Tìm hiểu dây chuyền sản xuất một số hóa chất cơ bản của các tỉnh phía bắc – nam và so sánh

Tìm hiểu dây chuyền sản xuất một số hóa chất cơ bản của các tỉnh phía bắc – nam và so sánh

A LỜI MỞ ĐẦU

Công nghiệp sản xuất hóa chất cơ bản là một ngành rất quan trọng nó ảnh hưởngtrực tiếp đến các mặt khác của đời sống và sản xuất công nghiệp Mặt khác nếukhông có các hóa chất cơ bản được sản xuất trong công nghiệp thì cũng khôngthể nào sản xuất máy tính hay nhiên liệu và chất bôi trơn cho công nghiệp ô tô

vv Việc tìm hiểu về hoạt động cũng như quy trình để sản xuất các hóa chất cơbản của các nhà máy hiện nay là rất quan trọng đối với một sinh viên hóa Vìvậy em xin trình bày quy trình sản xuất axit sunfuric và xút- clo của các nhàmáy hóa chất ở các tỉnh phía Bắc và Nam Axit sunfuric và xút- clo là những sảnphẩm hóa chất cơ bản rất quan trọng và được sản xuất rộng rãi hiện nay

B NỘI DUNG CHÍNH

1 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC

Sản phẩm axít sulfuric

Axít sulfuric ( H2S O 4 ) là một axít vô cơ mạnh Nó hòa tan trong nước theo bất

kỳ tỷ lệ nào Tên gọi cổ của nó là dầu sulfat, được đặt tên bởi nhà giả kim ở thế

kỉ thứ 8, Jabiribn Hayyan sau khi ông phát hiện ra chất này Axít sulfuric cónhiều ứng dụng, và nó được sản xuất với một sản lượng lớn hơn bất kỳ chất hóahọc nào, ngoại trừ nước Ứng dụng chủ yếu của nó bao gồm sản xuất phân bón,chế biến quặng, tổng hợp hóa học, xử lý nước thải và tinh chế dầu mỏ

1.1 Công nghệ sản xuất axit sunfuric của nhà máy Supe phốt phát và Hóa chất Lâm Thao

1.1.1 giới thiệu nhà máy

1.1.1.1 Lịch sử

Nhà máy Supe phốt phát và Hóa chất Lâm Thao

- Tiền thân của công ty cổ phần Supe phốt phát và Hóa chất Lâm Thao là nhàmáy Supe phốt phát Lâm Thao được Chính phủ nước Việt nam Dân chủ Cộnghòa khởi công xây dựng ngày 8 tháng 6 năm 1959 bên dòng sông Thao trên quêhương Đất Tổ (huyện Lâm Thao, tỉnh Phú Thọ,)

- Sau 3 năm thi công xây dựng, nhà máy đã được đưa vào vận hành sản xuấtngày 24 tháng 6 năm 1962

- 19/8/1962 công ty đã có vinh dự lớn lao được Bác Hồ về thăm

- Được Đảng và Nhà nước 3 lần phong tặng danh hiệu Đơn vị Anh hùng:

+ Anh hùng Lao động (1985)

+ Anh hùng Lực lượng vũ trang nhân dân (1999)

- Được trao tặng nhiều huân chương như:

+ Huân chương Hồ Chí Minh (2005)

+ Huân chương Độc Lập

+ Huân chương Lao động

+ Huy chương Vàng "Bạn Nhà nông"

+ Huy chương "Vì sự nghiệp phát triển nông nghiệp Việt Nam" cùng nhiềudanh hiệu và phần thưởng cao quý khác

1.1.1.2 Các sản phẩm hiện nay

- Supe Phốt phát đơn (Supe Lâm Thao)

- Phân hỗn hợp NPK Lâm Thao

- Axit sunfuric kỹ thuật (H2SO4)

- Axit sunfuric tinh khuyết (P) và tinh khuyết phân tích (Pa)

- Axit sunfuric dùng cho ăcquy (H2SO4)

