CÔNG NGHỆ sản XUẤT sô đa

Công đoạn tôi vôi Đây là giai đoạn tăng nhiệt phân giải đá vôi để sản xuất tôi vôi và khí hầm, khí hầm cung cấp cho công đoạn cacbonat hóa sử dụng tôi vôi hấp thu nước trở thành sữa vôi

QUY TRÌNH SẢN XUẤT

SÔ ĐA

QUY TRÌNH SẢN XUẤT SÔ ĐA

Đây là quy trình sản xuất của nhà máy sản xuất sô đa công suất 500.000 tấn/năm Phường Cẩm Phú, xã Cẩm Phả, Quảng Ninh Công suất nhà máy như sau:

Tổng sản lượng sô đa: 500.000 tấn/năm, trong đó:

- Sô đa nhẹ: 150.000 tấn/năm

- Sô đa nặng: 350.000 tấn/năm

Chất lượng sản phẩm:

Bảng: Chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm sô đa

Hao hụt khi nung (270 –

Theo tổng kết quá trình sản xuất sô đa được dựa trên phương pháp khai thác trực tiếp từ khoáng sản và phương pháp điều chế tổng hợp từ hóa chất

Phương pháp sản xuất sô đa

PP khai thác trực tiếp

PP tổng hợp hóa học

PP lebance

PP sô đa – amoniắc

PP cacbonat hóa dd xút

PP Solvây

PP điều chế liên hợp

Hiện tại, phương pháp sản xuất Soda chủ yếu của các nước có 4 loại: SOLWAY, phương pháp Soda tổng hợp, phương pháp gia công tự nhiên và phương pháp cacbonat hóa nung Soda Trong đó phương pháp SOLWAY đến nay vẫn là phương pháp sản xuất thường dùng nhất trong sản xuất Soda, chiếm ưu thế rất lớn trong ngành công nghiệp sản xuất Soda, bất luận là những nhà máy cũ mở rộng hay những nhà máy mới quy hoạch phương pháp SOLWAY đều chiếm vị trí đầu tiên, phương pháp này lấy muối ăn, đá vôi làm nguyên liệu chủ yếu, NH3 làm dung môi trung gian, trải qua các công đoạn tinh chế nước,…sản xuất ra Soda, đây là phương pháp được dự án lựa chọn Đặc điểm chủ yếu của công ngh,ệ sản xuất của phương pháp này như sau:

Quy trình công nghệ sản xuất sô đa theo phương pháp Solvay bao gồm các công đoạn sau:

1. Nước muối

Trong sản xuất Soda, thông thường áp dụng 2 phương pháp để khử Các bon và Magiê: một phương pháp là tôi vôi – muối bay hơi, một phương pháp khác là tôi vôi – Soda nguyên chất Do phương pháp tôi vôi – Soda nguyên chất quy trình đơn giản, thiết bị ít, có thể tiến hành khử C và Mg cùng lúc, làm trong một lần khiến cho thao tác đơn giản, đầu tư thấp, hiệu suất khử Mg đạt đến 98 – 99%, hiệu suất khử Cacbon đạt đến 99 – 99,6%, công trình này áp dụng phương pháp tôi vôi – Soda nguyên chất tinh chế nước muối Làm trong nước muối áp dụng kỹ thuật thùng làm trong 2 màng lọc cỡ lớn, dung lượng thùng lớn, hiệu suất làm trong cao hơn so với thùng DAOER

2. Tôi vôi

Áp dụng hầm nung hỗn hợp than cốc kiểu đứng đường kính lớn Φ7200/Φ5300, máy hóa lỏng tôi vôi Φ3000 Làm sạch khí lò áp dụng kỹ thuật rửa nước trước sau

đó đưa vào máy khử bụi bằng điện để khử bụi

3. Chưng thu

Chưng cất nước cái sử dụng kết hợp giữa chưng cất áp lực và chưng cất chân không dung dịch nồng độ thấp, hấp thu NH3 áp dụng hai hệ thống hấp thu chân không cao và thấp, chưng cất NH3 dung dịch thải áp dụng kỹ thuật thu khí thấp áp

2 cấp

Đặc điểm của công nghệ này là: tách nước cái và dung dịch nồng độ thấp ra để chưng cất, kết hợp chưng cất áp lực và chưng cất chân khoobg, hấp thu NH3 áp dụng 2 hệ thống hấp thu chân không cao và thấp, chưng cất NH3 dung dịch thải áp dụng kỹ thuật thu khí thấp áp 2 cấp Làm lạnh khí NH3 chưng cất là quy trình nghịch lưu, cho nên kỹ thuật công nghệ của công trình này là tương đối tiên tiến, hơn nữa lại là kiểu tiết kiệm năng lượng

