Đề tài Nhà máy supe photphat Long Thành

a pha không đổi, tốc độ khuếch tán của phân tử khí SO3 qua lớp màu khí (cố định), bề mặt phân chia, màng lỏng cố định sẽ quyết định quá trình. Theo phương trình khuyếch tán (truyền khối) thì tốc độ hấp thụ: [1] Q = k.F.ΔP Trong đó: Q: lượng khí SO3 bị hấp thụ (kg/m2.hr). K: hệ số hấp thụ (kg/m2.hr). F: bề mặt hấp thụ pha (m2). ΔP: động lực của quá trình hấp thụ (N/m2). Động lực của quá trình được tính: Trong đó: Pk, Pk’: áp suất riêng phần của SO3 trong pha khí trước và sau khi hấp thụ (N/m2). PA, PA’: áp suất riêng phần của SO3 trên bề mặt axit tưới trước và sau hấp thụ (N/m2). Như vậy, để tăng Q ta phải tăng k, F, ΔP. Bề mặt tiếp xúc F: khi tăng F phải tăng kích thước tháp, dẫn tới tăng trở lực của tháp. Do đó chi phí sản xuất tăng. Tăng F bằng cách sử dụng các tháp đệm bên trong có chứa các vòng đệm (hay các loại đệm khác). Hệ số hấp thụ k: hệ số hấp thụ k phụ thuộc vào tốc độ của pha khí. k = k0.Wm Trong đó: k0: hệ số phụ thuộc vòa nồng độ và nhiệt độ axit. W: tốc độ giả của khí đi trong tháp (m/s). m: hệ số tùy thuộc chế độ chảy của khí. Ta thấy, k0 chính là k khi W = 1m/s. m = 0.5: chế độ chảy dòng. m = 0.8: chế độ chảy rối. Như vậy để tăng k phải tăng W. Nhưng khi tăng W thì trở lực qua tháp tăng: Nhưng khi tăng W thì cũng dẫn tới tăng năng suất do tăng tổng lưu lượng khí. Ta có thể thay đổi chế độ chảy qua tháp của dòng khí thành dạng chảy rối. Ngoài ra để tăng k có thể tăng k0. Trong đó, k0 tùy thuộc vào nồng độ và nhiệt độ axit tưới. Bảng 2.2 Giá trị k0 tại 500C Nồng độ H2SO4 90 93 95 97 98.3 k0.104 (N/m2) 2.5 2.6 2.8 2.9 13.3 k0 (mmHg) 0.033 0.035 0.037 0.039 0.180 Như vậy, ta phải dùng axit tưới ở nồng độ 98.3% và giảm thấp nhiệt độ axit tưới xuống. Động lực quá trình ΔP: dựa vào biểu thức ta thấy để tăng ΔP, ta phải tăng hàm lượng SO3 trong pha khí (Pk) tức nâng cao nồng độ SO3. Mặt khác phải giảm thấp luợng SO3 trên bề mặt axit tưới (PA). Hay giảm lượng SO3 trong khí thải (Pk’) và hàm lượng axit sau hấp thụ. Trường hợp cố định hàm lượng axit tưới trước và sau khi h6áp thụ thì chỉ tăng Pk. Khi Pk = const, nếu giảm PA sẽ tổn thất ở dạng mù (do axit loãng) dẫn đến giảm hiệu suất (mất H2SO4 dạng hơi). Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp thụ Trong quá trình hấp thụ thì nồng độ và nhiệt độ của axit tưới cũng như nồng độ nhiệt độ cuả pha khí có ảnh hưởng nhiều nhất tới tốc độ cũng như hiệu xuất của quá trình hấp thụ. Mối liên hệ đó được trình bày như sau: Nồng độ Quá trình hấp thụ SO3 xảy ra tốt ở nhiệt độ thấp khi nồng độ axit là 98,3% H2SO4, lúc đó cả tốc độ hấp thụ và hiệu suất hấp thụ đều đạt giá trị cực đại. Khi nồng độ axit lớn hơn 98.3% H2SO4 trên bề mặt của nó có cả hơi SO3 làm giảm động lực và tốc độ của quá trình hấp thụ. Nhiệt độ: Khi tăng nhiệt độ thì lượng hơi nước hay SO3 trên bề mặt dung dịch càng lớn và mù axit tạo thành càng nhiều. Do đó làm giảm tốc độ và hiệu suất của quá trình. Nhiệt độ tới hạn Ứng với một giá trị nhiệt độ nào đó mà khi đó động lực quá trình hấp thụ bằng không ( PK P’A). Hoặc tại đó toàn bộ SO3 phản ứng với pha hơi, quá trình