- Natri silicoflorua (Na2SiF6)

- Phèn nhôm sunfat

- Phèn kép amoni sunfat

- Natri sunfat (Na2SO3)

- Natri bisunfit (NaHSO3)

- Natriflorua (NaF)

- Natri pyrosunfit (Na2S2O5)

1.1.2 Công nghệ sản xuất axit sunfuric của nhà máy

- Dây chuyền sản xuất của nhà máy sử dụng lò phi tiêu chuẩn và nguyên liệuhỗn hợp là quặng pyrit (của công ty Giáp Lai, Việt Nam) phối trộn lưu huỳnhhóa lỏng nhập khẩu

- Để thực hiện giải pháp này, nhà máy đã nghiên cứu, lắp đặt hệ thống thiết bịtrộn pyrit với lưu huỳnh theo những tỷ lệ khác nhau, nhằm tìm ra tỷ lệ ưu việt

nhất; tính toán các thông số kỹ thuật như lưu lượng khí thổi vào lò, chiều caolớp sôi hợp lý, nhiệt độ lớp sôi, nồng độ khí SO2 ra khỏi lò, thay thế xúc tác…

- Các công đoạn chính trong dây chuyền sản xuất axit :

+ Công đoạn hoá lỏng lưu huỳnh

+ Công đoạn đốt lưu huỳnh

+ Cộng đoạn nồi hơi nhiệt thừa

+ Công đoạn tiếp xúc

+ Công đoạn hấp thụ

+ Công đoạn sấy

1.1.2.1 Công đoạn hoá lỏng lưu huỳnh :

* Mô tả công nghệ :

- Lưu huỳnh rắn từ kho theo băng tải cấp vào bể hoá lỏng lưu huỳnh 106

- Bể hoá lỏng gồm 6 cụm trao đổi nhiệt ống xoắn Hơi nước có áp xuất6KT/cm2, nhiệt độ 1600C đưa vào các cụm 1500Ctrao đổi nhiệt

- Lưu huỳnh đưa vào gia nhiệt nóng chảy đến nhiệt độ 1400C và sang thùnglắng 108, 109 vỏ thùng lắng cũng được trang bị các cụm trao đổi nhiệt, xungquanh thân thùng có áo hơi để giữ nhiệt độ lưu huỳnh lỏng ở nhiệt 1500C saukhi lắng cặn lưu huỳnh tự chảy từ thùng 108, 109 sang thùngđộ 1400C chứa

- Dầu DO được chứa thùng 206, 2 động cơ M-206A, M-206B có nhiệm vụ

bơm dầu DO vào lò đốt để đốt nóng lớp gạch vỏ lò đốt từ 700 ÷ 8000C,ởnhiệt độ này lưu huỳnh tự cháy thành khí SO2 và phát sinh nhiệt

- Nhiệt độ hỗn hợp khí SO2 ra khỏi lò đốt có nhiệt độ 900 ÷ 10250C, hàmlượng SO2 từ 9 ÷ 10 % sang nồi hơi thu nhiệt 208

1.1.2.3 công đoạn nồi hơi nhiệt thừa

* Mô tả công nghệ :

- Nước mềm đưa đến bình khử khí và được hâm nóng ở nhiệt độ 1050C được

cấp vào nồi hơi để làm nguội hỗn hợp khí từ 900 ÷ 10250C xuống còn 3500C

- Dung dịch Na3PO4 từ thùng chứa được bơm M-215 bơm vào nồi hơicùng với nước mềm để duy trì độ PH trong nước cấp nồi hơi từ 9 ÷ 9,5

- Hỗn hợp khí SO2 còn có đường bổ xung khí ( điều khiển bởi động cơ van 202) từ trong lò đốt để nâng nhiệt độ hỗn hợp khí lên 445 ÷4550C trước khi vàothiết bị lọc gió nóng 201 ( có tác dụng lọc bụi , các thành phần tạp chất cơ học

