Quá trình sản xuất axit và các vấn đề môi trường

Hoá lỏng lưu huỳnh Thuyết minh dây chuyền - Lưu huỳnh từ kho chứa 0 đưa vào thiết bị hóa lỏng 1.Tại đây lưu huỳnh được hóa lỏng bằng dàn gia nhiệt.. Trong thiết bị hóa lỏng có bố trí các

Chương 2: Các công đoạn sản xuất, quy trình công nghệ sản xuất axit:

Chú thích:

• 4 công đoạn chính:

- Hoá lỏng lưu huỳnh

- Lò đốt lưu huỳnh

- Oxy hoá SO2 thành SO3

- Hấp thụ tạo H2SO4

1 Hoá lỏng lưu huỳnh

Thuyết minh dây chuyền

- Lưu huỳnh từ kho chứa (0) đưa vào thiết bị hóa lỏng (1).Tại đây lưu huỳnh được hóa lỏng bằng dàn gia nhiệt Trong thiết bị hóa lỏng có bố trí các cụm trao đổi nhiệt bằng hơi nước bão hòa áp suất 6at, nhiệt độ 160º± 2ºC đi trong các ống xoắn ruột gà để gia nhiệt hóa lỏng lưu huỳnh Để tăng cường hóa lỏng, trong thiết bị hóa lỏng có bố trí thiết bị khuấy trộn để tăng tốc độ của quá trình hóa lỏng lưu huỳnh Lưu huỳnh sau khi được hóa lỏng chảy tràn sang thùng lắng (2) để lắng cặn Cặn trong lưu huỳnh lỏng được lắng xuống đáy và định kì tháo xả ra ngoài Thùng lắng là thiết bị 2 vỏ, hơi đi giữa 2 vỏ có tác dụng duy trì nhiệt độ của lưu huỳnh lỏng ở nhiệt độ 140- 145ºC

- Lưu huỳnh lỏng sau khi được lắng cặn tiếp tục chảy tràn sang thùng chứa (3), tại thùng chứa có bố trí bơm kiểu nhúng chìm để bơm lưu huỳnh lên các thùng trung gian đầu lò đốt của các dây chuyền axit số 1, 2, 3 Để duy trì nhiệt độ lưu huỳnh, tại các thùng chứa lưu huỳnh trung gian đầu lò đốt cũng bố trí áo hơi để gia nhiệt

- Quá trình hóa lỏng lưu huỳnh luôn luôn có hơi nước bay ra với khí H2S và hơi lưu huỳnh Để khử hơi này, tại bộ phận hóa lỏng có bố trí hệ thống quạt hút và thiết bị

dập hơi lưu huỳnh bằng nước, tháp hấp thụ H2S (5) bằng dung dịch kiềm để xử lý khí thải trước khi thải ra ngoài trời H2S được hấp thụ bằng kiềm trong tháp hấp thụ (5), tuy nhiên để tăng hiệu suất hấp thụ khí H2S, người ta dùng phoi sắt đổ trong tháp để hấp thụ H2S tạo FeS, đồng thời giảm nồng độ H2S trong nước và tuần hoàn lại nước hấp thụ Hiệu suất của phản ứng hấp thụ tăng khi nhiệt độ giảm nên dung dịch hấp thụ được giải nhiệt trước khi tuần hoàn

2 Lò đốt lưu huỳnh

- Không khí ẩm ngoài trời được hút vào đáy tháp sấy khí (5), axít 98,3% được tưới

từ trên xuống để hấp thụ ẩm có trong không khí sau đó đi qua tháp tách tia bắn, không khí khô đạt hàm ẩm trong khí < 0,015% thể tích và tia bắn axít kéo theo < 0,005mg/m3 được hút về quạt thổi khí (4), theo đường đẩy quạt thổi khí không khí khô sau khi tách giọt axít được nâng nhiệt độ lên 150 ± 100C nhờ trao đổi nhiệt rồi cung cấp vào lò đốt Lưu huỳnh (7) Lưu huỳnh lỏng được bộ phận hoá lỏng Lưu huỳnh cấp vào thùng chứa trung gian đầu lò, có nhiệt độ 142 ÷ 1450C được bơm vào lò đốt (7), qua van điều khiển lưu lượng cho phù hợp Cùng lúc đó nhiên liệu từ thùng chứa DO (6) được bơm cấp vào lò đốt, nơi sự đốt cháy lưu huỳnh với oxy trong không khí xảy ra theo phản ứng sau;

S + O2 = SO2 + Q1 (phản ứng toả nhiệt)

3 Oxy hoá SO2 thành SO3

- Hỗn hợp khí sau lò có nhiệt độ 950 25oC đưa sang nồi hơi (8), để giảm nhiệt độ hỗn hợp khí