hấp thụ được coi là nhiệt độ tới hạn. Với mỗi nồng độ H2SO4 xác định sẽ có 1 giá trị nhiệt độ tới hạn. Ví dụ: H2SO4 % 85 90 95 T0th (0C) 105 144 198 Khi dung axit H2SO4 85% ở t0 1050C lúc đó hầu như toàn bộ SO3 phản ứng ở pha hơi tạo thành H2SO4 ở dạng hơi. Đối với oleum, nhiệt độ tới hạn chủ yếu là do động lực quá trình hấp thụ bằng không. T0 P0SO3 Khi xảy ra quá trình nhả hấp thụ Khi dùng oleum 5% SO3 để tưới T0 = 760C áp suất hơi riêng phần SO3 trên oleum cân bằng với áp suất hơi riêng phần SO3 trong pha hơi. Dây chuyền công nghệ sản xuất axit sunfuric 1 và 2 Dây chuyền công nghệ xưởng 1 Thuyết minh quy trình Dùng xe có gấu xúc 2 tấn chở lưu huỳnh từ kho đổ vào bể hóa lỏng (B201) , bể này có 3 ngăn: 1 ngăn hóa lỏng lưu huỳnh, 1 ngăn lắng, ngăn thứ 3 cho lưu huỳnh lỏng tự chảy tràn. Ngăn 1: S được nấu chảy bằng hơi nước bão hòa 7 kG/cm2 hơi nước từ bên trong các ống xoắn ruột gà, ngưng tụ thành lỏng cung cấp lượng nhiệt ngưng tụ này làm hóa lỏng S rắn bên ngoài. Ngăn 2: S được tách các cặn rắn nhờ trọng lực, sử dụng hơi nước 4.5 kG/cm2, t0 = 135 – 1400C, ở nhiệt độ này S có độ nhớt nhỏ nhất đề chuẩn bị bơm lên lò đốt S. Sau bể hóa lỏng, S được bơm răng khía G202 bơm lên phun vào lò đốt F201. Lò đốt đặt đứng, S lỏng được phun qua becphun từ phía trên đi vào lò đốt ở dạng sương. Trên đường đi S lỏng được duy trì nhiệt độ bằng ống lồng ống, S lỏng đi trong ống, hơi nước đi ngoài ống nhằm tránh cho S bị đóng rắn làm tắc đường ống. Đường ống dẫn S lên lò đốt đặt nghiêng 450 đề phòng trường hợp có sự cố hay khi ngừng hệ thống đề sửa chữa hay đại tu thì S lỏng sẽ chảy ngược lại bể chứa. Do trong không khí thường chứa ẩm, lượng ẩm này không gây hại cho xúc tác nhưng ở nhiệt độ nhỏ hơn 2700C, lượng ẩm này sẽ kết hợp với SO3 tạo mù axit trong tháp gây ăn mòn thiết bị tận dụng nhiệt, gây ô nhiễm môi trường và gây tổn thất S. Nên cần sấy không khí trước khi cho vào lò đốt. Quá trình sấy dùng axit H2SO4 có Nồng độ 94 – 95% T0 = 400C Axit tưới 95m3/h Mật độ tưới 13m3/m2/h Để sấy dòng không khí ở nhiệt độ thường 300C, p= 100mmH2O Sau tháp sấy không khí ra ở 350C, p = - 200mmHg được đưa qua thiết bị trao đổi nhiệt qua lớp xúc tác 1 để nâng nhiệt độ lên 900C rồi đua vào lò đốt S. S phun từ trên xuống, không khí đi từ dưới lên. Dòng axit sau khi sấy khô không khí bị giảm nồng độ và chảy về bể chứa. Lưu huỳnh lỏng được phun vào đỉnh lò t0 = 130 – 1400C, áp suất phun 4kG/ cm2. Khí là 14% SO2, t = 11000C rồi qua nồi hơi tận dụng nhiệt để giảm nhiệt độ và gia nhiệt dòng nước mềm có sản lượng 5570kg/h, t0 < 2000C, p < 20kG/m2. Khi đó độ pH của nước là 8 – 10, độ cứng của nước lò < 0.02mmg/l. Qúa trình dùng để sản xuất hơi bão hòa < 15 kG/cm2, sản lượng hơi nước 5.2 tấn /h. Ra khỏi nồi hơi, khí có nhiệt độ 460 – 4700C, p = 950 mmHg được dẫn đến thiết bị lọc khí nóng để tách tiếp bụi mịn. Quá trình qua nồi hơi cũng được tách một phần bụi. Ra khỏi thiết bị khí được pha với không khí khô 500C để giảm nồng độ SO2 xuống 9,5% và giảm nhiệt độ xuống 4200C, p = 960 mmHg rồi vào lớp xúc tác 1. Ra khỏi lớp xúc tác 1 dòng khí có nhiệt độ 6010C vào thiết bị trao