TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCMKHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM MÔN HỌC: CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY VÀ NHÀ MÁY HÓA CHẤT BÁO CÁO ĐỀ TÀI: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT ACID SULFURIC BẰNG
PHẦN MỞ ĐẦU
Axit sunfuric (H₂SO₄) là một hóa chất quan trọng và phổ biến trong công nghiệp hiện đại, đóng vai trò chủ chốt trong sản xuất phân bón, hóa dầu, luyện kim, và công nghiệp giấy Được coi như "huyết mạch" của ngành hóa chất, sản lượng axit sunfuric của một quốc gia thường được sử dụng để đánh giá mức độ phát triển công nghiệp của quốc gia đó.
Thiết kế nhà máy và phân xưởng sản xuất axit sunfuric bằng phương pháp hấp thu là một nhiệm vụ quan trọng, yêu cầu kiến thức sâu rộng về quy trình công nghệ và tối ưu hóa kinh tế, kỹ thuật, môi trường Nghiên cứu và áp dụng giải pháp công nghệ tiên tiến không chỉ nâng cao hiệu quả sản xuất mà còn giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.
Báo cáo này trình bày thiết kế cơ bản cho nhà máy sản xuất axit sunfuric, bao gồm lựa chọn quy trình công nghệ, tính toán thiết bị chính, sơ đồ bố trí mặt bằng và đánh giá kinh tế - môi trường Đây là cơ hội để áp dụng kiến thức lý thuyết vào thực tiễn và đối mặt với những thách thức trong thiết kế công nghiệp hóa chất.
NỘI DUNG
Tổng quan
1 Tổng quan về axit sunfuric
1.1 Tính chất của axit sulfuric
Axit sulfuric, với công thức hóa học H2SO4, là một chất lỏng không màu, không mùi và có độ sánh cao Chất này khó bay hơi và có khả năng hòa tan trong nước ở bất kỳ tỷ lệ nào.
Axit sulfuric đậm đặc có nồng độ khoảng 98 – 98,5%, có khả năng hút nước mạnh và tạo ra nhiệt khi pha loãng Do đó, cần phải cho từ từ axit vào nước để tránh nguy hiểm từ phản ứng Với tính axit và tính oxi hóa mạnh, axit sulfuric là một chất ăn mòn rất nguy hiểm.
Axit sulfuric có thể gây bỏng hóa chất nghiêm trọng ngay cả ở nồng độ vừa phải, vì vậy cần phải hết sức cẩn trọng khi làm việc với loại axit này.
1.2 Vai trò của acid sulfuric
Axit sunfuric là hóa chất quan trọng và phổ biến nhất trong nền kinh tế quốc dân, đóng vai trò chủ chốt trong nhiều ngành công nghiệp Nó được sử dụng làm nguyên liệu chính hoặc chất xúc tác trong sản xuất phân bón, chất giặt tẩy tổng hợp, phèn lọc cho xử lý nước thải, chế biến nhiên liệu lỏng, tổng hợp hữu cơ, sản xuất chất dẻo, thuốc nhuộm, cũng như trong ngành luyện kim và mạ điện.
2 Tổng quan về nhà máy sản xuất axit sunfuric
Theo khảo sát, khu đất đối diện số 22, đường Cách Mạng Tháng 8, phường Quyết Thắng, thành phố Biên Hòa, tỉnh Đồng Nai, cách trung tâm thành phố Hồ Chí Minh khoảng 27km, là lựa chọn đầu tư thực tế và khả thi nhất.
Giảm chi phí đầu tư vì đã có sẵn cơ sở hạ tầng.
Gần thị trường tiêu thụ sản phẩm (gần các khu công nghiệp khác có sử dụng acid sunfuric, gần trung tâm thành phố).
Gần sông Đồng Nai, dễ dàng nhập nguyên liệu.
Chủng loại sản phẩm: axit sunfuric cấp kỹ thuật
Công thức hóa học: H2SO4
Chất lỏng sánh, tỷ trọng > 1,8g/cm 3
Nhà máy hoạt động với một dây chuyền sản xuất axit sunfuric năng suất 60.000 tấn/năm.
