Báo cáo thực tập tại Nhà máy sản xuất xút - clo Biên Hoà

NHÀ MÁY SẢN XUẤT XÚT-CLO BIÊN HÒA I-Giới thiệu: Nhà máy hóa chất Biên Hòa, nằm trên Đường số 5- Khu Công Nghiệp Biên Hòa I – Đồng Nai, được thành lập năm 1963, là một thành viên trực thuộc Tổng Công Ty Hóa Chất Cơ Bản Miền Nam. Sản phẩm của nhà máy hóa chất Biên Hòa là nguyên liệu cho các nghành công nghệ lọc dầu, sơn mạ điện, gốm sứ, công nghệ xử lý nước, sản xuất chất tẩy rửa, bột giặt. công nghệ thực phẩm ( sản xuất bột ngọt, nước tương…)… Năng suất 20000 tấn NaOH/năm và đang nâng cấp lên thành 30000 tấn NaOH/năm. II-Các sản phẩm chính của nhà máy: xút lỏng 32%, 45%, 50%. HCl 32% Clo lỏng 99,9% -> cung cấp clo cho các công ty cấp nước Miền Nam. Keo silicat natri modul=2,3. Bảng số liệu chi tiết về các sản phẩm: ( trên trang web của công ty) Stt SẢN PHẨM TÊN CHỈ TIÊU MỨC CHỈ TIÊU 1 Natri Hydroxit 31,5 % Công thức hóa học : NaOH Sản xuất theo phương pháp điện phân màng trao đổi ion - là một trong những công nghệ xút hàng đầu trên thế giới. Sản phẩm đạt chất lượng cao, hàm lượng tạp chất thấp. Công dụng: dùng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp như chất tẩy rửa, sơn, sản xuất giấy, công nghệ lọc dầu, công nghệ dệt nhuộm, thực phẩm, xử lý nước, sản xuất các loại hóa chất đi từ xút như Silicat Natri, Al(OH)3, chất trợ lắng PAC, ... Sản phẩm ở dạng lỏng nên rất thuận tiện trong vận chuyển, tồn trữ, sử dụng; dễ dàng cơ giới hóa tự động hóa trong phối trộn, nạp liệu hơn so với việc dùng xút dạng rắn. NaOH NaCl Na2CO3 Fe2O3 NaClO3 Min 31,5 % Max 0,004 % Max 0,3 % Max 0,0004 % Max 0,002 % 2 Natri Hydroxit 45 % Công thức hóa học : NaOH NaOH NaCl Na2CO3 Fe2O3 NaClO3 45 % Max 0,015 % Max 0,5 % Max 0,002 % Max 0,005 % 3 Axit Clohydric kỹ thuật Công thức hóa học: HCl Được sản xuất theo phương pháp tổng hợp khí Cl2 và H2. Công dụng: sản xuất bột ngọt, nước tương, mạ điện, công nghệ dầu mỏ, tổng hợp các chất hữu cơ, sản xuất các sản phẩm gốc Clo, ... HCl Fe Clo tự do SO42- As Pb Cặn sau nung Tỷ trọng ở 20oC Chất lỏng trong không màu hoặc vàng nhạt. Min 31,5 % Max 0,0005 % Max 0,002 % Max 0,001 % Max 0,0001 % Max 0,0005 % Max 0,01 % Min 1,155 5 Clo lỏng Công thức hóa học : Cl2 Sản xuất từ quá trình điện phân dung dịch muối NaCl. Công dụng: xử lý nước, sản xuất các hợp chất gốc Clo, HCl, PVC, thuốc trừ sâu, cao su, ... Cl2 Min 99,5 % 6 Natri Silicate kỹ thuật Loại M1 Công thức hóa học : Na2O.nSiO2 Công dụng : dùng trong sản xuất bột giặt, kem giặt, công nghệ gốm sứ, mỹ phẩm, giấy, dệt, chất phụ gia trong bê tông, … Na2O SiO2 Modun Silic Tỷ trọng ở 20oC Cặn không tan Chất lỏng đồng nhất, sánh, trong suốt, cho phép có màu trắng đục hoặc ngà vàng. Min 