MV-bị giữ lại) Sau khi qua thiết MV-bị lọc gió nóng hỗn hợp khí có nhiệt độ420 ÷ 4300C

- Hơi nước từ nồi hơi có áp suất 2,5 Mpa và nhiệt độ 2250C đi qua bộ giảm áp

và làm lạnh xuống còn 0,6 Mpa đi vào mạng chung của nhà máy

1.1.2.4 Công đoạn tiếp xúc

* Mô tả công nghệ

- Hỗn hợp khí SO2 có nồng độ 9 ÷ 10 % sau lọc gió nóng 201 có nhiệt độ

420 ÷ 4300C đi theo các đường ống và các thiết bị điều chỉnh vào lớp tiếpxúc 1 của tháp tiếp xúc 306 Tại lớp tiếp xúc 1 khí SO2 được chuyển hoá thànhSO3 , hỗn hợp khí ra khỏi lớp 1 đạt mức chuyển hoá 72.0 % và nhiệt

độ 5750C được đưa sang trao đổi nhiệt 305 , qua bộ điều khiển nhiệt độ

TIC-306A để đạt nhiệt độ 4700C đưa vào lớp tiếp xúc 2

-Để tăng diện tích bề mặt tiếp xúc , hỗn hợp khí SO2 - SO3 được đưa qua lớpsành sứ rồi đưa vào lớp tiếp xúc 2 Do nhiệt độ của phản ứng liên tục, hỗn hợp

khí ra khỏi lớp tiếp xúc 2 có nhiệt độ 5350C , mức chuyển hoá 93,0% rồi đưa

vào trao đổi nhiệt 305 Sau trao đổi nhiệt 305 hỗn hợp khí có nhiệt độ 4920Cđược đưa vào lớp tiếp xúc 3 Tại đây phản ứng chuyển hoá tiếp tục từ SO2thành SO3 Sau lớp 3 mức chuyển hoá đạt 97,3% , nhiệt độ 4920C được đưa

đi làm nguội xuống còn 4260C nhờ trao đổi nhiệt ngoài 304 , sau đó cho vào

lớp tiếp xúc 4 Sau khi qua lớp tiếp xúc 4 , nhiệt độ 4400C và mức chuyển hoá98,0% , hỗn hợp khí lại được đưa vào bộ trao đổi nhiệt 305 để hạ nhiệt độ

xuống còn 4240C và đưa vào lớp tiếp xúc 5

- Ra khỏi lớp tiếp xúc 5, hỗn hợp khí đạt mức chuyển hoá 99,6%, nhiệtđộ4330C đưa vào làm nguội ở bộ trao đổi nhiệt sau lớp 5 ( 304 ) , rồi lại đưaqua bộ làm nguội SO3 và đưa tới tháp hấp thụ ôlêum

∗ Ghi chú : các hệ thống trao đổi nhiệt sau lớp 5 (304 ) và hệ thống làm nguội

SO3 sử dụng hệ thống quạt làm nguội nhờ các quạt M-307 , M-308 ,

M-309 hút không khí từ ngoài trời vào làm mát

1.1.2.5 Công đoạn hấp thụ

* Mô tả công nghệ

- Hỗn hợp khí SO3 từ tháp tiếp xúc có nhiệt độ >4000C được đưa vào tháp làmnguội hạ nhiệt độ xuống <1800C , khí sau khi được làm nguội được đưa vào

tháp ôlêum 254 , sau đó được đưa vào tháp hấp thụ mono 255 và đi dần lênđỉnh tháp

- Axit 98,3% được các bơm đẩy lên phân phối vào các dàn làm lạnh ống chùmsau đó được tưới vào tháp qua các hệ thống đĩa phân phối từ đỉnh tháp xuống

- Sau khi tiếp xúc với lớp đệm yên ngựa axit có nồng độ 98,6% hồi lưu vềthùng tuần hoàn Hỗn hợp sau khi hấp thụ được đưa qua tháp tách mùi rồi đivào ống thải khí Mức độ hấp thụ sau tháp mônô đạt 99,8%