Quy trình công nghệ
Sơ đồ quy trình sản xuất H 2 SO 4 và các nguồn phát sinh chất thải
Quy trình sản xuất axit sulfuric gồm 4 giai đoạn chính:
- Giai đoạn nấu chảy lưu huỳnh:
Nguyên liệu lưu huỳnh rắn được công nhân nạp vào hầm nấu chảy, nơi lưu huỳnh được gia nhiệt gián tiếp bằng hơi nước bảo hòa để tan chảy thành dạng lỏng Sau khi đạt nhiệt độ thích hợp, lưu huỳnh lỏng sẽ được bơm vào lò đốt để tiến hành giai đoạn đốt cháy.
- Giai đoạn đốt cháy tạo khí SO 2
Trong giai đoạn này, quá trình diễn ra trong lò đốt, nơi lưu huỳnh lỏng kết hợp với không khí khô ở nhiệt độ cao sẽ tự bốc cháy, tạo ra khí SO2 và sinh ra nhiệt cho hai nồi hơi Sau khi khí SO2 đi qua nồi hơi để tận dụng nhiệt dư, nó sẽ được dẫn qua tháp lọc bụi trước khi vào tháp xúc tác chuyển hóa.
- Giai đoạn chuyển hóa SO 2 thành SO 3
Quá trình này được thực hiện ở tháp xúc tác chuyển hóa, tháp xúc tác có 4 lớp Dòng SO
Sau khi trải qua quá trình lọc bụi, khí được đưa vào lớp 1 của tháp xúc tác để chuyển hóa thành SO3 Quá trình này tỏa nhiệt, do đó hỗn hợp khí ra khỏi lớp 1 được dẫn qua nồi hơi 2 để tận dụng nhiệt dư, sau đó quay lại lớp 2 của tháp chuyển hóa Cuối cùng, hỗn hợp khí ra khỏi lớp 2 tiếp tục quay lại lớp 3 của tháp chuyển hóa.
Hỗn hợp khí ra khỏi lớp 3 chủ yếu là SO3 được đưa vào thiết bị trao đổi nhiệt để làm nguội chuẩn bị cho giai đoạn hấp thụ.
- Giai đoạn hấp thụ SO 3 thành H 2 SO 4
Quá trình hấp thụ SO3 diễn ra qua hai giai đoạn trong hai tháp hấp thụ I và II Tháp hấp thụ sử dụng dung dịch axit sulfuric đậm đặc 98,5% (oleum) để thực hiện quá trình hấp thụ kép hiệu quả.
Hỗn hợp khí SO3 từ lớp 3 của tháp chuyển hóa được làm nguội và đưa vào đáy tháp hấp thụ I Dung dịch axit hấp thụ được tưới từ đỉnh tháp, tạo ra quá trình hấp thụ diễn ra trên bề mặt lớp đệm Kết quả là dung dịch H2SO4 được thu hồi và quay lại bồn tuần hoàn axit.
Hỗn hợp khí ra khỏi tháp hấp thụ 1 chủ yếu chứa SO2 chưa chuyển hóa và một phần SO3 chưa được hấp thụ, sau đó được đưa trở lại lớp 4 và lớp 5 của tháp chuyển hóa để chuyển hóa hoàn toàn SO2 thành SO3 Dòng khí ra khỏi lớp 5 sẽ được đưa qua thiết bị trao đổi nhiệt nhằm giảm nhiệt độ trước khi tiếp tục quá trình hấp thụ kép tại tháp hấp thụ II, với quy trình hấp thụ tương tự như tháp hấp thụ I.
Dòng khí sau khi ra khỏi tháp hấp thụ II sẽ được xử lý qua tháp đệm, sử dụng dung dịch Natri Hydroxide (NaOH) để hấp thụ lượng nhỏ SO2 và SO3 còn lại Sau khi qua tháp xử lý, dòng khí sạch sẽ được thải ra môi trường, trong khi dung dịch đã qua hấp thụ sẽ được thu hồi và cung cấp cho các khách hàng có nhu cầu sử dụng.
