Nghiên cứu thiết kế hệ thống scada cho công đoạn sản xuất axit sunfuric của nhà máy hóa chất DAP

Chương 2: Giới thiệu tổng quan về SCADA và hệ ABB INDUSTRIALIT 800XA Chương 3: Xây dựng bộ điều khiển vận hành giám sát công đoạn hấp thụ sản xuất axit sunfuric Trong quá trình tìm hiểu

B Ộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

- TRẦN ANH DŨNG

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG SCADA CHO CÔNG ĐOẠN

SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC CỦA NHÀ MÁY HÓA CHẤT DAP

Chuyên ngành : Điều khiển và Tự động hóa

SĐH.QT9.BM11

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên tác giả luận văn : TRẦN ANH DŨNG

Đề tài luận văn : Nghiên cứu thiết kế hệ thống SCADA cho

công đoạn sản xuất axit sunfuric của nhà máy hóa chất DAP

Chuyên ngành :Điều Khiển và Tự Động Hoá

Mã số SV : CB120342

Tác giả, Người hướng dẫn khoa học và Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả đã sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên bản họp Hội đồng ngày: 16/04/2015với các nội dung sau:

1- Chỉnh sửa lỗi chính tả trong phần thuyết minh luận văn 2- Chỉnh sửa hình vẻ bị mờ

Ngày 20 tháng 04 năm 2015

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

L ỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan luận văn tốt nghiệp này là do tôi tự hoàn thành dưới sự hướng dẫn của thầy giáo T.S NGUYỄN QUANG ĐỊCH Các số liệu kết quả trong

luận văn là hoàn toàn trung thực

Để hoàn thành luận văn này, tôi chỉ sử dụng các tài liệu ghi trong mục tài liệu tham khảo, không sử dụng các tài liệu khác mà không được ghi trong phần tài liệu tham khảo

Học viên

Trần Anh Dũng

M ỤC LỤC

MỤC LỤC 1

LỜI CAM ĐOAN 4

DANH MỤC VIẾT TẮT 5

DANH MỤC CÁC BẢNG 6

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 7

LỜI MỞ ĐẦU 10

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC DAP-VINACHEM ĐÌNH VŨ 12

1.1 Sơ lược về nhà máy DAP Đình Vũ 12

1.2 Công nghệ sản xuất axit sunfuric 13

1.2.1.Nguyên liệu chính 13

1.2.2 Nhiên liệu và các nguyên liệu khác 16

1.2.3 Giới thiệu các phương pháp sản xuất axit sunfuric 17

1.3.Nghiên cứu tìm hiểu các công đoạn trong sản xuất axit sunfuric trong nhà máy DAP 21

1.3.1 Công đoạn hóa lỏng lưu huỳnh 21

1.3.2 Công đoạn đốt lưu huỳnh 24

1.3.3 Công đoạn nồi hơi 25

1.3.4 Công đoạn tiếp xúc 26

1.3.5 Công đoạn hấp thụ- sấy khí 30

1.3.6 Công đoạn kho axit 37

1.4 Các bộ phận phụ trợ 37

1.4.1 Bộ phận máy nén không khí 37

1.4.2.Bộ phận lọc dầu 37

1.5.Các mạch vòng điều khiển 38

1.6 Các tín hiệu cảnh báo, báo động chính 39

1.7 Nhận xét 45

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ SCADA VÀ HỆ THỐNG ABB

INDUSTRIALIT 800XA 47

2.1 Tổng Quan về SCADA 47

2.1.1.Hệ thống điều khiển tự động hóa quá trình công nghệ 47

2.1.2.Hệ thống điều khiển và giám sát công nghiệp SCADA 48

2.2 Tổng quan về hệ thống ABB IndustrialIT 800xA 50

2.2.1 Giới thiệu chung 50

2.2.2 Các thành phần của hệ IndustrialIT 51

2.3 Bộ điều khiển AC800M 52

2.3.1.Cấu trúc phần cứng của AC800M 52

2.3.2.Kết nối AC800M với mạng điều khiển 58

2.3.3.Gói phần mềm cho AC800M 59

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG HỆ ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT CHO CÔNG ĐOẠN HẤP THỤ SẢN XUẤT AXIT SUNFURIC 62

3.1 Xây dựng cấu hình điều khiển công đoạn hấp thụ – nhà máy sản xuất

axit sunfuric 62

3.1.1 Đặt vấn đề 62

3.1.2.Lựa chọn cấu hình điều khiển tổng quan 62

3.2 Thiết kế hệ điều khiển và giám sát các thiết bị công đoạn hấp thụ sản xuất axit sunfuric 65

3.2.1.Tháp sấy T0141 65

3.2.2.Hệ thống làm mát axit E0143 66

3.2.3.Thùng axit tuần hoàn V0141 67

3.3 Thiết kế chương trình điều khiển công đoạn hấp thụ sản xuấtaxit sunfuric 69

3.3.1.Phân tích đối tượng điều khiển của công đoạn hấp thụ, sản xuất axit sunfuric 69

3.3.2 Các quá trình cân bằng trong thùng tuần hoàn V0141 70

3.3.3.Tổng quan phương pháp điều khiển tách kênh 83

3.3.4.Ứng dụng tách kênh toàn phần điều khiển thùng tuần hoàn V0141 88

3.4 Thiết kế giao diện vận hành, điều khiển, giám sát của công đoạn hấp thụ 94

3.4.1.Lập trình với phần mềm Compact Control Builder 94

3.4.2 Lập trình giao diện vận hành, điều khiển, giám sát 97

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 108

1 Kết luận 108

2 Kiến nghị 108

TÀI LIỆU THAM KHẢO 97

PHỤ LỤC 98

DANH M ỤC VIẾT TẮT

DANH M ỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Bảng tính chất của lưu huỳnh nguyên tố 15

Bảng 1.2 Các mạch vòng điều khiển 38

Bảng 1.3 Các tín hiệu cảnh báo, báo động chính 39

Bảng 2.1 Khả năng kết nối của AC 800M với các module 54

Bảng 3.1 Thiết bị phần cứng của ABB 68

DANH M ỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Quá trình sản xuất axit sunfuric 13

Hình 1.2 Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất axit sunfuric 14