- Nồng độ axit trong thùng chứa được điều chỉnh bằng lượng axit sấy và nướcsạch bổ xung vào , lưu lượng được điều chỉnh tự động theo tín hiệu của đồng hồnồng độ CE-521

- Mức độ axit trong thùng chứa duy trì nhờ thiết bị đo LT-321 điều chỉnhvan axit mônô về thùng sấy

- Nước làm lạnh của axit của dàn làm lạnh và trao đổi nhiệt được thu trongmáy thông qua đầu đo PH rồi thải ra mương thải

1.1.2.6 Công đoạn sấy không khí

- Không khí ngoài trời qua máy nén không khí được thổi vào tháp sấy 3 có nồng

độ axit 98,3% được bơm hút qua thiết bị làm lạnh tưới vào tháp

- Trong tháp sẩy ra quá trình hấp thụ hơi nước , không khí sau tháp hấp thụ có

độ ẩm < 0,015 % đi sang bộ phận lò đốt lưu huỳnh

1.2 Công nghệ sản xuất axit sunfuric của nhà máy hóa chất Tân Bình

1.2.1 Giới thiệu nhà máy

1.2.1.1 Lịch sử

Nhà máy hóa chất Tân Bình

- Là công ty hóa chất trực thuộc công ty hóa chất cơ bản miền nam

- Được xây dựng và đưa vào sử dụng từ năm 1972

- Nhà máy được đặt tại 46/6 Phan Huy Ích, P15, Q Tân Bình, Tp Hồ Chí Minh

1.2.1.2 Các sản phẩm hiện nay

- Nhôm Hydroxyt Al(OH)3

- Axít Sunfuric H2SO4

- Phèn Nhôm sunfat Al2(SO4)3.nH2O

- Phèn Nhôm Kali Sunfat Al2(SO4)3.K2SO4.24 H2O

- Phèn Nhôm Amôn Sunfat Al2(SO4)3.(NH4)2SO4.24 H2O

- Natri Thiosunfat Na2S2O3.5H2O

- Can nhựa

1.2.2 Công nghệ sản xuất axit sunfuric của nhà máy

- Sản xuất axit sunfuric từ nguyên liệu lưu huỳnh theo phương pháp tiếp xúc

+ S là nguyên liệu tốt nhất để sản xuất ra khí SO2 Dây chuyền sản xuấtaxit sunfuric đi từ lưu huỳnh đơn giản hơn đi từ các nguồn nguyên liệu khác

vì nhiệt độ đốt cháy lưu huỳnh thấp và quá trình tinh chế khí SO2 đơn giảnhơn S thường được khai thác từ các mỏ

+ Các bước cơ bản trong sản xuất lưu huỳnh bằng phương pháp tiếp xúc

Trong giai đoạn đầu lưu huỳnh bị đốt để tạo ra điôxít lưu huỳnh

(1) S(rắn) + O2(khí) → SO2(khí)

Sau đó nó bị ôxi hóa thành triôxít lưu huỳnh bởi ôxy với sự có mặtcủa chất xúc tác ôxít vanadi (V)

(2) 2SO2 + O2(khí) → 2SO3(khí) (với sự có mặt của V2O5)

Cuối cùng triôxít lưu huỳnh được xử lý bằng nước (trong dạng

97-98% H2SO4 chứa 2-3% nước) để sản xuất axít sulfuric 98-99%

(3) SO3(khí) + H2O(lỏng) → H2SO4(lỏng)

Bên cạnh đó, SO3 cũng bị hấp thụ bởi H2SO4 để tạo ra ôlêum(H2S2O7), chất này sau đó bị làm loãng để tạo thành axít sulfuric

(4) H2SO4(lỏng) + SO3 → H2S2O7(lỏng)

Ôlêum sau đó phản ứng với nước để tạo H2SO4 đậm đặc

(5) H2S2O7(lỏng) + H2O(lỏng) → 2 H2SO4(lỏng)