Dòng axit sulfuric H2SO4 thành phẩm từ hai tháp hấp thụ được hồi lưu về bồn tuần hoàn, nơi axit sulfuric được pha loãng đến nồng độ phù hợp trước khi được bơm về hai bồn chứa axit thành phẩm.
Thiết kế nhà máy
1.Tổ chức mặt bằng cơ sở:
Nhà máy có hệ thống đường bộ hoàn chỉnh
1.2 Sơ đồ tổ chức mặt bằng
Khu vực Số lượng D ài × rộng (m) Diện tích (m 2 )
13 Bể chứa nước thải công nghiệp
20 Phòng kiểm tra chất lượng sản phẩm 1 6 × 9 54
1.3 Hệ thống cung cấp nguồn năng lượng cho nhà máy
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.
Hệ thống cấp nước của nhà máy được cung cấp từ hai nguồn chính: nguồn nước thủy cục của khu công nghiệp, chủ yếu phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt, và nguồn nước được bơm trực tiếp từ sông Đồng Nai.
Nước thải từ sản xuất tại nhà máy chủ yếu được hình thành từ quá trình vệ sinh thiết bị và nhà xưởng, dẫn đến nồng độ axit cao Để xử lý, nguồn nước thải sẽ được tập trung vào bể chứa để thực hiện xử lý sơ bộ, trước khi chuyển qua hệ thống xử lý chung Cuối cùng, nước thải sau khi được xử lý cần phải đạt tiêu chuẩn trước khi thải ra môi trường.
Nước thải sinh hoạt: qua hệ thống xử lý chung và thải ra ngoài.
Dây chuyền sản xuất hoạt động liên tục 24/24 giờ.
Một ngày phân làm 3 ca, một ca 8 giờ.
Tổng thời gian hoạt động liên tục 300 ngày/năm.
Nhà máy tổng cộng có 300 người, ca đông nhất 120 người.
Phân công nhân sự Số lượng
Vận hành 88 Vận hành toàn bộ dây chuyền
Bảo trì 45 Bảo trì định kỳ, sửa chữa thiết bị,
Phân tích 25 Phân tích mẫu nguyên liệu, sản phẩm, Quản lý 25 Quản lý sản xuất, bảo trì, chất lượng,
Hành chính 20 Các công việc hành chính, nhân sự
Phụ trợ 32 Vệ sinh công nghiệp, bốc xếp,
Nhà ăn 30 Đầu bếp, phụ bếp, phục vụ
3 Xử lý nước, khí thải và chất thải rắn
Xây dựng hệ thống khí cho dây chuyền, nguồn khí thải sau khi qua hệ thống xử lý khí đến ống khói và được thải ra môi trường.
Khí thải từ máy phát điện được xả ra môi trường qua ống khói cao 5m, giúp nồng độ khí thải được pha loãng và phân tán xa Hơn nữa, máy phát điện chỉ hoạt động trong trường hợp mất điện lưới, vì vậy thời gian hoạt động của nó rất hạn chế, dẫn đến ảnh hưởng của khí thải được coi là không đáng kể.
Hệ thống xử lý nước thải sản xuất được thiết kế để thu gom nước thải từ các phân xưởng qua hệ thống ống dẫn về bể thu gom Tại đây, nước thải được trung hòa đến pH = 7 với sự hỗ trợ của bộ điều khiển pH tự động Sau đó, nước thải được bơm vào thiết bị lắng, nơi quá trình lắng diễn ra liên tục hoặc gián đoạn Nước trong sau khi lắng sẽ được chuyển đến bể thải chung, nơi pH được điều chỉnh lần cuối trước khi thải ra sông Đồng Nai Bùn lắng sẽ được bơm về bồn chứa, sau đó được phơi khô tự nhiên và thu gom để 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 thải rắn:
Dây chuyền sản xuất axit tạo ra cặn lưu huỳnh, và chất thải này được thu gom định kỳ theo hợp đồng với Công ty Môi trường đô thị để xử lý Các loại rác thải sinh hoạt cũng được thu gom vào thùng rác và xử lý theo quy định hiện hành.
