CHUYEN ĐỀ : XÂY DỰNG BÁO CÁO XỬ LÝ PHÂN TÍCH SỐ LIỆU ĐẦU RA LĨNH VỰC SẢN XUẤT PHÂN DAP

Amoniac lỏng sẽ được bơm tới thiết bị phân ly V0301và tới thiết bị đốt nóng amoniac E0301, để làm nóng amoniac lỏng theo tiêu chuẩn qui định của ống phản ứng R0302 và hệ thống amoniac K0

i

BỘ CÔNG THƯƠNG HIỆP HỘI CÔNG NGHIỆP MÔI TRƯỜNG VIỆT NAM

-

TÊN NHIỆM VỤ Hướng dẫn áp dụng hệ thống quản lý năng lượng ISO 50001 :2011 cho cơ sở phân bón ngành hóa chất trên cơ sở tích hợp với các hệ

thống quản lý khác

CHUYEN ĐỀ : XÂY DỰNG BÁO CÁO XỬ LÝ PHÂN TÍCH SỐ LIỆU

ĐẦU RA LĨNH VỰC SẢN XUẤT PHÂN DAP

Đơn vị chủ trì Người thực hiện

Hiệp hội CNMT Việt Nam

Hà Nội, 2015

là một chương trình hành động tổng quát hướng tới việc thực hiện những mục tiêu của doanh nghiệp, giúp doanh nghiệp phát triển theo định hướng đã đề ra Trước sự chuyển đổi của thị trường phân bón từ cung nhỏ hơn cầu sang cung vượt cầu và tính cạnh tranh trên thị trường ngày càng cao thì việc xây dựng, hoạch định chiến lược để phát triển doanh nghiệp có định hướng lâu dài đối với các doanh nghiệp hoạt động trong lĩnh vực này là hết sức cần thiết

Theo đánh giá của nhiều chuyên gia hiện nay tình trạng sản xuât và tiêu thụ phân bón có nhiều khó khăn, cùng với đó là những rào cản thương mại, môi trường,

kỹ thuật, bên cạnh đó sự cạnh tranh không lành mạnh của thị trường khiến ngành phân bó đang gặp khó khăn

Sản xuất phân bón trong nước đến nay đã có gần 150 cơ sở sản xuất của nhiều thành phân kinh tế với nhiều chủng loại: ure, lân, lân nung chảy, phân vi sinh, phân sinh hóa, phân phun lá, Phân DAP được sản với hai doanh nghiệp chính hình với hơn 1420 chủng loại và còn có các loại tên riêng khác chưa đưa vào danh mục như: Crowmore, Nutraphos, Bioted, Harted…Biên LNG bình quân của khâu này là 20,0%

3

Hình 1: Phân bố sản xuất phân bón

1.2 Tổng quan & Hiện trạng sản xuất phân bón DAP

Phân DAP, hiện sản xuất trong nước tại nhà máy DAP Đình Vũ 330.000 tấn/năm, đến nay 2015 có thêm nhà máy DAP Lào Cai công suất 330.000 tấn/năm

và theo kế hoạch của Thủ tướng từ nay đến hết năm 2015 sẽ có thêm một nhà máy DAP nữa hoặc nâng công suất hiện có của DAP Đình Vũ lên thêm 330.000 tấn/năm Sau 2015 sản xuất trong nước có thể đạt tới gần 1 triệu tấn DAP/năm, cơ bản đáp ứng đủ nhu cầu trong nước

DAP có công thức hóa học là (NH4)2HPO4, cung cấp 2 thành phần dinh dưỡng quan trọng nhất cho cây trồng là P2O5 và Nitơ Do có 2 thành phần dinh dưỡng được hình thành bởi phản ứng hóa học nên tên gọi đầy đủ là phân bón phức hợp Diamomonium phosphate, viết tắt là DAP

Phân DAP phù hợp cho các loại cây trồng và thổ nhưỡng VN; khác hẳn với phân đơn thông thường có tính kiềm hoặc tính axit thì phân DAP được hình thành trên cơ sở phản ứng trung hòa nên nó là trung tính tốt cho cây và không ảnh hưởng đến thổ nhưỡng Có thể bón trực tiếp cho các loại cây từ cây lương thực như lúa ngô khoai sắn đên cây công nghiệp như cà phê, hạt tiêu phù hợp với cả cây ăn quả, cây cho hoa, cây lấy lá, cây cảnh