- Hơi nước bão hoà 25at ra khỏi nồi hơi (8) được điều chỉnh giảm áp suất còn 6 at đưa lên ống hơi chung phục vụ cho sản xuất chung Hỗn hợp khí sau nồi hơi (8),

có nồng độ SO2= 9,5 0,5% V, sau khi pha với khí nóng đạt nhiệt độ 420-4300C với lưu lượng Q = 27000 29000 m3 /h đi vào thiết bị lọc gió nóng (9) giữ lại cặn cơ học rồi vào tháp tiếp xúc (11)

- Sau lớp 1, hỗn hợp khí đạt mức chuyển hoá X1= 6670%, nhiệt độ 600oC được hạ nhiệt độ xuống còn 440oC để đi vào lớp 2 nhờ thiết bị trao đổi nhiệt (10) và van điều khiển tự động Ở đây, khí SO3 nóng được đi vào thiết bị bên trong ống trao đổi nhiệt, khí SO2 nguội hơn đi bên ngoài ống Sau thiết bị trao đổi nhiệt (10), hỗn hợp khí SO3 đạt nhiệt độ 440oC đi vào lớp xúc tác 2, khí SO2 đạt nhiệt độ 415oC đi vào lớp xúc tác 4 của máy tiếp xúc (11)

- Trong lớp 2 tiếp tục xảy ra phản ứng chuyển hoá khí SO2 thành SO3 nhờ vai trò của chất xúc tác Sau lớp 2, hỗn hợp khí đạt mức chuyển hoá X2 88%, nhiệt độ

500oC đi vào trao đổi nhiệt (10) để hạ nhiệt độ xuống còn 430oC để vào tiếp lớp xúc tác 3 Có van không khí số để điều chỉnh nhiệt độ không khí về lò và điều chỉnh gián tiếp nhiệt độ khí vào lớp xúc tác 3

- Qua lớp 3 hỗn hợp khí tiếp tục được phản ứng chuyển hoá SO2 thành SO3 với hiệu suất đạt 96% Hỗn hợp khí sau lớp 3 có nhiệt độ 455oC được đưa đi hạ nhiệt độ còn < 160oC để đến tháp hấp thụ thứ nhất số 301, nhờ có 2 tháp trao đổi nhiệt.Tháp trao đổi nhiệt ngoài thứ nhất (10), tác nhân nguội là hỗn hợp khí SO2

có nhiệt độ 55-60oC từ tháp lọc mù đến đi bên ngoài ống trao đổi nhiệt, hỗn hợp khí đi bên trong ống Thiết bị trao đổi nhiệt thứ hai (10) là tháp làm nguội khí SO3

vị trí Tác nhân làm nguội là không khí ẩm tự nhiên ngoài môi trường được hệ thống quạt đẩy vào tháp đi bên ngoài ống trao đổi nhiệt, hỗn hợp khí SO3 đi bên trong ống Ra khỏi lớp III khí SO2 được chuyển hoá từ 95 ÷ 96,5%V, 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 < 165oC rồi đi vào hấp thụ trung gian (12) để hấp thụ lượng SO3 đã tạo thành của 3 lớp chuyển hoá

sau đó qua các tháp tách mù (là chất có hại cho xúc tác và thiết bị) rồi được nâng

nhiệt nhờ các trao đổi nhiệt từ 500C 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 tháp hấp thụ cuối (13)

4 Công đoạn hấp thụ cuối

- Hỗn hợp khí sau chuyển hoá lần 2 tại lớp 4 tháp tiếp xúc (11) với mức chuyển hoá đạt 99,87% có nhiệt độ 4270C, được đưa qua thiết bị TĐN (10) để hạ nhiệt độ xuống 1500C sau đó đưa vào tháp hấp thụ cuối (13) Tháp hấp thụ cuối được tưới bằng axít H2SO4 nồng độ 98,3 ± 0.4% để hấp thụ lượng SO3 trong hỗn hợp khí, lưu lượng axít tưới 160m3/h, nhiệt độ tưới 45÷ 520C Dung dịch axít chảy tại tháp hấp thụ cuối có nồng độ 98,33%, nhiệt độ 55÷620C một phần chảy tuần hoàn về thùng chứa axít, phần còn lại được bổ sung sang thùng chứa của hệ thống sấy-hấp thụ

trung gian Hỗn hợp khí sau tháp hấp thụ cuối đạt mức hấp thụ đạt 99,99%, có nhiệt độ 550C, được đưa qua bộ phận khử mù dạng tấm trên đỉnh tháp

- 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.(14)