10 % Min 26 % n = 2,3 - 2,7 1,4 - 1,6 Max 0,5 7 Natri Silicate kỹ thuật Loại R1 Công thức hóa học : Na2O.nSiO2 Công dụng : dùng trong sản xuất bột giặt, kem giặt, công nghệ gốm sứ, mỹ phẩm, giấy, dệt, chất phụ gia trong bê tông, … Na2O SiO2 Tỷ lệ% SiO2/Na2O Tỷ trọng ở 20oC Cặn không tan Chất lỏng đồng nhất, sánh, trong suốt, cho phép có màu trắng đục hoặc ngà vàng. Min 13 % Min 20 % 1,5-1,7 1,4 - 1,7 Max 0,5 8 Canxi HypoClorit Công thức hóa học : Ca(OCl)2 Công dụng : làm chất tẩy trắng trong công nghệ giấy, dệt ; dùng trong công nghệ xử lý nước, môi trường, sát trùng, … Clo hữu hiệu Chất lỏng trong suốt cho phép có màu hồng nhạt hay vàng rơm. Min 35 g/l 9 Natri Hypocloric (Javel) Công thức hóa học : NaOCl Được sản xuất từ xút lỏng và Clo khí Công dụng : dùng trong công nghệ xử lý nước, phụ gia thuốc trừ sâu, làm chất tẩy màu trong công nghiệp giấy, dệt v.v… Clo hữu hiệu Xút dư (quy ra NaOH) Min 100 g/l Max 20 g/l 10 Natri Hypocloric (Javel) Công thức hóa học : NaOCl Được sản xuất từ xút lỏng và Clo khí Công dụng : dùng trong công nghệ xử lý nước, phụ gia thuốc trừ sâu, làm chất tẩy màu trong công nghiệp giấy, dệt v.v… Clo hữu hiệu Xút dư (quy ra NaOH) Min 120 g/l Max 25 g/l 11 Sắt (III) Clorua kỹ thuật Công thức hóa học : FeCl3 Công dụng : dung dịch FeCl3 dùng trong công nghệ xử lý nước, phụ gia thuốc trừ sâu. FeCl3 Fe2+ dư Tỷ trọng Dung dịch trong, sánh, nâu sẫm 38 - 45 % Max 0,1 % 1,5 ± 0,02 12 Poly Aluminum Cloride - P.A.C Công thức hóa học: Aln(OH)mCl3n-m Công dụng : dùng trong công nghệ xử lý nước sinh hoạt, nước thải công nghiệp, công nghiệp sản xuất giấy, dầu khí… Al2O3 Cl- Kiềm dư pH dd 1% Tỷ trọng Min 17 % Max 23 % Min 40 % 3,8 - 4,5 Min 1,38 g/l Cácdịchvụ khác của nhà máy:Thiết kế gia công chế tạo thiết bị : Thiết bị bằng vật liệu composit. Thiết bị phản ứng ; bồn phản ứng, tháp hấp thu, bể phản ứng. Bơm, quạt các loại. Ống DN 20 - DN 600. Dán lót theo yêu cầu (bể xử lý, bồn chứa, thùng chứa  bằng thép). Dịch vụ : Huấn luyện an toàn trong sử dụng Clo lỏng. Hỗ trợ kiểm định cấp phép bình chứa Clo lỏng. Xử lý sự cố Clo lỏng. Từ khi xây dựng cho đến nay Nhà máy luôn chú trọng việc thay đổi công nghệ để tạo ra sản phẩm có chất lượng cao, chi phí sản xuất thấp. Do đó, các dây chuyền sản xuất của Nhà máy đang áp dụng đều là công nghệ tiên tiến nhất trong lĩnh vực sản xuất Xút – Clo của thế giới. Ngoài ra, Nhà máy áp dụng hệ thống ISO 9001:2000; ISO 17025: 2005, ISO14001:2004 và ISO18001:1999 trong quá trình sản xuất kinh doanh nhằm cung cấp đến khách hàng sản phẩm và dịch vụ có chất lượng ổn định và tốt nhất. Nhà máy Hoá chất Biên Hoà (Công ty Hoá chất cơ bản miền Nam) đầu tư công nghệ điện phân xút (clo) sử dụng màng trao đổi ion (ionic membrane), giúp tăng năng lực sản xuất từ 6 vạn lên 10 vạn tấn sản phẩm/năm, giảm định mức tiêu hao nguyên, nhiên liệu. Sản phẩm có chất lượng vượt trội  (NaOH > 32%, NaCl < 40 ppm) giảm định mức tiêu hao nguyên, nhiên liệu. Thiết bị mới được gia cố kỹ, chất lượng tốt, điều khiển tự động từ xa đã tiết kiệm không gian, hạn chế hở, gây ô nhiễm môi trường. III- Các phân xưởng chính : 6 phân xưởng phân xưởng điện phân phân xưởng clo phân xưởng acid phân xưởng silicat phân xưởng cơ khí phân xưởng composite IV- Các tình huống khẩn cấp: hỏa hoạn rò rỉ tràn hóa chất (bao gồm cả rò rỉ dầu FO, DO) xì hở khí clo Tất cả các tình huống này khi xảy ra toàn bộ những người có mặt trong nhà máy phải nhanh chóng di chuyển trật tự đến nên tập trung an toàn, trường hợp rò rỉ khí clo, nên chú ý cột khói báo hướng gió được đặt trên tháp cao nhất của nhà máy, để di chuyên ngược lại so với hướng gió. Chờ nhân viên có chuyên môn đến xử lý không được tự ý xử lý bất cứ tình huống nào. V-Qui trình công nghệ: Nhà máy hóa chất Biên Hòa sử dụng công nghệ màng trao đởi ion, ở đây là màng trao đổi cation ( cho Na+ từ anolit sang catolit, không cho ion Cl- qua catolit và không cho ion OH- sang anolit) dạng acid yếu -COOH. Ưu điểm của công nghệ này là cho hiệu suất cao >95%, chất lượng sản phẩm có độ tinh khiết cao, độ bền màng acid yếu cao. Tuy nhiên cộng nghệ màng cần sử dụng một lượng điện năng rất lớn. Qui trình : Bể muối (1) Thiết bị hòa tan (2) Bồn trung gian (3) Bồn loại (4) Bồn loại (4’) Cột lọc F (5) Cột lọc C (5’) Bồn điều chỉnh (6) Bồn cao vị (7) Bình điện phân (8) Bồn xử lý nước muối nghèo (9) Anod (8’) Catod (8’’) Thiết bị cô đặc xút (8’’-1) Cột làm khan clo (8’-1) Thiết bị sản xuất javen (dự phòng) (8’-2) Thiết bị sản xuất HCl (8-1) Bình áp suất tạo clo lỏng(8’-1’) Nước vô khoáng Điện cực và màng ( 72 tháng thay 1 lần ) I = 13kA U = 5000V (1) bể muối, sử dụng loại muối mỏ được nhập từ Ấn Độ, mặc dù muối trong nước khá rẻ nhưng không sử dụng, do muối trong nước ( muối biển) không đảm bảo về các thông số kỹ thuật (về hàm lượng các ion tạp) cho phương pháp điện phân màng chọn lọc ion. Vì phương pháp này đòi hỏi dung dịch điện phân phải thật sạch ( nồng độ các ion tạp phải chi phí xử lý dung dịch trước điện phân rất cao, khó xử lý, giảm tuổi thọ màng… (2) thiết bị hòa tan : để tạo dung dịch NaCl bão hòa nồng độ cỡ 300-> 310 g/L, muối được đưa từ bể (1) vào bể (2) bằng băng chuyền tự động, nếu lượng muối đạt đến thể tích giới hạn băng chuyền ngưng chuyển động, nếu thể tích giảm xuống muối lại tiếp tục được đưa vào một cách tự động. Bồn được làm bằng thép không rỉ (3) bồn trung gian có tác dụng