Hình 1.3 Các phương pháp sản xuất axit sunfuric 18

Hình 1.4 Sơ đồ sản xuất axit sunfuric đi từ S theo phương pháp tiếp xúc 19

Hình 1.5 Dây chuyền sản xuất axit sunfuric theo phương pháp tinh chế khô 20

Hình 1.6.Cân bằng khối lượng trong công đoạn hoá lỏng lưu huỳnh 21

Hình 1.7 Cân bằng năng lượng giữa đầu vào và đầu ra của lò đốt 24

Hình 1.8 Cân bằng về khối lượng giữa đầu vào và đầu ra của lò đốt 24

Hình 1.9 Cân bằng giữa lượng nước cấp với lượng hơi nước bão hoà 26

Hình 1.10 Cân bằng khối lượng trong công đoạn tiếp xúc 26

Hình 1.11 Cân bằng khối lượng trong công đoạn hấp thụ 30

Hình 1.12 Cân bằng khối lượng trong bộ phận sấy khí 30

Hình 1.13 Cân bằng năng lượng giữa đầu vào và đầu ra của tháp hấp thụ 30

Hình 2.1 Sơ đồ phân cấp hệ thống điều khiển tự động hóa quá trình sản xuất 47

Hình 2.2 cấu trúc của hệ SCADA tổng quát 50

Hình 2.3 Sơ đồ hệ IndustrialIT 51

Hình 2.4.Cấu hình bộ điều khiển AC800M với module vào ra S800 I/O 53

Hình2.5 Các thế hệ CPU PM8xx của AC800M 53

Hình 2.6 Các dạng module vào ra S800 55

Hình 2.7 Kết nối AC 800M với S800 57

Hình 2.8 Kết nối AC 800M với S800 thông qua Profibus 57

Hình 2.9.Một ví dụ của kết nối vào ra với FOUNDATION FIELDBUS 58

Hình 2.10.Vị trí và vai trò cụ thể của từng phần mềm 60

Hình 3.1 Cấu hình điều khiển công đoạn hấp thụ 63

Hình 3.2 Lưu đồ P&ID tháp sấy T0141 66

Hình 3.3 Lưu đồ P&ID hệ thống làm mát axit 66

Hình 3.4 Lưu đồ P&ID thùng tuần hoàn V0141 68

Hình 3.5 Sơ đồ đấu nối trong hệ điều khiển 69

Hình 3.6 Sơ đồ công nghệ công đoạn hấp thụ 69

Hình 3.7 Sơ đồ thùng tuần hoàn V0141 70

Hình 3.8 Các biến quá trình của thùng tuần hoàn V0141 72

Hình 3.9 Dạng hình học của thùng tuần hoàn V0141 72

Hình 3.10.Mặt cắt của thùng V0141vớih ≤ R 73

Hình 3.11 Mặt cắt của thùng V0141vớiR ≤ h ≤ 2R 73

Hình 3.12 Sơ đồ khối mô hình thùng tuần hoàn V0141 79

Hình 3.13 Cấu trúc điều khiển phi tập trung cho quá trình 2×2 80

Hình 3.14 Mô hình tách kênh phản hồi trạng thái 83

Hình 3.15 Sơ đồ tổng quát tách kênh truyền thẳng 84

Hình 3.16 Sơ đồ tách kênh từng phần 85

Hình 3.17 Sơ đồ tách kênh toàn phần 86

Hình 3.18 Sơ đồ tách kênh động toàn phần - tổng quát 87

Hình 3.19 Sơ đồ tách kênh SVD 87

Hình 3.20 Sơ đồ tách kênh cho thùng tuần hoàn V0141 88

Hình 3.21 Cấu trúc điều khiển thùng tuần hoàn V0141 89

Hình 3.22 Mạch vòng điều chỉnh mức của thùng V0141với phương pháp tách kênh 90

Hình 3.23 Mạch vòng điều chỉnh nồng độ của thùng V0141

với phương pháp tách kênh 91

Hình 3.24 Mô hình DecouplerControl.mdl 92

Hình 3.25 Đáp ứng nồng độ và mức với phương pháp điều khiển tách kênh 93

Hình 3.26 Thư viện của Compact Control Builder 94

Hình 3.27 Lập trình mô hình thùng tuần hoàn V0141 95

Hình 3.28 Lập trình bộ điều khiển tách kênh 95

Hình 3.29 Lập trình bộ điều khiển mức LIC-1252 96

Hình 3.30 Lập trình bộ điều khiển mức AICSA – 1258 97

Hình 3.31 Màn hình giao diện tổng quan toàn nhà máy 97

Hình 3.32.Màn hình giao diện vận hành công đoạn hấp thụ 98

Hình 3.33 Màn hình giao diện vận hành công đoạn hấp thụ – sấy khí 99

Hình 3.34 Màn hình giao diện vận hành công đoạn hấp thụ – hệ thống làm mát axit 99

Hình 3.35 Faceplate của bộ điều khiển mức 100

Hình 3.36 Faceplate của bộ điều khiển nồng độ 100

Hình 3.37 Log Configuration 101

Hình 3.38 Hộp thoại xem dữ liệu lịch sử 102

Hình 3.39 Hộp thoại xuất dữ liệu lịch sử 103

Hình 3.40 Đồ thị xu hướng 103

Hình 3.41 Thanh công cụ của đồ thị xu hướng 105

Hình 3.42 Các đặc tính mức của thùng tuần hoàn V0141 106

Hình 3.43 Các đặc tính nồng độ axit của thùng tuần hoàn V0141 107

L ỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay trong các nhà máy công nghiệp trên thế giới nói chung và các nhà máy công nghiệp ở nước ta nói riêng, nhu cầu sử dụng axit sunfuric ngày càng gia tăng Axit sunfuric là nguyên liệu không thể thiếu, phục vụ nhiều ngành công nghiệp như: ngành sản xuất phân bón, sản xuất acquy, sản xuất axit photphoric,… Trong quá trình tìm hiểu thông tin khoa học tác giả đã được biết đến dự án nhà máy DAP Đình Vũ – Hải Phòng nổi nên với công nghệ tiên tiến và là nơi sản xuất phân bón DAP hàng đầu VIỆT NAM Tác giả đã tới và được tiếp cận với công nghệ sản

xuất axit sunfuric Qua quá trình làm việc và tìm hiểu, tác giả nhận thấy công đoạn

hấp thụ của nhà máy bao gồm các đối tượng khá hấp dẫn: tồn tại nhiều quá trình cân bằng ( vật chất, năng lượng ) Nhà máy sản xuất axit sunfuric sử dụng công nghệ đốt lưu huỳnh rắn, tinh chế khô – tiếp xúc kép Đây là công nghệ tiên tiến nhưng hệ điều khiển do công ty nhà thầu Trung Quốc thiết kế với sự giảm thiểu tối đa về nền kinh tế nên chất lượng điều khiển chưa cao, tính ổn định và bền vững của hệ thống còn thấp Khi xảy ra sự cố cần chuyên gia nước ngoài sang xử lý mất nhiều thời gian Chi phí thay thế cao Do vậy tác giả nảy ra ý tưởng nghiên cứu thiết kế mô hình hệ thống nhằm làm chủ hệ thống điều khiển chủ động hơn trong các hoạt động

bảo trì bảo dưỡng và thay thế các thiết bị dự phòng

Bản luận văn này giới hạn trong việc nghiên cứu tìm hiểu dây chuyền sản xuất axit sunfuric, cụ thể là công đoạn hấp thụ Tác giả tập trung thiết kế nghiên cứu xây

dựng hệ thống điều khiển vận hành và giám sát cho công đoạn hấp thụ Xây dựng các bộ điều khiển cho thùng tuần hoàn V0141 đảm bảo nồng độ axit 98,3%

