Báo cáo thực tập tại công ty cổ phần supe photphat và hóa chất lâm thao

Đặc biệt trong 12 năm gần dây 1997 – 2008 với nhucầu phân bón ngày càng tăng đề phục vụ nông nghiệp, công ty đã liên tục đầu tư chiềusâu, cải tạo, đổi mới thiết bị, công nghệ, nâng cao c

LỜI MỞ ĐẦU

Tại Việt Nam, các ngành công nghiệp đang phát triển và chiếm tỷ trọng lớn đónggóp vào kinh tế đất nước Những nhà máy, xí nghiệp sản xuất là động lực cho định hướngcông nghiệp hóa-hiện đại hóa trong tầm nhìn đến năm 2020

Ngành sản xuất thiết bị, hóa chất đã và đang phát triển mạnh mẽ, có sức ảnh hưởng đến

sự phát triển kinh tế của cả nước Tuy nhiên, vấn đề môi trường của ngành đang đượcquan tâm mạnh mẽ từ phía Nhà nước và người dân

Với vị trí là một sinh viên môi trường, việc tiếp cận các nhà máy sản xuất, các hệthống, công nghệ sản xuất để tìm hiểu nguyên lý hoạt động, khả năng ô nhiễm là mộtđiều rất cần thiết

Được đi thực tập kỹ thuật tại Công ty Cổ phần Supe photphat và hóa chất LâmThao, một cơ sở rộng rãi, truyền thống phát triển lâu dài trên 50 năm, nhiều dây chuyền,thiết bị đang hoạt động đã giúp em rất nhiều trong việc học tập và nghiên cứu của mình Việc quan sát và các dây chuyển đã giúp cho sinh viên có thể rút ra được nguyên lý, cấutạo hệ thống và những vấn đề môi trường Cũng từ đây, chúng em có thể đánh giá đượcmức độ ảnh hưởng đến khu dân cư, nguồn nước, nguồn đất xung quanh và đặc biệt làcông nhân Lao động

Dưới đây là bản báo cáo thực tập bao gồm các phần chính sau:

Sơ đồ công nghệ, dây chuyền hoạt động của các quá trình trong nhà máy

- Thuyết minh công nghệ, các thiết bị chính có trong dây truyền

- Các vấn đề môi trường và phương án giải quyết

Em xin chân thành cảm ơn Viện Khoa học và Công nghệ Môi trường, Công ty Cổphần Supe photphat và hóa chất Lâm Thao, thầy Đinh Quang Hưng đã tạo điều kiện vàgiúp chúng em hoàn thành kỳ thực tập này!

Hà Nội, ngày 22 tháng 6 năm 2014

GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY CỔ PHẦN SUPE PHOPHAT VÀ HÓA

CHẤT LÂM THAO

I LỊCH SỬ HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN

Công ty Supe Phốt Phát và Hóa Chất Lâm Thao (trước kia là nhà máy Supe Phốt PhátLâm Thao), là một doanh nghiệp nhà nước thuộc Tổng công ty Hóa Chất Việt Nam đượckhởi công xây dựng ngày 8/6/1959 trên diện tích 73ha thuộc địa bàn Thị xã Lâm Thao –Tỉnh Phú Thọ Ban đầu nhà máy hoạt động với 2 dây chuyền chính là: Dây chuyền Axit 1– sản xuất axit sunfuric với năng suất 4 vạn tấn/ năm và Dây chuyền Supe 1 - sản xuấtSupe lân với năng suất 1 vạn tấn/ năm Ngày 24/6/1962 nhà máy chính thức đi vào sảnxuất

Qua 3 lần cải tạo, mở rộng: Đợt 1 (1973-1974) nâng công suất lên 175.000 tấnlân/năm, đợt 2 (1980-1984) nâng công suất lên 300.000 tấn lân /năm, đợt 3 (1988-1992)sản lượng đạt 500.000 tấn lân/năm Đặc biệt trong 12 năm gần dây 1997 – 2008 với nhucầu phân bón ngày càng tăng đề phục vụ nông nghiệp, công ty đã liên tục đầu tư chiềusâu, cải tạo, đổi mới thiết bị, công nghệ, nâng cao công suất, đầu tư xây dựng mới 4 dâychuyền sản xuất phân hỗn hợp NPK với công nghệ hiện đại, cải tạo, đổi mới thiết bị,công nghệ, nâng cao công suất các dây chuyền sản xuất Axít sunphuric, supe lân để nângcao sản lượng, đảm bảo các điều kiện môi trường theo chỉ đạo của Thủ tướng Chính Phủ.Đến nay sản lượng phân bón do công ty sản xuất chiếm gần 80% tổng sản lượng phân lân

cả nước, gấp 14 lần công suất ban đầu Qua 47 năm tồn tại, phát triển, công ty đã sản xuất

và cung cấp cho ruộng đồng Việt Nam trên 14,5 triệu tấn phân supe lân và trên 3,4 triệutấn phân hỗn hợp NPK các loại, cùng hàng chục sản phẩm hữu ích quan trọng khác phục

vụ đắc lực nhu cầu sản xuất, tiêu dùng trên mọi miền tổ quốc Qua 52 năm xây dựng vàphát triển, công ty đã vinh dự nhận được nhiều phần thưởng cao quý của Đảng và nhà

nước như: Huân chương Hồ Chí Minh 2006.3 lần phong tặng danh hiệu đơn vị AnhHùng Lao Động và nhiều giải thưởng cao quý khác

II LĨNH VỰC HOẠT ĐỘNG VÀ SẢN PHẨM

1 Lĩnh vực hoạt động

Công ty là cơ sở sản xuất, kinh doanh phân bón hàng đầu Việt Nam.Nhiệm vụ chủyếu là sản xuất phân lân Supe Lân Lâm Thao, phân hỗn hợp NPK Lâm Thao và các hóachất công nghiệp

2 Sản phẩm chủ yếu

- Axit sunfuric kyc thuật, tinh khiết, tinh khiết phân tích và axit dùng cho ắc-quy

- Phân bón Supe lân

- Phân bón hỗn hợp NPK các loại: 5-10-3; 10-20-6; 16-16-8

- Natrisunfit và bisunfit kỹ thuật

- Natri silic florua kỹ thuật, tinh khiết

- Phèn nhôm sunfat kỹ thuật và phén kép amoni sunfat kỹ thuật

- Oxy kỹ thuật

3 Các đơn vị trực thuộc

- Xí nghiệp Axit 1, Axit 2, Axit 3: Sản xuất axit sunfuric phục vụ sản xuất Supe photphat và bán axit thành phẩm ra thị trường

- Xí nghiệp Supe 1, supe 2 và Supe 3: sản xuất Supe lân

- Xí nghiệp NPK : sản xuất phân hỗn hợp NPK

- Xí nghiệp đóng bao: đóng bao, bốc xếp sản phẩm

- Xí nghiệp điện : đảm bảo điện năng cho sản xuất và sinh hoạt toàn công ty

- Xí nghiệp nước : cung cấp nước phục vụ sản xuất và sinh hoạt toàn công ty

- Xí nghiệp Cơ khí : gia công phụ tùng, chi tiết sản xuất, phục vụ sửa chữa

- Xí nghiệp vận tải : có nhiệm vụ vận tải hàng hóa phục vụ cho quá trình cung ứng

và tiêu thụ, vận chuyển nội bộ và làm dịch vụ vận chuyển cho bên ngoài

- Xí nghiệp mộc- nề: gia công, sửa chữa đồ gỗ, tham gia phục vụ cho quá trìnhxây dựng sửa chữa trong toàn công ty.

PHẦN 1: PHÂN XƯỞNG AXIT SỐ 3

- Trữ lượng quặng pyrit có hạn nên cần tìm nguồn nguyên liệu thay thế;

- Sử dụng S nguyên tố sẽ bớt đi công đoạn tinh chế khí, dẫn đến bớt đi được cácthiết bị cồng kềnh như lò tầng sôi, lọc điện khô, tháp rửa, lọc điện ướt…

- Sử dụng quặng pyrit sẽ dẫn đến tạo thành chất thải rắn là xỉ pyrit rất khó xử lýgây ô nhiễm môi trường

Lưu huỳnh nguyên tố là nguyên liệu tốt nhất cho sản xuất axít sunphuríc vì:

- Khi đốt lưu huỳnh nguyên tố ta thu được hỗn hợp SO2 có nồng độ cao, điềunày rất có lợi trong công nghệ sản xuất axít sunphuríc bằng phương pháp tiếpxúc

- Lưu huỳnh nguyên tố không có tạp chất asen và đặc biệt nó không có xỉ do vậydây chuyền sản xuất đi từ nguyên liệu này rất ngắn, đơn giản, không có thiết bịtinh chế khí SO2

- Lưu huỳnh nguyên tố là nguyên liệu khá rẻ tiền do vậy có thể hạ được giáthành sản phẩm.