kiểm tra nồng độ cũng như pH của dung dịch. Bồn được làm bằng vật liệu composite. (4) bồn loại , sử dụng dung dịch để loại 2 ion này NaOH còn có tác dụng tạo môi trường kiềm mạnh, đảm bảo ngăn cản sự tái hòa tan của kết tủa bởi hòa tan trong dung dịch: (4’) bồn loại , sử dụng dung dịch để loại ion này: Tất cả các kết tủa được lắng và loại bỏ khỏi dung dịch, và sau quá trình tinh chế này nếu nồng độ > 20ppb coi như chưa đạt. Nước muối sau khi được tinh chế sơ cấp bởi cột (4),(4’) nếu đạt yêu cầu nồng độ < 20ppb được tiếp tục tinh chế thứ cấp bằng cách đưa qua cột (5) và (5’) để tiếp tục loại bỏ đến mức tối thiểu. (5) cột lọc F chứa than hoạt tính: có tác dụng loại bỏ triệt để các tạp chất lơ lửng còn sót lại sau khi lắng tủa. (5’) cột lọc C chứa các hạt trao đổi ion có tác dụng loại bỏ đến mức tối thiểu. (6) bồn điều chỉnh: + chỉnh nhiệt độ lên cỡ + chỉnh pH cỡ 3,5->4,5 bằng dung dịch HCl (7) bồn cao vị có tác dụng tạo dòng chảy ổn định của dung dịch muối vào bình điện phân. (8) bình điện phân: trước điện phân gồm bể anod (8’) chứa dung dịch muối và bể catod (8’’) chứa nước vô khoáng (nước cất). Màng ngăn thành phần chứa acid carboxilic với nhiều ưu điểm: Cấu tạo gọn, chiếm ít diện tích mặt bằng, độ bền cao. Hiệu xuất điện phân 95%, xút sản xuất ra có chất lượng tốt NaOH 32%(tiết kiệm đáng kể chi phí hơi), NaCl 40 ppm, NaClO3 20 ppm.Chất lượng khí clo, khí hyđro  cũng rất cao. Điện thế mỗi thùng điện phân hầu như không thay đổi trong thời gian làm việc, tiêu thụ năng lượng thấp. Phương trình điện phân : 2NaCl + 2H2O → 2NaOH + H2 + Cl2 (có màng ngăn) Anod là Ti. Tại đó xảy ra phản ứng: 2CI- - 2e Cl2   Eo = + 1,36 V 20% lượng Cl2 sinh ra được dẫn đến tháp sản xuất clo lỏng và phần còn lại đưa vào tháp tổng hợp HCl. Cathod: Ni 2H+ + 2e H2 EpH7 = - 0.413V; Do H2 phóng điện ,nên H2O tiếp tục điện ly ,tạo thêm ion OH- H2O + 2e H2 + 2 OH- EpH14 = - 0.828 V; EpH7 = - 0.415V Sau điện phân : + catod (8’’) sinh ra dung dịch NaOH cỡ 32% sẽ được liên tục chuyển qua các thiết bị cô đặc xút (8’’-1) để sản xuất dung dịch NaOH với các nồng độ mong muốn. sinh ra được chuyển đến thiết bị sản xuất acid HCl.(8-1) + anod (8’) tạo ra , và dung dịch còn lại được gọi là “ nước muối nghèo” (nồng độ NaCl thấp cỡ 210 -> 220 g/L). được chuyển qua cột (8’-1) để làm khan bằng acid đậm đặc (98%), cột (8’-1) được làm bằng thủy tinh dày. Khí clo sau khi qua cột làm khan hầu hết sẽ tiếp tục được chuyển đến các bình áp suất (8’-1’) để sản xuất clo lỏng (99.9%). Một lượng clo khác ( khoảng 20 %) sẽ được chuyển đến bình (8-1) cùng với để sản xuất HCl. Thực tế, nhu cầu sử dụng NaOH lớn hơn khá nhiều, nhưng hai sản phẩm này lại được sản xuất ra