- Các công đoạn chính trong quá trình sản xuất

+ Tinh chế lưu huỳnh

- Lưu huỳnh từ kho chứa mang bunken được băng chuyền đưa đến lò tại đây lưuhuỳnh được nấu nóng chảy trong 6 thùng, dưới đáy thùng có cụm gia nhiệt trongthùng có 6 ống ruột già được đốt nóng bằng hơi nước để hóa lỏng lưu huỳnh.Ngoài ra còn có cách khuấy để điều hòa nhiệt độ của toàn bộ lưu huỳnh Lưuhuỳnh được đun đến 150oC thì độ nhớt của lưu huỳnh lúc này là phù hợp để vậnchuyển lưu huỳnh lỏng trong các ống, giảm được công vận chuyển lưu huỳnh.

- Bột lưu huỳnh được đưa vào liên tục, cách khuấy đều Khi bể lưu huỳnh lấpđầy thì tràn qua ống ở bên trên bể, lưu huỳnh lỏng tràn qua 3 bể lọc để lọc hếttạp chất, sau khi tinh chế xong được bơm qua các ống ,chuyển đến lò đốt ,cácống chuyển vận lưu huỳnh được bảo ôn kín

1.2.2.2 Đốt lưu huỳnh

- không khí được làm sạch và nén từ bơm cao áp ở bộ phận nén và làm sạch

khí ,không khí được đưa qua lò gia nhiệt để tăng nhiệt độ

- Lưu huỳnh lỏng được bơm cao áp bơm vào các ống xoắn theo chiều kim đồng

hồ Không khí từ ống dẫn phun theo phương tiếp tuyến ngược với chiều của dãylưu huỳnh lỏng.lưu huỳnh lỏng và không khí tiếp xúc vói nhau tạo thành lưuhuỳnh dưới dạng sương mù ,lưu huynh cháy trong lò sản phẩm ra lò là SO2 ,Oxi

dư và nitơ nhiệt độ của hổn hợp là 1000 ± 50oC

1.2.2.3 Oxi hóa SO 2 thành SO 3

-Hỗn hợp khí sau khi ra khỏi lò đốt được xuồng còn 450oC bằng các nồi ẩm sau

đó khí SO2 và O2 được đưa vào máy tiếp xúc để Oxi hóa SO2 thành SO3

- Bộ phận chính của máy tiếp xúc là giàn xúc tác

- Xúc tác được mang trên giàn đường kính 6m, cao 12,7 m thành phần của xúctác là V2O5 (7%) ,ngoài ra còn có chất hoạt hóa là K2O,chất mang là SiO2 Nhiệt

độ làm việt của xúc tác là 400 – 600 oC Ứng với thời gian tiếp xúc và nhiệt độthích hợp đã được xác định thì lượng SO3 tạo thành sẽ đạt giá trị cực đại thiết bịchuyển hóa SO2 bắt đầu ở 600 oC và kết thúc ở khoảng trên 400 oC Hỗn hợpphản ứng được đưa vào và lấy ra liên tục

1.2.2.4 Hấp thụ SO 3

- Khí SO3 tạo thành được làm lạnh đến 180 oC sau đó được đưa vào hấp thụ, SO3

từ dưới lên, H2SO4 từ trên xuống theo nguyên tắc ngược dòng Nồng độ của axithấp thụ vào khoảng 98,3 ± 24,3%

- Ôlêum tạo thành được pha thành 98%, quá trình này được thực hiện ở côngđoạn kho axit

1.3 So sánh công nghệ sản xuất của hai nhà máy

Nhà máy Supe phốt phát và Hóa

chất Lâm Thao

Nhà máy hóa chất Tân Bình

- Dây chuyền sản xuất của nhà máy

sử dụng lò phi tiêu chuẩn

- Nguyên liệu hỗn hợp là quặng pyrit

phối trộn lưu huỳnh hóa lỏng nhập

khẩu

- Có 5 công đoạn chính trong dây

chuyền sản xuất axit :