Tháp chưng cất áp dụng kiểu tấm sàng đã cải thiện tình hình kết ván bên trong tháp, kéo dài chu kỳ làm việc Cải thiện những khó khăn tháp rửa, tháp hình nấm Tháp hấp thu NH3 áp dụng tháp hấp thu kiểu lạnh bên trong, nâng cao hiệu suất đổi nhiệt, quy trình ngắn, tiết kiệm đầu tư, thao tác đơn giản

4. Tháp cacbonat hóa

Tháp cacbonat hóa lựa chọn tháp hình nấm với đường kính khác nhau

Φ3000/3400, tháp này có đặc điểm là hiệu suất chuyển hóa cao, tính đàn hồi trong vận hành lớn

Máy lọc Soda: sử dụng loại máy lọc Soda bom xoay chân không cỡ lớn, bom xoay được làm bằng thép không gỉ, chịu được bào mòn

5. Công đoạn Soda nhẹ

Sử dụng lò nung chưng cất khí, lò này sử dụng khí chưng cất trung áp làm nguồn nhiệt, soda nặng ướt trong lò sau khi được tăng nhiệt phân giải trở thành Soda nguyên chất

6. Công đoạn Soda nặng

Sử dụng công nghệ Hydrat (chất rắn hấp thu nước), quy trình làm lạnh khô sàng sôi

để phân cấp sản phẩm, sản xuất ra Soda nặng chất lượng cao

7. Nén

Sử dụng máy nén khí dẫn động 2 đường xoắn ốc

8. Công đoạn nước muối

Muối nguyên liệu từ bãi muối được xe cản đưa đến thùng hòa tan muối, hòa tan với nước trở thành nước muối thô bão hòa, nước muối thô đi ra từ thùng hòa tan muối được đưa vào máng tập trung nước muối thô, được bơm nước muối thô đưa vào két phản ứng

Dung dịch Soda lấy từ công đoạn Soda nhẹ cùng với sữa vôi lấy từ công đoạn tôi vôi được tiến hành phản ứng Hydroxide (đốt Soda) trong két Hydroxide cùng với nước muối thô lấy từ máng tập trung nước muối thô đồng thời được đưa vào két phản ứng tiến hành phản ứng, tạo ra (OH)2 và CaCO3 trầm lắng Để phản ứng xảy ra hoàn toàn, trong thời gian dừng 30 phút của két phản ứng Na2CO3 quá lượng 0,25tt và tôi vôi quá lượng 0.05tt, dung dịch nổi thoát ra bên trên két phản ứng tự chảy vào máng cong, đồng thời cho vào dung dịch hỗ trợ lắng lấy từ máng chứa dung dịch hỗ trợ lắng trên cao, dung dịch hỗn hợp tự chảy vào bên trong ống trung tâm của thùng làm trong, tiến hành làm trong

bên trong thùng làm trong, dung dịch trong thoát ra chính là nước muối tinh chế Bùn muối thoát ra từ đáy thùng làm trong được đưa vào máng chứa bùn muối rồi được bơm đưa đến ống trung tâm phần đỉnh thùng rửa bùn 3 tầng, nước ấm lấy từ công đoạn chưng thu được cho vào trong máng phân phối ở đỉnh thùng rửa bùn 3 tầng, sau đó đưa vào ống trung tâm phần đáy thùng rửa bùn 3 tầng, bùn muối và nước rửa được tiến hành rửa nghịch lưu lần 3 để thu hồi NaCl Nước muối nồng độ thấp lấy từ trên thùng rửa bùn 3 tầng được cho vào thùng nước tạp và sau khi trộn lẫn với nước ấm lấy từ giai đoạn chưng thu được dùng bơm đưa đến thùng hòa nước muối để hòa nước muối Bùn thải thoát ra từ đáy của thung rửa bùn 3 tầng được đưa vào máng bùn thải, dùng bơm đưa đến hệ thống ống dung dịch thải để thải ra bãi thải

Nước muối tinh chế thoát ra phía trên thùng làm trong cho vào két nước muối tinh chế dùng bơm đưa đến công đoạn cacbonat hóa và Soda nhẹ