4

Nhu cầu phân bón nước ta là khá lớn Việc đáp ứng đủ nhu cầu trong nước

và có thể xuất khẩu ra nước ngoài đang là nhiệm vụ của ngành sản xuất phân bón nước ta hiện nay

1.3 Quá trình sản xuất phân bón DAP

1.3.1 Năng suất xưởng và đặc tích sản phẩm

Thông số nguyên liệu và sản phẩm:

Dầu phủ, dầu mazút

Nước công nghiệp

Khí đo lường, khí nén CN và hơi LP/MP

b Sản phầm:

Amoniac lỏng sẽ được bơm tới thiết bị phân ly V0301và tới thiết bị đốt nóng amoniac E0301, để làm nóng amoniac lỏng theo tiêu chuẩn qui định của ống phản ứng R0302 và hệ thống amoniac K0301

Axit sunphuric thường được dùng như nguyên liệu thô duy nhất để điều chỉnh Axit sunphuric được bơm từ thùng chứa axit sunphuric V0304 và thông thường sẽ được đưa vào thiết bị phản ứng tiền trung hòa R0301, và thùng đựng sản phẩm của thiết bị phản ứng tiền trung hòa V0312 và thiết bị lọc khí thải X0304

Sản phẩmđược nạp tới phễu chứa dầu tràn V0313 nằm ở phía trên đỉnh của băng tải L0309 Nó được vận chuyển từ L0309 tới thang máy gầu nâng L0311 và tiếp tục được nạp tới phễu tiếp liệu V0311 Công suất nạp tiếp liệu là 20 m3/h, và được trang bị bằng bộ kích hoạt phễu tiếp nhiên liệu để tránh sản phẩm bị phình nở

và tích tụ ở bên trong Điểm khử bụi được đặt ở trên đầu của phễu tiếp liệu để tránh bụi thải ra ngoài Mức độ chứa ở phía bên trong của phễu tiếp liệu được điều khiển bằng cân cell và sẽ chuyển các chỉ số trọng lực sang mức phần trăm

Thiết bị cân của phễu tiếp liệu (được đo bằng cảm biến tải trọng) sẽ được chuyển thành số đo mức, với chỉ số báo động cao hoặc thấp Chỉ số báo động cao, được báo hiệu cục bộ, sẽ khuyên nhà vận hành không nạp thêm nữa Ngoài công tắc có mức báo động cao LAH3100 được cài đặt, để kích hoạt khoá liên động của phần nguyên liệu thô, dừng băng tải tiếp liệu L0309

6

Dưới thùng còn có một băng tải tiếp liệu W0304 kiểm soát tốc độ để điều chỉnh việc tiếp liệu trong qui trình này, gồm có một cân tự động điện tử có thể tự động đo và điều chỉnh lượng nạp từ hệ thống DCS của phòng điều khiển Khi phễu tiếp liệu đã được cấp ở trên loading cells, chúng sẽ cung cấp các chỉ số phụ về lượng tiếp liệu thực cần nạp vào hệ thống hạt tuần hoàn

Những nguyên liệu rắn từ bộ phận cung cấp nguyên liệu sẽ được gom lại băng tải tuần hoàn L0301, tại đây chúng sẽ gom những nguyên liệu rắn đã được tái chế, được thải ra từ một số điểm của phân xưởng, rồi sau đó sẽ chuyển chúng tới sàng hạt M0301 thông qua một gầu nâng L0306

1.2 Quá trình trung hòa:

a Nguyên lý chung:

Dựa trên phản ứng trung hoà giữa amoniac với axit photphoric và lượng nhỏ axit sulfuric:

H2SO4 + 2NH3(l) → (NH4)2SO4 (AMS) + 1500 kcal/kg (1)

H2SO4 + 2NH3(g) → (NH4)2SO4 (AMS) + 1800 kcal/kg (2)

H3PO4 + NH3(l) → NH4H2PO4 (MAP) + 1200 kcal/kg ; N/P = 1 (3)

H3PO4 + NH3(g) → NH4H2PO4 (MAP) + 1500 kcal/kg ; N/P = 1 (4)

NH4H2PO4 + NH3(l) → (NH4)2HPO4 (DAP) + 900 kcal/kg; N/P = 2 (5)