đồng thời, do đó ngoài việc tạo thành phẩm clo lỏng 99,9%, còn được dùng sản xuất HCl và các sản phẩm khác như nước javen, . * Đặc biệt, việc sản xuất nước javen (8’-2) hầu như không hoàn toàn chủ động. Mà có tác dụng như một thiết bị dự phòng khi có sự cố, một phần của công nghệ xử lý khẩn. * Nguyên tắc hoạt động: khi bồn sản xuất HCl và đặc biệt là bồn làm khan clo bị ngưng hoạt động, trong khi đó do yêu cầu kỹ thuật của công nghệ màng, không thể tắt đột ngột bình điện phân. Làm cho lượng khí clo vẫn tiếp tục sinh ra mà không được tiêu thụ, và khí clo thì tuyệt đối không được thải ra môi trường. Khi đó đường ống dẫn clo vào thiết bị làm khan bị khóa lại, đồng thời đường ống dẫn vào bình sản xuất javen (8’-2) được mở ra để đảm bảo khí clo không thoát ra môi trường. Do chỉ đóng vai trò như một thiết bị dự phòng để đảm bảo an toàn, nên lượng nước javen sản xuất ra không nhiều. (9) bồn xử lý nước muối nghèo, “nước muối nghèo” là dung dịch NaCl nồng độ thấp còn lại sau điện phân, được chuyển từ anod (8’) sang bồn xử lý (9), bồn này có tác dụng loại bỏ các ion tạp như bằng phương pháp khử vật lý, đây là các sản phẩm phụ khi oxi hóa ion tạo . Sau khi được xử lý, nước muối nghèo được chuyển trở về thiết bị hòa tan (2) trộn với muối nguyên liệu tiếp tục một chu trình mới. Ưu điểm của cách làm này là: + Tận dụng được lượng nhiệt của nước muối nghèo (dung dịch sau điện phân rất nóng) cho quá trình hòa tan muối nguyên liệu được dễ dàng. + Tận dụng triệt để lượng NaCl trong dung dịch. + Giảm tối đa lượng điện năng tiêu thụ: “nước muối nghèo” (điện phân kém hiệu quả) được chuyển đi, đồng thời dung dịch muối bão hòa liên tục được đưa vào anod của bình điện phân -> đảm bảo điều kiện tối ưu của dung dịch điện phân. Nếu như không sử dụng chu trình khép kín mà tiếp tục điện phân dung dịch loãng-> năng suất thấp, tiêu tốn nhiều điện năng, giảm tuổi thọ màng. * tại sao phải xử lý lại nước muối nghèo trước khi chuyển về thiết bị hòa tan? Do sự hiện diện của các ion tạp như trong dung dịch làm giảm khả năng hòa tan của NaCl rắn. + việc xử lý nước muối nghèo tốn chi phí thấp hơn nhiều so với việc cô đặc nước muối nghèo rồi đưa trở lại bồn anod-vừa tốn kém vừa không đảm bảo yêu cầu về nồng độ. * Nhận xét chung: nhà mày sản xuất xút clo hoạt động trên một dây chuyền sản xuất hiện đâi, hoàn toàn tự động. Điều kiện làm việc khá an toàn, các chỉ tiêu về an toàn lao động được đề cao. Tuy nhiên mặc dù là một qui trình sản xuất khép kín nhưng đây là một loại phân xưởng sản xuất các loại hóa chất độc hại và rất nguy hiểm, do đó cần được tăng cường chú trọng công tác kiểm tra thường xuyên để đề phòng các tai nạn nghiêm trọng có thể xảy ra.