Nội dung chính của luận văn bao gồm ba chương:

Chương 1: Tổng quan công nghệ sản xuất axit sunfuric

DAP-VINACHEM Đình Vũ

Chương 2: Giới thiệu tổng quan về SCADA và hệ ABB

INDUSTRIALIT 800XA

Chương 3: Xây dựng bộ điều khiển vận hành giám sát công đoạn hấp

thụ sản xuất axit sunfuric

Trong quá trình tìm hiểu và nghiên cứu tác giả đã có nhiều thuận lợi khi được thăm quan thực tế tại nhà máy, được cung cấp tài liệu thống kê trong quá trình vận hành cũng như tài liệu công nghệ rất hữu ích trong quá trình mô hình hóa Tôi xin chân thành cảm ơn T.S NGUYỄN QUANG ĐỊCH người có kinh nghiệm làm việc thực tế lâu năm và có kiến thức nền tảng vững chắc đã hướng dẫn nhiệt tình cho tôi trong quá trình thực hiện luận văn này Tôi cũng gửi lời cảm ơn đến ban lãnh đạo và

kỹ sư nhà máy DAP – VINACHEM đã tạo điều kiện và hỗ trợ tôi trong suốt thời gian qua

Hà Nội, ngày 24 tháng 3 năm 2015

Học viên

Trần Anh Dũng

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT AXIT

1.1 Sơ lược về nhà máy DAP Đình Vũ

Dự án đầu tư xây dựng Nhà máy sản xuất phân bón Diamoni phốt phát (DAP) Đình Vũ là dự án nhóm A của Chính Phủ được Thủ Tướng phê duyệt đầu tư tại Quyết định số 626/QĐ – TTg ngày 29/7/2002 được Thủ Tướng phê duyệt đầu tư

với tổng mức đầu tư 172,385 triệu USD Do Tổng Công ty Hoá chất Việt Nam làm

chủ đầu tư, được xây dựng trên diện tích 72 ha

Căn cứ theo quyết định số 406/QĐ-HCVN ngày 24/7/2008 của Tổng công ty Hoá chất Việt Nam phê duyệt điều lệ, tổ chức và hoạt động của công ty TNHH MTV DAP-VINACHEM, Công ty được thành lập từ Ban Quản lý Dự án DAP Hải Phòng

Dự án nhà máy phân bón DAP, công suất 330.000tấn/năm tại Khu Kinh tế Đình Vũ, Hải Phòng là một trong những dự án trọng điểm của nghành Hoá chất, đã được Thủ Tướng chính phủ phê duyệt trong quy hoạch phát triển nghành, với mục tiêu đảm bảo an ninh lương thực, ổn định và chủ động cung cấp phân bón DAP cho nông nghiệp, hạn chế nhập khẩu, sử dụng hiệu quả nguồn nguyên liệu chính là quặng Apatit trong nước và tạo việc làm cho hơn 600 công nhân Về quy mô, ngoài nhà máy điện, Dự án gồm có 3 xưởng công nghệ chính là nhà máy Axit Sunfulric công suất 440.000tấn/năm sử dụng công nghệ Monsanto của Mỹ; Nhà máy axít photphoric công suất 162.000tấn/năm sử dụng công nghệ Prayon của Bỉ, Nhà máy Diamoni phốt phát (DAP) công suất 330.000 tấn/năm sử dụng công nghệ của Tây Ban Nha, với tổng giá trị đầu tư 172 triệu USD, diện tích sử dụng đất là 72ha tại

Lô GI – 7 Khu Kinh tế Đình Vũ, Phường Đông Hải 2, Quận Hải An, Hải Phòng Sau gần 2 năm, kể từ ngày đóng chiếc cọc đầu tiên trên công truờng, với ý chí quyết tâm cao, với tinh thần nỗ lực, khắc phục mọi khó khăn gian khổ của hàng nghìn cán bộ công nhân viên của Chủ đầu tư, Ban quản lý dự án, nhà thầu chính thi công gói thầu số 2 (EPC), các nhà thầu phụ gồm tư vấn quản lý dự án và 17 gói thầu

do các nhà thầu trong nước thực hiện, ngày 25/3/2009 xưởng Axit Sunfulric được

chạy thử thành công, ngày 3/4/2009 lần đầu tiên tại Việt Nam đã sản xuất được Axit Phôtphoric trích ly từ quặng Apatit Vào lúc 2h55 phút ngày 12/4/2009 tấn sản

phẩm DAP đầu tiên được sản xuất tại Việt Nam đã được chuyển về kho thành

phẩm

Công ty TNHH MTV DAP-VINACHEM là công ty đầu tiên trong Tổng Công

ty Hoá chất Việt Nam và cũng là công ty đầu tiên trong nước Việt Nam sản xuất phân bón Diamoi Phốtphát (DAP)

1.2 Công nghệ sản xuất axit sunfuric

S nguyên tố

Hoá lỏng, đốt S, tiếp xúc kép, hấp thụ

đầu ra Hơi nước bão hoà

Khôngkhí

DầuDOđầu vào

H SO2 4

Hình 1.1 Quá trình s ản xuất axit sunfuric

+ Sản phẩm của các dây chuyền sản xuất axít có 5 loại:

+ Sản phẩm axít kỹ thuật 98,3%,

+ Sản phẩm axít ắc quy,

+ Sản phẩm axít tinh khiết loại P,

+ Sản phẩm axít tinh khiết phân tích loại PA, có nồng độ ≥ 92,5%,

+ Sản phẩm nồng độ 76÷85% đưa sang sản xuất DAP được chế biến qua

bộ phận trộn để hạ nồng độ axít từ 95 ÷ 98,3 ± 0,4% xuống 76 ÷ 85%

1.2.1.Nguyên liệu chính

Nguyên liệu sản xuất axít sunfuric rất phong phú, bao gồm lưu huỳnh nguyên

tố, các hợp chất có chứa lưu huỳnh như các muối sunfua, sunfat kim loại, khí thiên nhiên Tổng lượng lưu huỳnh có chứa trong vỏ trái đất chiếm khoảng 0,1% khối lượng

CÔNG ĐOẠN HOÁ LỎNG LƯU HUỲNH

CÔNG ĐOẠN LÒ ĐỐT S

CÔNG ĐOẠN TIẾP XÚC

CÔNG ĐOẠN HẤP THỤ

CÔNG ĐOẠN KHO AXIT

hơi nước bão hoà

Không khí khô Nước mềm

1.2.1.1 Tính chất của lưu huỳnh

Lưu huỳnh nguyên tố có nguyên tử lượng 32,064, ở nhiệt độ thường lưu huỳnh tồn tại ở dạng chất rắn màu vàng Lưu huỳnh nguyên tố tồn tại ở hai dạng thù hình là dạng đơn tà và dạng hình thoi Lưu huỳnh nguyên tố dẫn điện và dẫn nhiệt

kém, thực tế nó không tan trong nước Khi nóng chảy thể tích nó tăng lên tới 15%

Các tính chất của lưu huỳnh nguyên tố:

Bảng 1.1 Bảng tính chất của lưu huỳnh nguyên tố

39,4 9,4

Tính chất lưu huỳnh nguyên tố phụ thuộc vào cấu tạo phân tử của nó Ở điều kiện thường phân tử lưu huỳnh gồm có 8 nguyên tử lưu huỳnh khép kín (S8) Ở 160o

C các vòng kín mở ra thành mạch thẳng làm cho độ nhớt của lưu huỳnh tăng lên Tiếp tục đốt nóng thì các mạch thẳng bị cắt ngắn làm cho độ nhớt giảm

Lưu huỳnh nguyên tố sôi ở 444,6oC Hơi lưu huỳnh gồm cả S8, S6, S4, S2 Ở nhiệt độ khoảng 900oC hơi lưu huỳnh chủ yếu là S2, ở nhiệt độ trên 1600oC lưu huỳnh bị phân huỷ thành các nguyên tử độc lập Ở nhiệt độ trên 1700oC hơi lưu huỳnh hầu hết là các nguyên tử lưu huỳnh

1.2.1.2 Ứng dụng của lưu huỳnh

Lưu huỳnh nguyên tố được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp như sản xuất axít sunfuric, công nghiệp giấy, nông nghiệp Lưu huỳnh nguyên tố là nguyên liệu tốt nhất cho sản xuất axít sunfuríc vì: Khi đốt lưu huỳnh nguyên tố ta thu được hỗn hợp SO2 có nồng độ cao, điều này rất có lợi trong công nghệ sản xuất axít sunfuríc bằng phương pháp tiếp xúc

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

Lưu huỳnh nguyên tố là nguyên liệu khá rẻ tiền do vậy có thể hạ được giá thành sản phẩm

1.2.2 Nhiên liệu và các nguyên liệu khác

1.2.2.2 Nước làm lạnh tuần hoàn (nước thô)

Nước thô là nước sử dụng tuần hoàn để làm lạnh các giàn làm lạnh axit Nhu

cầu nước làm lạnh là 900 m3/h

1.2.2.3 Nước mềm cung cấp cho nồi hơi

Nước mềm là nước không chứa muối canxi và muối magiê Nước mềm được lấy từ đường cấp nước mềm trong mạng nước chung của công ty.Nhu cầu nước

mềm cần dùng cho nồi hơi 18,7 tấn/h

1.2.2.5 Dầu DO

Lấy từ hệ thống đường ống cấp dầu ở trạm chung của công ty Nhiên liệu được

sử dụng cho việc khởi động lò đốt được chọn là dầu DO:

+ Lưu lượng cần thiết khi khởi động : 0,5T/h

+ Lượng không khí nén cần thiết cho toàn bộ dây chuyền : 50 Nm3/h

1.2.2.7 Vài nét về axit sunfuric

Axit sunfuric có CTHH là H2SO4 .Axit sunfuric khan là một loại axit vô cơ mạnh, không màu, đặc sánh, có tính chất hút ẩm, hòa tan trong nước theo tỉ lệ bất kỳ Trong hóa học, axit sunfuric được xem là hợp chất của SO3 và H2O:

Nếu tỉ lệ SO3/H2O ≤ 1 thì gọi là dung dịch axit sunfuric

Nếu tỉ lệ SO3/H2O >1 thì gọi là dung dịch axit sunfuric bốc khói hay oleum Trong công nghiệp, axit sunfuric có nhiều ứng dụng quan trọng: dùng sấy khô khí trong các ngành hóa chất khác (sản xuất HCl, Cl2…), sản xuất supe lân đơn, phèn, sử dụng cho ngành ắc quy, làm hóa chất phân tích…

1.2.3 Gi ới thiệu các phương pháp sản xuất axit sunfuric

Mặc dù có nhiều phương pháp sản xuất axit sunfuric khác nhau nhưng trong thực tế các nhà máy hoá chất vẫn thường sản xuất theo 3 phương pháp sau:

Các phương pháp sản xuất axit sunfuric

Phương pháp

tiếp xúc (cổ điển) Phương pháptinh chế khô Phương pháp tinh chế khô - tiếp xúc kép

Hình 1.3 Các phương pháp sản xuất axit sunfuric

Sản xuất axit theo phương pháp tiếp xúc có nhiều điểm mâu thuẫn:

+ Hỗn hợp khí lò nóng được làm nguội ở công đoạn làm sạch khí nhưng lại

phải đốt nóng ở công đoạn oxi hóa SO2

+ Hỗn hợp khí lò được làm ẩm gần như bão hòa hơi nước ở tháp tăng ẩm, sau

đó lại phải sấy khô ở tháp sấy

+ Các tạp chất trong hỗn hợp khí lò được chuyển thành dạng mù axit ở các tháp rửa sau đó lại phải tách hết mù ở các lọc điện ướt

Để khắc phục những mâu thuẫn trên người ta đưa ra phương pháp tinh chế khô

1.2.3.2 Phương pháp tinh chế khô

Đặc điểm quan trọng nhất của công nghệ sản xuất axit theo phương pháp tinh chế khô là: hỗn hợp khí lò nóng sau khi lọc bụi, không qua làm nguội, rửa, sấy mà được đưa thẳng vào tháp tiếp xúc Bên cạnh đó, ở đây quá trình hấp thụ SO3 diễn ra kèm theo quá trình ngưng tụ hơi axit Nếu so với phương pháp tiếp xúc có 4 giai đoạn thì phương pháp tinh chế khô có 3 giai đoạn

Hỗn hợp khí lò sau khi lọc bụi được cho qua tháp truyền nhiệt rồi đi thẳng vào tháp tiếp xúc có đặt các lớp xúc tác vanađi Để giảm nhiệt độ của hỗn hợp khí sau các lớp xúc tác thường dùng không khí bổ sung trực tiếp (hoặc dùng trao đổi nhiệt) Khí sau khi chuyển hóa được đưa sang tháp ngưng tụ loại đệm có tưới axit

nồng độ 93 – 95% H2SO4 Khí thải được đưa qua lọc sợi thủy tinh và lọc điện ướt

để tách mù axit trước khi thải ra ngoài không khí Trong tháp ngưng tụ, khí SO3 sẽ được hấp thụ thành axit

Hình 1.4 Sơ đồ sản xuất axit sunfuric đi từ S theo phương pháp tiếp xúc

Để sản xuất axit sunfuric theo sơ đồ tinh chế có thể sử dụng các loại nguyên liệu: quặng pyrit, khí thải của các lò luyện kim màu, thạch cao …

Sản xuất axit theo phương pháp này có nhược điểm: năng suất chưa cao, vẫn chưa giải quyết triệt để vấn đề ô nhiễm môi trường

2 - Tháp truyền nhiệt 6 - Lọc điện ướt

4 - Tháp ngưng tụ

Hình 1.5 Dây chuy ền sản xuất axit sunfuric theo phương pháp tinh chế khô

1.2.3.3 Phương pháp tinh chế khô – tiếp xúc kép

Trong công nghệ sản xuất axit sunfuric theo phương pháp này có thêm một tháp tiếp xúc và một tháp hấp thụ nhằm mục đích tăng khả năng chuyển hóa trong quá trình tiếp xúc và hấp thụ Nói một cách khác là để tăng năng suất và giảm bớt

những chất độc hại trong khí thải

Công nghệ sản xuất axit sunfuric từ nguyên liệu lưu huỳnh rắn theo phương pháp tiếp xúc và hấp thụ 2 lần là công nghệ sản xuất tiên tiến hiện nay trên thế

giới.Lưu huỳnh nóng chảy được đốt trong lồ đốt loại nằm ngang tạo thành hỗn hợp khí SO Hỗn hợp khí này được đưa vào hệ thống tháp tiếp xúc, sử dụng V O để

chuyển hoá SO2 thành SO3 Khí SO3 được hấp thụ tạo thành axit sunfuric H2SO4(trong hệ thống hấp thụ hai lần) Hiệu suất chuyển hoá SO2 đạt 99,6%, hiệu suất hấp thụ SO3 đạt 99,9%

1.3.Nghiên c ứu tìm hiểu các công đoạn trong sản xuất axit sunfuric trong nhà

máy DAP

Công nghệ sản xuất axit sunfuric của xí nghiệp axit được chia ra làm các cộng đoạn sau:

+ Công đoạn hoá lỏng lưu huỳnh

+ Công đoạn lò đốt lưu huỳnh – nồi hơi

+ Công đoạn tiếp xúc

+ Công đoạn hấp thụ - sấy khí

+ Công đoạn kho axit

Đầu vào và đầu ra của mỗi công đoạn có mối quan hệ chặt chẽ với nhau, dựa trên hai định luật cơ bản là: định luật bảo toàn năng lượng và định luật bảo toàn

khối lượng Điều này có nghĩa là tổng năng lượng và khối lượng đầu vào của mỗi công đoạn phải cân bằng với tổng năng lượng và khối lượng đầu ra của công đoạn

1.3.1.2.Các cân bằng trong công đoạn hoá lỏng lưu huỳnh

Công đoạn hoá lỏng lưu huỳnh

S nguyên tố, rắn

Hơi nước bão hoà 6at

S lỏngnước ngưng

Hình 1.6.Cân bằng khối lượng trong công đoạn hoá lỏng lưu huỳnh

Đối tượng điều khiển là thùng hoá lỏng S Đây là thiết bị trao đổi nhiệt gián

tiếp dạng ống xoắn ruột gà, trong thùng có cánh khuấy để tăng hiệu quả trao đổi nhiệt Hơi nước đi trong ống, thực hiện trao đổi nhiệt qua thành ống với S rắn ở ngoài Khi nhiệt độ trong thùng đạt 140 ÷145o

C thì S nóng chảy

1.3.1.3 Quá trình vận hành

Lưu huỳnh từ kho chứa được cầu trục múc lên bunke chứa lưu huỳnh, sau đó được vận chuyển bằng băng tải, để đưa vào thiết bị hoá lỏng Trong thiết bị hoá lỏng có bố trí các cụm trao đổi nhiệt bằng hơi nước bão hoà áp suất 6at, 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 V0111 để lắng cặn Cặn trong lưu huỳnh lỏng được lắng xuống đáy và định kỳ tháo xả ra ngoài Bể lưu huỳnh nóng chảy V0111 là một thiết bị hình trụ

nắp nổi trên mặt đất có chứa các ống xoắn hơi để truyền nhiệt đến lưu huỳnh lỏng, trao đổi nhiệt với lưu huỳnh rắn, nhiệt độ hơi bể nóng chảy lưu huỳnh thường được duy trì ở 135 145o

C Trong bể nóng chảy lưu huỳnh có lắp một động cơ cánh khuấy A0111 để trộn đều lưu huỳnh bẩn Lưu huỳnh sau khi được đun nóng chảy ở V0111 chảy tràn sang bể lưu huỳnh bẩn V0113, lưu huỳnh bẩn được trộn đều bởi cánh khuấy A0112 Trong bể lưu huỳnh bẩn V0113 có hai bơm P0111A và bơm P0111B nhằm bơm đến máy lọc lưu huỳnh