NH4H2PO4 + NH3(g) → (NH4)2HPO4 (DAP) + 1200 kcal/kg; N/P = 2 (6)

Phản ứng đầu tiên luôn xảy ra trong ống phản ứng R0302, trong khi đó phản ứng thứ hai xảy ra trong hệ thống rửa khí và thiết bị phản ứng tiền trung hòa R0301

Phản ứng (3) thường xảy ra trong ống phản ứng R0302 Khi amoniac ở trạng thái hơi, phản ứng (4) sẽ xảy ra trong hệ thống rửa khí và thiết bị phản ứng tiền trung hòa R0301

Phản ứng (5) xảy ra trong ống phản ứng và thùng tạo hạt Phản ứng (6), phản ứng cuối cùng chỉ xảy ra ở thiết bị phản ứng tiền trung hòa

7

Phản ứng (1) và (2) mạnh hơn các phản ứng còn lại, vì amoniac có xu hướng như sau: đầu tiên nó sẽ phản ứng với axit sulfuric, rồi khi phản ứng trung hoà giữa hydro của axit sulfuric đầu tiên kết thúc thì phản ứng tiếp theo mới xảy ra

Ngoài các phản ứng chính nêu trên, những phản ứng phụ khác cũng xảy ra, giữa amoniac, axit photphoric và một số tạp chất Hơn 100 sản phẩm được tạo ra từ những phản ứng khác nhau, hàm lượng từ mức ppm đến 1% axit photphoric

b Thiết bị phản ứng tiền trung hòa R0301:

Phản ứng giữa amoniac và axit photphoric xảy ra trong thiết bị phản ứng tiền trung hòa R0301 Thùng phản ứng này có trang bị cánh khuấy A0301 để loại bỏ lượng bọt và cải thiện việc hấp thụ amoniac, đồng nhất nhiệt độ và duy trì hàm lượng rắn trong khi dừng

Hai máy bơm của thiết bị phản ứng tiền trung hòa với đường ống có vỏ bọc hơi và hệ thống đo lường độc lập sẽ được cung cấp để tạo ra một số lượng bùn của amoniphotphat ổn định từ thiết bị phản ứng tiền trung hòa tới thùng tạo hạt M0301 Ngoài ra còn có một đường dẫn hồi lưu chung của cả hai bơm P0301A/B là loại máy bơm có công suất thay đổi, được điều khiển bằng bộ điều khiển biến tần, do vậy có thể không cần phải sử dụng van điều khiển

Thiết bị bốc hơi thấp áp với công dụng làm làm sạch thiết bị phản ứng tiền trung hòa, máy bơm bùn và đường ống của nó Thiết bị này sẽ được nối với tất cả các ống phun amoniac và đường ống của máy bơm bùn từ máy bơm P0301A/B đến thùng tạo hạt Bơm này vận hành theo yêu cầu, khi đó cần sử dụng amoniac lỏng thay cho hơi nước Thiết bị phản ứng tiền trung hòa này nếu cần thiết có thể vận hành bằng NH3 lỏng thay cho NH3 khí

Chỉ tiêu công nghệ:

- Nhiệt độ : 110 -1200C

- Tỷ lệ phân tử N/P : 1,4 -1,55

- Axit photphoric : 42 – 45% P2O5

- Hàm lượng P2O5 trong khoảng 40 – 43%

- Hàm lượng rắn không lớn hơn 87%

- Tỉ lệ N/P của bùn amoniphotphat trong thùng không lớn hơn 1,55

- Nhiệt độ thùng phản ứng trong khoảng 100 – 1250C

c Thiết bị phản ứng ống:

8

Phản ứng giữa amoniac lỏng và axit photphoric diễn ra trong ống phản ứng R0302, gồm có một đầu trộn và ống phân phối nước, phần cuối sẽ được nối trực tiếp với phía bên trong phần quay của thùng tạo hạt

Axit được nạp vào trong ống phản ứng sẽ được tạo thành bằng hỗn hợp trộn axit photphoric thô cấp thẳng vào thùng phản ứng V0302 (trước đó không được sử dụng trong quá trình rửa khí) cộng với tỷ lệ hỗn hợp axit photphoric và sulfuric trong hệ thống rửa khí