1.2 Chất xúc tác

Chất xúc tác được sử dụng để tăng nhanh tốc độ phản ứng oxi hóa trong tháp tiếp xúc

Có 3 loại chất xúc tác tốt nhất được ứng dụng trong sản xuất axit là Pt kim loại, oxit sắt,oxit vadani Trong dây chuyền sản xuất, sử dụng chất xúc tác oxit vadani do các ưu điểm:

- Oxit vadani kém hoạt động hơn Pt nhưng rẻ hơn;

- Độ nhiễm độc asen kém hơn Pt vài ngàn lần;

Sử dụng chất xúc tác có ký hiệu T-210 trong lớp xúc tác 1 và CS-110 trong lớp tiếpxúc 2, 3

chất thải rắn

khí thải, nước thải, bụi

khí thải, nước thải, bụi

2 Sơ đồ công nghệ - Sơ đồ 1

Thuyết minh dây chuyền công nghệ axit 2 :

Điều chế lưu huỳnh dioxit – SO 2

Không khí ẩm ngoài trời được hút vào tháp sấy khí, vị trí 251 và tháp tia bắn 253,khí đạt hàm ẩm <0,015%V và tia bắn <0,005mg/m3được hút về máy thổi khí 301 Theođường đẩy máy thổi khí, không khí khô được tách giọt axit nhờ thiết bị 302, sau đó đượcnâng nhiệt độ lên 1802000C nhờ trao đổi nhiệt ngoài 303 rồi cung cấp vào lò đốt lưuhuỳnh vị trí 201 Lưu huỳnh lỏng được bộ phận hoá lỏng lưu huỳnh của Xí nghiệp A xít1cấp vào thùng chứa trung gian 113, có nhiệt độ 1401450C được bơm vào lò đốt, qua

van điều khiển lưu lượng cho phù hợp.Trong lò xảy ra phản ứng cháy lưu huỳnh với Oxytrong không khí theo phản ứng sau:

S + O2 = SO2 +Q1 (phản ứng toả nhiệt)

Giai đoạn Oxy hóa

Hỗn hợp khí sau lò có nhiệt độ 1000+ 250C đưa sang nồi hơi nhiệt thừa, vị trí 202

để giảm nhiệt độ còn 4204400C Hơi nước bão hoà 25 at ra khỏi nồi hơi AX2 được gópchung với hơi bão hoà 25 at của dây chuyền AX3 rồi đưa vào thiết bị quá nhiệt 309 Hỗnhợp khí sau bộ phận nồi hơi, sau thiết bị lọc gió nóng 203 có nồng độ 1010,5% SO2,lưu lượng Q= 35.000 + 1.000m3/h, nhiệt độ 4200C đi vào tháp tiếp xúc 306/1 (lớp xúc tác1) Dưới vai trò tác dụng của chất xúc tác T-210, tại đây đã xảy ra phản ứng chuyển hoákhí SO2 thành SO3 Phản ứng chuyển hoá như sau:

SO2 + 1/2 O2 = SO3 + Q2 (phản ứng toả nhiệt)Sau lớp I, hỗn hợp khí đạt mức chuyển hoá X1=60%, nhiệt độ 6000C được hạnhiệt độ xuống còn 4540C nhờ hệ thống thiết bị quá nhiệt hơi nước, vị trí 309 Ở đây, khí

SO3 nóng được đi vào thiết bị bên ngoài ống trao đổi nhiệt, hơi nước bão hoà 25 at gópchung của nồi hơi AX2 và nồi hơi AX3 đi vào trong ống trao đổi nhiệt Sau thiết bị quánhiệt hơi nước 309, hỗn hợp khí SO3 đạt nhiệt độ 4540C đi vào lớp xúc tác 2 (vào đỉnhtháp 306/2), hơi nước đạt nhiệt độ 4004200C đi vào tua bin của xưởng phát điện Có thể

sử dụng pha không khí nguội khoảng 500C bằng van điều khiển số 3CV05 và 3 van bằng

tay để điều chỉnh nhiệt độ khí vào lớp 2 trong trường hợp thật cần thiết: khi sự cố bộ phậnquá nhiệt, hoặc giảm tải hơi nước bão hoà…

Trong lớp II tiếp tục xảy ra phản ứng chuyển hoá khí SO2 thành SO3 Sau lớp II,hỗn hợp khí đạt mức chuyển hoá X2= 86%, nhiệt độ 5240C đi vào trao đổi nhiệt ngoài

305 để hạ nhiệt độ xuống còn 4550Cđể vào lớp III.Tác nhân làm nguội là hỗn hợp khí

SO2 từ thiết bị lọc mù 278 của hấp thụ trung gian, qua tháp TĐN 3010 tới Nhiệt độ khívào lớp 3 được điều khiển tự động bởi van TV-306/2-3a

Qua lớp III hỗn hợp khí tiếp tục được phản ứng chuyển hoá SO2 thành SO3, vớihiệu suất chung đạt 94% Hỗn hợp khí sau lớp III có nhiệt độ từ 4840C được đưa đi hạnhiệt độ còn <1800C để vào tháp hấp thụ thứ nhất vị trí 254, nhờ 2 tháp trao đổi nhiệt

Tháp trao đổi nhiệt thứ nhất 3010, tác nhân nguội là hỗn hợp khí SO2 từ tháp lọc mù 278đến, tháp trao đổi nhiệt thứ hai là gia nhiệt nước mềm 3011.Nước mềm sau gia nhiệtđược có nhiệt độ khoảng 800C được cấp cho các khử khí nồi hơi.Khí SO3 có nhiệt độ

303, tháp làm nguội khí SO3 bằng không khí ẩm ngoài trời, vị trí 304 Ở đây, tác nhânlàm nguội không khí ngoài trời được đưa vào tháp 304 nhờ có hệ thống 2 quạt thổi vị trí307; 308 Khí ra khỏi tháp hấp thụ cuối vị trí 255 đi qua tháp tách tia bắn axit và đượcthải ra ngoài trời qua ống khí thải

II DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT

Các công đoạn diễn ra trong dây chuyền sản xuất :

- Công đoạn nấu chảy lưu huỳnh

- Công đoạn lò đốt lưu huỳnh

- Công đoạn tiếp xúc

- Công đoạn sấy hấp thụ

- Công đoạn xử lý nước mềm

- Các công đoạn phụ khác

1 Công đoạn nấu chảy lưu huỳnh

1.1 Sơ đồ chung – Sơ đồ 2

Sấy Thiết bị hóa lỏng

Kho lưu huỳnh

1.2 Thuyết minh công nghệ

Lưu huỳnh từ kho chứa được cầu trục múc lên bunke chứa lưu huỳnh số 102, sau đóđược vận chuyển bằng băng tải 103, băng tải 104 để đưa vào thiết bị hoá lỏng 106, 106B.Trong thiết bị hoá lỏng có bố trí các cụm trao đổi nhiệt bằng hơi nước bão hoà áp suất6at, nhiệt độ 1580C để gia nhiệt hoá lỏng lưu huỳnh Để tăng cường hoá lỏng, trong thiết

bị hoá lỏng có bố trí thiết bị khuấy trộn

Lưu huỳnh sau khi được hoá lỏng chảy tràn sang thùng lắng 108, 108B, 109, 109B đểlắng cặn Cặn trong lưu huỳnh lỏng được lắng xuống đáy và định kỳ tháo xả ra ngoài.Thùng lắng là thiết bị hai vỏ, hơi đi giữa 2 vỏ có tác dụng duy trì nhiệt độ của lưu huỳnhlỏng ở nhiệt độ 140oC -145oC

Lưu huỳnh lỏng sau khi được lắng cặn tiếp tục chảy tràn sang thùng chứa 111, tạithùng chứa có bố trí bơm 110A, B kiểu nhúng chìm để bơm lưu huỳnh lên các thùngtrung gian đầu lò đốt của các dây chuyền axít số 1, 2, 3 Để duy trì nhiệt độ lưu huỳnh,tại các thùng chứa lưu huỳnh trung gian đầu lò cũng bố trí áo hơi để gia nhiệt

Trong lưu huỳnh luôn luôn tồn tại một lượng axít nhỏ, trong quá trình hoá lỏng ượng axít này dần tích tụ sẽ gây ăn mòn thiết bị Để trung hoà lượng axít này cần thiếtphải định lượng sôđa bột theo lưu huỳnh rắn tại băng tải số 103 để trung hoà hết lượngaxít này Lượng số đa điều chỉnh theo giá trị pH được kiểm tra bằng quỳ tím thấm nướctại các thùng hoá lỏng lưu huỳnh 106, 106B; hoặc theo phân tích hàm lượng axít có trong

l-lô lưu huỳnh đưa vào sản xuất

Quá trình hoá lỏng lưu huỳnh luôn luôn có hơi nước bay ra với khí H2S và hơi lưuhuỳnh Để khử hơi này tại bộ phận hoá lỏng có bố trí hệ thống quạt hút và thiết bị dậphơi lưu huỳnh bằng nước, thiết bị hấp thụ H2S bằng dung dịch kiềm để xử lý khí thải tr-ước khi thải ra ngoài trời