đổi nhiệt làm nóng không khí khô từ tháp sấy, để hạ nhiệt độ xuống rồi vào lớp 2. Nhiệt độ ra khỏi lớp 2, 3 được giảm bằng cách trộn trực tiếp bằng dòng không khí khô bổ sung vào tháp, nhiệt độ ra khỏi tháp 2 là 5130C, lớp 3 là 5430C. sau lớp 3 dòng khí đi qua 2 lớp xúc tác 4A, 4B ( lớp 4 được chia thành 2 lớp để tăng thời gian lưu của dòng SO2 trên bề mặt xúc tác). Nhiệt độ lớp 4A là 4500C, lớp B là 4320C, p = 250mm H2O, x 98%. Mức độ chuyển hóa cuối cùng qua 4 lớp xúc tác là 98%.Ra khỏi tháp tiếp xúc, hỗn hợp khí 4450C được đưa qua thiết bị làm nguội SO3 bằng nước mềm để hạ nhiệt độ xuống 1800C rồi dẫn vào tháp hấp thụ monohyđrat, còn nước mềm được tăng nhiệt độ lên 900C để cấp cho nồi hơi tận dụng nhiệt thừa sau lò đốt. dòng khí SO3 ở nhiệt độ t0 = 1800C, p = 200mmH2O được dẫn vào tháp hấp thụ. Dòng axit có nồng độ 98,3 0,4 %, p 99,9%. Sau khi qua quá trình hấp thụ dòng axit chảy vào bể chứa có nồng độ 99%, t 700C được dẫn vào bể chứa axit thành phẩm. Tại bể này, ta trích một phần axit sang bể chứa axit cho tháp sấy để pha axit cho bể này lên nồng độ 95%, đồng thời trích một phần bể này sang bể axit thành phẩm để pha loãng bể axit thành phẩm về nồng độ 98%, nếu lượng axit từ bể sấy trích ra vẫn chưa đủ để giảm nồng độ bể axit thành phẩm về nồng độ yêu cầu thì ta có thể bổ sung thêm nước từ bên ngoài cho qua trình pha loãng. Ra khỏi tháp hấp thụ vẫn còn một hàm lượng nhỏ khí SO3 ở nhiệt độ 900C, p= 30mmH2O. Các thiết bị chính Bể hóa lỏng lưu huỳnh R201 Công dụng Lưu huỳnh trước khi đưa vào lò đốt E201 phải được nấu chảy và lọc sạch tạp chất. Cấu tạo Bể hình khối chữ nhật, bằng bê tông cốt sắt có kích thước: dài 13m, rộng 3.6m, đặt chìm sâu 2.1m dưới mặt đất và nhô lên khỏi mặt đất 0.4m. Bể gồm 3 ngăn: Ngăn 1: được xây lót thêm một lớp gạch đỏ để bảo vệ tường vách bê tông. Bên trong có đặt hệ thống ống xoắn E201A, B, C bằng thép, diện tích truyền nhiệt 25m2 để dẫn hơi nước bão hòa. Ngoài ra còn có một cánh khuấy U201 (81 vòng/phút) để tăng cường khuấy động cho S chảy lỏng nhanh. Trên vách ngăn có một lỗ để S lỏng chảy tràn qua ngăn thứ 2. Ngăn 2: lớn gấp đôi ngăn 1, xung quanh thành bể có đặt 4 bộ xoắn E202A, B, C, D; bề mặt truyền nhiệt 20m2 dẫn hơi nước bão hòa để duy trì S ở dạng lỏng. Ngoài ra có thêm 2 cánh khuấy J206A, B (1000 vòng/phút) và 2 bơm S bẩn. Đây là loại bơm răng khía, thân, và guồng bằng gang để đẩy S bẩn lên thùng trộn chuẩn bị lọc sạch. Ngăn 3: Có kích thước bằng ngăn 1 chứa S sạch chuẩn bị đem đi đốt. Bên trong có đặt 2 dàn ống xoắn E203 A, B; bề mặt truyền nhiệt 10m2 để duy trì S lỏng có độ nhớt nhỏ dễ bơm. Các lỗ trên bể được xây kín bằng các tấm đan bằng bê tông để tránh mưa. Lò đốt F201 Nhiệm vụ Lưu huỳnh được oxy không khí oxy hóa thành SO2. Nhiệt của phản ứng này đưa hỗn hợp kí và khối gạch chịu lửa lên nhiệt độ 850 – 11000C làm cho toàn bộ S lỏng biến thành hơi S2. Sự oxy hóa S2 bằng oxy xảy ra hoàn toàn với tốc độ cao. Cấu tạo Hình 2.1 Cấu tạo lò đốt F201 1- vòi phun S 2-đường khí vào 2’-gạch chịu lửa 3-vỏ thép 4-bảo ôn 5-khoảng rỗng S+O2 6- gạch hình bàn cờ 7-khoang đốt triệt để 8-bức tường ngăn 9-khí