Cho dung môi trợ lắng vào két phân phối dung môi trợ lắng đồng thời lấy nước muối tinh chế từ thùng làm trong làm dung môi hòa tan vào dung môi trợ lắng và được dùng bơm đưa đến máng dung môi trợ lắng ở phía trên

9. Công đoạn tôi vôi

Đây là giai đoạn tăng nhiệt phân giải đá vôi để sản xuất tôi vôi và khí hầm, khí hầm cung cấp cho công đoạn cacbonat hóa sử dụng tôi vôi hấp thu nước trở thành sữa vôi cung cấp cho công đoạn chưng cất và công đoạn nước muối sử dụng, phản ứng như sau:

CaCO3  CaO + CO2↑

CaO + H2O  Ca(OH)2

Sơ lược về quy trình như sau:

Đá vôi nguyên liệu và than cốc ở công đoạn chứa và vận chuyển được máy băng chuyền đưa đến kho đá vôi và kho than cốc trước hầm tôi vôi, sau đó thông qua thiết bị nhập đá vôi và than cốc đưa vào máng định lượng, do PLC điều khiển định lượng hỗn hợp nguyên liệu theo tỉ lệ và đổ vào tời, đưa lên bằng máy cuộn nâng và đổ vào hầm tôi vôi Không khí vào đáy hầm tôi vôi thông qua máy hút gió Đá vôi được nung trong lò sinh ra tôi vôi và khí hầm, tôi vôi từ đáy hầm đi ra chóp xoáy trôn ốc, thông qua máy xuất

tôi vôi hình sao, lấy ra khỏi hầm tôi vôi đưa lên băng chuyền vận chuyển tôi vôi, lại dung tời nâng đưa đến kho tôi vôi, khí hầm thoát ra từ đỉnh hầm tôi vôi được dẫn đến làm sạch khí hầm

Tôi vôi thông qua thiết bị nhập tôi vôi vào phía dưới kho tôi vôi, sau khi điều tiết lượng tôi vôi nhập vào cho vào máy hóa lỏng tôi vôi, nước biển ấm lấy từ công đoạn chưng thu (nhiệt độ khoảng 55oC) trở thành nước hóa lỏng tôi vôi và được đưa vào máy hóa lỏng tôi vôi cùng lúc với tôi vôi Tôi vôi và nước phản ứng với nhau tạo thành sữa vôi chảy vào sàng chuyển sữa vôi Sau khi sàng đi những hạt tạp chất dạng rắn đi cho vào két sữa vôi, lại được dùng bơm đưa đến công đoạn nước muối và công đoạn chưng thu Sữa vôi ngậm CaO độ đông đặc phải duy trì ở 150 – 170tt, nhiệt độ 85-90oC Đá vôi chưa phản ứng trong máy hóa lỏng tôi vôi được sàng lọc ra thông qua hệ thống sàng ở đuôi của máy hóa lỏng tôi vôi được sàng lọc ra thông qua hệ thống sàng ở đuôi của máy hóa lỏng tôi vôi cùng với những hạt nhỏ được sàng lọc ra bởi sàng chuyển sữa vôi được đưa lên băng chuyền thu hồi đá vôi, thông qua băng chuyền đưa đến sàng chuyển thu hồi đá vôi, sau khi tách đá vôi thu hồi và cát thải ra thì cho vào kho chứa đá vôi thu hồi và kho chứa cát thải, cát thải được xe chở ra ngoài xưởng đổ

Trong quá trình hóa lỏng tôi vôi có một lượng lớn nhiệt lượng thoát ra dưới dạng hơi nước, trong khí thoát ra có bụi tôi vôi, dùng một bộ phận nước ấm lấy từ công đoạn chưng thu thông qua thiết bị thu hồi nhiệt máy hóa llongr tôi vôi phun mưa máy hóa lỏng tôi vôi thải khí ra, một mặt có thể rửa bụi bột trong khí thải rớt xuống, từ đó đạt đến tiêu chuẩn thải, mặt khác nhiệt độ nước ấm có thể tăng lên 60 – 65oC Nước ấm sau khi rửa chảy vào két nước tạp ở dưới đất, sau khi hòa lẫn với toàn bộ nước tạp trên mặt đất thì được bơm đưa đến máy hóa lỏng tôi vôi để hóa lỏng tôi vôi

Khí thoát ra ở đỉnh hầm chứa CO2 40 – 43%, nhiệt độ trong khoảng 80 – 140oC, áp lực 150 – 300Pa sau khi được khử bụi bởi thiết bị khử bụi cuộn gió được đưa vào tháp rửa khí hầm, dùng nước thải ra của nước tuần hoàn để rửa, tiếp tục khử bụi đồng thời bị làm lạnh đến dưới 40oC