Thiết kế phân xưởng
Hình 1: Hầm lưu huỳnh Nhiệm vụ: hóa lỏng lưu huỳnh rắn để chuẩn bị cho quá trình đốt.
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 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.
- Diện tích trao đổi nhiệt: 68 m 2
- Khoảng cách các ngăn: 460 mm
- Đường kính ống truyền nhiệt: 60 mm
Các thông số hóa lý khác:
- Nhiệt độ lưu huỳnh ra: 140 o C.
- Lưu lượng lưu huỳnh lỏng đầu ra: 2,3 tấn/h
Hình 2 Lò đốt lưu huỳnh
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.
1: cửa vào lưu huỳnh lỏng.
2: cửa dẫn hơi nước gia nhiệt cho vòi phun.
3: cửa ra hơi ngưng tụ
5: cửa vào không khí khô
6: cửa vào không khí khô.
7: tường gạch, vỏ ngoài thép.
11: cửa ra hỗn hợp khí SO2.
Lò hình trụ nằm ngang có thể tích khoảng 80 m³, dài 19 m và đường kính 3,5 m, được chia thành 4 ngăn Thiết kế này giúp tăng thời gian đốt triệt để lưu huỳnh và ngăn chặn ngọn lửa làm hỏng nồi hơi.
Vỏ lò được chế tạo từ thép A515, thiết kế để hoạt động ở nhiệt độ cao từ 950-1050 độ C Bên trong, lò được lót bằng hai lớp gạch sa mốt A chịu lửa và một lớp gạch cao nhôm, mỗi lớp dày 114 mm, nhằm bảo vệ vật liệu và giữ nhiệt cho lò trong trường hợp tạm ngừng hoạt động Bên ngoài, lò còn được phủ một lớp nhôm để chống mưa.
- Béc phun dài 2 m có nhiệm vụ phun lưu huỳnh vào lò.
Lưu huỳnh sau khi được nấu chảy và tách cặn sẽ được bơm vào lò dưới dạng sương mịn qua béc phun Tại nhiệt độ khoảng 140 o C, lưu huỳnh lỏng sẽ hóa hơi thành S2 và gặp không khí ở đầu lò phản ứng, tạo ra SO2 ở nhiệt độ 900 o C Phần lưu huỳnh chưa phản ứng sẽ tiếp tục di chuyển qua 3 ngăn còn lại để hoàn thành quá trình phản ứng.
- Chiều dài súng phun: 2000 mm.
* Các thông số hóa lý khác:
- Năng suất làm việc của lò (theo tỷ lệ không khí khô: lưu huỳnh): 25.000: 1,5 m 3 /h.
- Nhiệt độ làm việc của lò: 850 – 1100 o C.
- Nhiệt độ lưu huỳnh vào: 140 o C.
- Lưu lượng lưu huỳnh vào: 2,5 – 3 tấn/h.
- Lưu lượng không khí khô đi vào: 15000 m 3 /h.
- Áp suất lưu huỳnh vào: 4 bar.
Hình 3: 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 hình trụ nằm ngang được chế tạo bằng thép, với lớp bảo ôn dày 100 mm bằng bông thủy tinh và lớp nhôm tấm chống mưa bên ngoài Bên trong, nồi hơi có hệ thống 310 ống truyền nhiệt, sử dụng nước làm chất trao đổi nhiệt hiệu quả.
- 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.
Nồi hơi tận dụng nhiệt từ khí SO2 có nhiệt độ khoảng 1050 °C, nơi hỗn hợp khí này được đưa vào chùm ống truyền nhiệt để trao đổi nhiệt với nước Nước cấp vào nồi hơi ban đầu được gia nhiệt lên 100 - 110 °C, sau khi tiếp xúc với khí SO2, nước sẽ hóa hơi thành hơi nước bão hòa ở áp suất 22 kg/cm², đồng thời làm giảm nhiệt độ của dòng SO2 xuống còn 420 - 440 °C Hơi nước bão hòa này sau đó được sử dụng để hóa lỏng lưu huỳnh.