Ống phản ứng được trang bị với bộ điều chỉnh lưu lượng amoniac và axit; axit được nạp vào nhờ các bơm của ống phản ứng với tốc độ được điều chỉnh bằng máy biến tần P0304A/B (một máy dự trữ), do vậy có thể sử dụng hoặc không cần van điều khiển đường dẫn axit

Hệ thống làm sạch tự động liên động sẽ được cấp để phun tia nước cho ống phản ứng với hơi trung áp 1MPa, sử dụng trong trường hợp bị ngắt điện đột ngột hoặc phun nước rửa định kỳ Trong trường hợp cuối, hoạt động phun nước chỉ kéo dài không quá một phút, rồi sau đó sẽ tự động hoạt động trở lại mà không cần dừng phần cuối của thiết bị Ngoài ra còn bố trí thêm một thiết bị chuyển mạch của khoá liên động có thể đặt ở ba vị trí mà có thể tự động tắt ngắt nguồn cung cấp axit và amoniac bất kể có nạp hơi hay không

Để đạt tới điểm hút ẩm (điểm chuyển từ ẩm tự do sang ẩm liên kết) cần một thời gian tương đối lớn Sau điểm hút ẩm tốc độ sấy giảm, ẩm liên kết bốc hơi từ bề mặt

là nhiệt độ làm việc cao, giá thành rẻ hơn so với không khí nóng nhưng nhược điểm

là độc hại và tốc độ ăn mòn thiết bị rất lớn Một điểm phải chú ý khi sấy bằng khói

lò là do nhiệt độ cao nên trước khi đưa khói lò vào phòng sấy bắt buộc phải hạ nhiệt độ bằng cách trộn nó với không khí nguội theo một tỷ lệ nhất định tùy theo nhiệt độ cần sấy

b Cấu tạo thùng sấy:

Thùng sấy gồm một thùng quay hình trụ đặt nghiêng góc 30 – 50, các gối đỡ

để đỡ và định vị thùng quay bằng cách điều chỉnh độ nghiêng Trong lòng thùng quay có gắn thêm thanh thép dọc theo chiều dài của thùng với mục đích là đảo trộn vật liệu nhằm tăng mức độ đồng đều của quá trình sấy Ngoài ra, còn lắp thêm gờ

ở cửa ra để khống chế lượng vật liệu đưa vào thùng sấy không được lớn hơn 20% thể tích của thùng

c Vận hành:

Trong thùng sấy , các chất rắn sẽ được nâng lên và chồng lên nhau qua dòng khí nóng từ buồng đốt F0301 Máy sấy khô được thiết kế để đạt được hiệu suất sấy khô tối đa và hạn chế tối thiểu việc dính bết nguyên liệu

Buồng đốt được đốt cháy bằng dầu FO Không khí sử dụng trong buồng đốt

sẽ được cung cấp nhờ quạt CO308 Quạt gió C0307 sẽ được sử dụng giảm nhiệt độ của khí ga đốt cháy theo tỷ lệ yêu cầu dùng để đốt cháy nguyên liệu đốt Khí pha loãng được đưa vào thông qua việc cấp các khí nóng được tuần hoàn từ xyclon của thiết bị làm mát tầng sôi, nhờ cách sử dụng quạt tuần hoàn FBC C0306 để đạt được nhiệt độ theo yêu cầu khi muốn sấy DAP Tránh để nhiệt độ cao quá mức quy định

sẽ làm phân huỷ sản phẩm, thất thoát amoniac và sự hình thành của khói

Còn có một thiết bị nghiền cục ở phía cuối của thùng sấy khô Những nguyên liệu quá cỡ cứng, không thể nghiền nhỏ được trong qui trình này sẽ được nâng lên bằng một khay nâng lên chỗ tiếp liệu cho máy nghiền nhỏ dùng roto đơn B0302, sẽ

bộ L0305

Chỉ tiêu công nghệ:

- Nhiệt độ khí sau khi đốt dầu FO : 9000C

- Nhiệt độ khí sau khi điều chỉnh vào sấy : 150 – 2500C

- Nhiệt độ khí sau sấy : 90 – 1500C

- Độ ẩm DAP sau sấy : 1,5 – 2%

1.4 Quá trình vê viên và tạo hạt:

a Cấu tạo thùng tạo hạt M0301:

Thùng tạo hạt sẽ được đặt nghiêng hướng về phía cuối để có thể dễ dàng xử

lý số lượng tuần hoàn lớn Còn có một vành đai giữ một chiều ở một phía xả của máy, gồm một số cổng vào để có thể điều chỉnh được mức độ sâu của lớp nguyên liệu phù hợp với giá trị tối ưu, cũng như xả hết từ thùng tạo hạt giúp có thể bảo dưỡng và vệ sinh máy

Thùng tạo hạt sẽ được lắp các tấm panen cao su có thể uốn cong và có một thanh dầm chính được lắp mái chóp để tránh việc hình thành bám dính của sản phẩm vào thùng tạo hạt Tuy nhiên, nếu bất kỳ khối nào được hình thành, thùng tạo hạt được trang bị búa đập tảng để tránh duy trì các tảng bên trong thùng ảnh hưởng

sự phân bố dòng chất rắn đến thiết bị sấy Các búa đưa các tảng tới vòng Grizzly, tại đó nó sẽ bị đập vỡ bởi sự quay của vòng này

b Vận hành:

Sản phẩm tuần hoàn từ bộ gầu nần tạo hạt L0306 sẽ được chuyển trực tiếp nhờ trọng lực tới thùng tạo hạt M0301, nhờ đó quá trình tạo hạt sẽ diễn ra

11

Động tác quay trong thùng tạo hạt giúp sự phân phối bùn trên bề mặt lớp hạt đồng đều hơn, tạo ra những hạt được phân lớp, cứng đều và tròn Những lớp bùn mỏng sẽ dễ khô hơn sau khi được quay tròn, rồi sau đó chúng sẽ phản ứng với amoniac

Các chất bùn amoniphotphat sẽ được phun vào lớp hạt nguyên liệu cùng với chất độn (nếu có), kết hợp nguyên liệu tái chế (bụi, mảnh vụn, hạt quá cỡ được nghiền nhỏ và một phần của sản phẩm quay lại thùng tạo hạt)

Bước đầu tiên trong phản ứng trung hòa axit photphoric sẽ xảy ra trong thiết

bị phản ứng tiền trung hòa R0301 và trong ống phản ứng R0302 Ống phản ứng sẽ được lắp bên trong thùng do vậy bùn amoniphotphat trong thiết bị phản ứng tiền trung hòa được bơm vào nhờ bơm P0301A/B và được kết hợp với các lớp bùn của thùng tạo hạt thông qua ống phân phối Trong trường hợp chỉ sử dụng ống phản ứng, thiết bị phản ứng tiền trung hòa dừng và bùn amoniphotphat được sản xuất bởi ống phản ứng

Công suất vận chuyển của xưởng bị giới hạn bởi tỷ lệ tuần hoàn Lượng tuần hoàn sẽ thấp khi hàm ẩm của bùn từ ống phản ứng và từ thiết bị phản ứng tiền trung hòa thấp Thông thường, hệ số tuần hoàn sẽ ở mức từ 3,8 đến 4,5 phụ thuộc vào chất lượng axit photphoric và điều kiện vận hành Chu trình này bao gồm: mảnh vụn, các hạt quá cỡ được nghiền nhỏ và một phần của sản phẩm thương mại được chuyển lại đến thùng tạo hạt để giữ cân bằng mức nước và nhiệt

Thông thường, một lượng nước từ các đường ống dẫn nước, sẽ được dẫn trực tiếp vào thùng tạo hạt để tạm thời điều chỉnh lượng cấp phối nước, tuy nhiên phương pháp này không phổ biến và tiện dụng

Chất rắn trong thùng tạo hạt với hàm lượng ẩm thông thường từ 2,5-3% trọng lượng được đưa vào máy sấy khô để đạt được mức độ ẩm cuối cùng là 1,5-2% Cần đặc biệt chú ý đến thiết kế của máng trượt giữa thùng tạo hạt và máy sấy

để tránh sự tích tụ hạt ẩm lên thành máng Máng này có mặt rộng, có độ dốc cao (gần 650), không thay đổi về hướng, lắp đặt một số lớp lót cao su lỏng hoặc nhựa polyme

Khí thoát ra từ thùng tạo hạt và thiết bị phản ứng tiền trung hòa sẽ được hòa lẫn và hút vào tháp rửa sơ bộ X0301–1/2 để thu hồi lại hầu hết lượng bụi và NH3

thoát ra

Chỉ tiêu công nghệ: