cuối cùng, chúng em gửi lời chúc sức khỏe đến quý thầy cô của bộ môn Quá trình & Thiết bị, Ban lãnh đạo, các anh chị kỹ sư và toàn thể công nhân Nhà máy Hóa chất Tân Bình 2. TP. HCM, ngày

tháng

năm 2017

NHÓM SINH VIÊN THỰC TẬP

Báo cáo thực tập Quá trình & Thiết bị

Nhà máy hóa chất Tân Bình 2

Nhận xét của Đơn vị thực tập Sinh viên: Hứa Vinh Hòa

MSSV: 1552138

Thời gian thực tập: từ ngày 10/7/2017 đến 10/8/2017. ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... TP.HCM, ngày

tháng

năm 2017

Báo cáo thực tập Quá trình & Thiết bị

Nhà máy hóa chất Tân Bình 2

Nhận xét của thầy cô hướng dẫn ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... ........................................................................................................................................................... TP. HCM, ngày

tháng

năm 2017

Báo cáo thực tập Quá trình & Thiết bị

Nhà máy hóa chất Tân Bình 2

MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN.................................................................................................................................1 Nhận xét của đơn vị thực tập........................................................................................................2 Nhận xét của thầy cô hướng dẫn..................................................................................................3 Danh mục hình ảnh........................................................................................................................6 Danh mục bảng..............................................................................................................................7 MỤC LỤC......................................................................................................................................4 Phần I: Tổng quan về nhà máy hóa chất Tân Bình 2.................................................................8 I. Lịch sử hình thành và phát triển................................................................................................8 I.1. Vị trí địa lý..........................................................................................................................8 I.2. Lịch sử hình thành và phát triển của nhà máy....................................................................9 II. Ngành nghề, các sản phẩm chính và địa bàn kinh doanh..........................................................9 II.1. Các sản phẩm chính và thị trường tiêu thụ.........................................................................9 I.1.1. Tình hình phát triển kinh doanh................................................................................9 I.1.2. Chủng loại sản phẩm...............................................................................................10 I.1.3. Ứng dụng của sản phẩm..........................................................................................10 I.1.4. Tiêu chuẩn quy định chất lượng sản phẩm..............................................................11 I.1.5. Thị trường tiêu thụ...................................................................................................11 II.2. Tổ chức mặt bằng cở sở....................................................................................................12 II.2.1. Giao thông..............................................................................................................12 II.2.2. Sơ đồ tổ chức mặt bằng..........................................................................................12 II.2.3. Bố trí dây chuyền sản xuất.....................................................................................12 II.2.4. Hệ thống cung cấp nguồn năng lượng cho cơ sở...................................................13 II.2.5. Hệ thống cấp nước..................................................................................................13 II.2.6. Hệ thống thoát nước...............................................................................................14 III. Tổ chức nhân sự.......................................................................................................................14 III.1.Sơ đồ tổ chức nhân sự.......................................................................................14 III.2.Phân công nhân sự.............................................................................................18 IV. Các quy định về an toàn lao động trong nhà máy....................................................................19 V. Xử lý nước – khí thải và vệ sinh công nghiệp.........................................................................19 Phần II: Dây chuyền công nghệ I. Thông tin khái quát về phân xưởng sản xuất axit ..................................................................20 I.1. Tính chất của axit sulfuric..................................................................................20 I.2. Vai trò của axit sulfuric....................................................................................................20 I.3. Cơ sở lý thuyết sản xuất axit bằng phương pháp tiếp xúc................................................20 I.3.1. Chế tạo khí sulfuro...................................................................................................20 I.3.2. Oxi hóa SO2 thành SO3 với xúc tác V2O5................................................................21 I.3.3. Hấp thụ SO3 thành axit sulfuric...............................................................................22 II. Nguyên liệu và nhiên liệu.......................................................................................................23 II.1.Lưu huỳnh..........................................................................................................24

Báo cáo thực tập Quá trình & Thiết bị

Nhà máy hóa chất Tân Bình 2

II.2.Chất xúc tác.......................................................................................................24 II.3.Không khí..........................................................................................................25 II.4.Nước..................................................................................................................26 II.5.Dầu DO, FO.......................................................................................................26 II.6.Dầu DO, FO III. Dây chuyền công nghệ............................................................................................................27 III.1.Sơ đồ công nghệ...............................................................................................27 III.2.Mô tả quy trình.................................................................................................28 IV. Các thiết bị chính....................................................................................................................29 IV.1.Hầm lưu huỳnh.................................................................................................29 IV.2.Tháp sấy ..........................................................................................................30 IV.3.Lò đốt lưu huỳnh..............................................................................................32 IV.4.Nồi hơi..............................................................................................................34 IV.5.Tháp chuyển hóa..............................................................................................35 IV.6.Tháp hấp thụ 1..................................................................................................39 IV.7.Tháp hấp thụ 2..................................................................................................41 V. Các thiết bị phụ.......................................................................................................................42 V.1. Thiết bị trao đổi nhiệt.....................................................................................................42 V.2. Thiết bị giải nhiệt............................................................................................................43 V.3. Bồn tuần hoàn axit .........................................................................................................44 VI. Sản phẩm................................................................................................................................44 VI.1.Sản phẩm chính.................................................................................................44 VI.2.Chất thải............................................................................................................44 Phần III: Các sự cố và biện pháp khắc phục I. Đối với từng thiết bị................................................................................................................45 II. Trong quá trình sản xuất.........................................................................................................49 KẾT QUẢ, KIẾN NGHỊ VÀ GIẢI PHÁP....................................................................................50 TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................................................51

Báo cáo thực tập Quá trình & Thiết bị

Nhà máy hóa chất Tân Bình 2

DANH MỤC HÌNH ẢNH STT

Tên hình vẽ

Trang

1

Hình ảnh Nhà máy Hóa chất Tân Bình 2

8

2

Ứng dụng của Axit Sulfuric trong công nghiệp

12

3

Sơ đồ bố trí phân xưởng của nhà máy

14

4

Sơ đồ tổ chức Nhà máy Hóa chất Tân Bình 2

17

5

Lưu huỳnh nguyên liệu dạng bột

27

6

Các hình dạng của xúc tác V2O5

8

Sơ đồ quy trình sản xuất axít H2SO4 và các nguồn phát sinh chất thải Hầm lưu huỳnh

29

9

Tháp sấy

30

10

Lò đốt

32

11

Nồi hơi

34

12

Tháp chuyển hóa

13

Tháp hấp thụ 1

39

14

Thiết bị trao đổi nhiệt

42

7

Báo cáo thực tập Quá trình & Thiết bị

Nhà máy hóa chất Tân Bình 2

DANH MỤC BẢNG STT 1

Tên bảng

2

Chương Qui trình sản xuất và tiêu thụ Axit Sunfuric (đơn vị: tấn/năm) Chủng loại sản phẩm của nhà máy

3

Định mức tiêu hao nguyên vật liệu cho một tấn Axit Sunfuric

4

Đặc điểm chất xúc tác V2O5 được Nhà máy sử dụng

Trang 10 11

Phần 1: Tổng quan về nhà máy hóa chất Tân Bình 2

Báo cáo thực tập Quá trình & Thiết bị

Nhà máy hóa chất Tân Bình 2

I. Lịch sử hình thành và phát triển I.1. Vị trí địa lý Việc lựa chọn địa điểm có ý nghĩa hết sức quan trọng vì địa điểm ảnh hưởng lớn đến hiệu quả đầu tư cũng như đến điều kiện xã hội và môi trường sinh thái. Qua khảo sát, việc lựa chọn địa điểm đầu tư tại vị trí đất: Đường số 5, KCN Biên Hòa 1, phường An Bình, thành phố Biên Hòa, tỉnh Đồng Nai và cách trung tâm thành phố Hồ Chí Minh khoảng 25 km là thiết thực và dễ thực hiện nhất. Với lý do: - Có thể sử dụng chung nguồn nguyên liệu đầu vào cho sản xuất các sản phẩm. - Lượng nhiệt dư của phân xưởng axit để sử dụng cho các công đoạn sản xuất cô đặc xút, sản xuất axit clohydric (của nhà Máy Hóa chất Biên Hòa), hoặc dùng hơi cho sản xuất các sản phẩm gốc sulfat, gốc muối (của xưởng nghiên cứu thực nghiệm), lượng nhiệt dư này nếu quy ra dầu FO sử dụng cho lò hơi hàng năm cũng khá lớn. - Gần trung tâm, gần thị trường tiêu thụ sản phẩm, thuận tiện trong việc sản xuất và bán hàng.

Báo cáo thực tập Quá trình & Thiết bị

Nhà máy hóa chất Tân Bình 2

- Giảm chi phí đầu tư vì đã có sẵn cơ sở hạ tầng. I.2. Lịch sử hình thành và phát triển của nhà máy Nhà máy Hóa Chất Tân Bình 2 là một trong 5 thành viên trực thuộc Công ty TNHH Một Thành Viên Hóa Chất Cơ Bản miền Nam – nhà sản xuất hóa chất vô cơ cơ bản hàng đầu Việt Nam, trực thuộc tập đoàn Hóa Chất Việt Nam. Qúa trình hình thành và phát triển của Nhà máy đã trải qua nhiều giai đoạn. Năm 1969, Nhà Máy Hóa Chất Tân Bình có tên gọi là COPHATA được xây dựng và do một người Hoa làm chủ. Lúc bấy giờ nhà máy sản xuất axit sulfuric và phèn đơn. Đến năm 1973, nhà máy sản xuất thêm hidroxit nhôm. Sau ngày miền Nam hoàn toàn giải phóng, nhà máy được Nhà nước tiếp quản và giao cho Công ty Hóa Chất Cơ Bản Miền Nam quản lý. Kể từ đó nhà máy đổi tên thành Hóa Chất Tân Bình. Năm 2001, thực hiện chủ trương của Hội đồng Nhân Dân Tp.HCM trong bảo vệ môi trường, Nhà máy tiến hành di dời 3 dây chuyền sang nhà máy Hóa Chất Biên Hòa và Tân Bình 2. Nhà Máy Hóa Chất Tân Bình 2 được tổng Công ty Hóa chất Việt Nam thành lập theo quyết định số 164/QĐ_HCVN ngày 24/4/2009 trên cơ sở tách một phần nhà máy Hóa chất Biên Hòa tọa lạc tại KCN Biên Hòa I. Hiện nay, Nhà Máy Hòa chất Tân Bình 2 hoạt động với 2 dây chuyền sản xuất: dây chuyền sản xuất axit sulfuric công suất 60.000 tấn/năm và dây chuyền sản xuất muối nhôm sunfat công suất 8.000 tấn/năm. Các chủng loại sản phẩm được sản xuất bao gồm: -

Axit sulfuric (cấp kỹ thuật).