Bơm P011A bơm lưu huỳnh bẩn đến thiết bị lọc lưu huỳnh F0111A, bơm P011B bơm lưu huỳnh bẩn đến thiết bị lọc lưu huỳnh F0111B Ban đầu lưu huỳnh

bẩn ở V0113 vào bể phủ lót lưu huỳnh V0114 ở giai đoạn khởi động dây truyền, sau

đó lưu huỳnh sạch sẽ được bơm vào bể V0114 từ các thiết bị lọc Bể lưu huỳnh lót V0114 có một cánh khuấy A0113 và một bơm P0112 để phủ lót thiết bị lọc bằng

chất trợ lọc và cải thiện hiệu suất lọc Ngoài ra thiết bị lọc và bể phủ lót có đường

hồi tiếp về bể lưu huỳnh bẩn V0113 Hệ thống được đặt công suất để nóng chảy và lọc lưu huỳnh lên đến 450tấn/h Một thiết bị lọc sẽ luôn được vận hành khi thiết bị kia dừng để vệ sinh và mạ lót Lưu huỳnh sạch sau khi được lọc qua thiết bị lọc tự

chảy sang bể dự trữ lưu huỳnh V0118 và hố chứa lưu huỳnh sạch V0119 theo yêu

cầu của mức hố chứa Hố chứa lưu huỳnh sạch có các bơm lưu huỳnh sạch P0114A

và P0114B cấp lưu huỳnh sạch đến lò đốt lưu huỳnh F0121

Trong lưu huỳnh luôn luôn tồn tại một lượng axít nhỏ, trong quá trình hoá lỏng lượng axít này dần tích tụ sẽ gây ăn mòn thiết bị Để trung hoà lượng axít này cần thiết phải định lượng sôđa bột theo lưu huỳnh rắn tại băng tải số 103 để trung hoà hết lượng axít này Lượng sôđa điều chỉnh theo giá trị pH được kiểm tra bằng quỳ tím thấm nước tại thùng hoá lỏng lưu huỳnh V0111, hoặc theo phân tích hàm lượng axít có trong 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 lưu huỳnh Để khử hơi này tại bộ phận hoá lỏng có bố trí hệ thống quạt hút và thiết

bị dập hơi lưu huỳnh bằng nước, thiết bị hấp thụ H2S bằng dung dịch kiềm để xử lý khí thải trước khi thải ra ngoài trời

Vật liệu = CS

2 F0111A/B Lọc lưu huỳnh

Loại = áp suất nằm ngang áo hơi Lọc lá (vỏ CS, lá SS thẳng đứng) Chất lượng sản phẩm = tro tối đa 30ppm

Diện tích lọc = 70m2

huỳnh

Loại = bể hình trụ đứng Thể tích = 1500m3 (thực), 1800m3 (tổng) Kích thước = φ14000 x H11800mm

1.3.2 Công đoạn đốt lưu huỳnh

1.3.2.1.M ục đích:

Đốt lưu huỳnh dạng nóng chảy (được tiếp nhận từ công đoạn nấu chảy lưu

huỳnh) trong lò đốt nằm ngang Quá trình ôxy hoá được thực hiện, chuyển lưu

huỳnh dạng nóng lỏng thành SO2 dạng khí trước khi đưa vào tháp tiếp xúc

1.3.2.2 Các cân bằng trong công đoạn lò đốt lưu huỳnh

Cân bằng năng lượng của lò đốt (cân bằng nhiệt)

Tảo nhiệt do bức xạNăng lượng từ

nhiên liệu Không khí ẩm sau khi qua tháp sấy khí để sấy khô đạt tiêu chuẩn về độ ẩm, tia bắn tiếp tục qua các tháp trao đổi nhiệt để gia nhiệt trước khi vào lò đốt Lượng lưu huỳnh lỏng cấp vào lò được điều chỉnh tự động nhờ các van điều khiển bằng khí nén HV1510 và mạch vòng điều khiển FIC-1510, còn lưu lượng không khí khô vào lò được điều chỉnh bằng van bướm trên đường ống dẫn không khí vào lò và được đo bằng

Loại = hiệu suất cao Kích thước = ID 3310mm (bên trong là gạch),

L ~ 14200mm (mặt thẳng) Vách ngăn = 2 (cạnh, cạnh) ống dẫn khí sơ cấp vào = ID 1500mm Khí ra = 2000mm (I.D.B)

Vòi phun lưu huỳnh = 3 mỗi vòi 3,2m3/h Vòi phun dầu = 3 mỗi vòi 200kg/h

áp suất ở vòi phun dầu 0,6Mpa

Nồi hơi nhiệt

thừa

Loại = ngang, ống đốt Nhiệt độ khí vào = 11370C Nhiệt độ khí ra = 3900C

Khối lượng khí = 103497Nm3/h Nhiệt lượng = 29,6triệu kcal/h

1.3.3 Công đoạn nồi hơi

1.3.3.1 Mục đích

Tạo ra hơi nước bão hoà Lượng hơi này được hoà đồng với toàn bộ lượng hơi của công ty để phục vụ cho sản xuất và được đưa đến thiết bị tạo hơi quá nhiệt và phát điện phục vụ cho sản xuất của công ty

1.3.3.2.Các quá trình cân bằngtrong công đoạn nồi hơi

Nồi hơi nhiệt thừa

Hình 1.9 Cân b ằng giữa lượng nước cấp với lượng hơi nước bão hoà

Đối tượng điều khiển là nồi hơi nhiệt thừa E0121

1.3.3.3.Quá trình vận hành

Hỗn hợp khí có nhiệt độ từ 1000 25 oC, nồng độ SO2 từ 9 10,5 % thể tích

đi qua nồi hơi E0121 để hạ nhiệt độ xuống còn 400 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 o

C, hơi này được đưa qua thiết bị giảm áp để

hạ xuống còn 6 at, 1580

C

1.3.4 Công đoạn tiếp xúc

1.3.4.1 Mục đích:

Ôxy hoá SO2có trong hỗn hợp khí sau lò đốt thành SO3

1.3.4.2 Các cân bằng trong công đoạn tiếp xúc

Tháp tiếp xúc Không khí khô

O2 tạo thành SO3 theo phản ứng:

2 SO2 + O2 2 SO3

Như 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

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

lgKp =4905,5T − 4,6455 (1.5)

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

SO2 càng nhỏ 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 được qua trao đổi nhiệt sau lớp I hạ nhiệt độ xuống 450 ÷ 4850C nhờ thiết bị trao đổi nhiệt ngoài sau 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 đổi nhiệt ngoài để hạ nhiệt độ khí xuống 430 ÷ 4500C rồi đi vào lớp xúc tác số

Ra khỏi lớp IV khí SO2 được chuyển hoá từ 99,6÷99,85%, nhiệt độ từ 420÷435oC đi qua 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