SO2 Lò đốt hình trụ đặt đứng, đường kính 3300mm, cao 8800mm, vỏ thép dày 10mm, trong xây lót 2 lớp gạch chịu lửa chia làm 2 phần: Phần trên là khoảng không gian để phân phối không khí vào lò với lưu lượng trên 13650m3/h, nhiệt độ từ 180 – 2000C, áp suất 1500mmH2O và lưu lượng lỏng 130 – 1350C, áp suấy phun 4 – 5 kG/cm2, phun mù trộn lẫn với nhau, tiếp đó là các lớp gạch chịu lửa xếp theo hình bàn cờ, mục đích làm tăng bề mặt tiếp xúc giữa không khí và lưu huỳnh. Ở đỉnh bố trí đường ống dẫn khí thải 710X5. Phần dưới rỗng để đảm bảo thời gian cháy hết lưu huỳnh người ta xây dựng một bứ tường ngăn khí cho khí phải đi qua hai cửa và vách ngăn mới ra được khỏi trước khi đi vào nồi hơi. Bên ngoài vỏ lò có bọc một lớp bảo ôn bằng bông thủy tinh Banrok dày 100mm, ngoài cùng bọc một lớp nhôm lá che mưa. Thông số kĩ thuật Đốt S lỏng hàm lượng: 99.5% S sạch Áp suất vòi phun: 4- 5 kG/m2 Năng suất: 1.5 – 2 tấn S/h Nồi hơi tận dụng nhiệt H202 Công dụng Khí SO2 ra khỏi lò đốt có nhiệt độ khoảng 850 – 11000C, nồng độ 8.5 - 9% sẽ được dẫn qua nồi hơi H202. Ở đây SO2 và khí đốt sẽ trao đổi nhiệt với nước, làm cho nước bốc hơi thành hơi nước bão hào áp suất 15kG/cm2, hạ nhiệt độ khí SO2 ra khỏi nồi hơi xuống 420 – 4400C. Cấu tạo Hình 2.2 Cấu tạo nồi hơi H202 1-hộp khói vào nồi hơi 2-2 lớp gạch chịu lửa 3-lớp bảo ôn 4-cửa hỗn hợp khí SO2 vào nồi hơi 5-các ống truyền nhiệt 6-mặt sàn đỡ ống truyền nhiệt 7-hộp khói ra 8-đường hỗn hợp khí ra 9-vỏ thép hộp khói 10-Vỏ nồi hơi 11-van xả khí 12- van cấp hơi 13- van an toàn 14-van xả đáy Nồi hơi nằm ngang kiểu FPE81X2M306.119 gồm 3 phần: Phần đầu hay hộp khói: vỏ thép chịu nhiệt dày 10mm, đường kính 2860mm, trong xây 2 lớp gạch chịu lửa. Phần giữa (phần bốc hơi) dài 3660mm,, nửa phần dưới là ống chùm gồm 278 ống truyền nhiệt 60.3 x 2.9mm, diện tích truyền nhiệt F = 192.6 m2 Phần cuối: hình bán nguyệt R = 1200 vỏ tháp dày 10mm Trên nồi hơi có cửa cung cấp nước lỏng và nước lạnh vào, của để dẫn hơi quá nhiệt ra, cửa xả cạnh bên dưới. Nồi hơi có gắn bộ phận đo mức nước, đo nhiệt độ, áp suất. Lượng nước mềm cấp vào nồi hơi Q = 5570kg/h; áp lực 20 kG/cm2 Ngoài cùng bọc một lớp bảo ôn dày 100mm bằng len thủy tinh và một lớp nhôm tấm che mưa. Khí SO2 ra khỏi lò đốt có nhiệt độ trong khoảng 980 – 11000C, nồng độ 8.5 – 9% và ra khỏi nồi hơi sẽ có nhiệt độ trong khoảng 420 – 4400C. Lượng nước sau khi đã được xử lý bằng cột trao đổi ion được cho vào nồi hơi với lưu lượng khoảng 7.5 m3/ h sẽ qua hệ thống ống trao đổi nhiệt gồm 278 ống chạy dọc thân của nồi hơi. SO2 và khí đốt sẽ trao đổi nhiệt với nước, làm cho nước bốc hơi thành hơi nước bão hòa áp suất 15kG/cm2, hạ nhiệt độ SO2 ra khỏi nồi hơi xuống 420 - 4400. Hơi nước được đưa trở lại bề hóa lỏng lưu huỳnh. Tháp chuyển hóa C201 Công dụng SO2 được oxy hóa thành SO3 trên bốn lớp xúc tác VK59 ( trong đó lớp xúc tác thứ 4 chia thành hai lớp 4A và 4B) Cấu tạo Hình 2.3 Cấu tạo tháp tiếp xúc C201 1-Đường hỗn hợp SO2 vào 2-Hỗn hợp SO3 ra lớp 1 3- Hỗn hợp SO3 vào lớp 2 4’-Lớp phân phối khí vào 4-2 lớp gạch chịu lửa 5-Lớp bảo ôn 6-Lớp đá thạch anh 7-Lớp xúc tác V2O5 thứ 1 