-

Nhôm hidroxit.

-

Phèn nhôm sulfat: 17% Al2O3 và 15% Al2O3.

-

Natri bisulfit NaHSO3.

Tuy chỉ mới thành lập, nhưng nhà máy đã và đang hoạt động hiệu quả, phát huy các thế mạnh với ưu thế được tiếp cận và đầu tư dây chuyền công nghệ sản xuất tiên tiến. Các sản phẩm của nhà máy là một trong những hợp chất vô cơ, đóng vai trò quan trọng phục vụ cho các ngành công nghiệp khác trong cả nước. Định hướng phát triển của nhà máy là mở rộng hoạt động sản xuất kinh doanh, phát triển ổn định và trở thành một trong những nhà máy uy tín cung cấp hợp chất vô cơ cơ bản khu vực phía Nam. Với tuổi đời còn trẻ nhà máy luôn củng cố, xây dựng nhằm hoàn thiện lại bộ máy quản lý,

Báo cáo thực tập Quá trình & Thiết bị

Nhà máy hóa chất Tân Bình 2

nâng cao hiệu quả công tác quản lý và sản xuất phù hợp với các hệ thống quản lý chất lượng, quản lý môi trường. 

Số điện thoại: (0251) 8826527 – 8826528.



Số fax: (0251) 8826530.



Website: http://www.sochemvn.com/



Email: [email protected]

II. Ngành nghề, các sản phẩm chính và địa bàn kinh doanh II.1. Các sản phẩm chính và thị trường tiêu thụ II.1.1. Tình hình phát triển kinh doanh: ST

Năm T

Kế hoạch

2016

2017

2018

2019

1

Sản xuất

54,300

55,000

61,000

69,000

2

Sử dụng sản xuất nội bộ

2,500

2,810

2,345

1,956

3

Kinh doanh (trong nước 51,800 52,190 58,655 & xuất khẩu) Bảng 1. Chương trình sản xuất và tiêu thụ axit sulfuric (đơn vị: tấn/năm)

67,044

Vì phần báo cáo này tập trung vào dây chuyền sản xuất axit sulfuric, trên đây là bảng thống kê chương trình sản xuất và tiêu thụ axit sulfuric giai đoạn 2008 – 2013. Đối với sản phẩm axit sulfuric, với nhu cầu thị trường ngày càng tăng, kế hoạch sản xuất từ năm 2009 đạt 100% thiết kế sẽ đảm bảo được nhu cầu tiêu thụ. Vì vậy, nhà máy sẽ có hướng đầu tư nâng công suất dây chuyền lên 100.000 tấn/năm cho tương lai. II.1.2. Chủng loại sản phẩm: Tên sản phẩm Công thức hóa học Hàm lượng chính Axit Sulfuric H2SO4 50% và 98% H2SO4 (cấp kỹ thuật/ cấp Cấp kỹ thuật: tinh khiết) - Được sản xuất từ nguyên liệu lưu huỳnh theo phương pháp tiếp xúc. - Dùng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như sản xuất phèn lọc nước, ắc quy, luyện kim, chất tẩy rửa, chế biến dầu mỏ, phân bón, phẩm nhuộm, thuốc nổ, tơ sợi, giấy, sơn, dược phẩm,

Báo cáo thực tập Quá trình & Thiết bị

Phèn Nhôm Sulfat (cấp kỹ thuật)

Nhà máy hóa chất Tân Bình 2

chất dẻo, các sản phẩm gốc sunfat... Cấp tinh khiết: - Được sản xuất từ nguyên liệu lưu huỳnh theo phương pháp tiếp xúc. - Dùng trong phòng thí nghiệm, công nghệ điện tử và sản xuất các sản phẩm chất lượng cao. 17 % Al2O3 (dạng rắn) Al2(SO4)3.nH2O 15 % Al2O3 (dạng rắn) 7,5 % Al2O3 (dạng lỏng) - Được sản xuất từ nguyên liệu Hidroxit Nhôm Al(OH)3 và Axit Sulfuric cấp kỹ thuật. - Dùng trong ngành sản xuất giấy, lọc nước, dược phẩm… Bảng 2. Chủng loại sản phẩm chính của nhà máy

II.1.3. Ứng dụng của sản phẩm

II.1.4. Tiêu chuẩn qui định chất lượng sản phẩm - Chất lỏng sánh, tỷ trọng

> 1,8 g/cm2

Báo cáo thực tập Quá trình & Thiết bị

- H2SO4

Nhà máy hóa chất Tân Bình 2

≥ 97%

- Fe ≤ 0,01% - Cặn không bay hơi ≤ 0,02% II.1.5. Thị trường tiêu thụ Đối với ngành sản xuất công nghiệp trong nước, đây là nguồn nguyên liệu chủ yếu: -

Hiện nay Nhà máy có một lượng khách hàng truyền thống và những hộ tiêu thụ lớn, ổn định sẽ ký hợp đồng tiêu thụ hằng năm.

-

Các sản phẩm có thể bán tại Nhà máy hoặc cung cấp đến nơi hộ sử dụng tùy theo yêu cầu của khách hàng.

Đối với thị trường quốc tế: xuất khẩu sản phẩm có thể thực hiện theo các phương thức giao hàng tại biên giới (đối với Campuchia, Lào) hoặc đối với các nước tùy theo yêu cầu của khách hàng với đầy đủ thủ tục buôn bán quốc tế. Nhằm tăng sự cạnh tranh và mở rộng thị trường Công ty đã có sự điều chỉnh về giá cả, trong dự án sẽ tính đến hội nhập thị trường AFTA, sản phẩm xuất khẩu sẽ có mức giá bán thấp hơn giá bán ở thị trường trong nước và ngang bằng với các nước có sản xuất các sản phẩm này. Để đảm bảo tránh tồn kho lớn, ứ đọng sản phẩm, việc lập kế hoạch và chương trình giao hàng được thực hiện thao từng quý trong năm nhằm góp phần chủ động và tăng hiệu quả trong hoạt động sản xuất kinh doanh. II.2.Tổ chức mặt bằng cơ sở II.2.1. Giao thông: Hiện nay Nhà máy đã có hệ thống giao thông đường bộ hoàn chỉnh. Dự án tính đến phần đường nội bộ dành cho khu đất xây dựng các phân xưởng mới, đảm bảo thuận lợi cho việc vận chuyển nguyên liệu và sản phẩm vào ra và đi lại trong Nhà máy. Các giải pháp đảm bảo kết cấu hạ tầng và phục vụ sản xuất được tính toán trên cơ sở đảm bảo đáp ứng cho sản xuất và mang tính kinh tế nhất. II.2.2. Sơ đồ tổ chức mặt bằng Dựa vào công suất, phương án kỹ thuật công nghệ và bố trí lắp đặt thiết bị đối với từng dây chuyền sản xuất, dự án đã xác định được quy mô các hạng mục công trình như sau:  

Nhà bảo vệ: 18 m2 Nhà vận hành axit sulfuric: 54 m2



Hệ thống xử lý nước thải: 45 m2

Báo cáo thực tập Quá trình & Thiết bị

 

Nhà quạt gió và turbine: 120 m2 Phân xưởng axit sulfuric: 1924 m2

Nhà máy hóa chất Tân Bình 2

  

Trạm biến thế: 16 m2 Bể chứa nước cấp: 48 m2 Bể chứa nước thải công nghiệp: 36 m2

II.2.3. Bố trí dây chuyền sản xuất

Hình 1. Sơ đồ bố trí phân xưởng của nhà máy II.2.4. Hệ thống cung cấp nguồn năng lượng cho cơ sở - Nguồn điện: Công ty Điện lực Biên Hòa, mạng lưới điện quốc gia. - Nguồn xăng dầu: các Công ty xăng dầu thuộc khu vực TP.HCM và Đồng Nai. - Nguồn hơi: Công ty cấp nước Đồng Nai và trạm bơm nhà máy Hóa chất Biên Hòa cung cấp cho các lò hơi trong nhà máy. II.2.5. Hệ thống cấp nước Hiện trạng cấp nước: theo thực tế Nhà máy Hóa Chất Tân Bình 2 được cấp nước cho sản xuất và sinh hoạt từ 2 nguồn – nguồn nước thủy cục của khu công nghiệp và nguồn nước bơm trực

Báo cáo thực tập Quá trình & Thiết bị

Nhà máy hóa chất Tân Bình 2

tiếp từ sông Đồng Nai. Hiện nay nhu cầu sử dụng nước cho sản xuất tăng từ 85 – 90 m 3/h và 30 m3/ngày đêm đối với nước cấp sinh hoạt. Yêu cầu về chất lượng nước: - Đối với nước cấp cho sản xuất (các khâu bổ sung nước cho các quá trình phản ứng, làm nguội…) có thể sử dụng nguồn nước thủy cục không qua xử lý. - Đối với nước cấp cho các lò hơi có chất lượng pH ≥ 7, độ cứng ≤ 15 ppm, Fe ≤ 0,3 mg/l. - Đối với nước cấp cho sinh hoạt phải đạt tiêu chuẩn 55/1992/QĐYT là pH 6,5-7,5, độ cứng ≤ 40 ppm, Fe ≤ 0,3 mg/l. II.2.6. Hệ thống thoát nước Nguồn nước thải từ quá trình sản xuất chủ yếu là do vệ sinh thiết bị, nhà xưởng nên có nồng độ axit cao (pH = 2 – 3). Phương án xử lý: Tập trung nguồn thải vào bể chứa nước thải của từng phân xưởng – xử lý sơ bộ sau đó qua hệ thống xử lý chung trước khi thải ra ngoài. Chất lượng nước thải sau khi xử lý phải đạt tiêu chuẩn cấp nước thải. Hiện tại, ở Nhà máy Hóa Chất Tân Bình 2 đã có hệ thống xử lý nước thải cho từng dây chuyền sản xuất. Trong dự án chỉ cần bổ sung thêm hệ thống nước thải của các phân xưởng mới và hồ xử lý tập trung trước khi thải ra sông. III.Tổ chức nhân sự III.1. Sơ đồ tổ chức nhân sự:

Báo cáo thực tập Quá trình & Thiết bị

Nhà máy hóa chất Tân Bình 2

Hình 2. Sơ đồ tổ chức Nhà máy Hóa chất Tân Bình 2 III.2. Phân công nhân sự: -

Dây chuyền sản xuất axit sulfuric hoạt động liên tục 24/24 giờ.