Khí hầm đi ra từ tháp rửa được đưa vào thiết bị khử bụi bằng điện, cuối cùng làm cho khí hầm ngâm một lượng bụi nhỏ hơn 20mg/m3 và đưa đến công đoạn nén

Khí bụi tôi vôi sản sinh trong quá trình vận chuyển tôi vôi ra khỏi hầm tôi vôi, sau khi được thu thập làm sạch bởi thiết bị khử bụi bằng túi vải đạt đến tiêu chuẩn thải ra không khí, bụi bột được thu hồi bởi két nước tạp dưới đất cho vào máy hóa lỏng tôi vôi

10. Công đoạn chưng thu

Nhiệm vụ của công đoạn chưng thu: thứ nhất là thu hồi Nh3 và CO2 trong dung dịch nước cái được lọc, hai là dùng nước muối tinh chế hấp thu khí NH3 từ đó sản xuấ ra sản phẩm trung gian của Soda – muối Amoni, đồng thời đưa đến công đoạn cacbonat hóa

Quy trình chưng cất NH3: dung dịch nước cái nóng lấy từ công đoạn Soda nhẹ được dùng bơm đưa đến vòng đỉnh giai đoạn tăng nhiệt phân giải tháp chưng cất NH3 qua giai đoạn tăng nhiệt được tiếp tục tăng nhiệt bởi hỗn hợp khí đi lên từ giai đoạn chưng cất tăng tôi vôi, CO2>=90% và khoảng 10%NH3 tự do trong dung dịch nước cái được chưng cất ra, trở thành dung dịch nước cái giai đoạn làm nóng, dung dịch nước cái này được đưa vào thùng tôi vôi dự bị NH4Cl trong dung dịch nước cái giai đoạn làm nóng và Ca(OH)2 lấy từ khu vực tôi vôi tiến hành phản ứng trở thành dung dịch điều tiết, đưa vào vòng đỉnh giai đoạn chưng cất tăng tôi vôi của tháp chưng cất NH3, thông qua chưng cất tăng nhiệt giai đoạn tăng tôi vôi, hầu như toàn bộ CO2 và NH3 trong dung dịch đều bị chưng cất ra

Tăng nhiệt khí chưng cất khoảng 0,2Mpa (tuyệt áp), cho vào qua vòng đáy tháp chưng cất NH3, cùng với hỗn hợp khí CO2 và NH3 đi qua giai đoạn tăng tôi vôi vào thùng tôi vôi dự bị lại đưa vào giai đoạn tăng nhiệt, nhiệt độ khoảng 85oC-88oC cho vào máy làm lạnh ngưng tụ tháp chưng cất NH3 chất khí và dung dịch ngưng tụ là nghịch lưu (chảy ngược) Sau khi làm lạnh ngưng tụ thì khí thoát ra có nhiệt độ khoảng 61oC cho vào tháp hấp thu lạnh bên trong

Dung dịch thải đi ra từ vòng đáy tháp chưng cất NH3 thông qua máy thu khí thấp

áp cấp 1 giảm nhiệt độ, khí thoát ra cùng với hỗn hợp khí lấy từ giai đoạn chưng cất tăng tôi vôi được đưa vào giai đoạn tăng nhiệt phân giải

Dung dịch thải đi ra từ máy thu khí thấp áp cấp 1 lại đi qua máy thu khí thấp áp cấp 2 giảm nhiệt độ, khí thấp áp đi vào tháp chưng cất dung dịch nồng độ thấp làm nguồn nhiệt để chưng cất dung dịch nồng độ thấp

Dung dịch thải đi ra từ máy thu khí thấp áp cấp 2 được dùng bơm đưa đến bãi thải Dung dịch ngưng tụ NH3 chưng cất hội tụ với dung dịch ngưng tụ khí lò nung và được cho vào thùng chứa dung dịch nồng độ thấp, thông qua hệ thống bơm đưa vào đỉnh tháp dung dịch nồng độ thấp Thông qua nhồi nhiên liệu từ trên xuống dưới tiến hành chưng cất dưới điều kiện chân không Nhiệt độ khí chưng cất được bởi máy chưng cất thấp áp cấp 2 khoảng 84oC, đưa vào qua đáy tháp dung dịch nồng độ thấp, cùng với hỗn hợp khí CO2 và NH3 chưng cất được đưa vào máy làm lạnh để làm lạnh, sau khi giảm nhiệt độ cho vào tháp hấp thu NH3 chân không