8-Lớp xúc tác V2O5 thứ 2 9-Ghi gang đỡ xúc tác 10- Hỗn hợp SO3 ra lớp 2 10’- Hỗn hợp SO3 vào lớp 3 11-Lớp V2O5 thứ 3 12-Hỗn hợp khí ra lớp 3 12’-Hỗn hợp khí vào lớp 4a 13-Lớp V2O5 thứ 4a 14- Lớp V2O5 thứ 4b 15-Hỗn hợp SO3 ra lớp 4b Tháp chuyển hóa hình trụ, vỏ thép chịu nhiệt 10mm gồm 4 lớp tiếp xúc V2O5. Do lớp xúc tác I và II làm việc ở nhiệt độ cao nên được xây lót một lớp gạch chịu lửa dày 113mm. Đường kính ngoài 4270mm, đường kính trong phần xây gạch 4030mm. Từ lớp xúc tác III và IV đường kình trong 4250mm. Bên trong có 19 cột ngang để ghi các gang đỡ 4 lớp xúc tác. Trên đỉnh tháp ngay gần miệng ống dẫn khí SO2 có đặt một tấm lưới phân phối khí đường kính 1200mm, tiếp xúc sau đó một khoảng có một lưới phân phối khí thứ 2, trên mặt có trải một lớp thạch anh cỡ 25 x 25 dày 200mm. Riêng lớp xúc tác IV được tách đôi cách nhau một khoảng trống, giữa khoảng trống đó có đặt một hệ thống gồm 12 đĩa để phân phối lại và trộn đều hỗn hợp khí trước khi xuống lớp xúc tác cuối cùng. Bảng2.3 Chiều cao của các lớp xúc tác Lớp xúc tác Chiều cao lớp xúc tác (mm) I 400 II 400 III 500 IVA 400 IVB 400 Để bảo vệ cho lớp xúc tác khỏi bị sắt làm ảnh hưởng, mỗi lớp xúc tác đều có một lớp thạch anh cỡ 25 x 25 dày 50mm lót dưới và phủ trên. Để tránh tình trạng sục xúc tác, ở quanh thùng tháp ta đổ cao gờ lên 60mm, rộng 100mm. Nạp xúc tác trong lớp nào dùng gạch chịu lửa xây kín cửa và hàng một nắp sắt ở cửa nạp xúc tác. Thiết bị trao đổi nhiệt E204 ( Bình hâm nóng) Thực chất là bình trao đổi nhiệt bên ngoài của tháp chuyển hóa, có chức năng làm nguội hỗn hợp khí SO2 và SO3, đồng thời hâm nóng không khí khô có lưu lương 13650Nm3/h, nhiệt độ 430C lên 2000C tạo điều kiện tốt cho việc đốt lưu huỳnh ở lò F201. Thiết bị có hình trụ đặt đứng, vỏ thép, đường kính 1880mm, gồm 499 ống 48.3 x 2.8mm, bề mặt truyền nhiệt F = 300m2. Thiết bị làm nguội SO3 bằng nước E205 ( tận dụng nhiệt) Thiết bị có hình trụ đứng, vỏ thép, có kích thước H = 6655mm, ngang 2404mm, rộng 886mm. Trong đó có 60 ống thép kép 51 – 5, ống lồng ống có cánh tản nhiệt bằng gang với tổng chiều dài ống thép là 5017mm. Ngoài cùng bọc lớp len thủy tinh dày 100mm, có bọc nhôm lá bảo vệ ở trên che mưa. Khí đi bên ngoài ống, nước mềm đi trong ống tản nhiệt. Bảng 2.4 Nhiệt độ khí SO3 và nước mềm trong ống tản nhiệt Các thông số Khí SO3 Nước mềm Nhiệt độ đầu vào (0C) 430 – 435 70 - 90 Nhiệt độ đầu ra (0C) 180 208 Lưu lượng (Nm3/h) 15820 5572 Tháp hấp thụ C202 Công dụng SO3 sẽ hấp thụ nước trong axit sunfuric H2SO4 98.3% để tạo ra sản phẩm. Qúa trình hấp thụ xảy ngược chiều, khí SO3 đi từ dưới lên, axit được tưới từ trên xuống. Cấu tạo Hình 2.4 Cấu tạo tháp hấp thụ C202 1-Cửa khí ra 2-Gạch chịu axit 3-Đệm phụ 4-Rãnh tưới axit 5-Đệm chính 6- Ghi đỡ đệm 6’-Đệm ống 7-Đường axit ra 8-Đường khí vào 9-Trụ đỡ ghi Tháp hình trụ, vỏ thép CT3, dày 10mm, đường kính ngoài 3600mm, đường kính trong 3045mm, cao 9238mm. Bên trong xây lót hai lớp gạch chịu axit và chứa các vòng đệm sứ raching. Tháp có hai lớp đệm : Lớp đệm chính nằm ở phần giữa thân tháp được bố trí như sau (từ dưới lên): Xếp một hàng vòng đệm 200, H = 