-

Một ngày làm 3 ca.

-

Một ca 8 giờ.

-

Tổng thời gian hoạt động liên tục 300 ngày/năm.

-

Biên chế nhân lực cho phân xưởng sản xuất axit sulfuric :



Cán bộ quản lý, kỹ thuật phân xưởng: chịu trách nhiệm phụ trách nguồn lực và điều hành

sản xuất của xưởng – 4 kỹ sư. 

Công nhân vận hành: phụ trách vận hành toàn bộ dây chuyền – 16 công nhân.



Công nhân phụ trợ: phụ trách vệ sinh công nghiệp, bốc xếp, sản xuất phụ – 33 công

nhân.  IV. Các quy định về an toàn lao động trong nhà máy Để phòng chống các sự cố cháy nổ cần áp dụng đồng bộ các biện pháp về kỹ thuật, tổ chức huấn luyện, tuyên truyền giáo dục và pháp chế: -

Các máy móc thiết bị được bố trí đảm bảo trật tự, gọn và tạo khoảng cách an toàn cho

Báo cáo thực tập Quá trình & Thiết bị

Nhà máy hóa chất Tân Bình 2

công nhân khi có sự cố cháy nổ xảy ra. -

Hệ thống dây điện, các chỗ tiếp xúc, cầu dao điện có thể gây tia lửa được bố trí thật an

toàn. -

Trong các khu sản xuất cần lắp đặt hệ thống báo cháy, hệ thống thông tin báo động. Bố trí

các bình cứu hỏa cầm tay ở những vị trí thích hợp nhất để tiện sử dụng, các phương tiện chữa cháy sẽ luôn được kiểm tra thường xuyên và đảm bảo trong tình trạng sẵn sàng. -

Cách ly các công đoạn dễ cháy ra khu vực riêng. Các chất dễ cháy như các loại hóa chất,

nhiên liệu được chứa trong các kho cách ly riêng biệt, tránh xa các nguồn có khả năng phát lửa. -

Ngoài ra Nhà máy sẽ thường xuyên tổ chức tập luyện, nâng cao ý thức phòng cháy, chống

cháy tốt cho toàn thể CBCNV thông qua các lớp tập huấn PCCC. -

Tất cả các vấn đề trên sẽ tuân thủ theo các hướng dẫn về PCCC do Bộ Công An ban hành.

V. Xử lý nước, khí thải và vệ sinh công nghiệp:

 Vệ sinh công nghiệp: Vệ sinh công nghiệp gồm bảo trì máy móc, thiết bị, vệ sinh phân xưởng và thu gom chất thải. Cần dừng máy trước khi kiểm tra, bảo trì. 

Đối với hệ thống xử lý khí thải:  Tháp xử lý khí thải: sử dụng cửa người để vào kiểm tra, sửa chữa.  Hệ thống ống dẫn: khoét lỗ ở vị trí thích hợp, vệ sinh bằng cách gõ sơ sulfat cho rớt cặn, sau đó đem cặn đi xử lý. Nếu có chỗ bị mòn, ta có thể hàn đắp hoặc hư hỏng nhiều chỗ thì thay mới.



Đối với lò đốt: kiểm tra bằng cách thổi lưu huỳnh từ đầu đến cuối nhưng do nhiệt độ trong lò rất cao (900 – 1100 oC) nên cần để nguội. Thỉnh thoảng phải kiểm tra (trong vòng 15-20 ngày/lần).



Tháp hấp thụ:  Kiểm tra đường ống SO3 vào và ống dẫn acid vào ra.  Do chênh lệch áp cao ở 2 đầu vào và ra, thiết bị lọc mù có thể bị móp, cần đánh giá mức độ hư hại để thay mới.  Máng tưới cần được kiểm tra và thay mới.

Báo cáo thực tập Quá trình & Thiết bị

Nhà máy hóa chất Tân Bình 2

 Đệm không cần vệ sinh (đã sử dụng 10 năm chưa thay mới). 

Thiết bị cần vệ sinh nhiều nhất là tháp chuyển hóa (nhất là lớp 1) do bề mặt bị bụi bám nhiều gây trở lực.  Xử lý nước, khí thải:

-

Đối với nguồn gây ô nhiễm không khí: 

Xây dựng các hệ thống xử lý khí cho dây chuyền sản xuất axit sulfuric và dây chuyền sản

xuất xuất sản phẩm gốc sulfate. Nguồn khí thải sau khi qua các hệ thống xử lý khí đến ống khói và được thải ra môi trường - đạt tiêu chuẩn QCVN 19:2009. 

Khí thải máy phát điện được phát tán ra môi trường bằng ống khói có chiều cao 5m, nồng

độ khí thải được pha loãng và tải đi xa. Ngoài ra, máy phát điện chỉ sử dụng dự phòng khi điện lưới mất nên thời gian hoạt động là rất nhỏ - do vậy ảnh hưởng của khí thải máy phát điện xem như là không đáng kể. - Đối với nguồn gây ô nhiễm nước: 

Nước thải sản xuất: xây dựng hệ thống xử lý nước thải, nước thải từ các phân xưởng sản

xuất được thu gom về bể thu gom qua hệ thống ống dẫn. Tại bể thu gom, nước thải được trung hòa đến pH = 7 (nhờ bộ điều khiển pH tự động) sau đó được bơm vào thiết bị lắng (quá trình lắng được thực hiện liên tục hoặc gián đoạn), nước trong sau lắng được đến bể thải chung, điều chỉnh pH lần cuối trước khi thải ra nguồn tiếp nhận là sông Đồng Nai. Bùn lắng được bơm về bồn chứa bùn sau đó phơi khô tự nhiên và thu gom chôn lấp. 

Nước thải sinh hoạt: Xây dựng hệ thống nước sinh hoạt và các hầm tự hoại đúng theo quy

định của Bộ Xây Dựng. - Đối với nguồn gây ô nhiễm tiếng ồn: 

Xây dựng phòng cách âm đối với nhà quạt gió – đảm bảo chỉ đo đạc nhỏ hơn tiêu chuẩn

cho phép. - Đối với nguồn thải rắn: 

Dây chuyền sản xuất axit: Cặn lưu huỳnh.



Đối với chất thải trong quá trình sản xuất thu gom theo định kỳ và hợp đồng với đơn vị

chức năng là Công ty Môi trường đô thị xử lý. 

Đối với các loại rác thải sinh hoạt được thu gom vào thùng rác và đổ bỏ theo đúng quy định.

Báo cáo thực tập Quá trình & Thiết bị

Nhà máy hóa chất Tân Bình 2

Phần II: DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT AXIT SULFURIC I. Thông tin khái quát về phân xưởng sản xuất I.1. Tính chất của axit sulfuric: Axit sulfuric có công thức hóa học là H 2SO4, là một chất lỏng không màu, không mùi và sánh. Nó khó bay hơi và hòa tan trong nước tỷ lệ bất kỳ. Axit sulfuric đậm đặc có nồng độ vào khoảng 98 – 98,5%, hút nước mạnh với phản ứng tỏa nhiệt cao, vì thế khi pha loãng, tuyệt đối phải cho từ từ hợp chất này vào nước mà không được ngược lại, để tránh nguy hiểm do phản ứng gây ra. Vì có tính axit mạnh và oxi hóa mạnh, axit sulfuric cũng là một chất ăn mòn mạnh. Khi tiếp xúc, axit sulfuric có thể gây bỏng hóa chất nghiêm trọng, ngay cả khi ở nồng độ vừa phải. Vì thế phải thật cẩn trọng khi làm việc với axit này.

I.2. Vai trò của acid sulfuric: Axit sunfuric là hóa chất hàng đầu, được sử dụng rộng rãi nhất trong nền kinh tế quốc dân và cũng là một sản phẩm có khối lượng lớn của công nghiệp hóa học. Được sử dụng nhiều trong các ngành công nghiệp sản xuất với vai trò là nguyên liệu chính hoặc chất xúc tác: sản xuất phân bón, chất giặt tẩy rửa tổng hợp, phèn lọc cho xử lý nước thải; chế biến nhiên liệu lỏng; tổng hợp hữu cơ; sản xuất chất dẻo, thuốc nhuộm; dùng trong ngành luyện kim, mạ điện, ....