Dung dịch thải nồng độ thấp chảy ra từ đáy tháp, một phần được dùng bơm đưa đến máy đổi nhiệt bằng tấm titan làm lạnh giảm nhiệt độ, một phần được đưa đến công đoạn cacbonat hóa làm nước cung cấp cho xe rửa Soda Dung dịch nồng độ thấp sau khi giảm nhiệt độ trở thành nước rửa chảy vào thùng chứa nước rửa ở đáy tháp dung dịch nồng độ thấp, nước rửa này được hệ thống bơm chia thành 3 phần: một phần trở thành nước rửa cho thiết bị làm sạch NH3 hấp thu NH3 chân không cao, thấp; một phần trở thành nước làm lạnh cho bơm chân không cao, thấp; một phần nữa đưa đến công đoạn cacbonat hóa trở thành nước rửa cho tháp làm sạch NH3

Quy trình hấp thu NH3: nước muối Amoni nồng độ thấp đưa đến từ công đoạn cacnonat hóa sau khi được làm lạnh đến nhiệt độ khoảng 40oC bằng tấm titan, môt phần trực tiếp đưa vào tháp hấp thu NH3 kiểu lạnh bên trong; một phần khác đưa vào đỉnh tháp hấp thu NH3 chân không, dưới điều kiện chân không cao hấp thu từ trên xuống dưới

NH3 và CO2 trong chất khí lấy từ tháp dung dịch nồng độ thấp trở thành muối nước

Amoni nồng độ thấp, nước muối Amoni nồng độ thấp chảy ra từ đáy tháp được dùng bơm đưa đến giai đoạn hấp thu NH3 trong tháp hấp thu NH3 kiểu lạnh trong, rửa NH3 trong khói hấp thu đồng thời tự chảy vào công đoạn hấp thu NH3 và CO2 trong hỗn hợp khí bay lên từ đáy tháp đồng thời được làm lạnh bởi két nước trong tháp trở thành nước muối Amoni, nước muối Amoni lấy ra từ tháp có nhiệt độ khoảng 70oC sau khi được làm trong dùng bơm đưa đến làm lạnh bằng tấm titan, nhiệt độ khoảng 40oC đưa đến công đoạn cacbonat hóa để sản xuất Soda

Khói từ đỉnh tháp hấp thu NH3 chân không cao, thấp được phân biệt cho vào hệ thống làm sạch NH3 tiếp tục thu hồi NH3, khí không ngưng tụ cho vào bơm chân không thải ra ngoài

11. Công đoạn cacbonat hóa

Nhiệm vụ chủ yếu của công đoạn này là cacbonat hóa muối Amoni, tạo ra NHCO3 kết tinh (kết tủa), phản ứng hóa học như sau:

NH4OH + CO2  NH4HCO3

NaCl + NH4HCO3  NAHCO3 + NH4Cl

Nước muối amoni lấy từ công đoạn hấp thu NH3 cho vào phần đỉnh tháp cacbonat hóa (lúc này là tháp rửa) tiếp xúc nghịch lưu bên trong tháp với khí rửa sạch ngậm CO2, vừa phân giải những vết bẩn NaHCO3 trên ống nước làm lạnh và trên tường tháp Hàm lượng CO2 trong nước muối amoni vì thế dần dần tăng lên, dung dịch đi ra từ vòng đáy goi là nước trung hòa, nhiệt độ khoảng 45oC, hàm lượng CO2 trong khoảng 55 – 60tt

Nước trung hòa được bơm đưa đến phân biệt cho vào phần đỉnh của tháp cacbonat hóa (lúc này là tháp sản xuất Soda), khí trung đoạn chứa 40%CO và khí hạ đoạn chứa 80%CO2 lấy từ công đoạn nén phân biệt đưa vào phần giữa và phần dưới tháp cacbonat hóa Trong quá trình chảy từ trên xuống dưới trong tháp cacbonat hóa, nước trung hòa tiếp xúc nghịch lưu với chất khí bay lên, từ từ hấp thu CO2 trong chất khí, sau khi được bão hòa tách NaHCO3 kết tinh ra, cùng lúc nhiệt độ tăng từ từ lên đến 60 – 68oC, bên dưới tháp lắp đặt két nước làm lạnh kiểu xếp ống, dùng nước làm lạnh tuần hoàn mang đi