100, gồm 130 vòng. Xếp một hàng vòng đệm 150, H = 100, gồm 292 vòng. Xếp một hàng vòng đệm 100, H = 100, gồm 650 vòng. Đổ lộn xộn các 80 Lớp đệm phụ dùng để tách tia bắn axit đi theo khí ra đỉnh tháp, gồm một lớp đệm đổ lộn xộn 35 x 35 x 4mm Trên nó là một lớp đệm đổ lộn xộn 25 x 25 x 3mm với tổng chiều cao 780mm. Giữa hai lớp đệm là mâm phân phối axit bằng gang để phân phối chảy tràn tưới đều axit lên toàn bộ tiết diện ngang của tháp. Thông số kỹ thuật Áp suất làm việc : 130mmH2O Nhiệt độ làm việc: 1800C Lượng tưới: 155m3/h Thiết bị lọc khí nóng J202 Công dụng Khí SO2 ra khỏi nồi hơi có nhiệt độ khoảng 4200C còn mang theo một ít bụi cát hoặc lưu huỳnh thăng hoa, những chất này làm giảm tuổi thọ xúc tác nên phải lọc sạch nó ở thiết bị J202 Cấu tạo Có dạng hình trụ đứng, đường kính 4300mm, cao 2435mm, vỏ dày 10mm, bên trong đặt một lớp ghi gang có các cột chống ghi bằng gang, trên lớp ghi đặt ba lớp thạch anh. Cỡ hạt: 12 -25mm lớp trên cùng dày 50mm 3 - 10mm lớp trên cùng dày 305mm 12 - 25mm lớp trên cùng dày 100mm Ngoài vỏ bọc một lớp len thủy tinh Benrok dày 100mm và một lớp nhôm lá che mưa. Mỗi năm phải có một lần tháo thạch anh ra, sàng sạch bụi xong lại đổ vào như lúc đầu. Thùng tuần hoàn axit Thùng tuần hoàn axit mônôhydrat Hình trụ, đặt đứng, vỏ thép, đường kính ngoài 4000mm, trong xây lót một lóp gạch chịu axit, đường kính trong 3780mm, cao 2770mm. Trên nóc thùng đặt một máy bơm chìm G205, công suất 36Hp, số vòng quay n = 1450 vòng/phút, công suất Q = 155m3/h Thùng tuần hoàn axit sấy T204 Hình trụ, đặt đứng, vỏ thép, đường kính ngoài 3350mm, trong xây lót một lóp gạch chịu axit, đường kính trong 3130mm, cao 2770mm. Trên nóc thùng đặt một máy bơm chìm G207, công suất 20Hp, số vòng quay n = 1460 vòng/phút, công suất Q = 97m3/h. Các giàn axit làm lạnh Quá trình hút ẩm trong không khí sấy tỏa nhiệt lớn, đó là do nhiệt hydrat hóa làm nóng axit từ 40 – 450C. Qúa trình hấp thụ khí SO3 bằng axit 98.3% H2SO4 tỏa nhiệt càng lớn do phản ứng tỏa nhiệt giữa SO3 và H2O làm nóng axti từ 50 – 700C. Khi trộn axit 94% H2SO4 với H2O thì tỏa nhiệt rất mạnh do nhiệt trộn, làm nóng axit từ 40 – 1100C. Tất cả các loại axit nóng này phải được làm lạnh trở lại nhiệt độ ban đầu. Axit sấy được bơm qua dàn làm lạnh để hạ nhiệt độ xuống 400C, rồi được đưa lên tưới tuần hoàn cho tháp sấy C203. Các dàn làm lạnh axit sấy E207, axit hấp thụ E206 lúc bình thường làm việc theo phương pháp nối tiếp, nhưng khi có sự cố cần thay ống gang làm lạnh ta có thể chuyển sang phương pháp làm việc song song, tức là các dàn làm việc độc lập với nhau dàn nào cần thay ống gang làm lạnh thì chỉ cần khóa van axit vào và ra khỏi dàn, song mở van tháo axit chảy vào bơm tháo axit G206, bơm trở về thùng T203 hay T204. Giàn làm lạnh axit sấy T206 Gồm 3 dàn, mỗi dàn có 14 ống dài 15m, gồm 126 ống gang 150mm, dài 5000mm nối liền nhau, diện tích truyền nhiệt F = 300m2. Giàn làm lạnh axit sấy T207 Gồm 2 dàn, mỗi dàn có 10 ống mỗi dàn dài 15m, gồm 126 ống gang 150mm, dài 5000mm nối liền nhau, diện tích truyền nhiệt F = 141m2. Giàn làm lạnh axit sấy T208 Gồm 60 ống gang 150 x 2500mm