I.3. Cơ sở lý thuyết sản xuất axit sulfuric bằng phương pháp tiếp xúc: Hiện nay, dây chuyền công nghệ sản xuất axit sulfuric của Nhà máy hóa chất Tân Bình 2 được bố trí và vận hành theo phương pháp tiếp xúc. Phương pháp tiếp xúc dựa trên việc oxi hóa khí anhydrit sulfuro SO 2 trên xúc tác rắn thành khí anhydrit sulfuric SO 3. Phương pháp này gồm 3 giai đoạn chính:

I.3.1. Chế tạo khí SO2: S + O2 → SO2 ΔH= - 297 kJ/mol Lưu huỳnh sau khi được nung chảy, gia nhiệt sẽ được cho tiếp xúc trực tiếp với không khí. Ở nhiệt độ thích hợp, phản ứng trên sẽ xảy ra. Đây là phản ứng tỏa nhiệt, giảm thể tích do đó nên về mặt lý thuyết ta có thể thay đổi điều kiện phản ứng để tăng lượng SO 2 như: tăng lượng oxy trong không khí vào lò đốt hoặc giảm nhiệt độ lò. Tuy nhiên, những điều kiện này cần được tinh chỉnh phù hợp, nếu quá mức sẽ gây ảnh hưởng đến quá trình sản xuất thực tế. Nếu tăng quá nhiều oxy thì nồng độ SO2 sẽ giảm do hỗn hợp ra lò đốt còn quá nhiều không khí. Lưu huỳnh phun vào lò đốt cần duy trì ở nhiệt độ 140 oC vì ở nhiệt độ này lưu huỳnh có độ nhớt thấp. Để tránh

Báo cáo thực tập Quá trình & Thiết bị

Nhà máy hóa chất Tân Bình 2

đóng rắn lưu huỳnh (to = 119,3oC) làm tắc béc phun ta phải gia nhiệt cho dòng lưu huỳnh bằng hơi nước bão hòa. Ngoài ra, để tránh tạo mù axit ở các công đoạn sau ta phải sấy khô không khí trước khi đưa vào lò đốt. Bên cạnh đó, có thể xảy ra hiện tượng lưu huỳnh thăng hoa do lưu huỳnh chưa cháy hết. Bởi vậy, khi làm nguội khí chứa lưu huỳnh thì lưu huỳnh sẽ bị đóng rắn lại gây tắc thiết bị hay ống dẫn. Nguyên nhân dẫn đến tình trạng này là do thiếu không khí hay do nhiệt độ cháy quá thấp và thường xảy ra khi khởi động hay dừng xưởng. Để tránh tình trạng đó người ta thường tiến hành đốt dầu DO hay FO trước khi phun lưu huỳnh vào đốt, nhằm sấy hệ thống tạo độ đồng đều trong hệ thống. Đồng thời tránh tình trạng nóng cục bộ khi đốt nóng lưu huỳnh (do lưu huỳnh cháy tỏa nhiệt rất mạnh). Đốt lưu huỳnh trong không khí có thể thu hỗn hợp khí chứa 21% SO 2. Trên thực tế sản xuất thường lấy dư không khí nên chỉ thu được hợp khí chứa 9,5% SO2.

I.3.2. Chuyển hóa khí SO2 thành SO3 với xúc tác V2O5 SO2 +

1 O2 ⇌ SO3 + Q 2

Dòng khí SO2 từ giai đoạn trước sẽ được cho tiếp xúc với xúc tác để chuyển hóa thành SO 3 Phản ứng oxi hóa tạo SO2 là phản ứng tỏa nhiệt, giảm thể tích, cân bằng sẽ dịch chuyển về phía thu SO 3 khi giảm nhiệt độ và tăng áp suất. Tuy nhiên, ở những giai đoạn đầu oxy hoá, thậm chí ngay cả khi có mặt những chất xúc tác mạnh vẫn cần phải tăng nhiệt độ cao hơn 400°C để tăng vận tốc phản ứng Tác dụng chất xúc tác Vanadi rắn với phản ứng oxi hóa SO 2: làm giảm năng lượng hoạt hóa so với năng lượng hoạt hóa của phản ứng trong pha khí. Cụ thể:

-

Không có xúc tác: E = 209,5 kJ/mol

-

Có xúc tác Vanadi: E = 96,5 kJ/mol

Sở dĩ năng lượng hoạt hóa của phản ứng giảm là do phản ứng xảy ra theo cơ chế mới nhờ tác dụng hóa học trung gian giữa các chất tham gia phản ứng với chất xúc tác. Ở nhiệt độ làm việc của quá trình (410°C – 610°C) các hợp chất này ở dạng nóng chảy trên bề mặt chất mang SiO2 Sau đó O2 và SO2 bị hấp thụ trên bề mặt xúc tác và hòa tan vào chất nóng chảy đó, sẽ tác dụng với V2O5 theo phương trình: V2O5 + SO2 → V2O4+ SO3 V2O4 +

1 O2 → V2O5 2

Cơ chế quá trình oxi hoá SO2 dựa trên xúc tác V2O5 chia thành các giai đoạn:

-

Khuếch tán cấu tử phản ứng (SO2 và O2) từ dòng khí đến bề mặt hạt xúc tác, sau đó khuếch tán vào trong các mao quản của xúc tác.

Báo cáo thực tập Quá trình & Thiết bị

Nhà máy hóa chất Tân Bình 2

-

Hấp thụ oxy bằng chất xúc tác (chuyển điện tử từ chất xúc tác đến các nguyên tử oxy).

-

Hấp phụ phân tử SO2 để tạo thành phức [SO2.O.Xt].

-

Chuyển nhóm điện tử để tạo thành phức [SO3.Xt].

-

Giải hấp phụ SO3.

-

Khuếch tán SO3 từ các mao quản của khối tiếp xúc và từ bề mặt của các hạt ra ngoài.

Quá trình oxy hóa SO2 thành SO3 diễn ra trong tháp tiếp xúc hay còn được gọi là tháp chuyển hóa. Hỗn hợp khí SO2 sau lò đốt có nhiệt độ 950°C – 1050°C sẽ đi qua nồi hơi để tận dụng nhiệt dư, trao đổi nhiệt với nước. Tại nồi hơi nhiệt độ hỗn hợp khí giảm xuống còn 420°C – 440°C, sau đó tiếp tục qua thiết bị lọc bụi rồi đi vào lớp 1 của tháp chuyển hóa.

I.3.3. Hấp thụ dòng khí SO3 chuyển thành H2SO4 Là quá trình tách SO3 ra khỏi hỗn hợp khí và chuyển thành H 2SO4. Tùy theo hỗn hợp khí có chứa hơi nước hay không mà quá trình tách là khác nhau. Nếu hỗn hợp khí trước khi vào tháp tiếp xúc đã được sấy khô thì quá trình tách là quá trình hấp thụ còn nếu hỗn hợp khí đi thẳng vào tháp tiếp xúc mà không sấy thì quá trình tách là quá trình ngưng tụ H 2SO4 (dùng axit có nồng độ từ 95 – 98,3%). Trường hợp hấp thụ thường xảy ra hơn. Trên thực tế, người ta thường sử dụng H 2SO4 98,3% để hấp thụ SO3 theo phản ứng: Đầu tiên SO3 hòa tan vào dung dịch axit sau đó cho phản ứng lại với nước: nSO3 + H2SO4 → H2SO4.nSO3 nSO3.H2SO4 + nH2O → (n+1) H2SO4 Tùy theo tỷ lệ giữa SO3 và H2SO4 mà nồng độ axit thu được sẽ khác nhau:

-

Khi n > 1 sản phẩm là oleum.

-

Khi n = 1 sản phẩm là monohydrate.

-

Khi n < 1 sản phẩm là dung dịch axit loãng.

Trong tháp hấp thụ, quá trình hấp thụ được thực hiện trên bề mặt đệm, mặt đệm càng lớn → đường kính tháp lớn → tăng vốn đầu tư. Vận chuyển khí trong tháp tăng → tăng diện tích tiếp xúc (H2SO4 và SO3) → tăng cường độ hấp thụ. Chính vì vậy khi thiết kế tháp hấp thụ cần được tính toán cẩn thận vừa đảm bảo hiệu quả sử dụng vừa tiết kiệm chi phí đầu tư. Để bảo vệ môi trường thì lượng SO3 cần phải được hấp thụ hoàn toàn. Ưu điểm của phương pháp tiếp xúc so với các phương pháp khác: Dùng phương pháp này có thể sản xuất được H2SO4 thành phẩm với nồng độ trên 98%, có thể sản xuất ở quy mô lớn. Nguyên liệu, nhiên liệu dễ tìm hoặc sẵn có. Dây chuyền sản xuất của nhà máy theo kiểu tiếp xúc và hấp phụ kép nên chất thải của quá trình có thể được xử lý, không gây nguy hại đến môi trường. Ngoài ra, dây chuyền còn sinh ra một lượng nhiệt có thể tận dụng.

Báo cáo thực tập Quá trình & Thiết bị

Nhà máy hóa chất Tân Bình 2

II. Nguyên liệu và nhiên liệu sản xuất II.1.

Lưu huỳnh

Lưu huỳnh nguyên tố là một trong những dạng nguyên liệu tốt nhất để sản xuất axit sunfuric. Việc sử dụng lưu huỳnh thay cho các nguyên liệu khác là do: -

Khi đốt lưu huỳnh ta thu được hỗn hợp khí có hàm lượng SO 2 cao. Điều này rất quan trọng trong quy trình sản xuất axit sulfuric theo phương pháp tiếp xúc.

-

Khi sản xuất quy mô lớn và xa vùng nguyên liệu thì lưu huỳnh nguyên tố lại là nguyên liệu rẻ tiền.

-

Lưu huỳnh chứa rất ít tạp chất, đặc biệt là không có Arsen, và khi cháy không tạo xỉ, không gây ngộ độc xúc tác nên các công đoạn sản xuất được rút ngắn rất nhiều.

-

Sử dụng lưu huỳnh sẽ bớt đi một số công đoạn tinh chế khí, dẫn đến bớt đi được các thiết bị: lò tầng sôi, lọc điện khô, tháp rửa, lọc điện ướt từ đó giảm chi phí đầu tư.

-

Nếu sử dụng quặng pyrit làm nguyên liệu khi đốt sẽ dẫn đến tạo nhiều chất thải rắn nhất là xỉ pyrit rất khó xử lý, dẫn đến tăng chi phí đầu tư và thường gây ô nhiễm môi trường (thực tế thường kết hợp với sản xuất thép, lưu huỳnh là sản phẩm phụ). Muối sulfat là nguồn nguyên liệu phong phú để sản xuất axit sulfuric. Trong đó, được dùng nhiều nhất là CaSO 4. Tuy nhiên, khi dùng nguồn nguyên liệu này để sản xuất thì tiêu tốn vốn đầu tư cơ bản nên thường kết hợp với quá trình sản xuất ximăng.

Lưu huỳnh là sản phẩm từ mỏ thiên nhiên hoặc được thu hồi từ các nguồn khí thải (chủ yếu hiện nay là thu hồi từ các nhà máy lọc dầu). Nước ta không có mỏ lưu huỳnh và công nghiệp hóa dầu chưa phát triển nên phải nhập khẩu từ các nước trong khu vực như Singapore, Malaysia, Indonesia và các nước Trung Đông. Phương thức vận chuyển: bằng đường biển tới cảng Sài Gòn và sau đó bằng đường bộ về kho nhà máy. Khối lượng đóng gói: bao 50 kg, bao 1 tấn. Nhu cầu sử dụng của nhà máy: 20.000-21.000 tấn/năm. Lượng lưu huỳnh dự trữ tối đa: 3.400 tấn (2 tháng sản xuất). Yêu cầu về lưu huỳnh được sử dụng cho dây chuyền sản xuất: -

Lưu huỳnh dạng bột, hàm lượng S: ≥ 99,5%.