+ Công đoạn hoá lỏng lưu huỳnh

+ Công đoạn đốt lưu huỳnh

+ Cộng đoạn nồi hơi nhiệt thừa

+ Công đoạn tiếp xúc

+ Công đoạn hấp thụ

+ Công đoạn sấy

- Sản xuất axit sunfuric theo

phương pháp tiếp xúc

- Nguyên liệu là lưu huỳnh

- Có 4 công đoạn chính trong quátrình sản xuất

+ Tinh chế lưu huỳnh + Đốt lưu huỳnh + Oxi hóa SO2 thành SO3 + Hấp thụ SO3

2 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XÚT - CLO

2.1 Khái quát chung

Sản phẩm xút

- Sản xuất xút - clo là một trong những ngành công nghiệp có ứng dụng côngnghệ điện hóa lớn nhất trên thế giới Đây là quá trình điện phân dung dịch nướcmuối để thu được clo và xút Clo được sử dụng trong sản xuất vinyl clorua đểsản xuất PVC; làm chất tẩy trắng cho giấy và bột giấy; làm chất tẩy uế và ngoài

ra còn sử dụng cho các ứng dụng clo hóa khác nữa Xút rất quan trọng trong cáccông nghệ vô cơ, công nghiệp giấy, dệt và các ngành công nghiệp khác Ngoài

ra xút, clo cũng được sử dụng chủ yếu trong các phòng thí nghiệm

- Các sản phẩm xút, clo đã được bắt đầu sản xuất trên quy mô công nghiệp từ hơn

100 năm nay Có ba công nghệ chủ yếu để điện phân muối ăn và sản xuất xút clolà: công nghệ điện phân bằng điện cực thuỷ ngân, công nghệ điện phân bằng màngngăn và công nghệ điện phân bằng màng trao đổi ion

2.2 Sản xuất xút - clo của nhà máy hóa chất Việt Trì

2.2.1 Giới thiệu nhà máy

2.2.1.1 Lịch sử

Nhà máy hóa chất Việt Trì

Là một thành viên của công ty hóa chất Việt nam được xây dựng năm 1958.Vào tháng4 năm 1961 thì bắt đầu hoạt động đến ngày 9 tháng 5 năm 1961 nhàmáy sản xuất ra mẻ xút đầu tiên

- Tháng 7-1961 đưa vào sản xuất thuốc trừ sâu 666

- Cải tạo công đoạn sấy khô clo

- Đầu tư mới công đoạn sản xuất axit HCl lò đốt 3 trong 1

- Thay thế công nghệ lọc muối trong công đoạn sản xuất muối

2.2.1.2 Các sản phẩm hiện nay

- Xút NaOH 30%

- Axit HC 31%

- Clo lỏng 99,6 %

- Javen khoảng 8% clo nguyên tử hữu hiệu

- Thủy tinh lỏng Na2SiO3

- BaCl2

- ZnCl2

2.2.2 Công nghệ sản xuất xút - clo của nhà máy

Dây chuyền sản xuất xút-clo của nhà máy dược tiến hành trên 2 phân xưởng

* Xưởng sản sản xuất xút

- Công đoạn lọc muối:

+ Hòa tan và tinh chế nước muối

+ Lọc và rửa bùn

- Công đoạn điện phân:

- Công đoạn cô đặc :

+ Cô đặc

+ Lọc muối

* Xưởng sản xuất clo

- Công đoạn sấy khô

+ Sáy khô clo

+ Làm lạnh H2

- Giai đoạn hóa lỏng

2.2.2.1 Xưởng sản sản xuất xút

*Công đoạn nước muối

- Hòa tan muối: muối được đưa từ kho vào thùng hòa tan bằng băng tải, thùngcao 6 m đường kính 1,4m chất lượng muối đưa vào ( tiêu chuẩn 2000-2003 )