ghép thành 10 hàng ống, diện tích truyền nhiệt F = 70m2. Dây chuyền công nghệ sản xuất axit xưởng số 2 Thuyết minh quy trình công nghệ Lưu huỳnh rắn từ kho chứa được băng tải có năng suất 5 – 6 tấn/h, tốc độ băng tải 0.47m/s chuyển đến lò nấu chảy. Tại đây người ta sử dụng tác nhân gia nhiệt là hơi nước có áp suất 6kG/cm2, đi trong ống xoắn ruột gà nấu chảy lưu huỳnh rắn thành lưu huỳnh lỏng, nhiệt độ lưu huỳnh lỏng sau khi được dẫn qua bể lắng là 1340C, tại bể chứa lưu huỳnh sạch là 1400C. Lưu huỳnh sạch được bơm ly tâm J-1001A/B bơm vào lò đốt D – 1001 với lưu lượng 0.683 Nm3/h, áp suất 3760mmH2O. Dòng khí này đóng vai trò là tác nhân oxy hóa đồng thời tạo áp suất dương để hệ thống làm việc. Khác với dây chuyền 1, tác nhân sấy không khí ở đây là axit sunfuric H2SO4 98.3% được tưới vào giữa tháp qua đĩa phân phối lỏng thấm ướt bề mặt đệm. Axit sunfuric 98.3% có áp suất hơi nước cân bằng trên bề mặt rất thấp nên hấp thụ gần như hoàn toàn ẩm trong không khí. Axit sau khi hấp thụ ẩm có nồng độ dưới 98.3% được nhập chung với dòng axit sau khi hấp thụ SO3 rồi quay về bồn chứa axit thành phẩm. Không khí sau khi sấy khô được đưa qua thiết bị trao đổi nhiệt E-1001 làm nóng lên đến 2300C rồi đưa vào lò đốt bằng 2 dòng, dòng 1 đi vào ở đỉnh của cửa lò và dòng 2 cùng với lưu huỳnh được becphun phun vào lò đốt. Tác dụng của dòng 2 là tạo áp lực để tán sương lưu huỳnh lỏng. Các hạt lưu huỳnh lỏng rất mịn ở nhiệt độ cao sẽ nhanh chóng hóa hơi và phản ứng với oxy tạo khí SO2. Nhiệt độ trong lò đốt giữ ở rất cao ( khoảng 9000C) để hơi lưu huỳnh tồn tại chủ yếu ở dạng S2 tránh các mạch xoắn S4, S6, S8 làm quá trình đốt lưu huỳnh không triệt để. Phản ứng xảy ra trong lò đốt như sau : 2S ( lỏng ) S2 ( hơi ) ½ S ( hơi ) + O2 SO2 + Q Hỗn hợp khí ra khỏi lò đốt có nhiệt độ khoảng 10500C với nồng đôi khí SO2 từ 10 – 11% thể tích, để tận dụng nhiệt người ta sử dụng một phần hỗn hợp khí làm tác nhân gia nhiệt trong nồi hơi D – 1002. Ở đây dòng khí trao đổi nhiệt với nước làm nước bốc hơi thành hơi nước bão hòa áp suất P 7kG/cm2, nhiệt độ 2000C được dẫn về bộ phận hóa lỏng lưu huỳnh. Phần khí không qua nồi hơi được sử dụng để điều chỉnh nhiệt độ của dòng khí ra khỏi nồi hơi lên khoảng 4200C. Để đảm bảo phản ứng xảy ra ở nhiệt độ gần với nhiệt độ tối ưu đồng thời giữ cho xúc tác dưới nhiệt độ nóng chảy (6200), dòng khí sau khi đi qua mỗi lớp xúc tác được đưa qua các thiết bị trao đổi nhiệt để hạ nhiệt độ. Cụ thể từng lớp như sau: Bảng 2.5 Nhiệt độ qua mỗi lớp xúc tác Lớp xúc tác Nhiệt độ khí (0C) Thiết bị trao đổi nhiệt Nhiệt độ khí (0C) Vào Ra Vào Ra 1 420 601 E - 1001 601 440 2 440 513 E – 1002 513 430 3 430 454 E – 1003 454 248 E – 1004 248 180 Mức độ chuyển hóa qua mỗi lớp xúc tác cụ thể như sau: Bảng 2.6 Mức chuyến hóa qua mỗi lớp Lớp xúc tác Mức độ chuyển hóa (%) 1 67 2 86 3 90 Sau khi ra khỏi lớp 3, hỗn hợp khí SO3 được dẫn qua thiết bị trao đổi nhiệt E – 1003, E - 1004 hạ nhiệt độ xuống còn 1800C rồi đưa qua tháp hấp thụ F – 1002 để hấp thụ lần 1. Tác nhân hấp thụ là axit sunfuric 98,3% với lưu lượng khoảng 75m3/h lấy từ thùng chứa axit tuần hoàn G – 1005 và được bơm J – 1002B bơm qua thiết bị làm lạnh bằng nước E – 1006A rồi vào tháp. Hiệu xuất hấp thụ là 99.9%. Dung dịch axit sau hấp thụ được đưa về thùng chứa axit tuần hoàn G – 1005. Hỗn hợp khí chưa hấp thụ được đưa về thiết bị làm lạnh E – 1005 làm nguội xuống còn 1800C rồi đưa qua tháp hấp thụ F – 1003 hấp thụ lần 2. Tác nhân hấp thụ SO3 lần 2 cũng là axit sunfuric 98.3% được đưa vào tháp bằng bơm J – 1002C. Trước khi vào tháp hấp thụ, axit được làm lạnh bằng nước qua thiết bị trao đổi nhiệt E – 1006B. Hiệu suất hấp thụ đạt được là 99.9%. Lượng axit tạo thành được đưa về thùng chứa axit tuần hoàn G – 1005, còn phần khí không hấp thụ đi qua nến lọc mù để lọc mù axit. Hiệu quả lọc mù của nến lả 99% nên khí đi ra được thải ra khí trời qua ống khói với nồng độ SO2 thực tế đo được là 500ppm. Sơ đồ khối quy trình công nghệ Hấp thụ khí SO3 ( lần 2 ) Axit thành phẩm H2SO4 98.3% Hấp thụ khí SO3 ( lần 1 ) Oxy hóa SO2 thành SO3( qua lớp 4 ) Monsanto Không khí H2SO4 98.3% Xúc tác Vanadium oxit H2SO4 98.3% Không khí Hình 2.5 Sơ đồ khối quy trình công nghệ Khởi động dây chuyền Sau khi đại tu để đưa dây chuyền hoạt động tở lại phải tiến hành sấy lò đốt D – 1001, sấy tháp tiếp xúc H – 1001, hoạt hóa xúc tác, kiềm hóa nồi hơi D – 1002, nung tháp lọc khí nóng. Sấy lò đốt lưu huỳnh Chuẩn bị Mở cửa bích ống lắp vòi phun lưu huỳnh ở cửa lò bằng quạt thổi khí nén. Đóng chặt các van. Chuẩn bị khay và tôn mỏng để đốt lò. Tiến hành Quá trình tiến hành chia làm 3 giai đoạn: Giai đoạn 1: Bay hơi nước tự do, xếp củi lên khay, trong khi xếp không được để củi sát với gạch đề phòng củi cháy làm nứt gạch. Trong khi đốt điều chỉnh ngọn lửa để tốc độ nâng nhiệt từ 5 – 800C/h. Tốc độ nâng nhiệt phải khống chế đúng theo quy trình để không làm phồng rộp lớp bề mặt. Ở nhiệt độ 1000C nước ở trạng thái tự do thấm trong các mạch vữa bắt đầu bay hơi, để đảm bảo nước ở các mạch bên trong bay hơi hoàn toàn người ta nâng nhiệt độ lò lên đến 1200C và giữ nhiệt độ này trong vòng 24 giờ. Trong quá trình sấy lò, đặt một tấm tôn nhỏ ở đầu ra của khói để kiểm tra sựu bốc hơi nước cũng như điểm kết thúc của quá trình tách ẩm. Giai đoạn 2 Bay hơi ẩm liên kết, đốt dầu DO, cho khí nóng qua cửa nồi hơi quan sát thấy hết khói đen thì đóng kín cửa. Nhiệt độ lò tăng từ 120 – 2200C. Tốc độ nâng nhiệt độ là 15 -200C/h. Giai đoạn này kéo dài trong khoảng 7 giờ. Giai đoạn 3 Quá trình nung lò, giai đoạn này kéo dài khoảng 48 giờ và được tiến hành đồng thời với quá trình nung lọc nóng và kiềm hóa nồi hơi. Nâng nhiệt độ lò từ 220 – 8000C, tốc độ nâng nhiệt độ là 15 – 200C/h. Khi nhiệt độ trong lò đạt 8000C giữ nhiệt độ này trong khoảng 4 giờ. Kiềm hóa nồi hơi Mục đích của việc kiềm hóa nồi hơi là làm sạch bề mặt bên trong của nồi hơi, ống hơi đồng thời tạo trên bề mặt kim loại một lớp màng bảo vệ. Trước khi kiềm hóa nồi hơi phải kiểm tra toàn bộ hệ thống, vệ sinh sạch sẽ bên trong nồi hơi, kiểm tra kỹ các van an toàn, ống đo mức, đồng hồ đo áp suất, các van xả, van cấp nước phải làm việc tốt. Cấp nước vào rửa sạch nồi hơi, quan sát nước xả đáy tới khi nước xả sạch,trong thì đóng kí