-

Độ ẩm: ≤ 2 %.

-

Độ tro: ≤ 0,5 %.

-

Acid tự do: ≤ 0,02 %.

-

Tạp chất khác: ≤ 0,1 %.

Báo cáo thực tập Quá trình & Thiết bị

Nhà máy hóa chất Tân Bình 2

Hình. Lưu huỳnh nguyên liệu dạng bột

II.2. Chất xúc tác Quá trình oxi hóa SO2 trên xúc tác được xem là quá trình oxi hóa dị thể. Có rất nhiều chất có khả năng xúc tác cho phản ứng oxi hóa này như các kim loại nhóm Platin, sắt oxit, đồng oxit, vanadi oxit,… Giai đoạn chuyển hóa SO2 thành SO3 trong dây chuyền sản xuất axit sulfuric của Nhà máy Hóa Chất Tân Bình 2 cũng sử dụng V2O5 làm chất xúc tác.

-

Các thành phần chính có trong xúc tác Vanadi: 

Oxit V2O5 là thành phần hoạt tính của xúc tác, chiếm khoảng 5 – 12% hàm lượng.



Muối của kim loại Kiềm (K, Na, Li, …) là chất kích động, làm tăng hoạt tính xúc tác lên hàng trăm lần. Tỉ lệ kim loại kiềm và vanadi oxit (Me 2O : V2O5) dao động từ 1:1 đến 6:1. Khi tăng tỉ lệ này lên, nhiệt độ hoạt tính xúc tác giảm và độ bền nhiệt tăng.



Ngoài nhóm kim loại kiềm, các nguyên tố nhóm Lantan (La, Ce, Pr, …) cũng là chất kích động tốt cho xúc tác Vanadi.



SiO2 ở dạng xốp (silicagel, zeolit, kali silicat,…) đóng vai trò chất màng, có tác dụng tăng bề mặt tiếp xúc pha của chất xúc tác và ổn định chất hoạt tính (V2O5) trên bề mặt xúc tác.

V2O5 được dùng làm xúc tác trong quá trình sản xuất H 2SO4 tại Nhà máy Hóa Chất Tân Bình 2 do các ưu điểm sau: -

Xúc tác V2O5 có hoạt tính mạnh và rẻ hơn các xúc tác khác (khoảng 130 triệu/m 3).

-

Độ nhiễm độc arsen của V2O5 kém hơn Pt vài ngàn lần.

-

Độ bền nhiệt, bền cơ học cao. Chất xúc tác Vanadi được chế tạo dưới dạng viên, hình trụ có gờ, vòng, hạt, hình cầu,...

Báo cáo thực tập Quá trình & Thiết bị

Nhà máy hóa chất Tân Bình 2

Hình. Các hình dạng của xúc tác V2O5 Nhà máy Hóa Chất Tân Bình 2 sử dụng xúc tác V2O5 có những đặc điểm sau: Loại

VK-38

Hình dáng

Thành phần chính

- Viên trụ có gờ.

- V2O5: 6 – 8%.

- Đường kính ngoài 10 mm.

- K2O: 9 – 10%.

- Đường kính trong 4 mm.

- SiO2:60 –

- Chiều dài trung bình: 9,5 – 12 mm.

65%.

Giới hạn nhiệt độ Có thể hoạt động liên tục ở 630oC và đạt đỉnh ở 650oC.

Bảng. Đặc điểm chất xúc tác V2O5 được Nhà máy sử dụng

II.3. Không khí Sử dụng không khí chứa 21% O2 và 79% N2 với lưu lượng 10.000 m3/h Oxy dùng trong quá trình oxy hóa S thành SO2 và oxy hóa SO2 thành SO3 (với sự có mặt của xúc tác V 2O5). Nitơ là khí trơ không tham gia phản ứng (tại điều kiện nhiệt, áp suất của lò). Không khí phải được lọc sạch bụi và sấy khô bằng axit sulfuric đến độ ẩm ≤0,01% hay 0,08 g/cm 3 khí. Nếu độ ẩm này vượt quá giới cho phép sẽ sinh ra mù axit ngay tại tháp chuyển hóa và tháp hấp thụ.

II.4. Nước Tại phân xưởng nước được sử dụng vào một số mục đích sau:

-

Hơi nước bão hoà dùng để hóa lỏng lưu huỳnh.

-

Nước ngưng xả ra từ các giàn gia nhiệt được dẫn về thùng chứa để sử dụng lại.

-

Nước dùng để pha vào axit monohydrat ở thùng tuần hoàn và pha loãng axit.

-

Nước mềm cấp cho nồi hơi để sản xuất hơi bão hòa cung cấp cho hầm nấu lưu huỳnh và

được bơm lên thùng chứa để tái sử dụng. Ở đây, chúng được xử lí rồi lại bơm đến nồi hơi.

Báo cáo thực tập Quá trình & Thiết bị

-

Nhà máy hóa chất Tân Bình 2

Nước làm lạnh axit là nước tuần hoàn tưới cho các dàn làm lạnh axit. Yêu cầu nước làm

lạnh phải có độ pH từ 7 – 7,5, nhiệt độ cao nhất không quá 35oC.

II.5.

Điện

Trong quá trình sản xuất điện được sử dụng để vận hành các trang thiết bị, máy móc.

II.6. Dầu DO Dầu DO là nhiên liệu để phục vụ cho việc khởi động lại xưởng sau mỗi lần dừng dây chuyền để đại tu, sửa chữa trong thời gian dài nhằm gia nhiệt cho các thiết bị như lò đốt lưu huỳnh, tháp tiếp xúc, tháp sấy,... Áp lực cấp dầu vào khoảng 8 kg/cm2. Lượng tiêu hao nguyên liệu cũng như nhiên liệu cho dây chuyền sản xuất trong 1 năm được liệt kê ở bảng dưới: STT 1 2 3 4 5

Nguyên liệu – Nhiên liệu Lưu huỳnh Xúc tác V2O5 Nước Điện Dầu DO

Đơn vị tính

Lượng tiêu hao

Tấn Tấn m3 kW Lít

23.000 1,5 70.000 4.000.000.000 15.000

Bảng. Lượng tiêu hao nguyên liệu – nhiên liệu để sản xuất axit sulfuric trong 1 năm (Số liệu năm 2019) 1.4. Các sản phẩm của nhà máy 1.4.1. Sản phẩm chính Thành phần axit sulfuric thành phẩm: - Hàm lượng H2SO4 98,3%. - Hàm lượng Fe < 0,02%. Lượng axit thành phẩm sản xuất được trong 1 năm: 69.000 tấn (số liệu năm 2019) 1.4.2. Chất thải Khí thải xả vào không khí với lưu lượng 7.000-8.000 m 3/h được kiểm soát không quá 0,05 mg SO 2 /m3 khí thải. Khí SO3 thoát ra ở thiết bị hay đường ống sẽ kết hợp với nước trong không khí ẩm tạo thành mù axit cho nên không được để hàm lượng SO3 trong không khí ở khu vực sản xuất quá 0,08 mg/m3. Nếu axit sulfuric bị rò rỉ từ một số thiết bị hay đường ống, phải tìm cách khắc phục chỗ rò rỉ ngay. Axit từ ống gang giàn làm lạnh rò ra làm nước tuần hoàn có tính axit, phải trung hòa dòng nước bằng vôi đến pH ¿ 7 – 7,5.

Báo cáo thực tập Quá trình & Thiết bị

III.

Nhà máy hóa chất Tân Bình 2

Quy trình công nghệ

III.1. Sơ đồ công nghệ

Hình 7: Sơ đồ quy trình sản xuất H2SO4 và các nguồn phát sinh chất thải

Báo cáo thực tập Quá trình & Thiết bị

Nhà máy hóa chất Tân Bình 2

III.2. Mô tả quy trình Quy trình sản xuất axit sulfuric tại Nhà máy Hóa chất Tân Bình 2 gồm 4 giai đoạn chính: -

Giai đoạn nấu chảy lưu huỳnh:

Nguyên liệu lưu huỳnh rắn từ kho chứa lưu huỳnh được công nhân nạp liệu vào hầm nấu chảy lưu huỳnh. Tại đây lưu huỳnh được gia nhiệt gián tiếp bằng hơi nước bảo hòa tan chảy thành lỏng ở nhiệt độ thích hợp. Lưu huỳnh lỏng sẽ được bơm vào lò đốt để thực hiện giai đoạn đốt cháy. -

Giai đoạn đốt cháy tạo khí SO2

Giai đoạn này được thực hiện trong lò đốt, tại đây lưu huỳnh lỏng cùng với dòng không khí khô gặp nhiệt độ cao sẽ tự bốc cháy tạo khí SO 2 và sinh nhiệt cung cấp nhiệt cho hai nồi hơi. Dòng khí SO2 sau khi qua nồi hơi để tận dụng nhiệt dư sẽ qua tháp lọc bụi trước khi vào tháp xúc tác chuyển hóa. -

Giai đoạn chuyển hóa SO2 thành SO3

Quá trình này được thực hiện ở tháp xúc tác chuyển hóa, tháp xúc tác có 4 lớp. Dòng SO2 sau quá trình lọc bụi được đưa vào lớp 1 của tháp xúc tác để chuyển hóa thành SO3,quá trình chuyển hóa là quá trình tỏa nhiệt nên hỗn hợp khí ra khỏi lớp 1 được đưa qua nồi hơi 2 để tận dùng nhiệt dư rồi quay lại lớp 2 của tháp chuyển hóa. Hỗn hợp khí ra khỏi lớp 2 được cho quay lại lớp 3 của tháp chuyển hóa. Hỗn hợp khí ra khỏi lớp 3 chủ yếu là SO 3 được đưa vào thiết bị trao đổi nhiệt để làm nguội chuẩn bị cho giai đoạn hấp thụ. -