1.3 Các thiết bị chính

a Thùng hóa lỏng lưu huỳnh

Cấu tạo : Đường kính d= 3m Chiều cao h= 4,5m

Diện tích bề mặt S = 56m nhiệt độ làm việc 140-145˚C

Lưu lượng đầu vào 3tấn/ h

Bên trong thùng hoá lỏng có chứa 6 ống xoắn ruột gà trao đổi nhiệt Trongthùng hoá lỏng còn có cánh khuấy đặt ở trung tâm thùng hoá lỏng để tăng khả năngtruyền nhiệt

b Thùng lắng lưu huỳnh lỏng

Cấu tạo: Thùng Có cấu tạo là một trụ vuông đáy vát

Thể tích thiết kế là 22.5m3 trên thực tế V= 18,3 m3, Φ600 x H4000 Bên ngoàiđược bảo ôn băng thuỷ tinh, amiang và bên trong có áo hơi (hơi nước bão hoà) Trongthùng lắng gồm ba ngăn và có các cụm trao đổi nhiệt

2 Công đoạn lò đốt lưu huỳnh – lò hơi

Sơ đồ chung – Sơ đồ 3

Thùng chứa lưu huỳnh lỏng

Nhiên liệu ( dầu DO, không khí khô )

xả vào bể thu Lưu huỳnh

hỗn hợp khí SO2

hỗn hợp khí SO2 sau nồi hơi nhiệt thừa đến

Thiết bị lọc khí nóng

ống khói khởi động hỗn hợp SO2

Thuyết minh dây chuyền

Lưu huỳnh có nhiệt độ 140o C -145oC từ bộ phận hoá lỏng được bơm cấp về các thùng

chứa trung gian đầu lò đốt của 3 dây chuyền axít số 1, 2, 3 Tại các thùng chứa trung gian

đầu lò lưu huỳnh được các bơm lưu huỳnh cấp qua vòi phun vào lò đốt Không khí ẩm sau

khi qua tháp sấy khí để sấy khô đạt tiêu chuẩn về độ ẩm, tia bắn tiếp tục qua các trao đổi

nhiệt để gia nhiệt trước khi vào lò đốt.Trong lò đốt lưu huỳnh cháy cùng với O2 trong không

khí theo phản ứng:

S + O2 = SO2 + Q

Hỗn hợp khí có nhiệt độ từ 1000±25oC, nồng độ SO2 từ 9-10.5% thể tích đi qua

nồi hơi để hạ nhiệt độ xuống còn 400o C –430oC sau đó đi qua thiết bị lọc gió nóng để

sang công đoạn tiếp xúc

Tại bộ phận nồi hơi, nước được xử lý tại bộ phận lọc nước hoá học được đưa vào

thiết bị khử khí để khử O2 sau đó qua bơm cấp đưa vào nồi hơi.Hơi tạo ra trong nồi hơi

có áp suất 25 at, nhiệt độ 225 oC được đưa qua thiết bị giảm áp để hạ xuống còn 6 at,

1580C rồi cấp hoà vào mạng chung

Riêng hơi nước của dây chuyền axít số 2, hơi tạo ra trong nồi hơi có áp suất 25 at,nhiệt độ 225 oC.Khi dây chuyền phát điện hoạt động hơi 25 at, nhiệt độ 225oC được gianhiệt bằng khí sau lớp 1 tháp tiếp xúc tại thiết bị quá nhiệt số 309 nâng lên thành hơi quánhiệt có nhiệt độ 350 - 4000C rồi cấp cho dây chuyền phát điện Khi dây chuyền phát điệnkhông hoạt động hơi có áp suất 25 at, nhiệt độ 225oC được đưa qua thiết bị giảm áp để

hạ xuống còn 6 at, 1580C rồi cấp hoà vào mạng chung hoặc qua bộ phận giảm âm rồi xả

ra ngoài trời qua ống xả hơi

- Nhiệt độ khí ra sau nồi hơi: 420-430˚C

- Áp suất hơi trong nồi hơi 25at

- Nhiệt độ hơi nước 225˚C

- Nhiệt độ hơi sau giảm áp: 160˚C

- Áp suất hơi sau giảm áp: 6kg/cm2

- Lưu lượng lưu huỳnh vòi phun: 2.98 m3/h

- Áp suất lưu huỳnh: 12kg/cm2

- Lưu lượng không khí vào lò :30000-35000Nm3/h

Ngoài cùng là lớp gạch định hình AD5 (230x113x65/55) và gạch FB(230x103x65)

Lớp tiếp theo là lớp gạch định hình AD5 và AD3 (230x113x65/45)

Đầu đốt lò cũng được xây bằng những lớp gạch như trên

Giữa phần đầu lò và thân lò là phần hình côn được xây lót bằng gạch định hình để thucôn bằng 2 lớp gạch AD5 và AD3

Lò đốt được đặt trên 5 giá di động kiểu con lăn

Bên ngoài lò được bọc bằng lớp vỏ nhôm

Chiều dài thân lò 14230

Chiều dài thân trụ buồng trước 6800

Chiều dài thân trụ buồng giữa 2000

Chiều dài thân trụ buồng sau 1780

Chiều dài phần côn 883

DO tạo phản ứng sinh SO2 Các vách ngăn được thiết kế để tăng hiệu suất chuyển hoá lưuhuỳnh bằng cách tạo ra các dòng chảy xoáy Ngoài ra hơi nước được bổ sung nhằm tránhhiện tượng cặn lưu huỳnh lắng trong lò Phản ứng tạo SO2 là phản ứng toả nhiệt do đó

lượng nhiệt của hỗn hợp khí sau phản ứng sẽ được đưa vào nồi hơi nhiệt thừa ngay saubuồng đốt.

b Nồi hơi nhiệt thừa

Đặc tính của thiết bị - Chế độ nồi hơi

- Năng suất sinh hơi: 14000-17000kg/h

- Áp suất nồi hơi khi làm việc 24-25at

- Áp suất ra nồi hơi: 10-20 at

- Nhiệt độ nước cấp :100-150˚C

- Hiệu suất lò hơi 88%

- Lưu lượng khí nóng vào nồi hơi :33000±5% Nm3/h

- Thành phần SO2 ≥11%

- Nhiệt độ khí vào” 950-1050˚C

- Nhiệt độ khí ra nồi hơi: 350-420˚C

Chế độ nước cấp cho nồi hơi:

- Màu sắc: Không màu

Hoạt động của toàn bộ bộ phần nồi hơi nhiệt thừa:

Nước mềm từ bộ phận lọc nước hoá học được cấp lên bình khử vị trí 206 qua thiết

bị gia nhiệt.Tại bình khử khí nước được nâng nhiệt lên tới 100-105 ˚C và tách oxi sau đóđược bơm cấp nước vị trí 205 cấp vào nồi hơi Nước trong nồi hơi trao đổi nhiệt với khí

lò, hơi nước bão hoà có áp suất 25at sinh ra được đưa qua thiết bị quá nhiệt 309 để tạohơi quá nhiệt cấp cho phát điện

Hỗn hợp khí SO2 nồng độ ≤11% có nhiệt độ từ 950-1050˚C vào nồi hơi, sau khitrao đổi nhiệt với nồi hơi nhiệt độ hạ xuống còn 420-430˚C đi qua thiết bị lọc gió nóng đểvào tiếp xúc.Để điều chỉnh nhiệt độ khí sau nồi hơi dùng van điều chỉnh khí đi tắt nồi hơi,khi nhiệt độ vào lọc gió nóng >420˚C thì đóng van đi tắt và ngược lại

Để cấp nước vào nồi hơi có cụm van tự động cấp nước làm việc theo tín hiệu nhậnđược từ thiết bị đo mức nước

Để giữ ổn định áp suất nồi hơi dùng van tự động điều chỉnh áp suất nồi hơi theotín hiệu áp suất nồi hơi.Khi áp suất >25at van mở và ngược lại

c Các thiết bị khác

- Ống khói khởi động 204: dùng trong quá trình gia nhiệt khởi động lò

Vật liệu thép CT3.Đường kính 800, chiều cao 15000

- Thùng chứa dầu DO 206: dùng để chứa dầu khi gia nhiệt và khởi động lò

Kích thước: 1812*600, chiều cao 2870, chiều cao chứa dầu 2400

- Bơm cấp dầu DO: năng suất 0,5m3/h; áp suất 25kG/cm2

- Bơm lưu huỳnh lỏng: năng suất 4,5m3/h, áp suất 12at Động cơ 18,5kW, tốc độvòng quay 2900 vòng/phút.

- Thùng chứa lưu huỳnh lỏng 113: dùng để chứa S lỏng cấp cho lò Đường kính 6000,cao 3000

3 Công đoạn tiếp xúc

3.1 Sơ đồ công nghệ - Sơ đồ 4

3.2 Thuyết minh dây truyền

Hỗn hợp khí SO2 từ thiết bị lọc gió nóng có nhiệt độ 400430oC và nồng độ SO2 từ910,5% đi vào lớp I máy tiếp xúc Nhờ có xúc tác V2O5 khí SO2 phản ứng với O2 tạothành SO3 theo phản ứng: SO2 + 1/2 SO2 SO3 + Q

Đây là phản ứng thuận nghịch, toả nhiệt, giảm thể tích Quá trình sảy ra theo chiềuthuận khi có xúc tác

Cơ chế của sự ôxy hoá SO2 trên xúc tác VANADI được giải thích bằng sự tạo thành,phân huỷ hợp chất trung gian ở dạng sunfátvanadi theo phản ứng

V2O5 + SO2 = V2O4 + SO3

V2O4 + 2 SO2 + O2 = 2 VOSO4

2 VOSO4 = V2O5 + SO3 + SO2 -

2 SO2 + O2 = 2 SO3Như vậy trong quá trình phản ứng thì VANADI là chất vận chuyển ôxy

Mức tiếp xúc được xác định bằng tỷ số áp suất riêng phần của SO3 với tổng số áp suấtriêng phần của SO3 và SO2 X = P SO3/(P SO3 + P SO2)

Trong đó Xp: Mức tiếp xúc cân bằng

Kp: Hằng số cân bằng của phản ứng oxy hoá SO2 thành SO3

a: Nồng độ ban đầu của SO2 trong hỗn hợp khí

b: Nồng độ ban đầu của ôxy

Hằng số cân bằng phụ thuộc vào nhiệt độ theo công thức 4,6455

5 , 4905

T Kp

Mức tiếp xúc cân bằng phụ thuộc vào tỷ số giữa SO2 và O2, O2 càng lớn và SO2 càngnhỏ thì mức tiếp xúc cân bằng càng cao

Sau lớp I, hỗn hợp khí SO2 đạt mức chuyển hoá X1 =6070%, nhiệt độ 595±50C đượcqua trao đổi nhiệt sau lớp I hạ nhiệt độ xuống 4504850C nhờ thiết bị trao đổi nhiệt ngoàisau lớp I rồi tiếp tục đi vào lớp xúc tác thứ II để tiếp tục phản ứng chuyển hoá SO2 thành

SO3

Sau lớp II hỗn hợp khí đạt mức chuyển hoá 8590% nhiệt độ 5205450C đi vào trao đổinhiệt ngoài để hạ nhiệt độ khí xuống 4304500C rồi đi vào lớp xúc tác số 3 để tiếp tục phảnứng

Ra khỏi lớp III khí SO2 được chuyển hoá từ 94,596,5%, nhiệt độ từ 450475oC đi quacác trao đổi nhiệt để nâng nhiệt cho khí SO2 sau hấp thụ trung gian hoặc trao đổi nhiệt vớikhông khí ẩm để hạ nhiệt độ xuống <165oC rồi đi vào hấp thụ trung gian 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 khivào lớp IV

Ra khỏi lớp IV khí SO2 được chuyển hoá từ 99,699,85%, nhiệt độ từ 420435oC điqua 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 hấp thụ cuối

- Hiệu suất chuyển hoá lớp xúc tác 1: 60%

- Hiệu suất chuyển hoá lớp xúc tác 2: 82%

- Hiệu suất chuyển hoá lớp xúc tác 3: 94%

- Hiệu suất chuyển hoá lớp xúc tác 4: 99.7%

- Lưu lượng hỗn hợp khí vào tiếp xúc: 35000 ± 1000m3/h

có đường kím 800 dùng làm trụ đỡ cho các kết cấu tháp Xung quanh tháp, bên ngoài vỏthép là lớp bảo ôn cách nhiệt bằng bông thủy tinh dày 250mm, bên ngoài là lưới théo 1 lynhôm lá dày 0,8mm

Trên đỉnh tháp có nón phân phối khí bằng thép C20, dày 8mm, đường kính 2100.Dưới nón phân phối là lớp ghi bằng thép, trong tháp có kết cấu từ dưới lên là dầm đỡ ghiI240 bằng thép C20, kết cấu ghi đỡ, lưới thép, lớp đá thạch anh, dày 50mm Lớp xúc tácT-210 dày 570mm, thể tích 25m3, lớp đá thạch anh dày 50mm

còn lát thêm lớp gạch chịu axít, kích thước gạch 180x115x18mm.Giữa tâm tháp có 08đoạn trụ bằng gang chịu nhiệt có 800mm lắp ghép với nhau, dùng làm trụ đỡ cho cáckết cấu của tháp Xung quanh tháp, bên ngoài vỏ thép là lớp bảo ôn cách nhiệt bằng bôngthuỷ tinh dày 250mm, bên ngoài là luới thép 1 ly và nhôm lá dày 0,8mm Trên đỉnh tháp

có nón phân phối khí bằng thép C20, dày 8mm, 2100mmm góc đỉnh nón 1500, trên nón

có 12 lỗ 200mm cách đều nhau và cách tâm là 650mm Dưới nón phân phối khí là lớpghi bằng thép để rải lớp đá thạch anh dày 50mm, cỡ đá 20x25mm Trong tháp gồm có 3lớp xúc tác, mỗi lớp có kết cấu theo thứ tự từ dưới lên là: dầm đỡ ghi I 240 thép C20, kếtcấu ghi đỡ, lưới thép, sau đó là lớp đá thạch anh cỡ 20x25mm, dày 50mm, lớp xúc tác,lớp đá thạch anh dày 50mm

Trên các lớp xúc tác 3, 4 có hệ thống phân phối khí, trên lớp 2 có hệ thống trộn khí.Dưới các lớp xúc tác 2, 3, 4 đều có hệ thống gom khí ra.Giữa lớp 3 và lớp 4 được ngăncách bằng tấm thép sàn.Do đó tháp được chia thành 3 đoạn ngăn cách riêng nhau

Các thông số cơ bản:

- Năng suất : 360 tấn axít /ngày đêm

- Lưu lượng khí qua tháp: <46.600 Nm3/h

Lớp xúc tác Chiều cao (mm) Thể tích ( lít ) Loại xúc tác

Cấu tạo:

Gồm có 02 chùm ống trao đổi nhiệt đặt trong 2 hộp khí hình chữ nhật liền nhau, cóống dẫn khí SO3 nối tiếp 2 hộp với nhau.Ống trao đổi nhiệt bằng thép 12Cr1MoV chịunhiệt độ, áp suất và chống ăn mòn hoá học Hộp khí bằng thép C20.Khí SO3 đi ngoàiống , hơi nước bão hoà đi trong ống

- Diện tích bề mặt truyền nhiệt: 298 m2, ống 38x4mm, L=70.000mm

- Kích thước bao ngoài: DxRxH= 5980x6170x4037mm

- Ống khí SO3 vào: Dy= 1400mm

- Ống khí SO3 ra: Dy= 1400mm

- Ống hơi nước bão hoà vào: Dy= 250mm, thép 12Cr1MoV

- Ống góp hơi nước quá nhiệt ra: Dy= 250mm

Các chỉ tiêu kỹ thuật:

- Nhiệt độ khí SO3 vào/ra: 600oC/454 oC

- Năng suất khí SO3: 31.747 Nm3/h

- Nhiệt độ hơi nước vào/ra: 222oC/420 oC

- Năng suất hơi nước: 15.300 Nm3/h

- Áp suất làm việc: 25 at

d Trao đổi nhiệt ngoài khí sau lớp 2 (305)

Công dụng:

Dùng hạ nhiệt độ khí SO3 sau lớp xúc tác 2 đưa vào lớp xúc tác 3.Hỗn hợp khí SO3nóng đi trong ống, từ trên xuống dưới, khí SO2 đi ngoài ống.

Cấu tạo:

Tháp kiểu trao đổi nhiệt ống chùm, có vỏ bằng thép, phần buồng khí trên và dướitrong được xây lót bằng lớp gạch chịu nhiệt dày 115mmm, bên ngoài được bảo ôn bằngbông khoáng dày 100mm (tháp 305 được sử dụng tháp 304a cũ)

- Diện tích bề mặt truyền nhiệt : 1176 m2

- Chiều cao toàn bộ tháp : 10780mm

- Đường kính tháp : =3000mm

- Tổng số ống trao đổi nhiệt n=1760 ồng, 38x3,5; H=5.600mm

e Trao đổi nhiệt ngoài sau lớp 3/1 (vị trí 3010):

Công dụng:

Dùng trao đổi nhiệt hạ nhiệt độ khí SO3 sau lớp 3 và nâng nhiệt độ hỗn hợp khí

SO2 từ thiết bị lọc mù số 278 về.Hỗn hợp khí SO3 đi trong ống, từ trên xuống dưới, khí

SO2 đi ngoài ống

Cấu tạo:

Thân tháp có vỏ bằng thép, được chia làm 3 đoạn:

- Đoạn trên là hộp khí vào, vỏ thép, trong xây lót bởi 1 lớp gạch sa mốt chịu nhiệt.Kích thước: H = 2.622 mm,  2.812x10mm

- Đoạn giữa là phần trao đổi nhiệt, vỏ bằng thép dày 10mm, bên ngoài bảo ôn cáchnhiệt.Đường kính 2.558 x10mm, H=6000mm Các ống trao đổi nhiệt bằng thép C20,gồm 1045 ống 57x3,5mm, L=6.000mm, F=1.050m2

- Đoạn dưới là hộp khí ra, vỏ thép, H=2.600mm; 2.558mm

Các ống công nghệ:

- Ống khí SO3 vào: Dy=1600mm, ống thép 1876x8mm, có xây lót gạch

- Ống khí SO3 ra: Dy=1400mm, ống thép 1416x8mm

- Ống khí SO2 vào: Dy=1200mm, ống thép 1216x8mm, kiểu hộp khí hình côn

- Ống khí SO2 ra: Dy=1400mm, ống thép 1416x8mm, kiểu hộp khí hình côn

Chế độ kỹ thuật:

Dùng trao đổi nhiệt hạ nhiệt độ khí SO3 sau TĐN 3010 đưa đi hấp thụ trung gian

và nâng nhiệt độ nước mềm vào các thiết bị khử khí của nồi hơi các dây chuyền Axít.Hỗn hợp khí SO3 đi ngoài ống, từ trên xuống dưới, nước mềm đi trong ống

Cấu tạo:

Tháp có vỏ bằng thép, kiểu trao đổi nhiệt ống chùm:

- Vỏ bằng thép, bên ngoài bảo ôn cách nhiệt dày 100mm bằng bông thuỷ tinh, vữaamiăng, lá nhôm

Chiều cao tổng H = 8.300 mm,  1.316x10mm, trong đó phần trao đổi nhiệt cao6.000mm, nắp trên và nắp dưới hình chỏm cầu

Các ống trao đổi nhiệt bằng thép SUS316L, 38x3mm, L=6.000mm; só ống là

- Nhiệt độ nước mềm vào/ra: 300C/800C

- Lưu lượng nước mềm: Q=29,6 Nm3/h

- Áp suất làm việc: 1at

g Trao đổi nhiệt ngoài sau lớp 4/1 (vị trí 303):

Công dụng:

Dùng trao đổi nhiệt hạ nhiệt độ khí SO3 sau lớp xúc tác 4 và nâng nhiệt độ khôngkhí khô khi đưa về lò đốt lưu huỳnh.Hỗn hợp khí SO3 nóng đi trong ống, từ dưới lên trên,không khí khô đi ngoài ống

Cấu tạo:

Tháp kiểu trao đổi nhiệt ống chùm, có vỏ bằng thép CT38 10mm, phần buồngkhí trên và dưới trong được xây lót bằng lớp gạch chịu nhiệt dày 115mmm, bên ngoàiđược bảo ôn bằng bông khoáng dày 100mm

- Diện tích bề mặt truyền nhiệt: 530 m2

- Chiều cao toàn bộ tháp: 7400mm (Trong đó: Chiều cao phần ống trao đổi nhiệt3000mm)

- Đường kính tháp: 3020x10mm

- Tổng số ống trao đổi nhiệt 38x3.5, H3000mm: 1615 ống

4 Công đoạn sấy hấp thụ

4.1 Sơ đồ công nghệ - Sơ đồ 5

4.2 Thuyết minh dây truyền

Quá trình sấy không khí ẩm: Hơi nước không phải là 1 chất độc đối với chất xúc tác

vanadium Nhưng nếu trong khí có hơi nước thì sẽ tạo mù ở quá trình hấp thụ, làm mấtnhiều axít trong khí thải vì mù axít rất khó hấp thụ trong các tháp hấp thụ Ngoài ra mùcòn ngưng tụ trong các tháp trao đổi nhiệt bên ngoài của tháp tiếp xúc nhất là các trao đổinhiệt làm nguội SO3 làm ăn mòn các ống trao đổi nhiệt vì vậy không khí cần phải đượcsấy đạt tiêu chuẩn trước khi cấp vào hệ thống

Không khí được hút (dây chuyền sản xuất axít số 1,2) hoặc được đẩy vào tháp sấy (dây chuyền sản xuất axít số 3).Tại tháp sấy, axít sunphuríc có nồng độ ≥ 95% được tưới

từ trên xuống tiếp xúc với không khí đi từ dưới lên qua các lớp đệm Nhờ có sự tiếp xúcnày hơi nước trong không khí được axít hấp thụ, không khí sau tháp sấy có hàm ẩm <0,015 %V được nâng nhiệt lên 1001500C trước khi đưa về lò đốt lưu huỳnh

Quá trình hấp thụ khí SO3: Đầu tiên SO3 hoà tan vào trong axít, sau đó phản ứng vớinước trong đó theo phản ứng tổng quát sau:

n.SO3 + H2O = H2SO4 + (n-1).SO3

Tuỳ theo tỷ lệ giữa SO3 và nước mà nồng độ axít thu được sẽ khác nhau:

- Nếu n > 1: sản phẩm là ôlêum

- Nếu n = 1: sản phẩm là mônô hyđrat

- Nếu n < 1: sản phẩm là axít loãng

Nồng độ axít và nhiệt độ axít ảnh hưởng lớn đến tốc độ và hiệu suất hấp thụ Tạinồng độ axít 98,3% H2SO4 và ở nhiệt độ thấp thì cả tốc độ hấp thụ và hiệu suất hấp thụđạt giá trị cực đại Có thể giải thích điều này như sau:

- Axít sunfuric nồng độ 98.3% hấp thụ khí SO3 tốt nhất vì áp suất hơi SO3 trên bềmặt dung dịch axít này rất thấp Nồng độ thấp hay cao hơn 98.3% thì quá trình hấp thụ

SO3 đều không tốt

Hỗn hợp khí SO2, SO3 ra khỏi lớp III máy tiếp xúc có mức chuyển hoá 94,596,5%

sẽ qua các trao đổi nhiệt để làm nguội xuống nhiệt độ <165oC trước khi đi vào đáy tháp

hấp thụ trung gian (riêng tại dây chuyền axít 2 là 190195 0 C) Axít mônôhyđrát có nồng

độ 98,3±0,4% H2SO4 có nhiệt độ 705oC từ thùng chứa được các bơm chìm bơm lên dànlàm lạnh axít kiểu tấm và được làm lạnh xuống 505oC sau đó đổ vào thùng cao vị rồiđược tưới vào tháp hấp thụ trung gian qua hệ thống phân phối axít bằng đĩa Lượng axítchảy từ tháp hấp thụ trung gian về thùng chứa lại tiếp tục được bơm tuần hoàn lên thápkết thúc 1 chu trình Do hấp thụ SO3 nồng độ axít tăng dần lên, để duy trì nồng độ axítmônô ta pha loãng bằng nước công nghệ hoặc bằng axít sấy Do hấp thụ SO3 và bổ xung

H2O nên mức thùng chứa axít cao dần lên, để duy trì mức thùng chứa ta đưa axít sang bộ

phận sấy để nâng nồng độ axít sấy (hoặc đưa về kho như tại dây chuyền axít số 3).

Khí ra khỏi tháp hấp thụ trung gian có nhiệt độ 4560oC đi vào bộ phận khử mù để táchhết lượng axít và mù axít rồi đi qua các trao đổi nhiệt để nâng nhiệt độ lên 405415oC trướckhi vào lớp IV máy tiếp để chuyển hoá tiếp lượng SO2 còn lại

Hỗn hợp khí SO2, SO3 ra khỏi lớp IV máy tiếp xúc có mức chuyển hoá 99,699,85%nhiệt độ 4204350C sẽ qua trao đổi nhiệt làm nguội SO3 bằng không khí khô, không khí ẩm

hoặc nước mềm để làm nguội xuống nhiệt độ <165oC rồi đi vào đáy tháp hấp thụ cuối Axítmônô có nồng độ 98,3 ±0,4% H2SO4 có nhiệt độ 5575oC từ thùng chứa được các bơmchìm bơm lên các thiết bị làm lạnh kiểu tấm hay kiểu ống chùm và được làm lạnh xuống4555oC sau đó đổ vào thùng cao vị rồi được tưới vào tháp hấp thụ cuối qua hệ thống phânphối axít bằng đĩa với lưu lượng Lượng axít chảy từ tháp hấp thụ cuối về thùng chứa lại tiếptục được bơm tuần hoàn lên tháp kết thúc 1 chu trình Do hấp thụ SO3 nồng độ axít tăng dầnlên, để duy trì nồng độ axít mônô ta pha loãng bằng nước công nghệ Do hấp thụ SO3 và bổxung H2O nên mức thùng chứa axít cao dần lên, để duy trì mức thùng chứa ta đưa axít sang

bộ phận sấy để nâng nồng độ axít sấy

Sau tháp hấp thụ cuối hỗn hợp khí đi vào thiết bị khử mù hay tháp tách giọt trước khithải ra ngoài trời qua ống thải khí

4.3 Các thiết bị chính

a Tháp sấy

Cấu tạo:Vỏ bằng thép dày 8mm, xây lót bằng gạch chịu axít, bên trong xếp đệm chịu

axít, phân phối bằng 4máng thép không gỉ, Φ5000mm,H15600 mm, ống khí vào/raΦ1200mm; ống axit bằng thép không gỉ đẩy/hồi 200/530

- Lưu lượng không khí ẩm vào tháp: 36600-47000m3/h

- Nhiệt độ không khí vào: 28-30˚C

- Nhiệt độ không khí ra: 40-45˚C

- Lưu lượng axit tưới: 240-270m3/h

- Nồng độ axit tưới:≥ 95% H2SO4

- Nhiệt độ axit tưới/chảy:45-50/40-45˚C

- Tia bắn: ≤0.005mg/m3

b Tháp hấp thụ trung gian 254

Nhiệm vụ: Hấp thụ khí SO3 sau lớp tiếp xúc III

Cấu tạo: Vỏ bằng thép dày 8mm, xây lót bằng gạch chịu axít, bên trong xếp đệm chịu

axít, phân phối bằng 4máng thép không gỉ, Φ5000mm, 15600mm, ống khí vào/raΦ1400mm; ống axit bằng thép không gỉ đẩy/hồi 200/530, đường cấp nước thép CT38

- Lưu lượng hỗn hợp khí SO3, SO2 vào tháp: 34840m3/h

Cấu tạo: Vỏ bằng thép dày 8mm, xây lót bằng gạch chịu axít, bên trong xếp đệm chịu

axít, phân phối bằng 4máng thép không gỉ, Φ5000mm,H14762 mm, ống khí vào/raΦ1400mm; ống axit bằng thép không gỉ đẩy/hồi 200/530, đường cấp nước thép CT38

- Lưu lượng hỗn hợp khí SO3 vào tháp: 31330m3/h

5 Công đoạn xử lý nước mềm

Nước công nghiệp ban đầu được đưa vào hệ thống lọc nước đi qua hệ thống các máylọc cơ học trong có chứa than antraxít nghiền sau đó qua thiết bị lọc cation để lọc sắt; quathiết bị lọc cation cấp I, cấp II để lọc các iôn Ca2+, Mg2+…; rồi tiếp tục đi sang thiết bị lọcanion để lọc iôn Cl-… sau đó về thùng chứa sản phẩm

Nhiệm vụ của các máy lọc ion là giữ lại các ion để làm mềm nước trước khi đưa vàonồi hơi

Một số sự cố thường gặp nguyên nhân và cách khắc phục

2 - Nhiệt độ khí lò thấp

do không phù hợp giữalưu lượng S và không khívào lò

3 - Van số 3CV04 hởnhiều

1- Điều chỉnh mở van số 4

đi tắt nồi hơi

2- Kiểm tra nồng độ khí

SO2, nhiệt độ khí lò, điềuchỉnh tăng thêm S vàolò

3- Kiểm tra đóng lại van số3CV04

Khí bị mất nhiệt ở quánhiệt 309 nhiều

Đóng bớt van số 3CV05 Điều chỉnh van 3BTV03

3

Nhiệt độ vào lớp III

thấp trong khi nhiệt

độ ra lớp II bình

thường

Do lượng khí SO3 nóng

và SO2 lạnh vào TĐN 305chưa hợp lý với bề mặtTĐN của nó

Kiểm tra van số 3a đi tắt 305 của khí nónghoặc mở van số 3MV09

Kiểm tra điều chỉnh van3MV09 để khí SO2 đi quahết tTĐN 305

5 Nhiệt độ lớp I máy

tiếp xúc tăng

Do hỗn hợp khí SO2 nóng

đi tắt nồi hơi nhiều

Kiểm tra điều chỉnh đóngvan số 4

III CÁC VẤN ĐỀ VỀ MÔI TRƯỜNG

1 Chất thải rắn

Đặc điểm

Chất thải rắn của dây chuyền hầu hết đến từ các cặn lắng từ các thùng như thùng chứalưu huỳnh lỏng, thùng chứa dầu DO hay các thiết bị trao đổi nhiệt.Thông thường các chấtthải rắn này không nhiều, thường được đưa đến trạm xử lý chất thải để tập trung xử lý.Đây là một mối đe doạ lâu dài vì trong chất thải rắn này có chứa một hàm lượng khá lớncác kim loại nặng gây ô nhiễm lâu dài đến nguồn đất hay nước xung quanh khu vực côngty.

Trực trạng

Khu vực lưu giữ chất thải nguy hại (xỉ pirít) không có mái che, xung quanh có tườngxây che chắn nhưng nước vẫn rỉ ra ngoài, đáy bãi chứa để xỉ pirít không có biện phápchống thẩm thấu phát tán chất thải vào đất và nguồn nước ngầm Tại bãi (xỉ pirít) phátsinh nước rỉ rác (nước rỉ rác từ bãi xỉ pirít có các thông số các chất gây ô nhiễm cao) mộtphần thẩm thấu vào đất và nguồn nước ngầm, một phần nước rỉ rác tự chảy (lưu lượng ít)

ra môi trường, nguồn tiếp nhận là cánh đồng canh tác của xã Thạch Sơn, huyện LâmThao

Đề xuất phương án xử lý

Đối với chất thải nguy hại xỉ pirit cân có mái che đậy, xây tường chống thấm để tránhthẩm thấu phát tán chất thải vào đất và nguồn nước ngầm.Xỉ than có thể tái chế thànhgạch ba vanh đem vào sử dụng trong xây dựng các công trình phụ của nhà máy

2 Nước thải

Đặc điểm

Các nguồn phát nước thải trong dây truyền sản xuất axit sunfuric hầu như không đáng

kể, chủ yếu là nguồn sinh ra từ quá trình trao đổi nhiệt làm mát axit hay nước dùng để rửathiết bị, máy móc…hoặc từ những sự cố rò gỉ axit từ các thùng chứa

Công ty đã lắp đặt khu xử lý nước thải cục bộ đảm bảo chất lượng nước sau xử lý đạttiêu chuẩn trước khi thải ra môi trường Nước tưới ở dàn lạnh được thu gom và xử lý tuầnhoàn.

- Bụi: hơi lưu huỳnh, tạp chất…

Trong quá trình nấu chảy lưu huỳnh SO2 được hấp thụ bởi bể thuỷ phong và sau đóđược đem đi trung hoà và chôn lấp ở bãi thải của công ty

Trong quá trình đốt lưu huỳnh, tiếp xúc chuyển hoá thành SO3 và quá trình hấp thụtạo axit sunfuric, lượng SO2 thải ra ngoài phụ thuộc phần lớn vào hiệu suất chuyển hoácủa các phản ứng S thành SO2, từ SO2 thành SO3, ngoài ra còn một lượng không nhỏ thấtthoát từ các thiết bị cũng như cả quá trình hay bởi chất xúc tác được sử dụng để chuyểnhoá Hầu hết lượng khí thất thoát này đều xả trực tiếp ra môi trường hoặc được đưa quacác ống khói xử lý (chủ yếu xử lý bụi và các tạp chất khác)

ồn lớn…

Ô nhiễm nhiệt tại các khu vực lò đốt, tháp tiếp xúc… tỏa nhiệt lớn ra môi trường xungquanh, công nhân vận hành lò đốt có cảm giác nóng bức khó chịu khi làm việc (đặc biệt

là trong mùa hè)

PHẦN 2: PHÂN XƯỞNG SUPE PHOTPHAT SỐ 1

I GIỚI THIỆU VỀ PHÂN XƯỞNG SUPE PHOTPHAT SỐ 1

Nhiệm vụ chính của xí nghiệp là sản xuất là lượng supephotphat đạt tiêu chuẩn vớihàm lượng P2O5 hữu hiệu không nhỏ hơn 16.5%, hàm lượng P2O5 tự do không lớn hơn4%, độ ẩm nhỏ hơn 13% Ngoài ra xí nghiệp còn cung cấp một lượng lớn trừ sâu côngnghiệp Na2SiF6 hàm lượng lớn hơn 96%

II CƠ SỞ LÝ THUYẾT SẢN XUẤT SUPE PHOTPHAT

1 Đặc tính của sản phẩm Supe Photphat đơn

Thành phần hóa học

Là sản phẩm của quá trình phân hủy quặng apatit bằng axit sunfuric.Đây là loại lânphổ biến nhất, có thành phần chủ yếu gồm các muối của axit octo phophoric, axitsunfuric, một lượng axit octo photphoric tự do và apatit chưa bị phân hủy Công thức hóahọc của các thành phần như sau:

Mono canxi photphat: Ca(H2PO4);

Canxi sunfat khan: CaSO4;

Axit photphoric tự do: H3PO4;

Photphat sắt: FePO4.2H2O;

Photphat nhôm: AlPO4.2H2O;

Dicanxi photphat: CaHPO4;

Apatit chưa phân hủy: Ca5F(PO4)3

Ngoài ra còn một số các muối của Mg, một số chất khoáng trong nguyên liệu không

bị phân hủy, siligen SiO2.nH2O

Hiện nay Supe photphat đơn sản xuất tại Công ty Supe photphat và hóa chất LâmThao dạng bột rời có trung hòa bằng chính quặng apatit.

Tính chất hóa học

Supephotphat là một loại bột tơi, xốp, có mày xám sẫm hoặc xám nhạt, trọng lượngriêng của supephotphat từ 1.4-1.5 tấn/ năm Hàm lượng các hơi chât photphat của supeđược tính theo phần trăm của P2O5:

- Phần P2O5 tan trong nướcgồm: mônôcanxiphotphat và Axít photphoric tự do

- Phần P2O5 không hoà tan trong nước mà tan trong xitrat amon gồm: photphatnhôm, đicanxiphotphat

Chất lượng của supephotphat được đánh giá theo hàm lượng của P2O5 hữu hiệu gồmtan trong nước và tan trong xitrat.P2O5 chung trong supe phốt phát bằng tổng P2O5 hữuhiệu và P2O5 không tan trong nước hoặc xitrát.Tỉ lệ phần trăm của P2O5 hữu hiệu đối với

P2O5 chung trong supe phốt phát biểu thị mức độ phân hủy Apatít bởi Axít sunfuríc và gọi

Ngoài ra supephotphat đơn còn dùng để sản xuất các loại phân bón hỗn hợp PKhoặc NPK dùng sản xuất chất khoáng bổ xung thức ăn cho gia súc

2 Nguyên liệu – Nhiên liệu

Nguyên liệu sản xuất Supe photphat đơn có quặng chứa photpho và axit sunfuric.Quặng chứa photphot bao gồm các loại: apatit, photphoric và photphat thiên nhiên Ởnước ta, để sản xuất Supe đơn quặng được dùng chủ yếu là apatit Nguyên liệu chínhdùng để sản xuất Supe photphat đơn tại Công ty Supe photphat và hóa chất Lâm Thao làquặng apatit và axit sunfuric, nguyên liệu để trung hòa Supe photphat cũng là bột apatit.Ngoài ra trong quá trình sản xuất Supe photphat đơn còn sản xuất sản phẩm phụ là

Na2SiF6 Nguyên liệu trung hòa nước thải trong quá trình sản xuất Supe photphat đơn làvôi sống CaO

Nguyên liệu chính

a Apatit

Người ta gọi apatit là khoáng có thành phần được biểu thị bởi công thức chung

Ca10R2(PO4)6 hoặc rút gọn Ca5R(PO4)3 Trong đó, R là F, Cl, OH hoặc CO2 Phổ biến nhất

là Flo apatit; rất hiếm Clo apatit, đôi khi một bộ phận Canxi được thay thế bởi các kimloại như Ba, Sr, Mg, Mn, Fe

Quặng có màu nâu sẫm hoặc màu nâu vàng, không hòa tan trong nước nhưng hòa tantrong các axit vô cơ Tỷ trọng từ 1,5 – 2,2 tấn/m3, nóng chảy từ 1550 – 1570oC Côngthức hóa học của các thành phần chính trong quặng apatit như sau:

- Flo apatit Ca5F(PO4)3;

- Ne eghetin Na3F(SiO3);

- Nefelin (Na,K)AlSiO4.nSiO2;

- Sphen Ca.Ti.SiO5;

- Dolomit (Ca,Mg)CO3;

- Titan manhetit mFe2O4.nFeTiO3.TiO2

Hàm lượng các chất có chứa photpho trong quặng được quy ra % anhydrit photphoricgọi là P2O5chung trong apatit Tùy theo hàm lượng P2O5 người ta chia quặng apatit làm 4loại:

- Quặng loại I: là loại quặng giàu, chứa phần lớn là Flo apatit Ca5F(PO4)3 có hàmlượng P2O5 từ 33 – 38% Quặng này được sử dụng ở Công ty từ năm 1962 đếnnay.

- Quặng loại II: có hàm lượng P2O5 từ 24 – 26% Trong quặng loại I, cấp cho Công

ty có chứa một lượng quặng này dưới dạng các cục to

- Quặng loại III: là loại quặng được bóc ra trong quá trình khai thác quặng loại I.Hàm lượng P2O5 của quặng này từ 15 – 18%, quặng được đưa sang nhà máy tuyểnquặng để nâng hàm lượng P2O5 lên 32 – 33%

- Quặng loại IV: có hàm lượng P2O5 từ 8 – 12% Quặng này tồn tại trong các mỏphotphoric lắng đọng trong các hang núi đá vôi nắm rải rác khắp đất nước, trữlượng nhỏ

Quặng được đưa vào sản xuất tại Công ty có hai loại:

- Quặng nguyên khai: quặng này chưa làm giàu không đồng nhất về kích thước vàphẩm chất thường chứa 81 – 90% Flo apatit và phâm bố không đều Các tạp chấtnhiều và không ổn định, độ ẩm cao thấp thất thường

Kết quả phân tích hàm lượng các chất trong quặng apatit ở Lào Cai như sau:

P 2 O 5 CaO F H 2 O Al 2 O 3 Fe 2 O 3 MgO SiO 2 CO 2

32 - 33 43 - 46 2 – 2,5 8 – 12 2 – 3 2 – 2,7 2 – 2,5 12 - 14 0,3

Quặng này có ưu điểm là xốp nên khi sấy hơi nước dễ thoát ra, độ cứng nhỏ nên dễnghiền, bột apatit nghiền mịn, khôi thì có tính trôi lớn Quặng này sau khi sấy và nghiềnthành bột mịn thì cần đạt yêu cầu sau: Hàm lượng P2O5 trung bình từ 32 – 33% ĐỘ ẩm1,5 – 3 % H2O Độ mịn đảm bảo lượng còn lại trên sàn 0,16mm không lớn hơn 5%

- Quặng tuyển ẩm: quặng này có ưu điểm là dễ tách nước để giảm độ ẩm, đặc biệt

là khi được đảo trộn tốt Khi độ ẩm giảm thì tơi không dính bết Tiêu chuẩn chấtlượng của loại quặng này như sau: Hàm lượng P2O5 trung bình 32 – 33%.Độ ẩm

15 – 18% H2O.Kích thước 0,074mm

b Axit sunfuric

Axit sunfuric có công thức hóa học H2SO4, trọng lượng phân tử là 98 Trong kỹthuật, hỗn hợp theo tỷ lệ bất kỳ của SO3 với H2O đều gọi là axit sunfuric Thông thường,dung dịch axit sunfuric đưa sang điều chế Supe photphat đạt:: Nồng độ 75 – 77%, trungbình là 76%.Nhiệt độ 40 – 45oC

2Ca5F(PO4)3 + 7H2SO4 + 3H2O = 3 Ca(H2PO4)2.H2O + 7CaSO4 + 2HF

Nhưng thực chất nó tiến hành theo 2 quá trình:

a Giai đoạn 1

Khuếch tán axit sunfuric tới các hạt apatit Quá trình này kèm theo phản ứng hóa họcnhanh trên bề mặt các hạt:

Ca5F(PO4)3 + 5H2SO4 + 5/2H2O = 3H3PO4 + 5CaSO4.1/2H2O + HFPhản ứng này bắt đầu ngay khi trộn quặng Apatít với Axít Sunfuríc tùy theo mức độphản ứng mà nồng độ H2SO4 giảm dần,nồng độ H3PO4 tăng lên bột sệt được tạo thànhnhanh chóng và chảy xuống phòng hóa thành., khi đó khoảng 60-80% lượng Axítsunfuríc cho vào đã tham gia phản ứng, lượng còn lại tiếp tục được phản ứng trong phònghoá thành và kết thúc sau khoảng từ 20-40 phút trong phòng hoá thành rồi dần dần đôngkết lại

CaSO4.1/2H2O chuyển hoá thành CaSO4 khan và tách ra với tốc độ tuỳ thuộc vàonhiệt độ và thành phần của pha lỏng Tại đây do khối phản ứng có nhiệt độ cao (từ 110-120˚C) và nồng độ P2O5 trong pha lỏng lớn (42-45%) nên CaSO4.1/2H2O tách ra thànhCaSO4 khan nhanh chóng

Giai đoạn I việc phân huỷ quặng tiến hành rất nhanh ở cuối giai đoạn lên đến 70-80%.Tuỳ theo mức kết tinh của CaSO4 mà khối phản ứng bị đóng rắn do những tinh thể CaSO4tạo ra những bọc chứa pha lỏng Việc đóng rắn xảy ra trước lúc tiêu hao hết H2SO4 vàmức phân huỷ mới đạt 60% Giai đoạn này kết thúc khi tiêu tốn hết axit và kết tinh sunfatcanxi:

2CaSO4.0,5H2O 2CaSO4 + H2O

b Giai đoạn 2

Giai đoạn thứ II được bắt đầu sau khi tiêu hao toàn bộ lượng Axít H2SO4( sau khi supe

từ thùng trộn xuống hóa thành (khoảng 20-40 phút) Khuếch tán axit photphoric tạo thànhvào trong các mao quản của những hạt apatit không phân hủy Axít H3PO4 được tạo thành

ở giai đoạn I tiếp tục phân hủy Apatít theo phản ứng :

Ca5F(PO4)3 + 7H3PO4 + 5H2O = 5 Ca(H2PO4)2 H2O + HFMônô canxiphotphat tạo thành lúc đầu trong dung dịch khi quá bão hoà bắt đầu kếttinh Giai đoạn II được bắt đầu sau 20-40 phút ủ supe trong phòng hoá thành và kéo dài

trong suốt thời gian ủ nó trong kho tùy thuộc vào loại nguyên liệu dung cho sản xuất vàđiều kiện ủ ở kho.

Tốc độ phân giải ở giai đoạn II chậm và kéo dài do những nguyên nhân sau:

- Những hạt quặng chưa phân giải là các hạt có kích thước lớn mà axít H3PO4 lại làaxít chủ yếu

- Lượng canxisunfat kết tinh ra quá nhiều làm cho Axít H3PO4 khó tiếp xúc với hạtquặng

- Mônô canxisunfat tan trong dung dịch H3PO4 sẽ dần dần tạo thành dung dịch bãohòa,dẫn đến làm giảm hoạt độ của ion H+ trong pha lỏng và tăng độ nhớt của dungdịch

- Mônô canxisunfat kết tinh tạo thành vỏ mịn bao bọc hạt quặng làm giảm sự tiếpxúc pha

Các yếu tố ảnh hưởng

a Nồng độ và nhiệt độ của Axít H 2 SO 4

Nồng độ và nhiệt độ của Axít H2SO4 ảnh hưởng rất lớn tới cơ cấu và tính chất lý họccủa sản phẩm

Tốc độ phân huỷ của quặng phụ thuộc vào hoạt độ của Axít và mức độ quá bão hoàcủa nó do sản phẩm phản ứng gây nên Khi nâng cao nồng độ Axít sunfuric loãng và khigiảm nồng độ của Axít đậm đặc thì hoạt độ của chúng tăng lên do đó tốc độ và mức độApatít phân huỷ tăng lên

Nhiệt độ ban đầu của Axít cũng ảnh hưởng tới vẫn tốc phân huỷ Khi nhiệt độ tăngthì tốc độ phản ứng ban đầu tăng nhưng do quá trình bão hoà canxisunphat nhanh tạothành màng ngăn cách, tốc độ phản ứng bị giảm mạnh

b Độ mịn hạt quặng

Quặng càng mịn thì bề mặt riêng càng lớn do đó tốc độ phân huỷ càng nhanh Tuynhiên nếu quặng quá mịn thì chi phí cho việc sấy nghiền sẽ tốn kém ảnh hưởng tới giáthành

c Cường độ khuấy

Việc khuấy trộn làm mất khả năng bão hòa cục bộ tạo sự tiếp xúc pha tốt hơn,do đótăng cường khuấy trộn sẽ tăng tốc độ phản ứng.Nhưng khi khuấy trộn mạnh quá thì sự cọsát giữa quặng và Axít kém đi giảm hiệu xuất phản ứng giữa cường độ khuấy trộn và độmịn có mối lien hệ chặt chẽ với nhau.

d Thời gian lưu của bột sệt trong thùng trộn

Thời gian lưu của bùn sệt trong thùng trộn tuỳ thuộc vào thành phần quặng và nồng

độ Axít đưa vào phân huỷ và được khống chế bằng tấm chắn thùng trộn

Việc cung cấp quặng và Axít liên tục đồng thời bùn tạo thành không ngừng chảy quamột tấm chắn sẽ giữ cho bột sệt có một thể tích không đổi trong thiết bị trộn, thời gianlưu lại của nó không lớn để tránh cho bùn đặc sệt làm mất độ linh động

Nồng độ Axít ban đầu càng cao mức độ phân huỷ quặng càng lớn thì phải duy trì tỉ lệ

H2SO4 : H3PO4 trong bùn từ thùng trộn chyả phải càng nhỏ đi để tránh tạo vỏ CaSO4 mịntrên các hạt supe, đối với Apatít lào cai có hàm lượng trung bình từ 32÷33% P2O5 và Axít

có nồng độ 67÷68 H2SO4 thì thời gian lưu của bùn sệt trong bùn trộn là 3÷5 phút Nhiệt

độ khối phản ứng ra khỏi lò sẽ là 110÷115oC

e Ủ supephotphat ở kho ủ

Supephotphat cắt từ phòng hoá thành ra có chứa một lượng apatít chưa phân huỷ Sựphân huỷ tiếp theo giữa Apatít và Axít photphoric vẫn tiếp tục xảy ra với tốc dộ giảmdần Qua nhiều ngày ủ supe trong lò hệ số phân huỷ tăng lên

Để hệ số phân huỷ tăng ta phải hạ thấp nhiệt độ xuống 40-50˚C bởi khi làm nguội thìCa(H2PO4)2 H2O sẽ kết tinh ra khỏi pha lỏng, độ bão hoà pha lỏng làm giảm hoạt độ Axít

và làm tăng tốc độ phản ứng

g Trung hoà supephotphat

Supe tươi ra khỏi phòng hoá thành còn chưa 1 lượng Axít H3PO4 tự do ứng với hàmlượng P2O5 tự do có trong supe từ 10.5-12.5% khối lượng, sự tồn tại H3PO4 trong supelàm cho sản phẩm có tính hút ẩm làm ảnh hưởng xấu đến tính chất vật lý của sản phẩm,làm ăn mòn, phá huỷ phương tiện vẫn chuyển nó Do đó phải trung hoà lượng Axít tự donày băng bột xương, bột Apatít, bột đá vôi, bột đôlômit

Mặt khác lượng Apatít còn lại bị bao bọc bởi màng CaSO4 và Ca(H2PO4)2 H2O do đóphản ứng giữa 2 pha L:R bị cản trở Vì vậy ta sử dụng quặng Apatít để trung hoà supetươi (quặng tuyển)

Khi trung hoà bằng các chất không chứa photpho thì hàm lượng P2O5 hữu hiệutăng.Nếu lượng chất trung hoà dư thì hàm lượng P2O5 giảm

Khi trung hoà đúng liều lượng Apatít, supephotphat của công ty đạt tiêu chuẩn sau:

- Hàm lượng P2O5 hữu hiệu: ≥16%

- Hàm lượng P2O5 tự do: ≤4%

- Độ ẩm: ≤13%

Định lượng Apatít và Axít sunfuríc

Lượng Axít sunfuríc 100% dùng để phân hủy 100 phần trọng lượng Apatít khô tuyệtđối gọi là tiêu chuẩn Axít

Tiêu chuẩn Axít được xác định theo phương trình phản ứng gọi là tiêu chuẩn lýthuyết

Tiêu chuẩn Axít trong thực tế sản xuất thường cao hơn lý thuyết và được xác địnhbằng thực nghiệm

Lượng Axít tiêu chuẩn này được tính toán theo các phương trình phản ứng của H2SO4

Ca5F(PO4)3,CaMg(CO3)2,Fe2O3,Al2O3…

+ Phản ứng phân hủy Flo Apatít:

Ca5F(PO4)3 + 7H2SO4 + 6.5H2O = 3Ca( H2PO4)2.H2O + 7CaSO4.1/2H2O + 2HF

3P2O5 7H2SO4

3×142 7×98

Trong mỗi đơn vị P2O5 trong quặngcần 7×98/ 3×142 =1.61 đợn vị Axít H2SO4 100%+Phản ứng phân hủy CaMg(CO3)2 :

CaMg(CO3)2 + 2H2SO4 = CaSO4 + 2CO2 + H2O

Mỗi đơn vị CO2 cần : 2×98/2×44 = 2.23 đơn vị H2SO4

+ Phản ứng phân hủy Fe2O3 :

Fe2O3 + H2SO4 + Ca(HPO4)2 = FePO4 + CaSO4 + 3H2O

Mỗi đơn vị Fe2O3 cần :98/160 =0.61 đơn vị H2SO4

+ Phản ứng phân hủy Al2O3 :

Al2O3 + H2SO4 + Ca(HPO4)2 = AlPO4 + CaSO4 + 3H2O

Mỗi đơn vị Al2O cần : 98/102 =0.96 đơn vị H2SO4

Khi biết thành phần quặng ta sẽ tính được tiêu chuẩn Axít Trong thực tế sản xuất tiêuchuẩn Axít thường cao hơn lý thuyết 6 ÷10% để đảm bảo có sự tiếp xúc tốt giữa hai pharắn và pha lỏng và phân hủy hết các tạp chất khác chưa tính đến Lượng Axít càng cao thìmức phân hủy càng lớn

Công thức xác định hệ số phân hủy giai đoạn I :

K1 = 70

N No

K1: mức phân hủy giai đoạn I

N,No : Lượng Axít tiêu chuẩn thực tế và lý thuyết

Khi dùng tiêu chuẩn Axít cao sẽ thúc đẩy các phản ứng phụ của tạp chất để tạo thànhCaSO4 nhiều lên và nhanh chóng kết tinh để hình thành màng bao bọc lấy các hạt Apatítlàm cản trở quá trình phân hủy của Axít với quặng ở giai đoạn II làm tăng mức chi phíAxít, làm cho Axít tự do trong supe tăng cao,tốn lượng bột trung hòa làm cho P2O5 hữuhiệu giảm, supe bị dính bết,vón cục kết hợp giữa lý thuyết và thực tế sản xuất đối vớiquặng Apatít lào cai 32÷33% P2O5 tiêu chuẩn Axít thích hợp là 66÷69

II QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

1 Sơ đồ công nghệ dây truyền sản xuất – Sơ đồ 6