- 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
2.4 Tháp lọc bụi cyclon ( hoặc thiết bị lọc gió nóng )
Hình 4 Tháp lọc bụi cyclon
Nhiệm vụ: Dùng để loại bỏ hạt bụi, có tính rắn, lỏng, nhẹ… mà không sử dụng bộ lọc ra khỏi hỗn hợp khí.
Hoạt động của xyclon dựa vào lực li tâm, khi dòng khí chuyển động xoáy bên trong thiết bị Lực này giúp các hạt bụi trong khí bị đẩy ra phía thành xyclon, tách biệt khỏi dòng khí và lắng xuống Kết quả là khí sạch được thoát ra từ phía trên của thiết bị.
Trong quá trình chuyển động xoáy ốc, các hạt bụi chịu lực li tâm va vào thành ống, làm mất động năng và rơi xuống đáy phễu Phương pháp này có nhiều ưu điểm như không cần phần chuyển động, hoạt động hiệu quả ở nhiệt độ và áp suất cao, trở lực ổn định và thấp, đồng thời dễ chế tạo và tiết kiệm chi phí, mang lại năng suất cao.
Nhược điểm: hiệu quả vận hành kộm khi bụi cú kớch thước nhỏ hơn 5àm, khụng thể thu hồi bụi kết dính.
- Bề dày vỏ thép: 25 mm
- Bề dày lớp bảo ôn: 100 mm
- Bề dày lớp tôn: 0.5 mm
- Đường kính thân trụ: 1000 mm
- Đường kính nồi hơi: 2100 mm
- Đường kính ống dẫn ra: 300 mm
- Đường kính ống dẫn vào : 600 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%.
6: Cửa ra không khí khô
8: Tường gạch có lót gạch chịu axit 9: Vỏ thép
10: Cửa vào không khí ẩm 11: Máng tưới
- Là tháp hấp thụ dạng đệm
Vỏ tháp được chế tạo từ thép CT38 không gỉ, đảm bảo độ bền trong môi trường axit nồng độ cao Để bảo vệ vật liệu bên trong, tháp được lót một lớp gạch chịu axit dày 120 mm.
- Bên trong tháp bao gồm:
Dưới cùng là khoảng không gian trống cho không khí đi vào và axit đi ra.
Phần giữa của cấu trúc bao gồm 7 lớp đệm sứ có tổng chiều cao 6800 mm, với đường kính lần lượt là 10, 20, 50, 100, 150 và 200 mm, được xếp chồng theo thứ tự từ lớn đến nhỏ Để tối ưu hóa diện tích tiếp xúc giữa không khí ẩm và axit tưới, lớp đệm yên ngựa được rải lộn xộn ở phía trên cùng của các lớp đệm.
Nắp và cửa người nằm ở vị trí trên cùng, bên trong có lắp mespad dày 200mm và đường kính 3300mm, giúp ngăn ngừa mù axit bị cuốn theo dòng khí trong quá trình hấp thụ Mespad được cấu tạo từ các tấm lưới thép đan xen Dưới mespad là máng tưới axit, thiết kế kiểu chảy tràn, có độ dày 20mm và chiều cao phù hợp, nhằm phân phối đều axit trên toàn bề mặt đệm, tránh hiện tượng phân bố cục bộ.
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.
Axit H2SO4 98.3% được tưới từ đỉnh tháp xuống, thấm ướt bề mặt đệm qua máng tưới Không khí di chuyển từ dưới lên, tiếp xúc với axit trên bề mặt đệm, nơi áp suất hơi nước của axit rất nhỏ so với áp suất riêng phần của hơi nước trong không khí, tạo điều kiện cho không khí được sấy khô hoàn toàn Không khí khô tiếp tục di chuyển lên trên nhờ áp suất dương qua mespad, trong khi mù axit được giữ lại và chảy ngược xuống dưới Cuối cùng, không khí khô thoát ra khỏi thiết bị để phục vụ cho các công đoạn khác.
- Đường kính trong của tháp: 3300mm.
- Đường kính ngoài của tháp: 3500mm.
Các thông số hóa lý khác:
Áp suất khí vào 1700 mmH2O.