Giai đoạn hấp thụ SO3 thành H2SO4

Quá trình hấp thụ SO3 là quá trình hấp thụ kép, giai đoạn này được thực hiện hai tháp hấp thụ I và tháp hấp thụ II. Tháp hấp thụ là tháp đệm, dung dịch hấp thụ là axit sulfuric đậm đặc 98,5% (oleum). Hỗn hợp khí SO3 từ lớp 3 sau khi được làm nguội được đưa vào đáy tháp hấp thụ I, dung dịch axit hấp thụ được tưới từ đỉnh tháp, quá trình hấp thụ diễn ra trên bề mặt lớp đệm tạo dung dich H2SO4 quay lại về bồn tuần hoàn axit. Hỗn hợp khí ra khỏi tháp hấp thụ 1 chủ yếu là SO 2 chưa chuyển hóa và một phần SO3

Báo cáo thực tập Quá trình & Thiết bị

Nhà máy hóa chất Tân Bình 2

chưa được hấp thụ sẽ cho quay lại lớp 4 vào lớp 5 của tháp chuyển hóa để chuyển hóa hòan toàn SO2 thành SO3. Dòng khi ra khỏi lớp 5 sẽ cho qua thiết bị làm trao đổi nhiệt để giảm nhiệt độ dòng khí trước khi cho hấp thụ kép ở tháp hấp thụ II. Quá trình hấp thụ diễn ra giống như tháp hấp thụ I. Dòng khí ra khỏi tháp hấp thụ II sẽ cho quá tháp xử lý khí dạng tháp đệm, dung dịch hấp thụ là Natri Hydroxide (NaOH) để hấp thụ phần nhỏ SO 2 và SO3 còn lại trong dòng khí. Dòng khí sạch sau tháp xử lý được thải ra môi trường. Dung dịch sau hấp thụ được thu hồi và cung cấp cho các khách hàng có nhu cầu sử dụng. Dòng thành phẩm axit sulfuric H 2SO4 từ hai tháp hấp thụ được hồi lưu về bồn tuần hoàn, tại đây dòng axit sulfuric được pha loãng tới nồng độ thích hợp rồi được bơm về hai bồn chứa axit thành phẩm. IV. Các thiết bị chính IV.1.Hầm lưu huỳnh  Nhiệm vụ: hóa lỏng lưu huỳnh rắn để chuẩn bị cho quá trình đốt.  Cấu tạo:

Hình 8: Hầm lưu huỳnh Chú thích: + 1: lớp gạch chịu nhiệt + 2: hệ thống cấp nhiệt bằng hơi nước + 3: bơm li tâm + 4: đường ra của lưu huỳnh lỏng -

Có 5 ngăn, cắc ngăn được bao bởi lớp gạch chịu nhiệt, trong các ngăn đều có các ống

Báo cáo thực tập Quá trình & Thiết bị

Nhà máy hóa chất Tân Bình 2

xoắn bằng thép để dẫn hơi nước bão hòa. -

Đầu tiên, lưu huỳnh được làm sạch một phần trong kho lưu huỳnh, sau đó được dẫn vào ngăn số 1,2 . Tại đây, lưu huỳnh được làm nóng chảy khi trao đổi nhiệt với ống xoắn dẫn hơi nước bão hòa, trên vách ngăn có một lỗ để lưu huỳnh lỏng chảy tràn qua ngăn 2.

-

Ngăn 2 được lắp các ống dẫn hơi nước như ngăn 1 để duy trình lưu huỳnh ở trạng thái lỏng, tại đây sảy ra quá trình lắng tự nhiên, các hạt bụi thô được lắng dưới tác dụng của trọng lực. Quá trình lắng tiếp tục xảy ra tương tự ở ngăn 3,4 và 5 để thu được lưu huỳnh tinh khiết hơn.

-

Trong ngăn 5 được lắp một máy bơm ly tâm trục đứng để bơm lưu huỳnh lỏng vào đường ống cho quá trình tiếp theo.

-

Hơi nước sau khi trao đổi nhiệt với lưu huỳnh sẽ đi vào ống xả để xả ra ngoài môi trường.

 Thông số kỹ thuật:  Kích thước hình học: -

Kích thước: 10910 x 5690 x 2430 mm

-

Diện tích trao đổi nhiệt: 68 m2

-

Thể tích hồ: 84 m3

-

Bề rộng ngăn 1/2/3/4/5: 1870 / 1970 / 1470 / 1470 / 1430 mm

-

Khoảng cách các ngăn: 460 mm

-

Đường kính ống truyền nhiệt: 60 mm  Các thông số hóa lý khác:

-

Áp suất: 7 bar

-

Nhiệt độ lưu huỳnh ra: 140 oC.

-

Lưu lượng lưu huỳnh lỏng đầu ra: 2,3 tấn/h

IV.2.Tháp sấy ( lưu ý cửa không vào và không khí ra bằng nhau = 800 mm)  Nhiệm vụ: Dùng để làm khô không khí ẩm trước khi đưa vào lò đốt bằng dung dịch hấp thụ là axit H2SO4 98.3%.  Cấu tạo:

Báo cáo thực tập Quá trình & Thiết bị

Nhà máy hóa chất Tân Bình 2

Hình 9: Tháp sấy Chú thích: + 1: Cửa tháo axit

+ 8: Tường gạch có lót gạch chịu axit

+ 2, 3, 4:  Lớp đệm ceramic

+ 9: Vỏ thép

+ 5: Mespad

+ 10: Cửa vào không khí ẩm

+ 6: Cửa ra không khí khô

+ 11: Máng tưới

+ 7: Ghi đỡ đệm -

Là tháp hấp thụ dạng đệm.

-

Vỏ tháp làm bằng thép CT38 không gỉ, vì tháp làm việc trong môi trường axit nồng độ cao nên bên trong tháp có lót lớp gạch chịu axit dày 120 mm để bảo vệ vật liệu.

-

Bên trong tháp bao gồm:  Dưới cùng là khoảng không gian trống cho không khí đi vào và axit đi ra.  Phần giữa là các lớp đệm với tổng chiều cao 6800 mm. Các lớp này bao gồm 7 lớp đệm sứ với đường kính: 10, 20, 50, 100, 150, 200 mm xếp chồng lên nhau theo thứ tự từ lớn đến nhỏ. Phía trên cùng của các lớp đệm là đệm yên ngựa được rải lộn xộn để tăng diện tích tiếp xúc giữa không khí ẩm và axit tưới.  Trên cùng là nắp và cửa người. Bên trong có lắp mespad để ngăn không cho mù axit bị

Báo cáo thực tập Quá trình & Thiết bị

Nhà máy hóa chất Tân Bình 2

cuốn theo dòng khí sau quá trình hấp thụ. Mespad có độ dày 200mm và đường kính là 3300mm, được cấu tạo từ các tấm lưới thép đan vào nhau. Bên dưới là một máng tưới axit dùng để phân phối đều axit cho toàn bề mặt đệm tránh hiện tượng phân bố cục bộ. Máng tưới được sử dụng là kiểu chảy tràn với kích thước (độ dày máng là 20mm, chiều cao là 350mm) và có lắp các ống chảy tràn đều nhau (đường kính 12mm và cao 250mm) được bố trí ở độ cao 8700mm tính từ đáy tháp.  Nguyên tắc hoạt động: -

Axit H2SO4 98.3% tưới từ trên đỉnh tháp xuống rồi theo máng tưới chảy xuống thấm ướt bề mặt đệm. Không khí đi từ dưới lên, tiếp xúc với axit trên bề mặt đệm; do axit có áp suất cân bằng hơi nước trên bề mặt rất nhỏ so với áp suất riêng phần của hơi nước trong không khí  động lực hấp thụ lớn không khí được sấy khô hoàn toàn. Không khí khô tiếp tục đi lên trên nhờ áp suất dương qua mespad, tại đay mù axit được giữ lại chảy ngược xuống dưới. Không khí khô ra khỏi thiết bị cung cấp cho các công đoạn khác.  Thông số kỹ thuật:  Kích thước hình học:

-

Đường kính trong của tháp: 3300mm.

-

Đường kính ngoài của tháp: 3500mm.

-

Chiều cao tháp: 14300mm.  Các thông số hóa lý khác:

-

-

Không khí: 

Lưu lượng vào tháp 18000 m3/h.



Nhiệt độ vào 30°C.



Nhiệt độ ra 60°C.



Áp suất khí vào 1700 mmH2O.



Áp suất khí ra 1800 mmH2O.

Axit H2SO4 98.3%: 

Lưu lượng tưới 100 m3/h.



Nhiệt độ vào 60°C.



Nhiệt độ ra 70°C.



Hàm ẩm của không khí sau khi sấy < 0.015%. IV.3. Lò đốt lưu huỳnh

Báo cáo thực tập Quá trình & Thiết bị

Nhà máy hóa chất Tân Bình 2

 Nhiệm vụ: Đốt lưu huỳnh lỏng thành lưu huỳnh ở dạng hơi để hơi lưu huỳnh khi gặp không khí sẽ bị oxi hóa tạo thành khí SO2.  Cấu tạo:

Hình .Lò đốt lưu huỳnh Chú thích:

1: cửa vào lưu huỳnh lỏng.



2: cửa dẫn hơi nước gia nhiệt cho vòi phun.



3: cửa ra hơi ngưng tụ.



4: béc phun lưu huỳnh.

7: tường gạch, vỏ ngoài thép.



5: cửa vào không khí khô.

8, 9, 10: tường ngăn.



6: cửa vào không khí khô.

11: cửa ra hỗn hợp khí SO2.