Tất cả không khí sử dụng trong tháp tiếp xúc và tháp trao đổi nhiệt là không khí khô Bởi vì nếu sử dụng không khí ẩm thì trong quá trình chuyển hoá ở tháp tiếp xúc cũng như trong quá trình trao đổi nhiệt ở tháp hấp thụ sẽ xuất hiện những giọt

mù axit (sản phẩm giữa SO3 và hơi nước) Những giọt mù axit này sẽ phá huỷ, ăn mòn tháp tiếp xúc, tháp trao đổi nhiệt, các đường ống, lò đốt (do không khí sau tháp trao đổi nhiệt sẽ đưa trở lại lò đốt) Do đó, không khí phải được làm khô bằng cách

cho qua tháp sấy khí T0141, tháp tách tia bắn X0145 để tách mù, rồi được hai quạt

thổi qua thùng lọc dầu rồi mới đưa vào sử dụng

Các thiết bị chính

Thiết bị chuyển hoá

Loại = đứng, trụ, thùng SS

Số lớp xúc tác = 5

Bố trí = hấp thụ kép 3/2 Đường kính = 8800mm ID, cao = 19080mm

Quá nhiệt nhiệt độ cao 1B

Nhiệt lượng = 6,75 triệu kcal/h Khối lượng khí = 99617Nm3/h Nhiệt độ khí vào 6030

C, ra 4350C Lưu lượng hơi = 67237kg/h Nhiệt độ hơi vào 2950

C, ra 4500C

Trao đổi nhiệt trung gian nóng

Tổng diện tích = 641m2 Đường kính vỏ = 2700, H =~8900mm Loại = vỏ và ống

Nhiệt lượng = 2,81 triệu kcal/h

Trao đổi nhiệt trung gian

lạnh

Tổng diện tích = 1382m2 Đường kính vỏ = 2800, H =~13300mm Loại = vỏ và ống

Nhiệt lượng = 6,21 triệu kcal/h

Tận

dụng nhiệt 4D

Khối lượng khí = 86226Nm3/h Nhiệt độ vào 4170

C, ra 3900C Nhiệt lượng = 0,9 triệu kcal/h

nhiệt

Nhiệt lượng = 2,5 triệu kcal/h

Khối lượng khí = 86220Nm3/h

nhiệt độ thấp 5A

Nhiệt độ vào 3900

C, ra 3060C Lưu lượng hơi = 67237kcal/h

Tận

dụng nhiệt 5A/5C

Khối lượng khí = 86220Nm3/h Nhiệt độ vào 3060

C, ra 1350C Nhiệt lượng = 4,83 triệu kcal/h Lưu lượng BFW = 69802kg/h

1.3.5 Công đoạn hấp thụ- sấy khí

98,3%

4 2

Hình 1.11 Cân bằng khối lượng trong công đoạn hấp thụ

Tháp sấy, Thùng T0141 H2SO 4 95%

1.3.5.3 Quá trình vận hành

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

xúc tác vanadium Nhưng nếu trong không khí có hơi nước thì sẽ tạo mù ở quá trình

hấp thụ, làm mất nhiều axít trong khí thải vì mù axít rất khó hấp thụ trong các tháp

hấp thụ Ngoài ra mù còn ngưng tụ trong các tháp trao đổi nhiệt bên ngoài của tháp tiếp xúc nhất là các trao đổi nhiệt làm nguội SO3 làm ăn mòn các ống trao đổi nhiệt

vì vậy không khí cần phải được sấy đạt tiêu chuẩn trước khi cấp vào hệ thống

Không khí được hút ở dây chuyền sản xuất axít số 1 tại tháp sấy T0141, axít sunfuric 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 xúc này 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÷150oC trước khi đưa về lò đốt lưu huỳnh

Quá trình h ấp thụ khí 𝐒𝐎𝟑: Hỗn hợp khí SO3 từ công đoạn tiếp xúc có nhiệt độ trên 4000C được đưa lần lượt qua hai tháp làm nguội E0153 hạ nhiệt độ

xuống thấp hơn 1800C sử dụng hệ thống làm nguội bằng quạt gió Hỗn hợp khí sau khi làm nguội được đưa vào đáy tháp hấp thụ T0142 đi dần lên đỉnh tháp Axit

H2SO4 98,3% trong thùng tuần hoàn V0141 được các bơm chìm P0141,P0144 đẩy lên phân phối vào hệ thống làm lạnh gồm dàn làm lạnh E0142,E0144, sau đó được tưới vào tháp hấp thụ T0142 qua hệ thống đĩa phân phối từ đỉnh tháp xuống Sau khi tiếp xúc pha nhờ lớp đệm yên ngựa, axit có nồng độ 98,8% ở đầu ra của tháp

hấp thụ T0142 được lưu hồi về thùng tuần hoàn V0141, hỗn hợp khí sau hấp thụ được bộ phận khử mù trên đỉnh tháp T0142 đi đến hệ thống khí thải Mức hấp thụ trong tháp hấp thụ T0142 đạt trên 99,99%

Nồng độ axit trong thùng tuần hoàn V0141 được điều chỉnh bằng lượng axit đặc (từ tháp hấp thụ T0142, T0143 và tháp sấy T0141)với nước sản xuất (nước sạch

bổ sung vào thùng) Lưu lượng nước sản xuất được điều chỉnh tự động theo tín hiệu

từ bộ điều khiển AICSA -1258 Mức axit trong thùng V0141 được điều chỉnh tự động nhờ tín hiệu từ bộ điều khiển LICSA-1252

Các quá trình hoá học diễn ra trong công đoạn hấp thụ Đầu tiên SO3 hoà tan vào trong axít, sau đó phản ứng với nước trong đó theo phản ứng tổng quát sau:

n.SO3 + H2O H2SO4 + (n-1).SO3 (1.6) Tuỳ theo tỷ lệ giữa SO3và nước mà nồng độ axít thu được sẽ khác nhau:

Nếu n > 1: sản phẩm là ôlêum

Nếu n = 1: sản phẩm là mono hyđrat

Nếu n < 1: sản phẩm là axít loãng

Cơ chế của quá trình hấp thụ khí SO3 cũng tương tự của quá trình sấy không khí (hấp thụ hơi nước bằng axit sunfuric) Ta có công thức sau:

W : Tốc độ giả của khí đi trong tháp (m/s)

Nồng độ axít và nhiệt độ axít ảnh hưởng lớn đến tốc độ và hiệu suất hấp thụ Tại nồng độ axít 98,3% H2SO4 và ở nhiệt độ thấp thì cả tốc độ hấp thụ và hiệu suất hấp thụ đạt 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

bề mặt dung dịch axít này rất thấp Nồng độ thấp hay cao hơn 98,3% thì quá trình

hấp thụ SO3đều không tốt

Nếu axít có nồng độ nhỏ hơn 98,3%, thì trong thành phần pha hơi của nó trên bề

mặt ngoài hơi axít còn có thừa hơi nước Một phần khí SO3 sẽ kết hợp với hơi nước tạo thành mù axít ngay trong tháp hấp thụ, mà mù axít rất khó hấp thụ, nên nó đi phần lớn theo khí thải ra ngoài, nếu thấy ngay ở miệng ống thải các hạt mù to dần lên và có mầu

trắng như hơi nước Điều đáng chú ý là khi nồng độ axít nhỏ hơn 98,3% mà nhiệt độ axít tăng thì sự hấp thụ giảm rất mạnh cho tới 1 nhiệt độ xác định (tới hạn) thì axít hoàn toàn không hấp thụ được nữa Vì khi nhiệt độ axít càng cao, thì hơi nước trên bề mặt axít càng nhiều, mù sinh ra càng nhiều, hiệu suất hấp thụ càng thấp Cho tới nhiệt độ tới hạn thì lượng hơi nước đủ lớn để để kết hợp với tất cả SO3 tạo hoàn toàn thành mù (hiệu suất hấp thụ bằng 0)

Nếu nồng độ axít lớn hơn 98,3 %, quá trình hấp thụ SO3 cũng không được hoàn toàn vì trên bề mặt axít này có SO3 toả ra, làm giảm động lực của quá trình hấp thụ, gây nên hiện tượng khí SO3 hấp thụ không hết theo ống khí thải ra ngoài trời, SO3 kết hợp với ẩm trong không khí và tạo thành mù và chỉ nhìn thấy rõ cách miệng ống thải một đoạn Khi tạo thành mù, các hạt mù có kích thước rất nhỏ và mới đầu có màu xanh lam ( khi nhiều thì có màu nâu nhạt ), sau khi hạt mù đã to lên thì có màu trắng Nồng độ axít càng lớn ( >98,3%), nhiệt độ axít càng cao thì áp suất riêng phần của khí SO3 càng cao, hiệu suất hấp thụ càng giảm

Hỗn hợp khí SO2, SO3 ra khỏi lớp III tháp 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 ÷ 1950

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 dàn làm lạnh axít kiểu tấm và được làm lạnh xuống 50

± 5oC sau đó đổ vào thùng cao vị rồi được tưới vào tháp hấp thụ trung gian qua hệ

thống phân phối axít bằng đĩa Lượng axít chảy từ tháp hấp thụ trung gian về thùng

chứa lại tiếp tục được bơm tuần hoàn lên tháp kết thúc 1 chu trình Do hấp thụ SO3

nồng độ axít tăng dần lên, để duy trì nồng độ axít thùng tuần hoàn ta pha loãng bằng nước công nghệ hoặc bằng axít sấy Do hấp thụ SO3 và bổ sung 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

Khí ra khỏi tháp hấp thụ trung gian có nhiệt độ 45 60oC đi vào bộ phận khử

mù để tách hết lượng axít và mù axít rồi đi qua các trao đổi nhiệt để nâng nhiệt độ lên 405 415oC trước khi vào lớp IV tháp tiếp xúc để chuyển hoá tiếp lượng SO2

còn lại

Hỗn hợp khí SO2, SO3 ra khỏi lớp IV tháp 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 Axít trong thùng V0141 có nồng độ 98,3 ± 0,4% H2SO4 có nhiệt

độ 55 75o

C từ thùng chứa được các bơm chìm bơm lên các thiết bị làm lạnh kiểu tấm hay kiểu ống chùm và được làm lạnh xuống 45 55oC sau đó đổ vào thùng cao vị (gắn bên trên tháp) rồi được tưới vào tháp hấp thụ cuối qua hệ thống phân phối axít bằng đĩa với lưu lượng Lượng axít chảy từ tháp hấp thụ cuối về thùng chứa lại tiếp tục được bơm tuần hoàn lên tháp kết thúc 1 chu trình Do hấp thụ SO3 nồng độ axít tăng dần lên,

để duy trì nồng độ axít thùng tuần hoàn ta pha loãng bằng nước công nghệ Do hấp thụ

SO3 và bổ sung 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 T0143,

hỗn hợp khí đi vào thiết bị khử mù hay tháp tách giọt trước khi thải ra ngoài trời qua ống thải khí

xối = 200mm Loại ống phân phối a xít = UniFlo

Số đầu ống phun xuống = 43pt/m2

Tháp hấp thụ trung gian

Loại = đứng, lót gạch chịu a xít, đáy hình đĩa, thùng chứa bằng thép

Đường kính trong ID gạch = 4900mm Đường kính phần thiết bị tách mù ID = 4660mm

Chiều cao đệm chính 76mm, đai xối bằng sứ = 2800mm, chiều cao đệm phun tách 38mm, đai

xối = 200mm Loại ống phân phối a xít = UniFlo

Số đầu ống phun xuống = 43pt/m2 Vận hành

Lưu lượng a xít = 812m3/h Lưu lượng khí (ra khỏi tháp) = 86453Nm3/h

Chiều cao đệm chính 76mm, đai xối bằng sứ = 2800mm, chiều cao đệm phun tách 38mm, đai xối = 200mm

Loại ống phân phối a xít = UniFlo

Số đầu ống phun xuống = 43pt/m2 Vận hành

Lưu lượng a xít = 300m3

/h Lưu lượng khí (ra khỏi tháp) = 85756Nm3

/h

Loại = ngang, lót gạch chịu a xít, thùng chứa

bằng thép với màng ngăn ngầm bằng gạch Kích thước = ID gạch 2900, độ dài vỏ 12600m

Kích thước = φ2000/1600 x H 45000

1.3.6 Công đoạn kho axit

Tiến hành pha trộn để hạ nồng độ axit H2SO4 từ 95 ÷ 98,3 ± 0,4% xuống 76 ÷ 85% để đưa sang sản xuất DAP

1.4 Các bộ phận phụ trợ

1.4.1 B ộ phận máy nén không khí

Không khí nén là một phần quan trọng trong hệ thống đo lường điều khiển trong dây chuyền sản xuất.Không khí được máy nén khí kiểu piston hút vào, qua 2 cấp nén đi qua thiết bị làm nguội, tách dầu nâng áp suất lên 5÷8 at, một phần đưa lên hệ thống để cấp cho các lò đốt dùng để phun dầu, phần còn lại qua hệ thống sấy

để cấp cho các thiết bị đo lường điều khiển

Năng lực của bộ phận máy nén không khí 60 m3/phút, đủ cấp cho toàn công ty