Áp suất khí ra 1800 mmH2O.
Hàm ẩm của không khí sau khi sấy < 0.015%.
Tháp hình trụ đứng gồm 5 lớp riêng biệt, có cấu tạo giống nhau và được xếp chồng lên nhau, được cố định bằng mối hàn Mỗi lớp tháp được trang bị các ống dẫn khí vào và ra, cùng với các cửa cho người ra vào Bên trong tháp, lớp xúc tác và lớp thạch anh được phân bố đồng đều trên các miếng ghi đỡ, trong khi các ghi đỡ được giữ cố định bởi các cột trụ dọc theo thân tháp.
Nhiệm vụ: Là nơi xảy ra phản ứng chuyển SO2 thành SO3 với sự có mặt của xúc tác V
1,2,3,4,5: cửa vào dòng khí SO2.
6,7,8,9,10: cửa ra dòng khí SO3.
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:
Tháp có thiết kế hình trụ với vỏ ngoài làm bằng thép A515, được bọc một lớp bảo ôn bằng tôn nhằm giảm thiểu thất thoát nhiệt Đặc biệt, lớp 1 được lót thêm gạch chịu lửa ở đáy và xung quanh thân để đảm bảo an toàn khi vận hành ở nhiệt độ cao Ống dẫn khí SO2 được đặt ở phía trên, trong khi ống dẫn khí SO3 đi ra được bố trí ở phía dưới.
Thiết bị Hấp thu (Thiết bị được giao)
Cấu tạo của tháp hấp thu:
Tháp đệm hấp thụ là thiết bị chứa các lớp vật liệu đệm rỗng như sứ, kim loại và plastic, được cấu tạo từ ba phần chính: đỉnh tháp, thân tháp và đáy tháp.
+ Đỉnh tháp có một ống dẫn khí ra, nắp được nối với thân bằng bích nối thân
Thân tháp bao gồm nhiều chi tiết quan trọng như ống dẫn lỏng vào, đĩa phân phối lỏng, cửa nạp đệm, và hai đĩa đỡ đệm với vật liệu đệm nằm ở trên Tháp được thiết kế với hai lớp vật liệu đệm, giúp tối ưu hóa hiệu suất hoạt động.
+ Đáy tháp được nối với thân bằng bích nối thân và dưới đáy tháp có ống dẫn lỏng ra
Yêu cầu chung cho các loại vật liệu đệm là cần có diện tích bề mặt riêng lớn và độ rỗng cao để giảm trở lực cho pha khí Ngoài ra, vật liệu chế tạo cũng cần có khối lượng riêng nhỏ và độ bền hóa học tốt Tuy nhiên, không có loại vật liệu nào có thể đáp ứng tất cả các yêu cầu này, vì vậy việc lựa chọn vật liệu phù hợp sẽ phụ thuộc vào từng trường hợp cụ thể.
Tất cả vật liệu đệm được đặt trên bộ phận đỡ vật liệu, đồng thời cũng là bộ phận phân phối khí Chất lỏng được phân phối từ đỉnh tháp qua bộ phận phân phối lỏng, đảm bảo rằng chất lỏng thấm ướt toàn bộ vật liệu đệm.
Nguyên lý hoạt động của tháp hấp thu :
Quá trình hấp thu là quá trình cho phép một hỗn hợp khí tiếp xúc với chất lỏng để hòa tan một hoặc nhiều cấu tử của khí, tạo ra dung dịch trong chất lỏng Quá trình này yêu cầu sự truyền vật chất từ pha khí sang pha lỏng Ngược lại, nếu quá trình diễn ra từ pha lỏng vào pha khí, ta gọi đó là quá trình nhả Nguyên lý của hai quá trình hấp thu và nhả khí có sự tương đồng, do đó, chúng ta có thể nghiên cứu cả hai quá trình này cùng một lúc.
Trong công nghiệp hóa chất, thực phẩm, quá trình hấp thụ được dùng để:
1- Thu hồi các cấu tử có giá trị trong pha khí
3- Tách hỗn hợp thành các cấu tử riêng biệt
4- Tạo thành một dung dịch sản phẩm