 - Lò có dạng hình trụ nằm ngang có thể tích khoảng 80 m3, dài 19 m, đường kính 3.500 m được chia làm 4 ngăn để tăng thời gian để đốt triệt để lưu huỳnh đồng thời chắn ngọn lửa tránh làm hỏng nồi hơi.  - Vỏ lò làm bằng thép A515, vì lò đốt làm việc ở nhiệt độ cao (950-1050 oC) nên bên trong được lót bằng 2 lớp gạch sa mốt A chịu lửa và 1 lớp gạch cao nhôm, mỗi lớp dày 114 mm, công dụng của lớp gạch này là bảo vệ vật liệu đồng thời giữ nhiệt cho lò khi lò có sự cố phải ngừng làm việc trong thời gian ngắn. Ngoài cùng phủ một lớp nhôm che mưa.  - Béc phun dài 2 m có nhiệm vụ phun lưu huỳnh vào lò.  Nguyên tắc hoạt động:  Lưu huỳnh sau khi nấu chảy và tách cặn được bơm thổi vào lò ở dạng sương

Báo cáo thực tập Quá trình & Thiết bị

Nhà máy hóa chất Tân Bình 2

mịn qua béc phun. Lưu huỳnh lỏng ở nhiệt độ khoảng 140 oC hóa hơi thành S2 gặp không khí vào lò ở đầu lò phản ứng tạo thành SO 2 (900oC). Phần lưu huỳnh chưa phản ứng hết tiếp tục qua 3 ngăn còn lại để phản ứng hoàn toàn.  Thông số kỹ thuật:

 * Kích thước hình học:  - Kích thước lò: 19000 x 3500 x 4200 mm.  - Thể tích lò: 80 m3.  - Chiều dài súng phun: 2000 mm.  - Trọng lượng lò: 135000 kg.

 * Các thông số hóa lý khác:  - Năng suất làm việc của lò (theo tỷ lệ không khí khô: lưu huỳnh): 25.000: 1,5 m3/h.  - Nhiệt độ làm việc của lò: 850 – 1100oC.  - Nhiệt độ lưu huỳnh vào: 140 oC.  - Nhiệt độ SO2 ra: 1050 oC.  - Nồng độ SO2 ra: 10 – 12%.  - Lưu lượng lưu huỳnh vào: 2,5 – 3 tấn/h.  - Lưu lượng không khí khô đi vào: 15000 m3/h.  - Áp suất lưu huỳnh vào: 4 bar. IV.4.Nồi hơi

 Nhiệm vụ: tạo ra hơi nước để cung cấp cho các thiết bị khác  Cấu tạo:

Báo cáo thực tập Quá trình & Thiết bị

Nhà máy hóa chất Tân Bình 2

Hình 11: Nồi hơi Chú thích:

-

+ 1: Cửa người

+ 8: Lớp gạch chịu nhiệt

+ 2: Lớp tôn

+ 9: Van an toàn

+ 3: Chùm ống truyền nhiệt

+ 10: Lớp bảo ôn

+ 4: Van xả đáy

+ 11: Vỏ thép

+ 5: Chân đế

+ 12: Ống dẫn hơi ra

+ 6: Đuôi lò đốt

+ 13: Ống dẫn nước vào

+ 7: Tấm ghi đỡ

+ 14: Ống dẫn khí SO2 ra

Nồi hơi có cấu tạo hình trụ nằm ngang, vỏ bằng thép, ngoài cùng bọc một lớp bảo ôn dày 100 mm bằng bông thủy tinh và một lớp nhôm tấm che mưa, bên trong có hệ thống ống truyền nhiệt gồm 310 ống bên trong. Hệ thống này sử dụng nước làm chất trao đổi nhiệt.

-

Một đầu nồi hơi nối liền với lò đốt được gọi là đuôi lò đốt và xây dựng bằng gạch chịu nhiệt bên ngoài là lớp tole 12mm A515.

-

Trên nồi hơi có van cung cấp nước vào, van dẫn hơi ra, 2 van xả đáy và 2 van an toàn.



Nguyên lí hoạt động:

-

Nồi hơi tận dụng nguồn nhiệt từ khí SO2 ra khỏi lò đốt có nhiệt độ khoảng 1050 °C. Ở đây hỗn hợp khí SO2 sẽ được đưa vào chùm ống truyền nhiệt và trao đổi nhiệt với nước. Lượng nước cấp vào nồi hơi ban đầu được gia nhiệt lên 100 - 110oC, sau khi trao đổi nhiệt với hỗn hợp khí SO2 từ lò đốt nước hóa hơi thành hơi nước bão hoà ở áp suất 22 kg/cm2, đồng thời có tác dụng hạ nhiệt độ dòng SO2 ra khỏi nồi hơi xuống còn 420 -

Báo cáo thực tập Quá trình & Thiết bị

Nhà máy hóa chất Tân Bình 2

440°C. Hơi nước bão hòa được đưa ra hóa lỏng lưu huỳnh.



Thông số kỹ thuật:  Kích thước hình học:

-

Bề dày vỏ thép: 25 mm

-

Bề dày lớp bảo ôn: 100 mm

-

Bề dày lớp tôn: 0.5 mm

-

Chiều dài nồi hơi: 6000 mm

-

Đường kính nồi hơi: 2100 mm

-

Đường kính ống dẫn nước vào: 200 mm

-

Đường kính ống dẫn dòng hơi nước ra: 300 mm

-

Đường kính ống dẫn dòng khí SO2 vào/ra : 600 mm  Các thông số hóa lý khác:

-

Nhiệt độ dòng khí SO2 vào: 1050 °C.

-

Nhiệt độ dòng khí SO2 ra: 420 - 440 °C.

-

Lưu lượng nước vào: 5570 kg/h.

IV.5 Tháp chuyển hóa: -

Nhiệm vụ: Là nơi xảy ra phản ứng chuyển SO 2 thành SO3 với sự có mặt của xúc tác V2O5.

-

Cấu tạo:

-

Cấu tạo chung: Tháp hình trụ đứng, gồm 5 lớp riêng rẽ có cấu tạo giống nhau được xếp chồng lên nhau và cố định bằng mối hàn. Bên ngoài tháp ở mỗi lớp được bố trí các ống dẫn khí vào, ra khỏi tháp, các cửa người. Bên trong tháp, lớp xúc tác và lớp thạch anh được rải đều trên các miếng ghi đỡ. Các ghi đỡ được giữ cố định bởi các cột trụ chạy dọc thân tháp.

-

Bố trí bên trong tháp được biểu diễn bởi hình sau:

Báo cáo thực tập Quá trình & Thiết bị

Nhà máy hóa chất Tân Bình 2

-

1,2,3,4,5: cửa vào dòng khí

-

SO2. 6,7,8,9,10: cửa ra dòng khí

-

SO3. -

11: lớp gạch chịu nhiệt.

-

12,13,14,15,16:

lớp

sỏi

thạch anh. -

17,18,19,20,21: lớp xúc tác.

-

Cấu tạo và chức năng từng bộ phận của 1 lớp tháp chuyển hóa:

-

_ Phần thân: hình trụ, vỏ ngoài được làm bằng thép A515, bên ngoài vỏ thép được bọc một lớp bảo ôn bằng tôn giúp hạn chế thất thoát nhiệt cho tháp. Đặc biệt ở lớp 1 do vận hành ở nhiệt độ cao nên để đảm bảo an toàn, ở đây được lót thêm một lớp gạch chịu lửa ở đáy và xung quanh thân. Ống dẫn khí SO 2 đi vào được đặt ở trên và ống dẫn khí SO3 đi ra đặt ở dưới.

-

_ Ghi đỡ: là nơi để đặt lớp sỏi thạch anh và lớp xúc tác. Ghi đỡ làm bằng gang, được ghép bởi 8 miếng ghi rời lại thành hình tròn. Trên bề mặt của các ghi có các rãnh có độ lớn vừa phải để cho dòng khí đi qua trong khi lớp xúc tác bị giữ lại. Các miếng ghi rời có những mảnh khuyết để khi ghép lại sẽ tạo thành các hình tròn cho các trụ xuyên qua. Trong mỗi lớp của tháp chuyển hóa, ghi đỡ sẽ được đặt phía trên so với cửa ra dòng khí SO3.

-

_ Lớp đệm: bằng sỏi thạch anh, bao gồm 2 lớp, 1 lớp được rải trên ghi đỡ và đồng thời ở dưới lớp xúc tác, lớp còn lại ở trên lớp xúc tác. 2 lớp này có độ dày bằng nhau. Lớp đệm phía trên có tác dụng giảm tốc độ dòng khí đi vào vì nếu

Báo cáo thực tập Quá trình & Thiết bị

Nhà máy hóa chất Tân Bình 2

dòng khí tiếp xúc với lớp xúc tác với tốc độ lớn sẽ khiến cho lớp xúc tác bị xáo trộn, hoặc bị vỡ. Lớp trên này cũng có tác dụng phân phối dòng khí đều theo tiết diện ngang của lớp xúc tác giúp nâng cao hiệu suất chuyển hóa. Lớp đệm bên dưới giúp bảo vệ lớp xúc tác khỏi sự ảnh hưởng của chất liệu làm ghi đỡ, đồng thời ngăn lớp xúc tác không bị rơi xuống bịt kín các rãnh khí trên tấm ghi. Ngoài ra, các lớp đệm này cũng có tác dụng duy trì nhiệt độ ổn định trên toàn bộ thể tích lớp xúc tác. -

_ Lớp xúc tác: V2O5 được rải trên các lớp đệm thành các lớp xúc tác hình trụ. Thể tích của lớp xúc tác thay đổi theo từng lớp tháp, được điều chỉnh thích hợp để tối ưu độ chuyển hóa của dòng khí.

-

_ Các cột trụ: làm bằng gang, bao gồm 1 trụ giữa và 8 trụ bên chạy dọc theo thân tháp, xuyên qua các lỗ trên bề mặt các ghi đỡ, giúp cố định các tấm ghi. Các trụ này không phải ở dạng nguyên khối mà được chia làm 2 phần. Phần dưới được hàn dính với đáy tháp. Sau khi cho các tấm ghi vào trong tháp, phần trên của trụ mới được hàn vào đỉnh tháp, và cho xuyên qua các lỗ ghi. Ban đầu đường kính của trụ lớn hơn các lỗ trên tấm ghi, sau đó được làm cho nhỏ lại để xuyên qua rồi cho trở lại kích thước ban đầu để cố định ghi một cách chắc chắn.

-

_ Cửa người: ở mỗi lớp tháp, cửa người được bố trí ở 2 vị trí. Một cửa nằm phía trên so với vị trí lớp xúc tác để có thể thay thế lớp đệm, lớp xúc tác khi chúng họat động kém hiệu quả hoặc gặp phải sự cố. Cửa còn lại nằm bên dưới tấm ghi đỡ dùng để vệ sinh, bảo trì ghi đỡ khi cần thiết.

-

Kích thước hình học

-

Kích thước hình học của tháp chuyển hóa được trình bày trong bảng sau: Dạng kích thước

Thông số

Báo cáo thực tập Quá trình & Thiết bị

Nhà máy hóa chất Tân Bình 2

Chiều cao tháp

18.750 (mm)

Đường kính trong của tháp

4.500 (mm)

Bề dày lớp thép

12 (mm)

Bề dày lớp bảo ôn

100 (mm)

Bề dày lớp gạch chịu nhiệt (lớp 1)

300 (mm)

Đường kính ống dẫn khí

800 (mm)

Bề dày ống dẫn khí

8 (mm)

Bán kính miếng ghi rời

2.100 (mm)

Bề dày ghi đỡ

100 (mm)

Vị trí ghi đỡ

Cách đáy tháp 1.500 (mm)

Kích thước rãnh ghi

4 (mm)

Chiều dài rãnh ghi

340 (mm)

Khoảng cách các cụm rãnh ghi

35 (mm)

Bề dày lớp đệm

200 (mm)

Thể tích lớp xúc tác

Lớp 1: 7 (m3) Lớp 2: 10 (m3) Lớp 3: 11 (m3) Lớp 4: 12 (m3) Lớp 5: 14 (m3)

Chiều cao cột trụ

18.750 (mm)

Đường kính trụ giữa

200 (mm)

Đường kính trụ bên

80 (mm)

Đường kính cửa người

600 (mm)

-

Nguyên lý họat động:

-

Dòng khí SO2 được đưa vào một lớp của tháp chuyển hóa thông qua ống dẫn khí vào ở trên, đi vào phần không gian trống phía trên. Sau đó dòng khí sẽ đi qua lớp đệm bằng sỏi thạch anh thứ 1, giảm tốc độ và phân tán đều vào lớp xúc tác V2O5 để phản ứng xảy ra tạo SO 3. Sau đó dòng khí đi qua lớp đệm thứ 2, xuyên qua các rãnh trên bề mặt ghi đỡ xuống phần không gian trống phía dưới rồi đi ra ngoài thông qua ống dẫn khí ở đáy. Vì sự chuyển hóa là không hoàn

Báo cáo thực tập Quá trình & Thiết bị

Nhà máy hóa chất Tân Bình 2

toàn nên sau đó dòng khí sẽ được tiếp tục được điều chỉnh đến nhiệt độ thích hợp và cho vào các lớp chuyển hóa cao hơn để tăng lượng SO3 trong dòng khí. -

Thông số kỹ thuật:

-

Các thông số kỹ thuật được trình bày trong bảng sau:

Nhiệt độ (vào/ra )

Lớp 1

Lớp 2

Lớp 3

Lớp 4

Lớp 5

410/6000 C

430/4900 C

425/4300 C

430/4350 C

415/4250 C

Áp suất Lưu lượng khí Hiệu suất chuyển hóa

Áp suất thường p = 1 (atm) Q = 7.000 (m3/h) 70%

86%

94%

97%

99,8%

-

Nguyên tắc vận hành: _ Đảm bảo nhiệt độ của tháp trong khoảng 400-6000C. Thường xuyên kiểm tra nhiệt độ vào, ra các lớp tháp của dòng khí.

-

_ Sau một thời gian tiến hành kiểm tra cơ tính, họat tính các lớp đệm, lớp xúc tác, nếu cần thiết thì thay mới. Kiểm tra và bảo trì ghi đỡ nếu cần thiết.

-

_ Nếu vận hành lại tháp từ trạng thái nghỉ thì trước hết cần thổi không khí nóng vào tháp để làm nóng tháp. Khi nhiệt độ trong tháp trên 400 0C mới tiến hành thổi khí SO2 vào để bắt đầu quá trình chuyển hóa.

IV.6.Tháp hấp thụ 1 ( tương tự như tháp sấy)  Nhiệm vụ: Dùng để tách SO3 ra khỏi hỗn hợp khí ở 3 lớp đầu tiên bằng cách hấp thụ vào axit H2SO4 98.3%.  Cấu tạo

Báo cáo thực tập Quá trình & Thiết bị

Nhà máy hóa chất Tân Bình 2

Hình 13: Tháp hấp thụ 1 Chú thích: + 1: Cửa tháo axit

+ 8: Tường gạch có lót gạch chịu axit

+ 2, 3, 4: Lớp đệm ceramic

+ 9: Vỏ thép

+ 5: Nến lọc mù

+ 11: Cửa vào hỗn hợp khí SO3

+ 6: Cửa ra hỗn hợp khí hoàn lưu

+ 12: Máng tưới

+ 7, 10: Ghi đỡ  nến lọc mù và đỡ đệm -

Tương tự như Tháp sấy khí, Tháp hấp thụ 1 dạng đệm, hình trụ vỏ thép bên trong lót gạch chịu axit. Đường kính ngoài 3500mm, đường kính trong 3300mm, cao 14300mm, tháp được chia 3 phần: 

Phần dưới là khoảng không trống để đường khí đi vào và axit đi ra.



Phần giữa là các lớp đệm với tổng chiều cao 6800 mm. Các lớp này bao gồm 7 lớp đệm sứ với đường kính: 10, 20, 50, 100, 150, 200mm xếp chồng lên nhau theo thứ tự từ lớn đến nhỏ. Phía trên cùng của các lớp đệm là đệm yên ngựa được rải lộn xộn để tăng diện tích tiếp xúc giữa không khí ẩm và axit tưới. Phần giữa thực hiện quá trình hấp thụ bằng các lớp đệm sứ có tổng chiều cao 6800mm với các đường kính khác nhau (10, 20, 50, 100, 150, 200mm) xếp chồng lên nhau và lớp đệm yên ngựa rải lộn xộn trên lớp đệm gạch để tăng diện tích tiếp xúc giữa dòng khí hỗn hợp và axit tưới.

Báo cáo thực tập Quá trình & Thiết bị



Nhà máy hóa chất Tân Bình 2

Phần trên cùng bao gồm nắp tháp có ống khí ra và cửa người. Bên trong có lắp bộ phận lọc mù để lọc mù axit bị cuốn theo dòng khí sau quá trình hấp thụ. Thiết bị lọc mù được cấu tạo bên ngoài là khung thép, bên trong là bông thủy tinh có khả năng lọc được các giọt mù có kích thước 320 x 70 x 80 mm. Bên dưới là một máng tưới axit dùng để phân phối đều axit cho toàn bề mặt đệm tránh hiện tượng phân bố cục bộ. Máng tưới được sử dụng là kiểu chảy tràn với kích thước (độ dày máng là 20mm, chiều cao là 350mm) và có lắp các ống chảy tràn đều nhau (đường kính 12mm và cao 250mm) được bố trí ở độ cao 8700mm tính từ đáy tháp.

 Nguyên lý hoạt động: -

Hỗn hợp khí ra khỏi lớp 3 của tháp chuyển hóa được đưa vào tháp hấp thụ 1 từ dưới lên, axit 98.3% tưới từ trên xuống. Sự tiếp xúc pha xảy ra trên bề mặt đệm. SO 3 được hấp thụ vào pha lỏng, hỗn hợp khí còn lại qua nến lọc mù hơi axit được giữ lại, SO 2 chưa chuyển hóa được đưa trở lại tháp tiếp xúc để được oxi hóa hoàn toàn SO2 thành SO3.

-

Thông số kỹ thuật

THÁP HẤP THỤ

Báo cáo thực tập Quá trình & Thiết bị

Chiều cao tháp

THÁP HẤP THỤ 1

Hình dạng và kích thước của nắp tháp Nhiệt độ dòng khí SO3 đi vào tháp Đường kính trong của tháp Đường kính ngoài Áp suất dòng khí SOcủa vào tháp 3 đitháp Đường kính cửa tháo axit Nhiệt độ dòng khí SO3 ra khỏi tháp Đường kính cửa vào hỗn hợp khí

Nhà máy hóa chất Tân Bình 2

14300 mm Hình nón, 3500 mm 135℃ 3200 mm 3500 mm 500mmH20 220 mm 60℃ 800 mm

Áp suất dòng khí SO3 ra khỏi tháp Đường kính cửa thoát khí

800 mmH20 800 mm

Bề dày lớp vỏ thép Nhiệt độ dòng H2SO4 đi vào tháp Bề dày lớp tường gạch chịu axit

12 mm 65℃ 230x114x65 mm

Số nến lọc mù, kích thước mỗi cái Nhiệtnến độ và dòng H2sắp SO4xếp ra khỏi cách nến tháp Bề dày ghi đỡ nến và chiều cao của ghi tính từ đáy tháp Kích thước máng tưới và chiều cao tính từ đáy tháp

5; 1200 mm 86℃ 10800 mm 3200x450x350x; 9300 mm

Kích thước và số lượng ống chảy tràn trong máng tưới

15x320; 360 mm

Số lớp đệm và kích thước mỗi đệm Bề dày, hình dạng và chiều cao tính từ đáy tháp của ghi đỡ đệm

Tổng khối lượng 41m3

Độ nghiêng của máng dưới đáy tháp để tháo axit ra ngoài

200 mm; hình cầu; 1800 mm

30

IV.7.Tháp hấp thụ 2 Nhiệm vụ: Dùng để hấp thụ khí SO3 sau khi ra khỏi lớp xúc tác thứ tư của tháp chuyển hóa bằng axit H2SO4. Cấu tạo: Tương tự tháp hấp thụ 1. Phía trên cùng của tháp là nắp nối với ống thải khí để đi qua bộ phận xử lý khí thải.

Báo cáo thực tập Quá trình & Thiết bị

Nhà máy hóa chất Tân Bình 2

THÁP HẤP THỤ 2 Nhiệt độ dòng khí SO3 đi vào tháp

80℃

Nhiệt độ dòng khí SO3 ra khỏi tháp

50℃

Nhiệt độ dòng H2SO4 đi vào tháp

77℃

Nhiệt độ dòng H2SO4 ra khỏi tháp

81℃

Khí thải: hàm lượng SO2 khống chế

< 300 mg/Nm3 (QCVN 19:2009)

hông số kỹ thuật:

T